緒論微生物與人類1.微生物：形體微小、結構簡單的低等生物。2.微生物包括：原核類：藍細菌、細菌（真細菌、古細菌）、放線菌、支原體、衣原體、立克次氏體等真核類：真菌（酵母菌單細胞、霉菌絲狀菌、蕈菌大型子實體）、原生動物、顯微藻類非細胞類：病毒（蛋白質和核酸）、亞病毒（蛋白質或核酸、包括類病毒、朊病毒、擬病毒）3.微生物學發(fā)展史及代表人物：分期史前期初創(chuàng)期奠基期發(fā)展期成熟期時間約8000年前~1676十七世紀下半葉~十九世紀中葉十九世紀下半葉二十世紀初~二十世紀中葉二十世紀五十年代至今代表人物勞動人民列文虎克巴斯德、科赫E.BüchnerJ.Watson\F.Crick實質朦朧階段形態(tài)描述階段生理水平研究階段生化水平研究階段分子生物學水平研究階段4.微生物的五大共性：體積小，比表面積大吸收多，轉化快（單細胞蛋白的應用）生長旺，繁殖快（營養(yǎng)、空間和代謝產(chǎn)物等條件的限制，不可能無限生長和繁殖）適應強，異變異（高溫高酸高鹽高輻射高壓低溫髙堿或高毒&通常是單倍體，加上繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸等）分布廣，種類多微生物學：是一門在分子、細胞或群體水平上研究微生物的形態(tài)構造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等生命活動基本規(guī)律，并將其應用于工業(yè)，、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程、和環(huán)境保護等實踐領域的科學，其根本任務是發(fā)崛、利用、改善和保護有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為人類社會的進步服務。微生物在人類生活中的作用：食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、化學工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、環(huán)保、現(xiàn)代生物工程研究的重要工具等&疾病來源、其他污染等原核生物的形態(tài)、構造和功能細菌細菌：結構簡單、種類繁多、主要以二分裂繁殖、水生性較強的單細胞原核微生物細菌的形態(tài)：基本上只有球狀、桿狀、螺旋狀三大類，僅少數(shù)為其他形狀，絲狀、三角形、方形、圓盤形等球菌：根據(jù)其細胞分裂時形成不同的空間排列方式分為：單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、鏈球菌和葡萄球菌等桿菌最為常見，球菌次之，螺旋狀的最少螺旋菌：螺旋不足一環(huán)者為弧菌，滿2~6環(huán)的小型、堅硬的螺旋狀細菌為螺菌細菌大小單位：微米μm球菌（直徑）、桿菌（長×寬）、螺旋菌（彎曲程度）測量細菌大小的方法：顯微鏡測微尺直接算、顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進行測算細菌個體小、透明→需要染色革蘭氏染色步驟：①涂片固定②結晶紫初染----1分鐘，水洗烘干③碘液媒染------1分鐘，水洗烘干④95%酒精脫色---30秒~45秒，水洗烘干⑤蕃紅復染---------1分鐘，水洗烘干⑥鏡檢--------------紫色陽（有芽孢的菌）紅色陰大腸桿菌陰E.coli枯草芽孢桿菌陽B.subtilis金黃色葡萄球菌陽S.aureus細菌構造：一般構造：細胞壁、細胞膜、細胞質、核區(qū)等特殊構造：鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被（包括莢膜和黏液層）和芽孢等一般構造細胞壁：主要成分肽聚糖（肽（四肽尾和肽橋兩種）和聚糖（N-乙酰葡萄胺和N-乙酰胞壁酸兩種單糖相互間隔連接成的長鏈））G+細胞壁的特點：肽聚糖多厚（60%~95%），特有磷壁酸（10%~30%）G-細胞壁的特點：肽聚糖少薄，特有外壁層（脂外層）古生菌（又稱古細菌，包括產(chǎn)甲烷菌及大多數(shù)嗜極菌）細胞壁：不含真正的肽聚糖，有些含假肽聚糖或多糖、糖蛋白、蛋白質缺壁細菌：自發(fā)缺壁突變：L型細菌（實驗室或宿主體內通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細胞壁缺損菌株）人工方法去壁：徹底除盡的稱原生質體（G+最易形成）部分去除的稱球狀體支原體（自然界長期進化中形成）抗生素對細菌的影響：①青霉素：作用于肽橋（連接兩個肽尾）②溶菌酶：作用于β-1,4糖苷鍵（連接兩個雙糖單位）它們都抑制或殺死細菌，對G+作用明顯革蘭氏染色機理：G+和G-細菌主要由于其細胞壁化學成分的差異而引起了物理特性（脫色能力）的不同，正是由于這一物理特性的不同才決定了最終染色反應的不同。