微生物学考研复习资料

微 生 物 学 复 习 资 料 第1章 绪 论

题 型

一、名词解释（10分，每小题2分） 二、选择题（15%，每小题0.5分） 三、是非题（15%，每小题1分） 四、填空题（20%，每空格0.5分） 五、简答题（25%，6小题） 六、问答题（15%，2小题）

书中附录1

记下列微生物名称的拉丁文（5分）：

放线菌属、固氮菌属、曲霉属、芽孢杆菌属、大肠杆菌、乳杆菌属、毛霉属、青霉属、根瘤菌属、啤酒酵母、沙门氏菌属、金黄色葡萄球菌、灰色链霉菌、假丝酵母属。 一、教材

1、《微生物学》，沈萍，高等教育出版社，2000（第一版）；2006（第二版） 2、参考书：

（1）《微生物学教程》，周德庆，高等教育出版社，1993。

（2）―Brock's Biology of Microorganism 9TH‖， Michael T. Madigan John M. Martinko Jack Parker，Prentice Hall，1999。

（3）“Microbiology”， Lansing M. Prescott, Donald Klein, John Harley，McGraw-Hill Higher Education，2000。

3、参考杂志：―微生物学报‖、 ―微生物学通报‖、―微生物学杂志‖。 二、微生物与我们

微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！ 1、微生物是人类的朋友！

1）微生物是自然界物质循环的关键环节； 2）体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证； 帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障。 3）微生物可以为我们提供很多有用的物质；

如有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等 4）基因工程为代表的现代生物技术。 2、少数微生物也是人类的敌人！

鼠疫；天花；艾滋病；疯牛病（病原体？变异普里昂蛋白）；羊搔痒症（病原体？变异普里昂蛋白）；埃博拉病毒；SARS病毒。 3、微生物的重要性

可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来―残忍‖的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。

简述微生物与人类的关系?

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三、微生物的发现和微生物学的建立与发展 （一）古代人民对微生物的认识 （二）微生物的发现（列文虎克）

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek，微生物的发现者）首次观察到了细菌。

（三）微生物学的奠基

1、法国人巴斯德（Louis Pasteur）（1822～1895） (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；

(2) 彻底否定了―自然发生‖学说：著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败；

(3) 免疫学——预防接种：巴斯德研究了几种对人类和牲畜危害很大的疾病，如鸡瘟、牛羊炭疽病、人的狂犬病等，并发现引起这些病害的病原体，制成疫苗，用以预防和治疗疾病，为免疫学奠定基础。（挽救了许多人、畜生命）； (4)其他贡献如

巴斯德消毒法：60～65℃作短时间（15-20min）加热处理，杀死有害微生物的方法。 2、德国人柯赫（Robert Koch）（ 1843～1910） （1）微生物学基本操作技术方面的贡献 a）细菌纯培养方法的建立；

b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养； c）流动蒸汽灭菌； d）染色观察和显微摄影；

（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献 a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；

b）发现了肺结核病的病原菌（1905年获诺贝尔奖）；c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则

（四）微生物学发展过程中的重大事件 1928 Griffith发现细菌转化； 1929 Fleming 发现青霉素；

1953 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；

1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群； 1982～1983 Prusiner发现朊病毒(prion)

1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成； 1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成。 （五）20世纪的微生物学 1、十九世纪中到二十世纪初

微生物学研究作为一门独立的学科已经形成。

微生物学研究热点：鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻找化学治疗药物、分析微生物的化学活性。 2、20世纪40年代后

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微生物自身的特点使其成为生物学研究的―明星‖，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。

微生物学的主要分支学科：

按研究对象分：细菌学；病毒学；真菌学；菌物学；原生动物学等 （六）我国微生物学的发展

汤飞凡：沙眼病原体的分离和确证（国际领先）；

陈华癸等：根瘤菌固氮作用的研究（开创农业微生物学）； 抗生素的总产量已耀居世界首位；

两步法生产维生素C的技术居世界先进水平 （七）21世纪微生物学展望

1、微生物自身的特点（共性和特性）将会更加受到关注和利用。 共性：微生物具有其他生物共有的基本生物学特性。

生长、 繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的统一性。

特性：微生物具有其它生物不具备的生物学特性。

例如可在其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其他生物不具备的代谢途径和功能，反映了微生物极其丰富的多样性。

2、与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展 四、微生物的类群及特点

微生物：是微小生物的总称，一般只有借助显微镜才能其进行观察。 微生物类群： 病毒；

原核生物（真细菌、古生菌）；

真核生物（真菌：酵母、霉菌、蕈菌；单细胞藻类；原生动物等）

微生物的特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚 1、个体小

测量单位：微米或纳米；

最小：火星陨石中发现的细菌化石（直径 10 nm）；

最大：德国科学家H. N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，----―纳米比亚硫磺珍珠‖。 2、结构简：无细胞结构（病毒）；单细胞；简单多细胞； 3、胃口大：

4、食谱广：微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！ 5、繁殖快：大肠杆菌一个细胞重约10 –12 克，平均20分钟繁殖一代； 6、易培养：很多细菌都可以非常方便地进行人工培养；

7、数量大：在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！ 8、分布广：人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！ 9、种类多：微生物的生理代谢类型多；代谢产物种类多；微生物的种数―多‖； 10、级界宽：

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Whittaker的五界分类系统；

魏泰克（R.whittaker）于是1969年提出的五界系统（细胞生物）。 细胞生物 ：原核生物界；原生生物界；真菌界；植物界；动物界 Woese三原界分类系统：真细菌界；古生菌界；真核生物界

11、变异易：微生物个体一般单细胞，且常为单倍体，加之繁殖快，故极易发生变异。

如青霉素产生菌产黄青霉（Penicillum chrysoysenum）产量变异：1943年，20单位/ ml发酵液，现在达10000—50000单位/ ml发酵液。 12、抗（逆）性强：

A 抗热：有的细菌能在265个大气压，250 ℃的条件下生长；自然界中细菌生长的最高温度可以达到113 ℃；有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被杀死； B 抗寒：有些微生物可以在―12℃ ~ ―30℃的低温生长； C 抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5 ~ 13；

D 耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%）中都有微生物生长； E 抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；

第2章 纯培养和显微技术 第一节 微生物的分离和纯培养

一、无菌技术（aseptic technique）

在分离、转接及培养纯培养时防止其被其他微生物污染的技术。 1、微生物培养的常用器具及其灭菌

1）用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物； 2）常用的器具有：试管、瓶子、培养皿（Petri dish）等 3）常用的灭菌方法：高压蒸汽灭菌；高温干热灭菌。 操作过程：在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染。 2、接种操作

操作过程：在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染。 无菌操作：1）火焰附近（酒精灯、煤气灯）进行。

2）在无菌箱或操作室内无菌的环境下进行。

二、用固体培养基分离纯培养

培养物：在一定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体；混合培养物：含有多种微生物的培养物； 纯培养物：只有一种微生物的培养物。

菌落（colony）：单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体。菌苔（lawn）：众多菌落连成一片。

不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征（形状、颜色等），可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。1、稀释倒平板法：操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好！2、涂布平板法：使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀！ 3、平板划线法：

4、厌氧微生物的分离：厌氧罐；厌氧手套箱；稀释摇管法。 三、用液体培养基分离纯培养

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稀释法进行液体分离必须在同一个稀释度的许多平行试管中，大多数（一般应超过95%）表现为不生长。

四、单细胞（孢子）分离

五、选择培养分离抑制大多数其它微生物的生长；使待分离的微生物生长更快。 1、利用选择平板进行直接分离

1）待分离的微生物生长，其它微生物的生长被抑制如：高温下培养：分离嗜热细菌；培养基中不含氮：分离固氮菌；

培养基加抗生素：分离抗性菌；

2）待分离的微生物的生长特征明显不同于其它微生物

如：牛奶平板：分离蛋白酶产生菌；颜色反应：分离特定的菌株；利用特定细菌的滑动特点进行分离纯化2、富集培养

如：配制以对羟基苯甲酸为唯一碳源的培养基可富集能降解对羟基苯甲酸的微生物。 六、二元培养物：如：病毒和宿主细胞；大肠杆菌和蛭弧菌

第二节 显微镜和显微技术

几个基本概念：

放大；分辨率（能辨别两点之间最小距离的能力）；反差（被观察物区别于背景的程度）。 一、显微镜的种类及原理

1. 普通光学显微镜光学显微镜一般配置的最大放大倍数是多少？为什么？目镜：10 ~ 15×；物镜： 100×；总放大倍数1000~1500×

如何实现光学显微镜一般配置的最大放大倍数？其原理？使用油镜，即在100×物镜和载玻片之间滴加香柏油；分辨率（最小可分辨距离）= 0.5 lλ/ n sinθ

N：玻片与物镜间介质的折射率空气 (n=1.0)、水 (n=1.33)、香柏油 (n=1.52)、玻璃 ( n=1.54)

人眼的分辨能力在0.2 mm左右，因此光学显微镜的最大有效放大倍数（使用油镜）是1,000×到1,500×。 2. 暗视野显微镜；3. 相差显微镜；4. 荧光显微镜；5. 透射电子显微镜；6. 扫描电子显微镜；7. 扫描隧道显微镜

二、显微观察样品的制备 第二章 思考题

1、为什么说Koch等建立的微生物纯培养技术是微生物学建立与发展的基石？ 2、一般可用哪些方法获得微生物的纯培养？

3、微生物的最显著特征就是个体微小，通常只能通过显微镜进行观察。试列举在显微观察中通过改变样品的反差以改善观察效果的技术及方法。

第3章 微生物类群与形态结构

古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列，且与后者关系更近，而其细胞构造却与真细菌较为接近，同属于原核生物。

