1、第一章 绪论一、微生物的共性：1、 个体小，形态简 2 、分布广，种类多 3 、繁殖快，数量大 4、 比值大，代谢强 5、适应强，易变异二、什么叫微生物学 微生物学（Microbiology）是研究微生物及其生命活动规律的科学。三、微生物与人类的关系：“双刃剑”巨大利益：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素、酶；参与地球物质循环；基因工程现代生物技术。残忍破坏：1347 年欧洲瘟疫鼠疫耶森氏菌；肺结核痨病；今天的艾滋病（AIDS） ；癌症；疯牛病。四、发展简史：1、发展过程中的重大事件：30 位获得诺贝尔奖（生理学、医学）从事微生物研究的占 1/32、奠基者：法国巴斯德（Louis Past
2、eur）18221895德国柯赫（Robert Koch）18431910第二章 微生物的纯培养和显微技术一、微生物的分离和纯培养培养物（culture)：一定条件下培养繁殖得到的微生物群体。纯培养物(pure cultrue)：只有一种微生物的培养物。或定义为单个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代。纯培养技术：从混杂存在的状态分离、纯化出特定的微生物的技术。无菌技术：防止实验操作过程中被其他微生物污染，自身也不污染操作环境的技术。菌落概念：单个菌体在固体平面培养基上生长繁殖时形成的肉眼可见的群体。菌苔概念：菌体在固体斜面培养基上生长繁殖形成的肉眼可见的群体。菌落的分类：（1）根据生长部位分，表面
3、菌落：长在表面；埋藏菌落：在表面下生长。（2）根据形成菌落的菌有无荚膜分，S 型菌落 Smooth:产荚膜菌形成的湿润光滑型菌落；R 型菌落 Rough:不产荚膜菌形成的干燥型菌落。菌落的作用：（1） 分离纯培养 （2） 计数 菌落的分类鉴定价值：（1） 不同菌的菌落不同。 （2） 同种菌在不同培养基上菌落不同（3） 同种菌在不同培养条件下菌落不同。用固体培养基获得纯培养的方法：（1）涂布平板法，方法：先制无菌平板，再涂布菌悬液；特点：简单易行，但易造成机械损伤；菌落：表面菌落。（2）稀释倒平板法，方法：先取菌稀释液注入平皿，再注入 45左右的培养基，混合均匀；特点：可定性、定量；菌落：表面菌
4、落和埋藏菌落。（3）平板划线法，方法：分段划线（适用于浓度较大的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品） ；特点：快速、方便；菌落：表面菌落。（4）稀释摇管法，培养严格厌氧微生物使用，是稀释倒平板法的一种变通形式。用液体培养基获得纯培养的方法：（适用于大细菌、原生动物、藻类。 ）将待测样品做系列稀释，使一支试管分配不到一个微生物。有微生物生长的试管得到的培养物可能就是纯培养物。有可能获得纯培养的那个稀释度的大多数试管（95%）应表现为没有细菌生长。 微生物在液体培养基中的生长状态：（1）菌膜：菌体在培养液中生长繁殖时，在液体表面形成的一层薄膜（2）菌环：菌体在培养液中生长繁殖沿试管壁液体表层形成
5、的环状（3）沉淀、混浊二、显微镜和显微技术显微镜自身特点：放大倍数（物镜最大放大倍数 100） 、分辨率（能辨别两点之间最小距离的能力被称为分辨率） 、反差。显微镜的种类及原理：种类： 普通光学显微镜；暗视野显微镜（视野暗，样品亮。细菌运动） ；相差显微镜（不染色观察细微结构） ；荧光显微镜（黑暗时荧光素吸收紫外线放出可见光） ；电子显微镜。原理：最小可分辨距离= n.sin 又叫数值孔径 NA。式中 为所用光源波长；n 为玻片与物镜间介质的折射率；为物镜镜口角的半数它取决于物镜的直径和工作距离。第三章、微生物类群和形态结构 一、真细菌三种基本形态：球状菌 杆状菌 螺旋状菌（弧菌、螺菌）1、球
6、状菌：单球菌：分裂后的细胞分散而单独存在的球菌. 如尿素微球菌双球菌：分裂后两个球菌成对排列的为双球菌. 如肺炎双球菌 链球菌：分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状. 如乳链球菌 四联球菌：分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂后每四个细胞在一起呈田字形 .如四联微球菌八叠球菌：按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形. 如藤黄八叠球菌葡萄球菌：分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄。如金黄色葡萄球菌2、杆状菌：在细菌中种类最多，形态差别最明显。短粗：近似球形；长圆柱形；一端膨大。平截：炭疽芽孢杆菌 稍圆：大肠杆菌，多数单个存在，也有成链状。杆菌细胞两端的形态特征：一
