微生物重點(diǎn)復(fù)習(xí)資料(微生物學(xué)教程 周德慶).doc

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緒論 1.微生物發(fā)展史重要人物+貢獻(xiàn)： （1）列文虎克-觀察到細(xì)菌——微生物學(xué)先驅(qū)者 （2）巴斯徳 —— 微生物學(xué)的奠基人 曲頸瓶試驗推翻生命自然發(fā)生說，建立胚種學(xué)說。巴氏消毒法。 （3）約瑟夫·李斯特 發(fā)明用石炭酸消毒手術(shù)器械、衣物和手術(shù)環(huán)境，可大大降低感染的機(jī)會 （4）R. Koch 柯赫——細(xì)菌學(xué)的奠基人 科赫法則：判定某種微生物引起特定疾病，必須同時滿足： – 相關(guān)性：這種微生物必須在所有患該種疾病的生物體內(nèi)都存在，但在健康生物中不存在 – 可分離培養(yǎng)：必須將這種微生物分離出來，作純種培養(yǎng) – 可人工感染：當(dāng)用這種分離出來的微生物接種到一個健康寄主時，必須能夠引起同樣的疾病 – 可再分離：必須能夠從接種感染的生物體內(nèi)再次分離得到這種微生物 （5）布赫納——生物化學(xué)奠基人 （6）弗萊明——青霉素之父 （7）Watson、Crick——分子生物學(xué)奠基人 發(fā)現(xiàn)的DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型 2.微生物的五大共性：（1）體積小，面積大；（2）吸收多，轉(zhuǎn)換快；（3）生長旺，繁殖快；（4）適應(yīng)強(qiáng)，易變異；（5）分布廣，種類多 第一章 第一節(jié) 細(xì)菌 1.原核生物三菌三體：細(xì)菌（狹義的）、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體和衣原體 2.細(xì)菌 概念：細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)短（直徑約0.5μm，長度約0.5-5μm）、結(jié)構(gòu)簡單、胞壁堅韌、多以二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核生物。 3.細(xì)菌形態(tài)：簡單，基本上只有球狀、桿狀和螺旋狀三大類，僅少數(shù)為其他形狀如絲狀、三角形、方形和圓盤形。 4.細(xì)胞壁 概念：是位于細(xì)胞最外的一層厚實、堅韌的外被，只要成分為肽聚糖，具有固定細(xì)胞外形和保護(hù)細(xì)胞不受損傷等多種生理功能 主要功能：?固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度 ?為細(xì)胞的生扎個、分裂和鞭毛運(yùn)動所必須 ?阻攔大分子有害物質(zhì)（某些抗生素和水解酶）進(jìn)入細(xì)胞 ?賦予細(xì)菌特定的抗原性以及對抗生素和噬菌體的敏感性 （1）革蘭氏染色原理 具體步驟 ?注意事項：A.關(guān)鍵步驟：95%酒精，0.5min；甩干 B.涂片薄而均勻 C.菌種種齡<18h D.各步驟時間 （2）陰性菌陽性菌的特點(diǎn) G+細(xì)菌的細(xì)胞壁：厚度大化學(xué)組分簡單，一般含90%肽聚糖10%磷壁酸（磷壁酸：陽性菌特有） G-細(xì)菌的細(xì)胞壁：厚度較G+細(xì)菌薄，層次較多，成分較復(fù)雜，肽聚糖層很?。▋H2-3nm），故機(jī)械強(qiáng)度較G+細(xì)菌弱 （3）四種缺壁細(xì)胞：L型細(xì)胞：專指那些實驗室或宿主體內(nèi)通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺損菌株 原生質(zhì)體：指在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制新生細(xì)胞壁后合成，所得到的僅有一層細(xì)胞膜包裹的圓球狀滲透敏感細(xì)胞 球狀體：又稱原生質(zhì)球，指還殘留了部分細(xì)胞壁（尤其是G-細(xì)菌外膜層）的原生質(zhì)體 支原體：是長期進(jìn)化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細(xì)胞壁的原核生物 5.細(xì)胞膜生理功能：?能選擇性的控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送 ?是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的結(jié)構(gòu)屏障 ?是合成細(xì)胞壁和糖被有關(guān)成分（如肽聚糖、磷壁酸、LPS和莢膜多糖等）的重要場所 ?膜上含有與氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝有關(guān)的酶系，故是細(xì)胞的產(chǎn)能基地 ?是鞭毛基體的著生部位，并可提供鞭毛旋轉(zhuǎn)運(yùn)動所需的能量 6.核區(qū)特點(diǎn)：?無核膜、核仁，無固定的形狀。（球、啞鈴、帶狀、網(wǎng)狀等） ?無擬真核生物的染色結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞質(zhì)的中心或邊緣區(qū)，一個緊密纏迭在一起的微細(xì)DNA細(xì)絲區(qū)，稱核體?；颦h(huán)狀、雙鏈、閉合（共價）大型DNA分子，稱擬核。 7.質(zhì)粒 概念：存在于細(xì)菌染色體外或附加于染色體上的遺傳物質(zhì)，絕大多數(shù)由DNA分子組成。 特點(diǎn)：能自我復(fù)制，穩(wěn)定遺傳，也可插入細(xì)菌染色體中或與其攜帶的外源DNA片段共同復(fù)制增值，可單獨(dú)轉(zhuǎn)移，也可攜帶著染色體片斷一起轉(zhuǎn)移。 8.糖被 概念：包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質(zhì)。 功能：?保護(hù)作用 ?貯藏養(yǎng)料 ?作為透性屏障和離子交換系統(tǒng) ?表面附著作用 ?細(xì)菌間的信息識別作用 鑒別：細(xì)菌菌落，產(chǎn)莢膜，表面濕潤有光澤，粘液狀（S型） 不產(chǎn)莢膜，表面粗糙干燥（R型） 9.原核、真核鞭毛區(qū)別 原核：有基體、鉤形鞘和鞭毛絲三部分組成 真核：“9+2”型：中間1對微管，外圍9個微管二聯(lián)體 10.芽孢 概念：某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成的一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量低、抗逆性強(qiáng)的休眠結(jié)構(gòu)，稱為芽孢 抗性：芽孢是生命世界中抗逆性最強(qiáng)的一種構(gòu)造。 ?為什么芽孢對不良環(huán)境具有較強(qiáng)抗性？ ?含水量不同，菌體80%，芽孢40% ?芽孢有厚而致密的壁 ?芽孢中含有一種特殊物質(zhì)，2，6—吡啶二羧酸（DPA），易和Ca2+結(jié)合，形成的復(fù)合物能提高芽孢的耐熱性和抗氧化能力僅在芽孢中發(fā)現(xiàn) 11.伴孢晶體 概念：少數(shù)芽孢桿菌，（例如蘇云金芽孢桿菌）在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形、方形或不規(guī)則形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體，稱為伴孢晶體。 12.細(xì)菌繁殖：主要為裂殖，只有少數(shù)種類進(jìn)行芽殖 （1）裂殖 一個細(xì)胞通過分裂形成兩個子細(xì)胞的過程（肝細(xì)胞：橫分裂、縱分裂；一般細(xì)菌：橫分裂） ?