農(nóng)業(yè)微生物學(xué)

1、農(nóng)業(yè)微生物講稿緒 論一、微生物1、定義：微生物是一切微小生物的總稱，它們是一些個(gè)體微小，構(gòu)造簡(jiǎn)單的低等生物。包括1 全部的原核生物真細(xì)菌、古細(xì)菌細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體、藍(lán)細(xì)菌等2 局部真核生物：真菌、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物3 非細(xì)胞生物：病毒、類病毒、亞病毒等。古老的生物：地球年會(huì)46億年，生命起源35億年，最早的生命：微生物2、微生物的共同特點(diǎn)：1個(gè)體微小：大小以微米或納米計(jì)算，肉眼看不見，必須用顯微鏡觀察。2生長(zhǎng)、繁殖快：幾十分鐘幾小時(shí)可繁殖一代。幾小時(shí)由一個(gè)細(xì)胞幾十億個(gè)。10431025噸一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞的重量約為1/1000億10000億 g,是地球重量的3680倍。3代謝

2、類型多食譜廣塑料、氰化鉀、聚氯聯(lián)苯等，活性強(qiáng)比外表積大，24小時(shí)可合成細(xì)胞物質(zhì)相當(dāng)于其體重的3040倍。4分布廣泛，極端環(huán)境下亦能生存100的泉水、1640大氣壓下的深海下等5局部環(huán)境中，數(shù)量眾多：幾千萬(wàn)幾十億個(gè)/g土壤，所有環(huán)境都有眾多的微生物有些有益、有些無(wú)影響、少數(shù)病原6種類繁多基因庫(kù)生物種類：動(dòng)物 150萬(wàn)種；植物 50萬(wàn)種；微生物 10萬(wàn)種很小局部5 易變異。微生物與日常生活的關(guān)系：天天接觸、無(wú)時(shí)不有、無(wú)處不在。有益的：1食品：饅頭、酸菜、泡菜、酸奶、食用菌、奶酪、醬、醋、酒、味素。2藥品：抗生素、保健“三株有害的：1食品腐敗 2傳染病大方面：生物鏈生態(tài)平衡中起重要作用1原始有機(jī)質(zhì)的

3、積累，大氣中的氧氣平衡。 2有機(jī)質(zhì)分解代謝：3、微生物學(xué)：研究微生物生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。研究的根本內(nèi)容：1研究微生物的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)量、物質(zhì)、信息的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律。2 研究微生物進(jìn)化與多樣性、研究微生物的種類、種類之間的相似與區(qū)別分類、微生物起源。3研究微生物生態(tài)學(xué)規(guī)律，微生物之間、微生物與其它生物、微生物與環(huán)境條件的相互作用規(guī)律。4研究微生物與人類的關(guān)系有益的、中性的、有害的農(nóng)業(yè)微生物學(xué)研究微生物與農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系4、農(nóng)業(yè)微生物特點(diǎn)及學(xué)習(xí)要求二、微生物學(xué)的開展在科學(xué)很不興旺的過(guò)去，由于對(duì)微生物沒(méi)有認(rèn)識(shí)，對(duì)有害微生物認(rèn)識(shí)不夠，又無(wú)預(yù)防、解決方法，致使人類遭受巨大災(zāi)難。鼠疫第一次流行：公

4、元6世紀(jì) 危及：埃及、土耳其、意大利、阿富汗等地區(qū)死亡人數(shù)1億人第二次流行：公元10世紀(jì) 歐洲死2500萬(wàn)人；亞洲死4000萬(wàn)人中國(guó)1300萬(wàn)第三次流行：19世紀(jì)20世紀(jì) 香港、印度北，死100萬(wàn)人還有天花、麻風(fēng)、結(jié)核、梅毒等流行病，幾次大流行共死亡2億人。二次世界大戰(zhàn)共死亡1.1億人農(nóng)業(yè)危害：19世紀(jì)中葉歐洲普遍種植馬鈴薯第一次綠色革命的結(jié)果18431847年間馬鈴?fù)硪卟×餍?，大片面積絕產(chǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)愛爾蘭8000萬(wàn)人口中有100萬(wàn)人餓死，164萬(wàn)人逃往北美。隨著人類的進(jìn)步，科技的開展，人們對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)逐步加深，人們利用和控制微生物的能力逐步加強(qiáng)，微生物學(xué)作為一門學(xué)科開展是隨著其他學(xué)科的開展而

5、開展的，同時(shí)由于微生物學(xué)的開展又促進(jìn)了其它學(xué)科的開展。微生物學(xué)的形成與開展分五個(gè)時(shí)期：一史前期：8000年前1676年間人們未見到微生物cell的個(gè)體，對(duì)微生物沒(méi)有本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，是發(fā)地與微生物頻繁地打交道。但由于在思想方法上長(zhǎng)期停留在“實(shí)踐、實(shí)踐再實(shí)踐的根底上，因此對(duì)微生物的利用和控制只能長(zhǎng)期處于低水平的階段。在史前期，世界各國(guó)勞動(dòng)人民在自己的生產(chǎn)實(shí)踐中都積累了許多利用有益微生物和防治有害微生物的經(jīng)驗(yàn)。如：發(fā)面；天然啤酒及果酒的釀造；牛乳及乳制品的發(fā)酵；利用霉菌治療疾病等。在當(dāng)時(shí)應(yīng)用水平最高并獨(dú)樹一幟的應(yīng)首推我國(guó)勞動(dòng)人民在制曲、釀酒方面的偉大創(chuàng)造。固體發(fā)酵釀酒是目前國(guó)際四大類型蒸餾酒之一種，許多

6、傳統(tǒng)方式目前仍在沿用。曲：就是菌種，是混合菌種。雖無(wú)純菌發(fā)酵，但多種微生物混合發(fā)酵，可創(chuàng)造出良好的風(fēng)味。酒：釀造酒啤酒；果酒；黃酒；蒸餾酒；調(diào)制酒雞尾酒等蒸餾酒：白酒：固體發(fā)酵，酒窖儲(chǔ)藏，30年以上酒窖才可釀出好酒，瀘州窖池已有428年的歷史威士忌：橡木桶儲(chǔ)藏 伏特加：土豆液體發(fā)酵白蘭地：果酒蒸餾，橡木桶儲(chǔ)藏 金酒：杜松子酒郎姆酒：大麥發(fā)酵 “曲可以以米曲霉、酵母、紅曲霉、毛霉等為主體淀粉糖化E糖酵母酒精以“茅臺(tái)為例，說(shuō)明發(fā)酵微生物、酒窖和酒之間的關(guān)系?？偨Y(jié)如下：180004500年間，創(chuàng)造制曲釀酒工藝22500年前春秋戰(zhàn)國(guó)：制醬和制醋工藝3宋代：已可根據(jù)紅曲喜酸和喜溫的生長(zhǎng)習(xí)性，利用酸大米和

7、明礬水在較高的溫度下培養(yǎng)，以制造優(yōu)質(zhì)紅曲。4宋代已創(chuàng)造中用種人痘來(lái)預(yù)防天花，歐洲人E.Jenner1796年創(chuàng)造中種牛痘預(yù)防天花早500年。5900年前利用自養(yǎng)細(xì)菌生命活動(dòng)的代謝物膽水浸銅法生產(chǎn)銅。6在農(nóng)業(yè)上，2000年前已發(fā)現(xiàn)豆科植物根瘤有增產(chǎn)作用，并采用積肥、漚糞、壓青和輪作等農(nóng)業(yè)措施來(lái)利用有益微生物的生命活動(dòng)，從而提高作物產(chǎn)量。72500年前用麥曲治療腹痛。二 創(chuàng)始期：1676年1861年200年間代表人物：業(yè)余科學(xué)家荷蘭人微生物學(xué)先驅(qū)列文虎克16321723奉獻(xiàn)：1利用單式顯微鏡1676年首次觀察到細(xì)菌2一生做了419架顯微鏡，最大率52266倍3發(fā)表論文400篇在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上發(fā)表3

8、75篇論文這一時(shí)期只停留在微生物形態(tài)描述的低級(jí)的水平上，而它的生理活動(dòng)及其人類的關(guān)系都未研究。三奠基期：18611897從1861年巴斯德根據(jù)“曲頸瓶實(shí)驗(yàn)徹底推翻生命的自然發(fā)生說(shuō)，并建立胚種學(xué)說(shuō)germ theory起，直到1897年的一段時(shí)間。1、特點(diǎn)：1建立一系列研究微生物所需的獨(dú)特方法與技術(shù)純培養(yǎng)、染色、消毒 2借助與良好的方法開創(chuàng)了尋找病原微生物的“黃金時(shí)期。別離出大量的病原微生物3把微生物學(xué)的研究從形態(tài)描述推進(jìn)到生理學(xué)研究的新水平。 4微生物學(xué)以獨(dú)立的學(xué)科形式開始形成。但當(dāng)時(shí)主要還是以其應(yīng)用性分與學(xué)科的形式存在。2、代表人物：巴斯德：微生物學(xué)的奠基人Louis Pasteur 182

9、21895奉獻(xiàn)：1提出了生命只能來(lái)自生命胚種學(xué)說(shuō)。揭示食品腐敗真正原因。2從“ 病的實(shí)際出發(fā)，研究了一系列的實(shí)際問(wèn)題。腐敗病曲頸瓶實(shí)驗(yàn)中 1861 蠶 病 蠶微粒子病 1865禽 病 雞霍亂 1879 獸 病 牛、羊炭疽病 1881人 病 狂犬病， 1885發(fā)現(xiàn)：各種傳染病都有共同原因活的微小生物，從而使人類對(duì)傳染病的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)提高到一個(gè)嶄新的水平上。3證明乳酸發(fā)酵是微生物推動(dòng)的。4揭示氧氣對(duì)酵母發(fā)育和酒精發(fā)酵的影響。5創(chuàng)造了用注射減毒菌苗方法預(yù)防雞霍亂和牛、羊炭疽病1877年和隨后創(chuàng)造狂犬疫苗。6創(chuàng)造了巴斯德消毒法6065，30min，解決“酒病問(wèn)題及其它食品腐敗問(wèn)題，至今仍廣泛應(yīng)用。7農(nóng)業(yè)

10、上用檢出并淘汰病蛾的方法來(lái)預(yù)防蠶病?？坪眨杭?xì)菌學(xué)奠基人Robert Koch 18431910奉獻(xiàn)：1建立微生物研究的一系列重要方法。 生物純種別離法，并改進(jìn)了土豆塊培養(yǎng)方法明膠平板1881瓊脂平板法1882 1881年創(chuàng)立許多顯微鏡技術(shù)：細(xì)菌的鞭毛染色、懸滴培養(yǎng)及顯微鏡攝影技術(shù)等。2利用平板別離法尋找并別離到多種傳染病的病原菌。例：1877年炭疽病菌；1882年結(jié)核病菌；1883年鏈球菌；1883年霍亂弧菌等。3理論上，1884年提出了科赫法那么：主要內(nèi)容揭示了病原菌疾病的關(guān)系 病原微生物只在患病動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，而不存在于健康個(gè)體中。 這一微生物離開動(dòng)物體可被培養(yǎng)為 純種培養(yǎng)物。這種微生物接種到

11、敏感動(dòng)物體后，應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)特有的病癥。 該微生物可從敏感的動(dòng)物體中重新別離出來(lái)，并可再次培養(yǎng)，并于原始的病原微生物相同。貝耶林克病毒學(xué)奠基人 提出加富培養(yǎng)的概念，加富、選擇培養(yǎng)微生物。 別離出許多細(xì)菌根瘤菌、好養(yǎng)固N(yùn)菌、S氧化菌、硫酸復(fù)原菌、乳酸桿菌、綠藻等維諾格拉得斯基土壤微生物學(xué)奠基人 證明硝化作用的二個(gè)階段是由兩類細(xì)菌相繼推動(dòng)，并別離出硝化細(xì)菌。 提出了化能、自養(yǎng)的概念 別離了第一個(gè)自生固氮細(xì)菌巴斯德厭氧梭菌 設(shè)計(jì)了許多原位研究法。四開展期：1897年以后20世紀(jì)中葉“酒化酶對(duì)G發(fā)酵酒精成功，從而開創(chuàng)了微生物生化研究的新時(shí)代。特點(diǎn)：1、進(jìn)入了微生物生化水平的研究階段2、微生物學(xué)向根底微生物和

12、應(yīng)用微生物二方面開展3、微生物學(xué)史上第二個(gè)“淘金熱有益微生物代謝產(chǎn)物的尋找4、各相關(guān)學(xué)科和技術(shù)方法相互滲透，相互促進(jìn)，加速了微生物的開展。五成熟期：1953年4月23日兩位科學(xué)家Watson和Crick在英國(guó)的?自然?雜志上發(fā)表了，發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的文章，首次發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)，整個(gè)生命科學(xué)進(jìn)入了分子生物學(xué)研究的新階段。20世紀(jì)80年代以來(lái)，在分子水平上對(duì)微生物的研究迅速開展，分子微生物學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，在短短的時(shí)間內(nèi)取得了一系列的進(jìn)展。1、微生物染色體結(jié)構(gòu)及全基因組測(cè)序推動(dòng)人類、動(dòng)植物染色體基因組的破譯研究。2、細(xì)菌基因表達(dá)的整體調(diào)控和對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)機(jī)制等工作迅速開展。3、微生物之間

13、、微生物與動(dòng)植物間的信息傳遞等研究工作。在基因工程中：微生物作為基因供體和載體、切割基因工具酶等已廣泛應(yīng)用作為生命科學(xué)中的前沿科學(xué)，微生物學(xué)必將在21世紀(jì)繼續(xù)推動(dòng)生命科學(xué)的開展，新的邊緣科學(xué)會(huì)不斷的出現(xiàn)。愛滋病毒測(cè)序：20年 Sars病毒測(cè)序：20多天三、微生物學(xué)研究的重要意義“在近代科學(xué)中對(duì)人類健康奉獻(xiàn)最大的科學(xué)就是微生物學(xué)了。日本學(xué)者尾形學(xué)在?家畜微生物學(xué)?1977一書中第一句話。一醫(yī)藥、保健領(lǐng)域的六大奉獻(xiàn)1、建立外科消毒術(shù)，大大降低手術(shù)死亡率巴斯德胚種學(xué)為外科消毒術(shù)的建立奠定根底。%(一般是80%) 英國(guó)45% 最好的醫(yī)院愛丁堡 降低到15%左右2、別離出人畜病原菌，找出致病原因，是對(duì)癥

14、治療成為可能。3、免疫防治法應(yīng)用使許多惡性傳染病被有效的“預(yù)防4、創(chuàng)造了化學(xué)治療疾病的方法，西醫(yī)西藥學(xué)建立。1935年：磺胺開始利用，具有劃時(shí)代的意義，真正形成醫(yī)學(xué)5、抗生素治療的興起，挽救了成千上萬(wàn)人的生命。青霉素：1929年英國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)，1943年起廣泛應(yīng)用。鏈霉素：1944年由美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。6、遺傳工程、生物技術(shù)在醫(yī)藥界的應(yīng)用，利用微生物生產(chǎn)生化藥物等，開創(chuàng)新時(shí)代。激素、胰島素、干擾素、組分疫苗、衣殼蛋白疫苗由于醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，病原細(xì)菌傳染病死亡率是由過(guò)去的第一位，下降到現(xiàn)在第五位。1900年，美國(guó)人口死因：流感和肺炎結(jié)核胃腸炎心臟病中風(fēng)腎臟病。1990年，排名：心臟病癌癥中風(fēng)突發(fā)性

15、死亡流感和肺炎糖尿病肝硬化。二工業(yè)應(yīng)用的六個(gè)里程碑1、自然發(fā)酵食品、飲料的釀造：酒、醬、醋、泡菜、豆豉、酸牛奶、奶酪、面包等。2、罐頭保藏：1804年法國(guó)廚師創(chuàng)造制罐技術(shù)解決了長(zhǎng)期貯存食品的方法。3、厭氧純種發(fā)酵技術(shù)：乙醇、丙酮、丁醇、乳酸、甘油生產(chǎn)。 4、深層液體通氣攪拌培養(yǎng)促進(jìn)了青霉素等抗生素，有機(jī)酸、酶制劑等發(fā)酵工業(yè)的蓬勃開展。 5、代謝調(diào)控理論在發(fā)酵工業(yè)上的應(yīng)用，“連續(xù)發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸1956年，核苷酸的生產(chǎn)：肌苷酸 1966年6、生物工程菌興起：常規(guī)菌工程菌等提高效益三微生物與農(nóng)業(yè)的關(guān)系1、土壤結(jié)構(gòu)，土壤肥力形成開展有著本質(zhì)的聯(lián)系2、分解有機(jī)物可公植吸收的養(yǎng)分生物循環(huán)3、生物固氮有機(jī)

16、氮的最重要來(lái)源。4、微生物防治病蟲害5、微生物制品：根瘤菌劑，菌肥等應(yīng)用6、食用真菌：健康食品 纖維素固氮蛋白質(zhì)四微生物與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系1、環(huán)境監(jiān)測(cè)2、環(huán)境保護(hù)：凈化污水、降解農(nóng)藥殘留、消除重金屬等五 對(duì)生物學(xué)根底理論研究奉獻(xiàn)1、以微生物為研究對(duì)象解決了生物學(xué)上許多重大問(wèn)題 。例：1否認(rèn)生命自然發(fā)生說(shuō)2突變本質(zhì)的證明3核酸是一切生物遺傳變異的物質(zhì)根底的說(shuō)明諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、生理學(xué)將近一半工作與微生物有關(guān)2、分子生物學(xué)的三大來(lái)源與支柱：生物化學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)3、遺傳學(xué)研究對(duì)象的微生物化，促使經(jīng)典遺傳學(xué)向分子遺傳學(xué)方向開展4、微生物學(xué)與基因工程：四個(gè)方面：1基因供體：任何生物；2基因載體：目前只能

17、是微生物或其中某一局部質(zhì)核、噬菌體病毒粒子等；3工具酶:幾乎都來(lái)自不同的微生物；4基因受體：許多是微生物特別是在研究領(lǐng)域5、高等生物研究和利用中的微生物化趨勢(shì)方興未艾：高等生物單細(xì)胞化研究應(yīng)用方向；6、微生物學(xué)研究技術(shù)擴(kuò)展到生命科學(xué)的多領(lǐng)域：例：1顯微鏡技術(shù)； 2制片染色； 3無(wú)菌操作；4消毒無(wú)菌技術(shù)；5純種別離、培養(yǎng)；6 克隆技術(shù)；DNA重組； 7選擇、鑒別培養(yǎng)、合成培養(yǎng)基技術(shù)；8突變株標(biāo)記和篩選；9深層培養(yǎng)技術(shù)； 10菌種保藏技術(shù)；11原生原體制備與融合。第一章 原核微生物第一節(jié) 原核微生物細(xì)胞一、化學(xué)組成一化學(xué)成分真原核相似干：有機(jī)物99%；其中大分子：蛋白、核酸、類脂、糖占96%；個(gè)體

18、分子占3%； 礦離子1%水：7090%二細(xì)胞中有機(jī)單體或多聚體1、蛋白質(zhì)：氨基酸單體2、碳水化合物：3、4、5、6、7、碳糖細(xì)胞骨架和能量。 碳3：丙酮酸； 碳4：赤蘚糖； 碳5：核酸、核糖、核酮糖； 碳6：纖維素壁、淀粉； 碳7：景天庚酮糖。3、核 酸單體 核苷酸堿基、核糖、磷酸4、類脂脂肪酸類脂：甘油三脂：脂肪酸親水+甘油疏水復(fù)雜類脂：磷脂膜的重要成份 、糖、S、N、膽胺等二、原核生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能P9圖14細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖細(xì)胞個(gè)體微小，但結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，具備生命活動(dòng)的全部功能。一細(xì)菌細(xì)胞形態(tài)p10111、細(xì)胞的大?。杭?xì)菌細(xì)胞大小的度量單位是微米符號(hào)為um。細(xì)菌大小不一。圖1-2示幾種細(xì)

19、菌細(xì)胞大小。典型細(xì)胞的平均長(zhǎng)度可用大腸桿菌Escherichia coli來(lái)代表，其平均長(zhǎng)度的2um，寬0.5um。2、細(xì)胞的形狀與排列狀態(tài)：常見的3種典型形狀為桿狀、球狀和螺旋狀圖1-3，其中以桿狀為最常見，球狀次之，螺旋狀較為少見。1大多數(shù)細(xì)菌是桿狀的。桿狀的細(xì)菌稱桿菌bacillus，復(fù)數(shù)bacilli。桿菌形態(tài)多樣。有短桿或球桿狀長(zhǎng)寬非常接近，如甲烷桿菌Bacillus subtilis；有的兩端平截。如炭疽芽孢桿菌B.anthracis；有的鈍圓，如蠟狀芽孢桿菌B.cereus；有的兩端稍尖，如梭菌屬；有的在一端分支，故呈“丫或叉狀，如雙歧桿菌屬；有的有一柄，如柄 細(xì)菌屬；有的桿菌稍

20、彎曲而呈月亮狀或弧狀，如脫硫弧菌屬。桿菌的細(xì)胞排列狀態(tài)有“八字狀、棚狀、鏈狀以及有菌鞘的絲狀等。2球狀的細(xì)菌稱球菌coccus，復(fù)數(shù)cocci。根據(jù)其細(xì)胞的分裂面和子細(xì)胞別離與否，有不同的排列狀態(tài)：?jiǎn)吻蚓辞蚓㈦p球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌和葡萄球菌等圖1-4。3螺旋狀的細(xì)菌稱螺菌spirillum，復(fù)數(shù)為spirilla。螺旋不到一周的叫弧菌vibrio，其菌體呈弧行或逗號(hào)狀，如霍亂弧菌Vibrio cholerae。有一周或多周6周螺旋、外行堅(jiān)挺的稱螺菌。螺旋在6周以上，柔軟易曲的稱螺旋體。除了上述3種根本的細(xì)菌形態(tài)外，還有罕見的其他形態(tài)，如梨狀、葉球狀、盤碟狀、方行、星形及三角形等。二細(xì)菌

21、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)：1、細(xì)胞壁：是細(xì)胞膜外面具有一定硬度和韌性的壁套，使細(xì)胞保持一定壓力、形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長(zhǎng)，使其在不良環(huán)境中也能防止胞溶作用而不破裂。1細(xì)胞壁功能：固定細(xì)胞外形； 協(xié)助鞭毛運(yùn)動(dòng)； 保護(hù)細(xì)胞免受外力損傷；為正常細(xì)胞分裂所必需； 可阻擋有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞；與細(xì)菌的抗原性、致病性如內(nèi)毒素和對(duì)噬菌體的敏感性密切相關(guān)。2細(xì)胞壁根本結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分根本骨架是肽聚糖層由氨基糖和氨基酸組成，N一乙酰葡萄糖胺、N乙酰胞壁酸等兩種氨基糖與氨基酸相連形成。許多細(xì)菌在肽聚糖層外還有外膜。革蘭氏染色：革蘭氏染色是丹麥醫(yī)生Gram1884年創(chuàng)造的，采用革蘭氏染色可以將細(xì)菌細(xì)胞壁分為二種類型，G+和G

22、-。方法：制片初染酶染脫色復(fù)染觀察常規(guī) (結(jié)晶紫30s) (碘液30s) 95%乙醇20s 番紅60s革蘭氏染色結(jié)果：G+紫色 G-紅色說(shuō)明：不同的顯色反響是由于細(xì)胞壁對(duì)乙醇的通透性和抗脫色能力的差異，主要是由肽聚糖層的厚度決定的。G+：肽聚糖層厚分子多，分子交聯(lián)度大，經(jīng)乙醇處理后脫水、肽聚糖網(wǎng)孔孔隙變小，由于結(jié)晶紫和碘形成的復(fù)合物分子太大，不能通過(guò)細(xì)胞壁而被洗出，保持紫色。G-：肽聚糖層薄，且外有一層由脂多糖和蛋白質(zhì)組成的外膜，乙醇破壞壁外膜，而較薄的肽聚糖層網(wǎng)的空隙較大，因此大分子：結(jié)晶+碘細(xì)胞中滲漏，而細(xì)胞無(wú)色，復(fù)染時(shí)呈紅色。后來(lái)發(fā)現(xiàn)G染色中的碘可用三氯鉀鉑Tpt來(lái)替代，它是一種重金屬散

23、射劑，這樣便于電鏡觀察。G+、G-菌不僅在細(xì)胞壁有差異，在其它方面還存在的差異進(jìn)化關(guān)系上，是細(xì)菌分差的重要依據(jù)。圖16細(xì)菌的細(xì)胞壁P113關(guān)于G+、G-等細(xì)胞壁具體結(jié)構(gòu)及差異見P11P134G+、G-等細(xì)胞壁的比擬見表14， P135缺壁的細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室中形成：A自發(fā)突變形成：L型細(xì)菌B 人工方法去壁：a 原生質(zhì)體b 球狀體自然中長(zhǎng)期進(jìn)化中形成：支原體原生質(zhì)體：指在人工條件下用溶菌酶除盡原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制細(xì)胞壁的合成后，所留下的僅由細(xì)胞膜包裹著的脆弱細(xì)胞，一般由G+形成。球狀體或原生質(zhì)球：人工條件下去除細(xì)胞壁后，膜上還殘留一局部胞壁的原生質(zhì)體，一般由G-形成。L型細(xì)菌：指在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)自發(fā)突

24、變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷菌株。一般呈膨大狀。共同特點(diǎn)： 細(xì)胞呈球狀，對(duì)滲透壓十分敏感。即使有鞭毛亦不能運(yùn)動(dòng)細(xì)胞不分裂對(duì)噬菌體不敏感。用途：工業(yè)用途：食品乳化劑、顏料印染或用于制菌血清。2、 細(xì)胞質(zhì)膜和內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞質(zhì)膜：是圍繞細(xì)胞質(zhì)外面的雙層膜結(jié)構(gòu)，單位膜是細(xì)胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反響的重要部位厚：510。1質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)的化學(xué)成分根本結(jié)構(gòu)：磷脂雙層常態(tài)下是可流動(dòng)的磷脂：疏水、親水雙重性質(zhì)所以排列有方向性，可有效的控制物質(zhì)的通透。蛋白質(zhì)：鑲嵌在雙層磷脂中，并伸向膜內(nèi)外。整合蛋白質(zhì)為主：占7080%，嵌合在磷脂中跨膜蛋白，具有兩親性，疏水區(qū)埋在雙層磷脂中，親水區(qū)

25、伸向膜內(nèi)外，不能翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)，但能向兩側(cè)擴(kuò)散，便于大分子物質(zhì)運(yùn)輸。影響擴(kuò)散速度的因素：溫度；磷脂中脂肪酸的飽和程度；脂肪酸中支鏈的數(shù)量邊緣蛋白：2030%溶于水。另外：古細(xì)菌中：膜含二醚 ，甘油和類異戊二烯通過(guò)二醚鍵連接，對(duì)高溫高酸又耐受力。 支原體：由于無(wú)細(xì)胞壁，因此膜中含有固醇加固，一般原核細(xì)菌膜中不含有固醇。類固醇：有些原核細(xì)胞含有作用類似于固醇。2質(zhì)膜的功能 物質(zhì)運(yùn)輸：是根本功能，調(diào)控物質(zhì)的流入和排出，對(duì)性質(zhì)不同的物質(zhì)有不同的機(jī)制來(lái)運(yùn)輸。呼吸作用和磷酸化作用：大多數(shù)細(xì)菌電子傳遞系統(tǒng)和呼吸鏈位于質(zhì)膜中，而真核細(xì)胞是在在線粒體或葉綠體中。對(duì)細(xì)胞壁合成的作用：細(xì)胞合成的細(xì)胞壁的亞單位是在膜內(nèi)側(cè)

26、進(jìn)行組裝，然后通過(guò)類脂的載體轉(zhuǎn)運(yùn)到膜外組裝成細(xì)胞壁。3內(nèi)膜系統(tǒng)與質(zhì)膜相連許多細(xì)菌含內(nèi)膜系統(tǒng)，一方面與質(zhì)膜相連，一方面有伸入胞質(zhì)內(nèi)，雖不是獨(dú)立的細(xì)胞器。但在代謝中起重要作用作用類似與細(xì)胞器。 間體：由細(xì)胞膜內(nèi)褶形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞分裂部位或附進(jìn)，其功能主要是促進(jìn)細(xì)胞間隔的形成并與遺傳物質(zhì)的復(fù)制及其相互別離有關(guān)。 光合作用內(nèi)膜：存在與光合細(xì)菌中，含有捕光色素，光合作用。 非光合作用內(nèi)膜 ：內(nèi)膜較興旺，含有呼吸E因氧化無(wú)機(jī)物和CO等簡(jiǎn)單物質(zhì)產(chǎn)生的能量很低，故需要大量?jī)?nèi)膜和呼吸E，供給能量。3、細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)原生質(zhì)體：細(xì)菌、細(xì)胞質(zhì)膜及其所包裹的全部物質(zhì)稱為原生質(zhì)體。細(xì)胞質(zhì)：除核質(zhì)

27、外的局部稱為細(xì)胞質(zhì)。1核質(zhì)區(qū)和質(zhì)粒核質(zhì)區(qū) 擬核：原核生物細(xì)胞沒(méi)有典型的細(xì)胞核，但核質(zhì)DNA相對(duì)集中在一定部位成為核質(zhì)區(qū)。3mm有的細(xì)菌含有二條染色體。質(zhì)粒：除染色體以外的DNA分子，一般以不同大小的環(huán)狀雙螺旋狀存在，稱為質(zhì)粒。表現(xiàn)一定性狀，但一般不影響根本代謝，可獨(dú)立復(fù)制或整合在染色體上隨染色體復(fù)制而復(fù)制，喪失后，細(xì)菌一般不含死亡，但缺失某些形狀。2核糖體和協(xié)助蛋白核糖體：核糖核蛋白體2/3為核糖核酸 rRNA，1/3位蛋白質(zhì)。成粗糙的球形，大小為17nm20nm，由兩個(gè)不等的亞單位構(gòu)成30s和50s30s亞單位：16SRAN +21種蛋白質(zhì)； 50s亞單位：23SRNA +5sRNA+32種

28、蛋白質(zhì)核糖體：是細(xì)胞中多肽合成的場(chǎng)所，在迅速生長(zhǎng)的細(xì)胞質(zhì)中含量有時(shí)高達(dá)1/4大腸桿菌。協(xié)助蛋白：所有真、原核細(xì)胞都有作用：使多肽鏈折疊形成蛋白質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)，能糾正錯(cuò)誤的折疊以形成天然蛋白質(zhì)。還有保護(hù)細(xì)胞免受熱害的作用，當(dāng)溫度升高時(shí)濃度加大，又成為應(yīng)激蛋白。在其它蛋白質(zhì)的質(zhì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)中有重要作用。3內(nèi)含體有膜包裹簡(jiǎn)單膜：氣泡：光合細(xì)菌和某些水生細(xì)菌 浮力羧基化體： 以co2為唯一 源的自養(yǎng)細(xì)菌。 固定co2綠色體：光合細(xì)菌。類脂、蛋白、菌綠素 捕光中心磁石體：磁細(xì)菌，使細(xì)菌壁有二個(gè)磁極性 趨磁碳?xì)浠衔铮涸S多利用碳?xì)浠锏募?xì)菌。 能源硫滴：紫色S細(xì)菌，氧化S及S化物 能源聚羥基丁酸 ：許多細(xì)菌 貯備

29、碳和能源無(wú)膜包裹的：多聚葡萄糖苷：許多細(xì)菌，高分子G聚合物 C源、能量多聚磷酸鹽：許多細(xì)菌，高分子磷酸鹽聚合物 磷酸鹽貯藏物澡青素：許多藍(lán)細(xì)菌多肽組成 氮源藻膽蛋白體：許多藍(lán)細(xì)菌捕光色素、蛋白質(zhì) 捕光4、特殊結(jié)構(gòu)1細(xì)胞壁外的表層結(jié)構(gòu)和被外多糖1外表層：細(xì)菌、細(xì)胞壁外普遍都有S層，它由同型蛋白或糖蛋白組成，呈網(wǎng)格狀，分子量為40170Kda。G+菌中：與肽聚糖相連 G-菌中：與脂多糖相連，或直接連在質(zhì)膜上作用：保護(hù)性外被 細(xì)胞吸附和細(xì)胞識(shí)別 分子篩捕捉分子、離子 酶的支架 毒力因子。2被外多糖和莢膜莢膜：有些細(xì)菌的細(xì)胞壁外存在被外多糖，具有較好的結(jié)構(gòu)，不易被洗掉的稱為莢膜。較厚200nm以上。微

30、莢膜：不能用光學(xué)顯微鏡觀察到，但可用血清學(xué)方法顯示。較薄碳源氮源P.S.K.Mg生長(zhǎng)因子、微量元素110-1-10-2-10-3-10-4-10-5-10-6H2O：所有生物細(xì)胞的水分含量都是最高1溶劑；2營(yíng)養(yǎng)吸收；3參與代謝；4滲透壓碳：最大量+能量氮：次之+局部能量C/N：非常重要，非簡(jiǎn)單的氮素與碳素的比，微生物對(duì)培養(yǎng)基中碳和氮的可利用之比。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度適宜；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)間濃度比例適宜。3、物理化學(xué)條件適宜1PH值：PH111都有微生物生長(zhǎng)PH值內(nèi)源調(diào)節(jié)：由于微生物生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生許多代謝產(chǎn)物，會(huì)影響培養(yǎng)基中的PH值。因此需要調(diào)解。PH值內(nèi)源調(diào)節(jié)：通過(guò)培養(yǎng)基內(nèi)成分來(lái)發(fā)揮調(diào)節(jié)培養(yǎng)基PH值的作用

31、稱為PH值內(nèi)源調(diào)節(jié)。第一種：磷酸緩沖液：調(diào)節(jié)K2HPO4、 K2HPO4二者濃度可調(diào)節(jié)PH 6.0 第二種：CaCO3備用堿：由于溶解度極低，不會(huì)使培養(yǎng)基中PH值升高。但當(dāng)微生物產(chǎn)酸時(shí)，又會(huì)不斷中和，防止PH過(guò)快。外源調(diào)節(jié)：當(dāng)PH變化大時(shí)加酸堿調(diào)節(jié)2滲透壓等滲下：利于微生物的生長(zhǎng)。低滲下：無(wú)細(xì)胞壁細(xì)菌死亡、破裂。高滲下：失水質(zhì)壁別離，影響生長(zhǎng)。Aw(水分活度)：在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。定義：在同溫、同壓下，某溶液的蒸汽壓P與純水的蒸汽壓P0之比Aw=P/ P0100%0.998之間。微生物生長(zhǎng)的最低小分活度aw值： 假設(shè)干食物的Aw值： (5) 4、經(jīng)濟(jì)實(shí)用以粗代

32、精，以廢代好，以烴代糧 ，以纖代糖，以N2代朊 。二、培養(yǎng)基的類型1、按化學(xué)組成來(lái)分按對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度來(lái)分：1天然培養(yǎng)基：利用動(dòng)、植物或微生物體或其提取物制成的培養(yǎng)基。人們無(wú)法知道其中確實(shí)切成分。例如：肉湯牛肉膏、蛋白胨 、麥芽汁、土豆汁、木屑、麥皮、玉米等?？蓾M足很多營(yíng)養(yǎng)缺陷型微生物種類的營(yíng)養(yǎng)需求。2合成培養(yǎng)基組合培養(yǎng)基、綜合培養(yǎng)基：是一類用高純度化學(xué)試劑配制而成，各種成分包括微量元素的量都確切知道的培養(yǎng)基。例：培養(yǎng)細(xì)菌的：葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌的：高氏一號(hào)淀粉硝鹽培養(yǎng)真菌的：察氏培養(yǎng)基蔗糖、硝鹽優(yōu)點(diǎn)：成分精確、培養(yǎng)的重演性高缺點(diǎn)：價(jià)格較貴、配制麻煩一般用于：營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理、生化

33、、遺傳、育種研究等工作。3半合成培養(yǎng)基：既有天然成分又有純化學(xué)試劑的培養(yǎng)基。2、按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分：固體、液體、半固體1固體培養(yǎng)基2%的瓊脂洋芽。瓊脂：由海藻中提取的多糖、無(wú)營(yíng)養(yǎng)、不易分解、融化溫度96，凝固溫度：4045高度透明、強(qiáng)粘著力，耐高壓滅菌?？芍瞥善桨濉⑿泵娴?。用途：菌種別離、鑒定、菌落計(jì)數(shù)、雜菌檢驗(yàn)。菌種保艙、選種、育種、抗生素活性測(cè)定菌種生產(chǎn)等。又分4種2%瓊脂非可逆凝固型：血清凝固培養(yǎng)基無(wú)機(jī)硅膠凝固劑天然固體：木屑、麩、胡蘿卜、馬鈴薯片等。濾膜：2半固體：半凝固0.7%用途：穿刺培養(yǎng)：觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)性噬菌體效價(jià)測(cè)定：厭氧菌培養(yǎng)：趨化性研究3液體培養(yǎng)基： 工業(yè)發(fā)酵、試驗(yàn)室都常

34、用，連續(xù)培養(yǎng)3、按培養(yǎng)基的功能來(lái)分1選擇性培養(yǎng)基：根據(jù)某種微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)培養(yǎng)基，其功能是使混合菌樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌，從而提高該菌的篩選效率。方法 第一：加富培養(yǎng)，根據(jù)別離“目的菌的特性，參加其專門嗜好的“營(yíng)養(yǎng)，使其數(shù)量大增，變成優(yōu)勢(shì)，然后再別離，易成功。第二：抑制其它菌生長(zhǎng)，使其占優(yōu)勢(shì)。例：鏈霉素：抑制細(xì)菌；青霉素：抑制G+細(xì)菌等。2鑒別性培養(yǎng)基：培養(yǎng)基中加有能與某一菌的代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反響的指示劑，從而用肉眼就能使該菌菌落與外形相似的其它種菌落區(qū)分的培養(yǎng)基，就稱為鑒別性培養(yǎng)基。第五章 微生物的代謝第一節(jié) 微生物的能量代謝一、細(xì)胞中的氧化復(fù)原反響與能量

35、產(chǎn)生氧化復(fù)原 相反而偶聯(lián)的反響氧化反響中：失去電子的物質(zhì)稱電子供體或供氫體被氧化，得到電子的物質(zhì)稱電子受體受氫體被復(fù)原。在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的氧化復(fù)原反響中，電子從最初供體轉(zhuǎn)移到最終受體，需經(jīng)由中間載體，全反響過(guò)程的凈能量變化決定于最初電子供體和最終電子受體之間的復(fù)原勢(shì)。復(fù)原勢(shì)差越大，產(chǎn)能越多。復(fù)原勢(shì)：各種基質(zhì)給出電子而被氧化和接受電子而被復(fù)原的趨勢(shì)是不同的，這種趨勢(shì)稱為基質(zhì)的復(fù)原勢(shì)E0單位V或mv。生物氧化：有機(jī)物在生物體內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的氧化復(fù)原反響逐步分解并釋放出能量的過(guò)程。二、高能化合物ATP的合成基質(zhì)養(yǎng)化產(chǎn)生德能量?jī)?chǔ)存于高能化合物或熱量細(xì)胞中的高能化合物高能磷酸化合物高能磷酸化合物：乙酰輔酶

36、A、乙酰磷酸、肌酸磷酸、1，3二磷酸甘油酸、氨甲酰磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、ATP(三磷酸腺苷)ATP：最常見的和通用高能磷酸化合物，在生物代謝中起重要作用。ATPPi+ADP+能量經(jīng)末端水解二細(xì)胞合成ATP的途徑三個(gè)途徑1、底物水平磷酸化：底物氧化含高能磷酸鍵的化合物另一有機(jī)物 ADP轉(zhuǎn)磷酸ATP2、氧化磷酸化：通過(guò)呼吸鏈產(chǎn)生ATP的過(guò)程物質(zhì)氧化電子+H 經(jīng)呼吸鏈經(jīng)一系列傳遞 電子受體受氫體不斷釋放能量可使ADPATP3、光合磷酸化：將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過(guò)程。1藍(lán)細(xì)菌：葉綠素放氧氣ATP2光合細(xì)菌：不放氧氣菌綠素3嗜鹽細(xì)菌：色素蛋白+光H+ 不斷轉(zhuǎn)運(yùn)到膜外，返回時(shí)生成ATP三、微生物細(xì)胞中能量

37、的釋放和利用根據(jù)最終電子受體性質(zhì)不同，微生物產(chǎn)生能量方式有3種：1發(fā)酵；2有氧氣呼吸；3無(wú)氧氣呼吸一發(fā)酵厭氧代謝有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)只是局部碳原子被氧化，所形成的某些中間產(chǎn)物又作為受氫體接受氫而形成新的產(chǎn)物。典型：酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵ATP產(chǎn)生：底物水平的磷酸化電子供體 電子受體有機(jī)物有機(jī)物+能量+熱兼性厭氧微生物的巴斯德效應(yīng)：1無(wú)氧氣時(shí)：發(fā)酵2有氧氣時(shí)：抑制發(fā)酵 巴斯得反響二有氧呼吸即呼吸作用底物氧化時(shí)以分子氧作為電子受體，通過(guò)呼吸鏈傳遞電子，可將有機(jī)物徹底氧化，釋放大量能量熱量+ATP有機(jī)物電子供體+氧氣電子受體CO2+H2O電子受體+ATP+墊量有氧氣呼吸：是有氧氣條件下需氧菌、兼性需氧菌進(jìn)行的

38、生物氧化過(guò)程。其中：1化能異養(yǎng)菌 有機(jī)物CO2+H2O+能量2化能自養(yǎng)菌 ：H2氫B H2O+能量：2、22-3硫BS、SO2+能量：硝化亞硝酸+H2O+能量亞硝酸硝化硝酸+H2O+能量三無(wú)氧呼吸：化合物氫化脫下H+e經(jīng)呼吸鏈傳遞、最終交給無(wú)機(jī)氧化物的過(guò)程稱為無(wú)氧呼吸厭氣菌有機(jī)物可徹底氧氣化，復(fù)原電子受體：NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等。電子受體接受一局部能量，因此，APT比有氧氣呼吸產(chǎn)生的少。NO3-NO2反硝化1脫氮；2脫硫、3甲烷發(fā)酵四能量的消耗：1、生物合成：蛋白、核酸、脂類、多糖、貯藏物、細(xì)胞物2、其它生命活動(dòng)：主動(dòng)運(yùn)輸、維持細(xì)胞滲透壓、細(xì)胞分裂、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)3、

39、生物發(fā)光：化學(xué)能光能，必需具有發(fā)光素和發(fā)光素酶4、有些ATP以熱能形式散失：生物熱。第二節(jié) 微生物的分解代謝分解代謝：復(fù)雜有機(jī)物經(jīng)一系列分解代謝酶系的催化產(chǎn)生能量和小分子物質(zhì)的過(guò)程稱為分解代謝。有機(jī)物種類很多，微生物分解各種有機(jī)物的途徑各異，但已糖分解最重要。已糖：異養(yǎng)微生物最重要的碳源和能源1葡萄糖；2果糖。一、已糖的分解一糖酵解和三梭酸循環(huán)廣泛存在于好氧、厭氧和兼性厭氧微生物中葡萄糖在有氧氣條件下的分解過(guò)程主要經(jīng)過(guò)4各階段：1、糖酵解：走EM途徑1G降解2丙酮酸。2、乙酰輔EA的生成：丙酮酸 丙酮酸脫氫酶系 氧化、脫梭 、脫氫乙酰輔酶A、CA循環(huán)：進(jìn)一步氧化，必有氧氣才能進(jìn)行反響，總反響式

40、：乙酰COA+3H2O+3NAD+FAD+DP+Pi2CO2+COA+3NADH+3H+FADH2+ATP4、進(jìn)入呼吸鏈產(chǎn)能：NADH+ H+和FADH2呼吸鏈H2O+代謝終產(chǎn)物+大量ATP1分子GCO2+H2O+38個(gè)ATP二糖降解和其它途徑1、磷酸戊糖途徑PP途徑多數(shù)好氧或兼性好氧微生物都有此途徑第一階段：氧化6- 磷酸G脫氫、水解、氧化脫梭5-磷酸核酮糖+CO2第二階段：非氧化階段5- 核酮糖基因轉(zhuǎn)移、分子重組7C、4C、3C化合物產(chǎn)生NADPH與NADH都是輔ENADH：用于ATP形成NADH：生物合成作用的復(fù)原劑都是輔E酵母：在糖的利用上87%走EM途徑，13%走PP途徑。青霉：在糖

41、的利用上77%走PP途徑、23%走EM途徑2、ED途徑：在細(xì)菌中特有的是少數(shù)缺乏完整EM途徑的微生物所具有的一種替代途徑，在其它生物中還未發(fā)現(xiàn)。其特點(diǎn)：4步反響可獲丙酮酸，EM反響需10步，才可獲丙酮酸。丙酮酸脫梭乙醛復(fù)原乙醇細(xì)菌乙醇發(fā)酵發(fā)酵單胞菌：假單胞菌： 有此途徑 產(chǎn)能水平低1分子G2分子丙酮+1ATP+2NADH3、磷酸酮糖酶途徑：只在某些原核微生物中發(fā)現(xiàn)是PP途徑的支路關(guān)鍵酶：磷酸酮糖酶產(chǎn)物：二、丙酮酸代謝的多樣性有氧時(shí)：進(jìn)入TCA循環(huán)徹底氧化無(wú)氧時(shí)：進(jìn)行乳酸、乙醇、丁酸等發(fā)酵一酒精發(fā)酵酵母：厭氧氣下：1分子G2分子乙醇+2CO2+2ATPEM途徑細(xì)菌：ED途徑：1分子G2分子乙醇+

42、2CO2+1ATP (ED途徑)途徑不同產(chǎn)能少一半二乳酸發(fā)酵：許多細(xì)菌能利用G乳酸，產(chǎn)生乳酸的這類細(xì)菌通常稱為乳酸細(xì)菌。1、同型乳酸發(fā)酵：乳桿菌、鏈球菌屬中多數(shù)細(xì)菌G+2ADP+2Pi(EM)2丙酮酸乳酸脫氫E2乳酸+2ATP1G2乳酸+2ATP2、異型乳酸發(fā)酵腸膜狀明串球菌1G1乳酸+1乙醇+1ATP+CO2乳酸發(fā)酵：自然發(fā)酵先驅(qū),不降低營(yíng)養(yǎng)缺纖維素E和蛋白E，食品業(yè)廣泛應(yīng)用，防腐、提高風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)。三丁酸發(fā)酵：是由專性厭氧氣梭狀芽孢桿菌所進(jìn)行的一種發(fā)酵，因產(chǎn)物中有丁酸，稱為丁酸發(fā)酵。代表種：丁酸梭菌GEM丙酮酸乙酰磷酸乙酰輔酶A+H2+CO2 縮合2分子縮合乙酸 乙酰乙酰輔酶A丁酸產(chǎn)物中：丁

43、酸、乙酸、CO2、H2四丙酮酸的其它發(fā)酵：分類依據(jù)混合發(fā)酵：大腸桿菌丙酸發(fā)酵：丙酸細(xì)菌丁二醇發(fā)酵：產(chǎn)氣桿菌丁酸丁醇發(fā)酵：第三節(jié) 微生物合成代謝同化作用合成代謝要素：小分子單體物質(zhì)、能量及復(fù)原力(這些物質(zhì)從分解代謝中獲得)。注：合成代謝決不是分解代謝的逆轉(zhuǎn)。主要區(qū)別：1E系不同，二個(gè)代謝中酶不相同。2分解代謝是產(chǎn)能反響，而合成謝是耗能反響。3真核生物中的分解代謝和合成代謝是在不同細(xì)胞區(qū)域內(nèi)完成一、無(wú)機(jī)養(yǎng)料的同化一二氧化碳的同化二氧化碳的固定1、自養(yǎng)微生物對(duì)二氧化碳的固定6CO2+12NADPH ATP C6H2O6+12NADP+ 主要經(jīng)卡爾文循環(huán)完成的C3循環(huán)。 少數(shù)細(xì)菌如：綠色光合細(xì)菌和厭氧

44、的異養(yǎng)細(xì)菌中：缺乏關(guān)鍵E核酮糖二磷酸羧化E不能走卡爾文循環(huán)?？衫肨CA循環(huán)的反向復(fù)原作用對(duì)磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酸CoA羧化、-酮戊二酸羧化，但需要鐵氧還蛋白存在。2、異養(yǎng)微生物對(duì)二氧化碳的固定TCA循環(huán)中如沒(méi)不斷的供給草酰乙酸那么環(huán)會(huì)中斷。需PEP酶催化PEP磷酸烯醇式丙酮酸羧化只有少局部碳源來(lái)自CO2，固定二氧化碳產(chǎn)生草酰乙酸，使TCA循環(huán)正常維持。(二)硝酸鹽的同化復(fù)原硝酸鹽是無(wú)機(jī)氮源，高度氧化態(tài)的，需復(fù)原為氨才能固化為有機(jī)氮化物，稱為硝酸鹽的同化復(fù)原作用硝化。需二個(gè)階段：第一個(gè)階段：硝酸鹽復(fù)原亞硝酸鹽NO3-+NADPH+H+E NO2-+H2O+NADP+供氫體：NADPH+H+或

45、：NADH+H+E：同化型硝酸復(fù)原酶第二階段：亞硝酸復(fù)原成氨 NO2E1 NH2OHE2 NH3供氫體： NADPH+H+ NADH+H+E1：亞硝酸復(fù)原E。E2： 胺復(fù)原E。E1、E2 都是含金屬的蛋白，以金屬為輔E。三分子態(tài)氮的同化生物固氮作用生物固氮作用：微生物將分子態(tài)N2復(fù)原為氨NH3的作用稱為生物固氮作用。N2+8e+8H+nATP2NH3+H2+nADP+nPi上面反響必須具備四個(gè)條件：固氮E；電子供體；電子載體；能量固氮E：分子量很大，由2種組分構(gòu)成1鉬鐵蛋白；2鐵蛋白。只有二種組分共同存在時(shí)，才構(gòu)成具固氮功能的E。在固氮菌中還有其它固氮E：釩固氮E：由釩代替銅的作用。鐵固氮E：

46、由鐵來(lái)替代銅的作用。固氮E還具有多種催化作用復(fù)原：其中：乙炔C2H2復(fù)原乙烯C2H4可測(cè)定固氮強(qiáng)度 。氧氣：固氮E對(duì)氧氣敏感，分子態(tài)氧氣可使其純化失活。好氧氣性固氮微生物，生活需氧氣，而固氮厭氧氣，需具備有特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)這一矛盾。2、N2復(fù)原過(guò)程1氫和電子來(lái)源： 巴氏梭菌厭氣： 丙酮酸裂解； 光合細(xì)菌：光合磷酸化； 好氧氣固氮菌：TCA循環(huán)NADPH氫、e供體； 固氮根瘤菌：貯藏物：聚羥基丁酸2電子載體：黃素蛋白 e eee鐵氧還蛋白 鐵蛋白固氮E中 鉬鐵蛋白e復(fù)原底物N2NH33是高能耗反響微生物：為節(jié)省能源，微生物會(huì)在沒(méi)有現(xiàn)成無(wú)機(jī)氮化物作養(yǎng)料時(shí)，才進(jìn)行固氮作用多種微生物可固氮都是原核

47、微生物。酸鹽的同化復(fù)原SO42-+ATP+NADPH+H+ NADH+H+H2S+H2O+NADP+ NADP+絲氨酸半胱氨酸有機(jī)SS由+6-2被復(fù)原二、大分子前體物質(zhì)的合成自學(xué)為主三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分大分子物質(zhì)的合成自學(xué)為主四、微生物合成的次生代謝產(chǎn)物初生代謝：是一類普遍存在于一切生物體中的代謝，這是一類與生物生存有關(guān)的涉及到產(chǎn)能和耗能的代謝。次生代謝：微生物合成一些對(duì)微生物本身的生命活動(dòng)沒(méi)有明確的功能的物質(zhì)的過(guò)程。這一過(guò)程產(chǎn)生的產(chǎn)物稱次生代謝產(chǎn)物。次生代謝產(chǎn)物：1糖苷類 2多肽類 3萜烯類 4芳香類常在菌體旺盛生長(zhǎng)后期穩(wěn)定生長(zhǎng)期合成，并能在菌體內(nèi)或環(huán)境中積累，受環(huán)境條件影響較大。一抗生素：是微

48、生物產(chǎn)生的一類能抑制或殺死另一類微生物的化學(xué)藥劑。已發(fā)現(xiàn)3000多種，但應(yīng)用的只有少數(shù)幾十種。殺菌機(jī)理： 1抑制細(xì)胞壁的合成；2損傷原生質(zhì)膜；3干擾蛋白質(zhì)的合成；4阻礙核酸的合成干擾DNA復(fù)制農(nóng)業(yè)抗生素：防治農(nóng)業(yè)病蟲害效果顯著。二激素：可刺沖動(dòng)物、植物生長(zhǎng)或性器官發(fā)育的一類物質(zhì)。如：赤霉素三毒素大多是蛋白質(zhì)類毒素1白喉毒素：2肉毒素：3破傷風(fēng)毒素：厭氧氣4伴胞晶體蘇云金桿菌5黃曲霉毒素：玉米、花生等糧食易有四色素：第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制生長(zhǎng)：是細(xì)胞體積、內(nèi)含物和細(xì)胞數(shù)目的增加。繁殖：產(chǎn)生新一代的過(guò)程。真菌絲狀：1生長(zhǎng)：真正的生長(zhǎng)，即細(xì)胞由小到大，數(shù)目由少變多。2繁殖：有性繁殖或無(wú)性孢子繁

49、殖產(chǎn)生新的一代個(gè)體。細(xì)菌：生長(zhǎng) 群體生長(zhǎng)=個(gè)體生長(zhǎng)+繁殖 包括：生長(zhǎng)和繁殖研究細(xì)菌的群體生長(zhǎng)才有實(shí)際意義。第一節(jié) 純培養(yǎng)微生物群體的生長(zhǎng)一、獲得純培養(yǎng)的方法一稀釋別離法p-971、稀釋平皿別離法是一種將菌液稀釋到能在平板培養(yǎng)基上形成菌落，在挑取所需菌落進(jìn)行培養(yǎng)，以獲得純種的方法。一般將待別離的樣品進(jìn)行一系列稀釋通常按1：10稀釋，多在試管中進(jìn)行，每支試管裝有9ml無(wú)菌生理鹽水，用無(wú)菌吸管吸取1ml菌液注入試管中搖勻，即被稀釋10倍。就這樣依次稀釋，使菌數(shù)逐漸減少。應(yīng)根據(jù)樣品的含菌量確定具體的稀釋度，每個(gè)稀釋度都應(yīng)有專用的吸管。從最后三個(gè)稀釋度的試管中各取定量菌液，注入無(wú)菌培養(yǎng)皿中，隨即倒入約4

50、5瓊脂培養(yǎng)基，混勻凝固后在適溫下培養(yǎng)出菌落。依據(jù)菌落特征或其他特性指標(biāo)，挑取所需要的單個(gè)菌落于斜面培養(yǎng)基上，適溫下培養(yǎng)，至長(zhǎng)滿斜面。這樣經(jīng)過(guò)依次別離的軍種純度是不高的，需將此菌種在經(jīng)稀釋法或劃線法別離，繼續(xù)挑取單菌落培養(yǎng)。如此反復(fù)幾次，直到出現(xiàn)的菌落的各種特征都很一致，那么可證明該菌種為純菌種或純培養(yǎng)圖4-1。平皿劃線法用接種環(huán)沾取少許別離的材料，在平板培養(yǎng)基外表作連續(xù)畫線，也可交叉畫線，隨著接種環(huán)的移動(dòng)，菌體得以分散，經(jīng)適溫培養(yǎng)即長(zhǎng)出菌落。在開始畫線區(qū)內(nèi)的菌體分散度小，難以形成菌落，在最后畫線區(qū)域的菌體分散度大，可形成單菌落。將符合要求的菌落移至斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)，重復(fù)屢次，即可獲得純菌種。2

51、、單細(xì)胞挑取法：?jiǎn)伟麆e離器常用于真菌孢子別離法。用顯微鏡挑取器，從別離材料中挑取一個(gè)細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)的方法為單細(xì)胞挑取法。把一滴菌液置于無(wú)菌載玻片上，用裝置于顯微鏡上的顯微挑取器殺上的極細(xì)毛吸管挑取一個(gè)菌體，將其接種培養(yǎng)，即得到純培養(yǎng)的微生物。二選擇性培養(yǎng)基的利用1、抑菌劑 結(jié)晶紫1：20005000倍可抑制大多數(shù)G+細(xì)菌青霉素：抑制G+細(xì)菌生長(zhǎng) 鏈霉素：抑制原核微生物 伊紅、美藍(lán)可抑制細(xì)菌，酸可抑制大多數(shù)細(xì)菌2、病原菌感染敏感寄主再別離易獲純培養(yǎng)3、條件選擇：高溫度死非芽胞菌，剩下再別離易芽孢菌二、細(xì)菌群體生長(zhǎng)的測(cè)量一細(xì)胞數(shù)量的測(cè)定1、細(xì)胞總數(shù)的測(cè)定1顯微鏡計(jì)數(shù)法適用于單細(xì)胞細(xì)菌、酵母制菌懸液：

52、2比濁法細(xì)胞多濁度大比色法測(cè)定條件：要有標(biāo)準(zhǔn)曲線要調(diào)節(jié)適當(dāng)濃度在一定濃度范圍內(nèi)與光密度成直線關(guān)系。不宜用深色培養(yǎng)基2、活細(xì)胞數(shù)量測(cè)定1稀釋平皿測(cè)數(shù)法缺點(diǎn)：并非所有細(xì)胞都可形成肉眼可見菌落。有時(shí)不可將所有細(xì)胞分開。2最大概率法求近似值MPN臨界級(jí)數(shù)：將最后的有菌生長(zhǎng)的稀釋度稱為臨界級(jí)數(shù)。根據(jù)三個(gè)臨界級(jí)數(shù)中試驗(yàn)重復(fù)中出現(xiàn)的菌陽(yáng)性為數(shù)，查表求MPN值。適用于：含菌量少的樣品、在固體培養(yǎng)基上不易生長(zhǎng)的細(xì)菌。3濃縮法濾膜法過(guò)濾富集、再培養(yǎng)測(cè)定菌數(shù)二細(xì)胞生物量的測(cè)定1、測(cè)定細(xì)胞干重法：深層培養(yǎng)的真菌適于：菌濃度高、不含顆粒雜質(zhì)的樣品。2、DNA測(cè)定法DNA在細(xì)胞中含量恒定，不受菌齢、環(huán)境限制。DNA和DA

53、BAHCL3，5二氨基苯甲酸一鹽酸溶液反響顯示特殊的的熒光。根據(jù)熒光強(qiáng)度可測(cè)DNA含量。缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、需條件3、ATP測(cè)定法4、代謝活性法：耗氧氣，產(chǎn)酸、二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)的消耗等受影響因素多。5、菌絲吃料深度三、分批培養(yǎng)中細(xì)菌群體的生長(zhǎng)10431025噸，約為地球重量的3680倍。一細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線定義：將少數(shù)純種單細(xì)胞微生物接種到恒容積的液體培養(yǎng)基中在適宜的溫度、通氣厭氧菌那么不通氣等條件下，它們的群體就會(huì)有規(guī)律地生長(zhǎng)起來(lái)。如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)作縱坐標(biāo)，就可繪制一條有規(guī)律的曲線，這就是微生物的典型生長(zhǎng)曲線。分四個(gè)時(shí)期即群體生長(zhǎng)周期各個(gè)時(shí)期長(zhǎng)短決定于菌種特性和培養(yǎng)條件。1、延緩期

54、延滯期：細(xì)菌細(xì)胞接種到新鮮培養(yǎng)液中，在開始培養(yǎng)的一段時(shí)間內(nèi)細(xì)胞數(shù)不增加的時(shí)期，稱為延緩期。特點(diǎn)： 1生長(zhǎng)速率常數(shù)等于零3細(xì)胞內(nèi)RNA特別是rRNA含量增多，原生質(zhì)呈嗜堿性。4合成代謝活潑，酶類和ATP合成加快，產(chǎn)生各種誘導(dǎo)E。5對(duì)不良條件：NaCL濃度、溫度、抗生素等藥物反響敏感。時(shí)間：幾分鐘幾小時(shí)影響因素1接種菌齡：對(duì)數(shù)期種子可縮短延遲期2接種量3培養(yǎng)基成分：2、對(duì)數(shù)期指數(shù)期：是指在生長(zhǎng)曲線中緊接著延滯期的 一個(gè)細(xì)胞以幾何級(jí)數(shù)速度分裂的一段時(shí)間，表現(xiàn)為一條上升的直線。特點(diǎn)：1生長(zhǎng)速率常數(shù)單位時(shí)間繁殖的平均代數(shù)最大，因而細(xì)胞分裂一次所需的增代時(shí)間最短。2細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)各種成分最為均勻

55、，形態(tài)、生理特征性較為一致，是研究的好材料。3酶系活潑代謝旺盛。因此發(fā)酵工業(yè)中常用做生產(chǎn)種子菌。也是增殖噬菌體的最適宿主菌令。三參數(shù)：1繁殖代數(shù)m： x2= x12n以對(duì)數(shù)表示：lgx2=lgx1nlg2n= lgx2- lgx1 =3.322(lgx2- lgx1)lg2(2)生長(zhǎng)速率常數(shù)(R)：?jiǎn)挝粫r(shí)間的平均代數(shù)R= n = 3.322(lgx2- lgx1)t2t1 t2t13代時(shí)GG= 1 = lg2lg1R 3.322(lgx2- lgx1)影響指數(shù)期微生物增代時(shí)間的因素：1菌種：不同菌種的代時(shí)差異極大。2營(yíng)養(yǎng)成分：基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分不同，代時(shí)不同。3營(yíng)養(yǎng)物濃度：營(yíng)養(yǎng)物濃度很低時(shí)才會(huì)是影響

56、到生長(zhǎng)速率，到達(dá)一定濃度后隨濃度上升速率，不變但影響最終菌體的產(chǎn)量。4溫度有明顯影響一些細(xì)菌的代時(shí)菌名培養(yǎng)基溫度代時(shí)分Nitrobacter agilis活潑硝化桿菌組合371200Pseudomomas natriegenes漂游假單胞菌肉湯27E.coli 大腸桿菌肉湯3717牛奶37Enterobacter aerogenes產(chǎn)氣腸桿菌肉湯或牛奶371618Enterobacter aerogenes產(chǎn)氣腸桿菌組合372944Bacillus mycoides蕈狀芽孢桿菌肉湯3728B.cereus 蠟狀芽孢桿菌肉湯3018肉湯55肉湯252632肉湯3031Lactobacillus

57、acidophilus嗜酸乳桿菌牛奶376687Streptoccus lactis乳酸鏈球菌牛奶3726S.Lactis 乳酸鏈球菌乳糖肉湯3748Salmonella typhi傷寒沙門氏菌肉湯37Vibrio cholerae霍亂弧菌肉湯372138Staphylococcus aureus金黃色葡萄球菌肉湯372730Clostridium butyricum丁酸梭菌玉米醪3051Azotobacter chroococcum褐球固氮菌G25240Rhizobium japonicum大豆根瘤菌G25344461Mycobacterium tuberculosis結(jié)核分枝桿菌組合377

58、92932Treponema pallidum梅毒密螺旋體家兔371980溫度() 代時(shí)分 溫度 代時(shí)分10 860 35 2220 90 45 2025 40 47.5 7730 293、穩(wěn)定期：又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期。其特點(diǎn)：1是生長(zhǎng)速率常數(shù)等于0，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。 2這時(shí)菌體產(chǎn)量到達(dá)了最高點(diǎn)，而且菌體產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗呈現(xiàn)出一定的比例關(guān)系，稱生長(zhǎng)得率生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)，100%。3細(xì)胞開始貯存糖原，異染顆粒和脂肪等。4多數(shù)芽孢桿菌開始形成芽孢。5有些微生物開始合成次生代謝產(chