微生物學(xué)筆記(武漢大學(xué)-)2007-11-1019:11:25<p>第一章<p>1.巴斯德的工作<p>(1)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的?(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說?<p>(3)免疫學(xué)??預(yù)防接種(4)其<p>2.柯赫的工作<p>(1)微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)<p>a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立b）配制培養(yǎng)基<p>c）流動蒸汽滅菌d）染色觀察和顯微攝影2）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)：<p>a）具體證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。b）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌<p>c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則??柯赫原則<p>1在每一病例中都出現(xiàn)這種微生物；2要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；<p>3用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復(fù)發(fā)生；<p>4從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。<p>微生物的類群及特點(diǎn)：個體小、結(jié)構(gòu)簡、胃口大、食譜廣、繁殖快、易培養(yǎng)、數(shù)量大、分布廣、種類多、級界寬、變異易、抗性強(qiáng)、休眠長、起源早、發(fā)現(xiàn)晚、。<p>第三章<p>特殊細(xì)胞壁的細(xì)菌：某些分枝桿菌和諾卡氏菌的細(xì)胞壁主要由一類被稱為霉菌酸<p>（Mycolicacid）的枝鏈羥基脂質(zhì)組成，后者被認(rèn)為與這些細(xì)菌感染能力有關(guān)。<p>由磷脂分子形成的雙分子膜中加入甾醇類物質(zhì)可以提高膜的穩(wěn)定性：<p>真核生物細(xì)胞膜中一般含有膽固醇等甾醇，含量為5%-25%。<p>原核生物與真核生物的最大區(qū)別就是其細(xì)胞膜中一般不含膽固醇，而是含有hopanoid（藿烷類化合物）。<p>硫粒：很多化能自養(yǎng)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時，常涉及對還原性的硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化。<p>在環(huán)境中還原性硫素豐富時，常在細(xì)胞內(nèi)以折光性很強(qiáng)的硫粒的形式積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中環(huán)境中還原性硫缺乏時，可被細(xì)菌重新利用。<p>微生物儲藏物的特點(diǎn)及生理功能：<p>1）不同微生物其儲藏性內(nèi)含物不同。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲藏糖原，但有些光合細(xì)菌二者兼有。<p>2）微生物合理利用營養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式。當(dāng)環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時，細(xì)胞內(nèi)就儲藏較多的碳源類內(nèi)含物，甚至達(dá)到細(xì)胞干重的50%，如果把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)。<p>3）pH，滲透壓等的危害。例如羥基丁酸分子呈酸性，而當(dāng)其聚合成聚-β-羥丁酸（PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細(xì)胞內(nèi)中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性增高。<p>4）儲藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，是重要的自然資源。<p>氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無磷脂。二種蛋白質(zhì)相互交連，形成一個堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內(nèi)側(cè)絕對疏水，故氣泡只能透氣而不能透過水和溶質(zhì)。<p>細(xì)菌芽孢的特點(diǎn)：<p>整個生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。<p><p>芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。<p>芽孢與營養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）<p>細(xì)菌糖被的特點(diǎn)<p>（1后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。<p>（2）產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。<p>（3）莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對細(xì)菌在環(huán)境中P57-58）<p>4P58）<p>taxis見P60）<p>化學(xué)趨避運(yùn)動或趨化作用（chemotaxis）：細(xì)菌對某化學(xué)物質(zhì)敏感，通過運(yùn)動聚集于該物質(zhì)的高濃度區(qū)域或低濃度區(qū)域。<p>光趨避運(yùn)動或趨光性（phototaxis）：有的細(xì)菌能區(qū)別不同波長的光而集中在一定波長光區(qū)內(nèi)。<p>magnetotaxis<p>放線菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)<p>t單細(xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成；<p>t菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；t細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似，革蘭氏染色陽性（少數(shù)陰性）；<p>t細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同，<p>按形態(tài)和功能可分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種。<p>1、養(yǎng)菌絲：匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營養(yǎng)，也稱基內(nèi)菌絲。