通過結晶紫初染和碘液媒染后，在細菌的細胞壁以內可形成不溶于水的結晶紫與碘的復合物。G+細胞壁厚、肽聚糖致密，不含類脂，脫色劑乙醇處理后，失水而使網(wǎng)孔縮小，將復合物牢牢鎖在壁內，使其保持紫色G-細胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖疏松，脫色劑乙醇處理，復合物溶出，細胞無色，蕃紅復染呈現(xiàn)紅色細胞膜：一層緊貼在細胞壁內側，包圍著細胞質的柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚7~8納米，由磷脂（20%~30%）和蛋白質組成(50%~70%)與細胞膜相關的結構：間體：一種由細胞膜內褶而形成的囊狀結構，其內充滿著層狀或管狀的泡囊。多見于G+細胞質：被細胞膜包圍的除核區(qū)以外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質的總稱。與真核相比，原核細胞質不流動。核區(qū)：原核生物所特有的無核膜包裹、無固定形態(tài)的原始細胞核。富爾根染色法可見到呈紫色形態(tài)不定的核區(qū)特殊構造糖被：包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的富含水分的透明膠狀物質。層次厚：（大）莢膜 在壁上有固定層次包裹在單個細胞上 層次薄：微莢膜松散，未固定在壁上：黏液層糖被包裹在細胞群上：菌膠團18.莢膜含水量很高，炭黑墨水對產(chǎn)莢膜細菌進行負染色（背景染色），光鏡下可見，黏液層無此特性19.糖被的一般成分是多糖，少數(shù)是蛋白質或多肽，也有多糖與多肽復合型的作用：保護/貯藏養(yǎng)料/作為透性屏障和離子交換系統(tǒng)/表面附著作用科學研究和生產(chǎn)實踐中的應用一，菌種鑒定二，用作藥物和生化試劑，代血漿三，工業(yè)原料,黃原膠四，污水的生物處理20.鞭毛：蛋白質附屬物，運動器官判斷鞭毛的有無：電子顯微鏡直接觀察光學顯微鏡鞭毛染色半固體穿刺培養(yǎng)法21.菌毛：黏附作用，與鞭毛相比，細、短、數(shù)量多22.芽孢（不被染色）：某些細菌在生長發(fā)育后期，細胞內形成的一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量低、抗逆性強（抗高溫）的休眠構造。芽孢無繁殖功能。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細菌分類和鑒定的重要指標。罐頭食品以殺死肉毒梭狀芽胞桿菌為標準121℃20~70min濕熱滅菌以殺死嗜熱脂肪芽孢桿菌為標準121℃15~30min芽孢可能的耐熱機制：①含水量極低，結合水比例高②特殊成分：吡啶—2，6二羧酸鈣（DPA—Ca）③耐熱酶伴孢晶體：蘇云金芽孢桿菌（簡稱Ｂt）生物農(nóng)藥，害蟲吞食伴胞晶體后，腸內溶解釋放毒素，細胞膨脹死亡細菌的繁殖裂殖：二分裂三分裂復分裂芽殖：芽生細菌細菌的群體形態(tài)菌落：在固體培養(yǎng)基上以母細胞為中心的一堆肉眼可見的，有一定形態(tài)、構造等特征的子細胞集團。菌苔：把大量分散的純種細胞密集的接種在固體培養(yǎng)基的較大表面積上，結果長出的大量菌落相互連成一片，就是菌苔共同特征：濕潤、黏稠、易挑取、質地均勻以及菌落各部位顏色一致，臭味大腸桿菌和枯草芽孢桿菌區(qū)分：顯微觀察，大腸無芽孢在液體培養(yǎng)基上的群體形態(tài)：多數(shù)混濁生長，部分沉淀，表面生長放線菌放線菌：一類主要呈菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強的原核生物G+鏈霉菌屬于放線菌大量的種類繁多的抗生素90%由鏈霉菌產(chǎn)生放線菌是許多酶、維生素等的產(chǎn)生菌并且在甾體轉化、石油脫蠟和污水處理中有重要應用，絕大多數(shù)屬有益菌根據(jù)功能和形態(tài)分類，菌絲分為基內菌絲體（營養(yǎng)菌絲）、氣生菌絲、孢子絲自然條件下，多數(shù)放線菌借助各種孢子繁殖分生孢子：最常見借孢子孢囊孢子 無鞭毛放線菌繁殖方式 有鞭毛基內菌絲斷裂借菌絲任何菌絲斷裂4.