微生物學期末復習課件

1、微生物學2011-06-23授課內(nèi)容第一章 緒論第二章 純培養(yǎng)與顯微技術第三章 微生物細胞的結(jié)構與功能第四章 微生物的營養(yǎng)第五章 微生物的代謝第六章 微生物的生長繁殖及其控制第七章 病毒第八章 微生物遺傳第九章 原核基因表達的調(diào)控第十章 微生物與基因工程第十一章 微生物的生態(tài)第十二章 微生物的進化、系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定第十三章 感染與免疫第一章 緒論一、微生物和我們微生物無處不在，我們無時不生活在“微生物的海洋”中。二、微生物學微生物：小、多、快、強、廣三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學的發(fā)展四、20世紀的微生物學及 21世紀微生物學發(fā)展的趨勢“在近代科學中，對人類福利最大的一門科學，要算是微生物學了。

2、”微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，它們在給人類帶來巨大利益的同時也帶來“殘忍”的破壞。微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！史前時期人類對微生物的認識與利用微生物學初創(chuàng)時期微生物形態(tài)認識時期微生物學奠基時期微生物生理學發(fā)展時期微生物學發(fā)展時期微生物生物化學發(fā)展時期微生物學成熟時期微生物分子生物學發(fā)展時期三、微生物的發(fā)現(xiàn)及微生物學的發(fā)展微生物學在“生物學世紀”中的發(fā)展趨勢向縱深方向和分子生物學水平發(fā)展；一批新的學科在形成；與其他學科的交叉形成新的邊緣學科；新技術新方法在微生物學應用； 向著復合生態(tài)系統(tǒng)和宏觀范圍拓寬；盡管如此，我們對微生物的了解開發(fā)遠遠不夠，利用的微生物不超過1%等。第二章 微生物

3、的純培養(yǎng)和顯微技術純培養(yǎng)顯微技術微生物的基本特點：小 在絕大多數(shù)情況下都是利用微生物的群體 來研究其屬性； 微生物的物種（菌株）一般也是以群體的 形式進行繁衍、保存；培養(yǎng)技術在微生物學中具有重要意義！在研究中所使用的微生物培養(yǎng)群體：培養(yǎng)物：在一定的條件下培養(yǎng)、繁殖得到的 微生物群體混合培養(yǎng)物:含有多種微生物的培養(yǎng)物；純培養(yǎng)物:只有一種微生物的培養(yǎng)物；通常情況下只有純培養(yǎng)物才能提供可以重復的結(jié)果純培養(yǎng)技術是進行微生物學研究的基礎！純種微生物的分離方法稀釋倒平板法涂布平板法平板劃線分離法稀釋搖管法 用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)稀釋倒平板法稀釋：先將待分離的材料用無菌水作一系列的稀釋（如1:10、1:10

4、0、1:1,000、1:10,000.）；倒平板：然后分別取不同稀釋液少許，與已熔化并冷卻至50左右的瓊脂培養(yǎng)基混勻后，傾入滅過菌的培養(yǎng)皿中，待瓊脂凝固后，制成可能含菌的瓊脂平板；培養(yǎng)：保溫培養(yǎng)一定時間即可出現(xiàn)菌落。隨后挑取該單個菌落，或重復以上操作數(shù)次，便可得到純培養(yǎng)。操作較麻煩，對好氧菌、熱敏感菌效果不好。用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)2. 涂布平板法用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)稀釋倒平板法因為細菌與50培養(yǎng)基混合導致某些熱敏感菌死亡，及好氧菌埋在培養(yǎng)基中缺乏氧氣影響生長，所以更常用涂布平板法。先將已熔化的培養(yǎng)基倒入無菌平皿，制成無菌平板；將一定量的某一稀釋度的樣品懸液滴加在平板表