<p>2、氣生菌絲：營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，<p>3、孢子絲：氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列<p>立克次氏體：<p>1<p>a、專性活細(xì)胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培養(yǎng)基上生長繁殖。這是因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)酶系不完全，一些必需的養(yǎng)料需從宿主細(xì)胞獲得；細(xì)胞膜比一般細(xì)菌的膜疏松，營養(yǎng)物質(zhì)較易通過，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)也容易漏出。這種可透性膜，一方面使它們有可能容易從宿主細(xì)胞獲<p>b除伯氏立克次氏體（Rickettsiaburneti）外，均不能通過細(xì)菌過濾器（球狀體：0.2-0.5mm；桿狀體：0.3-0.5x0.3-2mm；）<p>2）由于長期適應(yīng)的結(jié)果，立克次氏體形成了一種必須從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式，它們幾乎都有自己的天然動物宿主，主要以節(jié)肢動物（虱、蜱、螨等）為媒介，寄生在它們的消化道表皮細(xì)胞中，然后通過節(jié)肢動物叮咬和排泄物傳播給人和其他動物。有的立克次氏體能引起人類的流行性斑疹傷寒、恙蟲熱、Q熱等嚴(yán)重疾病，而且立克次氏體大多是人獸共患病原體。對熱、干燥、光照、脫水及普通化學(xué)試劑的抗性均差，離開宿主僅能存活數(shù)小時至數(shù)日，但如隨節(jié)肢動物糞便排出，在空氣中自然干燥后，其抗性變得相當(dāng)強(qiáng)。有的可在室溫下保持毒力二年左右。<p>支原體：<p>1）無細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜，細(xì)胞形態(tài)多變；<p>2）個體很小，能通過細(xì)菌過濾器，曾被認(rèn)為是最小的可獨(dú)立生活的細(xì)胞型生物。<p>3）可進(jìn)行人工培養(yǎng)，但營養(yǎng)要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”；<p>4）一些支原體能引起人類、牲畜、家禽和作物的病害疾病，如肺炎支原體；<p>5）應(yīng)用活組織細(xì)胞培養(yǎng)病毒或體外組織細(xì)胞培養(yǎng)時，常被支原體污染。<p>衣原體：<p>1）細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌類似；具有類似的細(xì)胞壁，細(xì)胞壁內(nèi)也含有胞壁酸、二氨基庚二酸等。核糖體也是由30S和50S二個亞基組成。<p>2）細(xì)胞呈球形或橢圓形，直徑為0.2-0.3mm，能通過細(xì)菌濾器；<p>3）專性活細(xì)胞內(nèi)寄生；衣原體有一定的代謝活性，能進(jìn)行有限的大分子合成，但缺乏產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，必須依賴宿主獲得ATP，因此又被稱為“能量寄生型生物”<p>4）在宿主細(xì)胞內(nèi)生長繁殖具有獨(dú)特的生活周期，即存在原體和始體兩種形態(tài)。具有感染性但能在空泡中以二分裂方式反復(fù)繁殖，形成大量新的原體，積聚于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)成為各種形狀的包涵體（inclusionbody），宿主細(xì)胞破裂，釋放出的原體則感染新的細(xì)胞。<p>5）衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動物及鳥類，少數(shù)致病，如沙眼衣原體是人類砂眼的病原體，甚至引起結(jié)膜炎、角膜炎、角膜血管翳等1956年，我國微生物學(xué)家湯飛凡等應(yīng)用雞胚卵黃囊接種法，在國際上首先成功地分離培養(yǎng)出沙眼衣原體?，F(xiàn)衣原體可用多種細(xì)胞培養(yǎng)。<p>6）衣原體不耐熱，60度10分鐘即<p>粘細(xì)菌生活史：<p>1、營養(yǎng)細(xì)胞：桿狀、柔軟、缺乏堅(jiān)硬的細(xì)胞壁，無鞭毛，產(chǎn)生粘液，可在固體表面作“滑行”運(yùn)動，以分類方式進(jìn)行繁殖。<p>2、子實(shí)體：營養(yǎng)細(xì)胞發(fā)育到一定階段，在適宜的條件下彼此向?qū)Ψ揭苿?，在一定位置聚集成團(tuán)，形成形態(tài)各異，肉眼可見的子實(shí)體。單個子實(shí)體中可能含有109個或更多由某些營養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)變mycospore而在營養(yǎng)生長階段如果有足夠的養(yǎng)料就不形成子實(shí)體，當(dāng)營養(yǎng)耗盡時，營養(yǎng)細(xì)胞群就開始形成子實(shí)體。子<p>蛭弧菌特性：<p>1、鞭毛多為偏端單生；<p>2<p>3、可能成為防治有害細(xì)菌的一種有力武器。<p>藍(lán)細(xì)菌特性：<p>1）分布極廣；<p>2）形態(tài)差異極大；有球狀、桿狀和絲狀體，個體直徑一般為3-10mm，有的可達(dá)60mm。當(dāng)許多個體聚集在一起，可形成肉眼可見的、很大的群體。若繁茂生長，可使水的顏色隨菌體顏色而變化。<p>3）細(xì)胞中含有葉綠素a，進(jìn)行產(chǎn)真核生物的進(jìn)化起著里程碑式的作用。<p>4）具有原核生物的典型細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞核無核膜，也不進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革蘭氏染色陰性。<p>5）營養(yǎng)極為簡單，不需要維生素，以硝heterocyst）是進(jìn)行固氮的場所。<p>6）分泌粘液層、莢<p>7<p>8）<p>古生菌：<p>1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。<p>多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。<p>真菌：一類低等真核生物<p>1、具有細(xì)胞核，進(jìn)行有絲分裂；2、細(xì)胞質(zhì)中含有線粒體但沒有葉綠體，不進(jìn)行光合作用，無根、莖、葉的分化；<p>3、以產(chǎn)生有性孢子和無性孢子二種形式進(jìn)行繁殖；4、營養(yǎng)方式為化能有機(jī)營養(yǎng)（異養(yǎng)）、好氧；<p>5、不運(yùn)動（僅少數(shù)種類的游動孢子有1-2根鞭毛）；6、種類繁多，形態(tài)各異、大小懸殊，細(xì)胞結(jié)構(gòu)多樣；<p>霉菌：<p>“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不hypha）構(gòu)成。許多菌絲交織在一起，稱為菌絲體（mycelium）。<p>霉菌在自然界分布極廣，土壤、水域、空氣、動植物體內(nèi)外均有它們的蹤跡。常在潮濕的氣候下大量生長繁殖，長出肉眼可見的絲狀、絨狀或蛛網(wǎng)狀的菌絲體，有較強(qiáng)的陸生（可能因?yàn)楹醚?，在液體中生活不好）。它們同人類的生產(chǎn)、生活關(guān)系密切，是人類實(shí)踐活動中最早認(rèn)識和利用的一類微生物。<p>食物、工農(nóng)業(yè)制品的霉變（據(jù)統(tǒng)計全世界平均每年由于霉變而不能食（飼）用的谷物約占2%，這是一筆相當(dāng)驚人的經(jīng)濟(jì)損失。