教案一第一章：緒論

1、微生物及其共性——微生物的研究對象以及它們區(qū)別于其他生物的特性（微生物的共同特性）

微生物：是肉眼看不清、微小生物的統(tǒng)稱。

其研究對象包括：病毒、古菌、細(xì)菌、真菌、許多單細(xì)胞藻類和原生動(dòng)物。其中病毒屬于非細(xì)胞類特殊類群，古菌和細(xì)菌屬于原核生物、真菌、單細(xì)胞藻類和原生動(dòng)物屬于真核生物。微生物以其獨(dú)特的共性特性而區(qū)別于其他生物，歸納為五大共性：

（1）體積小，構(gòu)造簡樸，表面積/體積比值大；

（2）代謝活力強(qiáng)，吸取多，轉(zhuǎn)化快；

（3）生長旺，繁殖快；

（4）分布廣，種類多（多樣性）；

（5）適應(yīng)性強(qiáng)，易變異。

體積小、比表面積大尤其有助于它們和周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的互換。微生物的其他諸多屬性都和這一特點(diǎn)親密有關(guān)。微生物的重要特性貫穿于基礎(chǔ)微生物教學(xué)的各個(gè)章節(jié)中。2、微生物學(xué)(Microbiology)

微生物學(xué)是研究微生物以及其獨(dú)特的有關(guān)研究技術(shù)的科學(xué)。3、微生物的發(fā)現(xiàn)

1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）初次觀測到了細(xì)菌。列文虎克的愛好和愛好就是運(yùn)用業(yè)余時(shí)間制造顯微鏡，并具有高超的使用技術(shù)。聽說他曾制作過400多架單式顯微鏡和放大鏡，放大率一般為50－200倍。4、微生物學(xué)的建立（巴斯德與柯赫對微生物學(xué)發(fā)展的重要作用與意義-奠基者）

法國人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）和德國人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）被譽(yù)為微生物學(xué)的奠基人，是由于他們偉大的奉獻(xiàn)。他們的工作為今天的微生物學(xué)奠定了科學(xué)原理和基本的措施。

1)、巴斯德的重要奉獻(xiàn)及意義：

巴斯德開辟了微生物領(lǐng)域，并以倡導(dǎo)疾病細(xì)菌學(xué)說、發(fā)明防止接種措施而聞名，詳細(xì)奉獻(xiàn)為：

(1)以著名的曲徑瓶試驗(yàn)徹底否認(rèn)了“自然發(fā)生”學(xué)說；巴斯德簡樸而完美的試驗(yàn)奠定了一種科學(xué)而理性的基礎(chǔ)，表明微生物可以通過理性的科學(xué)的措施進(jìn)行研究。自生說被否認(rèn)的意義之一是：既然不是自生的，就必然已經(jīng)存在，人們就可以去探索它，尋找它。由此將微生物的探索措施由一項(xiàng)科學(xué)性觀測轉(zhuǎn)向成了一項(xiàng)試驗(yàn)科學(xué)，打開了研究感染性疾病病因的措施之門。

(2)在免疫學(xué)的防止接種方面，發(fā)現(xiàn)傳染疾病的微菌，在特殊的培養(yǎng)之下可以減輕毒力，變成防病的藥苗。初次制成狂犬疫苗；

(3)發(fā)現(xiàn)并證明發(fā)酵是由微生物引起的；

(4)其他奉獻(xiàn)，如巴斯德消毒法等

2)、柯赫的重要奉獻(xiàn)及意義

（1）對病原細(xì)菌的研究作出了突出的奉獻(xiàn)：包括詳細(xì)證明了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌；發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌（19獲諾貝爾獎(jiǎng)）；提出了證明某種微生物與否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則，即①在每一相似病例中都出現(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；③用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會反復(fù)發(fā)生；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。

（2）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的奉獻(xiàn)包括：細(xì)菌純培養(yǎng)措施的建立；設(shè)計(jì)了多種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在試驗(yàn)室內(nèi)對多種微生物的培養(yǎng)；流動(dòng)蒸汽滅菌；染色觀測和顯微攝影等技術(shù)。

柯赫根據(jù)巴斯德的工作，證明了微生物是疾病的原因，并深入表明：特定的疾病是由特定的微生物引起的。深入將微生物研究推向更高的一種科學(xué)水平上，形成了疾病確定的“柯赫原則”。與此同步柯赫還向微生物學(xué)奉獻(xiàn)了一系列研究技術(shù)?！翱潞赵瓌t”以及柯赫發(fā)明的純培養(yǎng)技術(shù)，增進(jìn)了微生物學(xué)的極大發(fā)展。5、微生物學(xué)的發(fā)展及奉獻(xiàn)

(1)多學(xué)科交叉增進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展，使微生物學(xué)發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門發(fā)展最快、影響最大、體現(xiàn)生命科學(xué)發(fā)展主流的前沿科學(xué)。

(2)微生物學(xué)推進(jìn)生命科學(xué)的發(fā)展。增進(jìn)許多重大生命理論問題的突破；對生命科學(xué)研究技術(shù)的奉獻(xiàn)，如細(xì)胞的人工培養(yǎng)、突變體篩選、DNA重組技術(shù)和遺傳工程、微生物與“人類基因組計(jì)劃”等。教案二第二章：純培養(yǎng)技術(shù)和顯微技術(shù)

一、純培養(yǎng)技術(shù)

1、分離獲得微生物的純培養(yǎng)物是研究運(yùn)用微生物的基礎(chǔ)。獲得純培養(yǎng)物波及的有關(guān)技術(shù)包括：無菌技術(shù)、微生物的分離與分離純化技術(shù)和微生物培養(yǎng)和保藏技術(shù)。

2、無菌技術(shù)：包括培養(yǎng)基和物品的多種滅菌技術(shù)和微生物多種接種過程的無菌操作技術(shù)等。重點(diǎn)在試驗(yàn)課中掌握有關(guān)的技術(shù)原理和操作規(guī)范，以牢固樹立“無菌”的思想和概念。3、固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)物的基本措施和原理

純培養(yǎng)指的是只有一種微生物構(gòu)成的細(xì)胞群體。自然環(huán)境中微生物是混雜在一起的，因此分離獲得純培養(yǎng)物的基本原理：首先采用措施將單個(gè)的細(xì)胞與其他細(xì)胞分離開，進(jìn)而提供細(xì)胞合適的營養(yǎng)和條件，使其生長成為可見的群體。進(jìn)行微生物的分散重要采用稀釋的措施，而固體培養(yǎng)基由于可以使分散的細(xì)胞固著于一定的位置，與其他的細(xì)胞分離，從而生長成為一種單細(xì)胞來源的群體－即純培養(yǎng)，而成為常用而簡便的分離介質(zhì)和營養(yǎng)介質(zhì)。

固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)物由于稀釋措施的差異和接種平板的方式差異而分為如下幾種措施：

（1）劃線平板法

將合適的無菌培養(yǎng)基倒入無菌培養(yǎng)皿中，冷卻后制備成平板，按如下措施劃線：平板劃線法中細(xì)胞的分離和稀釋過程發(fā)生在接種環(huán)在固體平板表面上的劃線和移動(dòng)過程中，產(chǎn)生的單個(gè)細(xì)胞在培養(yǎng)基表面生長的后裔就是純培養(yǎng)物。

（2）傾注平板法和涂布平板法

這兩種措施的共同點(diǎn)就是在將細(xì)胞接種到培養(yǎng)基之前，通過液體稀釋的措施分散細(xì)胞，最常用的液體稀釋措施為10倍系列稀釋，參照下圖：

伴隨稀釋程度的增大，單位體積中的微生物細(xì)胞數(shù)量減少，細(xì)胞得以分散。稀釋傾注平板法的操作是：選擇細(xì)胞得以分散的合適稀釋度的菌懸液與滅完菌冷卻到50-55°C的培養(yǎng)基混合均勻，一起倒入無菌培養(yǎng)皿中，冷卻形成平板后，培養(yǎng)。

稀釋傾注平板法操作較麻煩。在進(jìn)行微生物分離純化時(shí)，該措施需要樣品與熱的培養(yǎng)基混合，因此對熱敏感微生物的影響明顯；該措施操作過程中，樣品中的微生物有的分布于平板表面，有的則裹在培養(yǎng)基中，后者則會影響嚴(yán)格好氧微生物的生長；并且，對于同一種微生物，平板表面的菌落形態(tài)與培養(yǎng)基內(nèi)的菌落形態(tài)會存在著明顯的差異，影響菌落形態(tài)的鑒別。在進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)時(shí)，該措施細(xì)胞分散均勻，計(jì)數(shù)較精確。

稀釋涂布平板措施的操作是：首先將滅完菌冷卻到50-55°C的培養(yǎng)基倒入無菌培養(yǎng)皿中冷卻形成平板，然后選擇細(xì)胞得以分散的合適稀釋度的菌懸液加到平板中央，以三角刮刀將之均勻地涂布于整個(gè)平板上，培養(yǎng)。

稀釋涂布平板措施操作相對簡樸，它克服了傾注平板措施對熱敏感微生物、嚴(yán)格好氧微生物和培養(yǎng)基內(nèi)部菌落帶來的不利影響，是試驗(yàn)室中常常使用的常規(guī)分離措施。其存在的問題是有時(shí)會由于菌液太多或者涂布不均勻而使細(xì)胞分散不充足，影響計(jì)數(shù)成果和分離純化效果。

（3）稀釋搖管法

重要用于厭氧微生物的分離純化，是稀釋平板法的一種變通。其基本操作流程為：試管培養(yǎng)基融化à50度保溫à樣品梯度稀釋后加入試管培養(yǎng)基中à搖勻冷卻凝固à石蠟油封閉à培養(yǎng)。細(xì)胞固著于試管的瓊脂柱中，再加以石蠟覆蓋，就可以進(jìn)行厭氧菌的分離純化。由于氧的存在對嚴(yán)格厭氧微生物有毒害作用，因此嚴(yán)格厭氧菌的培養(yǎng)往往需要專業(yè)的厭氧操作設(shè)備。因此，稀釋搖管法在雖然觀測和挑取菌落時(shí)比較困難，不過在缺乏專業(yè)設(shè)備的條件下，此法仍是一項(xiàng)以便有效地進(jìn)行厭氧微生物分離、純化和培養(yǎng)的低成本措施。