在固體培養(yǎng)基上：多、干燥、致密、皺、小而不蔓延、不挑起、表面有放射狀溝紋泥腥味典型（鏈霉菌、諾卡氏菌）藍細菌藍細菌：一類進化歷史悠久，G-，無鞭毛，含葉綠素a，進行光合作用的原核生物，分布廣，“先鋒生物”，形態(tài)多樣，光趨避運動，細胞質有氣泡，導致漂浮無性繁殖，作用：食用（螺旋菌），固氮，導致水體富營養(yǎng)化，海洋赤潮和湖泊水華第四節(jié)支原體、立克次氏體和衣原體支原體、立克次氏體和衣原體是三類同屬G-的代謝能力差、主要營細胞內寄生的小型原核生物。寄生性逐步增強，是介于細菌與病毒間的一類原核生物支原體：一類天然無細胞壁，介于獨立生活和細胞內寄生生活間的最小型原核生物固體培養(yǎng)基上呈油煎蛋狀對抑制蛋白質生物合成的抗生素(四環(huán)素，紅霉素)和破壞含甾體的細胞膜結構的抗生素(兩性霉素，制霉菌素）敏感立克次氏體：一類專性寄生于真核細胞內的G-原核生物與支原體區(qū)別：有細胞壁，不能獨立生活與衣原體的區(qū)別在于其細胞較大、無濾過性和存在產(chǎn)能代謝系統(tǒng)對四環(huán)素，青霉素敏感衣原體：一類在真核細胞內營專性能量寄生的小型G-原核生物具有感染力的細胞稱為原體無感染力的細胞稱為實體對紅霉素，氯霉素，四環(huán)素敏感真核微生物的形態(tài)、構造和功能第一節(jié)真核微生物概述真核生物：一大類進化程度高，細胞核具有核膜、能進行有絲分裂、細胞質中存在線粒體和多種細胞器的生物。主要包括植物界的微藻，動物界的原生動物，菌物界的真菌真菌是最重要的真核微生物：其特點：無葉綠素，不能進行光合作用一般具有發(fā)達的菌絲體細胞壁多數(shù)含幾丁質（殼多糖）營養(yǎng)方式為異養(yǎng)吸收型以產(chǎn)生大量無性和（或）有性孢子的方式進行繁殖陸生性較強酵母菌酵母菌：通俗名稱，泛指能發(fā)酵糖類的各種單細胞真菌特點：個體一般以單細胞非菌絲狀態(tài)存在多數(shù)芽殖發(fā)酵糖類產(chǎn)能細胞壁常含甘露聚糖和葡聚糖生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中酵母菌分布很廣，主要偏酸含糖環(huán)境中，水果蔬菜蜜餞果園土壤第一種家養(yǎng)微生物，發(fā)酵，石油及油品的脫蠟，單細胞蛋白，生化藥物，基因工程“工程菌”，少數(shù)引起人和動物的疾病酵母菌的細胞直徑約為細菌的10倍，是典型的真核微生物，形態(tài)有球狀、卵圓狀、橢圓狀、柱狀和香腸狀等，釀酒酵母S.cerevisiae細胞壁呈“三明治”狀，外層為甘露聚糖，內層為葡聚糖，葡聚糖是賦予細胞壁以機械強度的主要成分只進行無性繁殖的酵母稱為“假酵母”，具有有性生殖的酵母稱為“真酵母”無性繁殖一，芽殖最常見的一種繁殖方式長大的子細胞與母細胞不分離，這種藕節(jié)狀的細胞串稱為假菌絲如果細胞相連，且其間相連的面積和細胞直徑一致，這種竹節(jié)狀的細胞串稱為真菌絲成熟后，兩者分離，母細胞上留下一個芽痕，子細胞相應的留下蒂痕，任何細胞蒂痕僅一個，芽痕有一至數(shù)十個（最多21），可以測細胞年齡二，裂殖少數(shù)酵母，如裂殖酵母屬，具有與細菌相似的二分裂繁殖方式三，產(chǎn)生無性孢子有性繁殖酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式進行有性生殖的酵母菌的生活史（生活周期）：一.營養(yǎng)體既能以單倍體存在也能以二倍體形式存在釀酒酵母二.營養(yǎng)體只能以單倍體形式存在八孢裂殖酵母三.營養(yǎng)體只能以二倍體形式存在路德類酵母酵母菌的菌落：大而厚，圓形光滑濕潤，黏稠，顏色單調，常見灰白色乳白色土黃色紅色酒香味單細胞蛋白SCP：又稱微生物菌體蛋白，利用發(fā)酵法培養(yǎng)微生物而獲得的菌體蛋白，生產(chǎn)蛋白的生物大多數(shù)是單細胞或絲狀微生物個體，而不是多細胞復雜的生物。SCP要求：食用前先去除大量的核酸，在最后的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，所有的介質和原料都必須是安全無毒的；必須可口，易消化吸收；必須有高營養(yǎng)價值，成本低廉用微生物生產(chǎn)scp的優(yōu)點：①在最佳條件下，微生物能以驚人的速率生長，一些微生物的生產(chǎn)量每隔0.5~1小時能加倍②微生物個體比動物和植物更容易進行遺傳操作，更宜于大規(guī)模篩選高生長率的個體③微生物有相當高的蛋白含量，蛋白質的營養(yǎng)價值高④能在相對小的發(fā)酵反應器中大量培養(yǎng)，不依賴氣候⑤微生物的培養(yǎng)基來源很廣泛低廉，特別是利用廢料作原料11.菌落特點細菌酵母菌相同濕潤黏稠易挑取不同小、顏色各樣、臭味大、顏色單調、酒香第三節(jié)絲狀真菌——霉菌霉菌的單位，菌絲由許多菌絲相互交織而成的一個菌絲基團稱菌絲體，分營養(yǎng)菌絲體和氣生菌絲體兩類，這兩類菌絲在長期的進化過程中，因其自身的生理功能和對不同環(huán)境的高度適應，已發(fā)展出各種特化的構造(假根、匍匐菌絲)2.