<p>有用物品的生產(chǎn)（如風(fēng)味食品、酒精、抗生素（青霉素、灰黃霉素）、有機(jī)酸（檸檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等）、酶制劑（淀粉酶、果膠酶、纖維素酶等）、維生素、甾體激素等。在農(nóng)業(yè)上用于飼料發(fā)酵、植物生長刺激素（赤霉素）、殺蟲農(nóng)藥（白僵菌劑）等）<p>引起動植物疾病，可引起約3萬種植物病害，是植物傳染性病害的主要病原微生物，例如，我國在1950年發(fā)生的麥銹病和1974年發(fā)生的稻瘟病，使小麥和水稻分別減產(chǎn)了60億公斤；<p>霉菌可引起多種人及動物的皮膚疾病及其他一些深層病變，如既可侵害皮膚、粘膜，又可侵害肌肉、骨骼、內(nèi)臟，如可引起肺炎，此外，一些被霉菌感染的食品也可使人得病，如大米、花生中黃曲霉素、黃米毒素等均可引起動物致癌）<p>腐生型霉菌在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中也有十分重要的作用；<p>菌絲的特化：<p>1）菌環(huán)：菌絲交織成套狀2）菌網(wǎng)：菌絲交織成網(wǎng)狀<p>捕蟲菌目（Zoopagales）這是在長期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，主要功能是用于吸收營養(yǎng)物質(zhì)。這些生長在土壤中真菌是捕食者，形成的特異菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動物或無脊椎動物，捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營養(yǎng)。<p>3）附枝：匍匐菌絲、假根（類似樹根，Rhizopus<p>4）附著枝：若干寄生真菌由菌絲細(xì)胞生出1-2個細(xì)胞的短枝，以將菌絲附著于宿主上，這種特殊的結(jié)構(gòu)即附著枝。<p>5）吸器：一些專性寄生真菌從菌絲上分化出來的旁枝，侵入細(xì)胞內(nèi)分化成指狀、球狀或絲狀，用以吸收細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)。為吸收菌絲，進(jìn)入藻類或植物細(xì)胞，二者共生。<p>6）附著胞，許多植物寄生真附著胞上再形成纖細(xì)的針狀感染菌絲，以侵入宿主的角質(zhì)層而吸取營養(yǎng)。<p>7）菌核：是一種休眠的菌絲組織。由菌絲密集地交織在一起，其外層教堅(jiān)硬、色深，內(nèi)層疏松，大多呈白色。有些寄生性真菌與宿主<p>8<p>霉菌菌落的特點(diǎn)：<p>由粗而長的分枝狀菌絲組成，菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，比細(xì)菌菌<p>對穩(wěn)定，所以菌落特征也為分類依據(jù)之一。<p>霉菌的繁殖方式：<p>1）無性孢子繁殖<p>不經(jīng)兩性細(xì)胞配合，只是營養(yǎng)細(xì)胞的分裂或營養(yǎng)菌絲的分化（切割）而形成新個體的過程。<p>無性孢子有：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。<p>2）有性孢子繁殖<p>兩個性細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個體的過程：<p>a）質(zhì)配：兩個性細(xì)胞結(jié)合，細(xì)胞質(zhì)融合，成為雙核細(xì)胞，每個核均含單倍染色體（n+n）。<p>b）核配：兩2n）。<p>c）減數(shù)分裂：具有雙倍體的細(xì)胞核經(jīng)過減數(shù)分裂，核中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到單倍體狀態(tài)。<p>霉菌有性孢子繁殖的特點(diǎn)：<p>a）不如無性繁殖那么經(jīng)常與普遍，在自然條件下較多，在一般<p>培養(yǎng)基上不常見。<p>b）方式因菌種不同而異，有的兩條營養(yǎng)菌絲就可以直接結(jié)合，<p><p>c）核配后一般立即進(jìn)行減數(shù)分裂，因此菌體染色體數(shù)目為單倍，<p>雙倍體只限于接合子。<p>d）霉菌的有性繁殖存在同宗配合和異宗配合兩種情況。<p>e）霉菌的有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。<p>霉菌的生活史：<p>無性繁殖階段；菌絲體（營養(yǎng)體）在適宜的條件下產(chǎn)生無性孢子，無性孢子萌發(fā)形成新的菌絲體，多次重復(fù)。<p>有性繁殖階段；在發(fā)育后期，在一定條件下，在菌絲體上分化出特殊性器官（細(xì)胞），質(zhì)配、核配、減數(shù)分裂后形成單倍體孢子，再萌發(fā)形成新的菌絲體。<p>有一些霉菌，至盡尚未發(fā)現(xiàn)其生活史中有有性繁殖階段，這類真菌稱為半知菌。<p>霉菌孢子的特點(diǎn)：<p>霉菌具有極強(qiáng)的繁殖能力，可以通過無性繁殖或有性繁殖方式產(chǎn)生大量新個體。雖然其菌絲體上任一部分的菌絲碎片都能進(jìn)行繁殖，但在正常自然條件下，它們還主要靠形形色色的無性或有性孢子進(jìn)行繁殖。<p>霉菌的孢子具有小、輕、干、多以及形態(tài)色澤各異、休眠期長和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)。但與細(xì)菌的芽孢卻有很大的差別。霉菌孢子形態(tài)常有球形、卵形、橢圓形、禮帽形、土星型、腎形、線形、鐮刀形等。每個個體所產(chǎn)生的孢子數(shù)量，經(jīng)常是成千上萬的，有時竟然達(dá)到幾百億、幾千億，甚至更多。孢子的這些特點(diǎn)，都有助于真菌在自然界中隨機(jī)散播和繁殖。<p>對人類的實(shí)踐來說，孢子的這些特點(diǎn)有利于接種、擴(kuò)大培養(yǎng)、菌種選育、保藏和鑒定等工作。對人類不利之處則是易于造成污染、霉變和易于傳播動植物的真菌疾病。<p>真菌孢子與細(xì)菌芽孢的比較<p>項(xiàng)目霉菌孢子細(xì)菌芽孢<p>大小大小<p>數(shù)目一條菌絲或一個細(xì)胞產(chǎn)多個1個細(xì)胞只產(chǎn)1個<p>形態(tài)形態(tài)、色澤多樣形態(tài)簡單<p>形成部位可在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外形成只在細(xì)胞內(nèi)形成<p>細(xì)胞核真核原核<p>功能最重要的繁殖方式不是繁殖方式，是抗性構(gòu)造（休眠方式）<p>抗熱性不強(qiáng)，在60-70℃下易殺死極強(qiáng)，一般100℃數(shù)十分鐘才能殺死<p>產(chǎn)生菌絕大多數(shù)種類可以產(chǎn)生少數(shù)細(xì)菌可產(chǎn)生<p>酵母菌的菌落：與細(xì)菌菌落類似，但一般較細(xì)菌菌落大且厚，表面濕潤，粘稠，易被挑起，多為乳白色，少數(shù)呈紅色。<p>酵母菌的分布及與人類的關(guān)系：<p>1、多分布在含糖的偏酸性環(huán)境，也稱為“糖菌”。2、重要的微生物資源；<p>3、重要的科研模式微生物；4、有些酵母菌具有危害性；<p>酵母菌的繁殖及生活史：<p>1、無性繁殖<p>1）芽殖：主要的無性繁殖方式，成熟細(xì)胞長出一個小芽，到一定程度后脫離母體繼續(xù)長成新個體。<p>2）裂殖：少數(shù)酵母菌可以象細(xì)菌一樣借細(xì)胞橫割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。