所有以稀釋為基礎(chǔ)到達(dá)分離純培養(yǎng)物的措施，其前提條件是該類群的微生物細(xì)胞必須在群體中占有數(shù)量上的優(yōu)勢，才可以在不停的稀釋中不被淘汰而保留下來。

4、液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)的原理

液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)物仍然基于稀釋的基本原理，不過需要高度稀釋，致使一支試管中分派不到一種微生物細(xì)胞，至多只有一種細(xì)胞，這樣才可以在液體培養(yǎng)基中獲得純培養(yǎng)物。因此根據(jù)記錄學(xué)原理，采用稀釋法進(jìn)行液體分離純培養(yǎng)物時(shí)，必須規(guī)定在同一種稀釋度的許多平行試管中，大多數(shù)（一般應(yīng)超過95%）試管中體現(xiàn)為不生長，這時(shí)體現(xiàn)為生長的試管中為純培養(yǎng)的也許幾率就增大（據(jù)記錄計(jì)算，若同一稀釋度的試管中有95%體現(xiàn)為不生長，在有細(xì)菌生長的試管中培養(yǎng)物來源于一種細(xì)胞（即純培養(yǎng)）的幾率為%。來源于兩個(gè)細(xì)胞的幾率為%，來源于三個(gè)細(xì)胞的幾率為%）

5、選擇培養(yǎng)分離與富集培養(yǎng)

所有以稀釋為基礎(chǔ)到達(dá)分離純培養(yǎng)物的措施，其前提條件是該類群的微生物細(xì)胞必須在群體中占有數(shù)量上的優(yōu)勢，才可以在不停的稀釋中不被淘汰而保留下來。非數(shù)量優(yōu)勢微生物類群的分離純化則可以首先通過選擇培養(yǎng)與富集培養(yǎng)的方式使其數(shù)量增長，成為數(shù)量優(yōu)勢菌群后，再通過上述多種平板法進(jìn)行分離和純化。

選擇培養(yǎng)就是通過添加克制劑，克制大多數(shù)其他微生物的生長；或者選擇特定的營養(yǎng)物，使得需要的微生物易于迅速生長。

——沒有一種培養(yǎng)基或一種培養(yǎng)條件可以滿足自然界中一切生物生長的規(guī)定，在一定程度上所有的培養(yǎng)基都是選擇性的。

富集培養(yǎng)就是運(yùn)用不一樣微生物間生命活動(dòng)特點(diǎn)的不一樣，制定特定的環(huán)境條件，使僅適應(yīng)于該條件的微生物旺盛生長，從而使其在群落中的數(shù)量大大增長，人們可以更輕易地從自然界中分離到所需的特定微生物。

6、微生物的保藏技術(shù)

性狀穩(wěn)定的菌種純培養(yǎng)物是微生物學(xué)工作最重要的基本規(guī)定，否則生產(chǎn)或科研都無法正常進(jìn)行。

影響微生物菌種穩(wěn)定性的原因：a）變異b）污染c）死亡

基本規(guī)定：在一定期間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂。

基本措施：生活態(tài):培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)(斜面、平板、半固體);??寄主傳代培養(yǎng)

休眠態(tài)’?冷凍(液氮、低溫冰箱);?干燥(沙土管、冷凍真空干燥)

其他措施：濾紙片;明膠片;蒸餾水

對于某些比較重要的微生物菌株，則要盡量多的采用多種不一樣的手段進(jìn)行保藏，以免因某種措施的失敗而導(dǎo)致菌種的喪失。二、顯微技術(shù)

由于微生物微小，多數(shù)肉眼無法看見，因此對于微生物世界的認(rèn)識必須借助于顯微技術(shù)。顯微技術(shù)不僅與顯微鏡自身的原理和特點(diǎn)有關(guān)，也取決于進(jìn)行顯微觀測時(shí)對顯微鏡的對的使用及良好的標(biāo)本制作和觀測技術(shù)。因此顯微技術(shù)是微生物學(xué)的重要內(nèi)容之一，在理解多種顯微工具及其原理和應(yīng)用優(yōu)勢后，還必須緊密結(jié)合試驗(yàn)課程純熟掌握微生物學(xué)研究的常規(guī)顯微工具。

1、顯微鏡的辨別率

顯微鏡物象與否清晰不僅決定于放大倍數(shù)，還與顯微鏡的辨別率（Resolution）有關(guān)，它是決定觀測效果的最重要的指標(biāo)。

辨別率（力)（Resolution，R)指的是顯微鏡可以辨別兩點(diǎn)之間最小距離能力?？梢员鎰e的距離越小，辨別率越高，反之越低。

根據(jù)德國理學(xué)家ErnstAbbe，在19世紀(jì)70年代建立的在Abbe的公式中，兩物體之間的最小可辨別距離被稱為最小距離（d）λ

最小可辨別距離：d=——————

nsinθ

公式解析：

（l）所用光源的光波波長（λ），是影響最小可辨別距離的最重要原因?？梢姽夤饩€的波長為400-700nm，，其中藍(lán)光的波長最短（400-500nm），最小可辨別距離最小，所提供的辨別率最高（所認(rèn)為什麼大多數(shù)顯微鏡的濾光片都是藍(lán)色的）。

（2）θ:為物鏡鏡口角的半數(shù)，它取決于物鏡的直徑和工作距離。

（3）n：玻片（樣品）與物鏡間介質(zhì)的折射率(空氣：干燥物系；香柏油：油浸物系)。

（4）nsinθ:被稱為數(shù)值口徑（NumericalAperture,NA)，它是決定物鏡性能的最重要的指標(biāo)。辨別率從定義上講，與可辨別的最小距離（d）成反比，可表達(dá)為：Ｒμ（１／ｄ）。以這種方式將最小可辨別距離與辨別率作為兩個(gè)概念分開理解，比較輕易理解提高辨別率的有關(guān)措施（獲得最小辨別距離à提高辨別率）：

（1）減短光波波長（λ）。

（2）增長鏡口角(θ),這是增長數(shù)值口徑的原因之一。

（3）增長介質(zhì)的折射率(n)，這是增長數(shù)值口徑的重要原因。如，運(yùn)用油鏡進(jìn)行顯微觀測時(shí)，以香柏油取代空氣，其重要作用就是提高介質(zhì)折射率，使數(shù)值口徑和辨別率均得到提高，同步香柏油與玻璃的折射率相近，使得諸多本來在透鏡和載玻片表面因折射和反射而損失的光線可以進(jìn)入物鏡，提高照明亮度，改善觀測效果。

2、明視野顯微鏡

明視野顯微鏡即常用的一般光學(xué)顯微鏡，其照明光線直接進(jìn)入視野，屬透射照明。生活的細(xì)菌在明視野顯微鏡下觀測是透明的，不易看清。處理的措施，首先是對觀測的樣品進(jìn)行改造，發(fā)展出多種染色技術(shù)，通過特殊的染色措施使細(xì)胞著色，增長與背景的反差，便于觀測；另首先進(jìn)行顯微鏡的改造，由此發(fā)展出不一樣種類的顯微鏡，合用于不一樣的觀測目的。

3、暗視野顯微鏡

暗視野顯微鏡則運(yùn)用特殊的聚光器遮擋中心光源，實(shí)現(xiàn)斜射照明，使照射到樣品上的透射光線無法進(jìn)入物鏡，但由樣品反射或折射的光線進(jìn)入物鏡，因此，整個(gè)視野是暗的，而樣品是明亮的，由此到達(dá)增長反差，便于觀測的目的。并且，使用暗視野顯微鏡，雖然所觀測微粒的尺寸不不小于顯微鏡的辨別率，仍然可以發(fā)現(xiàn)其存在。

4、相差顯微鏡

光波的長短體現(xiàn)為顏色差異，光的振幅高下體現(xiàn)為明亮程度的不一樣。觀測樣品各部分厚薄、密度不一樣，光線通過時(shí)直射光和衍射光的光程產(chǎn)生差異，導(dǎo)致出現(xiàn)相位差。相差顯微鏡配置了特殊的光學(xué)裝置，運(yùn)用光的干涉現(xiàn)象，將光的相位差轉(zhuǎn)變成人眼可辨的振幅差（明暗差），形成反差，從而提高了多種構(gòu)造間的對比度，使多種構(gòu)造變得清晰可見，因此相差顯微鏡很適合觀測活的細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)的某些細(xì)微構(gòu)造。相差顯微鏡實(shí)現(xiàn)這一目的的特殊的光學(xué)裝置重要是環(huán)狀光圈和相板。

5、熒光顯微鏡

紫外線光源照射在具有熒光素的樣本上，熒光素激發(fā)出熒光，使標(biāo)本在暗的視野中顯現(xiàn)出光亮的物體，不一樣的熒光素還體現(xiàn)為不一樣的顏色，由此可以進(jìn)行定性和定量的研究。重要應(yīng)用于免疫學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)和分子生物學(xué)等方面。

6、電子顯微鏡——透射電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡

電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的差異：

1）以電子波(波長最短可到達(dá)nm)替代光源，由于波長的極大縮短而大大提高了辨別率。光鏡的最高辨別率可到達(dá)μm，這種局限是由可見光的性質(zhì)決定的，與顯微鏡自身的性能無關(guān)。電鏡實(shí)際的辨別率比光鏡提高約1000倍。

2）電鏡鏡筒中規(guī)定高真空（在電子的運(yùn)行中如碰到游離的氣體分子會因碰撞而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致物象散亂不清）。電子顯微鏡因需在真空條件下工作，因此很難觀測活的生物。

3）以電子透鏡（電磁圈）替代光學(xué)透鏡，通過電磁圈使電子“光線”匯聚、聚焦。

4）電子像人肉眼看不到，需用熒光屏來顯示或感光膠片作記錄。

電子顯微鏡按構(gòu)造和用途可分為：

透射電子顯微鏡(transmissionelectronmicroscope):電子束穿過薄切片

掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope):觀測樣品的表面構(gòu)造

7、掃描隧道顯微鏡

是目前辨別率最高的顯微鏡，其橫向辨別率可以到達(dá)nm，縱向辨別率可以到達(dá)nm，足以。由于在掃描時(shí)不接觸樣品，又沒有高能電子束轟擊，因而可以防止樣品的變形。不僅可以在真空，并且可以在保持樣品生理?xiàng)l件的大氣及液體環(huán)境下工作，因此對生命科學(xué)研究領(lǐng)域具有十分重要的意義。