無隔膜菌絲：毛霉mucor、根霉rhizopus有隔膜菌絲：青霉penicillium、曲霉aspergillus青霉、曲霉、毛霉、根霉簡圖（略）氣生菌絲體主要特化成各種形態(tài)的子實體。青霉和曲霉的氣生菌絲特化為分生孢子頭，毛霉和根霉特化為孢子囊真菌在液體培養(yǎng)基中進行通氣攪拌或振蕩培養(yǎng)時，會產(chǎn)生菌絲球真菌的繁殖能力極強，主要通過產(chǎn)生大量無性孢子或有性孢子來完成無性孢子：孢囊孢子（根霉和毛霉）、分生孢子（最常見曲霉和青霉）、節(jié)孢子、厚垣孢子有性孢子：卵孢子、接合孢子（根霉毛霉）、子囊孢子、擔孢子霉菌菌落形態(tài)較大、質地疏松、外觀干燥、不透明、呈現(xiàn)或松或緊的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀、棉絮狀；菌落與培養(yǎng)基間的連接緊密或不緊密，不易挑取，孢子和菌絲易被沾起，菌落正面與反面的顏色、構造以及邊緣與中心的顏色、構造常不一致菌絲狀微生物：菌落放線菌霉菌同干燥不透明菌落正反面顏色一般不同異小而緊密與培養(yǎng)基牢固結合泥腥味大而疏松或大而致密、與培養(yǎng)基結合松（少部分緊）霉味產(chǎn)大型子實體的真菌——蕈菌冬蟲夏草：是麥角菌科真菌冬蟲夏草寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的復合體，是一種傳統(tǒng)的名貴滋補中藥材，有調節(jié)免疫系統(tǒng)功能、抗腫瘤、抗疲勞等多種功效。病毒和亞病毒因子病毒病毒：形體微小、結構簡單、具有超級寄生性、只含一種核酸、必須在電子顯微鏡下才能觀察到的一類非細胞形態(tài)的微生物對干擾素敏感成熟、具侵染力位于細胞外環(huán)境中的單個病毒顆粒稱為毒粒或病毒粒子基本成分是蛋白質和核酸核衣殼是任何病毒都具有的基本結構，核衣殼外被一層含蛋白質或糖蛋白的類脂雙層膜覆蓋著，這層膜叫包膜，有的包膜上長有刺突等附屬物，致病力更強衣殼粒：電鏡下可見最小單位，若干個衣殼粒組成衣殼，衣殼和核酸組成核衣殼病毒的對稱體制有兩種：螺旋對稱、二十面體對稱、復合對稱。形狀：動物病毒球狀、植物病毒桿狀（TMV）、噬菌體（在細菌體內）蝌蚪狀噬菌斑在菌苔表面原核生物的病毒：噬菌體，其繁殖分為五個階段：吸附、侵入、增殖、成熟、裂解吸附：尾絲吸附，基板固定侵入：注射式進入，溶菌酶水解細胞壁肽聚糖，核酸進入增殖：核酸的復制和蛋白質的生物合成成熟：頭——頸——尾裂解：原因：溶菌酶、胞內機械壓力增大導致宿主裂解。另一種表面上與此相似的現(xiàn)象：自外裂解：是指大量噬菌體吸附在同一宿主細胞表面并釋放眾多的溶菌酶，最終因外在的原因導致細胞裂解。上述增殖的全過程是很快的，例如：E.coliT系噬菌體在合適溫度等條件下僅為15~25min，平均每一宿主細胞裂解后產(chǎn)生的子代噬菌體數(shù)稱作裂解量，不同的噬菌體有所不同。T2為150左右，T4約為100一步生長曲線：定量描述烈性噬菌體生長規(guī)律的實驗曲線。分為潛伏期、裂解期、平穩(wěn)期。可反映每種噬菌體的3個最重要的特征參數(shù)：潛伏期和裂解期的長短以及裂解量的大小烈性噬菌體：大部分噬菌體侵入寄主細胞后，引起寄主細胞的代謝改變，在寄主細胞內復制其核酸、蛋白質，裝配成新的噬菌體，最終使寄主細胞破裂而釋放大量子代噬菌體，這類噬菌體稱為烈性噬菌體溫和噬菌體：其基因組能與宿主菌基因組整合，并隨細胞分裂傳至子代細菌的基因組中，侵染后不立即引起細菌裂解的噬菌體。含有溫和噬菌體核酸的細菌叫溶源性細菌。溶源性：溫和噬菌體感染細胞后不能完成復制循環(huán)，噬菌體基因組長期存在于宿主細胞內，沒有成熟噬菌體產(chǎn)生這一現(xiàn)象稱作溶源性現(xiàn)象人類和脊椎動物病毒：已知與人類健康有關的病毒超過300種，與其他脊椎動物有關的病毒超過900種，，目前，人類的傳染病有70%~80%是由病毒引起的。新顯病毒：那些以往局部低水平感染的病毒或具有種間屏障的病毒將其寄主范圍擴大到了別的物種，引起了大范圍的人類傳染性疾病（埃博拉、拉沙、艾滋、SARS、禽流感）防治方法：接種疫苗、生物制劑、中藥防治、干擾素亞病毒因子亞病毒：包括類病毒、擬病毒、朊病毒類病毒：一類只含RNA，單鏈RNA，在馬鈴薯紡錘形塊莖病中發(fā)現(xiàn)擬病毒：不能獨立侵染，與其“共生”的真病毒又稱輔助病毒，擬病毒是它的“衛(wèi)星”朊病毒：只含蛋白質無核酸，又稱蛋白質侵染子，瘋牛病病毒與實踐噬菌體與發(fā)酵產(chǎn)業(yè)：造成倒罐昆蟲病毒用于生物防治病毒在基因工程中的應用第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基微生物的六類營養(yǎng)要素1.