5、面，再用無菌玻璃涂棒將菌液均勻分散至整個平板表面；經(jīng)培養(yǎng)后挑取單個菌落；使用較多的常規(guī)方法，但有時涂布不均勻。用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)3. 平板劃線法用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)接種環(huán)沾取少許微生物，在無菌平板扇形、平行等劃線，隨劃線次數(shù)增加而分散開，得到單菌落。平板劃線分離4. 稀釋搖管法(dilution shake culture method） 用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)厭氧微生物可用此法進行純培養(yǎng)分離。 操作：盛培養(yǎng)基試管加熱融化，冷卻至50， 待分離材料用這些試管梯度稀釋 ，搖勻，冷凝，石蠟封口二元培養(yǎng)物純培養(yǎng)物：只含有一種微生物的培養(yǎng)物叫做純培養(yǎng)物。混合培養(yǎng)物：含有兩種以上微生物的培養(yǎng)物叫做

6、混合培養(yǎng)物。二元培養(yǎng)物: 培養(yǎng)物只含兩種微生物，并有意識保持兩者之間 的特定關系的培養(yǎng)物為二元培養(yǎng)物。 例如寄生于細菌細胞內(nèi)的病毒與細菌一起培養(yǎng)。對于病毒來說，二元培養(yǎng)物是在實驗室控制條件下可能達到的最接近于純培養(yǎng)的培養(yǎng)方法。 微生物個體微小的特點也決定了顯微技術是進行微生物研究的另一項重要技術，因為絕大多數(shù)微生物的個體形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構只能通過顯微鏡才能進行觀察和研究。微生物的基本特點：小 顯微鏡類型基本原理及特點 應 用光學顯微鏡明視野顯微鏡光線透射照明,物像處于這背景中.為光學顯微鏡的最基本配置,價格便宜、容易使用各種情況下染色樣品或活細胞個體形態(tài)的觀察暗視野顯微鏡通過特殊的聚光器和斜射照

7、明，亮物像形成于暗背景中明視野顯微鏡下不易看清的活細胞的觀察；不易被染色或易被染色過程破壞的細胞的觀察（例如對梅毒密螺旋體的檢測）觀察活細胞的運動性相差顯微鏡通過特殊的聚光器和物鏡提高樣品不同部位間的反差（明暗差異）活細胞及其內(nèi)部結(jié)構的觀察熒光顯微鏡經(jīng)熒光染料染色或熒光抗體處理的樣品在紫外線照射下發(fā)出各種波長的可見光，在黑暗的背景中形成明亮的彩色物像環(huán)境微生物的直接觀察；病灶或醫(yī)學樣品中特定病原微生物的直接檢測（使用特定的熒光抗體）顯微鏡類型基本原理及特點應 用電子顯微鏡透射電子顯微鏡用電子束作為“光源”聚焦成像，分辨率較光學顯微鏡大大提高。儀器龐大、昂貴、對工作環(huán)境和操作技術有較高要求對病毒

8、顆?；虺∏衅幚砗髮毎膬?nèi)部結(jié)構進行觀察掃描電子顯微鏡電子束在樣品表面掃描，收集形成的二次電子形成物像。分辨率遠高于光學顯微鏡。儀器龐大、昂貴、對工作環(huán)境和操作技術有較高要求適于對細菌表面結(jié)構及附件的觀察。 探針掃描顯微鏡掃描隧道顯微鏡用細小的探針在樣品表面進行掃描，通過檢測針尖和樣品間隧道效應電流的變化形成物像與電子顯微鏡相比，這類顯微鏡能提供更高的分辨率，可在生理狀態(tài)下對生物大分子或細胞結(jié)構進行觀察。同時儀器體積較小，價格也相對便宜。原子力顯微鏡利用細小的探針對樣品表面進行恒定高度的掃描，同時通過一個激光裝置來監(jiān)測探針隨樣品表面的升降變化來獲取樣品表面形貌的信息微生物（病毒）古生菌(A

9、rchaea)細菌(Bacteria)真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、 單細胞藻類、 原生動物等非細胞型細胞型原核微生物真核微生物(Eukarya) 又稱真細菌(Eubacteria),包括:普通細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體和衣原體等 古生菌在進化譜系上與真細菌及真核生物相互并列，且與后者關系更近，而其細胞構造卻與真細菌較為接近，同屬于原核生物。第三章 微生物細胞的結(jié)構與功能第一節(jié) 原核微生物：細菌、古細菌細胞的結(jié)構一、細胞壁 二、細胞壁以內(nèi)的構造-原生質(zhì)體1.細胞質(zhì)膜 ; 2.細胞質(zhì)和內(nèi)含物 ；3.核區(qū); 4.特殊的休眠構造-芽孢三、細胞壁以外的構造1.糖被; 2.鞭毛; 3.菌毛和

