微生物学复习要点

绪论

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。 法国人巴斯德：(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；

(3) 免疫学——预防接种；(4)其他贡献：巴斯德消毒法60—65度短时间加热处理

德国人科赫：（1）发现病原菌：炭疽病 肺结核 霍乱病菌 （2）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

1953年，J.D.Watson和F.H.C.Crick提出了DNA结构的双螺旋模型，这是二十世纪生物学领域中的一次最伟大的革命 ；Crick又在1958年提出了遗传信息传递的中心法则。

第一章

1、细菌的基本形态

球状——细胞个体呈球形或椭圆形，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。

杆状——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。 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。 螺旋状——1）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。

2）螺菌——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。 3）螺旋体——菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。 2、微生物个体大小及表示方法

细菌, 酵母 mm （=10-6 m） 病毒 nm （=10-9 m）

表示细菌大小的单位一般用um。球菌的大小用菌体直径，杆菌和螺旋菌则以其宽度（直径）×长度表示 ，螺旋菌用螺旋直径×3.14×螺旋数来表示。 3、细菌细胞的构造与功能

A．细菌细胞壁的结构与功能：

概念： 细胞壁（cell wall）是细胞膜外面具有一定硬度和韧性的壁套。

（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 ：肽聚糖和磷壁酸

特点：厚度大（30~40nm）, 层数多，化学组分简单，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。 肽聚糖：厚约30~40nm，由20-30层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。 磷壁酸：革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，多元醇和磷酸的聚合物。 膜磷壁酸：跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的（又称脂磷壁酸）

壁磷壁酸：它与肽聚糖分子间进行共价结合。

磷壁酸主要生理功能：

使细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连；能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。 (2)革兰氏阴性细菌细胞壁：分为内壁层和外壁层

肽聚糖（内壁层）：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) 。 外壁层：位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、类脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的膜。

1、脂多糖（lipopolysaccharide, LPS） ：位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层，由类脂A、核心多糖(core polysaccharide)和O-特异侧链（O-specific side chain，或称O-多糖或O-抗原）三部分组成。

2、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，分为脂蛋白和孔蛋白。

脂蛋白(lipoprotein)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，分子量约为7200。 孔蛋白（porins）是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约

1nm的孔道。，有特异性和非特异性两种。

周质空间(periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙。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。

（3）细胞壁的功能：

1）固定细胞外形和提高机械强度；

2）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物（分子量大于800Da）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶等有害物质的损伤； 3）细菌特定的抗原性、致病性的物质基础, 4）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。

细胞壁缺陷型细菌：

1）L型细菌（L-form of bacteria）

1. 没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态； 2. 有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；

3. 对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）； 4. 遗传性稳定

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仅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：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； 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； 在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢，及恢复成有细胞壁的正常结构。 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）原生质球：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。

B、细菌细胞膜

1、概念：细胞质膜，又称质膜、细胞膜或内膜，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、组成：磷脂——在水溶液中形成具有高度定向的双分子层，亲水的极性基指向双分子的外表面，疏水的非极性基朝向内，形成膜的基本骨架；蛋白质——分为水溶性的外周蛋白和非水溶性的内周蛋白。 3、液态镶嵌模型(fluid mosaic model) ①膜的主体是脂质双分子层； ②脂质双分子层具有流动性；

③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层 的疏水性内层中；

④周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质 双分子层表面的极性头相连；

⑤脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；

⑥脂质双分子层犹如一“海洋”，周边蛋白可在其上作“漂浮” 运动，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。 4、细胞膜的生理功能：

①选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送； ②是维持细胞内正常渗透压的屏障；

③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、 荚膜多糖等）的重要基地；

④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系， 是细胞的产能场所；

⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位； 5、细菌细胞膜的特殊结构：

1）间体和内膜：细胞质膜内褶形成的囊状构造。

2）载色体 ：不放氧光合细菌细胞膜多次凹陷折叠而折叠而成的片层状、微管状或囊状结构。

载色体含有光合色素以及电子传递链，是进行光合作用的场所。

4、革兰氏染色过程和原理；革兰氏染色阳性菌和阴性菌的差别；

（1）革兰氏染色： 1、涂片，固定、结晶紫初染

2、碘溶液媒染，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、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。 4、沙黄或番红复染

结果： 菌体呈紫色者为G+ 菌体呈红色者为G- （2）原理（实验报告和实验书）：

（3）革兰氏阳性菌和阴性菌细胞壁的比较：

项 目1、革兰氏染色反应2、肽聚糖层3、磷壁酸4、外膜5、脂多糖（LPS）6、类脂和脂蛋白含量7、鞭毛结构8、产毒素9、对机械力的抗性10、细胞壁抗溶菌酶11、对青霉素和磺胺革兰氏阳性菌能阻留结晶紫而染成紫色厚，层次多多数含有无无低（仅抗酸性细菌含类脂）基体上着生两个环以外毒素为主强弱敏感革兰氏阴性菌可经脱色而复染成红色薄，一般单层无有有高基体上着生四个环以内毒素为主弱强不敏感5、芽孢的结构与功能（伴孢晶体）。