8、細(xì)菌染色法

由于微生物細(xì)胞微小，含水量多，因此在光學(xué)顯微鏡下為透明狀態(tài)，與背景沒有反差，無法進(jìn)行觀測，因此通過多種染色措施提高其反差。

細(xì)菌菌體(等電點(diǎn)一般pH2-5)在中性\堿性\或弱酸性溶液中帶負(fù)電荷，易于堿性染料(正電荷)進(jìn)行結(jié)合，因此常用堿性染料進(jìn)行染色。常見堿性染料:結(jié)晶紫，番紅，美藍(lán)，孔雀綠；中性紅等。

常用的染色措施：

染色操作的基本程序?yàn)椋?/p>

制片，干燥，固定，染色，水洗，干燥，鏡檢。

ˉ

革蘭氏染色（于1884年發(fā)明的一種鑒別不一樣類型細(xì)菌的染色措施。）

結(jié)晶紫初染，碘液媒染，酒精脫色，番紅復(fù)染。教案三第三章：微生物細(xì)胞的構(gòu)造與功能

第一節(jié)：原核微生物1、微生物的重要類群：

2、原核微生物

指細(xì)胞核無核膜包裹，只存在由裸露DNA構(gòu)成的核區(qū)（nuclearregion)的原始單細(xì)胞生物。重要類群包括細(xì)菌與古生菌。細(xì)菌又稱真細(xì)菌（eubacteria），包括一般細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體和衣原體等(三菌三體）。古生菌，在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物互相并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為靠近，同屬于原核生物。

3、細(xì)菌細(xì)胞的基本形態(tài)

基本形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀和其他形狀。

球狀菌：細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，球菌在細(xì)胞分裂時(shí)形成的不一樣空間排列方式，常被作為分類根據(jù)。

桿狀菌：細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，可作為分類根據(jù)；而長度和排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件不一樣而發(fā)生較大變化，一般不作為分類根據(jù)。

螺旋狀：包括（1）弧菌，其菌體只有一種彎曲，其程度局限性一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。（2）螺菌,菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異(1-20)。鞭毛二端生。細(xì)胞壁堅(jiān)韌，菌體較硬。（3）螺旋體菌,菌體柔軟，螺旋數(shù)目因種而異(3-70)。用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。

其他形狀：包括柄桿菌、星形細(xì)菌、方形細(xì)菌及多種條件下細(xì)胞正常發(fā)育受阻而產(chǎn)生的異常形態(tài)

4、細(xì)菌細(xì)胞的大小

一般細(xì)菌大小的度量單位為微米（micrometer,μm），目前發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌中最小的與無細(xì)胞構(gòu)造的病毒相仿（約50nm）；最大的肉眼可見（mm）。一般細(xì)菌的大小范圍：球菌，~1μm（直徑）；桿菌~1μm（直徑）×1~80μm（長度）；螺旋菌~1mm（直徑）×1~50mm（長度）(長度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離，而非實(shí)際長度)。

5、細(xì)菌細(xì)胞的基本構(gòu)造

6、細(xì)胞壁的重要功能

①固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度，從而使其免受滲透壓等外力的損傷。

②為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需。失去了細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，也就喪失了這些重要功能；

③阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)（分子量不小于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；

④賦予細(xì)菌具有特定的抗原性、致病性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。

7、革蘭氏陽性（G+）和革蘭氏陰性（G-）細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)構(gòu)成和構(gòu)造特點(diǎn)

革蘭氏陽性（G+）菌細(xì)胞壁特點(diǎn)：厚度大（20~80nm），化學(xué)組分簡樸，一般只含90%肽聚糖和10%磷壁酸。肽聚糖是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。磷壁酸為革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁中特有的一種酸性多糖。

革蘭氏陰性（G-）細(xì)菌細(xì)胞壁特點(diǎn)構(gòu)造分為肽聚糖層和外膜層。其特點(diǎn)是肽聚糖層薄(2-3nm)，層次多，化學(xué)組分復(fù)雜，強(qiáng)度低。

8、肽聚糖單體的化學(xué)構(gòu)成和構(gòu)造

肽聚糖單體中的化學(xué)構(gòu)成：①雙糖單位，由由N-乙酰胞壁酸（NAMorM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAGorG）l兩種單糖之間以β-1,4-糖苷鍵[M(1)-G(4)]連接形成。該糖苷鍵很輕易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。雙糖單位是肽聚糖中糖鏈骨架的基本構(gòu)造單位。②四肽側(cè)鏈，由四個(gè)氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成，連接于糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上。③肽橋連接一條肽側(cè)鏈的4位氨基酸和另一條肽側(cè)鏈的3位氨基酸，變化多樣，是不一樣微生物肽聚糖多樣性的基礎(chǔ)。目前所知的肽聚糖已超過100種，重要的變化發(fā)生在肽橋上。（附構(gòu)造示意圖）9、磷壁酸

革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上特有的化學(xué)成分，重要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。

膜磷壁酸(又稱脂磷壁酸)跨越肽聚糖層并與細(xì)胞膜相交聯(lián)的，由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價(jià)結(jié)合后形成。其含量與培養(yǎng)條件關(guān)系不大。可用45%熱酚水提取，也可用熱水從脫脂的凍干細(xì)菌中提取。

壁磷壁酸，它與肽聚糖分子間進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，含量會隨培養(yǎng)基成分而變化，一般占細(xì)胞壁重量的10%，有時(shí)可靠近50%。用稀酸或稀堿可以提取。

磷壁酸的重要生理功能(p41)

①其磷酸分子上較多的負(fù)電荷可提高細(xì)胞周圍Mg2+的濃度，進(jìn)入細(xì)胞后就可保證細(xì)胞膜上某些需Mg2+的合成酶提高活性；

②貯藏磷元素；

③增強(qiáng)某些致病菌如A族鏈球菌(Streptococcus)對宿主細(xì)胞的粘連、防止被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；

④賦予革蘭氏陽性細(xì)菌以特異的表面抗原；

⑤可作為噬菌體的特異性吸附受體；

⑥能調(diào)整細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，借以防止細(xì)胞因自溶而死亡。由于在細(xì)胞正常分裂時(shí)，自溶素可使舊壁適度水解并促使新壁不停插入，而當(dāng)其活力過強(qiáng)時(shí)，則細(xì)菌會因細(xì)胞壁迅速水解而死亡。10、革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞壁

（1）肽聚糖

它的肽聚糖埋藏在外膜層之內(nèi)，是僅由1~2層肽聚糖網(wǎng)狀分子構(gòu)成的薄層(2~3nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10%，故對機(jī)械強(qiáng)度的抵御力較革蘭氏陽性菌弱。

四肽尾的第3個(gè)氨基酸不是L-lys，而是內(nèi)消旋二氨基庚二酸(m-DAP)，一種只有在原核微生物細(xì)胞壁上才有的氨基酸。

沒有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體間的連接僅通過甲四肽尾的第4個(gè)氨基酸——D-ala的羧基與乙四肽尾的第3個(gè)氨基酸——mDAP的氨基直接相連,只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。

（2）外膜

位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若干種蛋白質(zhì)構(gòu)成的膜，有時(shí)也稱為外壁。

a脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）

位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚（8~10nm）的類脂多糖類物質(zhì)，由類脂A、關(guān)鍵多糖(corepolysaccharide)和O-特異側(cè)鏈（O-specificsidechain，或稱O-多糖或O-抗原）三部分構(gòu)成。

Man,mannose,甘露糖

Abe,abequose,β-脫氧巖藻糖

Rha,rhamnose,鼠李糖

Gal,galactose,半乳糖

Glu,glucose,葡萄糖

GluNac,N-acetylglucosamine,N-乙酰葡萄糖胺

Hep,heptoses,庚糖

KDO,2-keto-3-deoxyotonate,2-酮-3-脫氧辛酮酸脂多糖的重要功能

①LPS構(gòu)造的多變，決定了革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；

②因其負(fù)電荷較強(qiáng)，故與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用；

③類脂A是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；

④是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；

⑤具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能；可透過若干種較小的分子（嘌呤、嘧啶、雙糖、肽類和氨基酸等），但能阻攔溶菌酶、抗生素（青霉素等）、去污劑和某些染料等較大分子進(jìn)入細(xì)胞膜。

b外膜蛋白(outermembraneprotein)

嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。有20余種，但多數(shù)功能尚不清晰。

孔蛋白（porins）是由三個(gè)相似分子量（36000）蛋白亞基構(gòu)成的一種三聚體跨膜蛋白，中間有一直徑約1nm的孔道，通過孔的開閉，可對進(jìn)入外膜層的物質(zhì)進(jìn)行選擇。

非特異性孔蛋白：可通過度子量不不小于800~900的任何親水性分子

特異性孔蛋白：只容許一種或少數(shù)幾種有關(guān)物質(zhì)通過，如維生素B12和核苷酸等。

C周質(zhì)空間(periplasmicspace,periplasm)

又稱壁膜間隙。在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。

周質(zhì)空間是進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)的重要中轉(zhuǎn)站和反應(yīng)場所

在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白(periplasmicproteins)：水解酶類；合成酶類；結(jié)合蛋白；受體蛋白；

周質(zhì)空間：壁膜間隙，也有觀點(diǎn)認(rèn)為革蘭氏陽性細(xì)菌中同樣存在。

11、古細(xì)菌的細(xì)胞壁特點(diǎn)

在古生菌中，與真細(xì)菌類似功能但化學(xué)成分差異甚大的細(xì)胞壁。已研究過的某些古生菌，它們細(xì)胞壁中沒有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成的。因此，古生菌類群細(xì)胞壁成分多樣，差異大。

（1）假肽聚糖(pseudopeptidoglycan)細(xì)胞壁：代表菌——甲烷桿菌屬(Methanobacterium)。

（2）獨(dú)特多糖細(xì)胞壁：代表菌——甲烷八疊球菌(Methanosarcina)