<p>2、有性繁殖<p>酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式進(jìn)行有性繁殖：<p>1）兩個性別不同的單倍體細(xì)胞靠近，相互接觸；<p>2）接觸處細(xì)胞壁消失，質(zhì)配；<p>3）核配，形成二倍體核的接合子：<p>A、以二倍體方式進(jìn)行營養(yǎng)細(xì)胞生長繁殖，獨(dú)立生活；<p>下次有性繁殖前進(jìn)行減數(shù)分裂。<p>B、進(jìn)行減數(shù)分裂，形成4個或8個子囊孢子，而原有的營養(yǎng)<p>細(xì)胞就成為子囊。子囊孢子萌發(fā)形成單倍體營養(yǎng)細(xì)胞。<p>3、生活史<p>酵母菌單倍體和雙倍體細(xì)胞均可獨(dú)立存在，有三種類型：<p>1<p>2配后不立即進(jìn)行減數(shù)分裂）<p>3）營養(yǎng)體既可以單倍體也可以雙倍體形式存在，都可進(jìn)行出芽繁殖。<p>酵母菌中尚未發(fā)現(xiàn)其有性階段的被稱為假酵母<p>微生物的營養(yǎng)類型：<p>1．光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長所需要的能量；<p>以無機(jī)物如H2H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；<p>例如：藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。<p>2．光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）<p>不能以CO2為主要或唯一的碳源；CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；<p>例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時積累丙酮。<p>3．化能無機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）<p>生長所需要的能量來自無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；<p>以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長時，利用H2H2S、、NH3或NO2-等無機(jī)物作為電子供體使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。<p>4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）<p>生長所需要的能量均來自有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；<p>生長所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。<p>氧redoxpotential），是度量某氧化還原系統(tǒng)中<p>的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。<p>配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡量利用廉價且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中，以降低生產(chǎn)成本。<p>以粗代精：對微生物來說，各種粗原料營養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。<p>以“野”代“家”：以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。<p>以廢代好：以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料。例如，在微生物單細(xì)胞蛋白的工業(yè)生產(chǎn)過程中,常常利用糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)如,工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,而在我國農(nóng)村，已推廣利用人畜糞便及禾草為原料發(fā)酵,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。<p>以簡代繁：生產(chǎn)上改進(jìn)培養(yǎng)基成分時，一般都以“加”法居多，即設(shè)法使其營養(yǎng)越來越豐富、含量越來越高。這對微生物生長不一定都有利，有時可嘗試使用“減”法，幾用稀薄的培養(yǎng)基成分或成分較少的培養(yǎng)基來取代原有的培養(yǎng)基成分，以求取得更好的效果。<p>以烴代糧：以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。除了生產(chǎn)石油蛋白外，還可以將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)如脫硫、脫蠟等。<p>以纖代糖：開發(fā)利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。<p>以無機(jī)氮代蛋白質(zhì)：即以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。<p>第五章<p>燃燒與生物氧化的比較：<p>比較項(xiàng)目燃燒生物氧化<p>反應(yīng)步驟一步式快速反應(yīng)順序嚴(yán)格的系列反應(yīng)<p>條件激烈由酶催化，條件溫和<p>產(chǎn)能形式熱、光大部分為ATP<p>能量利用率低高<p>生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或脫電子三種；<p>ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物三種；<p>底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。<p>能進(jìn)行硝酸鹽呼吸（即能使硝酸鹽還原）的細(xì)菌被稱為硝酸鹽還原細(xì)菌，主要生活在土壤和水環(huán)境中，它們當(dāng)中有假單胞菌、依氏螺菌、脫氮小球菌等。在土壤及水環(huán)境中，由于好氧性機(jī)體的呼吸作用，氧被消耗，造成局部的厭氧環(huán)境，這時如果環(huán)境中有硝酸鹽存在，硝酸鹽還原細(xì)菌就能通過厭氧呼吸進(jìn)行生活，但如果在有氧條件下，這些菌則是通過有氧呼吸進(jìn)行生活氧的存在可抑制位于細(xì)胞膜上的硝酸鹽還原酶的活性。這類菌通常也被作為兼性厭氧菌。<p>硝酸鹽還原菌的反硝化作用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及地球物質(zhì)循環(huán)都具有重要意義：<p>1）反硝化作用可使土壤中植物能利用的氮（硝酸鹽NO3-）還原成氮?dú)舛?，從而降低了土壤的肥力，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利?？朔聪趸饔玫挠行Х椒ㄖ皇撬赏?，保持土壤的疏松狀態(tài)，排除過多的<p>2硝酸鹽是一種容易溶解于水的物質(zhì)，通常通過水從土壤流入水域中。如果沒有反硝化作用，硝酸鹽將在水中積累，會導(dǎo)致水質(zhì)變壞與地球上氮素循環(huán)的中斷。<p>厭氧呼吸的產(chǎn)能較有氧呼吸少，但比發(fā)酵多，它使微生物在沒有氧的情況下仍然可以通過電子傳遞和氧化磷酸化來產(chǎn)生ATP，因此對很多微生物是非常重<p>異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物在最初能源上盡管存在著巨大的差異，但它們生物氧化的本質(zhì)卻是相同的，即都ATP。