真细菌包括：普通细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体和衣原体等

第一节 真细菌（Eubacteria）

一、一般形态及细胞结构 （一）个体形态和排列 (P28)： 基本形态：球状；杆状；螺旋状

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1、球状

1）概念：细胞个体呈球形或椭圆形。2）排列：不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。

单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。

⑴单球菌：一个分裂面，分裂后单个分散。如尿素微球菌（Micrococcus ureae） ⑵双球菌：一个分裂面，分裂后成对排列，称为双球菌。 常见的致病性双球菌有：肺炎球菌、脑膜炎球菌、淋球菌等。 ⑶ 链球菌（Strptococcus）：一个分裂面，分裂后多个菌体相连成链状。

如：溶血性链球菌，乳链球菌（Strptococcus lactzs）一般而言，在液体培养基内其链较长，在固体培养基上较短，摇振，涂片等操作也可使链断短。

⑷四联球菌（Micrococcus tetragentus）：有相互垂直的二个分裂面，分裂后四个菌体呈甲字形。如：四联微球菌（Micrococcus tetragentus）

⑸八叠球菌（Sarcina）：有三个相互垂直的分裂面，分裂后八个菌体呈立方体。如：尿素八叠球菌（Sarcina ureae）

⑹葡萄球菌：有多个不同角度的分裂面，分裂后菌体堆积呈葡萄串状。如：金黄色葡萄球菌（Straphylococcus aureus）2、杆状

1）概念：细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。2）排列：杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。

3）例子：A 枯草芽孢杆菌；B 地衣芽孢杆菌；C 铜绿假单胞菌（绿脓杆菌）； D 结核分枝杆菌；E 炭疽病的病原菌（炭疽杆菌）；F 破伤风梭菌 3、螺旋状：弧菌、螺旋菌、螺旋体菌

弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似―C‖字或逗号，鞭毛偏端生。 例子：霍乱弧菌；寄生性弧菌（蛭弧菌）

螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。 螺旋体菌：菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。 例子：梅毒密螺旋体 4、其它形状

柄杆菌（prosthecate bacteria）：细胞上有柄（stalk）、菌丝（hyphae）、附器（appendages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄。

星形细菌（star-shaped bacteria ）；方形细菌（square-ahaped bacteria）等。 5、异常形态

A 环境条件的变化：物理、化学因子的刺激阻碍细胞正常发育；

B 培养时间过长：细胞衰老；营养缺乏；自身代谢产物积累过多。环境条件恢复正常，异常形态恢复为正常形态 （二）大小 1、范围：

最小：与无细胞结构的病毒相仿（50 nm）；如nanobacteria；

最大：肉眼可见（0.75 mm），（Thiomargarita namibiensis）（0.75mm）； 最大和最小细菌的个体大小悬殊：

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一般细菌的大小范围： 球菌：0.5 ~ 1 m （直径）；

杆菌：0.2~ 1 m （直径） X 1~ 80 m（长度）；

螺旋菌：0.3~ 1 m （直径） X 1~ 50 m（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度)。 2、测量方法：①显微镜测微尺；②显微照相后根据放大倍数进行测算； 3、细菌大小测量结果的影响因素（参见 P 31） （三）细胞的结构

一般构造：一般细菌都有的构造；

特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。 1、细胞壁

1）概念：细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。2）证实细胞壁存在的方法： （1）细菌超薄切片的电镜直接观察；

（2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁； （3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁； （4）制备原生质体，观察细胞形态的变化。 3）细胞壁的功能：

（1）固定细胞外形和提高机械强度；

（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；

（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；

（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础。 4）革兰氏染色与细胞壁： （1）革兰氏染色：

Gram（革兰）于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。 1、初染：用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染；

2、媒染：用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固； 3、脱色：用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色；

4、复染：用一种与结晶紫不同颜色碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。

革兰氏染色法（Gram staining）：该染色法是由丹麦医生C.Gram于1884年创立的。通过G染色可将所有细菌分成G+和G-两大类，它是鉴别细菌的重要方法。

染色步骤：初染、媒染、脱色、复染

深紫色G+ 结晶紫染液——→碘液（媒染剂）——→乙醇——→蕃红或沙黄—→

红色 G- G+ 细菌：通过G染色后，细胞呈深紫色者为革兰氏染色阳性反应细菌。（用G+表示） G- 细菌：通过G染色后，细胞呈红色者为革兰氏染色阴性反应细菌。（用G-表示）

初染 着色 媒染 脱色 复染 7

Gram染色的关键：脱色时间。

表3-1 革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较（P39）

（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁特点：厚度大（20~80nm），化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。

A、肽聚糖：肽聚糖(peptidoglycan)：又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物(mucocomplex)，是真细菌细胞壁中的特有成分。厚约20~80nm，由40层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。

N—乙酰葡萄糖胺（NAG） ①肽聚糖双糖单位 N—乙酰胞壁酸（NAM） β-1,4-糖苷键连接

双糖单位中的β-1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽聚糖细胞壁的―散架‖而死亡。

②四肽尾：由四个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成；

③肽桥：B、磷壁酸（teichoic acid）（革兰氏阳性细菌细胞壁G+ 特有成分—磷壁质（垣酸）主要成分为：甘油磷酸或核糖醇磷酸。

1）壁磷壁酸：它与肽聚糖分子间进行共价结合；

2）膜磷壁酸：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的膜磷壁酸（又称脂磷壁酸），由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合后形成。 （3）革兰氏阴性细菌的细胞壁

A、肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由1~2层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)，含量约占细胞壁总重的10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱；

B、外膜 (outer membrane)：位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁；

1）脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）：位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚（8~10nm）的类脂多糖类物质。（G-菌特有成分——脂多糖）

组成：①类脂A；②核心多糖(core polysaccharide)；③O-特异侧链（O-specific side chain，或称O-多糖或O-抗原）

细菌的脂多糖主要由（ ）、（ ）、（ ）三部分组成。 脂多糖的主要功能（P41）：

1）LPS结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；

2）LPS负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。

3）类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础； 4）具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能； 5）许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。

C、外膜蛋白(outer membrane protein) ：嵌合在LPS和磷脂层外膜上的蛋白。 有20余种，但多数功能尚不清楚。

①孔蛋白：通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选择。

②脂蛋白：是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋白。 D、周质空间(periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙。

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在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约12~15nm），呈胶状。周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所在周质空间中，存在着多种周质蛋白（periplasmic proteins）：水解酶类；结合蛋白；受体蛋白； （4）革兰氏阳性和阴性细菌的比较

G+ 细菌和G- 细菌细胞壁的结构和化学成份比较 ⑴结构

类别 G+ G- 层数 单层（肽聚糖层） 肽聚糖层 外膜 厚度 20~80 nm 2~3 nm 8 nm 交联度 75% 30% 与膜关系 与膜结合松散 与膜结合紧密 ⑵化学组成

成 分 糖类含量 脂类含量 磷壁酸 脂蛋白 外膜 脂多糖 G+ 约45%（30~95%） 约< 2% ＋ － － － G- 约15%（5~20%） 约20% － ＋ ＋ ＋ G+ ：肽聚糖含量高，约45%，脂类含量低，仅2%； G- ：肽聚糖含量低，约15%，脂类含量高，约20%； 革兰氏染色的原理（参见P46）

目前一般认为G染色是基于细菌细胞壁特殊化学成分基础上的一种物理原因。

G- 细菌：细胞壁由于肽聚糖含量较少，壁薄，网孔较大，而脂类物质含量高，脂溶剂乙醇处理后，网孔进一步增大，结晶紫——碘复合物被抽提出来，于是细胞被脱色，而呈复染液蕃红的颜色，即呈红色。

G+ 细菌：细胞壁由于肽聚糖含量较多，壁厚，网孔小，而脂类物质含量少，经乙醇处理脱水后，网孔进一步缩小，结晶紫—碘复合物被保留在细胞内，不能被脱色，而呈初染液的颜色，即呈紫色。

5）特殊细胞壁的细菌：

某些分枝杆菌和诺卡氏菌的细胞壁主要由一类被称为霉菌酸（Mycolic acid）的枝链羟基脂质组成，后者被认为与这些细菌感染能力有关。用抗酸性染色对宿主体内的分枝杆菌病原体进行检测。

6）细胞壁缺陷细菌：

实验室或宿主体内形成缺壁突变——L型细菌 基本去尽——原生质体（G+）； 部分去除——球状体（G-）； 在自然界长期进化中形成——枝原体 （1）L型细菌（L-form of bacteria）

细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。因英国李斯德（Lister）预防研究所首先发现而得名（1935年，念珠状链杆菌 Streptobacillus moniliformis）

特点：①没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；

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②有些能通过细菌滤器，故又称―滤过型细菌‖； ③对渗透敏感；

④在固体培养基上形成―油煎蛋‖似的小菌落（直径在0.1mm左右）。

（2）原生质体（protoplast）

在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。 特点：①对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂；

②有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染；

③在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。也可恢复成有细胞壁的正

常结构。

④比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好

实验材料。

（3）球状体(sphaeroplast)：

采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后，而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。 与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长。 （4）枝原体(Mycoplasma)

在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。因它的细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇? 所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。 2、细胞膜

1）概念：细胞质膜（cytoplasmic membrane），又称质膜（plasma membrane）、细胞膜（cell membrane）或内膜（inner membrane），是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白质（占50%～70%）组成。 2）观察方法：

a 质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察； b 原生质体破裂方法； c 超薄切片电镜观察。

3）细胞膜的化学组成与结构模型： A 化学组成 （1）磷脂：

（2）膜蛋白：约占细菌细胞膜的50%～70%，比任何一种生物膜都高，而且种类也多。细胞膜是一个重要的代谢活动中心。

B 结构模型：液态镶嵌模型(fluid mosaic model) C 甾醇类物质

细胞膜的生理功能：（参见P 48）：由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性。 D 间体（mesosome，或中体）：细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳性细菌。 3、细胞质和内含物

1）概念：细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。

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2）颗粒状贮藏物 (reserve materials)：

贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。 ①聚-β-羟丁酸 (poly-β-hydroxybutyrate, PHB)：