（1）概念：某些细菌在细胞内形成一个球形或椭球形、壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽

孢（Spore），由于形成于菌体内，故又称内生孢子（Endospore）。 （2）结构：

伴孢晶体——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。

6、鞭毛的结构和功能（如何知道有鞭毛）

（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”。

（2）结构： 基体（L环、P环、S环、M环） 鞭毛钩 鞭毛丝 （3）运动机制：旋转、挥鞭。

细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动

（4）如何知道有鞭毛：

电子显微镜观察；光学显微镜观察：鞭毛染色和暗视野观察；

培养特征：半固体穿刺、菌落特征观察。

7、一些重要细胞内储藏物

8、细菌的群体特征：

? 细菌在固体培养基上生长发育，即可由一个或几个细菌分裂繁殖聚集而成肉眼可见的群体， 称为

菌落（colony）。

? 如果一个菌落是由一个细菌个体生长、繁殖而成，则称为纯培养（pure culture）。 ? 培养平板上的菌落数通常用菌落形成单位（colony forming unit， CFU）来表示。 9、蓝细菌：

也称蓝藻或蓝绿藻，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。 特性：1）分布极广；

2）形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态； 3）细胞中含有叶绿素a，进行产氧型光合作用； 4）具有原核生物的典型细胞结构：

5）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源， 多数能固氮，其异形细胞（heterocyst）是进行固氮的场所。

6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。

7）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。 10、放线菌：

放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。

放线菌菌丝分为基生菌丝、气生菌丝和孢子丝，繁殖方式为菌丝断裂和无性孢子（分为凝聚孢

子、横隔孢子、孢囊孢子、分生孢子、厚壁孢子）。细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体。

名词：肽聚糖、原生质体、原生质球、 荚膜、芽孢、伴孢晶体、趋化性、古菌、孢囊 荚膜： 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、微荚膜、粘液层和菌胶团。 主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。 经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。

孢囊：细菌的休眠构造，由整个营养细胞转变而来，适宜条件下可以萌发。 古菌：独立于细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。

第二章 真核微生物

1、真菌的特化:假根、吸器、菌核、子实体

1）假根：某些真菌的匍匐菌丝与基质接触处分化形成的根状结构，功能是固着和吸收营养。

2）吸器：一些专性寄生真菌从菌丝上分化出来的旁枝，侵入细胞内用以吸收细胞内的营养。 3）菌核：是一种休眠的菌丝组织。由菌丝密集地交织在一起，其外层教坚硬、色深，内层疏松。 4）菌环：菌丝交织成套状；菌网：菌丝交织成网状

5）附着枝：若干寄生真菌由菌丝细胞生出1-2个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这种特殊的结构。 6)子实体：真菌的气生菌丝特化形成的具有一 定形状的产孢结构。 ① 结构简单的子实体

产无性孢子的简单子实体：a.分生孢子头 b.分生孢子囊 产有性孢子的简单子实体：担子菌的担子 ②结构复杂的子实体

产无性孢子的复杂子实体：(a)分生孢子器 (b)分生孢子座 (c) 分生孢子盘 产有性孢子的复杂子实体——子囊果 (a) 闭囊壳：完全封闭、呈球圆形 (b) 子囊壳：烧瓶形，有孔口 (c) 子囊盘：开口盘状的子囊果

2、丝状真菌

菌丝（Hypha）:由细胞壁包被的一种管状细丝,无色透明,直径3-10微米; 菌丝体(Mycelium) :分枝的菌丝相互交错而成的群体称为菌丝体. 形态特征：有隔菌丝、无隔菌丝。

菌丝功能：营养菌丝，气生菌丝，繁殖菌丝。

2、原核和真核生物的异同

2、真菌的孢子：无性和有性（容易混淆的）

1）无性孢子 ：不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而形成新个体的过程。 无性孢子有：节孢子、分生孢子、游动孢子、厚垣孢子、孢囊孢子等。

? 游动孢子：产生在菌丝膨大而成的游动孢子囊内， 通常为圆形，梨形或肾形，具一到两根鞭毛，

能够游动。多为水生真菌产生。

? 节孢子：由菌丝断裂而成。又称粉孢子或裂孢子。菌丝生长到一定阶段，出现横隔，断裂后形成的。 ? 孢囊孢子是一种内生孢子，生长在孢子囊内。是由气生菌丝或孢子梗顶端膨大，并在下方生出横隔

与菌丝分开形成孢子囊。孢子囊中产生许多孢囊孢子。

? 芽生孢子 :由菌丝体细胞出芽生成，常见于假丝酵母菌与隐球菌。 一般芽生孢子长到一定大小即与

母体脱离，若不脱离则形成假菌丝。

? 分生孢子是一种外生孢子，是生于菌丝细胞外。有些直接在菌丝上产生，有些产生于已分化的分生

孢子梗的菌丝细胞上火一定形状的小梗上。

? 厚垣孢子，它是由菌丝中间的个别细胞膨大，原生质浓缩和细胞壁变厚而形成的休眠孢子。呈圆形、

纺锤形或长形，是一种度过不良环境的休眠细胞。 2）有性孢子

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。 形成有性孢子的两种方式：

? 真菌经核配后，含双倍体细胞核的细胞直接发育为有性孢子。这种孢子细胞核为双倍体阶段，

萌发时进行减数分裂

? 真菌经核配后， 双倍体细胞核先进行减数分裂，再形成有性孢子

? 卵孢子:由卵菌产生。繁殖时菌丝上生出藏卵器和雄器，雄器的核移入藏卵器与卵球结合后形成双倍

体的卵孢子，可有一个或多个。

? 接合孢子:来自两个不同菌株的同形配子囊相互接触，接触处的胞壁溶解，双方的细胞质和细胞核融

合，形成的有性孢子为接合孢子

? 子囊孢子:子囊菌的双核菌丝产生子囊，其中的双核进行核配后有丝-减数分裂产生4个新核，再分

裂一次成8个核，然后以核为中心形成8个单倍体的子囊孢子。

? 担孢子:担子菌产生的有性孢，子形成过程与子囊孢子相似，但核配后经减数分裂所形成的4个新核

不再进行有丝分裂；且以核为中心形成担孢子，具有锁状联合。

3、酵母菌

概念：酵母菌是以芽殖或裂殖来进行无性繁殖的单细胞的真菌。 繁殖方式及生活史： 1、无性繁殖

1）芽殖：主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。 2）裂殖：少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。 2、有性繁殖：酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖： 1）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触； 2）接触处细胞壁消失，质配； 3）核配，形成二倍体核的接合子：