二分裂：一個細(xì)胞在其對稱中心形成一隔膜，進(jìn)而分裂成兩個形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細(xì)胞（典型二分裂） 不等二分裂其結(jié)果產(chǎn)生兩個在外形、構(gòu)造上有明顯差別的子細(xì)胞 ?三分裂 ?復(fù)分裂：（蛭弧菌的生殖方式） （2）芽殖 在母細(xì)胞表面（尤其在其一端）先形成一個小突起，待其長大到與母細(xì)胞相仿后再相互分離并獨(dú)自生活的一種繁殖方式。凡以這種方式生殖的細(xì)菌，統(tǒng)稱芽生細(xì)菌 11.細(xì)菌菌落 特點(diǎn)：一般呈現(xiàn)濕潤、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻以及菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等 區(qū)別：無鞭毛、不能運(yùn)動的細(xì)菌尤其是球菌：較小、較厚、邊緣圓整的半球狀菌落 長有鞭毛、運(yùn)動能力強(qiáng)的細(xì)菌：大而平坦、邊緣躲缺刻（甚至成樹根狀）、不規(guī)則的菌落 有糖被的細(xì)菌：大型、透明、蛋清狀的菌落 有芽孢的細(xì)菌：外觀粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落 PS.1. 莢膜 包裹在單個細(xì)胞上的糖被，含水量高 第二節(jié) 放線菌 1.形態(tài)結(jié)構(gòu) ①基內(nèi)菌絲：又稱營養(yǎng)菌絲或初級菌絲體，匍匐生長在培養(yǎng)基內(nèi)或培養(yǎng)基表面。一般無橫隔膜(諾卡氏菌屬除外)真徑0.2—1.2μm，但長度差別很大，短的小于100μm，長的可達(dá)600μm以上。無色或產(chǎn)生水溶性或脂溶性色素而呈現(xiàn)黃、綠、橙、紅、紫、藍(lán)、褐和黑等各種顏色。 功能：吸收營養(yǎng)物質(zhì)和排泄代謝廢物。 ②氣生菌絲：又稱二級菌絲體，基內(nèi)菌絲發(fā)育到—定階段后，向空間長出的菌絲體。一般顏色較深，比基內(nèi)菌絲粗（直徑為1-1.4μm）。氣生菌絲長度差別懸殊，直形或彎曲，有分枝。 ③孢子絲：又稱繁殖菌絲或產(chǎn)孢絲，當(dāng)氣生菌絲生長發(fā)育到一定階段，氣生菌絲上分化出可形成孢子的菌絲。孢子絲的形狀及在氣生菌絲上排列的方式隨種而異；有的直形，有的波浪形或螺旋形。螺旋的數(shù)目、疏密程度、旋轉(zhuǎn)方向等都是種的特征。 ④孢子：放線菌的孢子形狀有球形、橢圓形、桿形和柱形等。同一孢子絲上分化出的孢子的形狀、大小有時也不一致。所以，不能將其作為區(qū)分菌種的唯一依據(jù)。電鏡下可見孢子表面結(jié)構(gòu)的差異，有的表面光滑、有的帶小疣、刺或毛發(fā)狀物。孢子常具有色素，呈灰、白、黃、橙、紅、藍(lán)和綠等顏色，其顏色在一定培養(yǎng)基與培養(yǎng)條件下比較穩(wěn)定。 功能：孢子表面結(jié)構(gòu)和顏色是放線菌菌種鑒定的主要依據(jù)之一。 2.生殖方式（P33）：? 分生孢子：放線菌長到一定階段，一部分氣生菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，稱為分生孢子。孢子的產(chǎn)生通過兩種橫隔分裂方式。 ?孢囊孢子：有的放線菌由菌絲盤卷形成孢囊，其間產(chǎn)生橫隔，產(chǎn)生孢子。孢囊成熟后，釋放出孢囊子。孢囊可以在氣生菌絲上，也可在基內(nèi)菌絲上形成。 ?基內(nèi)菌絲斷裂：諾卡氏菌屬當(dāng)營養(yǎng)菌絲成熟后，會以橫割分裂方式突然產(chǎn)生形狀、大小較一致的桿菌狀、球狀或分枝狀的分生孢子。 ?任何菌絲片段：放線菌也可借菌絲斷裂的片段，形成新菌絲體，這種現(xiàn)象常見于液體培養(yǎng)。工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時，放線菌就以此方式大量繁殖。如果靜置培養(yǎng)，培養(yǎng)物表面往往形成菌膜，膜上也可生出孢子。 3.群體特征 在固體培養(yǎng)基：（與細(xì)菌有明顯差別）菌落干燥、不透明、表面呈致密的絲絨狀，上有一薄層彩色的“干粉”；菌落與培養(yǎng)基連接緊密，難以挑?。痪湔疵骖伾２灰恢?，以及在菌落邊緣的瓊脂平面有變形的現(xiàn)象等等。 第二章 第一節(jié) 真和微生物 1.真核生物與原核生物比較 特性 原核微生物 真核微生物 核 核膜 核仁 DNA 擬核 - - 只有一條，不與RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合 完整的核 + + 一至數(shù)條，與RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合 核糖體 70s，在細(xì)胞質(zhì)中 80S，在細(xì)胞質(zhì)中 70S，在某些細(xì)胞器中 細(xì)胞分裂 二分裂 有絲分裂，減數(shù)分裂 有性生殖 通常沒有或有 + 中體 + - 細(xì)胞器 - 線粒體、高爾基體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等 細(xì)胞膜中甾醇 -（除極個別外） + 呼吸鏈位置 細(xì)胞膜 線粒體 與氧的關(guān)系 好氧、兼性厭氧、厭氧 好氧、少數(shù)兼性厭氧 細(xì)胞壁組成 肽聚糖或脂多糖 幾丁質(zhì)、多聚糖或寡糖 運(yùn)動器官（鞭毛） 較細(xì)的鞭毛 （中空管狀結(jié)構(gòu)） 較粗的鞭毛或纖毛 （9+2結(jié)構(gòu)） 細(xì)胞大小 1-10μm 10-100μm 第二節(jié) 酵母菌 1.特點(diǎn)：?個體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在 ?多數(shù)營出芽生殖 ?能發(fā)酵糖類產(chǎn)能 ?細(xì)胞壁常含甘露聚糖 ?常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中 2.形態(tài)結(jié)構(gòu)（成分） 細(xì)胞壁：外層為甘露聚糖，內(nèi)層為葡聚糖（為主）（賦予細(xì)胞壁以機(jī)械強(qiáng)度的主要成分），中間夾著一層蛋白質(zhì)（包括多種酶），周圍還有少量幾丁質(zhì)成分 細(xì)胞膜(P48)：主要為蛋白質(zhì)（約占干重50%）。類脂（約40%）和少量糖類 細(xì)胞核：遺傳信息主要貯存庫 鞭毛：“9+2”型：中間1對微管，外圍9個微管二聯(lián)體 其他構(gòu)造：大液泡（成熟）；桿狀或球狀線粒體（有氧條件），無嵴沒有氧化磷酸化功能的線粒體（缺氧條件） 3.繁殖方式 無性繁殖（1）芽殖最常見：母細(xì)胞出“芽”，每個“芽”成為一個新個體 （2）裂殖?菌絲體的斷裂片段產(chǎn)生新個體?營養(yǎng)細(xì)胞分裂產(chǎn)生子細(xì)胞 （3）產(chǎn)生無性孢子：每個孢子可萌發(fā)為新個體 有性生殖：一般通過鄰近的兩個形態(tài)相近而性別不同的細(xì)胞各自伸出一根管狀的原生質(zhì)凸起相互接觸、局部融合并形成一條通道，再通過質(zhì)配（兩個細(xì)胞的原生質(zhì)配合），核配（兩個細(xì)胞里的核配合），減數(shù)分裂形成4或8個子核，然后塔門各自與周圍的原生質(zhì)結(jié)合在一起，再在其表面形成一層孢子膜，這樣一個個子囊就成熟了。 4.