成份：类脂性质的碳源类贮藏物。

应用：它无毒、可塑、易降解，被认为是生产医用塑料、生物降解塑料的良好原料。 ②多糖类贮藏物：

糖原：在真细菌中以糖原为多，糖原粒较小，不染色需用电镜观察，用碘液染成褐色，可在光学显微镜下看到。

淀粉粒：有的细菌积累淀粉粒，用碘液染成深兰色。 ③异染粒(metachromatic granules)

大小：为0.5～1.0μm；成份：无机偏磷酸的聚合物；

功能：1）贮藏磷元素和能量；2）降低细胞的渗透压。一般在含磷丰富的环境下形成。 ④藻青素（cyanophycin）：一种内源性氮源贮藏物。通常存在于蓝细菌中。

⑤硫粒（sulfur globules）：很多真细菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物如H2S、硫代硫酸盐等的氧化。在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。

3）磁小体(megnetosome)：趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。

功能：导向作用。即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活。 实用前景：包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等。

4）羧酶体(carboxysome)：一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用（自养细菌的CO2固定的场所）。

5）气泡（gas vocuoles）：许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，外有蛋白质膜包裹。

功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质。

气泡的膜结构特点：只含蛋白质而无磷脂。膜的外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而不能透过水和溶质。

6）载色体（Chromatophore）：光合细菌进行光合作用的部位，相当于绿色植物的叶绿体。 7）核糖体（ribosome）

组成：70S=50S（大）+ 30S（小）；功能：蛋白质合成场所。 4、核区（nuclear region or area）：

原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。故称为核质或拟核。 细菌的细胞核叫（拟核）。 4、 特殊的休眠构造——芽孢

1）概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（endospore或spore，偶译―内生孢子‖）。

一个细胞内仅形成一个芽孢，故芽孢无繁殖力功能。 2）细菌芽孢的特点：

整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；

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产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。

产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。

芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 3）芽孢的形成与芽孢的萌发过程

4）芽孢的耐热机制：渗透调节皮层膨胀学说。

芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）

化学组成特点：吡啶二羧酸DPA+Ca含量高。渗透调节皮层膨胀学说要点：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差。皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性（参见P52图3-13）。 5）学习芽孢的意义

⑴鉴定：芽孢的有无在细菌鉴定中是一项重要的形态学指标。

⑵菌种筛选和保藏：如从土壤中筛选苏芸芽孢杆菌，可以先在水中煮沸，杀死非产芽孢菌 ⑶衡量各种消毒灭菌措施的主要指标。 6）伴孢晶体（parasporal crystal）：

少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体—δ内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。

伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。 7）细菌的其他休眠构造

A 粘液孢子(myxospore)：粘细菌(myxobacteria)产生；

B 孢囊(cyst)：棕色固氮菌( Azotobacter vinelandii) 产生。6、细菌细胞壁以外的构造——糖被（glycocalyx） 1) 概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。

糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为：荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slime layer)和菌胶团(zoogloea)。 2）特点：

（1）主要成分：多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。

（2）观察：经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色，用墨汁）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。

（3）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指标之一。 （4）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。（详见P 57-58） （5）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。（详见P58）

3) 功能⑴ 抗吞噬作用：荚膜抗吞噬作用是构成细菌毒力的因素之一。如肺炎球菌只有具有荚膜的才具有毒性，无荚膜的则为非致病的。 ⑵ 抵抗干燥

⑶ 作为养料贮藏库：可作为碳源和能量的来源。7、细菌细胞壁以外的构造—— 鞭毛(flagellum，复flagella)

1) 概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的―运动器官‖。

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2) 鞭毛的数目和着生方式

鞭毛的有无和着生方式具有十分重要的分类学意义： 数目：一根、数根或很多根不等

着生方式：单生，丛生，周生偏端单生鞭毛；偏端丛生鞭毛；两端丛生鞭毛；周生鞭毛等。 3）观察和判断细菌鞭毛的方法

电子显微镜直接观察；光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜；根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态。 4）鞭毛的结构

A 基体： 四个环（ G- ） ：L、P、S、M

二个环（ G+ ） ：S、M B 钩形鞘 C 鞭毛丝

8、细菌细胞壁以外的构造——菌毛(fimbria，复数fimbriae)：

长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。

每个细菌约有250～300条菌毛。有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多，借助菌毛可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，进一步定殖和致病。 9、细菌细胞壁以外的构造 ——性毛(pili,单数pilus)

构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长，数量仅一至少数几根。

性毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株（即供体菌）中，其功能是向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质。有的性毛还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。

普通菌（纤）毛：遍布整个菌体表面，每个细菌可有百条。

功能：粘附器官。细菌籍以粘附于宿主细胞表面，是构成感染的必要因素。 性菌（纤）毛：比普通菌毛粗、中空，每个细菌有1~10条。

功能：传递遗传物质（接合） 如大肠杆菌和其它肠道菌的雄性菌株，表面有性菌毛。

10、细菌菌落特征

菌落较小、粘稠、多数湿润、光滑、少数粗糙、具皱折，不与培养基结合，易挑起。（粘稠、湿润不与培养基结合） 11、细菌的繁殖

裂殖（二分裂）：即由一个母细胞分裂为2 个子细胞。

（细菌的繁殖通常以二分裂的无性繁殖方式进行繁殖，即由一个母细胞分裂为二个子细胞，这种繁殖方式简称裂殖）。 二、放线菌 （一）概念

在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。―介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物‖。 （二）形态与结构

1）形态：单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成； 2）大小：菌丝直径与杆菌类似，约1μm；

3）组成：细胞壁组成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）； 4）结构：细胞的结构与细菌基本相同。

按形态和功能可分为营养、气生和孢子丝三种。

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1、营养菌丝：

匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8 mm，长度差别很大，有的可产生色素。

功能：吸收营养。2、气生菌丝：

营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，直径较粗（1-1.4 mm），有的产色素。

功能：分化形成孢子丝。 3、孢子丝：

气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。

功能：繁殖。 （三）生长与繁殖 繁殖方式 ：

1）无性孢子；有多种孢子形成方式； 2）菌丝断裂：常见于液体培养中。 （四）菌落形态

1）能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌）：菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。

2）不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）：粘着力差，粉质，针挑起易粉碎。 （五）分布特点及与人类的关系

1）分布：放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤（中性到微碱性）中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。

2）产生抗生素：能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中90%由链霉菌产生）。

3）其他用途：有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用；

4）为害：少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。

三、支原体、立克次氏体和衣原体

革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。

（一）立克次氏体（Rickettsia）1、概念：立克次氏体是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。 2、特性

1）某些性质与病毒相近：

a专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培养基上生长繁殖。b体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得；c 细胞膜比一般细菌的膜疏松；d 大小介于病毒与一般细菌之间（0.2-0.5μm）。2）从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式主要媒介：节肢动物（虱、蜱、螨等）。

通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。

有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q热等。（二）支原体（Mycoplasma） 1、概念：又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。

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2、特性

1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。

球状体：0.2-0.25 μm，最小达0.1 μm；

丝状体：最长可达150 μm，因细胞柔软且具扭曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。 3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 ―油煎荷包蛋‖形状；

4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病；5）应用活组织细胞培养病毒或体外组织细胞培养时，常被支原体污染。 （三）衣原体（Chlamydia）

1、概念：介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。过去误认为―大病毒‖，但它们的生物学特性更接近细菌而不同于病毒。 2、特性

1）细胞结构与细菌类似；

2）细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3 μm，能通过细菌滤器；具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖体也是由30S和50S二个亚基组成；

3）专性活细胞内寄生：衣原体有一定的代谢活性，能进行有限的大分子合成，但缺乏产生能量的系统，必须依赖宿主获得ATP，因此又被称为―能量寄生型生物‖。

4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。（参见P350） 5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；

沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、等临床症状，成为致盲的重要原因。

表 立克次氏体、支原体、衣原体、细菌、病毒的比较

特征 直径（μm） 可见性 过滤性 细胞壁 繁殖方式 培养方法 核酸种类 产生ATP系统 入侵方式 对抗生素

细菌 0.5~2.0 光镜 不能 有坚韧细胞壁 二均分裂 人工培养基 DNA+RNA

有 多样 敏感

支原体 0.2~0.25 光镜勉强可见

能 缺 二均分裂 人工 DNA＋RNA

有 直接 敏感 (青霉素除外)

四、粘细菌（myxobacteria）

一、概念：粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和生活史的原核微生物。 二、生活史

1、营养细胞：杆状、柔软、缺乏坚硬的细胞壁，无鞭毛，产生粘液，可在固体表面作―滑行‖运动，以分裂方式进行繁殖。2、子实体：营养细胞发育到一定阶段，在适宜的条件下形成形态各异，肉眼可见的子实体。

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立克次氏体 0.2~0.5 光镜 不能 与细菌相似 二均分裂 宿主细胞 DNA＋RNA

有 昆虫媒介 敏感

衣原体 0.2~0.3 光镜勉强可见

能 与细菌相似 二均分裂 宿主细胞 DNA＋RNA

无 不清 敏感

病毒 <0.25 电镜 能 无细胞结构

复制 宿主细胞 DNA or RNA

无

决定宿主细胞性质

不敏感

能形成子实体是粘细菌区别于其它原核微生物的最主要标志。五、蛭弧菌（Bdellovibrio） （一）概念：寄生于其它细菌并导致其裂解的一类弧菌，其行为类似噬菌体。 （二）用途：可能成为防治有害细菌的一种有力武器。 六、蓝细菌（Cyanobacteria）

1、概念：也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae），是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光合色素（叶绿素a），能进行产氧型光合作用。 2、特性：

1）细胞中含有叶绿素a，进行产氧型光合作用2）具有原核生物的典型细胞结构： 3）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力 4）无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动。

5）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。 思考：蓝细菌与藻类的根本区别。第二节 古生菌（Archaea）一、概念的提出

1977年，Carl Woese以rRNA（16S，18S）序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。