7、般情况下,同一种杆菌的宽度比较稳定,但它的长度经常随培养时间、培养条件的不同而有较大的变化。3、螺旋状菌：螺菌：呈多弯曲；弧菌：呈弓形二、 放线菌形态（以链霉菌属为例）多分枝丝状。无隔膜，单细胞多核。营养菌丝：长在培养基内，又称基质菌丝。作用：吸收水分、养料；排泄代谢产物；产水0.5sin溶性或脂溶性色素；水溶性色素使培养基呈现颜色。气生菌丝：特点：在培养基外，向空中生长；弯曲、直形等；繁殖功能孢子丝：直形、波浪状、螺旋状；左右旋分生孢子：生长在孢子丝上；球形、椭圆形、杆形；呈白、黄、绿、淡紫、蓝、褐、灰等色。 （孢子耐干旱）三、影响细菌形态的因素培养时间；培养温度；培养基成分；浓度；pH 值
8、。幼龄阶段，生长条件适宜：细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态较老的培养物，不正常的条件：细胞常出现不正常形态四、真细菌的细胞大小大小差别很大：小的纳米细菌直径 50nm。大的肉眼可见。 如纳米比亚硫磺珍珠菌测定大小的工具：目镜测微尺（目尺）：测定微生物细胞大小镜台测微尺（台尺）：校正目尺细菌大小的表示方法：表示单位：微米（um）球菌：测直径。例 0.52.0um杆菌：测宽度与长度。 宽长（um)螺旋菌：测宽度与空间长度。 宽长（um)放线菌：分支管状的直径，约 0.5um 。细菌大小的异常： 同一种菌，刚分裂产生的子细胞较小，长大后为原来的一倍； 培养数小时后的幼龄菌比老龄菌大； 经干燥固定
9、染色后的菌体大小比活菌小 1/3； 负染色后的菌体比原来的菌体大； 培养中渗透压增加，细胞变小。五、真细菌的细胞结构一般构造：1. 细胞壁 2. 细胞质膜 3. 细胞质 4. 内含物 5. 核质特殊结构：1. 芽孢 2. 糖被 3. 鞭毛 4. 菌毛 5. 性毛 6. S 层细胞壁主要功能：1、固定细胞外形，提高机械强度； 2、细胞生长、分裂、鞭毛运动必需；3、保护细胞免受溶菌酶、消化酶、青霉素的损害；4、使细胞具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。革兰氏阳性细菌的细胞壁特点：厚度大（2080nm） ；只有一层90%肽聚糖，10%磷壁酸。结构：肽聚糖，磷壁酸，周质空间，细胞质膜
10、。 肽聚糖：由肽与聚糖两部分组成，其中的肽有四肽尾和肽桥两种，聚糖（双糖单位）则由 N-乙酰葡萄糖胺（NAG）和 N-乙酰胞壁酸（NAM）相互间隔连接而成，成长链骨架状。四肽尾，或四肽侧链是由四个氨基酸分子按 L 型与 D 型交替方式连接而成。肽桥，或肽间桥 在金黄色葡萄球菌中，肽桥为甘氨酸五肽，它起着连接前后两个四肽尾分子的“桥梁”作用。磷壁酸：是结合在革兰氏阳性菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷壁酸可分为两类，壁磷壁酸和膜磷壁酸，壁磷壁酸：与肽聚糖分子共价结合，含量随培养基成分而改变； 用稀酸或稀碱可以提取。膜磷壁酸：跨越肽聚糖层，与细胞膜交联；含量与培养条件关系
11、不大； 用 45%热酚水提取，或用热水从脱脂的冻干细菌中提取。周质空间：多数革兰式阳性细菌没有，极少数有，但很窄。革兰氏阴性细菌的细胞壁特点：层次多，厚度低，成分复杂。结构：肽聚糖，外膜肽聚糖：（以大肠杆菌 E.coli 为例)结构单体同革兰氏阳性菌不同处：1、四肽尾的第三个氨基酸不是 L-Lys，而是内消旋二氨基庚二酸（m-DAP） 。2、没有特殊的肽桥 前后两个单体间连接甲四肽尾的第 4 个氨基酸 D-Ala 的羧基与乙四肽尾的第 3 个氨基酸的 m-DAP 的氨基连接外膜：革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖（LPS） ，磷脂，外膜蛋白构成。脂多糖：（LPS）是位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外
12、层的一层较厚的类脂多糖类物质由类脂 A ，核心多糖 ，O-特异侧链（或称 O-多糖或 O-抗原）3 部分组成。外膜蛋白：（1）脂蛋白：以共价键把外膜层连接在肽聚糖内壁层上。（2）孔蛋白：三聚体跨膜蛋白，中间有孔道。通过孔的开和闭，能够阻挡抗生素进入外膜层。周质空间：（1）空间是革兰氏阴性细菌特殊的“细胞器” 。（2）有周质蛋白，包括：合成酶、水解酶、结合蛋白、受体蛋白（3）蛋白可用“冷休克”方法释放。缺壁细菌1、实验室或宿主体内形成 (1)缺壁突变L 型细菌(2)人工去壁a. 基本去尽原生质体b. 部分去尽球状体2、进化形成支原体芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚
13、壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。芽孢无繁殖功能。一个营养细胞内仅生成一个芽孢。芽孢是生物界中抗性最强的生命体。一般的芽孢在普通条件下可保持几年至几十年的生活力。（1）产芽孢细菌的种类：好氧性的芽孢杆菌属；厌氧性的梭菌属；芽孢八叠球菌属；孢螺菌属（2）芽孢的构造：孢外壁；芽孢衣；皮层 ； 核心：a.芽孢质 b.芽孢核区 c.芽孢膜 d.芽孢壁（3）芽孢形成 产芽孢的细菌，当其停止生长即环境中缺乏营养物质或有害代谢产物积累过多时，就开始形成芽孢。芽孢形成可分为七个阶段：DNA 浓缩形成束状 质膜内陷 前芽孢双层膜形成 合成 DPA 2、6-吡啶二羧酸孢衣合成 皮层合成细胞裂解，释放芽
14、孢。（4）芽孢萌发 由休眠状态的芽孢变成营养状态的细菌的过程称为芽孢萌发。它包括活化、出芽、生长 3 个具体阶段。活化：在人为条件下，活化作用可由短期热处理或用低 PH、强氧化剂的处理而引起。活化是可逆的，所以活化后必须及时接种到合适的培养基上。有些化学物质可显著促进芽孢的萌发，称作萌发剂。抑制剂可抑制细菌芽孢的发芽。（5）芽孢的耐热机制：是由芽孢化学组成的特点决定的（6）研究芽孢的意义：芽孢的特性：a. 细胞壁厚，难染色；b. 水分少（40%）甚至更低；c. 对热、干燥、毒物紫外线有很强的抗性；d. 不具繁殖力。研究芽孢的意义：细菌分类、鉴定中重要的形态学指标；指导菌种保藏；高温提高芽孢产生
15、菌筛选效率；衡量消毒灭菌手段的重要指标：作为无菌标准。（7）伴孢晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体 内毒素，称为伴孢晶体。糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，称为糖被。荚膜是最常见的糖被。负染色（背景染色）：用碳素墨水负染色。原因：排斥微细碳粒第四章 微生物的营养一、五大类营养物质:碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。碳源 凡能构成微生物细胞或代谢产物中碳架来源的营养物质都称为碳 源 。碳源功能 C 素构成细胞及代谢产物的骨架 C 素是大多数微生物代谢所需的能量来源 碳源种类 无机 C 源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用有机
16、 C 源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、 脂类和烃类化合物 氮源 凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。氮源功能 为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原料，氮源一般不做能源。只有硝化细菌利用铵盐、亚硝酸盐作氮源，同时也作能源。氮源种类 分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物 a 速效氮源：实验室常用牛肉膏、蛋白质、酵母膏做氮源 b 迟效氮源：生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。 生长因子 微生物生长不可缺少的微量有机物质叫生长因子。包括维生素类、氨基酸类、嘌呤、嘧啶类水 微生物细胞含水约占细胞鲜
17、重的 7090。二、微生物的营养类型根据微生物生长时所需的碳源、能量、电子供体的性质不同，将微生物的营养类型分为四种：营养类型 碳源 能源 电子供体 举例光能自养型CO2 光能 无机物水蓝细菌、硫细菌化能自养型CO2 CO3- 化能 H2 H2S无机物氢细菌、铁细菌、硫化细菌、硝化细菌光能异养型有机物 光能 有机物 少数蓝细菌、红螺菌化能异养型有机物 化能 有机物 多数细菌、放线菌全部真菌、病毒三、营养缺陷型某些微生物失去合成或自身不能合成生长所必需的微量有机物的能力，必须从外界添加才能正常生长的微生物类型。经常用于微生物遗传学方面的研究。原养型：相应的野生型菌株。四、培养基概念：是人工配制用