10、性毛第二節(jié) 真核微生物細 胞 的 結(jié) 構一般構造：一般細菌都有的構造特殊構造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環(huán)境下才有的構造MMMMGGGGMMMMGGGGMMMMGGGGMMMMGGGG革蘭氏陽性菌的肽聚糖結(jié)構MN-乙酰胞壁酸GN-乙酰葡糖胺四肽側(cè)鏈五肽橋-1,4- 糖苷鍵溶菌酶作用點青霉素作用點革蘭氏染色法初染：先用結(jié)晶紫染液染色；媒染：再加媒染劑-碘液處理，使菌體著色；脫色：然后用乙醇脫色；復染：最后用復染液(沙黃或番紅)復染。顯微鏡下菌體呈紅色者為革蘭氏染色陰性細菌(常以G-表示)，呈深紫色者為革蘭氏染色陽性反應細菌(常以G+表示)。細菌通過結(jié)晶紫初染和碘液媒染之后，在細胞膜內(nèi)形成了不

11、溶于水的結(jié)晶紫與碘的復合物（CVI）。革蘭氏陽性菌由于細胞壁厚，肽聚糖的含量高，網(wǎng)狀結(jié)構層次多和交聯(lián)致密，網(wǎng)孔小。故用乙醇（或丙酮）作脫色處理時，乙醇使細胞壁脫水，肽聚糖的網(wǎng)孔變得更小，透性降低。不含類脂，用乙醇處理也不會溶出縫隙，因此，乙醇不能透過細胞壁而把結(jié)晶紫碘復合染料抽提出來；因此，乙醇不能進入細胞去脫色，故用番紅復染時仍為紫色。（實際是紫色加紅色）G細胞壁，由于肽聚糖含量小，網(wǎng)孔大，又由于被乙醇脫水（脂）后，網(wǎng)孔進一步增大，所以在脫色時，結(jié)晶紫和碘的復合物被有機溶劑所提取，故只能顯示后來的沙黃番紅的顏色。革蘭氏染色機理實驗室或宿主體內(nèi)形成在自然界長期進化中形成支原體缺壁突變-L型細菌

12、人工去壁基本去盡-原生質(zhì)體 （G+）部分去除-球狀體 （G-）缺壁細菌缺壁細菌 真核微生物（Eukaryotes）酵母菌（單細胞真菌）霉菌（絲狀真菌）蕈菌（大型真菌）真 菌顯微藻類原生動物真核微生物酵母菌細胞壁結(jié)構酵母菌細胞壁的厚度為2570nm，重量約占細胞干重的25%，主要成分為甘露聚糖、蛋白質(zhì)、葡聚糖和少量幾丁質(zhì)、少量脂質(zhì)。它們在細胞壁上自外至內(nèi)的分布次序是甘露聚糖、蛋白質(zhì)、葡聚糖。 葡 糖 酸 酶 甘露聚糖酶蔗 糖 酶 堿性磷酸酶酯 酶賦予其機械強度的主要成分 鞭毛與纖毛1、鞭毛與纖毛：有些真核微生物細胞表面長有或長（長者叫鞭毛）或短（短的叫纖毛）的毛發(fā)狀細胞器，具有運動功能。2、鞭毛

13、與纖毛的構造：由鞭桿、基體和過渡區(qū)組成。鞭桿“92”型，2為中央微管，9為微管二聯(lián)體，外包CM。微管二聯(lián)體：AB兩條中空亞纖維組成，A是完全微管，13個微管蛋白亞基組成，B是10個，與A共用3個亞基。A上伸出兩條動力蛋白臂，可為Ca2+、Mg2+激活的ATP水解酶水解ATP供運動?；w是“90”，9個三聯(lián)體，中間沒有微管和鞘。微生物的特點：食譜廣、胃口大營養(yǎng)物質(zhì):那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質(zhì)。營養(yǎng)：微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程營養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎,而營養(yǎng)是微生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求微生物們需要吃什么？第三節(jié) 營