古生菌在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（Domain），并且在进化谱系上更接近真核生物。在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。

多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。原名：古细菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）。二、细胞形态 在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。 三、细胞结构

在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有一些自己独特的特点。 （一）细胞壁：

具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁的结构和化学成分均差别甚大；已研究过的一些古生菌，它们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖，β-1,3糖苷键连接不被溶菌酶水解）、糖蛋白或蛋白质构成的。 （三）细胞质和内含物：

无复杂内膜的细胞器，核糖体为70 S。

（四）核区：没有具有核仁、核摸的细胞核，染色体DNA为共价闭和环状。 简述古生菌的特点？

第三节 真核微生物真核微生物的特征：

1）细胞核具有核膜；2）能进行有丝分裂；3）细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器；具有上述特征的微小生物。真菌：是一类低等真核生物。

特点：1、核：具有细胞核，进行有丝分裂；2、细胞器：细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；

3、繁殖：以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖； 4、营养方式：为化能有机营养（异养）、好氧；

5、运动：不运动（仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛）；6、种类：繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样。

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一、霉菌（mold）（一）概念：霉菌是一些―丝状真菌‖的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。（参见P33）（二）分布特点及与人类的关系

1）在自然界分布极广； 2）有用物品的生产；

3）腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用；4）食物、工农业制品的霉变； 5）引起动植物疾病。（三）形态结构

1、菌丝：霉菌菌丝直径约为2~10μm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。 1）细胞形态：无隔膜菌丝；有隔膜菌丝； 2）菌丝功能：营养菌丝；气生菌丝；繁殖菌丝； 2、菌丝的特化：

1）菌环；捕捉小型原生动物或无脊椎动物。

2）菌网；捕捉小型原生动物或无脊椎动物。3）附枝：匍匐菌丝、假根（类似树根），功能是固着和吸收营养。

4）附着枝：菌丝附着于宿主。

5）吸器：吸收细胞内的营养。6）附着胞：粘附在宿主的表面。7）菌核：一种休眠的菌丝组织。8）子座：形成繁殖器官。3、细胞结构：细胞壁：厚度100~250μm，除少数水生霉菌细胞壁中含有纤维素外，大部分霉菌由几丁质组成。

几丁质是由N—乙酰葡萄糖胺通过β-1-4糖苷键连接的多聚糖。

厚度：100~250μm

霉菌细胞壁 纤维素（水生霉菌）

霉菌细胞壁的主要成分为：

β-1，4 成分 几丁质 NAG ————→ NAG A、肽聚糖 B、多糖和多肽 C、几丁质 D、葡聚糖和甘露聚糖（四）菌落

由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小。各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征也为分类依据之一。 （五）霉菌繁殖方式及生活史

霉菌的繁殖方式：无性孢子；有性孢子；菌丝断片 1）无性孢子繁殖：

无性孢子有：厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等。 2）有性孢子繁殖：两个性细胞结合产生新个体的过程：

a）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞每个核均含单倍染色体（n+n）。 b）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色体数是二倍（2n）。

c）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态（n）。 3）霉菌的有性孢子主要包括：接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。

4）霉菌有性孢子繁殖的特点a）霉菌的有性繁殖不如无性繁殖那么经常与普遍，多发生在特定条件下，往往在自然条件下较多，在一般培养基上不常见。

b）核配后一般立即进行减数分裂，因此菌体染色体数目为单倍，双倍体只限于接合子。5）半知菌：有一些霉菌，至今尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌二、酵母菌（yeast）

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（一）概念

酵母菌是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是无分类学意义的普通名称，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。（参见P34）（二）分布及与人类的关系

1、多分布在含糖的偏酸性环境，也称为―糖菌‖。

2、重要的微生物资源；3、重要的科研模式微生物；4、有些酵母菌具有危害性；（三）形态结构 1、个体形态形态：卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞， 大小：细胞直径一般比细菌粗10倍左右； 假菌丝：有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状。 2、细胞结构：

细胞壁的化学成分：主要是葡聚糖、甘露聚糖、另还有少量脂类和蛋白质。 酵母菌细胞壁的主要成分为：

A、肽聚糖 B、多糖和多肽 C、几丁质 D、葡聚糖和甘露聚糖（四）菌落特征

与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。

（五）繁殖方式和生活史 1、无性繁殖：1）芽殖；2）裂殖

2、有性繁殖：以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖。

3、生活史：酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型： 1）单倍体型：营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂） 2）双倍体型：营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂） 3）单双倍体型：营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。 假酵母：酵母菌中尚未发现其有性阶段的酵母。

第4章 微生物的营养

营养物质：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。 营养：微生物获得和利用营养物质的过程

第一节 微生物的营养要求

一、微生物细胞的化学组成 二、营养物质及其生理功能 三、微生物的营养类型

生长所需要的营养物质：自养型生物；异养型生物。 生物生长过程中能量的来源：光能营养型；化能营养型。 光能自养型：以光为能源，不依赖任何有机物即可正常生长； 光能异养型：以光为能源，但生长需要一定的有机营养；

化能自养型：以无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物； 化能异养型：以有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质 1．光能无机自养型（光能自养型） 碳源：以CO2为主要唯一或主要碳源； 能源：进行光合作用获取生长所需要的能量；

供氢体：以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；

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例子：

1）藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体，进行产氧型的光合作用。 2）红硫细菌，以H2S为电子供体，合成细胞物质，并伴随硫元素的产生。 2．光能有机异养型（光能异养型） 碳源：不能以CO2为主要或唯一的碳源；

供氢体：有机物为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子； 例子：红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。 3．化能无机自养型（化能自养型）

碳源：以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源， 能源：无机物氧化过程中放出的化学能；

电子供体：利用H2、H2S、Fe、NH3或NO2-等。

注意：化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长。 意义：它们广泛分布于土壤及水环境中, 参与地球物质循环。 4．化能有机异养型（化能异养型）

碳源：主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。 能源：有机物氧化过程中放出的化学能；

例子：1）大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物； 腐生型(metatrophy)：可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源； 寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存； 在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：

兼性腐生型(facultive metatrophy)；兼性寄生型(facultive paratrophy)； 注：不同营养类型之间的界限并非绝对（P82）： 1）异养型微生物并非绝对不能利用CO2；

2）自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；

5．营养缺陷型：某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)，相应的野生型菌株称为原养型(prototroph)。

第二节 培养基

培养基（medium）：是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。 任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素： 碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水。

注：任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理（参见P85）；

常规高压蒸汽灭菌：1.05kg/cm2（1.03MPa）, 121.3℃15-30分钟；0.56kg/cm2, 112.6℃ 15-30分钟； 某些成分进行分别灭菌；过滤除菌； 一、选用和设计培养基的原则和方法 1、选择适宜的营养物质；

实验室的常用培养基：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基）； 放线菌：高氏1号合成培养基； 酵母菌：麦芽汁培养基； 霉菌：查氏合成培养基；

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2+

2、营养物的浓度及配比合适：C/N3、物理、化学条件适宜； 1）pH

通常培养条件：细菌与放线菌：pH7~7.5；酵母菌和霉菌：pH4.5~6范围内生长。

维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，或在进行工业发酵时补加酸、碱。 2）水活度：在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。 3）氧化还原电位

好氧性微生物：+0.1伏以上时可正常生长，以+0.3～+0.4伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1伏条件下生长；

兼性厌氧微生物：+0.1伏以上时进行好氧呼吸, +0.1伏以下时进行发酵。 增加通气量（补充O2）方法：振荡培养、搅拌、加入氧化剂或通入氧气等。

消除O2方法（降低Ф值）：在培养基中加入抗坏血酸（0.1%）、硫化氢（0.025%）、半胱氨酸（<0.05%）、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低Ф值。 4、经济节约；

5、精心设计、试验比较：

进行生态模拟，研究某种微生物的培养条件； 文献查阅，设计特定微生物的培养基配方； 试验比较，确定特定微生物的最佳培养条件。 二、培养基的类型及应用 1．按成份不同划分：

天然培养基(complex medium)：以化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物组成；合成培养基(synthetic medium)：是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基(chemically defined medium)。

2．根据物理状态划分：固体培养基；半固体培养基；液体培养基。 琼脂的理化性状：用量（1.5—2.0%）、熔点（96℃）、凝固点（40℃）等。 3．按用途划分：

1）基础培养基(minimum medium)：

在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。2）完全培养基(complete medium)：

在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基。

3）加富培养基和富集培养基(enrichment medium)

加富培养基：在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基。

特殊营养物质：血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。 用途：培养营养要求比较苛刻的异养型微生物。

富集培养基：根据待分离微生物的特点设计的培养基，用于从环境中富集和分离某种微生物。（目的微生物在这种培养基中较其他微生物生长速度快，并逐渐富集而占优势，从而容易达到分离该种微生物的目的。）

4）鉴别培养基(differential medium) （参见P88）

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用于鉴别不同类型微生物的培养基特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。 如 伊红—美蓝培养基是：

A、选择培养基；B、鉴别培养基；C、加富培养基 ；D、基本培养基 5）选择培养基(selective medium)

用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。

第三节 营养物质进入细胞

一、简单扩散(diffusion) 特点： 1）被动的物质跨膜运输方式；

2）物质运输过程中不消耗能量； 3）不能进行逆浓度运输；

4）运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。

扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式，水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通过扩散进出细胞。二、促进扩散(facilitated diffusion) 特点： 1）被动的物质跨膜运输方式；

2）物质运输过程中不消耗能量；

3）参与运输的物质在运输过程中不发生化学变化；

4）不能进行逆浓度运输；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比；

5）有载体(carrier)参与。通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助与载体(carrier)的作用才

能进入细胞，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。被运输的物质有：氨基酸、单糖、维生素、无机盐等三、主动运输(active transport)特点：1）主动的物质跨膜运输方式；

2）物质运输过程中需要消耗能量(ATP)； 3）可以进行逆浓度运输；

4）有载体(carrier)参与。主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式1、初级主

动运输(primary active transport)：

由电子传递系统、ATP酶、或细菌嗜紫红质引起的质子运输方式。2、次级主动运输(secondary active transport)