A、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活； 下次有性繁殖前进行减数分裂。

B、进行减数分裂，形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养 细胞就成为子囊。子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。 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）营养细胞只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂） 2）营养细胞只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂）

3） 营养细胞可以是单倍体也可以是双倍体，都可进行出芽繁殖。

4、真菌的分类 真菌界仅包括四个门：

? 壶菌门(Chytridiomycota) ? 接合菌门（Zygomycota） ? 子囊菌门（Ascomycota) ? 担子菌门（Basidiomycota）

? 无性型真菌类

第三章 病毒

1、 病毒的形态：

球形 — 二十面体对称（腺病毒） 杆状 — 螺旋对称（烟草花叶病毒） 蝌蚪状 — 复合对称（大肠杆菌偶数噬菌体）

螺旋对称的代表——烟草花叶病毒（TMV）：长:300nm，宽:15nm(中空4nm)，衣壳95%+ssRNA 5%

蛋白亚基:2130个，ssRNA:6390个，130圈,每圈2.3nm.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。

二十面体立体对称的代表——腺病毒

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。 直径70-80nm，二十个等边三角面;30条边; 12个顶点;12个五邻体和240个六邻体dsDNA 复合对称的代表——T偶数噬菌体

典型例子是有尾噬菌体（tailed phage）, 其壳体主要由头部和尾部组成。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。 2、病毒的特点：

? 个体微小，无细胞构造，成分为核酸和蛋白质； ? 只含有一种核酸，DNA或RNA； ? 专性活细胞寄生；

? 离体条件下，以无生命的生物大分子状态存在 ? 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。

3、病毒颗粒的结构及化学组成

包( 囊 )膜：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。

核酸 → 决定病毒遗传、变异和复制 蛋白质→支架结构和抗原成分，保护核酸

脂类→保护，抗原成分及与病毒的宿主专一性和侵入等有关

4、病毒的群体形态

（1）.包涵体（显微镜下观察）：光学显微镜下可见，是病毒粒子的聚集体，有蛋白质包围。

（2）噬菌斑：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， 5、亚病毒（朊病毒）

（一）类病毒：裸露的RNA分子，没有蛋白质外壳。

（二）拟病毒：存在于植物病毒颗粒中的小型环状RNA分子，单独不能侵染植物细胞，又叫病毒卫星。 （三）朊病毒：一种侵染性的蛋白质颗粒。无核酸，能侵染动物并在宿主细胞内复制、无免疫性的小分子

疏水蛋白质。

可引起与哺乳动物脑部相关的疾病，如：人的克-雅氏病（CJD ） ；羊搔痒病；疯牛病（BSE）；

库鲁病（一种震颤病）

目前认为正常朊蛋白PrPc在未知因素的作用下转化成致病朊病毒PrPsc，一旦PrPsc形成，可催化更多的PrPc向PrPsc转变，最终导致神经组织的退化和病变。

6、病毒的繁殖

1）病毒的繁殖没有个体生长的过程，只有两种成分的合成装配过程； 2）整个过程可分为五个阶段 ：吸附、侵入、增殖、装配和裂解。

A、吸附：

B、侵入： 动物病毒：

① 整病毒穿过细胞膜的移位方式； ②细胞的内吞功能；

③毒粒包膜与细胞质膜的融合；

植物病毒：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；或者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。

有尾噬菌体：注射方式将噬菌体核酸注入细胞——通过尾部刺突固着于细胞；尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，使细胞壁产生小孔；尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在胞外；如果大量噬菌体在短时间内吸附于同一细胞上，使细胞壁产生许多小孔，也可引起细胞立即裂解，但并未进行噬菌体的增殖，这种现象称为自外裂解 C、病毒大分子的合成（增殖）

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。 D、病毒的装配与释放（裂解宿主细胞）

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）。 病毒的释放标志病毒复制周期结束

3）复制周期（replicative circle）或称复制循环：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。

4）烈性噬菌体（毒性噬菌体）和温和噬菌体：

烈性噬菌体：噬菌体侵入细胞后，短时间内连续完成吸附、侵入、增殖、装配和裂解这五个阶段而实现其

繁殖同时裂解宿主细胞的噬菌体。

温和噬菌体：噬菌体侵入细胞后，核酸整合到宿主染色体上和宿主同步复制，寄主细胞不裂解。此时， 该噬菌体被称为原噬菌体。 7、烈性噬菌体的一步生长曲线

（一）定义：可反映噬菌体生长的三个参数：潜伏期、裂解期和裂解量。 1）、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 2）、裂解期； 随着菌体不断破裂，新噬菌体数目增加，直到最高值 3）、裂解量：每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。

实验过程：用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）；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；

8、溶源性细菌（lysogenic bacteria）:细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌称做溶源性细菌。