18、于供给微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质。培养基的类型及应用：按成分不同划分、根据物理状态划分 （见实验课总结）按用途划分：（1）基础培养基定义：含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）（2）加富培养基又叫营养培养基。定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的营养丰富的培养基。例如：加入血清、血液、酵母浸膏、动植物组织液。作用：培养异养型微生物、富集、分离微生物（3）选择培养基定义：将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。特点：加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要微生物的生长，利于所需要微生物的生长。加富培养基和选择
19、培养基的区别：加富培养基：增加分离的微生物的数量，形成生长优势。 选择培养基：抑制不需要的微生物的生长，使所需要的微生物增殖。（4）鉴别培养基定义：鉴别不同微生物类型的培养基。特点：加入某种特殊化学物质，微生物生长后产生某种代谢产物特殊化学物质与细胞产生的某种代谢产物反应明显特征变化区分作用：快速分类鉴定分离筛选某微生物菌种一些鉴别培养基培养基名称加入化学物质微生物代谢物培养基特征变化主要用途酪素培养基 酪素 胞外蛋白酶 蛋白水解圈 鉴别产蛋白酶菌株伊红美兰 伊红、美兰 酸 带金属光泽深紫色菌落鉴别水中大肠菌群远藤氏培养基碱性复红、亚硫酸钠酸、乙醛 带金属光泽深红色菌落鉴别水中大肠菌群糖发酵
20、溴甲酚紫 乳酸、醋酸、丙酸等由紫色变成黄色 鉴别肠道细菌H2S 试验 醋酸铅 H2S 产生黑色沉淀 鉴别产 H2S 菌株淀粉培养基 可溶性淀粉 胞外淀粉酶 淀粉水解圈 鉴别产淀粉酶菌株明胶培养基 明胶 胞外蛋白酶 明胶液化 鉴别产蛋白酶菌株五、营养物质进入细胞单纯扩散定义：物质非特异地从浓度较高的一侧透过膜向浓度较低一侧扩散的过程。由膜两侧物质浓度差驱动。物理学过程。特点：顺浓度梯度，由高到低；不消耗能量。促进扩散定义：借助于细胞膜上一些与营养物质特异性结合的蛋白（载体） ，从浓度高的一侧透过膜向浓度低的一侧扩散。特点：顺浓度梯度；不消耗能量；需要载体蛋白。载体蛋白：透过酶，有特异性。构象改变
21、而改变亲和力细胞膜外，亲和力大，细胞膜内，亲和力小。运输的物质：氨基酸、单糖、维生素、无机盐主动运输定义：需外界提供能量，由载体蛋白参与的逆浓度梯度的物质转运（由低到高） 。特点：消耗能量；逆浓度梯度（由低到高） ；载体蛋白构型发生变化（需要能量）运输的物质：K+、SO42-、PO43-；糖（乳糖、葡萄糖） ；氨基酸；有机酸主动运输的具体方式：1、初级主动运输 2、次级主动运输3、ATP 结合性盒式转运蛋白系统：利用 ABC 转运蛋白运送某些糖类、氨基酸、维生素。ABC 转运蛋白：疏水性跨膜域：两个，在细胞膜中，形成 1 个孔；核苷酸结合结构域：两个，在细胞膜内表面，与 ATP 结合，促使 A
22、TP 水解。溶质结合蛋白：位于周质空间，附着在质膜外表面。与溶质分子结合，协助其运输。专一性强。4、Na+、K+ATP 酶（ Na+、K+ ATPase）系统Na+，K+ATPase 是一种离子通道蛋白功能：通过 Na+，K+ATP 酶的磷酸化和非磷酸化，利用 ATP 的能量将 Na+由细胞内“泵”出细胞外，将 K+ “泵”入胞内。图见书 P97。Na+，K+ATP 酶的大亚基可被磷酸化和去磷酸化。E：非磷酸化酶，位点朝向膜内，与 Na+结合，将 Na+“泵”出胞外。E：磷酸化酶，位点朝向膜外，与 K+结合，将 K+“泵”入胞外。5、基团移位物质在运输的同时由于受到化学修饰而源源不断地进入细胞
23、。特点：逆浓度运输；需要能量（磷酸烯醇式丙酮酸 PEP） ；热稳定蛋白作载体；被运输物质发生化学反应。例如：磷酸转移酶系统运输糖细胞膜对磷酸化的化合物具有高度的不渗透性，磷酸化的糖不能透出细胞。膜泡运输存在于原生动物中，胞吞作用：运输固体；胞饮作用：运输液体物质运输方式比较：（1）细胞膜上无载体蛋白 单纯扩散（2）细胞膜上有载体蛋白-不耗能量促进扩散耗能量a.运输前后物质结构变化基团移位b.运输前后物质结构不变其它主动运输比较项目 单纯扩散 促进扩散 其它主动运输 基团移位特异载体蛋白 无 有 有 有运输速度 慢 快 快 快物质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓平衡时内外浓度内外
24、相等 内外相等 内部浓度高得多 内部浓度高得多运送分子 无特异性 特异性 特异性 特异性能量消耗 不需要 不需要 需要 需要运送前后物质分子结构不变 不变 不变 变第五章、微生物的代谢一、光合磷酸化的方式环式光合磷酸化；非环式光合磷酸化；嗜盐菌紫膜的光合作用生物类型 方式 条件 色素 反应中心 产物还原力(NADPH)中 H 的来源光合细菌 环式 无 O2菌绿素类胡萝卜素等 1 个不产氧 ATP质子泵绿色植物藻类兰细菌 非环式有 O2叶绿素藻色素等 2 个产氧 ATPH2O 光解嗜盐菌 紫膜 低 O2 细菌视紫红质 紫膜不产氧 ATP来自 H2S等无机物氢供体 二、化能异养型微生物产能代谢根据