质子浓度差消失过程中偶联其他物质运输。

有：同向运输(symport)；逆向运输(antiport)；单向运输(uniport)。 3、基团转位(group translocation)

特点： 1）有一个复杂的运输系统来完成物质的运输；

2）物质在运输过程中发生化学变化； 基团转位主要用于糖的运输。 4、Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系统：积累K+。 四、膜泡运输(memberane vesicle transport)：

主要存在于原生动物中，特别是变形虫(amoeba)，为这类微生物营养物质的运输方式。

第5章 微生物的代谢

第一节 代谢概论代谢（metabolism）：细胞内发生的各种化学反应的总称。

可分分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)第二节 微生物产能代谢

最初能源：有机物（化能异养微生物），还原态无机物（化能自养微生物），日光（光能营养微生物）转换成通用能源（ATP）

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一、生物氧化

生物氧化的功能为：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物。 二、异养微生物的生物氧化

生物氧化类型：发酵和呼吸（有氧呼吸和无氧呼吸） 1. 发酵(fermentation)：

有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。（电子→中间产物）有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。 糖酵解（glycolysis）：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。 糖酵解主要有四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。 不同微生物发酵产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据。 1) 酵母菌的一型和二型发酵

A 丙酮酸→乙醛→乙醇（酵母菌的一型发酵）

B 丙酮酸→磷酸二羟基丙酮→磷酸甘油→甘油（酵母菌的二型发酵）

2) 产酸产气反应大肠杆菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，甲酸在酸性条件下可进一步裂解生成H2和CO2（产酸产气）

志贺氏菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，但不能使甲酸裂解产生H2和CO2（只产酸不产气） 3）V.P和甲基红试验

产气气杆菌：V.P试验阳性；甲基红试验阴性； 大肠杆菌：V.P试验阴性；甲基红试验阳性。 2. 呼吸作用：

微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。(电子→电子载体) 有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧作为最终电子受体；无氧呼吸（anaerobic respiration）：以氧化型化合物作为最终电子受体。呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。

（1）有氧呼吸（aerobic respiration）

葡萄糖→被彻底氧化生成CO2和水，释放大量能量（38ATP）。（2）无氧呼吸（anaerobic respiration） 条件：某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。

无氧呼吸最终电子受体：不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等无机物，或延胡索酸等有机物。

电子传递体：无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，并在能量分级释放过程中伴随有磷酸化作用，也能产生较多的能量用于生命活动。

产能：由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。 1 硝酸盐呼吸：以硝酸盐作为最终电子受体的生物学过程。（也称硝酸盐的异化作用） 有些菌可将NO2-进一步将其还原成N2，这个过程称为反硝化作用（NO3-→N2）。 2 硝酸还盐原细菌：能进行硝酸盐呼吸的细菌被称为硝酸还盐原细菌。

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主要生活在土壤和水环境中，如假单胞菌、依氏螺菌、脱氮小球菌等。硝酸盐还原细菌被认为是一种兼性厌氧菌，无氧但环境中存在硝酸盐时进行厌氧呼吸，而有氧时其细胞膜上的硝酸盐还原酶活性被抑制，细胞进行有氧呼吸。

硝酸盐还原菌可使硝酸盐还原为亚硝酸和氮，属于化能自养型微生物。（ ）对或错？3 反硝化作用的生态学意义

1）反硝化作用会使土壤中植物能利用的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，从而降低了土壤的肥力。克服方法：松土，排除过多的水分，保证土壤中有良好的通气条件。 2）反硝化作用的生态学意义

在氮素循环中的重要作用硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水质变坏与地球上氮素循环的中断。4 其它厌氧呼吸

延胡索酸呼吸：兼性厌氧，将延胡索酸还原成琥珀酸等。

注：厌氧呼吸的产能较有氧呼吸少，但比发酵多，它使微生物在没有氧的情况下仍然可以通过电子传递和氧化磷酸化来产生ATP，因此对很多微生物是非常重要的。

除氧以外的多种物质可被各种微生物用作最终电子受体，充分体现了微生物代谢类型的多样性。 三．自养微生物的生物氧化（以化能无机自养型微生物为例） 1、氨的氧化

NH3、亚硝酸（NO2-）等无机氮化物可以被某些化能自养细菌用作能源。 亚硝化细菌：将氨氧化为亚硝酸并获得能量。 硝化细菌：将亚硝酸氧化为硝酸并获得能量。

这两类细菌往往伴生在一起，在它们的共同作用下将铵盐氧化成硝酸盐，避免亚硝酸积累所产生的毒害作用。这类细菌在自然界的氮素循环中也起者重要的作用，在自然界中分布非常广泛。 2、硫的氧化

硫细菌（sulfur bacteria）能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物（包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐）作能源。

硫细菌在进行还原态硫物质的氧化时会产酸（主要是硫酸），因此它们的生长会显著地导致环境的pH下降，有些硫细菌可以在很酸的环境，例如在pH低于1的环境中生长。3、铁的氧化：

以嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）为例： 氧化亚铁硫杆菌在富含FeS2的煤矿中繁殖，产生大量的硫酸和Fe(OH)3，从而造成严重的环境污染。它的生长只需要FeS2及空气中的O2和CO2，因此，要防止其破坏性大量繁殖的唯一可行的方法是封闭矿山，使环境恢复到原来的无氧状态。4、氢的氧化： 能以氢为电子供体，以O2为电子受体，以CO2为唯一碳源进行生长的细菌被称为氢细菌。

注：化能自养微生物以无机物作为能源，一般产能效率低，生长慢，但从生态学角度看，它们所利用的能源物质是一般化能异养生物所不能利用的，因此它们与产能效率高、生长快的化能异养微生物之间并不存在生存竞争。 四．能量转换

1、底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）； 2、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）； 3、光合磷酸化（photophosphorylation）。 光能营养型生物产氧：

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1）真核生物：藻类及其绿色植物；

2）原核生物：蓝细菌不产氧：仅原核生物有如光合细菌。

进行产氧型光合作用的原核微生物为：A、粘细菌 B、蓝细菌 C、蛭弧菌 D、古生菌

细菌叶绿素具有和高等植物中的叶绿素相类似的化学结构，二者的区别在于侧链基团的不同，以及由此而导致的光吸收特性的差异。 （1）环式光合磷酸化

光合细菌主要通过环式光合磷酸化作用产生ATP，不是利用H2O，而是利用还原态的H2、H2S等作为还原CO2的氢供体，进行不产氧的光合作用；（2）非环式光合磷酸化：产氧型光合作用（绿色植物、蓝细菌）（3）非环式光合磷酸化：绿色细菌的非环式光合磷酸化（不产氧型光合作用）（4）嗜盐菌紫膜的光合作用: 一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的

独特的光合作用。紫膜的光合磷酸化是迄今为止所发现的最简单的光合磷酸化反应。

第7章 微生物的生长繁殖及其控制生长： 生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。

繁殖：生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。在微生物学中提到的―生长‖，一般均指群体生长，这一点与研究大生物时有所不同。

第一节 微生物生长的测定

微生物生长：单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化。 微生物生长的测定：①个体计数；②群体重量测定；③群体生理指标测定。 用途： ①评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；

②评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；

③客观地反映微生物生长的规律。一、以数量变化对微生物生长情况进行测定 通常用来测定

细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）。1、培养平板计数法一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位（colony forming units，CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。

（活细菌的计数法还是死细菌的计数法？） 2、膜过滤培养法（水等菌数很低样品）

当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。 3、显微镜直接计数法

1）常规方法：缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；

2）其它方法：比例计数；过滤计数；活菌计数。 二、以生物量为指标测定微生物的生长

1、比浊法：在一定波长（400-700nm）下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density, 即O.D.)表示菌量。

2、重量法：以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法。

3、生理指标法：如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。

第二节 细菌的群体生长繁殖

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一、生长曲线 (Growth Curve)

细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。一条典型的生长曲线至少可以分为：迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期。

1、迟缓期(Lag phase)：将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期。

1）迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃。细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大。细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。

2）迟缓期出现的原因：调整代谢。迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。

3）在生产实践中缩短迟缓期的常用手段（参见P130）：(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；

(2)利用对数生长期的细胞作为种子；

(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量

2、对数生长期(Log phase)：又称指数生长期(Exponential phase)

以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。

1）特点：对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定。 2）应用：

(1) 研究微生物基本代谢的良好材料；

(2) 常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。 3）代时(通常以G表示)：

(1) 个体：在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时(Generation time)； (2) 群体：在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time）。 G = t1 – t0/ n No=100，经400 分钟后，Nt=109

n=log Nt- log No/0.301 =9-2/ 0.301 =23.25代；G = 400 / 23.25=17.02分钟3、稳定生长期(Stationary phase)： 1）特点：

①生长速率降低直至零：由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。

②细胞重要的分化调节阶段：储存糖原等细胞质内含物，芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。

2）应用：生产上常通过补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。 4、衰亡期(Decline或Death phase)：

1）特点：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。

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2）该时期死亡的细菌以对数方式增加。细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。

细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。不同的微生物或同一种微生物对不同物质的利用能力是不同的。

1）速效碳源（或氮源）：有的物质可直接被利用(例如葡萄糖或NH4 +等) ，称为~；

2）迟效碳源（或氮源）：有的需要经过一定的适应期后才能获得利用能力（例如乳糖或NO3-等），称为~。

二、同步培养使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。

同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长。 三、连续培养

将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。 分批培养（batch culture）or 封闭培养（closed culture）

第三节 微生物生长繁殖的控制

抑制 (Inhibition)：生长停止，但不死亡；

防腐 (Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上的生长； 化疗 (Chemotherapy)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物； 死亡 (Death)：生长能力不可逆丧失；

消毒 (Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（营养体细胞）； 灭菌 (Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；