但從具體類型看，自養(yǎng)微生物中的生物氧化與產(chǎn)能的類型很多、途徑復(fù)雜，有些化能自養(yǎng)菌的生物氧化與產(chǎn)能過程至今還了解很少。不論是化能無機(jī)營養(yǎng)型，還是光能無機(jī)營養(yǎng)型的微生物，在它們生命活動中最重要的反應(yīng)就是把CO2[CH2O]水平的簡單有機(jī)物，然后再進(jìn)一步合成復(fù)雜的細(xì)胞成分。這是一個大量耗能和耗還原力[H]ATP是通過還原態(tài)無機(jī)物經(jīng)則一般是通過耗ATP的無機(jī)氫的逆呼吸鏈傳遞而產(chǎn)生的；<p>化能自養(yǎng)微生物以無機(jī)物作為能源，一般產(chǎn)能效率低，生長慢，但生態(tài)學(xué)角度看，它們所利用的能源物質(zhì)是一般化能異養(yǎng)生物所不能利用的，因此它們與產(chǎn)能效率高、生長快的化能異養(yǎng)微生物之間并不存在生存競爭。<p>嗜后者則十分特殊，在膜上呈斑片狀（直徑約0.5?m）獨(dú)立分布，其總面積約占細(xì)胞膜的一半，這就是能進(jìn)行獨(dú)特光合作用的紫膜。<p>含量占紫膜75%bacteriorhodopsin它與人眼視網(wǎng)膜上的柱狀細(xì)胞中所含的一種蛋白質(zhì)rhodpsin）十分相似，二者都以紫retinal<p>四種生理類型的微生物在不同光照和氧下的ATP合成<p>微生物ATP的合成<p>有氧無氧<p>光照黑暗光照黑暗<p>光合細(xì)菌??+?<p>綠藻+???<p>兼性厭氧菌（E.）++++<p>鹽生鹽桿菌+++?<p>目前認(rèn)為，細(xì)菌視紫紅質(zhì)與葉綠素相似，在光量子的驅(qū)動下，具有質(zhì)子泵的作用，產(chǎn)生質(zhì)子的跨膜運(yùn)輸而形成ATP。嗜鹽菌只有在環(huán)境中氧濃度很低和有光照的條件下才能合成紫膜。這時，通過正常的氧化磷酸化已無法滿足其能量需要，轉(zhuǎn)而由紫膜的光合磷酸化來提供。<p>通過紫膜的光能轉(zhuǎn)化而建立的質(zhì)子梯度除了可驅(qū)動ATP的合成外，還可為嗜鹽菌在高鹽環(huán)境中建立跨膜的鈉離子電化學(xué)梯度，并由此完成一系列的生理生化功能。<p>嗜鹽菌紫膜光合磷酸化的發(fā)現(xiàn)，使經(jīng)典的葉綠素和細(xì)菌葉綠素（菌綠素）所進(jìn)行的光合磷酸化之外又增添了一種新的光合作用類型。紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡單的光合磷酸化反應(yīng)，這是研究化學(xué)滲透作用的一個很好的研究模型。<p>第六章<p>采用培養(yǎng)平板計數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果：<p>1）樣品充分混勻；<p>2）每支移液管及涂布棒只能接觸一個稀釋度的菌液；<p>3,取平均值；<p>4）每個平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計數(shù)；<p>一個菌落可能是多個細(xì)胞一起形成，所以colonyformingunits，CFU<p>Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）<p>1）未知樣品進(jìn)行十倍稀釋；2）取三個連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管并培養(yǎng)；<p>3）長菌的為陽性，未長菌的為陰性；4）查表推算出樣品中的微生物數(shù)目（統(tǒng)計學(xué)原理）；<p>遲緩期的特點(diǎn)：<p>1）細(xì)胞形態(tài)變大或增長，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長度比剛接種時長6倍。一般來說處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大；<p>2）細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。<p>3）對外界不良條件反應(yīng)敏感。<p>以上特征說明細(xì)胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩。在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線略有上升。<p>對數(shù)期到穩(wěn)定期的轉(zhuǎn)變是細(xì)胞重要的分化調(diào)節(jié)階段：<p>1）開始儲存糖原等內(nèi)含物；<p>2）形成芽孢或建立自然感受態(tài)（芽孢桿菌）；<p>3）發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段；某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期<p>衰亡期特點(diǎn)：<p>1）細(xì)菌代謝活性降低；2）細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶；3）產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物；如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。<p>4）菌體細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊；有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌此時會變成陰性反應(yīng)<p>恒濁連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比的優(yōu)點(diǎn)：<p>1）縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；2）便于自動控制；<p>3）降低動力消耗及體力勞動強(qiáng)度；4）產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；<p>磺胺是葉酸組成部分對氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物<p>磺胺的抑菌作用是因?yàn)楹芏嗉?xì)菌需要自己合成葉酸而生長。<p>對氨基苯甲酸合成葉酸的相關(guān)酶二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長因子進(jìn)行生長。<p>青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-據(jù)D-丙氨酸的位置與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，并將酶滅活，肽鏈之間無法彼此連接，抑制了細(xì)胞壁的合成。