細胞重量（濕重）：水75%--90%干物質10%--25%無機鹽10%碳水化合物有機物90%蛋白質脂肪DNA或RNA等微生物六類營養(yǎng)素：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽、水營養(yǎng)體的游離水：結合水=4:1碳源：滿足微生物生長所需碳元素的營養(yǎng)源異養(yǎng)微生物：必須利用有機碳源的微生物，為數(shù)眾多自養(yǎng)微生物：以無機碳源作唯一或主要碳源的微生物，種類較少有機碳源：糖類、蛋白質、脂肪、有機酸無機碳源：二氧化碳、碳酸根離子良好碳源：葡萄糖、果糖、麥芽糖、淀粉生產(chǎn)中廉價碳源：玉米粉、麩皮、米糠、酒糟對一切異養(yǎng)微生物來說，碳源同時又兼作能源廢水處理：諾卡氏菌降解含氰的廢水氮源：為微生物生長提供氮來源的物質有機氮源：蛋白質、蛋白胨、氨基酸無機氮源：銨鹽、硝酸鹽、空氣中氮氣實驗室常用：牛肉膏、蛋白胨生產(chǎn)常用：魚粉、蠶蛹粉、黃豆餅粉、尿素、玉米漿、花生餅粉氨基酸自養(yǎng)型生物：能把尿素銨鹽硝酸鹽甚至氮氣等簡單氮源自行合成所需要的一切氨基酸氨基酸異養(yǎng)型生物：需要從外界吸收現(xiàn)成的氨基酸作氮源的微生物速效氮源：有利于機體生長遲效氮源：有利于代謝產(chǎn)物的生成能源：為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物質或輻射能化能營養(yǎng)型有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）能源譜無機物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）光能營養(yǎng)型：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源化能自養(yǎng)微生物的能源：還原態(tài)的無機物質，如NH4+、NO2-、S、H2、H2S、Fe2+等，一般是原核生物，包括亞硝酸細菌、硝酸細菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌、鐵細菌光輻射能是單功能營養(yǎng)物（能源），還原態(tài)的無機物NH4+是雙功能營養(yǎng)物（能源、氮源），氨基酸類是三功能營養(yǎng)物（碳源、氮源、能源）生長因子：生物體必需，不能用簡單的碳氮源自行合成的微量有機物廣義的生長因子：維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4~C6的分支或直鏈脂肪酸狹義的生長因子：維生素（Vc、Vk）生長因子自養(yǎng)型微生物:不需要從外界吸收生長因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長因子生長因子含量豐富的天然物質：酵母膏、玉米漿、肝浸液無機鹽:主要可為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素大量元素：濃度10^-3—10^-4mol/l如P、S、K、Mg、Na、Ca、Fe微量元素：濃度10^-6—10^-8mol/l如Cu、Zn、Mn、Mo、Co等生理作用：細胞結構組分、生理調節(jié)、轉移能量、酶的激活劑或輔酶因子一般所需無機鹽：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物水：微生物細胞含水量很高，細菌酵母菌和霉菌的營養(yǎng)體分別含80%、75%、85%左右，霉菌孢子約含39%的水，細菌芽孢核心部分含水量低于30%微生物的營養(yǎng)類型分類依據(jù)：能源和碳源不同。