检查溶源菌的方法：将少量溶源菌与大量敏感指示菌混合，然后与琼脂培养基混匀后倒平板，能长出特殊菌落形态的为溶源菌。

第四章 微生物的营养

1、微生物的营养物质（种类，定义）。

营养：是指生物体从外部环境中摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理机能。也可指微生物获得和利用营养物质的过程。 微生物的营养要素： 碳源、氮源、无机盐、生长因子和水 微生物营养的特点： 营养类型多，食谱广，胃口大、转化快

（一）碳源：提供微生物营养所需碳元素的营养源，构成微生物细胞核代谢产物中碳架来源的营养物质。 （二）氮源：提供微生物营养所需氮元素的营养源。

三种类型的供氮无机物：（NH4）2SO4 NH4NO3 KNO3

（三） 生长因子：一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的（小分子）有机物。必须由外界提供才能进行生长繁殖。

种类：氨基酸、维生素、碱基（核苷）、甾醇、直链脂肪酸、卟啉

补加前体、酵母膏、血清、麦芽汁、动植物汁液

（四）无机盐（矿质元素） 大量元素：需要量大于10-4mol/L 磷、硫、钾、钙、镁、钠、铁

微量元素：需要量小于10-6mol/L 铜、锌、硼、钼、钴、锰

（五）水

水是细胞维持正常生命活动所必不可少的，一般可占细胞重量的70－90%。 在微生物各种各样的生理活动中必须有水参加才能进行。 2、微生物的营养类型

（一）定义：指微生物生长所需要的碳源和能源的不同而划分的微生物类型。

1)、化能无机营养型(化能自养型)：能够从无机物氧化过程中获得能量，以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源生长。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。

利用的无机物有H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等还原性物质。种类：硝化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌 2)、化能有机营养型（化能异养型）：以有机物为能源和碳源。分为细菌、真菌两大类。 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；

3）、光能无机营养型（光能自养型）：以光为能源，以CO2或碳酸盐作为碳源生长。种类：蓝细菌、藻类 4）、光能有机营养型（光能异养型）： 以光为能源，以简单的有机物作为供氢体，以CO2或有机物作为碳

源生长种类：红螺菌科的细菌

3、培养基

（一）培养基定义： 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。

（二）原则 1、目的明确：细菌VS真菌、实验室VS发酵生产、代谢产物VS菌体。

2、营养协调：水 碳源 氮源 P S K Mg 生长因子 3、物理和化学条件适宜： pH、渗透压、氧化还原电位

4、经济节约：以粗代精、以野代家、以废代好、以烃代粮、以纤代糖

碳氮比（C/N）：培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值。

细菌： C/N=5-10：1 真菌： C/N=10-20：1

营养要素： 碳源、氮源、无机盐、生长因子、水 （三）培养基种类：

1）、根据化学组成：天然培养基和合成培养基

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：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

营养物质 来源 主要成份 牛肉浸膏 瘦牛肉组织浸出汁浓缩而 富含水溶性碳水化合物、有机 成的膏状物质 氮化合物、维生素、盐等 蛋白胨 将肉、酪素或明胶用酸或 富含有机氮化合物、也含有一 蛋白酶水解后干燥而成的 些维生素和碳水化合物 粉末状物质 酵母浸膏 酵母细胞的水溶性提取物 富含B类维生素,也含有有机氮 浓缩而成的膏状物质 化合物和碳水化合物 medium)，这种培养基成分精确，重复性强，多用于实验室。

高氏一号培养基（淀粉硝酸盐培养基）－－放线菌：察氏培养基（蔗糖硝酸盐培养基）－－真菌 半合成培养基:由成分已知的物质和成分未知的天然物质配制而成的培养基。

如：马铃薯蔗糖培养基（PDA培养基）－－真菌

2）、根据物理状态：固体培养基、半固体培养基和液体培养基 固体培养基琼脂浓度；1.5％～2.0％；半固体培养基琼脂浓度；0.2％～0.7％

半固体培养基:在液体培养基上加进一定凝固剂,在液体培养基中如加0.5%左右琼脂,可以用来观察细胞运动的特征,鉴定菌种,测定抗菌素的效价等。

固体培养基:在液体培养基中加入1.5-2.0%琼脂。固体培养基为微生物的生长提供了一个营养表面,在这个表面生长微生物可形成单个菌落,用于微生物的分离,鉴定,计数,保管。

3）、根据培养基功能：基本培养基和完全培养基、选择性培养基和鉴别培养基

基本培养基：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，称为基本培养基。 完全培养基：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。

选择性培养基：根据待分离微生物的特点，加入某种选择压力的培养基，用于从环境中富集和分离某种特

定功能的微生物。

鉴别性培养基 ：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。

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号合成培养基培养（ 100ppm重铬酸钾）； 酵母菌：豆芽汁培养基；

霉菌： 查氏合成培养基；PDA培养基 4、营养物质进入细胞的方式

? 简单扩散（Simple diffusion) ? 促进扩散（Facilitated diffusion） ? 主动吸收（Active transport）

? 基团转运（Group translocation)

? 膜泡运输 (Memberane vesicle transport)

（1）被动扩散：指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。主要有氧、二氧化碳、乙醇和某些氨基酸分子。 （2）促进扩散：动力：物质在膜两侧的浓度差；物质运输过程中不消耗能量；运输速率与膜内外物质的浓度差成正比；有载体(carrier)的参与，而且每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。 通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助与载体蛋白 (通透酶)或通道蛋白的作用才能进入细胞。 （3）主动运输：: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 在物质运输过程中需要消耗能量，，可以进行逆浓度运输，需要特定的载体蛋白