（3）硫酸化多糖細(xì)胞壁：代表菌——鹽球菌（Halococcus）

（4）糖蛋白(glycoprotein)：代表菌——鹽桿菌屬(Halobacterium)

（5）蛋白質(zhì)細(xì)胞壁：有的是由幾種不一樣蛋白構(gòu)成，如甲烷球菌(Methanococcus)和甲烷微菌(Methanomicrobium)；有的則由同種蛋白的許多亞基構(gòu)成，甲烷螺菌屬(Methanospirillum)。

12、缺壁細(xì)菌

（1）L型細(xì)菌（L-formofbacteria）：細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（試驗(yàn)室或宿主體內(nèi)）通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。

因英國李斯德（Lister）防止研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名（1935年，念珠狀鏈桿菌Streptobacillusmoniliformis）。大腸桿菌、變形桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、分枝桿菌和霍亂弧菌等20多種細(xì)菌中均有發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為也許與針對細(xì)胞壁的抗菌治療有關(guān)。

特點(diǎn)：沒有完整而堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，細(xì)胞呈多形態(tài)；有些能通過細(xì)菌濾器，故又稱“濾過型細(xì)菌”；對滲透敏感，在固體培養(yǎng)基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直徑在左右）；

（2）原生質(zhì)體（protoplast）

在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)而克制新生細(xì)胞壁合成而形成的僅由一層細(xì)胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細(xì)胞，一般由革蘭氏陽性細(xì)菌形成。

特點(diǎn)：對環(huán)境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；比正常有細(xì)胞壁的細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種的良好試驗(yàn)材料。

（3）球狀體(sphaeroplast)?，又稱原生質(zhì)球

采用上述同樣措施，針對革蘭氏陰性細(xì)菌處理后而獲得的殘留部分細(xì)胞壁（外壁層）的球形體。與原生質(zhì)體相比，它對外界環(huán)境具有一定的抗性，可在一般培養(yǎng)基上生長。

（4）枝原體(Mycoplasma)

在長期進(jìn)化過程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無細(xì)胞壁的原核生物。因它的細(xì)胞膜中具有一般原核生物所沒有的甾醇，因此雖然缺乏細(xì)胞壁，其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

13、細(xì)菌細(xì)胞膜的特點(diǎn)

細(xì)胞質(zhì)膜是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）構(gòu)成。膜蛋白包括具運(yùn)送功能的整合蛋白）或內(nèi)嵌蛋白；具有酶促作用的周圍蛋白或膜外蛋白等。細(xì)菌細(xì)胞膜是一種重要的代謝活動(dòng)中心，其膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%～70%，比任何一種生物膜都高，并且種類也多。真核生物細(xì)胞膜中一般具有膽固醇等甾醇，含量為5%-25%。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，而是具有（hopanoid）。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。

14、細(xì)菌細(xì)胞膜的生理功能

①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；

②是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；

③合成細(xì)胞壁和糖被的多種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、莢膜多糖等）的重要基地；

④膜上具有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；

⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位.

15、古生菌的細(xì)胞質(zhì)膜——重點(diǎn)在于其獨(dú)特性和多樣性

在本質(zhì)上也是由磷脂構(gòu)成，但它比真細(xì)菌或真核生物具有更明顯的多樣性。親水頭（甘油）與疏水尾（烴鏈）間是通過醚鍵而不是酯鍵連接的；②構(gòu)成疏水尾的長鏈烴是異戊二烯的反復(fù)單位（如四聚體植烷、六聚體鯊烯等），它與親水頭通過醚鍵連接成甘油二醚（glyceroldiether）或二甘油四醚(diglyceroltetraether)等，而在真細(xì)菌或真核生物中的疏水尾則是脂肪酸；

③古生菌的細(xì)胞質(zhì)膜中存在著獨(dú)特的單分子層膜或單、雙分子層混合膜，而真細(xì)菌或真核生物的細(xì)胞質(zhì)膜都是雙分子層。詳細(xì)地說，當(dāng)磷脂為二甘油四醚時(shí)，連接兩端兩個(gè)甘油分子間的兩個(gè)植烷（phytanyl）側(cè)鏈間會發(fā)生共價(jià)結(jié)合，形成了二植烷(diphytanyl)，這時(shí)就形成了獨(dú)特的單分子層膜（圖3-12）。目前發(fā)現(xiàn)，單分子層膜多存在于嗜高溫的古生菌中，其原因也許是這種膜的機(jī)械強(qiáng)度要比雙分子層質(zhì)膜更高。

④在甘油的3C分子上，可連接多種與真細(xì)菌和真核生物細(xì)胞質(zhì)膜上不一樣的基團(tuán)，如磷酸酯基、硫酸酯基以及多種糖基等。

⑤細(xì)胞質(zhì)膜上含多種獨(dú)特脂類。僅嗜鹽菌類即已發(fā)既有細(xì)菌紅素（bacterioruberin）、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、番茄紅素、視黃醛[（retinal），可與蛋白質(zhì)結(jié)合成視紫紅質(zhì)(bacteriorhodopsin)]和萘醌等。

16、細(xì)胞內(nèi)儲存物與其存在的意義

①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)，類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物。它無毒、可塑、易降解,被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。

②多糖類貯藏物，包括糖原顆粒和淀粉顆粒。在真細(xì)菌中以糖原為多，糖原顆粒較小，不染色時(shí)需用電鏡觀測，用碘液染成褐色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。

③異染粒(metachromaticgranules)，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在富磷的環(huán)境下形成，貯藏磷元素和能量，并可減少細(xì)胞的滲透壓，用美蘭或者甲苯胺蘭染色可展現(xiàn)紫紅色而得名。

④藻青素（cyanophycin），一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同步還兼有貯存能源的作用，一般存在于藍(lán)細(xì)菌中。

⑤硫粒（sulfurglobules），在環(huán)境中還原性硫素豐富時(shí)，諸多真細(xì)菌在氧化H2S，硫代硫酸鹽時(shí)，常在細(xì)胞內(nèi)形成折光性很強(qiáng)的硫粒，積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中環(huán)境中還原性硫缺乏時(shí)，可被細(xì)菌重新運(yùn)用作能源。微生物儲備物的特點(diǎn)及生理功能：

①不一樣微生物其儲備性內(nèi)含物不一樣。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲備糖原，但有些光和細(xì)菌兩者兼有；

②微生物合理運(yùn)用營養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)整方式。當(dāng)環(huán)境中缺乏能源而碳源豐富時(shí)，細(xì)胞內(nèi)就儲備較多的碳源類內(nèi)含物，甚至到達(dá)細(xì)胞干重的50%，假如把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時(shí)，這些儲備物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)；

③儲備物以多聚體的形式存在，有助于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，防止不適合的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，防止菌體內(nèi)酸性增高；

④儲備物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，還可以被人們運(yùn)用。

17、細(xì)菌芽孢

（1）基本概念：某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一種圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有某些球菌。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)。

（2）芽孢的構(gòu)造

（3）芽孢的形成與萌發(fā)

芽孢形成的7個(gè)階段：軸絲形成；隔閡形成，產(chǎn)生前孢子；前孢子被吞沒，雙層膜形成，抗輻射力提高；皮層形成；芽孢衣形成；孢衣完畢，折光性和抗熱性增強(qiáng)-芽孢成熟；芽孢囊裂解，成熟芽孢釋放。由休眠狀態(tài)的芽孢變成營養(yǎng)狀態(tài)細(xì)菌的過程，稱為芽孢的萌發(fā)。包括活化(activation)、出芽(germination)和生長(outgrowth)3個(gè)階段。

4）芽孢的耐熱機(jī)制

滲透調(diào)整皮層膨脹學(xué)說：芽孢衣對多價(jià)陽離子和水分的透性很差，皮層的離子強(qiáng)度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢關(guān)鍵的水分，成果導(dǎo)致皮層的充足膨脹。皮層含水量約70%，關(guān)鍵部分的細(xì)胞質(zhì)高度失水含水量極低（10%～25%），因此，具極強(qiáng)的耐熱性。

其他學(xué)說：針對在芽孢形成過程中會合成大量的為營養(yǎng)細(xì)胞所沒有的DPA-Ca，不少學(xué)者提出Ca2+與DPA的螯合作用會使芽孢中的生物大分子形成一種穩(wěn)定而耐熱性強(qiáng)的凝膠。

總之，有關(guān)芽孢耐熱機(jī)制是一種重要的有待深入深入研究的基礎(chǔ)理論問題。

5）伴孢晶體（parasporalcrystal）

少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthuringiensis)在其形成芽孢的同步，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體——δ內(nèi)毒素，稱為伴孢晶體。它的干重可達(dá)芽孢囊重的30%左右，由18種氨基酸構(gòu)成。伴孢晶體對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲有毒殺作用。

6）芽孢研究意義

①芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類、鑒定中的重要形態(tài)學(xué)指標(biāo)；

②運(yùn)用芽孢的耐熱特性，提高芽孢產(chǎn)生菌的篩選效率；

③芽孢是細(xì)菌的休眠體，在合適的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；

芽孢菌的長期保藏

④芽孢是抗逆性最強(qiáng)的生命體，與否能消滅芽孢是衡量多種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。

肉毒梭菌（Clostridiumbotulinum）產(chǎn)生肉毒素，pH＞時(shí)在100℃下要煮沸～；115℃下進(jìn)行加壓蒸汽滅菌，需10～40min才能殺滅；121℃下則僅需10min。這就規(guī)定食品加工廠在對肉類罐頭進(jìn)行滅菌時(shí)，應(yīng)掌握在121℃下維持20min以上。

破傷風(fēng)梭菌(Clostridiumtetani)產(chǎn)生破傷風(fēng)毒素，121℃滅菌10min或115℃下滅菌30min才可。18、糖被

包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，稱為糖被。糖被按其有無固定層次、層次厚薄又可細(xì)分為莢膜、微莢膜、粘液層和菌膠團(tuán)糖被的化學(xué)成分：