光能自養(yǎng)型：藍細菌、光合細菌、藻類光能異養(yǎng)型：紅螺細菌（產(chǎn)單細胞蛋白）可做碳源的有機物：甲酸、甲醇、乙酸、丁酸、異丙醇、丙酮酸和乳酸等化能自養(yǎng)型：只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環(huán)境中生長，以二氧化碳為唯一碳源，如氫細菌、硫化細菌、硝化細菌、鐵細菌等化能異養(yǎng)型（最常見普遍）：能源和碳源同為有機物，絕大多數(shù)原核生物、全部真菌兼養(yǎng)型微生物營養(yǎng)物質進入細胞的方式細胞膜：半透性薄膜選擇吸收作用影響營養(yǎng)物質進出細胞的因素：①營養(yǎng)物質本身的性質，如相對分子質量、溶解性、電負性、極性等都影響營養(yǎng)物質進入細胞的難易程度②微生物所處的環(huán)境，如溫度、PH、離子強度等③微生物細胞的通透屏障，主要是黏液層、細胞壁和細胞膜等結構細胞膜運送營養(yǎng)物質有四種方式：單純擴散、促進擴散、主動運送、基團移位單純擴散：濃度由高到低不需能量不需載體蛋白主要運輸氧氣、二氧化碳、乙醇、甘油和某些氨基酸分子促進擴散：濃度由高到低不需能量需載體蛋白載體蛋白可稱作滲透酶、移位酶或移位蛋白，通過誘導產(chǎn)生，專一性如釀酒酵母對糖類、氨基酸、維生素的吸收大腸桿菌、芽孢桿菌屬對甘油的吸收主動運送（最常見最主要）：濃度由低到高需能量需載體蛋白氨基酸、某些糖（乳糖、麥芽糖、葡萄糖、蜜二糖等）、鈉離子、鉀離子、有機離子等基團移位：濃度由高到低被運送物質結構發(fā)生改變需能量需載體營養(yǎng)物質在轉運過程中受到化學修飾后進入細胞的一種運輸方式化學修飾的實質就是磷酸化（PEP介導），主要存在于厭氧菌和兼性厭氧菌運輸葡萄糖、甘露糖、果糖、乳糖、糖衍生物、堿基、脂肪酸等培養(yǎng)基培養(yǎng)基：人工配制的、適合不同微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)基質。絕大多數(shù)腐生性微生物和部分共生或寄生性微生物都可在人工培養(yǎng)基上生長，只有少數(shù)稱作難養(yǎng)菌的寄生或共生微生物（類支原體）在人工培養(yǎng)基上難于生長。培養(yǎng)基條件：合適的營養(yǎng)素種類，合適的營養(yǎng)素比例選用和設計培養(yǎng)基時，遵循的四個原則：目的明確，營養(yǎng)協(xié)調，理化適宜，經(jīng)濟節(jié)約目的明確：自養(yǎng)菌還是異養(yǎng)菌，科研還是生產(chǎn)（實驗室不過多計算成本），生產(chǎn)上考慮種子培養(yǎng)基還是發(fā)酵培養(yǎng)基營養(yǎng)協(xié)調：微生物細胞內各種成分間有一較穩(wěn)定的比例，化能異養(yǎng)型，水分、C+能源、N源、大量元素、生長因子大體上存在著10倍序列的遞減趨勢碳氮比：微生物培養(yǎng)基中碳源的碳原子摩爾數(shù)與氮源中氮原子摩爾數(shù)之比C素N葷碳氮比升高，氮源缺乏，菌體生長不好，有些菌產(chǎn)酸過快生長受抑制碳氮比降低，氮源豐富，菌體生長旺盛，過早衰老，菌體自溶真菌需碳氮比較高，細菌尤其是動物病原菌需碳氮比較低的培養(yǎng)基種子培養(yǎng)基，碳氮比低，種子營養(yǎng)豐富氮高，發(fā)酵培養(yǎng)基碳氮比高理化適宜：指培養(yǎng)基的PH、滲透壓、水活度和氧化還原電勢等物理化學條件較為適宜PH：放線菌（強）細菌堿性酵母菌霉菌酸性剛配出來的培養(yǎng)基偏酸性，NaOH調PHPH內源調節(jié)：磷酸緩沖液調節(jié)碳酸鈣作“備用堿”調節(jié)選用和設計培養(yǎng)基時，遵循的四種方法：生態(tài)模擬，借鑒文獻，精心設計，試驗比較按對培養(yǎng)基的成分了解作分類：天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基（馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基)按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)作分類：液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基、脫水培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基：凝固劑（瓊脂、明膠、硅膠)1%~2%瓊脂或5%~12%明膠瓊脂是最優(yōu)良的凝固劑，成分為多縮半乳糖，絕大多數(shù)微生物不能利用，融化溫度~96攝氏度，凝固溫度~40攝氏度，對微生物無毒明膠可做氮源利用，融化溫度~25攝氏度，低按培養(yǎng)基對微生物的功能做分類：選擇性培養(yǎng)基，鑒別性培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)基：抗生素（鏈霉菌、氯霉素）抑制細菌放線菌，篩選真菌/苯酚，抑制細菌霉菌選放線菌/制霉菌素，抑制真菌，選細菌放線菌/結晶紫，牛膽酸鹽，抑制G+鑒別性培養(yǎng)基：伊紅美藍乳糖培養(yǎng)基（EMB），鑒別大腸菌群，大腸桿菌深紫色G+受抑制，G-，能發(fā)酵乳酸產(chǎn)酸產(chǎn)氣，產(chǎn)酸能力強的，菌落在透射光下呈紫色，反射光下呈綠色金屬，產(chǎn)酸能力弱，菌落棕色/不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，菌落無色透明配制培養(yǎng)基步驟：計算稱量----加水溶解----調節(jié)PH定容（真菌不調）----過濾分裝（有些不需要）----加塞包扎----加壓滅菌第六章微生物的生長及其控制第一節(jié)測定生長繁殖的方法1.