菌落特點(diǎn)：（與細(xì)菌相仿）一般呈現(xiàn)較濕潤、較透明、表面較光滑，容易挑起，菌落質(zhì)地均勻，正面與反面以及邊緣與中央部位的顏色較一致 宏觀較大、較厚、外觀較稠和較不透明；顏色單調(diào)，多以乳白色或礦燭色為主，少數(shù)紅色，個別黑色；邊緣整齊或粗糙，酒香味 第三節(jié) 霉菌 孢子名稱 染色體倍數(shù) 外形 數(shù)量 外或內(nèi)生 其他特點(diǎn) 實例 無性孢子 游動孢子 n 圓、梨、腎形 多 內(nèi) 有鞭毛，能游動 壺菌 孢囊孢子 n 近圓形 多 內(nèi) 水生型有鞭毛 根霉，毛霉 分生孢子 n 極多樣 極多 外 少數(shù)為多細(xì)胞 曲霉，青霉 節(jié)孢子 n 柱形 多 外 各孢子同時形成 白地霉 厚垣孢子 n 近圓形 少 外 在菌絲頂或中間形成 總狀毛霉 芽孢子 n 近圓形 較多 外 在酵母細(xì)胞上出芽形成 假絲酵母 擲孢子 n 鐮、豆、腎形 少 外 成熟時從母細(xì)胞射出 擲孢酵母 有性孢子 卵孢子 2n 近圓形 1至幾 內(nèi) 厚壁、休眠 德氏腐霉 接合孢子 2n 近圓形 1 內(nèi) 厚壁、休眠、大、深色 根霉，毛霉 子囊孢子 n 多樣 一般8 內(nèi) 長在各種子囊內(nèi) 脈孢菌，紅曲 擔(dān)孢子 n 近圓形 一般4 外 長在特有的擔(dān)子上 蘑菇，香菇 2.菌落：形態(tài)較大，質(zhì)地疏松，外觀干燥，不透明，呈現(xiàn)或松或緊的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀、棉絮狀或氈狀；菌落與培養(yǎng)基間的連接緊密，不易挑取，菌落正面與反面的顏色、構(gòu)造，一集邊緣與中心的顏色、構(gòu)造常不一致。 3.假根：是低等真菌匍匐菌絲與固體基質(zhì)接觸處分化出來的根狀結(jié)構(gòu)，具有固著和吸取養(yǎng)料等功能。 四大類微生物的細(xì)胞形態(tài)和菌落特征的比較 單細(xì)胞微生物 菌絲狀微生物 細(xì)菌 酵母菌 放線菌 霉菌 主要特征 菌落 含水狀態(tài) 很濕或較濕 較濕 干燥或較干燥 干燥 外觀形態(tài) 小而突起或大而平坦 大而突起 小而緊密 大而疏松或大而致密 細(xì)胞 相互關(guān)系 單個分散或有一定排列方式 單個分散或假絲狀 絲狀交織 絲狀交織 形態(tài)特征 小而均勻，個別有芽孢 大而分化 細(xì)而均勻 粗而分化 參考特征 菌落透明度 透明或稍透明 稍透明 不透明 不透明 菌落與培養(yǎng)基結(jié)合程度 不結(jié)合 不結(jié)合 牢固結(jié)合 較牢固結(jié)合 菌落顏色 多樣 單調(diào)，一般呈乳脂或礦燭色，少數(shù)紅色或黑色 十分多樣 十分多樣 菌落正反面顏色的差異 相同 相同 一般不同 一般不同 菌落邊緣 一般看不到細(xì)胞 可見球狀，卵圓狀或假絲狀細(xì)胞 有時可見細(xì)絲狀細(xì)胞 可見粗絲狀細(xì)胞 細(xì)胞生長速度 一般很快 較快 慢 一般較快 氣味 一般有臭味 多帶酒香味 常有泥腥味 往往有霉味 第三章 第一節(jié) 病毒 1.特性：?形體極其微小，一般都能通過細(xì)胞濾器，故必須在電鏡下才能觀察 ?沒有細(xì)胞構(gòu)造，其主要成分僅為核酸和蛋白質(zhì)兩種，故又稱“分子生物” ?每一種病毒只含一種核酸，不是DNA就是RNA ?既無產(chǎn)能酶系，也無蛋白質(zhì)和核酸合成酶系，只能利用宿主活細(xì)胞內(nèi)現(xiàn)成代謝系統(tǒng)合成自身的核酸和蛋白質(zhì)組分?以核酸和但蛋白質(zhì)等“元件”的裝配實現(xiàn)其大量繁殖 ?在離體條件下，能以無生命的生物大分子狀態(tài)存在，并課長期保持其侵染活力 ?對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感 ?有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發(fā)潛伏性感染 2.構(gòu)造 基本成分 核酸和蛋白質(zhì) 核酸位于中心，成為核心或基因組，蛋白質(zhì)包圍在核心周圍，形成衣殼 功能：是病毒粒的主要支架結(jié)構(gòu)和抗原成分，保護(hù)核酸 衣殼由衣殼粒構(gòu)成 核心和衣殼合成核衣殼 復(fù)雜病毒 其核衣殼外還被一層含蛋白質(zhì)或糖蛋白的類脂雙層膜覆蓋，這層膜成為包膜 有的包膜上還長有刺突等附屬物 功能：包膜的有無及其性質(zhì)與該病毒的宿主專一性和侵入等功能有關(guān) 2.對稱體制及代表： 螺旋對稱，二十面體對稱，復(fù)合對稱 3.群落形態(tài) 包涵體：病毒感染寄主細(xì)胞后，所形成的在光學(xué)顯微鏡下可見的小體，屬于蛋白質(zhì)性質(zhì)，多為圓形、卵圓形或不定形 枯斑：有植物病毒在植物葉片上形成的一個個局部壞死的病灶 噬菌斑：噬菌體在菌臺殺上形成的“負(fù)菌落” 空斑：由動物并素在宿主單層細(xì)胞培養(yǎng)物上形成的類似于噬菌斑的動物病毒群體 病斑：單層動物細(xì)胞受到腫瘤病毒的感染后，使動物細(xì)胞惡性增生，形成累死細(xì)菌菌落的病灶 4.繁殖方式 吸附—侵入增殖—成熟（裝配）—裂解（釋放） 5.描述烈性噬菌體的生長曲線——一步曲線 （1）潛伏期：指噬菌體的核酸侵入宿主細(xì)胞后至第一個成熟噬菌體粒 子裝配前的一段時間?？煞譃椋?隱晦期?胞內(nèi)積累期 （2）裂解期：緊接在潛伏期厚的宿主細(xì)胞迅速裂解、溶液中噬菌體粒子急劇增多的一段時間 （3）平穩(wěn)期：指感染后的宿主細(xì)胞已全部裂解，溶液中噬菌體效價達(dá)到最高點(diǎn)的時期 6.溫和噬菌體：許多噬菌體對宿主細(xì)胞的影響比較緩慢和輕微，這類噬菌體通常叫溫和噬菌體 溶源性：溫和噬菌體感染細(xì)菌后基因不被表達(dá)，其基因組與寄主染色體同時復(fù)制，因此當(dāng)細(xì)菌分裂時，它可以復(fù)制加倍并隨之傳給子代細(xì)菌，稱為溶源性或溶源現(xiàn)象。 第二節(jié) 亞病毒 1.類病毒 概念：一類只含有RNA一種成分、專性寄生在活細(xì)胞內(nèi)的分子病原體 特點(diǎn)：至今所知的最小、最簡的病毒 僅含一種成分 ——RNA 病毒為106Da 類病毒為105Da） 專性細(xì)胞內(nèi)寄生的分子生物 2.擬病毒 概念：是指一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒 特點(diǎn)：最小、最簡，僅含一種RNA，和專性病毒體內(nèi)伴生的分子生物 3.阮病毒 概念：是一類不含核酸的傳染性蛋白質(zhì)分子 特點(diǎn)：能侵染動物宿主細(xì)胞 在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 小分子量、無免疫性、疏水蛋白質(zhì) 朊（Prion）：蛋白質(zhì)性感染物 性質(zhì)：具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性；抗輻射；抗水解；對蛋白質(zhì)變性劑很敏感 第四章 微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基 六種營養(yǎng)要素 碳源 一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物。碳源是需要量最大的營養(yǎng)物，又稱大量營養(yǎng) 異養(yǎng)微生物:有機(jī)碳源：蛋白質(zhì)，核酸，淀粉，葡萄糖等 自養(yǎng)微生物:無機(jī)碳源： CO2 , Na2CO3 , CaCO3等 氮源 凡能夠提供微生物生長繁殖所需N元素的營養(yǎng)元 氨基酸自養(yǎng)型生物 把尿素銨鹽硝酸鹽甚至氮?dú)獾群唵蔚醋孕泻铣伤璧囊磺邪被? 