莢膜的功能

①保護(hù)作用：¨其上大量極性基團(tuán)可保護(hù)菌體免受干旱損傷；

¨防止噬菌體的吸附和裂解；

¨某些動(dòng)物致病菌的莢膜還可保護(hù)它們免受宿主白細(xì)胞的吞噬；

¨作為透性屏障或（和）離子互換系統(tǒng)，可保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子的毒害；

②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時(shí)重新運(yùn)用；

③表面附著作用

細(xì)菌糖被的研究意義

①糖被的有無及其性質(zhì)的不一樣可用于菌種鑒定；

②葡聚糖制備“代血漿”或葡聚糖生化試劑(如“Sephadex”)；

③黃原膠(xanthan或Xc)，又稱黃桿膠，野油菜黃單胞菌(Xanthomonascampestris)的胞外多糖，可用于石油開采、印染、食品等工業(yè)中；

④產(chǎn)生菌膠團(tuán)的細(xì)菌在污水的微生物處理過程中具有分解、吸附和沉降有害物質(zhì)的作用（活性污泥）；

⑤有些細(xì)菌的糖被也可對人類帶來不利的影響。19、鞭毛

（1）鞭毛:生長在某些細(xì)菌體表的長絲狀、波曲的蛋白質(zhì)附屬物，數(shù)目為一至數(shù)十條，具有運(yùn)動(dòng)功能。鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學(xué)意義：單端鞭毛；端生叢毛；兩端生鞭毛；周生鞭毛。P60

（2）觀測和判斷細(xì)菌鞭毛的措施：

①電子顯微鏡直接觀測；

②光學(xué)顯微鏡下觀測：鞭毛染色和暗視野顯微鏡；

③根據(jù)培養(yǎng)特性判斷：半固體穿刺、菌落（菌苔）形態(tài)。

（3）鞭毛的構(gòu)造：

由基體、鞭毛鉤和鞭毛絲三部分構(gòu)成。革蘭氏陽性細(xì)菌基體：L,P和S-M環(huán)；革蘭氏陰性細(xì)菌基體：S-M環(huán)。在S-M環(huán)下方的Fli蛋白，起開關(guān)作用，控制鞭毛正轉(zhuǎn)或者逆轉(zhuǎn)，在S-M環(huán)旁側(cè)的Mot蛋白，通過消耗能量，驅(qū)動(dòng)S-M環(huán)的迅速旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)能量來源：細(xì)胞膜上的質(zhì)子勢。

鞭毛的生長方式是在其頂部延伸；鞭毛蛋白亞基螺旋狀纏繞而成，每周為8～10個(gè)亞基。20、放線菌的基本概念

放線菌（Actinomycetes）是具有菌絲、以孢子進(jìn)行繁殖、高G+C/mol％（60-72）、革蘭氏染色陽性的一類原核微生物。?

21、放線菌的形態(tài)與構(gòu)造

單細(xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲構(gòu)成；菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；細(xì)胞壁構(gòu)成與細(xì)菌類似，絕大多數(shù)革蘭氏染色陽性；細(xì)胞的構(gòu)造與細(xì)菌基本相似，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。

1、營養(yǎng)菌絲(基內(nèi)菌絲、基絲、初級菌絲體)：匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，吸取營養(yǎng)，一般無隔閡，不停裂，直徑mm，長度差異很大，有的可產(chǎn)生色素。

2、氣生菌絲(二級菌絲體)：營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個(gè)菌落表面。在光學(xué)顯微鏡下觀測，顏色較深，直徑較粗（mm），有的產(chǎn)色素。

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。孢子絲形狀和排列方式因種而異，常被作為對放線菌進(jìn)行分類的根據(jù)。絕大部分菌具有生長發(fā)育良好的菌絲體，以孢子進(jìn)行繁殖，菌落特性類似于霉菌。

4、孢子：孢子形狀有圓形、橢圓形、桿狀或柱形,不穩(wěn)定；孢子表面形狀：光滑、瘤狀、鱗片狀、刺狀、毛發(fā)狀，穩(wěn)定。孢子的形狀、顏色和表面紋飾是分類的特性之一。

22、放線菌的生長與繁殖

孢子在合適的條件下萌發(fā)，長出1-3個(gè)芽管，形成營養(yǎng)菌絲，漸次分化出氣生菌絲和繁殖菌絲（孢子絲），孢子絲釋放孢子。

23、放線菌的菌落形態(tài)

能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種（如鏈霉菌）菌落質(zhì)地致密，與培養(yǎng)基結(jié)合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。絲絨狀，粉末狀。不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）粘著力差，粉質(zhì)，針挑起易粉碎。

24、放線菌的分布特點(diǎn)及與人類的關(guān)系

①放線菌常以孢子或菌絲狀態(tài)極其廣泛地存在于自然界，土壤中最多，其代謝產(chǎn)物使土壤具有特殊的泥腥味。

②能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素（抗生素8000多種,其中80%是由放線菌產(chǎn)生,?放線菌產(chǎn)生的90%由鏈霉菌產(chǎn)生）。

③有的放線菌可用于生產(chǎn)維生素、酶制制；此外，在甾體轉(zhuǎn)化、石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有應(yīng)用。

④少數(shù)寄生型放線菌可引起人、動(dòng)物（如皮膚、腦、肺和腳部感染）、植物（如馬鈴薯和甜菜的瘡痂?。┑募膊?。25、藍(lán)細(xì)菌的基本概念

藍(lán)藻或藍(lán)綠藻（blue-greenalgae），分布廣泛，是一類具有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過產(chǎn)氧型光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機(jī)物質(zhì)的光合細(xì)菌。

此前曾歸于藻類，由于它和高等植物同樣具有光和色素葉綠素a，能進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。

原核，無葉綠體，70S核糖體，細(xì)胞壁中有肽聚糖（對溶菌酶敏感）。

其形態(tài)學(xué)特點(diǎn):

1）具有原核生物的經(jīng)典細(xì)胞構(gòu)造，細(xì)胞壁構(gòu)造相似于Gˉ菌；

2）形態(tài)差異極大，有球狀、桿狀和絲狀等形態(tài)；

3）細(xì)胞中具有葉綠素a，存在于豐富的內(nèi)膜系統(tǒng)上，進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用；

4）許多水生種類細(xì)胞質(zhì)中有氣泡，使菌體漂浮，保持在光線最充足的地方，以利光合作用。

5）無鞭毛，但能在固體表面滑行，趨光性。

6）分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，因此具有強(qiáng)的抗干旱能力。

7）細(xì)胞中常有多種貯存物：糖原，聚磷酸鹽，PHB，氮源（藻青素）。

8）細(xì)胞的幾種特化形式。

藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞的幾種特化形式

異形胞（heterocyst）：一般存在于成絲狀生長的種類中，位于細(xì)胞鏈的中間或末端，數(shù)目少而不定。光學(xué)顯微鏡下壁厚、色淺、多少中空的細(xì)胞，與鄰近細(xì)胞間有孔道相似。固氮場所。

靜息孢子：厚壁細(xì)胞，休眠構(gòu)造，可以萌發(fā)成營養(yǎng)體。

鏈絲段（hormogonia）：長形細(xì)胞斷裂而成的短片段，具有繁殖功能。26、支原體、立克次氏體和衣原體

支原體（Mycoplasma），立克次氏體（Rickettsia），衣原體（Chlamydia），革蘭氏陰性細(xì)菌，其大小和特性均介于一般的細(xì)菌與病毒之間。

（1）支原體（Mycoplasma）

不具細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜，細(xì)胞柔軟；濾過性；對滲透壓敏感(但其抗性不小于去細(xì)胞壁的原生質(zhì)體)；形態(tài)多變，小球狀?絲狀；非常小，150nm~300nm，勉強(qiáng)可在光學(xué)顯微鏡下看到；細(xì)胞膜上有甾醇；可以自主生長（人工培養(yǎng)基可培養(yǎng)），菌落“油煎蛋”形，小(?=~1mm)；除肺炎支原體外，支原體一般不使人致病，但較多的支原體能引起牲畜、家禽和作物的病害。

（2）立克次氏體（Rickettsia）

體內(nèi)酶系不完全，是一類嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生的原核微生物；CW呈Gˉ反應(yīng)；細(xì)胞球狀、球桿狀，大小為，光學(xué)顯微鏡下可見；無濾過性。

立克次氏體重要以節(jié)肢動(dòng)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(dòng)物叮咬和排泄物傳播給人和其他動(dòng)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，并且立克次氏體大多是人獸共患病原體。

（3）衣原體(Chlamydia)

介于立克次氏體與病毒之間，能通過細(xì)菌濾器，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的一類原核微生物。過去誤認(rèn)為“大病毒”，但它們的生物學(xué)特性更靠近細(xì)菌而不一樣于病毒（細(xì)胞構(gòu)造，同步具有DNA和RNA）。

體內(nèi)缺乏產(chǎn)能系統(tǒng)，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的一類原核微生物，又稱能量寄生物；CW呈Gˉ反應(yīng)；細(xì)胞呈球形或橢圓形，直徑um，有濾過性；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)。

衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動(dòng)物及鳥類，僅少數(shù)致病，如人的沙眼衣原體，鳥的鸚鵡熱衣原體。有的還是人獸共患的病原體。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。現(xiàn)衣原體可用多種細(xì)胞培養(yǎng)。支原體、立克次氏體、衣原體與細(xì)菌、病毒的比較

教案四真核微生物

1、真核生物

但凡細(xì)胞核具有核膜、能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同步存在葉綠體等細(xì)胞器的生物，稱為真核生物。具有上述特性的微小生物，稱為真核微生物。

真核微生物包括真菌，單細(xì)胞藻類和原生動(dòng)物。真菌的重要類群有酵母、霉菌和蕈菌。

真菌的特點(diǎn)為：

（1）具有細(xì)胞核，進(jìn)行有絲分裂；

（2）細(xì)胞質(zhì)中具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；

（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；

（5）不運(yùn)動(dòng)（僅少數(shù)種類的游動(dòng)孢子有1-2根鞭毛）；

（6）種類繁多，形態(tài)各異、大小懸殊，細(xì)胞構(gòu)造多樣。2、酵母(yeast)

酵母菌是一群單細(xì)胞的真核微生物。一般指以芽殖或裂殖來進(jìn)行無性繁殖的單細(xì)胞真菌，以辨別霉菌。有些可產(chǎn)生子囊孢子進(jìn)行有性繁殖。