25、最终电子受体的不同分为：发酵；呼吸作用（有氧呼吸，无氧呼吸）方式 电子受体 产物 获能(千卡)微生物类型 条件发酵 有机物各种中间代谢产物 54好氧菌厌氧菌兼性厌氧菌无 O2或有 O2有氧呼吸 O2 CO2 688 好氧菌兼性厌氧菌有 O2无氧呼吸 无机物 CO2 429 厌氧菌兼性厌氧菌 无 O2重要的发酵类型乙醇发酵a) 酵母菌的乙醇发酵（2ATP ） 厌氧 EMP 丙酮酸 乙醛 乙醇 b) 异型乙醇发酵: (如肠膜明串珠菌) HM 丙酮酸 乙醇+乳酸+CO2+ ATPc) 同型乙醇发酵:（运动发酵单胞菌）产物仅乙醇 ED(厌氧) 丙酮酸 乙醇+CO2+ ATP区别：微生物不同；途径不同；
26、产能不同。乳酸发酵厌氧条件下，乳酸菌进行。乳酸菌有：乳杆菌、芽孢杆菌、链球菌、明串珠菌、双歧杆菌等。同一微生物,利用不同底物,可进行不同形式的乳酸发酵。不同微生物,可进行不同形式的乳酸发酵a）同型乳酸发酵： EMP，产物仅乳酸，2 个 ATP。b）异型乳酸发酵 ： HM、ED，产物除乳酸还有乙醇或乙酸、CO2，1 或 2 个 ATP。三、化能自养型微生物产能代谢1、能量来源: 氧化无机底物2、产能途径: 经过呼吸链的氧化磷酸化反应。3、种类：氢细菌、硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。4、特点：1）无机底物氧化直接与呼吸链相偶联;2）呼吸链组分多样化,氢或电子从任一组分进入呼吸链3）产能效率低于化能异
27、养微生物5、方式：1） 硝化作用 2） 硫化作用以硝化作用为例: 在土壤或水中,有氧气时，氨态氮经过化能自养菌的氧化,生成硝酸态氮的过程。第一阶段: 亚硝化细菌把氨氧化为亚硝酸 NH4+ +3/2O2 NO2- + 2H+ +H2O+148 千卡第二阶段: 硝化细菌将亚硝酸氧化为硝酸 NO2- +O2 NO3- + 484 千卡硝化作用特点: (1) 好氧；(2) 产能低；(3) 这一类微生物在自然界中种类多。作用较大，但生长速度较慢。四、微生物的耗能代谢 1、生物固氮 2、肽聚糖的合成生物合成三要素：1）ATP；2）还原力 （NADPH） ；3）小分子物质以生物固氮为例：N=N NH31）
28、工业固氮作用 300 大气压N2+3H2 2NH3300铁触媒2）生物固氮作用 6NAD(P)H NAD(P )+N=N NH3ATP Mg2+ ADP+Pi生物固氮：微生物将氮气还原为氨的过程。固氮微生物：目前发现的都是原核微生物。细菌、放线菌、蓝细菌。1、自生固氮菌 微生物单独生活固氮。如：固氮菌属的圆褐固氮菌（好氧，强）；固氮梭菌属的巴氏梭菌（厌氧、弱） ；固氮蓝细菌2、共生固氮菌 微生物和植物形成共生体共生固氮。单独生活不固氮。如：根瘤菌和豆科植物共生固氮；弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生固氮；鱼腥藻和红萍共生固氮。3、联合固氮菌 有些自生固氮微生物在特定的植物根际环境中发展比非根际土壤
29、中旺盛，固氮微生物利用该处的能源生活。被称为联合固氮。如：雀稗雀稗固氮菌（最先发现） ；甘蔗贝氏固氮菌；玉米、小麦固氮刚螺菌；谷子假单胞菌。二、固氮的生物化学1. 固氮酶的组分不同微生物的固氮酶的结构、功能类似。用 DEAE 纤维素层析柱；分步收集得到两种组分：松钼铁蛋白(MoFe) ：220KD，2 种 4 个小亚基构成；固氮酶的活性中心（作用） 。紧铁蛋白(Fe) ：65KD，1 种两个亚基。钼铁蛋白的还原酶，电子活化中心（作用） 。2.固氮酶的特性1）对氧敏感：有氧不可逆失活，Fe：45 秒；MoFe：10 分钟。2）耗能过程：酶合成及固氮过程需 ATP，固定 1molN2 ,消耗 10
30、-15molATP。3）催化多种反应: 可催化乙炔乙烯。可催化叠氮化合物、氰化物、异氰、 NO2- 、H+。4）需供氢体和电子载体 电子载体铁氧化-还原蛋白 Fd 黄素氧化-还原蛋白 Fld3. 固氮的条件：1）固氮酶 ；2）厌氧或氧压很低；3）ATP；4）Mg2+ ；5）供氢体及电子载体；6）底物：N2微生物的次级代谢与次级代谢产物次生代谢是指微生物合成一些对微生物本身和生命活动没有明确功能的物质的过程（正常代谢不畅时产生的支路代谢） 。其产物即为次生代谢产物。它们具有生态学上的意义。次生代谢产物的前体来自于初生代谢中不同途径产生的中间代谢产物。它们常在菌体旺盛生长的后期（一般是稳定生长期）