氨基酸異養(yǎng)型生物 從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸 能源 能為微生物的生命活動提供最初能量來源的化學(xué)物質(zhì)或輻射能 生長因子 一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需 但不能用簡單的碳氮源自行合成的有機(jī)物 狹義生長因子指維生素 培養(yǎng)基中生長因子來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等 無機(jī)鹽 所需濃度在10-3-10-4M 的元素為大量元素 所需濃度在10-6-10-8M 的元素為微量元素 水存在狀態(tài)：游離態(tài)（溶劑）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成） 生理作用： 細(xì)胞組成成分 生化反應(yīng)溶劑 維持各種生物大分子的穩(wěn)定性，參與某些重要的生化反應(yīng) 物質(zhì)運(yùn)輸媒體 微生物的營養(yǎng)類型 化能異養(yǎng)型微生物（根據(jù)它們利用有機(jī)物的特性 ）寄生型(parasitism) ——寄生于活的生物體 腐生型(saprophytism) ——寄生于死亡的生物有機(jī)體 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式 1. 單純擴(kuò)散：又稱被動運(yùn)輸，指疏水性雙分子層細(xì)胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無載體蛋白參與下，單純依靠物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電力分子尤其是親水性分子被動通過的一種物質(zhì)傳送方式。 非細(xì)胞獲取營養(yǎng)的主要方式 依靠胞內(nèi)外溶液濃度差，順濃度梯度運(yùn)輸；不消耗代謝能，無特異性；運(yùn)輸氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子； 2. 促進(jìn)擴(kuò)散：指溶質(zhì)在運(yùn)送過程中，必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助，但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)送方式 特點(diǎn)： 需要特異性的載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸 不消耗能量 運(yùn)輸硫酸根、磷酸根、糖（真核）等 載體蛋白即透性酶（大多為誘導(dǎo)酶），有底物特異性，每種載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)。載體蛋白可加快運(yùn)輸速度，但不能逆濃度運(yùn)輸。 3. 主動運(yùn)輸：指一類須提供能量（包括ATP、質(zhì)子動勢或“離子泵”等）并通過細(xì)胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)象的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運(yùn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式 特點(diǎn)：微生物吸收營養(yǎng)的主要方式 可逆濃度梯度運(yùn)輸，耗能 需載體蛋白，有特異性 運(yùn)輸有機(jī)離子、無機(jī)離子、氨基酸、乳糖等糖類　特異性載體蛋白需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象（親和力改變→蛋白構(gòu)象改變→耗能 ） 單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運(yùn)輸 ：被運(yùn)輸?shù)娜苜|(zhì)分子不發(fā)生改變。 4. 基團(tuán)移位：指一類既需特異性載體蛋白的參與，又耗能的一種物質(zhì)運(yùn)輸方式，其特點(diǎn)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后還會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。特點(diǎn)： 屬主動運(yùn)輸類型 溶質(zhì)分子發(fā)生化學(xué)修飾 ?? 定向磷酸化 需復(fù)雜的運(yùn)輸酶系參與 運(yùn)輸葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等 每輸入一個葡萄糖分子，就要消耗一個ATP 的能量 培養(yǎng)基 是一種人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料 制作培養(yǎng)基應(yīng)盡快配置并立即滅菌 選擇和配制的四個原則 1、目的明確（根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基）培養(yǎng)什么微生物、獲得什么產(chǎn)物、用途 2、營養(yǎng)協(xié)調(diào) 營養(yǎng)協(xié)調(diào)(注意營養(yǎng)物的濃度和配比，特別是碳氮比C/N比) C/N比: 微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中的碳原子與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。 3、物理化學(xué)條件適宜: 微生物有最佳生長pH滲透壓和水活度 氧化還原電位 維持培養(yǎng)基pH的方法 1.使用磷酸緩沖劑：K2HPO4 /KH2PO4 2.采用“備用堿” ：CaCO3 、CaHCO3 3.采用弱酸鹽：檸檬酸鹽、乳酸鹽等 4.采用液氨或鹽酸 滲透壓：高濃度溶液向低濃度溶液滲透時，其溶質(zhì)分子所產(chǎn)生的壓力 高滲溶液會導(dǎo)致微生物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離 低滲溶液會導(dǎo)致微生物細(xì)胞吸水膨脹甚至破裂 用水活度aw：在天然環(huán)境中，微生物可實際利用的自由水或游離水含量 aw =P/Po P: 溶液的蒸汽壓 Po:純水的蒸汽壓 純水的aw為1.00 微生物適宜生長的aw為0.6～0.998之間 氧化還原電位Eh氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子的趨勢 好氧微生物：＞+0.1V。一般+0.3~ +0.4V 厭氧微生物：+0.1以下 兼性微生物：+0.1以上好氧呼吸；+0.1以 下進(jìn)行發(fā)酵 4、原料來源的選擇（經(jīng)濟(jì)節(jié)約） 滅菌處理 培養(yǎng)基類型 依對培養(yǎng)基成分的了解: 天然培養(yǎng)基指一些利用動、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基，成分未知。如培養(yǎng)細(xì)菌所用的肉湯蛋白胨培養(yǎng)基，培養(yǎng)酵母菌的麥芽汁培養(yǎng)基等。優(yōu)點(diǎn)：　取材方便、營養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便 組合培養(yǎng)基一類按微生物的營養(yǎng)要求精確設(shè)計后用多種高純化學(xué)試劑配制的、各成分（包含微量元素）的量都確切知道的培養(yǎng)基。如培養(yǎng)細(xì)菌所用的葡萄糖銨鹽 培養(yǎng)基，培養(yǎng)放線菌的淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（高氏一號）。優(yōu)點(diǎn)：組份精確、重復(fù)性好 半組合培養(yǎng)基一類主要以化學(xué)試劑配制，同時又加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基 按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài) 液體培養(yǎng)基 用途：大量培養(yǎng)微生物，研究生理代謝等。 