通过这种方式运输方式吸收的营养物质：有糖类（乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等）、氨基酸、核苷、钠离子等。 （4）基团转位：一种主动运输类型，需复杂的运输酶系参与，底物在运输过程发生化学变化，主要存在于

厌氧和兼性厌氧细菌中，主要用于糖及脂肪酸、核苷、碱基等物质的运输，如葡萄糖。

基因转位(运，移)是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。运送机制:是依靠磷酸转移酶系统（PTS）,即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统.运送步骤:热稳载体蛋白(HPr)的激活，糖被磷酸化后运入膜内 （5）膜泡运输：:膜泡运输主要存在于原生动物中，特别是变形虫(amoeba)，为这类微生物的一种营养物质的运输方式)。

比较项目 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位 特异载体蛋白 运输速度 物质运输方向 胞内外浓度 运输分子 能量消耗 运输后物质的结构

无 慢 由浓至稀 相等 无特异性 不需要 不变 有 快 由浓至稀 相等 特异性 不需要 不变 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 不变 有 快 由稀至浓 胞内浓度高 特异性 需要 改变 第五章 微生物的代谢

1、ATP的合成途径：底物水平磷酸化 氧化磷酸化（细菌中的位置） 光合磷酸化

（1）底物水平磷酸化：底物氧化过程中生成高能磷酸化合物，通过相应的酶将此高能磷酸根转给ADP生

成ATP

（2）氧化磷酸化：通过呼吸链生成ATP的过程，微生物的电子传递链存在细胞膜上，比真核生物的电子

传递链更具多样性

（3）光合磷酸化：在光合过程中生成ATP的过程。

光合磷酸化和氧化磷酸化一样都是通过电子传递系统产生ATP

A, 非环式光合磷酸化 (产氧气的光合磷酸化) 光合色素组成2个光反应系统：

Ⅰ（叶绿素P700)吸收光能，放出电子，通过铁氧还蛋白将NADP+还原为NADPH+H+

Ⅱ（P680)吸收光能，放出电子，经质体醌、细胞色素b、 质体蓝素等传递体，最后将电子交给P700， 光系统Ⅱ 失去的电子由水光解补充。在整个电子传递中产生ATP B, 环式光合磷酸化（不产氧气的光合磷酸化）

细菌叶绿素吸收光能处于激发态，放出高能电子。电子通过铁氧还蛋白、CoQ、细胞色素b、细胞色素c的电子传递系统，最后返回细菌叶绿素。在电子传递过程中产生ATP. C, 嗜盐细菌紫膜的光合作用

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。

光照时，视紫红质中的视黄醛放出H+到膜外，失去H+的视黄醛又从细胞质内获得H+，在光照下又被排出…形成膜内外质子梯度，膜外H+通过膜中的H+ -ATP酶返回时合成ATP。 2、微生物的代谢途径（分解代谢）

（1）EMP 途 径

特点: 1）葡萄糖分解是从1，6-二磷酸果糖开始

2）整个途径仅在第1，3，10步反应是不可逆的 3）EMP途径的特征性酶是1，6-二磷酸果糖醛缩酶 4）整个途径不消耗氧 5）有关酶系位于细胞质中

生理功能 ：提供ATP和NADH+H+；中间产物可生物合成提供碳骨架

（2）HMP途径

特点: 是从6-磷酸葡萄糖酸脱羧开始；特征性酶是转酮酶（TK）和转醛酶（TA）；该途径一般只产

生NADPH+H+，而不产生NADH+H+；HMP酶系定位于细胞质中 生理功能： 提供还原力NADPH+H+;提供C3~C7碳架;扩大碳源利用范围。 （3）ED途径

特点： 2分子的丙酮酸来源不同

特征性酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸醛缩酶 1mol葡萄糖经途径只产生1molATP

三种途径的比较： 途 径 EMP HMP ED 特征性酶 FAD（1，6-二磷酸果糖醛缩酶） TK（转酮酶） TA（转醛酶） KDPGA (KDPG醛缩酶） 产生ATP 还原辅酶 2 / 1 NADH+H+ NADPH+H+ NADPH+H+ (NADH+H+) 2、微生物的氧化类型：根据电子受体不同，微生物氧化的类型有三种：发酵、有氧呼吸和无氧呼吸 （1）有氧呼吸：微生物氧化底物时，以分子氧作为最终电子受体的氧化作用。

（2）无氧呼吸：化合物氧化脱下的氢和电子经呼吸链，最终交给无机氧化物的过程称为无氧呼吸。 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，如

A、硝酸盐还原：硝酸盐还原细菌在厌氧条件下，可把 NO3-作为电子的最终受体 B、硫酸盐还原作用：在厌氧条件下，硫酸盐还原细菌可以SO42-作为最终电子受体

C、二氧化碳还原作用：严格厌氧的大多数产甲烷细菌可以CO2作为最终电子受体进行无氧呼吸。 D、延胡索酸还原作用：以延胡索酸作为电子受体的无氧呼吸。

（3）发酵：:狭义的发酵：在没有氧气或其它外源电子受体存在的情况下，底物脱氢后所产生的还原力[H]未经电子呼吸链传递而直接交给某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应；广义的发酵：利用微生物来生产有用代谢产物、食品、饮料或微生物菌体本身的一类生产方式。 A、酒精发酵