<p>濕熱比干熱滅菌更好：1）更易于傳遞熱量；2）更易破壞保持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的氫鍵等結(jié)構(gòu)；<p>濕熱對一般營養(yǎng)體和孢子的殺滅條件：<p>1）多數(shù)細(xì)菌和真菌的營養(yǎng)細(xì)胞：在60℃左右處理5-102）酵母菌和80℃以上溫度處理；<p>2）3）細(xì)菌的芽孢：121℃處理15分鐘以上<p>第七章<p>1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis對噬菌體（E.coli/bacteriopage）生長特征的測定：<p>1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細(xì)胞；2<p>3、4、保溫培養(yǎng)并定期檢測培養(yǎng)物中的噬菌體效價（對噬菌體含量進(jìn)行計數(shù)）；5、以感染時間為橫坐標(biāo)，病毒的感染效價為縱坐標(biāo)，繪制出病毒特征性的繁殖曲線；<p>有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細(xì)胞<p>1著于細(xì)胞；2）尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔；<p>3）尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；<p>λ噬菌體的的溶源性反應(yīng)：<p>1）早期基因表達(dá)，產(chǎn)生gpcII，gpcro及gpcIII，后者可防止宿主的裂解酶對gpcII的降解。<p>2gpcII的積累促使阻遏蛋白cI的表達(dá)<p>3）阻遏蛋白cI的積累導(dǎo)致噬菌體基因轉(zhuǎn)錄的終止，形成原噬菌體。<p>3）早期表達(dá)的gpcro與cI的競爭最終確定λ噬菌體是進(jìn)入溶源狀態(tài)，還是進(jìn)入裂解循環(huán)。<p>4）（gpcro表達(dá)得早，但與基因組的結(jié)合能力較cI弱）<p>5）阻遏蛋白cI的同樣可以抑制其它新侵入的λ噬菌體的表達(dá)，從而使溶源性細(xì)菌具有“免疫性”<p>6）阻遏蛋白cI在一般情況下通過自身的轉(zhuǎn)錄激活保持低水平的表達(dá)，但有時種種原因轉(zhuǎn)錄水平下降，會偶爾導(dǎo)致溶源性噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)（10-5~10-2）。<p>7）外界因素如紫外線可引起宿主的染色體的破壞，宿主產(chǎn)生應(yīng)急反應(yīng)合成具有DNA重組活性的RecA蛋白，導(dǎo)致cI的被<p>8<p>第八章<p>遺傳型：是指生物所攜帶的全部遺傳因子及基因，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)；<p>表型（表現(xiàn)型）：具有一定遺傳型的個體，在特定環(huán)境條件下通過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。<p>表型飾變：同樣遺傳型的生物，在不同的外界條件下，會呈現(xiàn)不同的表型，但這種表型的差異只與環(huán)境有關(guān)，表現(xiàn)為暫時性和不可遺傳性，并且表現(xiàn)為全部個體的行為！<p>遺傳型變異（基因變異、基因突變）：由于環(huán)境因素等的影響，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致生物特性改變，與表型的飾變相比，這種變異是可以遺傳的，而由于遺傳物質(zhì)的變異的頻率一般很低，所以這種變異也常常表現(xiàn)為群體中極少數(shù)個體的行為（突變頻率通常10-6-10-9）。<p>genome）一個物種的單倍體的所有染色體及其所包含的遺傳信息的總稱。<p>微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：<p>1、原核生物（細(xì)菌、古生菌）的基因組<p>1）雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體），2）基因組上遺傳信息具有連續(xù)性，大腸桿菌和其它原核生物中基因數(shù)基本接近由它的基因組大小所估計的基因數(shù)；一般不含內(nèi)含子，遺傳信息是連續(xù)的而不是中斷的。3）功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子結(jié)構(gòu)<p>操縱子（operon）：功能相關(guān)的幾個基因前后相連，再加上一個共同的調(diào)節(jié)基因和一組共同的控制位點(diǎn)（啟動子、操作子等）在基因轉(zhuǎn)錄時協(xié)同動作。4）結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝，5）.基因組的重復(fù)序列少而短；<p>(譯)則與細(xì)菌不同而類似于真核生物。具體內(nèi)容在微生物遺傳學(xué)中學(xué)習(xí)<p>2、真核微生物（啤酒酵母）的基因組?<p>1）典型的染色體結(jié)構(gòu)<p>該基因大小為13.5×106bp，分布在16條染色體中。<p>象所有其DNA也是與四種主要的組蛋白(H2AH2BH3和H4)結(jié)合構(gòu)成染色質(zhì)(chromatin)的14bp核小體核心DNA；<p>染色體DNA(centromere)和端粒(telomere)，<p>2）沒有明顯的操縱子結(jié)構(gòu)，<p>3）有間隔區(qū)（即非編碼區(qū)）和內(nèi)含子序列。<p>而原核生物中非編碼區(qū)或內(nèi)含子均非常少，而人類基因組測序后發(fā)現(xiàn)了大量的非編碼區(qū)，被稱為基因組上的荒漠，估計只有5-10%用于編碼基因。<p>4）重復(fù)序列多<p>質(zhì)粒的檢測：<p>a）提取所有胞內(nèi)DNA后電鏡觀察；<p>b）根據(jù)質(zhì)粒的分子大小和結(jié)構(gòu)特征，通過超速離心或瓊脂糖凝膠電泳可將質(zhì)粒與染色體DNA分開<p>c）對于常用菌，可用質(zhì)粒所帶的某些特點(diǎn)，如抗藥性初步判斷。（一般將菌點(diǎn)在相應(yīng)的抗性平板上，若抗性還在，證明質(zhì)<p>d）但這種方法并不保險，因?yàn)橘|(zhì)粒可能會整和到染色體上，或者細(xì)菌由于某種突變而產(chǎn)生抗藥性等。<p>產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）<p>抗生素<p>抑制或殺死近緣，甚至同種不同株的細(xì)菌<p>較廣的抗菌譜<p>通過核糖體直接合成的多肽類物質(zhì)<p>一般是次級代謝產(chǎn)物<p>編碼細(xì)菌素的結(jié)構(gòu)基因及相關(guān)的基因一般位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上<p>一般無直接的結(jié)構(gòu)基因，相關(guān)酶的基因多在染色體上<p>很多細(xì)菌能產(chǎn)生能抑制或殺死近緣。甚至同種不同株的細(xì)菌的因子（細(xì)菌蛋白），被稱為細(xì)菌素，以和抗生素相區(qū)別?？股匾话憔哂休^廣的抗菌譜。此外，抗生素一般是微生物的次級代謝產(chǎn)物（通過代謝過程而產(chǎn)生），而細(xì)菌素一般是直接通過核糖體直接合成的多肽類物質(zhì)。編碼細(xì)菌素的結(jié)構(gòu)基因及涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)、及賦予宿主對該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，因此，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。細(xì)菌素一般根據(jù)產(chǎn)生菌的種類進(jìn)行命名，例如大腸桿菌（E.coli）產(chǎn)生的細(xì)菌素為colicins（大腸桿菌素），而質(zhì)粒被稱為Col質(zhì)粒。而枯草芽孢桿菌（B.subtilis）產(chǎn)生的細(xì)菌素被命名為subtilisin（枯草桿菌素）。等等。