3、酵母的形態(tài)與構(gòu)造

個(gè)體細(xì)胞形態(tài)：卵圓、圓、圓柱、梨形等單細(xì)胞，其細(xì)胞直徑一般比細(xì)菌粗10倍左右。有的酵母菌子代細(xì)胞連在一起成為鏈狀，稱為假絲酵母。其細(xì)胞的模式構(gòu)造見下圖：酵母的群體——菌落形態(tài)：與細(xì)菌菌落類似，但一般較細(xì)菌菌落大且厚，表面濕潤，膏狀，易被挑起。菌落質(zhì)地均勻，顏色一致。多為乳白色，少數(shù)呈紅色，黑色（褐色）。一般有悅?cè)说南阄丁?、酵母細(xì)胞壁構(gòu)造

酵母菌細(xì)胞壁的厚度為25～70nm，重量約占細(xì)胞干重的25%，重要成分為葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)和少許幾丁質(zhì)、少許脂質(zhì)。它們在細(xì)胞壁上自外至內(nèi)的分布次序是甘露聚糖、蛋白質(zhì)、葡聚糖。

蝸牛酶中具有纖維素酶，甘露聚糖酶，葡糖酸酶，幾丁質(zhì)酶和脂酶等30多種酶，可水解酵母菌細(xì)胞壁，制備酵母原生質(zhì)體，或者水解子囊壁，釋放子囊孢子。

5、酵母的液泡

液泡內(nèi)具有某些水解酶代謝中間產(chǎn)物，金屬離子，聚磷酸，類脂等物質(zhì)；其功能儲存營養(yǎng)物，如糖原和脂肪；具有多種酶類，如蛋白酶、核酸酶、纖維素酶等；持細(xì)胞滲透壓。

6、酵母的生長繁殖

（1）無性繁殖

①芽殖，是酵母重要的無性繁殖方式，成熟細(xì)胞長出一種小芽，到一定程度后脫離母體繼續(xù)長成新個(gè)體。

②裂殖：少數(shù)酵母菌可以象細(xì)菌同樣借細(xì)胞橫割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。

③無性孢子：某些酵母菌可以產(chǎn)生芽孢子(假絲酵母)，擲孢子(擲孢酵母)，厚壁孢子(假絲酵母)等無性孢子進(jìn)行繁殖。

（2）有性繁殖

酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式進(jìn)行有性繁殖，其過程為：①兩個(gè)性別不一樣的單倍體細(xì)胞靠近，互相接觸；②接觸處細(xì)胞壁消失，兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)融合，稱為質(zhì)配；③兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核融合，形成二倍體核，稱為核配。二倍體核進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，形成4個(gè)或8個(gè)子囊孢子，而原有的營養(yǎng)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。7、霉菌——絲狀真菌

霉菌（mold）是某些“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不是分類學(xué)上的名詞。霉菌菌體均由分枝或不分枝的菌絲（hypha）構(gòu)成。許多菌絲交錯(cuò)在一起，稱為菌絲體（mycelium）。

8、霉菌細(xì)胞壁構(gòu)造

如圖所示：?四層真菌細(xì)胞壁構(gòu)造：A，細(xì)胞膜；B，幾丁質(zhì)（甲殼質(zhì)）微纖維鑲嵌在無定形的蛋白質(zhì)、甘露糖和糖原組分中；C，不持續(xù)蛋白質(zhì)層；D，糖蛋白層；E，不定形糖原層。9、霉菌的鞭毛構(gòu)造鞭毛：“9+2”構(gòu)造，微管二聯(lián)體。

10、霉菌的菌絲類型：

如圖所示：

（a）無隔閡菌絲：整個(gè)菌絲為長管狀單細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)具有多種核。其生長過程只體現(xiàn)為菌絲的延長和細(xì)胞核的裂殖增多以及細(xì)胞質(zhì)的增長。

(b)有隔閡菌絲：菌絲由橫隔閡分隔成成串多細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)具有一種或多種細(xì)胞核。有些菌絲，從外觀看雖然像多細(xì)胞，但橫隔閡上有小孔，使細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核可以自由流通，并且每個(gè)細(xì)胞的功能也都相似。11、霉菌的菌絲形態(tài)：

霉菌菌絲分為：營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲、繁殖菌絲。霉菌菌絲直徑約為2~10um，比一般細(xì)菌和放線菌菌絲大幾到幾十倍

12、菌絲的特化

營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲對于不一樣的真菌來說，在它們的長期進(jìn)化過程中，對于對應(yīng)的環(huán)境條件已經(jīng)有了高度的適應(yīng)性，并明顯地表目前產(chǎn)生多種形態(tài)和功能不一樣的特化構(gòu)造上。也稱菌絲的變態(tài)。

（1）特化的營養(yǎng)菌絲

①假根，匍匐菌絲：類似樹根，吸取營養(yǎng)；匍匐延伸。

②吸器：某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，用以吸取細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)。

③附著枝：若干寄生真菌由菌絲細(xì)胞生出1-2個(gè)細(xì)胞的短枝，以將菌絲附著于宿主上，這種特殊的構(gòu)造即附著枝。

④附著胞：許多植物寄生真菌在其芽管或老菌絲頂端發(fā)生膨大，并分泌粘性物，借以牢固地粘附在宿主的表面，這一構(gòu)造就是附著胞，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)。

⑤菌環(huán)：菌絲交錯(cuò)成套狀菌網(wǎng)。

捕蟲菌目（Zoopagales）在長期的自然進(jìn)化中形成的特化構(gòu)造，特化菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物，捕捉物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸取營養(yǎng)。

⑥菌核：是一種休眠的菌絲組織。由菌絲密集地交錯(cuò)在一起，其外層教堅(jiān)硬、色深，內(nèi)層疏松，大多呈白色。

⑦菌索：根狀菌絲組織。

（2）特化的氣生菌絲子實(shí)體

子實(shí)體：菌絲交錯(cuò)成墊狀、殼狀的子座，在子座外或內(nèi)可形成孢子。

①構(gòu)造簡樸的子實(shí)體：

鎖狀聯(lián)合：擔(dān)子菌在一般的培養(yǎng)基上不產(chǎn)生子實(shí)體，不過有種特殊的構(gòu)造鎖狀聯(lián)合。

②構(gòu)造復(fù)雜的子實(shí)體：

子囊果：在子囊和子囊孢子發(fā)育過程中，從本來的雌器和雄器下面的細(xì)胞上生出許多菌絲，有規(guī)律地將產(chǎn)囊菌絲包圍形成了一定構(gòu)造的子囊果。

子囊果的三種方式：閉囊殼，子囊殼，子囊盤。

13、霉菌的孢子

真菌的繁殖力極強(qiáng)，細(xì)胞碎片可以繁殖。不過正常自然條件下，真菌的繁殖重要是通過多種形形色色的無性或有性孢子來進(jìn)行繁殖的。

（1）無性孢子：節(jié)孢子，后垣孢子，孢囊孢子，分生孢子，芽孢子。

（2）有性孢子：卵孢子，接合孢子，子囊孢子，擔(dān)孢子。

霉菌有性孢子繁殖的特點(diǎn)：

1）霉菌的有性繁殖不如無性繁殖那么常常與普遍，多發(fā)生在特定條件下，往往在自然條件下較多，在一般培養(yǎng)基上不常見。

2）有性繁殖方式因菌種不一樣而異，有的兩條營養(yǎng)菌絲就可以直接結(jié)合，有的則由特殊的性細(xì)胞（性器官）配子囊或由配子囊產(chǎn)生的配子來互相交配，形成有性孢子。

3）核配后進(jìn)行減數(shù)分裂，因此菌體染色體數(shù)目為單倍，雙倍體只限于接合子。

14、異核現(xiàn)象和準(zhǔn)性生殖

有某些霉菌，至今尚未發(fā)現(xiàn)其生活史中有有性繁殖階段，此類真菌稱為半知菌。

異核現(xiàn)象：即不一樣類型的核存在于同一種體的現(xiàn)象。異核現(xiàn)象來源：由兩個(gè)不一樣基因型核的菌絲融合而成；或者菌絲中少數(shù)細(xì)胞核突變；或者少數(shù)單倍體核融合成二倍體核。

異核現(xiàn)象是許多霉菌，尤其是半知菌存在的一種普遍現(xiàn)象。由于沒有發(fā)現(xiàn)半知菌的有性生殖，因此異核現(xiàn)象成為此類型真菌遺傳重組的一種重要機(jī)制。一旦異核體形成，準(zhǔn)性生殖重組就有也許發(fā)生。

準(zhǔn)性生殖(無性重組)過程：①質(zhì)配：異核現(xiàn)象；②核配：雙倍體化；③單倍體化：一系列有絲分裂中一再發(fā)生的個(gè)別染色體的減半，直至最終形成單倍體的過程。頻率低10-5-10-7，區(qū)別于減數(shù)分裂。15、霉菌的菌落特性

由粗而長的分枝狀菌絲構(gòu)成，菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，表面有顆粒狀孢子比細(xì)菌菌落大幾倍到幾十倍，有的沒有固定大小。

多種霉菌，在一定培養(yǎng)基上形成的菌落大小、形狀、顏色（營養(yǎng)菌絲和孢子堆體現(xiàn)出不一樣的顏色）等相對穩(wěn)定，因此菌落特性也為分類根據(jù)之一。

根霉曲霉青霉?教案五第四章微生物的營養(yǎng)營養(yǎng)(nutrition)：生物體從外部環(huán)境中攝取對其生命活動(dòng)必需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。

營養(yǎng)物（nutrient)：具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)（對植物及部分微生物而言還包括光輻射能）第一節(jié)微生物的6類營養(yǎng)要素