固體培養(yǎng)基 由液體培養(yǎng)基中加入適當(dāng)凝固劑 如 瓊脂最優(yōu)良的凝固劑 明膠 由于固體培養(yǎng)基能提供表面，形成單菌落，因此可用于：菌種分離、鑒定、保藏等 半固體培養(yǎng)基 指在液體培養(yǎng)基中加入少量的凝固劑而配制而成的半固態(tài)培養(yǎng)基 用途：觀察細(xì)菌的運(yùn)動，測定噬菌體效價等。 脫水培養(yǎng)基 指含有水以外的一切成分的商品培養(yǎng)基 按培養(yǎng)基對微生物的功能 一、 選擇性培養(yǎng)基 一類根據(jù)某微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學(xué)物理因素的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基，具有使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌的功能，廣泛運(yùn)用于菌種篩選等領(lǐng)域 用平板劃線法 或稀釋法進(jìn)行分離混合試液中少量微生物，必難奏效 1. 加富性選擇培養(yǎng)基：利用該分離對象對某種營養(yǎng)物有一特殊“嗜好”的原理專門在培養(yǎng)基中家人該營養(yǎng)物 2. 抑制性選擇培養(yǎng)基：利用分離對象對某種制菌物質(zhì)所特有的抗性，在篩選的培養(yǎng)基中加入這種抑菌物質(zhì)，經(jīng)培養(yǎng)后使原有試樣中對此表現(xiàn)敏感的優(yōu)勢菌生長大受抑制，而原先處于劣勢的分離對象卻乘機(jī)大量增值，最終在數(shù)量上反而占優(yōu)勢。 二、鑒別性培養(yǎng)基 一類在成分中加有能與目的菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只須用肉眼辨別顏色就能方便地從近似菌落中找出目地菌菌落的培養(yǎng)基。最常見的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美籃乳糖培養(yǎng)基 營養(yǎng)瓊脂（牛肉膏蛋白胨）作用：一般好氧性細(xì)菌的分離培養(yǎng) 高壓蒸氣滅菌 121℃ ，15~30min 液體（普通）營養(yǎng)肉湯：不含瓊脂 伊紅美藍(lán)（EMB）培養(yǎng)基 作用：分離腸道細(xì)菌 第五章 微生物的新陳代謝 生物氧化：發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱 過程：脫氫（或電子）、遞氫（或電子）和受氫（或電子） 功能：產(chǎn)能（ATP）產(chǎn)還原力H和產(chǎn)小分子 一、 底物脫氫的4條途徑 遞H 受H結(jié)果 根據(jù)遞氫特點(diǎn)尤其是受氫體性質(zhì)的不同，可把生物氧化區(qū)分為呼吸，無氧呼吸和發(fā)酵 微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例 自養(yǎng)微生物的CO2固定4種途徑 一、Calvin循環(huán) 二、厭氧乙酰-CoA途徑 三、逆向TCA循環(huán) 四、羥基丙酸途徑 生物固氮：指大氣中的分子氮通過微生物固氮酶的催化而還原成氨的過程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。 一 固氮微生物 固氮菌分三類 1.自生固氮菌：指一類不依賴與它種生物共生而能獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物 2.共生固氮菌：指必須與它種生物共生在一起時才能進(jìn)行固氮的微生物 3.聯(lián)合固氮菌：指必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進(jìn)行固氮的微生物 固氮酶： 一種復(fù)合蛋白，由固二蛋酶和固二蛋酶還原酶；兩種相互分離的蛋白構(gòu)成。固二蛋酶是一種含鐵和鉬的蛋白，鐵和鉬組成一個稱為“FeMoCo”的輔助因子。固二蛋酶還原酶則是一種只含鐵的蛋白 細(xì)菌光合作用 1）循環(huán)光合磷酸化 光反應(yīng)中心的葉綠素通過吸收光能而逐出電子使自己處于氧化狀態(tài)。逐出的電子通過電子呼吸鏈，再返回葉綠素本身，從而使葉綠素分子回復(fù)到原來的狀態(tài)。電子在傳遞過程中產(chǎn)生ATP。這種由光能引起葉綠素分子逐出電子，并通過電子傳遞產(chǎn)生ATP的方式稱為光合磷酸化。 特點(diǎn)： a、光驅(qū)使下，電子自菌綠素上逐出后，經(jīng)過類似呼吸鏈的循環(huán)，又回到菌綠素； b、產(chǎn)ATP和還原力[H]分別進(jìn)行，還原力來自H2S等無機(jī)物； c、不產(chǎn)氧（O2）。 2）非循環(huán)光合磷酸化 特點(diǎn)： a、電子傳遞非循環(huán)式； b、在有氧的條件下進(jìn)行； c、存在兩個光合系統(tǒng) d、ATP、還原力、O2同時產(chǎn)生 當(dāng)光反應(yīng)中心I的葉綠素吸收光能后釋放的電子，通過電子傳遞體還原NAD+（NADP’）生成NADH（NADPH）+H’(還原力)。光合系統(tǒng)II吸收光能，使水光解產(chǎn)生電子，電子通過電子傳遞鏈還原反應(yīng)中心I的葉綠素，并產(chǎn)生ATP（琥珀酸，硫化氫等物質(zhì)氧化放出電子，該電子通過電子傳遞鏈還原氧化型的反應(yīng)中心I的葉綠素，并產(chǎn)生ATP ）。 第六章 微生物的生長及其控制 測生長量 1. 直接法：有粗放的測體積法（在刻度離心管中測量沉降量）和精確的稱干重法。微生物的干重一般為其濕重的10%~20% 2. 間接法：1）比濁法：用分光光度法對無色的微生物懸浮液進(jìn)行測定 2）生理指標(biāo)法：與微生物生長量相平行的生理指標(biāo)很多，可以根據(jù)實驗?zāi)康暮蜅l件適當(dāng)選用。 最重要的如測氮量法、DNA測定法 計繁殖數(shù) 只適用于測定處于單細(xì)胞狀態(tài)的細(xì)菌和酵母菌，而對放線菌和霉菌等絲狀生長的微生物而言，則只能計算其孢子數(shù) 1. 直接法：指用計數(shù)板在光學(xué)顯微鏡下直接觀察細(xì)胞并進(jìn)行計數(shù)的方法，方法常用但得到的數(shù)目是包括死細(xì)胞在內(nèi)的總菌數(shù)。 2. 間接法：活菌計數(shù)法 1） 平板菌落計數(shù)法：澆注平板 或 涂布平板 適用于好氧菌厭氧菌 主要操作 稀釋后的一定量菌樣通過澆注或涂布的方法讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在瓊脂平板上，待培養(yǎng)后，每一個活細(xì)胞形成一個單菌落，按皿上形成的cfu數(shù)乘上稀釋度就可推算出菌樣含菌數(shù)。 2） 厭氧菌的菌落計數(shù)法：亨蓋特滾管培養(yǎng)法 單細(xì)胞微生物的典型生長曲線 以細(xì)胞數(shù)目的對數(shù)值做縱坐標(biāo) 培養(yǎng)時間做橫坐標(biāo) 可畫出一條由延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期，衰亡期的生物典型生長曲線 4 合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加速，易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶 5 對外界不良條件如NaCL溶液濃度、溫度和抗生素等理化因素反應(yīng)敏感 影響延滯期長短的因素與實踐意義 接種齡: 對數(shù)期“種子”，延滯期較短； 延滯期或衰亡期“種子”,延滯期較長 接種量： 接種量大，延滯期較短；接種量小，延滯期較長； 培養(yǎng)基成分:培養(yǎng)基成分豐富的，延滯期較短；培養(yǎng)基成分與種子培養(yǎng)基一致, 延滯期較短； 現(xiàn)象：活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸。 