14、養(yǎng)物質(zhì)進入細胞微生物們是怎樣吃東西的?第二節(jié) 培養(yǎng)基如何給微生物們做飯?第四章 微生物的營養(yǎng)微生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是以有機物和無機物的形式提供的，小部分由氣體物質(zhì)供給。微生物的營養(yǎng)物質(zhì)按其在機體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水 5大類。 營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求表4-8 微生物的營養(yǎng)類型()劃分依據(jù)營養(yǎng)類型特點碳源自養(yǎng)型(autotrophs)以CO2為唯一或主要碳源異養(yǎng)型(heterotrophs)以有機物為碳源能源光能營養(yǎng)型(phototrophs)以光為能源化能營養(yǎng)型(chemotrophs)以有機物氧化釋放的化學能為能源電子供體無機營養(yǎng)

15、型(lithotrophs)以還原性無機物為電子供體有機營養(yǎng)型(organotrophs)以有機物為電子供體第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求表4-9 微生物的營養(yǎng)類型()營養(yǎng)類型電子供體碳源能源代表類群光能無機營養(yǎng)型H2、H2S、S、或H2OCO2光能著色細菌、藍細菌、藻類光能有機營養(yǎng)型有機物有機物光能紅螺細菌化能無機營養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化學能(無機物氧化)氫細菌、硫桿菌、亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)、硝化桿菌屬(Nitrobacter)、甲烷桿菌屬(Methanobacterium)、醋酸桿菌屬(Acetobacter)化能有機營養(yǎng)型有機物有機物化學能

16、(有機物氧化)假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、原生動物第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含量一般為1.5%-2.0%固體培養(yǎng)基常用來進行微生物的分離、鑒定、活菌計數(shù)及菌種保藏 瓊脂含量一般為0.2%-0.7%觀察微生物的運動特征、分類鑒定及噬菌體效價滴定 不加任何凝固劑大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實驗室進行微生物的基礎理論和應用方面的研究 按用途不同劃分基礎培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基用于鑒別不同類型微生物的培

17、養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基在基礎培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，增加所要分離的微生物量，成為優(yōu)勢菌。微生物產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物，與培養(yǎng)基中的特殊化學物質(zhì)發(fā)生特定的化學反應，產(chǎn)生明顯的特征變化牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等在培養(yǎng)基中加入相應的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長EMB培養(yǎng)基營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞一、擴散(diffusion) 二、促進擴散(facilitated diffusion) 三、主動運輸(active transport) 基團轉(zhuǎn)位四、膜泡運輸(memberane

18、 vesicle transport）第五章微生物的代謝 第一節(jié) 微生物產(chǎn)能代謝 第二節(jié) 耗能代謝 第三節(jié) 微生物代謝的調(diào)節(jié)第四節(jié) 微生物次級代謝與次級代謝產(chǎn)物 糖酵解糖酵解：生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程。主要分為四種途徑：EMP途徑、HM途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。 丙酮酸代謝的多樣性在無氧條件下，不同的微生物分解丙酮酸后會積累不同的代謝產(chǎn)物。酵母的三型發(fā)酵:乙醇、甘油、甘油+乙醇+乙酸細菌的乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵細菌的混合酸發(fā)酵：乙酸、乳酸、丙酸呼吸作用：微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD(P)+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水

19、或其他還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程。有氧呼吸是以分子氧作為最終電子受體。無氧呼吸是以氧化型化合物作為最終電子受體。呼吸作用和發(fā)酵作用的區(qū)別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量再交給最終電子受體。呼吸作用能量轉(zhuǎn)換 底物水平磷酸化氧化磷酸化光合磷酸化第六章微生物的生長繁殖及其控制第一節(jié) 細菌的個體生長第二節(jié) 細菌的群體生長繁殖第三節(jié) 真菌的生長與繁殖第四節(jié) 環(huán)境對生長的影響及生長的測定第五節(jié) 微生物生長繁殖的控制細菌的群體生長繁殖個體生長中，細菌分裂繁殖一代所需時間稱代時，以G表示；群體生長里，細菌數(shù)量增加一倍所需時間稱倍增時間。 G = t -