? 同型乙醇发酵：产物中仅有乙醇一种有机物分子的酒精发酵

? 异型乙醇发酵：除主产物乙醇外，还存在有其它有机物分子（如乳酸）的发酵 B、乳酸菌的同型乳酸发酵：EMP pathway

G + 2ADP + 2Pi = 2 乳酸 + 2ATP

肠道细菌（如双歧杆菌）的异型乳酸发酵: PPK+HK pathway (反向HMP途径)

G + ADP + Pi = 乳酸 + 乙酸 + ATP+CO2

第六章 微生物的生长和环境条件

1、纯培养、菌落的定义

纯培养的定义：从一个细胞繁殖所得到的后代细胞群体称为纯培养。

菌落：细菌在固体培养基上生长，由一个或几个细菌分裂繁殖聚集而形成肉眼可见的群体。 2、获得纯培养的方法

（1）单细胞挑取法 ：主要用于真菌的分离纯培养。样品稀释后，在显微镜下，用毛细吸管对准一个单孢子（单细胞）挑取，放入适宜培养基中培养，这样就获得了纯培养。

（2）稀释分离培养法 ：取一定量的样品制成菌悬液，用无菌水作系列稀释，取一定量的稀释液至无菌平皿中，倾注灭菌，冷却至45度左右的培养基中，混匀，倒置培养至菌落可见，挑取单菌落即为纯培养。

（3）平板划线培养分离法 ：将灭菌融化的培养基倒入无菌平皿中，冷却成平板，用灭菌接种环蘸取一环待测样品，在平板表面进行分区划线，每次划线都要灼烧灭菌，随着每一次划线，样品中的微生物逐渐减少，最后在平板上会生长出分散的单菌落，这种单菌落一般是由一个细胞或一孢子繁殖而成，故可获得纯培养。

2、细菌群体数量的测量方法，应用范围及优缺点

（1）、显微直接计数法 :一般适用于测定单细胞微生物和丝状真菌孢子的数量，不能区别活菌数和死菌数。 （2）、比浊法；在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density, 即O.D.) 表示菌量。波长一般选定在450~650nm.

实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。

(3）、稀释平板法 （cfu）：包括倾注平板法 (混合平板法) 、涂布平板法

稀释到适量浓度 倾注或涂布平板 培养 菌落计数

一般用菌落形成单位（colony forming units， CFU）来表示原样品中的细胞数。 (4)、膜过滤培养法：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。

(5)、MPN法：对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目。主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。

3、生长曲线(Growth Curve)：

（1）定义：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。

（2）一条典型的生长曲线至少可以分为延滞期，对数期，稳定期和衰亡期 四个生长时期

延滞期(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。特点： 分裂迟缓、代谢活跃。 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：

1)利用对数生长期的细胞作为种子；2)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；

3)适当扩大接种量；4)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；

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。

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。所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也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。

代时：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(世代时间，Generation time)，代时通

常以G表示。

稳定生长期(Stationary phase)：稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数

最高并维持稳定。特点：新繁殖的细胞数与死亡的细胞数相等，菌体产量达到最大。

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。

衰亡期(Decline或Death phase)：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。 4、同步培养

定义：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。

同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。

方法：环境条件诱导：温度、培养基成份控制、其它（如光照和黑暗交替培养）

方法：离心方法、过滤分离法(硝酸纤维素滤膜洗脱法) 5、连续培养(Continous culture ）

定义：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。

控制连续培养的方法：1）恒浊连续培养：不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定。

测定所培养微生物的光密度值，自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。使培养物维持在某一恒定浊度。

2）恒化连续培养：保持恒定的流速，保持恒定生长率。

使培养液流速保持不变，并使微生物在恒定的生长速率下，即使菌体以始终低于其最高生长速率的条件下进行生长繁殖。通常通过控制培养基中某一营养成分的浓度，使其成为生长的限制因子。

6、环境条件对微生物生长和代谢的影响 （1）温度：温度对微生物的影响具体表现在：

? 影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。

? 影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质

运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。 ? 影响物质的溶解度，对生长有影响。

低温影响：当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。 当温度过低，造成微生物细胞冻结时，形成冰晶，从而对细胞造成机械性损伤，从而造成微生物死亡。 高温影响：高温使蛋白质、核酸等重要生物大分子发生不可逆变性、破坏，以及破坏细胞膜上的类脂成分，膜受热出现小孔，破坏细胞结构导致微生物死亡。

高温杀菌 1）干热灭菌法：焚烧、烧灼、干烤

2）湿热灭菌法：煮沸、巴氏消毒法、 高压蒸汽法

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10分钟以上；

3）其它湿热灭菌方式：1）巴斯德消毒： 60-85℃处理15秒至30分钟

2）煮沸消毒 、3）间歇灭菌

4）瞬间加压灭菌（超高温灭菌， UHT）

135-150℃，5-15秒，工业上发酵培养基；135-150℃，2-6秒，牛奶或其它液态食品

低温保种：实践中，采用低温保藏食品，防止杂菌生长；以及低温保藏菌种。

(2)辐射：辐射灭菌(Radiation Sterilization)是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种

有效方法。用于灭菌的电磁波有紫外线(UV)、X-射线和γ-射线等

可见光（400-760nm）：杀菌效果不明显；紫外线（200-400nm）：杀菌效果明显，但穿透能力不强，只能用于表面灭菌。

（3）氧气：据微生物对氧气的敏感性：好氧微生物、厌氧微生物、兼性需氧

氧气对微生物的毒害机制：产生活性氧（超氧负离子、过氧化氢、羟基自由基）

（4）pH值 ：

影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径。环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。 各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时，微生物生长受抑制或导致死亡。 （5）.渗透压