31、合成，并在菌体或环境中积累。这些物质的合成与环境条件有密切的关系。它们与人类生活关系密切。抗生素1、定义：是由微生物产生的一类能抑制或杀死另一类微生物的化学药剂。 （对本身无害）2、种类：青霉素（1929Fleming） 、链霉素（1944Waksman） 、四环素、红霉素、庆大霉素、氯霉素、卡那霉素等。激素1、定义：微生物产生的可以刺激动物、植物生长或性器官发育的一类物质。 （少量就可提高生物的生理活性）2、种类：赤霉菌产生的赤霉素。毒素1、定义：微生物产生的对其它生物具有毒性作用的物质。多为 Pro 类物质。2、种类：1）细菌毒素：破伤风毒素（破伤风梭菌：作用于神经突触） 、白喉毒素（白喉
32、杆菌） 、肉毒素（肉毒梭菌）等。2）真菌毒素：黄曲霉毒素（黄曲霉；导致肝癌） 、蘑菇毒素（担子菌）等。色素1、定义：微生物在代谢过程中产生的各种有色的物质。2、种类：1）水溶性的色素（扩散到培养基中） ；2）脂溶性的色素 （积累于细胞内）红曲霉素（红曲霉） 、灵菌红素（黏质赛氏杆菌）等。第六章、微生物的生长繁殖及其控制生长：细胞体积扩大的生物学过程。繁殖：引起生命个体数量增加的生物学过程。高等生物：生长、繁殖可以分开低等生物：很难划分。第一节 微生物生长：细胞体积的增大(个体生长） ；细胞数量的增多（群体生长）细菌的个体生长：1、 染色体 DNA 的复制和分离环形双链 DNA 分子：染色体以双
33、向的方式连续复制。复制起点附着在细胞质膜上，随着膜的生长和细胞的分裂，2 个子细胞基因组不断分离，最后到达两个子细胞。2、细胞壁的扩增在什么位点扩增？杆状菌：新合成的肽聚糖在细胞壁中是新老细胞壁呈间隔分布，在多个位点插入。球状菌：新合成的肽聚糖固定在赤道板附近插入，原来的细胞壁被推向两边，在固定位点插入。3、细菌的分裂与调节细菌的分裂：细胞质膜内陷； 新合成的肽聚糖插入；分裂繁殖分成大小相等的两个子细胞N-乙酰葡萄糖胺酶；N-乙酰胞壁酸酰胺酶；转肽酶；D.D-羧肽酶；L.D-羧肽酶，在细胞壁的裂开和闭合中起重要作用.。细菌的生长分裂调节：转肽酶和 D.D-羧肽酶的活性比调节生长与分裂，转肽酶:
34、催化两个肽聚糖短肽链的连接，D.D-羧肽酶:催化肽聚糖的五肽转化成四肽并放出一个丙氨酸.转肽酶活性比羧肽酶活性高细菌生长转肽酶活性比羧肽酶活性低细菌分裂。细菌的个体繁殖：二分裂法（无性繁殖）第二节 细菌的群体形态一. 固体培养基上的群体形态1 平板培养菌落概念单个菌体在固体平面培养基上生长繁殖时形成的肉眼可见的群体。细菌菌落一般特点：凝胶状、表面较光滑、湿润、与培养基结合不紧密，易挑取，正反颜色一致。2 斜面培养菌苔概念：菌体在固体平面培养基上生长繁殖形成的肉眼可见的群体。二. 液体培养基上的群体形态1 菌膜：菌体在培养液中生长繁殖时，在液体表面形成的一层薄膜2 菌环：菌体在培养液中生长繁殖沿
35、试管壁液体表层形成的环状3 沉淀、混浊三. 半固体培养基上的群体形态 判断细菌是否运动 不运动沿穿刺线生长；运动向穿刺线四周扩散 检测特殊的生理生化特性 H2S 检测实验第三节 细菌的群体生长繁殖一、细菌的群体生长规律1 分批培养：指微生物在一定容积的培养基中，在特定培养条件下只完成一个生长循环（最后一次收获）的培养方法。 （封闭系统） 2 生长曲线 ：将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的液体培养基中，在适宜条件下培养，定时取样，测菌量。以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。生长曲线分四个时期（1）迟缓期现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。 原因：由于细胞进入新
36、环境,细胞数目无增长，甚至有所下降有一个适应过程，进行大量的诱导酶的生成。 细胞特点：细胞的新陈代谢非常旺盛，个体体积显著增大，为细胞分裂作准备。此期长短与菌种遗传特性、菌龄、接种量、培养条件有关。 意义：在实际工作中，缩短迟缓期的措施：1）加大接种量（群体优势-适应性增强） ；2）用对数期的种子（此时细胞分裂旺盛） ；3）调整培养基的成分，使种子培养基含有发酵培养基的成分；4）选用繁殖快的菌种（2）对数期现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。细胞特点：此时细胞的大小、组成、生理特征等均趋于一致，代谢活跃，生长速率高，代时稳定。代时（世代时间eneration time, G）