一、控制微生物的化学物质

抗微生物剂(Antimicrobial agent)：一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质。 化学物质的抗微生物能力的测定

1）液体培养法：最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration （MIC））实验。 2）平板培养法：抑菌圈（zone of inhibition）试验。 但对杀菌或抑菌作用无法区分。

抗微生物剂：抑菌剂(Bacteriostatic agent)；杀菌剂(Bactericide)；溶菌剂(Bacteriolysis)。 消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。

防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。

石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。（一）防腐剂和消毒剂

选择题：临床上硝酸银有时用于（ ）

A 预防新生婴儿眼淋病 B 外科手术前灭菌肠道

C 冲洗呼吸系统的结核杆菌 D 预防脓毒性咽喉炎（P150）

（二）抗代谢物概念：有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物(Antimetabolite)。

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种类：叶酸对抗物（磺胺）、嘌呤对抗物（6-巯基嘌呤）、苯丙氨酸对抗物（对氟苯丙氨酸）等。磺胺药物：最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。 作用机理：磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物。 磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。

选择毒性：磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶（二氢叶酸合成酶），不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。（三）抗生素 1、概念：是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。 2、作用机制

①抑制细菌细胞壁合成：如青霉素等； ②破坏细胞质膜：如多粘菌素、短杆菌肽等； ③作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化；

④抑制蛋白质合成：如四环素、红霉素、链霉素等； ⑤抑制核酸合成等：如灰黄霉素、放线菌素D等； 3、细菌抗药性的产生 抗性菌株特点：

①细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出； ②药物作用靶改变；如核糖体改变 ③合成了修饰抗生素的酶；青霉素酶

④抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体。 二、控制微生物的物理因素 （一）温度

1）十倍致死时间（D）：微生物数量十倍减少所需时间。2）热致死时间：在一定温度下杀死液体中所有微生物所需的时间。

1、干热灭菌烘箱内热空气灭菌（160℃，2小时）和火焰灼烧。湿热比干热灭菌更好： 湿热对一般营养体和孢子的杀灭条件：

多数细菌和真菌的营养细胞：在60℃左右处理5-10分钟； 酵母菌和真菌的孢子：用80℃以上温度处理； 细菌的芽孢：121℃处理15分钟以上； 2、湿热灭菌1）巴斯德消毒（pasteurization） 2）煮沸消毒

3）间歇灭菌（fractional sterilization or tyndallization） 4）常规高压灭菌（autoclaving）

5）连续加压灭菌（continuous autoclaving ）：工业上发酵培养基（135-150℃，5-15秒）； 牛奶或其它液态食品（135-150℃，2-6秒）。 （三）过滤作用：

如超净工作台；空气和不耐热的液体培养基的灭菌 （二）辐射作用：

紫外线：如超净工作台，空气等的灭菌。 X-射线、γ-射线：

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紫外线和γ-射线杀菌特点和使用范围？ 控制微生物生长的理化因素有哪些?

第6章 病 毒

第一节 概 述

一、病毒的发现和研究历史

1886年，Mayer 发现具有传染性的烟草花叶病（植物）；

1892年，Ivanovsky发现烟草花叶病病原体能通过细菌滤器：一种能通过细菌滤器的―细菌毒素‖或极小的细菌；

1898年，Beijerinck对烟草花叶病病原体的研究结果：

能通过细菌滤器；

可被乙醇沉淀而不失去其感染性； 能在琼脂凝胶中扩散；

用培养细菌的方法不能被培养出来，推测只能在植物活细胞中生活；比细菌小的具有传染性的活的流质。

1900年前后，包括口蹄疫（foot and mouth disease）在内的多种动物疾病病原体的滤过性特性被证明（动物）。→ filterable viruses（滤过性病毒）。

Twort（1915年）、Herelle（1917年），分别发现细菌病毒（噬菌体）。 Bacteriophages→ Phago：→―to eat‖ 噬菌体（phage） 1935年，Stanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒； 1935年，Bawden等证明烟草花叶病毒的本质为核蛋白； 1940年，Kausche首先用电镜观察到烟草花叶病毒颗粒。

病毒学（virulogy） ：研究病毒（virus）的本质及其与宿主的相互作用的科学，是微生物学的重要分支学科。

理论上：极大地丰富了现代生物学（微生物学、分子生物学、分子遗传学）的理论与技术； 实践上：①有效地控制和消灭人及有益生物的病毒病害；

②利用病毒对有害生物、特别是害虫进行生物防治； ③发展以基因工程为中心的生物高新技术产业。

二、病毒的特点和定义

1、特点1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子的特征；2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA；

3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用；

4）严格的活细胞内寄生，没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代；

5）个体微小，在电子显微镜下才能看见； 6）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。

病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。（超显微的、没有细胞结构的、专性活细胞内寄生的实体） 2、定义

迄今仍无一个科学而严谨的定义。

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病毒为具有独立于其宿主的进化史的绝对细胞内寄生物，它的DNA或RNA基因组被其所编码的蛋白质壳体化（encapsidation）。 ----（Fields等，1990年）。 非细胞生物包括：

A （真）病毒：至少含核酸和蛋白质二种组分

B 亚病毒： 1）类病毒：只含具侵染性的RNA组分；

2）卫星RNA：只含有不具侵染性的RNA组分； 3）朊病毒：只含蛋白质。

三、病毒的宿主范围 病毒几乎可以感染所有的细胞生物，并具有宿主特异性，按宿主可分为：

噬菌体（phage）：从原核生物中分离到的病毒。 植物病毒（plant viruses）： 动物病毒（animal viruses） 四、病毒的培养和纯化

同微生物学其他学科分支一样，病毒学的进步完全得益于研究方法和技术手段的发展。通过病毒的分离与纯化获得纯化的、有感染性的病毒制备物是病毒学研究和实践的基本技术。 1、病毒的培养

病毒的培养：二元培养物法。 1）噬菌体

细菌培养物+噬菌体→→→→

营养琼脂平板→ 细菌平板成为残迹平板（噬菌斑）

培养液 → 细菌培养液变清亮

噬菌斑（plaque）：把噬菌体和敏感细菌混合培养在营养琼脂中，由于噬菌体不断裂解细菌的结果，会在琼脂平板上形成一个个透明的空斑，这就是噬菌斑。

（若是噬菌体标本经过适当稀释再接种细菌平板，经过一定时间培养，在细菌菌苔上可形成圆形局部透明区域，即噬菌斑（plague）。

噬菌斑形成与细菌菌落形成有点相似，所不同的只是噬菌斑甚至像―负菌落‖，它可用于检出、分离、纯化噬菌体和进行噬菌体计数。噬菌体裂解细菌后的空斑（负菌落）。 注：把噬菌体和敏感细菌混合培养在液体培养液中会出现什么现象？

2）动物病毒→用实验动物；鸡胚；多种细胞培养→产生致细胞病变效应或蚀斑等。致细胞病变效应：大多数动物病毒感染敏感细胞培养能引起其显微表现的改变，即产生致细胞病变效应（cytopathic effect，CPE），例如细胞聚集成团、肿大、圆缩、脱落，细胞融合形成多核细胞，细胞内出现包涵体（inclusion body），乃至细胞裂解等。

蚀斑（plaque）或称空斑：若标本经过适当稀释进行接种并辅以染色处理，病毒可在培养的细胞单层上形成肉眼可见的局部病损区域，即蚀斑或称空斑。

3）植物病毒→→用敏感植物叶片→→产生坏死斑或称枯斑 1、 病毒纯化 ①标准

A病毒是有感染性的生物体：纯化的病毒制备物应保持其感染性；

B病毒具有化学大分子的属性：纯化的病毒制备物的理化性质应具有均一性。 ②方法

A主要化学组成为蛋白质：

可用蛋白质提纯方法（如盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、凝胶层析、离子交换等）

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B具有一定的大小、形状和密度：

可用差速离心；梯度离心（超速离心）

第二节 毒 粒 的 性 质

病毒是一类既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。

毒粒（病毒颗粒）：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染性形式。 一、毒粒的形态结构

1、 病毒的大小和形状大小：个体小，必需在电镜下观察；

单位：纳米表示。毒粒的形状：球形颗粒 (或称拟球形颗粒)；杆状颗粒；复杂形状颗粒（如蝌蚪状，卵形）。 痘病毒是科学研究中已知的较大的一种病毒。（ ）。对或错？ 较小（或较大）的病毒直径大约 ( )。 (a) 20mm (b) 300μm (c) 300nm (d) 20nm

2、毒粒的壳体结构壳体或衣壳（capsid）：包围着病毒核酸的蛋白质外壳，由蛋白质亚基按对称的形式、有规律地排列而成，是病毒毒粒的基本结构。

壳体结构类型：螺旋对称壳体；二十面体对称壳体；双对称结构 1）螺旋对称壳体

蛋白亚基有规律地沿着中心轴（核酸）呈螺旋排列，进而形成高度有序、对称的稳定结构（例如烟草花叶病毒TMV）。 2）二十面体对称壳体

构成对称结构壳体的第二种方式是蛋白质亚基围绕具立方对称的正多面体的角或边排列，进而形成一个封闭的蛋白质的鞘（如脊髓灰质炎病毒（Poliovirus）。 3）双对称结构

具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体（tailed phage），其壳体由头部和尾部组成。包装有病毒核酸的头部通常呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称。 3、病毒的包膜结构

核壳（nucleocapsid）：病毒的蛋白质壳体和病毒核酸（核心）构成的复合物，又称核衣壳。 裸露毒粒（naked virion）：仅由核衣壳构成的病毒颗粒；

包膜（envelope）：包裹着核衣壳的一层脂蛋白膜。有包膜的病毒：有些病毒核衣壳包裹着的一层脂蛋白膜，它是病毒以出芽（budding）方式成熟时，由细胞膜衍生而来的。 包膜基本结构：与生物膜相似，是脂双层膜。