<p>col質(zhì)粒和產(chǎn)生多種colicins有的colicinscolicinscolicins則在細(xì)胞膜上形成通道，造成鉀離子和質(zhì)子的外泄，使細(xì)胞失去能化膜而不能產(chǎn)生能量。ColicinE2是一種DNA內(nèi)切酶，能切斷細(xì)胞DNA，而colicinE3是一種核酸酶，能在16SrRNA的特定位點(diǎn)進(jìn)行切割從而使核糖體失活。<p>由G+細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素或與細(xì)菌素類似的因子與colicins有所不同，但通常也是由質(zhì)粒基因編碼，有些甚至有商業(yè)價值，例如一種乳酸細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素NisinA能強(qiáng)烈抑制某些G+細(xì)菌的生長，而被用于食品工業(yè)的保藏。?<p>誘變劑與致癌物質(zhì)??Ames試驗(yàn)<p>原理：誘變劑的共性原則，即化90%以上的非致癌物質(zhì)對微生物沒有誘變作用<p>利用細(xì)菌突變來檢測環(huán)境中存在的致癌物質(zhì)是一種簡便、快速、靈敏的方法?？梢酝ㄟ^某待測物質(zhì)對微生物的誘變能力間接判斷其致癌能力。<p>該方法是由美國加利福尼亞大學(xué)的Ames教授首先發(fā)明，因此又稱Ames試驗(yàn)。<p>該試驗(yàn)是利用鼠傷寒沙門氏菌?(Salmonellatyphmurium)的組氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株(his-)的回復(fù)突變性能來進(jìn)行的。<p>普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中外源DNA的三種后果<p>1)進(jìn)入受體的外源DNA通過與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子.<p>2)如果轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，其上的基因僅經(jīng)過轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)，就成為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortivetransduction），DNADNA只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。<p>3)3）被降解,轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗，在選擇平板上無菌落形成。<p>2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(specializedtransduction)?<p>溫和噬菌體感染受體菌后，其染色體會整合到細(xì)菌染色體的λgal和bio基因；<p>λ噬菌體分別是gal和bio基DNA缺陷噬菌體，<p>缺陷噬菌體除含大部分自身的DNA外，缺失的基因被幾個位于前噬菌體整合位點(diǎn)附近的宿主基因取代，這樣形成的雜合DNA分子在宿主細(xì)胞內(nèi)能夠象正常的λDNA分子一樣進(jìn)行復(fù)制、包裝，提供所需要的裂解功<p>DNA整合進(jìn)宿主染色體而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子。<p>局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：<p>1）被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進(jìn)行復(fù)制、包裝以及被導(dǎo)入受體細(xì)胞中。而完全轉(zhuǎn)導(dǎo)包裝的可能全部是宿主菌的基因；<p>2）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個別基因?qū)胧荏w，故稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同：<p>1．溫和噬菌體不攜帶任何供體菌的基因，當(dāng)<p>2．陷的；<p>枯草芽孢桿菌的自然轉(zhuǎn)化模型：<p>a）細(xì)菌生長在一定的培養(yǎng)條件下生長到一定階段，以枯草芽孢桿菌為例是在葡萄糖基本培養(yǎng)基中培養(yǎng)到對數(shù)生長末期到穩(wěn)定期，細(xì)胞向胞外分泌一種小分子的蛋白質(zhì)，稱為感受態(tài)因子，其分子量為5000到10000道爾頓。<p>b）當(dāng)培養(yǎng)液中的感受態(tài)因子積累到一(competencespecificprotein)表達(dá)，其中一種是自溶素(autolysin)，它的表達(dá)使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白及核酸酶裸露出來，使其具有與DNA結(jié)合的活性。c）DNA以雙鏈形式在細(xì)胞表面的幾個位點(diǎn)上結(jié)合并遭到核酸酶的切割，核酸內(nèi)切酶首先切斷DNA雙鏈中的一條鏈，被切斷的鏈遭到核酸酶降解，成為寡核苷酸釋放到培養(yǎng)基中，另一條鏈與感受態(tài)一特異蛋白質(zhì)結(jié)合，并被引導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞，<p>d）進(jìn)入細(xì)胞的外源DNA通過同源重組以置換的方式整合進(jìn)受體染色體DNA，經(jīng)復(fù)制和細(xì)胞分裂后形成重組體。<p>枯草芽孢桿菌的自然轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)：<p>1）枯草芽孢桿菌等革蘭氏陽性菌細(xì)胞對雙鏈DNADNA之間的同源性也越高，就越容易在DNA之間發(fā)生重組，產(chǎn)生轉(zhuǎn)化子。<p>2）自然感受態(tài)除了對線型染色體DNA分子的攝取外，也能攝取質(zhì)粒DNA，但在通常情況下質(zhì)粒的自然轉(zhuǎn)化效率要低得多，這是因?yàn)橘|(zhì)粒作為細(xì)菌染色體外獨(dú)立存在的遺傳物質(zhì)和染色體DNA同源性很差（否則會因?yàn)楹腿旧wDNA之間的重組而不穩(wěn)定），這樣被切割成單鏈后進(jìn)入細(xì)胞的質(zhì)粒DNA將很難通過重組重新恢復(fù)成有活性的狀態(tài)（雙鏈閉合i）使質(zhì)粒形成多聚體，這樣進(jìn)入細(xì)胞后重新組合成有活性的質(zhì)粒的幾率大大提高；ii）在質(zhì)粒上插入受體菌重組獲救。<p>3）噬菌體DNA也可被感受態(tài)細(xì)胞攝取并產(chǎn)生有活性的病毒顆粒，這個過程被稱為轉(zhuǎn)染(transfection)，其特點(diǎn)是提純的噬菌體DNA以轉(zhuǎn)化的（而非病毒感染）途徑進(jìn)入細(xì)胞并表達(dá)后產(chǎn)生完整的病毒顆粒。<p>現(xiàn)在把DNA轉(zhuǎn)移至動物細(xì)胞的過程也稱轉(zhuǎn)染。?<p>主要有如下幾個因素會對微生物菌種的穩(wěn)定性造成影響：<p>1．變異：即通過變異而失去重要的遺傳特性，例如發(fā)酵生產(chǎn)能力下降，或研究中所需要的營養(yǎng)缺陷型由于回復(fù)突變等而改變<p>2．污染：由于微生物在自然界中種類多，分布廣，空氣、桌面、皮膚表面都有大量的各種微生物存在，因此在進(jìn)行微生物菌種操作（包括接種、培養(yǎng)等）時非常容易污染，從而造成菌種的丟失。