37、：单个细胞完成一次分裂所需要的时间。与菌种有关； 受培养条件(温度、营养成分）的制约；同一菌种在不同培养条件下代时不同。 意义：代谢、生理研究的好材料；生产中用其作接种用菌种。（3）稳定期现象：活菌数目不增不减，生长速率趋于 0，曲线有一下降的趋势。特点: 细胞的菌体形态典型，芽孢形成，细胞内开始贮藏物质。出现原因：营养物质大量消耗；有毒代谢产物大量积累；外界条件影响（pH、高细胞浓度，氧化还原电位等）意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等）生产上应尽量延长此期，提高产量，措施为：补充营养物质（补料） ；调 pH ；调整温度 。 稳定期细胞数目及产物积累达到最高。（4）衰亡期现象：细胞
38、死亡速率生长速率。一般总菌数不变,活菌数曲线下降。 特点：菌体变形，大小不一，细胞出现自溶,生理代谢活动停滞。二 连续培养 指微生物在整个生长时间，以一定的方法使微生物持续的以较恒定的生长速率生长的培养方法。又称开放培养(open culture)连续培养的优点（1）缩短发酵周期，提高设备的利用率；（2）便于自控。降低动力消耗及劳动强度；（3）产品均一；连续培养的缺点：（1）易杂菌污染；（2）菌种易退化。 第四节 放线菌的生长繁殖一 放线菌的生殖无性繁殖。分两类：无性孢子生殖；菌丝断裂成短杆状细胞二 放线菌的菌落特征1、菌落特征质地致密、干燥、多皱、小而不蔓延、不易挑起，表面有放射状沟纹。2、
39、菌落形状随菌种不同可有两类： （1）产生大量分枝状菌丝的菌种：形成与培养基结合较紧的菌落，不易挑起或整个挑起。（2）不产生大量菌丝的菌种：形成的菌落呈粉质，挑之易碎。放线菌菌落特征（1）致密、坚硬、多皱、不易用针挑起，不透明。（2）孢子成熟后，表面粉末状，干燥。第五节 真菌的生长与繁殖一、丝状真菌的生长与繁殖无性生殖：不经过两性细胞的结合。营养细胞或营养菌丝分化形成同种新个体的过程。有性生殖：经过两个性细胞的结合产生新个体的过程。（一） 菌丝断裂繁殖未经接合的菌丝。顶端生长。（二）无性孢子繁殖无性孢子有五种：游动孢子；孢囊孢子；分生孢子；厚垣孢子；粉孢子（节孢子） 。游动孢子：具 1 或 2
40、根鞭毛，能游动。是内生孢子。孢囊孢子：生在孢子囊内。是内生孢子分生孢子：着生于分化的分生孢子梗或具一定形状的小梗上。为外生孢子。厚垣孢子：又称厚壁孢子。由菌丝中间的个别细胞膨大，原生质浓缩、细胞壁变厚形成的休眠孢子。为外生孢子。粉孢子（节孢子）：菌丝生长到一定阶段出现许多横隔，横隔处断裂成短柱状、筒状或两端钝圆形的外生孢子。无性孢子的特点：量大、分散、生存力强。 应用：繁殖、扩大培养、菌种保藏。 （三）有性孢子繁殖形成有性孢子。仅发生在特定条件。有性孢子有四种：卵孢子；接合孢子；子囊孢子；担孢子。 经过质配、核配、减数分裂三个阶段（四）丝状真菌的菌落特征比细菌菌落大，由菌丝组成疏松的绒毛状、絮
41、状或蜘蛛网状，有的无固定大小，延至整个培养基中，产色素，使菌落显色。二 、酵母菌的生长繁殖（一）酵母菌的无性繁殖方式有三种：（1）芽殖；（2）裂殖；（3）无性孢子（1）芽殖出芽生殖，为酵母菌的主要繁殖方式，形成的子细胞也称芽孢子。可有多边芽殖、两端出芽、三边出芽。环境适宜时，可出现芽簇、假菌丝。 芽殖过程：母细胞形成小突起 核裂 原生质分配 新膜形成 形成新细胞壁出芽生殖形成假菌丝：芽殖迅速时，子细胞未经脱离又进行出芽，形成的串列细胞。（2）裂殖：借细胞横分裂法繁殖，与细菌类似，如裂殖酵母。（3）无性孢子：掷孢酵母产生 的掷孢子，可以弹射出去繁殖。（二）酵母菌的有性繁殖1.子囊孢子的形成：酵母
42、菌通过两个细胞结合进行有性繁殖,可形成二倍体细胞或子囊孢子。（1）二倍体细胞的形成：形成： a 细胞和 细胞间接合；两细胞内质配、核配，形成二倍体接合子。特点： 可进行二倍体营养细胞的无性繁殖(芽殖） 。应用： 细胞个体大、生存力强；发酵工业多用此进行生产。（2）子囊孢子形成：形成：适宜条件下，二倍体细胞减数分裂形成子囊孢子。子囊：此时的二倍体细胞称作子囊（ascus)。一般一个子囊可产生 4 个子囊孢子 2 个 a 细胞、2 个 细胞。 孢子数目、大小、形状因种而异。单倍体孢子繁殖：可经无性繁殖（芽殖）产生单倍体营养细胞。实验室子囊孢子的获得：营养充足的培养基和强壮的幼龄细胞（种子连续传代三
43、次） ；适宜的温度（2530） 、湿度（80%）和充足的空气；选择适当的生孢子培养基（常用石膏块，或胡萝卜、马铃薯、葡萄干等） 。 （三） 酵母菌的生活史A. 单倍体型 B. 双倍体型 C. 单双倍体型(四)各菌落特点（见实验总结）（五）环境对微生物生长的影响（1） 营养物质：能源、碳源、氮源、无机盐（2） 水的活性：水份与微生物的生长密切相关。干燥，微生物不生长；失水，微生物死亡。水的活性用水活度 aw 表示：在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压（ p）与纯水蒸汽压（ p0）之比。 aw 在 01 之间。纯水的 aw1土壤的 aw 在 0.901.00溶液中溶质越多， aw 越小。（3）