包膜蛋白：在包膜形成时，细胞膜蛋白被病毒的包膜糖蛋白取代。 刺突（spike）：包膜或核衣壳上的突起。4、毒粒的结构类型

裸露的二十面体毒粒；裸露的螺旋毒粒；包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒。 二、毒粒的化学组成

核酸；蛋白质；脂类；碳水化合物。 1、病毒的核酸

一种病毒的毒粒只含有一种核酸：DNA或是RNA。 1）病毒核酸类型

单链DNA（ss DNA）；双链DNA（ds DNA）；单链RNA（ss RNA）；双链RNA（ds RNA）； 2）单链病毒核酸的极性（polarity）

单链病毒核酸可按照它的极性（polarity）或意义（sense）进行分类（正极性、负极性、双意）。

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3）病毒核酸的结构特征

不同病毒的核酸均可能具有各自不同的结构特征：粘性未端；循环排列；未端重复等 2、病毒的蛋白质 1）非结构蛋白

病毒基因组编码的，在病毒复制过程中产生并具有一定功能，但并不结合于毒粒中的蛋白质。 2）结构蛋白

构成一个形态成熟的有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质。

有壳体蛋白；包膜蛋白；存在于毒粒中的酶等病毒结构蛋白的主要生理功能：

1）构成蛋白质外壳，保护病毒核酸免受核酸酶及其它理化因子的破坏；2）决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体具特异性亲和力，促使病毒粒子的吸附和入侵； 3）决定病毒的抗原性，能刺激机体产生相应的抗体；

4）构成毒粒酶，或参与病毒对宿主细胞的入侵（如T4噬菌体的溶菌酶等），或参与病毒复制过程中所需要病毒大分子的合成（如逆转录酶等）；

3、病毒的脂类；4、病毒的糖类；5、病毒的其它组成。

第三节 病 毒 的 复 制病毒的特点：严格细胞内寄生物，只能在活细胞内繁殖。

病毒的复制：病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配（assembly）成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制（replication）。

一、 病毒的复制周期1、一步生长曲线（one step growth curve）

1939年，Max Delbruck & Emory Ellis以（E. coli / bacteriopage）为研究系统方法步骤如下： 1）用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；

2）数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）；

3）将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞； 4）保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进行计数）；

以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线。

该实验标志着分子病毒学、分子生物学和分子遗传学的建立，Max Delbruck因此荣获1969年Nobel Prize。

A 噬菌体复制（繁殖）的三个阶段： 1）吸附期；游离的噬菌体吸附到宿主细胞，

2）潜伏期；从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期， 3）裂解期；随着菌体不断破裂，新噬菌体数目增加，直到最高值。 B 裂解量：每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。

其值等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目，即等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。 2、隐蔽期（eclipse period）

自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为隐蔽期。

在潜伏期的前一段，受染细胞内检测不到感染性病毒，后一阶段，感染性病毒在受染细胞内的数量急剧增加。

病毒一步生长曲线：以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞，待病毒吸附后，离心除去未吸附的病毒，或以抗病毒抗血清处理病毒—细胞培养物以建立同步感染，然后继续培养并定时取样测定培养物

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中的病毒效价，并以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线，即一步生长曲线。

潜伏期长短：不同病毒的潜伏期长短不同，噬菌体以分钟计；动物病毒和植物病毒以小时或天计。 裂解量：噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。 3、病毒的复制周期

自病毒吸附于细胞开始，到子代病毒从感染细胞释放到细胞外的病毒复制过程。 ① 吸附；② 侵入；③ 脱壳；④ 病毒大分子的合成；⑤ 装配与释放。 二、病毒感染的起始（① 吸附；② 侵入；③ 脱壳） 吸附

1）病毒吸附蛋白（反受体 antireceptor）； 2）细胞受体；3）病毒的吸附过程。

不同种系的细胞具有不同病毒的细胞受体，病毒受体的细胞种系特异性决定了病毒的宿主范围（如噬菌体吸附于大肠杆菌性毛上）。 2、侵入

不同的病毒-宿主系统的病毒侵入机制不同。 有尾噬菌体：注射方式将噬菌体核酸注入细胞；

动物病毒：①移位：完整病毒穿过细胞膜的移位方式；②内吞：细胞的内吞功能；

③融合：粒包膜与细胞质的融合；

植物病毒：①伤口：通过因人为地或自然的机械损伤所形成的微伤口进入细胞；

②昆虫：靠携带有病毒的媒介，主要靠是有吮吸式口器的昆虫取食将病毒带入细胞。

3、脱壳

脱壳是病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸的过程。 三、病毒大分子的合成

病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸。四、病毒的装配与释放

1、装配：新合成的毒粒结构组分组装成完整的病毒颗粒，称做病毒的装配，亦称成熟（maturation）或形态发生（morphogenesis）。 2、释放：成熟的子代病毒颗粒然后依一定途径释放到细胞外。 大多数噬菌体都是以裂解细胞方式释放；有些子代毒粒以分泌方式。 释放方式： 裂解； 分泌；芽出第三节 病毒的非增殖性感染 一、基本概念

1、增殖性感染（productive infection）：感染发生在病毒能在其内完成复制循环的允许细胞内，并以有感染性病毒子代产生为特征；

2、非增殖性感染（non productive infection）：感染由于病毒、或是细胞的原因，致使病毒的复制在病毒进入敏感细胞后的某一阶段受阻，结果导致病毒感染的不完全循环。在此过程中，由于病毒与细胞的相互作用，虽然亦可能导致细胞发生某些变化，甚至产生细胞病变，但在受染细胞内，不产生有感染性的病毒子代。

3、烈性噬菌体（virulent phage）：感染宿主细胞后能在细胞内正常复制并最终杀死细胞，形成裂解循环（lytic cycle）。

4、温和噬菌体或称溶源性噬菌体（lysogenic phage）：感染宿主细胞后不能完成复制循环，噬菌体基因组长期存在于宿主细胞内，没有成熟噬菌体产生。这一现象称做溶源性（lysogeny）现象。

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5、溶源性（lysogeny）现象

A 温和噬菌体的基因组整合于宿主染色体中（如λ噬菌体，多数情况）；

B 温和噬菌体以质粒形成存在（如P1噬菌体，少数情况）。6、原噬菌体：把整合在寄主细胞的染色体上的噬菌体（或病毒核酸），称为原噬菌体。

7、溶原性细菌：含有原噬菌体的细菌称为溶原性细菌。

细菌的溶原性是一种遗传特性，溶原性细菌的子代一般也是溶原性的。（溶原性细菌的命名是在敏感菌株后加一括弧，其上写上温和噬菌体。如E.coli K12（λ）表示λ噬菌体是一种温和噬菌体，寄生在大肠杆菌K12菌株细胞内）。 二、溶源性感染对细胞的影响

溶源菌中的温和噬菌体基因组通常不影响细胞的繁殖功能，但它们可能引起其他的细胞变化。 (1)免疫性

(2)溶源转变：原噬菌体引起的溶源性细菌除免疫性外的其他的表形改变，包括溶源菌细胞表面性质的改变和致病性转变被称为溶源转变(lysogenic conversion)。

第 8 章 微生物遗传

表型饰变：表型的差异只与环境有关。

特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。遗传型变异（基因变异、基因突变）：遗传物质改变，导致表型改变。

特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常为10-10）

第一节 遗传的物质基础一、DNA作为遗传物质

1）Griffith肺炎球菌转化实验（1928年）；

2）Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验； 3）T2噬菌体感染实验（1952年）。 二、RNA作为遗传物质： TMV病毒的拆开与重建实验。

填空：微生物的遗传物质是（ 1 ），可通过（ 2 ）、（ 3）和（ 4 ）三个实验得到证明。 三、朊病毒的发现与思考

朊病毒：亚病毒的一种，具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。 致病作用：是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。

朊病毒致病的例子：羊搔痒症(scrapie)，牛海绵状脑病(spongiform ncephalopathy)，人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等；

Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒（proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion（朊病毒）。第二节 微生物的基因组结构

一、概念基因组（genome）：一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称。 二、微生物与人类基因组计划微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的，最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学的最有力的手段。

截止到2001年4月：43种微生物完成了全基因组测序； 1、人类基因组计划中的模式生物； 2、与人类生活关系密切的微生物；

3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物 。

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三、微生物基因组结构的特点

1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组 1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）； 2）基因组上遗传信息具有连续性； 3）功能相关的结构基因组成操纵子结构；

4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；5）基因组的重复序列少而短。 2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组 1）典型的真核染色体结构； 2）没有明显的操纵子结构；

3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列； 4）重复序列多。

第三节 质粒和转座因子质粒（plasmid）：一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。

转座因子（transposable element）：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列， 广泛分布于原核和真核细胞中。 一、质粒的分子结构

1、结构：共价闭合环状（CCC）。2、质粒的检测：电镜观察；琼脂糖凝胶电泳；质粒所带的某些特点（如抗药性）。二、质粒的主要类型

根据质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应：

1、致育因子(Fertility factor，F因子)：又称F质粒，其大小约100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。

F因子能以游离状态(F+)和以与染色体相结合的状态(Hfr)存在于细胞中，所以又称之为附加体(episome)。

2、抗性因子（Resistance factor，R因子）：包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。

3、产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）：细菌素一般根据产生菌的种类进行命名，如大肠杆菌（E. coli）产生的细菌素为colicins（大肠杆菌素），而质粒被称为Col质粒。

4、毒性质粒（virulence plasmid）：许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些质粒具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。如：

1）产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一，其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。

2）苏云金杆菌含有编码δ内毒素（伴孢晶体中）的质粒；

3）根癌土壤杆菌所含Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿瘤的致病因子； 5、代谢质粒（Metabolic plasmid）：质粒上携带有有利于微生物生存的基因。 如能降解某些基质的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等 6、隐秘质粒（cryptic plasmid）：改造后可作为基因工程的载体。