微生物營養(yǎng)規(guī)定同動(dòng)物、植物，包括6大類營養(yǎng)元素

一.碳源

碳源（carbonsource）：一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物。

除水外，碳源是需要量最大的營養(yǎng)物（又稱大量營養(yǎng)物）

微生物碳源譜見下表：

異養(yǎng)微生物：凡必須運(yùn)用有機(jī)碳源的微生物，其碳源稱為雙功能營養(yǎng)物

自養(yǎng)微生物：以無機(jī)碳源作為重要碳源的微生物（種類少、也可運(yùn)用有機(jī)碳源）。

微生物的碳源譜廣，除純碳外可以運(yùn)用所有C化合物。

異養(yǎng)微生物的最適碳源是“型，“型中的糖類是最廣泛運(yùn)用的碳源，另一方面是有機(jī)酸、醇類、脂類等。

運(yùn)用效率：單糖>雙糖>多糖（己糖>戊糖），

葡萄糖>果糖>甘露糖>半乳糖，

淀粉>纖維素>幾丁質(zhì)>瓊脂

不一樣微生物菌種運(yùn)用碳源譜不一樣，有的達(dá)幾十種，有的只有1-2種（部分甲烷菌）

二．氮源

氮源（nitrogensource）：凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源。

氮是構(gòu)成微生物蛋白質(zhì)和核酸等的重要元素，占細(xì)菌干重的12%~15%，是重要的營養(yǎng)物。

微生物培養(yǎng)基中，最常用的有機(jī)氮源是牛肉膏、酵母膏、蛋白胨（動(dòng)植物蛋白酶消化產(chǎn)物）、餅柏粉、蠶蛹粉等；無機(jī)氮源是尿素、銨鹽、硝酸鹽、氮?dú)狻?/p>

氨基酸自養(yǎng)型生物（aminoacidautotrophs）：能把尿素、銨鹽、硝酸鹽甚至氮?dú)獾群啒愕醋孕泻铣伤枰囊磺邪被岬奈⑸铮⊿CP、食用菌）。

氨基酸異養(yǎng)型生物（aminoacidheterotrophs）：需要從外界吸取現(xiàn)成的氨基酸做氮源的微生物。

三．能源

能源（energysource）：能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。異養(yǎng)微生物的能源就是其碳源。能源譜見下表:

化能自氧微生物有獨(dú)特的能源物質(zhì)，如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+。這些原核微生物種群包括：亞硝酸菌、硝酸菌、硫化菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等。

四．生長因子

生長因子（growthfactor）：是一類調(diào)整微生物正常代謝所必需，但不能用簡樸的碳、氮源自行合成的有機(jī)物。（如：維生素、堿基、甾醇、胺類、脂肪酸等）

按生長因子狀況將微生物提成3類：

生長因子自養(yǎng)型微生物（auxoautotrophs）：不需要從外界吸取任何生長因子，多數(shù)真菌、放線菌和不少細(xì)菌屬于此類。

生長因子異養(yǎng)型微生物（auxoheterotrophs）：需要從外界吸取多種生長因子才能維持正常生長，如多種乳酸菌、動(dòng)物致病菌、支原體和原生動(dòng)物等。

生長因子過量合成微生物：少數(shù)微生物在其代謝活動(dòng)中，能合成并大量分泌某些維生素等生長因子，可作為有關(guān)生長因子的生產(chǎn)菌種。

生長因子豐富物質(zhì)：酵母膏,玉米漿,肝浸液,麥芽汁….

五．無機(jī)鹽

無機(jī)鹽（mineralsalts）或礦物質(zhì)重要可為微生物提供碳、氮源以外的重要元素。

大量元素（需要濃度10-3—10-4mol/L,P,S,K,Mg,Na,Fe）

大量元素（需要濃度10-6—10-8mol/L,Cu,Zn,Mn,Ni,Se）

無機(jī)鹽的營養(yǎng)功能見下表:

六．水

水是地球上整個(gè)生命系統(tǒng)存在和發(fā)展的必要條件。

雙功能營養(yǎng)物：同步兼作兩種營養(yǎng)要素的物質(zhì)。如：還原態(tài)的無機(jī)物NH4+，既作能源又作氮源。

單功能營養(yǎng)物：只能作一種營養(yǎng)要素的物質(zhì)，如：光輻射能，只能作能源。

多功能營養(yǎng)物：能作三種及以上營養(yǎng)要素的營養(yǎng)物，如：氨基酸，可作碳源、氮源和能源。

第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型

營養(yǎng)類型：是指根據(jù)微生物生長所需要的重要營養(yǎng)要素（能源和氮源）的不一樣，而劃分的微生物類型。第三節(jié)營養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的方式

微生物通過細(xì)胞膜滲透、選擇吸取從外界獲得營養(yǎng)，提成4種類型：

一．單純擴(kuò)散

單純擴(kuò)散（simliediffusion）又稱被動(dòng)運(yùn)送（passivetransport），指疏水性雙分子層細(xì)胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無載體蛋白參與下，單純依托物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親水性分子被動(dòng)通過的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。

二．增進(jìn)擴(kuò)散

增進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）指溶質(zhì)在運(yùn)送過程中，必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白（滲透酶、移位酶、移位蛋白）的協(xié)助，但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運(yùn)送方式（運(yùn)用載體蛋白構(gòu)象變化將膜外高濃度營養(yǎng)擴(kuò)散到膜內(nèi)，直至膜兩邊營養(yǎng)濃度平衡）。

三．積極運(yùn)送

積極運(yùn)送（activetransport）指一類須提供能量（包括ATP、質(zhì)子動(dòng)勢或離子泵等），并通過細(xì)胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)象的變化，從而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運(yùn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式（貧養(yǎng)菌或寡養(yǎng)菌更多采用）。

質(zhì)子動(dòng)勢：細(xì)胞膜外表面匯集質(zhì)子引起的膜兩側(cè)電位差。

四．基團(tuán)移位

基團(tuán)移位（grouptranslocation）：指一類既需要特異性載體蛋白(酶蛋白)的參與，又需要耗能的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。其特點(diǎn)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后還會發(fā)生分子構(gòu)造的變化，參與的酶蛋白多。重要用于運(yùn)送多種糖類、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等物質(zhì)運(yùn)送葡萄糖分子的磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)）

4種運(yùn)送方式的比較表:

第四節(jié)培養(yǎng)基

培養(yǎng)基（medium）：指由人工配制的、適合微生物生長、繁殖、產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)料。任何培養(yǎng)基都應(yīng)具有微生物生長所需要的六大營養(yǎng)要素，且比例適合。

迄今人類理解的微生物多數(shù)可在人工培養(yǎng)基上生長，只有少數(shù)難養(yǎng)菌（類支原體、類立克次氏體、少數(shù)寄生真菌）不能。

一.選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和措施

（一）4個(gè)原則

1．目的明確

設(shè)計(jì)培養(yǎng)基之前，先要明確培養(yǎng)何菌，獲何產(chǎn)物，用于何處（研究或生產(chǎn)）等。

2．營養(yǎng)協(xié)調(diào)

大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物（接觸研究多）培養(yǎng)基中，除水外，碳源（兼能源）的含量最高，其后依次是氮源、大量元素和生長因子。

碳氮比（C/N）:培養(yǎng)基中碳源與氮源的含量之比。一般真菌培養(yǎng)基C/N較高，細(xì)菌培養(yǎng)基C/N較低。

3．理化合適：

培養(yǎng)基理化指標(biāo)：pH、滲透壓、水活度、氧化還原勢等

（1）pH

各類微生物有其生長合適的pH范圍，細(xì)菌為~，放線菌為~，酵母菌為~，霉菌為~，藻類為~，原生動(dòng)物為~。

pH調(diào)整：磷酸鹽buffer(K2HPO3,KH2PO3)調(diào)pH，CaCO3與NaHCO3調(diào)酸性pH

（2）滲透壓和水活度

等滲溶液最適合微生物生長，高滲溶液會使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，低滲溶液會使細(xì)胞吸水膨脹。微生物進(jìn)化中通過細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)（糖原、PHB）合成與分解調(diào)整滲透壓

水活度aw(wateractivity):表達(dá)在天然或者人為環(huán)境中，微生物可以實(shí)際運(yùn)用的自由水或游離水的含量。其定義涵義為：同溫同壓下，某溶液蒸氣壓(P)與純水蒸氣壓(P0)之比，也等于該溶液的百分相對濕度值（ERH）。

aw=P/P0=ERH/100

各中微生物生長繁殖范圍的aw值在間。

(3)氧化還原勢

氧化還原勢（redoxpotential）：又稱氧化還原電位，是量度某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo)，一般用Eh表達(dá)(指以氫電極為原則時(shí)某氧化還原系統(tǒng)的電極電位值，單位V,mV)。

一般好氧菌生長的Eh為+~+V；兼性厭氧菌在+V以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸產(chǎn)能，在+伏如下則進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)能；厭氧菌只在+V如下的環(huán)境中生長（嚴(yán)格厭氧菌培養(yǎng)除驅(qū)走空氣氧外，還要于培養(yǎng)基中還原劑，如：Vc、巰基乙醇、半胱氨酸、鐵屑、瘦牛肉等，加入刃天青為有氧無氧指示劑，無氧呈無色，有氧呈紫（pH中性）、藍(lán)（pH堿性）、紅色（pH酸性），微氧呈粉紅色）。

4．經(jīng)濟(jì)節(jié)省

以粗代精，以野代家，以廢代好，以簡代繁，以氮代朊（固氮），以纖代糖，以烴代糧（SCP），以國代進(jìn)。

（二）4種措施

1．生態(tài)模擬：就地取材培養(yǎng)

2．參閱文獻(xiàn)：站在他人肩上

3．精心設(shè)計(jì)：

4．試驗(yàn)比較：搖瓶，種子罐，小發(fā)酵罐，生產(chǎn)罐二．培養(yǎng)基的種類：

（一）按對培養(yǎng)基成分理解作分類

1．天然培養(yǎng)基（complexmedia,undefinedmedia）：

指一類運(yùn)用動(dòng)、植物或微生物體包括用其提取物制成的培養(yǎng)基，此類培養(yǎng)基營養(yǎng)成分復(fù)雜豐富，化學(xué)成分不確切，如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、麥芽汁培養(yǎng)基等；合用于試驗(yàn)室、種子罐、生產(chǎn)罐。