延滯期原因：適應(yīng)新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物。 二 指數(shù)期 ：特點(diǎn) 1.生長速率常數(shù)R最大 2.細(xì)胞進(jìn)行平衡生長，故菌體各部分的成分十分均勻 3.酶系活躍，代謝旺盛 影響指數(shù)期微生物代時長短因素 菌種： 不同菌種的代時差異極大 營養(yǎng)成分：營養(yǎng)越豐富，代時越短 營養(yǎng)物濃度：影響微生物的生長速率和總生長量 培養(yǎng)溫度：影響微生物的生長速率 生產(chǎn)意義：指數(shù)期的實踐意義 1 是代謝、生理研究的良好材料2是增殖噬菌體的最適宿主菌齡 3是發(fā)酵生產(chǎn)中用作“種子”的最佳種齡 4 G+染色鑒定時采用此期微生物 三）穩(wěn)定期 特點(diǎn)： ? 活細(xì)胞總數(shù)維持不變，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，菌體總數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)。 ? 細(xì)胞生長速率為零 ? 細(xì)胞生理上處于衰老，代謝活力鈍化，細(xì)胞成分合成緩慢。 穩(wěn)定期的實踐意義 ? 是發(fā)酵生產(chǎn)中以菌體為終產(chǎn)品的最佳收獲期； ? 某些代謝產(chǎn)物特別是次生代謝產(chǎn)物發(fā)生在此階段，某些細(xì)菌的芽孢也發(fā)生在此階段，故又稱作代謝產(chǎn)物合成期； ? 導(dǎo)致了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝技術(shù)的改進(jìn)。 四）衰亡期 特點(diǎn)： ? 細(xì)胞以指數(shù)速率死亡； 細(xì)胞變形退化，有的發(fā)生自溶。 影響衰亡期的因素及實踐意義 1 與菌種的遺傳特性有關(guān): 有些細(xì)菌的培養(yǎng)經(jīng)歷所有的各個生長時期，幾天以后死亡, 有些細(xì)菌培養(yǎng)幾個月乃至幾年以后仍然有一些活的細(xì)胞； 2 與是否產(chǎn)芽孢有關(guān)：產(chǎn)芽孢的細(xì)菌更易于幸存下來； 3 與營養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)有關(guān)：補(bǔ)充營養(yǎng)和能源，以及中和環(huán)境毒性，可以減緩死亡期細(xì)胞的死亡速率，延長細(xì)菌培養(yǎng)物的存活時間。 微生物的連續(xù)培養(yǎng) 又稱開放培養(yǎng)相對于繪制典型生長曲線時所采用的那種單批培養(yǎng)或密閉培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒化連續(xù)培養(yǎng) 外控制 控制培養(yǎng)液流速及R 概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長速率恒定的方法。 特點(diǎn)：維持營養(yǎng)成分的亞適量，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。 應(yīng)用范圍：實驗室科學(xué)研究。 連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒濁培養(yǎng) 內(nèi)控制 控制菌體密度 概念：通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。 特點(diǎn)：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進(jìn)行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；但工藝復(fù)雜，煩瑣。 使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等。 影響微生物生長的主要因素 溫度 pH 氧氣 溫度 生長三溫度基點(diǎn) 一、最低生長溫度 二、最適生長溫度 三、最高生長溫度 最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度 專性好氧菌：超氧化物歧化酶（SOD）和 過氧化氫酶 兼性厭氧菌：細(xì)胞含SOD和過氧化氫酶 微好氧菌 耐氧菌 他們的生長不需要任何氧，但分子氧對他們也無害 耐氧的機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶 厭氧菌 細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶 氧的危害 氧毒害厭氧菌的機(jī)制：超氧陰離子是活性氧的形式之一，帶奇數(shù)電子，負(fù)電荷。它即有分子性質(zhì)，也有離子性質(zhì)，反應(yīng)力極強(qiáng)，性質(zhì)極不穩(wěn)定。在體內(nèi)可破壞各種重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在體內(nèi)，超氧陰離子自由基可以自由酶促(如黃嘌呤氧化酶) 或非酶促方式形成。 生物體的針對措施：超氧化物歧化酶(superoxide dismutase-SOD)是其中之一。 好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶將超氧陰離子轉(zhuǎn)化為毒性稍低的過氧化氫，過氧化氫酶再將過氧化氫轉(zhuǎn)化為無毒的水。厭氧微生物因為沒有超氧化物歧化酶，超氧陰離子自由基可造成其損害。 PH 除不同種類微生物有其最適生長pH外，即使同一種微生物在其不同的生長的階段和不同的生理、生化過程，也有不同的最適pH要求、 微生物培養(yǎng)法概論 好氧菌的固體培養(yǎng) ：試管斜面，培養(yǎng)皿瓊脂平板 厭氧菌的固體培養(yǎng)：1）高層瓊脂柱 2）厭氧培養(yǎng)皿 3）亨蓋特滾管技術(shù) 推動了嚴(yán)格厭氧菌的分離和研究 4）厭氧罐 5）厭氧手套箱 有害微生物的控制 滅菌 ：采用強(qiáng)烈的理化因素是任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖的能力的措施 消毒 ：采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體或動植物有害的病菌原，而對被消毒對象基本無害的措施。例如 對啤酒牛奶等消毒處理的巴氏消毒法 防腐：1 低溫 2 缺氧 3 干燥 4 高滲 5 高酸度 6 高醇度 7 加防腐劑 化療 ：即化學(xué)治療 具有高度選擇毒力 化學(xué)治療劑：磺胺類 高溫滅菌的種類 ： 1 干熱滅菌法： 最徹底的是灼燒 2濕熱滅菌法（消毒）一百攝氏度以上加壓蒸汽進(jìn)行滅菌 常壓法： 1） 巴斯消毒法 2）煮沸消毒法 3）間歇滅菌法 臨床最早使用的消毒劑：石炭酸 抗代謝藥物代表 ——磺胺類藥物 抗生素 抗生素的活力稱為效價 各種抗生素有不同的制菌范圍 即抗菌譜 微生物的產(chǎn)生抗藥性的原因： 1. 產(chǎn)生一種能使藥物失去活性的酶 2. 把藥物作用的靶位加以修飾和改變 3. 形成救護(hù)途徑 4. 使藥物不能透過細(xì)胞膜 5. 通過主動外排系統(tǒng)把進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的藥物泵出細(xì)胞外 6. 藥物受體的親和性或數(shù)量下降, 如大腸桿菌耐藥菌株的30S核糖體亞基發(fā)生改變, 不再與鏈霉素結(jié)合, 從而使鏈霉素失活 7. 