<p>3．死亡：微生物容易在實(shí)驗(yàn)室里用人工配制的各種培養(yǎng)基培養(yǎng)，但如果超過時間不轉(zhuǎn)接菌種，由于疏忽培養(yǎng)條件發(fā)生改變，及其它各種以外情況（如冰箱停電）都容易造成菌種的死亡。而且這種損失有時是不可挽回的。<p>菌種保藏：在一定時間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂！<p>第九章<p>目前常用的三種體外DNA連接方法為：<p>①用T4或E.coliDNA連接酶可連接具有互補(bǔ)粘性末端的DN**段；<p>②用T4DNA連接酶連接具有平末端的DN**段；<p>③先在DN**段末端加上人工接頭，使其形成粘性末端，然后再行連接。<p>④將粘性末端補(bǔ)平或修平（用單鏈酶，如綠豆芽核酸酶）連接<p>柯斯質(zhì)粒用于克隆大片段的DNA分子特別有效，而這種特性對于研究高等生物的基因組十分重要。其特點(diǎn)：<p>1）具有λ噬菌體的特性：在克隆了外源片段后可在體外被包裝成噬菌體顆粒，高效地感染對λ噬菌體敏感的大腸桿菌細(xì)胞。進(jìn)入寄主的柯斯質(zhì)粒DNA分子，按照λ噬菌體DNA的方式環(huán)化，但無法按噬菌體的方式生活，更無法形成子代噬菌體顆粒。<p>2）具有質(zhì)粒載體的特性：在寄主細(xì)胞內(nèi)如質(zhì)粒一樣進(jìn)行復(fù)制，攜帶有抗性基因和克隆位點(diǎn)，并具氯霉素擴(kuò)增效應(yīng)。<p>3）具有高容量的克隆能力：柯斯質(zhì)粒本身一般只有5～7kbDN**段的極限值竟高達(dá)45kbλ噬菌體載體的克隆能力。同時，由于包裝限制，柯斯質(zhì)粒載體的克隆能力還存在一個最低極限值。例如，5kb大小的柯斯質(zhì)粒載體，插入的外源片段至少不能小于30kb。<p>M13是大腸桿菌絲狀噬菌體，其基因組為環(huán)狀ssDNA，大小為6407bp。其生活史為：<p>1）通過性毛感染雄性（F+或Hfr）大腸桿菌，或通過轉(zhuǎn)染進(jìn)入雌性大腸桿菌細(xì)胞；<p>2）進(jìn)入細(xì)胞后，轉(zhuǎn)變成復(fù)制型(RF)dsDNA，然后以滾環(huán)方式制出ssDNA。每當(dāng)被釋放至胞外。<p>M13克隆載體是對野生型M13進(jìn)行改造后建成，其特點(diǎn)是雖然克隆外源DNA的能力較300～400bp的外源DN**DNA備測序用單鏈DNADNAphagedisplay<p>第十章微生物的生態(tài)<p>有關(guān)基本概念：<p>過物質(zhì)循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個生態(tài)學(xué)功能單位。<p>生態(tài)學(xué)：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系<p>微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系<p>第一節(jié)自然界中的微生物<p>一、空氣中的微生物<p>分布特點(diǎn)：1．無原生的微生物區(qū)系2．來源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動，<p>3．種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)4．?dāng)?shù)量取決于塵埃數(shù)量<p>5.在空氣中的停留時間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)6．與人類生活關(guān)系密切<p>二、水體中的微生物<p>一）江河水特點(diǎn)：<p>1)數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；3)淡水中的微生物是可以運(yùn)動的，而且某些淡水中的細(xì)菌例如柄細(xì)菌具有很異常的形態(tài)，這些異常形態(tài)使得菌體4）靠近城市或城市下游水中的5）水體自身存在自我凈化作用：<p>（二）海水<p>1）嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長的。<p>2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。<p>3）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌），少數(shù)微生物甚至可在600個大氣壓下生長，<p>4）大多數(shù)海洋細(xì)菌為G?<p>（三）水體的富營養(yǎng)化作用和“水花”、“赤潮”<p>當(dāng)水體接受了大量的有機(jī)物或無機(jī)物，特別是磷酸鹽和無機(jī)氮化合物，引起水的富營養(yǎng)化。由于水中含有過多的含氮、磷等的營養(yǎng)物質(zhì)，引起藻類過量生長，產(chǎn)生大量的有機(jī)物（藻類）異養(yǎng)微生物氧化這些有機(jī)物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開始大量生長和代謝，并分解含硫化合物，產(chǎn)生H2S，從而導(dǎo)致水有難聞的氣味，并由于缺氧引起魚和好氧微生物的死亡，最終引起水出現(xiàn)大量沉淀物和水體顏色異常。上述過程又稱富營養(yǎng)化作用，它是水體受到污染并使水體自身的正常生態(tài)失去平衡的結(jié)果。在水體的富營養(yǎng)化作用中，藻類、藍(lán)細(xì)菌等的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾waterbloom）在海洋中，某些甲redtides<p>三、土壤中的微生物<p>1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。<p>2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；<p>3）微生物<p>四、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物<p>1．微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物<p>五、極端環(huán)境下的微生物<p>極端環(huán)境下微生物的研究有三個方面的重要意義：(1)開發(fā)利用新的微生物資源，(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因(3)<p>1、嗜熱微生物2、嗜冷微生物、嗜酸微生物4、嗜堿微生物5、嗜鹽微生物6、嗜壓微生物<p>六、不可培養(yǎng)的微生物<p>在自然界中存在的微生物中，已為人們所認(rèn)識的僅占很小一部分（通常認(rèn)為僅10%，有人認(rèn)為在土壤中生活的微生物僅有1%可用目前的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)），其中的原因就在于在在自然界中存在的大多數(shù)微生物在目前的條件下不能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工培養(yǎng)，不可能得到其純培養(yǎng)并對其進(jìn)行形態(tài)及生理、遺傳等特性進(jìn)行研究。CARLWOESE在1977就提出的用rRNA（原核的16s和真核的18s）揭示生物的系統(tǒng)發(fā)育的方法為我們研究并開發(fā)不可培養(yǎng)微生物提供了可能。其方法通常是用各種特定的引物（例如所有真細(xì)菌（eubacteria）的保守16srRNA區(qū)段或某種微生物的特異DNA或