20、t0 Nt=2N0 lnNt - lnN0 （t1 t0) 生長的數(shù)學模型細菌的群體生長繁殖也可以先求出細菌繁殖的世代數(shù)n，然后再求代時G； 生長的數(shù)學模型第四節(jié) 環(huán)境對生長的影響及生長的測定微生物生長的測定1. 計數(shù)法（1）直接計數(shù)法（2）間接計數(shù)法（3）其他計數(shù)法2. 重量法3. 生理指標法第五節(jié)微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學物質(zhì) 抗微生物劑抗代謝劑抗生素（耐藥性及其對策）二、控制微生物的物理因素高溫滅菌：十倍減少時間輻射作用過濾除菌高滲作用干燥超聲波各種抗微生物化學制劑殺菌能力的比較標準：石炭酸系數(shù)： 指在一定時間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達到同效的石炭酸的最高稀

21、釋度的比率。一般規(guī)定處理時間為10分鐘，而供試菌定為Salmonella typhi（傷寒沙門氏菌）。 在臨床上最早使用的消毒劑-石炭酸第七章 病毒第一節(jié) 概述第二節(jié) 病毒學研究的基本方法第三節(jié) 毒粒的性質(zhì)第四節(jié) 病毒的復制第五節(jié) 病毒的非增殖性感染第六節(jié) 病毒與宿主的相互作用第七節(jié) 亞病毒因子第八節(jié) 病毒舉例毒粒的形態(tài)結(jié)構毒粒的殼體結(jié)構殼體或衣殼（capsid）：包圍著病毒核酸的蛋白質(zhì)外殼，由蛋白質(zhì)亞基按對稱的形式、有規(guī)律地排列而成，是病毒毒粒的基本結(jié)構。殼體結(jié)構類型螺旋對稱殼體二十面體對稱殼體雙對稱結(jié)構（復合結(jié)構）毒粒的化學組成 毒粒（化學組成）核酸蛋白質(zhì)脂類糖類基本化學組成病毒顆粒在化學

22、上表現(xiàn)為核蛋白病毒的復制病毒的特點：嚴格細胞內(nèi)寄生物，只能在活細胞內(nèi)繁殖。毒粒宿主細胞有繁殖性的病毒基因組具有感染性的毒粒消失病毒基因組復制、表達病毒核酸和蛋白質(zhì)裝配形成具有感染性的毒粒釋放至細胞外原料；能量；生物合成場所；取培養(yǎng)物直接測定病毒數(shù)量將培養(yǎng)物過濾去細胞后測定病毒數(shù)量將細胞裂解后測定病毒的數(shù)量。前期可將培養(yǎng)物先離心去上清以消除未吸附病毒的影響。裂解量:每個受染細胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。其值等于潛伏期受染細胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等于穩(wěn)定期病毒效價與潛伏期病毒效價之比。潛伏期、裂解期、平穩(wěn)期復制周期（replicative circle）或稱復

23、制循環(huán)自病毒吸附于細胞開始，到子代病毒從感染細胞釋放到細胞外的病毒復制過程。 吸附； 侵入； 脫殼； 病毒大分子的合成，包括病毒基因組的表達與復制； 裝配與釋放；病毒的復制周期病毒感染的起始第八章 微生物遺傳第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構第三節(jié) 質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子第四節(jié) 基因突變及修復第五節(jié) 細菌基因轉(zhuǎn)移和重組第六節(jié) 真核微生物的遺傳學特性第七節(jié) 微生物育種第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎的三個經(jīng)典實驗 一、DNA作為遺傳物質(zhì)（2個） （一）經(jīng)典轉(zhuǎn)化實驗（transformation）：F.Griffith， （二）噬菌體感染實驗二、RNA作為遺傳物質(zhì)(1個) （三）