被藥物阻斷的代謝途徑發(fā)生遺傳改變，如有的抗磺酸藥物的菌株,改變了二氫葉酸合成酶的性質(zhì), 合成了一種對磺酸藥物不敏感的酶。 章7 微生物的遺傳變異和育種 節(jié)1 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 三個經(jīng)典實驗：經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗、噬菌體感染實驗、植物病毒的重建實驗 質(zhì)粒：凡游離于原核生物核基因組以外，具有獨(dú)立復(fù)制能力的小型公價閉合環(huán)狀的dsDNA分子，即cccDNA，就是典型的質(zhì)粒。質(zhì)粒具有麻花狀的超螺旋結(jié)構(gòu)，大小一般為1.5~300kb，相對分子質(zhì)量為106~108，僅相當(dāng)約1%核基因組大小。是一種獨(dú)立存在于細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制子，如果其復(fù)制行為與核染色體的復(fù)制同步，稱為嚴(yán)密型復(fù)制控制；復(fù)制與核染色體的復(fù)制不同步，稱為松弛型復(fù)制控制。 節(jié)2 基因突變和誘變育種 基因突變：簡稱突變，是變異的一類，泛指細(xì)胞內(nèi)（或病毒顆粒內(nèi)）遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生的可遺傳變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。狹義：基因突變；廣義：基因突變，染色體畸變。分類：①營養(yǎng)缺陷型②抗性突變型③條件致死突變型④形態(tài)突變型⑤抗原突變型⑥產(chǎn)量突變型。特點(diǎn)：①自發(fā)性②不對應(yīng)性③稀有性④獨(dú)立性⑤可誘變性⑥穩(wěn)定性⑦可逆性 證明基因突變自發(fā)性和不對應(yīng)性的三個實驗：Luria等的變量試驗，Newcombe的涂布試驗，Lederberg等的影印平板培養(yǎng)法 艾姆氏實驗：是一種利用細(xì)菌營養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變來檢測環(huán)境或食物中是否存在化學(xué)致癌劑的簡便有效方法。 突變株的篩選方法 產(chǎn)量突變株的篩選：瓊脂塊培養(yǎng)法 抗藥性突變株的篩選：梯度平板法 營養(yǎng)缺陷型突變株篩選過程：誘變、淘汰野生型（抗生素法、菌絲過濾法）、檢出缺陷型（夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐個檢出法、影印平板法）、鑒定缺陷型（生長譜法） 節(jié)3 基因重組和雜交育種 基因重組：兩個獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程。 原核生物的基因重組過程：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、原生質(zhì)體融合 轉(zhuǎn)化：受菌體直接吸收供菌體的DNA片段而獲得后者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細(xì)胞的小片段DNA攜帶到受體細(xì)胞中，通過交換與整合，是后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象。 接合：供體菌通過性菌毛與受體菌直接接觸，把F質(zhì)?；蚱鋽y帶的不同長度的核基因組片段傳遞給后者，使后者獲得若干新遺傳性狀的現(xiàn)象。 原生質(zhì)體融合：通過人為的方法，使遺傳性狀不同的兩個細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，借此獲得兼有雙親遺傳性狀的穩(wěn)定重組子的過程。 真核生物的基因重組：有性雜交，準(zhǔn)性雜交 節(jié)4 基因工程 流程：目的基因的取得；優(yōu)良載體的選擇；目的基因與載體DNA的體外重組；重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞；重組受體細(xì)胞的篩選和鑒定；“工程菌”或“工程細(xì)胞”的大規(guī)模培養(yǎng) 節(jié)5 菌種的衰退、復(fù)壯、保藏 保藏的常用方法：（見下圖） 章8 微生物的生態(tài) 節(jié)1 微生物在自然界中的分布 土壤中：一般來說，在每克耕作層土壤中，各種微生物含量之比大體有一個10倍系列的遞減規(guī)律：細(xì)菌（~108）>放線菌（~107）>霉菌（~106孢子）>酵母菌（~105）>藻類（~104）>原生動物（~103） 節(jié)2 微生物與生物環(huán)境的關(guān)系 互生：兩種可單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們在一起時，通過各自的代謝活動而有利于對方，或偏利于一方的生活方式。是“可分可合，合比分好”的松散的相互關(guān)系。 共生：兩種生物共居在一起，相互分工合作，相依為命，甚至達(dá)到難分難解，合二為一的極其緊密的一種相互關(guān)系。 寄生：一般指一種小型生物生活在另一種較大型生物的體內(nèi)（包括細(xì)胞內(nèi)）或體表，從中奪取營養(yǎng)并進(jìn)行生長繁殖，同時使后者蒙受損害甚者被殺死的一種相互關(guān)系。 拮抗：又稱抗生，指由某種生物所產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可抑制他種的生長發(fā)育甚至殺死它們的一種相互關(guān)系。 捕食：又稱獵食，一般指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要和相互關(guān)系。 節(jié)3 微生物與自然界物質(zhì)循環(huán) 節(jié)4 微生物與環(huán)境保護(hù) 富營養(yǎng)化：是指水中因N、P等元素含量過高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過度生長繁殖的現(xiàn)象。 水華：是指發(fā)生在淡水水體（池、河、江、湖）中的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。特點(diǎn)：在溫暖季節(jié)，當(dāng)水體中的N、P比例達(dá)15~20比1時，水中的藍(lán)細(xì)菌和浮游藻類突然快速繁殖，從而使水面形成一層藍(lán)、綠色的藻體和泡沫。 赤潮：指發(fā)生在河口、港灣或淺海等咸水區(qū)水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。 BOD：即生化氧化量，或生物需氧量，是水中有機(jī)物含量的一個間接指標(biāo)。一般指在1L污水或待測水樣中所含的一部分易氧化的有機(jī)物，當(dāng)微生物對其氧化、分解時，所消耗的水中溶解氧毫克數(shù)。 COD：化學(xué)需氧量，時表示水體中有機(jī)物含量的一個簡便的間接指標(biāo)，指1L污水中所含的有機(jī)物在用強(qiáng)氧化劑將它氧化后，所消耗氧的毫克數(shù)。常用化學(xué)氧化劑：K2Cr2O7，KMnO4 TOD：總需氧量，指污水中能被氧化的物質(zhì)（主要是有機(jī)物）在高溫下燃燒變成穩(wěn)定氧化物時所需的氧量。 DO：溶解氧量，指溶于水體中的分子態(tài)氧，是評價水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 SS：懸浮物含量，指污水中不溶性固體態(tài)物質(zhì)的含量。 TOC：總有機(jī)碳含量，指水體內(nèi)所含有機(jī)物中的全部有機(jī)碳的含量。 