2．組合培養(yǎng)基（chemicaldefinedmedia）：

又稱合成培養(yǎng)基、綜合培養(yǎng)基，是一類按微生物的營養(yǎng)規(guī)定精確設(shè)計(jì)、并用多種高純試劑配制成的培養(yǎng)基，如：葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基，淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（高氏1號培養(yǎng)基）、蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基（察氏培養(yǎng)基）等。合用于試驗(yàn)室研究、菌種鑒定。

3．半組合培養(yǎng)基（semi-syntheticmedia）：

指一類重要以化學(xué)試劑配制，同步加有某些天然成分的培養(yǎng)基，如：馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基等。

（二）按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)分類

1．液體培養(yǎng)基（liquidmedia）：廣泛用于大生產(chǎn)。

2．固體培養(yǎng)基（solidmedia）：分4類

（1）固化培養(yǎng)基：由液體培養(yǎng)基中加入適量凝固劑（瓊脂、明膠等）而成。如：1%~2%瓊脂、5%~12%明膠培養(yǎng)基就可制成遇熱融化、冷卻后呈凝固態(tài)的用途最廣的固化培養(yǎng)基。

（2）非可逆性固化培養(yǎng)基：指一類一旦凝固后就不能在重新融化的固體培養(yǎng)基，如血清培養(yǎng)基、無機(jī)硅膠培養(yǎng)基（專門培養(yǎng)化能自養(yǎng)菌）等。

（3）天然固態(tài)培養(yǎng)基：由天然固態(tài)基質(zhì)直接配制成的培養(yǎng)基，如：米糠、木屑、纖維、稻草粉、馬鈴薯片、大米、大豆等（食用菌培養(yǎng)）。

（4）濾膜（membranefilter）：是一種堅(jiān)韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜。重要用于對含菌量少的水中微生物進(jìn)行過濾、濃縮，取下濾膜后把細(xì)菌放在具有合適液體培養(yǎng)基的襯墊上培養(yǎng)，長出菌落后計(jì)數(shù)。

3．半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedia）：

指在液體培養(yǎng)基中加入少許的凝固劑而配制成的半固體狀的培養(yǎng)基，如：“稀瓊脂”等。用于細(xì)菌的動(dòng)力觀測，趨化性研究，厭氧菌的培養(yǎng)，分離和計(jì)數(shù)，噬菌體分離等。

4．脫水培養(yǎng)基（dehydratedculturemedia）：

又稱脫水商品培養(yǎng)基或預(yù)制干燥培養(yǎng)基，指具有除水認(rèn)為的一切成分的商品培養(yǎng)基，使用時(shí)加入適量水分并滅菌即可。

（三）按培養(yǎng)基對微生物的功能分

1．選擇性培養(yǎng)基：提成加富性、克制性

根據(jù)某微生物特殊營養(yǎng)規(guī)定或其對化學(xué)、物理原因的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，具有使混合菌樣中的劣勢菌變?yōu)閮?yōu)勢菌的功能，廣泛用于菌種的篩選。常用的選擇性培養(yǎng)基有：酵母菌富集培養(yǎng)基，Ashby無氮培養(yǎng)基，Martin培養(yǎng)基，含糖酵母膏培養(yǎng)基等。

2．鑒別性培養(yǎng)基：

一類在成分中加有能使目的菌代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而到達(dá)只須用肉眼辨別顏色就能以便地從近似菌落中找出目的菌落的培養(yǎng)基。

如：伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基，即EMB（EosinMethyleneBlue）培養(yǎng)基。

EMB在飲用水、牛奶的大腸桿菌數(shù)等細(xì)菌學(xué)檢查和在的遺傳學(xué)研究中有重要作用；在腸道菌群鑒定中作用大。教案六第五章微生物的代謝

新陳代謝（metabolism）

定義：泛指發(fā)生在活細(xì)胞中的多種分解代謝（catabolism）和合成代謝（anabolism）的總和。

分解代謝又稱異化作用，指大分子經(jīng)酶解成為小分子、能量（ATP）、還原力（[H]）

合成代謝又稱同化作用，指小分子、ATP、[H]經(jīng)酶合成大分子

兩者關(guān)系為：

復(fù)雜分子分解代謝酶系簡樸分子+ATP+[H]

（有機(jī)物）合成代謝酶系

第一節(jié)微生物的能量代謝

一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能生物氧化:

（1）定義:活細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱。

（2）生物氧化與非生物氧化之間關(guān)系

①相似點(diǎn)：都是通過底物的氧化反應(yīng)而釋放其中的化學(xué)潛能

②不一樣點(diǎn)：

（3）形式：某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫、脫電子等3種

（4）過程分三階段：脫氫（或電子）、遞氫（或電子）、受氫（或電子）

（5）功能：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物3種

（6）類型：呼吸、厭氧呼吸、發(fā)酵3種

（一）底物脫氫的4條途徑

1、EMP途徑（Embden-Meyerhof-Parnaspathway）

又稱糖酵解途徑、己糖二磷酸途徑，主流代謝途徑，多數(shù)生物均有。

(1)總反應(yīng)式：

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O

可概括為兩個(gè)階段（耗能和產(chǎn)能）、3種產(chǎn)物和10個(gè)反應(yīng)（圖5-2）(2)丙酮酸去路：三種厭氧發(fā)酵去路

①酒精發(fā)酵（重要是酵母菌發(fā)酵，重要酶/次要酶由基因/線粒體產(chǎn)生）

②乳酸發(fā)酵:同/異型乳酸發(fā)酵，葡萄糖的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)90~100%和40~50%

③丙酮-丁醇發(fā)酵

(3)生理功能：

①供應(yīng)ATP形式的能量和NADH2形式的還原力②是連接幾種重要代謝途徑（三羧酸循環(huán)TCA、HMP途徑、ED途徑）的橋梁

③為生物合成提供中間代謝物

④通過逆向反應(yīng)進(jìn)行多糖合成

(4)與人類生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系：乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇發(fā)酵2、HMP途徑（hexosemonophosphatepathway）

又名：己糖一磷酸途徑、己糖一磷酸支路(shunt)、戊糖磷酸途徑、磷酸葡萄糖酸途徑、WD途徑等,存在于多數(shù)好氧菌和兼性厭氧菌中

（1）總反應(yīng)式：

6葡糖－6－磷酸+12NADP++6H2O→→5葡糖－6－磷酸+12NADPH+12H++6CO2+Pi(見圖5-3)

三個(gè)階段:①葡萄糖分子通過幾步氧化反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖－5－磷酸和CO2。②核酮糖－5－磷酸發(fā)生同分異構(gòu)化或表異構(gòu)化分別產(chǎn)生核糖－5－磷酸和木酮糖－5－磷酸。③多種戊糖磷酸在無氧條件下發(fā)生碳架重排，產(chǎn)生己糖磷酸和丙糖磷酸（丙糖磷酸去處:①通過EMP途徑轉(zhuǎn)化成丙酮酸再進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化;②通過果糖二磷酸醛縮酶和果糖二磷酸酶的作用而轉(zhuǎn)化為己糖磷酸）。

(2)意義：

①供應(yīng)合成原料：提供戊糖磷酸、赤蘚糖-4-磷酸等②產(chǎn)還原力：產(chǎn)生NADPH2③作固定CO2的中介④擴(kuò)大碳源運(yùn)用范圍⑤連接EMP途徑

(3)與人類生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系：提供發(fā)酵產(chǎn)物，如核苷酸、氨基酸、輔酶與乳酸發(fā)酵等3、ED途徑（Entner-doudoroffpathway）

又稱2－酮－3－脫氧－6－磷酸葡糖酸（KDPG）途徑（微生物特有，是EMP替代途徑，無EMP的菌株運(yùn)用葡萄糖的途徑）,葡萄糖只通過4步反應(yīng)即可迅速獲得丙酮酸（由EMP途徑須經(jīng)10步才能獲得）

(1)總反應(yīng)式：

C6H12O6+ADP+Pi+NADP++NAD+→2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+

(2)特點(diǎn)：

①有一特性性反應(yīng)——KDPG裂解為丙酮酸和3－磷酸甘油醛

②有一特性性酶——KDPG醛縮酶

③終產(chǎn)物2分子丙酮酸：一分子由KDPG直接裂解形成，另一由3－磷酸甘油醛經(jīng)EMP途徑轉(zhuǎn)化而來

④產(chǎn)能效率底（1molATP/1mol葡萄糖），與EMP、HMP、TCA相連

(3)丙酮酸去路:細(xì)菌酒精發(fā)酵（丙酮酸→乙醛→乙醇，微好氧菌）與酵母菌酒精發(fā)酵（EMP途徑）相比的優(yōu)缺陷:

①長處：代謝速率高、產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高（達(dá)90%）、菌體少、副產(chǎn)物少….

②缺陷：生長pH高、易染雜菌、菌株耐乙醇能力差…..

(4)具ED途徑的微生物：嗜糖假單胞、銅綠假單胞、熒光假單胞、運(yùn)動(dòng)假單胞、真養(yǎng)產(chǎn)堿菌……4.TCA循環(huán)（tricarboxylicacidcycle）

又名：三羧酸循環(huán)、檸檬酸循環(huán)、Krebs循環(huán)，是丙酮酸經(jīng)一系列循環(huán)反應(yīng)徹底氧化、脫羧、形成CO2、H2O、NADH2的過程。廣泛存在多種生物體內(nèi)，在多種好氧微生物中普遍存在。

真核生物中，TCA在線粒體內(nèi)進(jìn)行，酶定位在線粒體的基質(zhì)中

原核生物中，TCA大多數(shù)酶都存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)(琥珀酸脫氫酶在真、原核細(xì)胞中都結(jié)合在膜上)

（1）總反應(yīng)式：

以丙酮酸/乙?！狢oA為起始物：

①丙酮酸+4NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O→3CO2+4（NADH+H+）+FADH2+GTP

以乙?！狢oA為起始物：

②乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3（NADH+H+）+FADH2+CoA+GTP

（2）重要產(chǎn)物

（3）特點(diǎn)：

①必須在有氧的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)：由于NAD+和FAD再生時(shí)需要氧

②產(chǎn)能效率極高（15ATP）

③TCA位于一切分解代謝和合成代謝的樞杻地位。

5、四條脫氫途徑在產(chǎn)能效率方面的特點(diǎn)與差異

（1）四種脫氫途徑產(chǎn)能效率比較

（2）