第四节 基因突变及修复

一、基因突变的特点1）非对应性；2）稀有性；3）规律性；4）独立性；5）遗传和回复性；6）可诱变性

如何证明基因突变的非对应性？

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三个经典实验：变量实验、涂布实验、影印实验。 证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！ 二、常见的微生物突变类型 1）营养缺陷型（auxotroph）

表型判断的标准：在基本培养基上能否生长，是负选择标记。筛选方法？ 营养缺陷型的表示方法：

基因型：所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：hisC（组氨酸缺陷型，其中的大写字母C同一表型中不同基因的突变）。

表型：同上，但第一个字母大写，且不用斜体：HisC。 在具体使用时多用hisC-和hisC+，分别表示缺陷型和野生型。 2）抗药性突变型（resistant mutant）

基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。

正选择标记：（突变株可直接从抗性平板上获得（在加有相应抗生素的平板上，只有抗性突变能生长）。所以很容易分离得到。

表示方法：所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上―r‖表示strr 和 strs （sensitivity）分别表示对链霉素的抗性和敏感性。

3）条件致死突变型（conditional lethal mutant）

在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。负选择标记。筛选方法？常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts（temperature sensitive）表示，这类突变在高温下（如42℃）是致死的，但可以在低温（如25℃-30℃）下得到这种突变。 4）形态突变型（morphological mutant）

举例：A 产蛋白酶缺陷突变株的筛选；Ｂ 菌落颜色变化。 5）其它突变类型

毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化等在实际应用中具有重要意义突变类型一般都不具有很明显或可直接检测到的表型。三、诱变剂与致癌物质——Ames试验

原理：人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。

Ames试验：美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于1966年发明，因此称为Ames试验，用于检测诱变剂与致癌物质。具体操作：检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变率。

回复突变(reverse mutation或back mutation)：突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变。

第五节 细菌基因转移和重组

接合 (conjugation)：细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）。 转导(transduction)：由噬菌体介导。

自然遗传转化(natural genetic transformation)：游离DNA分子 + 感受态细胞。 一、细菌的接合作用(conjugation)

通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。 F因子的四种细胞形式：

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a）F-菌株：不含F因子，没有性菌毛，但可以通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株（F+）。b）F+菌株：F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。

c）Hfr菌株：F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。

d）F′菌株：Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。细胞表面同样有性菌毛。 1）F+× F-杂交= F++ F+

2）Hfr × F-杂交= Hfr + F-(+染色体DNA) 3）F′× F-杂交= F′+ F′

二、细菌的转导（transduction）

由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式。

一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。细菌转导的二种类型：

1、普遍性转导（generalized transduction）：噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程。

2、局限性转导（specialized transduction）： 局限性转导与普遍性转导的主要区别： a）转导噬菌体

局限性转导：被噬菌体基因共价地与噬菌体DNA连接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中。(噬菌体DNA+被转导的基因)

普遍性转导：包装的可能全部是宿主菌的基因(宿主菌的基因)。 凡能引起转导的噬菌体，都是缺陷型噬菌体。（是或否？） b）转导的基因

局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导。(特定的个别基因)

普遍性转导携带的宿主基因具有随机性(任一基因)。 溶源转变与转导的不同：

1．温和噬菌体不携带任何供体菌的基因，当宿主丧失这一噬菌体时，通过溶源转变而获得的形状也同时消失；

2．这种噬菌体是完整的，而不是缺陷的。 三、细菌的遗传转化（genetic transformation）

定义：同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程。

感受态细胞：具有摄取外源DNA能力的细胞。

第六节 菌种保藏

性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否则生产或科研都无法正常进行。影响微生物菌种稳定性的因素：a）变异；b）污染；c）死亡； 一、菌种的衰退与复壮

菌种衰退的特点：大量群体中的自发突变。菌种的复壮：1）从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来，重新获得具有原有典型性状的菌种。方法：a）纯种分离；b）通过寄主体进行复壮。

2）有意识地利用微生物会发生自发突变的特性，在日常的菌种维护工作中不断筛选―正变‖个体。 二、防止衰退的措施

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1）减少传代次数；2）创造良好的培养条件；3）经常进行纯种分离，并对相应的性状指标进行检查；4）采用有效的菌种保藏方法； 三、菌种保藏

基本要求：在一定时间内使菌种不死、不变、不乱 基本方法：

生活态：①培养基传代培养（斜面、平板）；②寄主传代培养。 休眠态：①冷冻（液氮、低温冰箱）；②干燥（沙土管、冷冻真空干燥）

由于微生物的多样性，不同的微生物往往对不同的保藏方法有不同的适应性，迄今为止尚没有一种方法能被证明对所有的微生物均适宜。因此，在具体选择保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使用特点及现有条件等进行综合考虑。对于一些比较重要的微生物菌株，则要尽可能多的采用各种不同的手段进行保藏，以免因某种方法的失败而导致菌种的丧失。

第 9 章 微生物生态

微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。

第一节 自然界中的微生物

一、空气中的微生物 ①无原生的微生物区系；

②来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；

③种类主要为霉菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关； ④数量取决于尘埃数量；

⑥停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关； ⑦与人类的关系：如传播疾病、造成食品等的污染等。 二、水体中的微生物 （一）江河水

①数量和种类与接触的土壤有密切关系；

②分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；

③靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；

④饮用水的微生物指标：总菌数：< 100个/mL；大肠杆菌：< 3个/L（实验P181） ⑤水体自身存在自我净化作用

a）致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天； b）水表微生物会受辐射等作用而被杀灭； c）原生动物等的吞噬作用； d）由固形物吸附再沉积到水底； （二）海水

①嗜盐：真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的。

②嗜冷：低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现细菌多为嗜冷菌。 ③G—：大多数海洋细菌为G— 细菌，并具有运动能力。 ④耐高压：特别是生活在深海的细菌。 （三）水体的富营养化作用和―水花‖、―赤潮‖ 三、土壤中的微生物

土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营。

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1）营养：土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、 pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。

2）季节：土壤微生物的数量和分布受季节影响；

3）深度：微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多， 随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。

四、工农业产品上的微生物 1．微生物引起的工业产品的霉腐 2．食品、农副产品上的微生物

①腐烂、变质：由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，不能再食用或使用； ②传播病原：病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病；

③产生毒素：很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素； 五、极端环境下的微生物

①嗜热微生物；②嗜冷微生物；③嗜酸微生物； ④嗜碱微生物；⑤嗜盐微生物；⑥嗜压微生物 极端环境微生物研究意义：

(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；

(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；

(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。

六、不可培养的微生物（uncultured microorganisms，P372）

第二节 微生物与生物环境间的相互关系

群体（population）：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群，是组成群落的基本组分。

群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物群体构成的一个生态学结构单位，群落中各生物群体之间存在各种相互作用。

生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结合 起来的一个整体，是生物圈的组成单元。 生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命环境的总称。

个体→群体→群落+非生物环境→生态系统→生物圈生态系统中生物之间的相互关系： 1）有利关系：一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利； 2）有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生 有害的影响，或相互有害； 3）中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响。

一、互生二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。 （一）微生物间的互生关系

纤维素分解细菌与固氮菌；金黄色葡萄球菌与嗜血流感菌。（二）人体肠道正常菌群 A互生关系（正常情况） ①正常菌群通过肠道获取营养；

②通过排阻、抑制外来致病菌；提供许多人体所必不可少的维生素、氨基酸等营养物对人体作出贡献； B环境条件改变或着生部位改变（正常菌群变成致病菌）

条件：如滥用抗生素；人身体虚弱抵抗力下降；吃了不洁净的食物等。

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①肠道中的正常菌群，如大肠杆菌，一旦进入泌尿系统，引起尿路感染。 ②人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。

C 条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。

治疗方法：可以通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（B. cereus）的―促菌生‖，含地衣芽孢杆菌的―整肠生‖等，它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖，这类活微生物制剂又称微生态制剂。 二、共生

概念：二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。

类型：互惠共生：二者均得利；偏利共生：一方得利，但另一方并不受害。 （一）微生物间的共生关系 ①地衣（藻与真菌的共生） ②细菌与原生动物间的共生关系：

细菌：栖息于原生动物细胞内，获得营养和保护环境，并且这些细菌在原生动物细胞外都不能生长； 原生动物：通过共生菌获得生长所需要的维生素及其它生长因子。 （二）微生物和植物间的共生关系

①根瘤菌与豆科植物间的共生→→形成根瘤共生体 根瘤菌：固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料；

豆科植物：根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。 （三）微生物与动物的共生关系 ①与昆虫的共生关系

A外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生。

食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。

B内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌。

这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。 ②与反刍动物的共生关系

反刍动物：如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。

瘤胃：也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件→→食物和严格的厌氧环境③深海火山口细菌与蠕虫的共生关系 三、寄生

概念：一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。 寄生物（parasite）： 寄主或宿主（host）： （一）微生物间的寄生

如噬菌体与细菌；蛭弧菌与细菌；真菌与真菌；真菌、细菌与原生动物。 （二）微生物与动植物间的寄生关系

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择生生物，或称为悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）：整个个体不携带或只携带已知微生物的生物。 作用：用于科学研究。

优点：干扰因素少，操作易控制，既可进行定性分析，也可进行定量分析，实验结果准确、可靠，对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其机理具有十分重要的作用。 四、拮抗

某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。 ①微生物间的―化学战术‖ ：抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素；

②微生物间的生长抑制：因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变，从而抑制它种生物的生长。 五、竞争

两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。 六、捕食

一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。 如原生动物吞食细菌和藻类；粘细菌吞食细菌和其它微生物；真菌捕食线虫和其它原生动物等。

第三节 微生物在生态系统中的作用

一、微生物在生态系统中的地位

微生物可以在多个方面但主要作为分解者而在生态系统中起重要作用。 ①微生物是有机物的主要分解者； ②微生物是物质循环中的重要成员； ③微生物是生态系统中的初级生产者； ④微生物是物质和能量的贮存者； ⑤微生物在地球生物演化中的作用。 二、微生物与自然界中的物质循环 三、微生物与环境保护

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