44、温度aw=PP0微生物生长的三种基本温度：最低生长温度；最适生长温度；最高生长温度。根据微生物的最适生长温度的不同，分类微生物：生长温度（）微生物类型最低 最适 最高嗜冷微生物(psychrophiles) 0 以下 15 20兼性嗜冷微生物(psychrotrophs) 0 2030 35嗜温微生物(mesophiles) 1520 2045 45 以上嗜热微生物(thermophiles) 45 5565 80超嗜热微生物(hyperthermophiles) 65 8090 100 以上温度对微生物生长的影响：影响酶活性；影响细胞质膜的流动性；影响物质的溶解度。（4） pH氢离子浓度对微
45、生物生长的影响：影响养料的吸收影响细胞质膜和膜的通透性，进而影响 营养物质的吸收。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在 pH4.5- 5产乙醇，在 pH6.5 以上产甘油、醋酸。改变环境中营养物质的可给性或产生毒物质。一般微生物生长的 pH 值（5） 氧根据微生物对氧气的需求不同，分为：专性好氧菌；微好氧菌；耐氧厌氧菌；兼性厌氧菌；专性厌氧菌。微生物与氧的关系微生物类型 最适生长的 O2 体积分数专性好氧 20%微好氧 2%10%氧的忍耐型 2%以下兼性厌氧 有氧或无氧专性厌氧 不需要氧、有氧时死亡氧在体内可以产生有毒的代谢产物：过氧化氢 H2O2；超氧化物（O2-） ，这两种代谢
46、产物相互作用会产生毒性很强的自由基 OH.自由基是一种强氧化剂，与生物大分子相互作用，导致产生生物分子自由基，对机体产生损害。氧之所以对专性厌氧微生物以外的其他4种微生物不产生致死作用，是因为它们具有超氧化物歧化酶（SOD）可催化O 2- 分解成H 2O2 ，然后在H 2O2酶的作用下生成水：专性厌氧菌没有 SOD 及过氧化氢酶所以被毒死。（六）计数法 1 直接记数法(总菌数）不能区分死菌与活菌显微镜下直接计数：血细胞计数板（血球计数板）每 ml 菌液含菌数 = 每小格平均细菌数 4 106 稀释倍数2 间接记数法又叫活菌计数法稀释平板法每个活细菌在适宜的条件下可以通过生长形成菌落。计算菌落数
47、，代入公式计算出活菌总数目。缺 点：操作不熟练可造成污染；培养基温度过高杀死细胞，结果不稳定。应用范围： 土壤、水、牛奶、食品等。不适用于丝状微生物 （七）微生物生长繁殖的控制控制微生物的化学物质1 抗微生物剂 （1）概念：能够杀死或抑制微生物生长的化学物质。（2）种类：根据对微生物的特性分为三类：抑菌剂，杀菌剂，溶菌剂根据作用效果和作用范围分为：消毒剂，非生物材料；防腐剂，对动物、人体组织无毒害作用.。2 抗代谢物 （1）概念： 生长因子的结构类似物。可产生竞争性拮抗作用。干扰机体的正常代谢。（2）种类 磺胺类药物：是对氨基苯甲酸结构类似物。干扰叶酸合成。 5-氟尿嘧啶：是尿嘧啶结构类似物。
48、 5-氟胸腺嘧啶：是胸腺嘧啶结构类似物。 对氟苯丙氨酸：是苯丙氨酸结构类似物。 在治疗由病毒和微生物引起的疾病上起重要作用。3 抗生素 （1）概念：H2O2 + O2- O2 + OH- + OH.2O2- + 2H+ H2O2 + O2SOD2H2O2H2O2酶2H2O + O2抗生素：生物在其生命过程中产生的一种次生代谢产物或其衍生物，在低浓度下抑制或影响其他生物的生命活动。 抗菌谱：抗生素对作用对象有一定作用范围将这一范围称该抗生素的抗菌谱。广谱：对多种微生物有作用； 窄谱：仅对某一类微生物有作用。（2）抗生素作用机理 对细胞壁形成有抑制作用（如：PN） 影响细胞膜功能（如：多肽类抗生素
49、） 抑制蛋白质合成（如：红霉素、链霉素） 干扰核酸代谢（如：丝裂霉素、灰黄霉素）（八）概念1 灭菌(sterilization) ：用理化方法杀死物体表面及内部所有微生物（包括芽孢）的过程。2 消毒（disinfection)：杀死病原微生物的措施。 3 抑菌 防腐（antisepsis)：抑制霉腐微生物生长的措施。 化疗(chemotherapy)：抑制病原微生物生长的措施。4 无菌：指没有活的微生物（包括芽孢） 。 5 除菌：应用机械方法（过滤、离心分离、静电吸附）除去液体或气体中的微生物。（九）控制微生物的物理因素1 高温灭菌 蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌） 。 高 温 ：引起原生质体变性，损伤蛋