? 微生物对渗透压有一定适应能力。高渗溶液 - 质壁分离，低渗溶液 - 细胞膨胀破裂。 ? 普通微生物一般在 0.85-0.90 ℅的食盐溶液（即生理盐水）中生长。 ? 根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为：嗜盐微生物、耐盐微生物 。 ? 一般细菌在浓盐液或浓糖液中不能生长、繁殖，所以糖或盐可以保存食品。 6、控制微生物的化学因素：

（1）灭菌（sterilization）采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。

（2）消毒（disinfection）是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。

（3）防腐（antisepsis）是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生 （4）化疗（chemotherapy）即化学治疗。利用具有高度选择毒力（对病原菌具有高度毒力而对宿主无显著毒性）的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该传染病的一种措施。

7、石炭酸系数：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，而供试菌定为伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌。

8、化学消毒剂的类型与杀菌原理：

第七章 微生物遗传和变异

1.遗传和变异的物质基础

1）遗传型：生物的全部遗传因子及基因

表型（表现型）：具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的形态等生物学

特征的总和。

2）基因：是一段特定的DNA碱基序列，是遗传的功能单位

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

3）染色体：主要遗传成分，携带基本代谢的全部基因，通常呈共价闭合环状，一般只有一条，在细胞中

以紧密缠绕成的较致密的拟核(nucliod)，其上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子。

4）质粒：一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子。

通常以共价闭合环状的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；质粒分子的大小范围从1kb左右到

1000kb；（细菌质粒多在10kb以内）

质粒的特性：

可转移性。即某些质粒可以细胞间的接合作用或其它途径从供体细胞向受体细胞转移。

可整合性。在某种特定条件下，质粒DNA可以可逆性地整合到宿主细胞染色体上，并可以重新脱离。 可消除性。经某些理化因素处理如加热、或加入吖啶橙或丝裂霉素C、溴化乙锭等，质粒可以被消除。 5）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有关的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒。 F因子的四种细胞形式

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。

6）转座因子: 可从一个染色体位点转移到另一位点的分散重复序列。大多数基因在基因组内的位置是固定的，但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。这些可移动的 DNA序列包括插入序列和转座子。由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座。

转座子组成：反向重复序列、转座酶基因、特殊基因：如抗生素抗性基因等

2、常见的微生物突变类型

1）营养缺陷型：一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（precursor）才能生长。 表型判断的标准：在基本培养基上能否生长（一般不生长，负选择标记） 营养缺陷型突变株的检出:影印法、点种法、夹层法

2）野生型：从自然界分离到的任何微生物在其发生缺陷突变前的原始菌株。能在基础培养基中生长。 3）抗药性突变型：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。

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

4）条件致死突变型：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。 3、细菌基因水平转移的方式

（1）接合 (conjugation)：F因子介导， F因子的形式

接合作用：通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息转移和重组过程（U型管试验）

1） F+×F-杂交：F+菌株的F因子向F-细胞转移，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移。

杂交的结果：供体细胞和受体细胞均成为F+细胞

2）Hfr ×F-杂交 ：Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移转移过程，就可以

部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组，由此而得名为高频重组菌株。F因子不易转入受体细胞中，故Hfr×F-杂交后的受体细胞（或称接合子）大多数仍然是F-。

3）F′×F-杂交 ：细胞基因的这种转移过程又常称为性、F因子转，或F因子媒介的转导

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。

（2）转导(transduction)：普遍性，局限性转导

细菌的转导：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。分为普遍性转导和局限性转导两种。

普遍性转导：噬菌体可以转导供体细菌染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程 局限性转导：把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的过程

局限性转导与普遍性转导的主要区别：

a）普遍性转导是误包；局限性转导是误切。

b）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。而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性，包装的可能全部是宿主菌的基因。

（3）转化(transformation)：游离DNA分子 + 感受态细胞

定义：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，并得到表达的基因转移过程。 感受态：受体细胞最容易接受外源DNA的一种生理状态。

转化作用的过程分为感受态的出现，转化因子的吸附与渗入和转化因子的整合3个不同阶段。 转化过程的特点： a）对核酸酶敏感；

b）不需要活的DNA供体细胞；

c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化（DNA）给体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系； d）通常情况下质粒的自然转化效率低

人工转化：用多种不同的技术处理受体细胞，使其人为地处于一种可以摄取外源DNA的“人工感受态”。

用CaCl2处理细胞，电穿孔等是常用的人工转化手段。

第八章 微生物生态

1、水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”

生活污水和工业污水排放、化肥超量使用——水中氮磷超标——藻类等过量生长，产生大量的有机物异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异常颜色分解含硫化合物，产生H2S，从而导致水有难闻的气味。

“水花”或“水华”：藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水

面上形成。

赤潮或红潮：在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可以形成水花，从而使海水出现红色或褐色。 2、根圈（根际）微生物

根圈：植物根系直接影响土壤范围，包括根系表面1-2mm范围。 根圈(际)效应：根圈环境对微生物的影响。

根土比（R/S）：根圈中微生物数量同相应的无R/S=每g根际土壤中的微生物数量/每g非根际土壤中的微生物数量。 研究表明，离根越近，微生物数量越多。根土比一般在5-20之间。不同植物，不同土壤，甚