24、植物病毒的重建實驗三、朊病毒的發(fā)現(xiàn)與思考 第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構一、概念基因組（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。原核生物(如細菌)，多為單倍體(在一般情況下只有一條染色體)真核微生物，多條染色體，例如啤酒酵母有16條染色體。有時為雙倍體。二、微生物與人類基因組計劃人類基因組計劃 (Human Genome Project)1985年提出； 1990年正式開始實施； 2003年完成基因組測序 ；后基因組時代（Postgenome Era）第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構1）染色體為雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體）；2）基因組上遺傳信息具有連續(xù)性；基因數(shù)基本接近

25、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）功能相關的結(jié)構基因組成操縱子結(jié)構； 4）結(jié)構基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝； 5）基因組的重復序列少而短；個別細菌(鼠傷寒沙門氏菌和犬螺桿菌)和古生菌的rRNA和tRNA中也發(fā)現(xiàn)有內(nèi)含子或間插序列第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構三、微生物基因組結(jié)構的特點1、原核生物(細菌、古生菌)的基因組操縱子(operon):功能相關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（啟動子、操作子等）在基因轉(zhuǎn)錄時協(xié)同動作。優(yōu)點：短時間內(nèi)大量合成核糖體。三、微生物基因組結(jié)構的特點2、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1

26、）典型的真核染色體結(jié)構；1997年完成測序，大小為13.5106bp，分布在16條染色體中。2）沒有明顯的操縱子結(jié)構；3）有間隔區(qū)（即非編碼區(qū)）和內(nèi)含子序列；4）重復序列多；第二節(jié) 微生物的基因組結(jié)構第三節(jié) 質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子質(zhì)粒（plasmid）： 一種獨立于染色體外，能進行自主復制的細胞質(zhì)遺傳因子，主要存在于各種微生物細胞中。轉(zhuǎn)座因子（transposable element）： 位于染色體或質(zhì)粒上的一段能改變自身位置的DNA序列，廣泛分布于原核和真核細胞中。質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子是細胞中除染色體以外的另外二類遺傳因子第四節(jié) 基因突變及修復一個基因內(nèi)部遺傳結(jié)構或DNA序列的任何改變?；蛲蛔?基因突變

27、狹義：點突變廣義：點突變和染色體畸變第五節(jié) 細菌基因轉(zhuǎn)移和重組微生物進行的水平方向的基因轉(zhuǎn)移，并通過重組以適應環(huán)境。一、細菌的接合作用二、細菌的轉(zhuǎn)導三、細菌的遺傳轉(zhuǎn)化四、基因定位和基因測序證實接合過程需要細胞間的直接接觸的“U”型管實驗 ( Bernard Davis,1950 )參見p 225機制(大腸桿菌的接合機制)接合作用是由一種被稱為F因子的質(zhì)粒介導 F因子的分子量通常為5107，上面有編碼細菌產(chǎn)生性菌毛（sex pili）及控制接合過程進行的20多個基因。含有F因子的細胞：“雄性”菌株（F+），其細胞表面有性菌毛 不含F(xiàn)因子的細胞：“雌性”菌株（F-），細胞表面沒有性菌毛F因子的四種

28、細胞形式a）F-菌株： 不含F(xiàn)因子，沒有性菌毛，但可以通過 接合作用接收 F因子而變成雄性菌株（F+）；b）F+菌株： F因子獨立存在，細胞表面有性菌毛。c）Hfr菌株：F因子插入到染色體DNA上，細胞表面有性菌毛。d）F菌株：Hfr菌株內(nèi)的F因子因不正常切割而脫離染色體時，形成游離的但攜帶一小段染色體基因的F因子，特稱為F因子。 細胞表面同樣有性菌毛。二、細菌的轉(zhuǎn)導（transduction）由病毒介導的細菌細胞間進行遺傳交換的一種方式：一個細胞的DNA或RNA通過病毒載體的感染轉(zhuǎn)移到另一個細胞中。通過交換和整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀。能將一個細菌宿主的部分染色體或質(zhì)粒DNA帶到另一個