測生長量（細胞量）適合于所有的微生物直接：測菌絲長度----絲狀真菌稱干重（離心法或過濾法）間接：比濁法：用光密度OD值表示菌懸液的濃度----不適合絲狀菌生理指標法：測含氮量、含碳量、其他測繁殖數(shù)（細胞數(shù)）適合于單細胞微生物直接：比例計數(shù)法血球計數(shù)板法：全菌計數(shù)法既包括活菌又包括死菌間接：液體稀釋法（MPN法）平板菌落計數(shù)法：（涂布法、澆注法）活菌計數(shù)法醬油1ml------十的負六次方涂布法步驟:10ml左右培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿中，在平板表面加0.1ml菌樣，用滅過菌的涂布棒涂抹均勻，倒置培養(yǎng)澆注法（常用）步驟：培養(yǎng)皿加1ml樣品，再加入冷卻到45攝氏度的10ml培養(yǎng)基，倒置培養(yǎng)菌落個數(shù)在30~300間稀釋度最好5.倒置培養(yǎng)原因：防止雜菌污染/防止冷凝水影響菌落形態(tài)觀察血球板計數(shù)法：酵母菌、霉菌孢子，顯微鏡觀察，規(guī)格25×16操作簡便，計數(shù)直觀，不能區(qū)分死菌活菌，對高濃度不適合，不適合運動細菌微生物的生長規(guī)律單細胞微生物的典型生長曲線：將少量單細胞純菌接種到一定量液體培養(yǎng)基內，在適宜的溫度下培養(yǎng)，并定時取樣測定活菌的數(shù)目和重量的變化，以活菌個數(shù)的對數(shù)或活菌重量為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐標作圖所的曲線（酵母菌細菌等單細胞微生物）根據(jù)微生物的速率生長常數(shù)，即每小時分裂次數(shù)的不同，一般可把典型曲線粗分為延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期等四個時期。延滯期（停滯期、調整期、適應期）特點：生長速率常數(shù)為零、細胞形態(tài)變大或增長、細胞內RNA含量增高、合成代謝十分活躍，易產(chǎn)生各種誘導酶、對外界不良條件敏感。影響延滯期長短的因素：（除菌種自身外）接種齡：對數(shù)期種子延滯期短接種量：接種量大，延滯期短培養(yǎng)基成分指數(shù)期（對數(shù)期）特點：生長速率常數(shù)R最大，世代時短、細胞成分平衡發(fā)展、群體生理特性相一致，，代謝旺盛對數(shù)期是用作代謝、生理和酶學等研究的良好材料，是增殖噬菌體的最適宿主，也是發(fā)酵工業(yè)中用做種子的最佳材料，G+染色采用目標計算題：繁殖代數(shù)、生長速率常數(shù)、代時（略）穩(wěn)定期（收獲期）：生長速率常數(shù)等于零，合成次生代謝產(chǎn)物，菌體產(chǎn)量達到最高點，細胞內出現(xiàn)儲藏物質穩(wěn)定期實踐意義：發(fā)酵中以菌體為終產(chǎn)品的最佳收獲期，某些代謝產(chǎn)物特別是次生代謝產(chǎn)物發(fā)生在此階段，某些細菌的芽孢也發(fā)生，放線菌的抗生素在此階段大量合成，導致了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝技術的改進。衰亡期：生長速率常數(shù)為負，細胞異形態(tài)，細胞畸變，菌體自溶原因：外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，細胞內的分解代謝明顯超過合成代謝，導致大量菌體死亡微生物的連續(xù)培養(yǎng)：在恒定容積的流動系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，一方面以一定速率不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速率流出培養(yǎng)物（菌體和代謝產(chǎn)物），以使培養(yǎng)基中的細胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)保持恒定分批培養(yǎng)：將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長，最后一次收獲的培養(yǎng)方式。