至同一植物的不同生长时期，都会不一样。

根际微生物：生活在根系邻近土壤，对植物发挥有益作用的正常菌群称为根际微生物。

不可培养微生物：从环境中直接分离并克隆rRNA并分析其序列和在分子进化树上的位置等方法而发现的

的目前尚不能在人工条件下获得培养的微生物。

VBNC state 活的非可培养状态 ：细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方式或休眠状态。

2、氮素循环

生物固氮 ：在常温常压下，微生物将分子态N2直接还原为NH3的过程称为生物固氮。包括：

? 共生固氮: 是指根瘤菌侵染植物根或茎部，形成特殊的共生结构—根瘤或茎瘤，在根瘤中进行固氮

作用。如根瘤菌与豆科植物。

? 联合（association）固氮:是指某些固氮微生物在植物根系中生活，并具有比在土壤中单独生活时高

得多的固氮能力。

? 自生固氮:自生固氮菌属能独立进行固氮作用,不依赖于植物。 蓝细菌固氮：异形胞 3、防氧保护机制

? 呼吸保护：通过较强的呼吸作用降低氧气浓度，使氧气处于非抑制水平； ? 构象保护：不失活，但不具固氮活性；

? 通过一定的形态、结构防止O2的影响：如形成异形胞、根瘤等。

? 根瘤中有一种红色含铁蛋白—豆血红蛋白(leghemoglobin)，可以保持根瘤中的氧分压处于一个较低

但相对恒定的水平。

4、氨化作用：在微生物作用下，有机氮分解转化为无机氮的过程称为氨化作用（Ammonification）。氨化作用是通过微生物胞外或胞内的酶所催化的。

蛋白质在蛋白酶作用下水解生成氨基酸，氨基酸脱氨基后生成氨；尿素则通过尿酶分解成氨和CO2。 5、硝化和反硝化作用：氨在微生物作用下氧化为NO3—的过程称为硝化作用 硝化作用过程分为两步:

第一步是NH3被氧化为NO2-，由亚硝酸细菌（又叫亚硝化细菌， 如亚硝化单胞菌）所分泌的氨单加氧

酶和羟胺氧化还原酶所催化。 第二步是由亚硝酸氧化为 NO3- ，由硝酸细菌（又叫硝化细菌，如硝化杆菌）所分泌的亚硝酸氧化酶所催化。 6、反硝化作用

反硝化作用是指在无氧条件下，微生物利用NO3-作为最终电子受体进行无氧呼吸， 同时NO3-被还原为N2的过程。 反硝化作用是在缺氧条件下由异化型硝酸还原酶催化。反硝化细菌主要包括假单胞菌，产碱杆菌、黄杆菌及芽孢杆菌等。

第九章 微生物分类

1、细菌分类系统：《伯杰氏细菌鉴定手册》 《伯杰氏系统细菌学手册》

以形态、生理生化、G + C mol%、生态分布等特征为主

2、微生物的命名：微生物的命名按国际命名法命名，即Linna所创立的“双名法”

每一种微生物都用属与种命名，由2个拉丁词或希腊词或拉丁化了的其他文字组成。属名和种名用斜体表达；属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写； 种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等； 在种名后，附上命名者的姓和命名年份 。 学名：属名+种名+(首次定名人)+现定名人+现名定名年份 3、细菌的鉴定 生物分类的传统指标：

形态学特征:个体形态：染色特性、特殊的细胞结构、运动性; 群体形态：表面、边沿、颜色、透明度 生理学特征:生态学特征

一、名词解释（每题2分，共30分） 二、填空题（每题4分，共20分） 三、简答题（每题5分，共20分） 四、问答题（每题10分，共30分）

营养类型；与氧的关系；温度的适应性；对渗透压的适应性；对pH的适应性；代谢产物等

酶和羟胺氧化还原酶所催化。 第二步是由亚硝酸氧化为 NO3- ，由硝酸细菌（又叫硝化细菌，如硝化杆菌）所分泌的亚硝酸氧化酶所催化。 6、反硝化作用

反硝化作用是指在无氧条件下，微生物利用NO3-作为最终电子受体进行无氧呼吸， 同时NO3-被还原为N2的过程。 反硝化作用是在缺氧条件下由异化型硝酸还原酶催化。反硝化细菌主要包括假单胞菌，产碱杆菌、黄杆菌及芽孢杆菌等。

第九章 微生物分类

1、细菌分类系统：《伯杰氏细菌鉴定手册》 《伯杰氏系统细菌学手册》

以形态、生理生化、G + C mol%、生态分布等特征为主

2、微生物的命名：微生物的命名按国际命名法命名，即Linna所创立的“双名法”

每一种微生物都用属与种命名，由2个拉丁词或希腊词或拉丁化了的其他文字组成。属名和种名用斜体表达；属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写； 种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等； 在种名后，附上命名者的姓和命名年份 。 学名：属名+种名+(首次定名人)+现定名人+现名定名年份 3、细菌的鉴定 生物分类的传统指标：

形态学特征:个体形态：染色特性、特殊的细胞结构、运动性; 群体形态：表面、边沿、颜色、透明度 生理学特征:生态学特征

一、名词解释（每题2分，共30分） 二、填空题（每题4分，共20分） 三、简答题（每题5分，共20分） 四、问答题（每题10分，共30分）

营养类型；与氧的关系；温度的适应性；对渗透压的适应性；对pH的适应性；代谢产物等

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