29、細菌的噬菌體稱為轉(zhuǎn)導噬菌體。細菌轉(zhuǎn)導的二種類型：普遍性轉(zhuǎn)導局限性轉(zhuǎn)導三、細菌的遺傳轉(zhuǎn)化（genetic transformation）定義：同源或異源的游離DNA分子(質(zhì)粒和染色體DNA)被自然或人工感受態(tài)細胞攝取，并得到表達的水平方向的基因轉(zhuǎn)移過程。自然遺傳轉(zhuǎn)化（natural genetic transformation）人工轉(zhuǎn)化（artificial transformation）感受態(tài)細胞：具有攝取外源DNA能力的細胞（competent cell）接合 (conjugation)：細胞與細胞的直接接觸（由F因子介導）轉(zhuǎn)導(transduction)：由噬菌體介導自然遺傳轉(zhuǎn)化(natu

30、ral genetic transformation)：游離DNA分子 + 感受態(tài)細胞 原核生物三種基因重組方式的比較接合過程 轉(zhuǎn)導 轉(zhuǎn)化請設計一個實驗來決定在一種特定的細菌中發(fā)生的遺傳轉(zhuǎn)移過程是轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導還是接合? 說明每一種的預期結(jié)果。設想有下列條件和材料可以利用：(1)合適的突變株和選擇培養(yǎng)基；(2)DNase（一種降解裸露 DNA分子的酶）；(3)二種濾板：一種能夠持留細菌和細菌病毒，但不能持留游離的DNA分子；另一種濾板只能持留細菌；(4)一種可以插入濾板使其分隔成二個空間的玻璃容器。思考第九章 原核基因表達的調(diào)控 基因表達是遺傳信息表現(xiàn)為生物性狀的過程，這一過程是通過基因產(chǎn)物的生物

31、學功能來完成的。微生物新陳代謝過程中，酶是必不可少的，是主要的基因產(chǎn)物；微生物在長期的進化中，已經(jīng)形成了兩種主要的代謝調(diào)節(jié)方式，即酶活性的調(diào)節(jié)和酶量的調(diào)節(jié)?；虮磉_調(diào)控基因表達調(diào)控在兩個水平上體現(xiàn)：轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控(transcriptional regulation);轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控(post-transcriptional regulation);原核生物乳糖操縱子的結(jié)構誘導型操縱子P RNA聚合酶結(jié)合的DNA序列 -10區(qū)TATAAT和-35區(qū)TTGACA, 強啟動子O- 結(jié)合阻遏物,是RNA酶能否通過的開關操縱子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控實例（一）乳糖操縱子-負控誘導系統(tǒng)乳糖操縱子的功能實際上是在

32、正、負兩個相互獨立的調(diào)控體系作用下實現(xiàn)的 （二）色氨酸操縱子-負控阻遏系統(tǒng)第十章 微生物與基因工程三項重要技術為基因工程奠定了基礎:1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等發(fā)現(xiàn)的限制性核酸內(nèi)切酶為基因工程提供了有力的工具；1972年Berg等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功；1973年Cohen和Boyer第一次將重組體DNA轉(zhuǎn)化大腸桿菌，實現(xiàn)了DNA的分子克隆; 1977年Boyer等首先將人工合成的生長激素釋放抑制因子14肽的基因重組入質(zhì)粒，成功地在大腸桿菌中合成得到這14肽；1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后發(fā)明了三種D

33、NA序列的快速測定法；90年代全自動核酸序列測定儀的問世；基因工程的基本過程切接轉(zhuǎn)增檢表第二節(jié) 基因工程的基本條件用于基因克隆的載體用于核酸操作的工具酶用于基因轉(zhuǎn)移的受體菌或細胞限制性核酸內(nèi)切酶一把特殊的剪刀限制性內(nèi)切酶的發(fā)現(xiàn)阿爾伯(Arber)、史密斯(Smith)和內(nèi)森斯(Nathans)，獲1978年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎主要特性I 型II 型III 型限制和修飾活性雙功能的酶核酸內(nèi)切酶和甲基化酶分開雙功能的酶酶蛋白分子組成3種不同的亞基單一亞基2種不同的亞基所需的輔助因子ATP、 Mg2+Mg2+ATP 、Mg2+特異性識別序列非對稱序列回文對稱序列非對稱序列切割位點距識別位點至少100