絲狀菌的生長：菌絲的生長繁殖菌絲生長與營養(yǎng)有關，營養(yǎng)豐富，分支多而密，營養(yǎng)缺乏，分支少而稀~菌絲的生長是頂端生長，位于前端的為幼齡菌絲，位于后端的為老齡菌~菌絲在固體培養(yǎng)基或在液體培養(yǎng)基中靜止培養(yǎng)是形成菌落，液體培養(yǎng)基中震蕩培養(yǎng)時形成菌絲球連續(xù)培養(yǎng)器按控制方式分：恒濁器（生產(chǎn)）、恒化器（實驗室）第三節(jié)影響微生物生長的主要因素1.影響微生物生長的外界因素很多，除營養(yǎng)條件外，還有物理因素，最主要的是溫度、PH、氧氣2.溫度：存在最低、最適、最高生長溫度嗜冷型微生物：細胞內酶耐低溫，不飽和脂肪酸含量高，用于菌種保藏和食品冷藏嗜溫型微生物：分為體溫性和室溫性嗜熱型微生物：用途高溫殺菌最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度。最是溫度并不等于生長速率最高時的培養(yǎng)溫度，也不等于發(fā)酵速率或累積代謝產(chǎn)物最高時的培養(yǎng)溫度，更不等于積累某一代謝產(chǎn)物最高時的培養(yǎng)溫度。氧氣：按照微生物與氧的關系粗分為好氧菌和厭氧菌好氧菌又可細分為專性好氧菌，兼性好氧菌，微好氧菌厭氧菌又可細分為耐氧菌和專性厭氧菌專性好氧菌：較高濃度分子氧（~20.2kPa）條件，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，具有超氧化物歧化酶SOD，絕大多數(shù)真菌和多數(shù)細菌、放線菌都是專性好氧菌兼性厭氧菌：以在有氧條件下生長為主也可在兼在厭氧條件下生長微好氧菌：霍亂弧菌、單胞菌屬耐氧菌（耐氧性厭氧菌）：生長不需要任何氧，但分子氧對其無害。乳酸菌多數(shù)是耐氧菌。專性厭氧菌：分子氧對他們有毒，即使短期接觸也會抑制甚至致死，在深層無氧處或在低氧化還原電勢的環(huán)境下才生長。培養(yǎng)基加還原劑專性厭氧菌有氧致死原因：在生物體內，超氧陰離子自由基普遍存在，它既有分子性質又有離子性質，性質極不穩(wěn)定，在細胞內可破壞各種生物大分子和膜結構，對生物體極其有害，因SOD的存在，劇毒的超氧陰離子自由基就被歧化成毒性稍低的過氧化氫，在過氧化氫酶作用下，過氧化氫進一步變成無毒的水，專性厭氧菌體內沒有SOD，所以有氧條件下不能生存。PH（類似于溫度）：一般生長繁殖的最是PH與合成某代謝產(chǎn)物的PH通常不一樣。黑曲霉發(fā)酵蔗糖產(chǎn)檸檬酸，最適PH2~3滲透壓：高滲條件，保存食品水分活度：微生物能利用的自由水。濕生型大于0.9，絕大多數(shù)細菌。中生型0.8~0.9酵母菌。干生型小于0.8大多數(shù)霉菌。干燥保持食品最好方法。第四節(jié)微生物接種和培養(yǎng)法概論1.接種：將微生物移接到適于它生長繁殖的人工培養(yǎng)基上或活的生物體內的過程。工具：接種環(huán)用的最多，接種針、接種鏟，液體接種：吸管、移液管方法：劃線接種最常用、三點接種、穿刺接種、澆注接種、涂布接種、液體接種、注射接種、活體接種自然界的菌混雜在一起，所以提出微生物的純生長培養(yǎng)，篩選目的菌。純培養(yǎng)：微生物學中將在實驗條件下從一個細胞或一種細胞群，繁殖得到后代稱為純培養(yǎng)。純培養(yǎng)培養(yǎng)基選擇：細菌牛肉膏蛋白胨，真菌馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基PH偏酸，放線菌高氏一號培養(yǎng)基PH中性偏堿純培養(yǎng)方法：稀釋倒平板法（操作如澆注法）涂布平板法（操作如涂布法）單細胞挑取法平板劃線分離法平板——接種環(huán)沾取樣品（土壤加無菌水稀釋）來回劃線菌體菌落形態(tài)完全抑制就是純種培養(yǎng)平板（簡稱平板）：熔化的固體培養(yǎng)基倒入無菌平皿，冷卻凝固后，盛固體培養(yǎng)基的平皿。無菌操作：在培養(yǎng)、轉接及培養(yǎng)純培養(yǎng)物時防止其被其他微生物污染的技術，它是保證微生物學研究正常進行的關鍵。土壤采樣：土壤的肥瘦，避免下雨天，春秋最適宜，土層5~20cm左右土樣，隔10m左右采三個樣。試管培養(yǎng)基斜面要低溫干燥隔絕空氣。第五節(jié)有害微生物的控制1.滅菌—徹底殺滅一切微生物殺菌殺滅法溶菌控制有害菌的措施消毒—部分殺滅，僅殺滅病原體