沼氣：又稱生物氣，是一種混合可燃?xì)怏w，主要成分：甲烷、少量H2、N2、CO2 沼氣發(fā)酵（甲烷形成）生化本質(zhì)：產(chǎn)甲烷菌（產(chǎn)生菌）在厭氧條件下，利用H2還原CO2等氮源營養(yǎng)物以產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)、能量和代謝廢物CH4的過程。 章9 遺傳與變異 節(jié)1 傳染 傳染：又稱感染或侵染，是指外源或內(nèi)源性病原體突破其宿主的三道免疫“防線”（指機(jī)械防御、非特異性免疫和特異性免疫）后，在宿主的特定部位定植、生長繁殖或（和）產(chǎn)生酶及毒素從而引起一系列病理生理的過程。 決定傳染病結(jié)局的三大因素：病原體、宿主的免疫力、環(huán)境因素 病原體：病原體的數(shù)量、致病特性和侵入方式是決定傳染結(jié)局中的最主要因素。 毒力（致病力） 病原菌 侵入數(shù)量 （例） 侵入門徑 毒力（致病力）：表示病原體致病能力的強(qiáng)弱。有侵襲力、毒素兩方面。 侵襲力：病原菌突破宿主防線，并能于宿主體內(nèi)定居、繁殖、擴(kuò)散的能力，稱侵襲力。有三種能力：①吸附和侵入能力；②繁殖與擴(kuò)散能力；③對宿主防御機(jī)能的抵抗能力。 毒素：分為外毒素、內(nèi)毒素。 外毒素：主要是一些革蘭氏陽性菌，在生長過程中合成并分泌到胞外的毒；也有存于胞內(nèi)當(dāng)細(xì)菌溶解后才釋放的。特點(diǎn)：通常為蛋白質(zhì)，抗原性強(qiáng)，可選擇作用于各自特定的組織器官，不同病原菌產(chǎn)生的外毒素不同，所引起的癥狀也不同。 其毒性作用強(qiáng)，但不穩(wěn)定，對熱和某些化學(xué)物質(zhì)敏感。（外毒抗原） 類毒素：利用外毒素對熱和某些化學(xué)物質(zhì)敏感的特點(diǎn)，用0.3-0.4%甲醛處理，使其毒性完全喪失，但仍保持抗原性，這種經(jīng)處理的外毒素為類毒素（無毒抗原）。用類毒素注射動物（如馬）（免疫動物），以制備外毒素的抗體，稱為抗毒素（抗毒抗體），作治療用。 內(nèi)毒素：革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁物質(zhì)，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌體裂解時釋放，細(xì)胞死后自溶或人工裂解時釋放。（外毒素與內(nèi)毒素比較見P287） 侵入途徑：呼吸道（結(jié)核桿菌）、消化道、皮膚傷口（破傷風(fēng)桿菌）、泌尿生殖道、其他途徑。 免疫：是機(jī)體識別和排除抗原性異物的一種保護(hù)性功能，在正常條件下，它對機(jī)體有利；在異常條件下，也可損害機(jī)體。免疫功能包括：①免疫防御②免疫穩(wěn)定③免疫監(jiān)視 節(jié)二 非特異性免疫 非特異性免疫：凡在生物生長進(jìn)化過程中形成，屬于先天即有、相對穩(wěn)定、無特殊針對性的對付病原體的天然抵抗力。分為四部分：表皮和屏障結(jié)構(gòu)、吞噬細(xì)胞及其吞噬作用（細(xì)胞因素）、正常體液或組織中的抗菌物質(zhì)（體液因素）、炎癥反應(yīng)。 皮膚與粘膜：第一道防線 表皮和屏障結(jié)構(gòu) 屏障結(jié)構(gòu)：血腦屏障、血胎屏障 血腦作用：可阻擋病原體及其有毒產(chǎn)物或某些藥物從血流入腦組織或腦脊液的非專有解剖構(gòu)造。 多形核白細(xì)胞：嗜中性粒細(xì)胞 吞噬細(xì)胞 巨噬細(xì)胞 主要功能：①吞噬和殺菌②抗原提呈③免疫調(diào)節(jié)④抗癌 炎癥：既是一種病理過程，又是一種防御病原體入侵的積極免疫反應(yīng)。原因：①可動員大量吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位②血流的加速使血液中抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮③死亡的宿主細(xì)胞堆積可釋放一部分抗菌物質(zhì)④炎癥中心部位氧濃度的下降和乳酸濃度的提高，可抑制多種病原體的生長⑤炎癥部位體溫的升高可降低某些病原體的繁殖速度 正常體液或組織中的抗菌物質(zhì)：補(bǔ)體、干擾素、溶菌酶 補(bǔ)體：協(xié)助和補(bǔ)充抗體作用的有酶活性蛋白。補(bǔ)體系統(tǒng)包括：補(bǔ)體固有成分、補(bǔ)體調(diào)控分子、補(bǔ)體受體。激活途徑：經(jīng)典途徑、凝集素途徑、替換途徑。作用：趨化作用、免疫粘附作用、溶解或殺傷細(xì)胞、中和病毒。 干擾素：高等動物細(xì)胞在病毒或dsRNA等誘生劑的刺激下，所產(chǎn)生的一種具有高活性、廣譜抗病毒等功能的特異性糖蛋白。用于病毒病、癌癥治療。 節(jié)3 特異性免疫 特異性免疫：主要功能是識別非自身和自身的抗原物質(zhì)，并對它產(chǎn)生免疫應(yīng)答，從而保證機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)。 免疫器官：中樞免疫器官（一級淋巴器官）是免疫細(xì)胞發(fā)生、分化、成熟的部位。有骨髓（形成各類淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血細(xì)胞，B細(xì)胞成熟部位），胸腺（T細(xì)胞分化和成熟的場所），法氏囊（鳥類特有）。外周免疫器官主要是脾臟、淋巴結(jié)。 免疫細(xì)胞：泛指一切具有免疫功能的細(xì)胞，包括各類淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、各種類型巨噬細(xì)胞。免疫活性細(xì)胞：僅指能特異的識別抗原，即能接受抗原的刺激，并隨后并隨后進(jìn)行分化、增值和產(chǎn)生抗體或淋巴因子，以發(fā)揮特異性免疫應(yīng)答的一群細(xì)胞，指T細(xì)胞，B細(xì)胞。 T細(xì)胞：參與特異性免疫應(yīng)答的小淋巴細(xì)胞，主要執(zhí)行細(xì)胞免疫功能，包括細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞素作用和遲發(fā)型超敏反應(yīng)，參與抗體的形成和炎癥反應(yīng)等。 B細(xì)胞：在細(xì)胞膜表面帶有自己合成的免疫球蛋白（膜抗體）的淋巴細(xì)胞。比較圖見書P303 NK細(xì)胞：自然殺傷細(xì)胞，因其細(xì)胞質(zhì)中有嗜天青顆粒，且細(xì)胞較大故也稱大顆粒淋巴細(xì)胞。 抗原：是一類能誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答并能與相應(yīng)抗體或T淋巴細(xì)胞受體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)的大分子物質(zhì)。兩個特性：免疫原性；反應(yīng)原性。 半抗原：凡缺乏免疫原性而有免疫反應(yīng)性的物質(zhì)。 抗原決定簇：又稱抗原表位，指位于抗原表面可決定抗原特異性的特定化學(xué)基團(tuán)。由于抗原決定簇的存在，就是抗原能與相應(yīng)淋巴細(xì)胞上的抗原受體發(fā)生特異性結(jié)合，從而可激活淋巴細(xì)胞并引起免疫應(yīng)答。 抗體：是高等動物體在抗原物質(zhì)的刺激下，由漿細(xì)胞產(chǎn)生的一類能與相應(yīng)抗原在體內(nèi)外發(fā)生特異結(jié)合的免疫球蛋白。Ig有五類：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE，結(jié)構(gòu)見下表： 典型的Ig分子是由一長一短的兩對多肽鏈對稱排列而成的一個Y形分子。 抗原、抗體反應(yīng)的一般規(guī)律：①特異性②可逆性③定比性④階段性⑤條件依賴性 19