34、0 bp處隨機的切割位于識別位點上距識別序列下游24-26bp處序列特異的切割不是是是在基因工程中的應用無用廣泛應用用處不大限制性核酸內(nèi)切酶的類型第一個字母取自產(chǎn)生該酶的細菌屬名，用大寫；第二、第三個字母是該細菌的種名，用小寫；第四個字母代表株；用羅馬數(shù)字表示發(fā)現(xiàn)的先后次序。命名Hin d 屬 系 株 序Haemophilus influenzae d株流感嗜血桿菌d株的第三種酶限制性核酸內(nèi)切酶第十一章 微生物的生態(tài)生態(tài)學：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關系的一門科學。微生物生態(tài)學：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關系。 各種環(huán)境中的微生物的種類、分布； 微生物和其它生物的

35、關系； 微生物與物質(zhì)循環(huán)；第一節(jié) 微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用一、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem) ：在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息流動互相作用、互相依存而構成的一個生態(tài)學功能單位。一個池塘，一片森林等。 第二節(jié) 環(huán)境中的微生物微生物的特點：個體微小、代謝營養(yǎng)類型多樣，適應能力強微生物在自然界中分布廣泛微生物的分布生境的特征微生物的分布是生境各種物理、化學、生物因素對微生物的限制、選擇的結(jié)果。在某些生境中，高度專一性的微生物存在并僅限于這種生境中，并成為特定生境的標志。種群間的相互作用第三節(jié) 人體微生物及病原微生物的傳播二、病原微生物的傳播

36、通過水體傳播（直接飲用、接觸、吸入）通過食物傳播；通過土壤傳播；通過空氣傳播；第四節(jié) 微生物與環(huán)境保護一、微生物對污染物的降解與轉(zhuǎn)化二、重金屬的轉(zhuǎn)化三、污染介質(zhì)的微生物處理四、污染環(huán)境的生物修復五、環(huán)境污染的微生物監(jiān)測二、重金屬的轉(zhuǎn)化汞：精神狀態(tài)改變是汞中毒的一大癥狀。脈搏加快，肌肉顫動，口腔和消化系統(tǒng)病變。汞的微生物轉(zhuǎn)化主要包括3個方面無機汞(Hg2)的甲基化無機汞(Hg2)還原成Hg0 甲基汞和其他有機汞化合物裂解并還原成Hg0 鉛：神經(jīng)系統(tǒng)(神經(jīng)衰弱、手足麻木)、消化系統(tǒng)(消化不良、腹部絞痛)、血液中毒和其他的病變。 第十二章 微生物的進化、系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定進化(evolution)：

37、生物與其生存環(huán)境相互作用過程中，其遺傳系統(tǒng)隨時間發(fā)生一系列不可逆的改變，在大多數(shù)情況下，導致生物表型改變和對生存環(huán)境的相對適應。今天仍生存在地球上的生物種類，彼此之間都有或遠或近的歷史淵源。最原始的生命漫長的進化歷程千姿百態(tài)的生物種類生物分類的二種基本原則：a）根據(jù)表型(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種 表型分類重在應用，不涉及生物進化或不以反映生 物親緣關系為目標；b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關性水平來分群歸類，其目標 是探尋各種生物之間的進化關系，建立反映生物系 統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。從進化論誕生以來，已經(jīng)成生物學家普遍接受的分類原則生物系統(tǒng)學(systematics)分子計時器(mo

38、lecular chronometers)進化鐘(evolutionary clock)第一節(jié) 進化的測量指征20世紀70年代以后研究為生物的系統(tǒng)發(fā)育，主要是分析和比較生物大分子的結(jié)構特征，特別是蛋白質(zhì)、RNA和DNA這些反映生物基因組特征的分子序列，作為判斷各類微生物乃至所有生物進化關系的主要指征。rRNA的順序和進化rRNA序列測定和分析方法分兩類：寡核苷酸編目法和全序列分析法。1.寡核苷酸編目分析法20世紀80年代以前的研究，主要是采用寡核苷酸編目分析法。如果相似性系數(shù)（SAB）等于1，說明所比較的兩菌株rRNA序列 相同 ，若SAB值小于0.1，則表明兩菌株親緣關系 很遠 。 伍斯用寡核苷酸序列編目分析法對微生物的16SrRNA序列進行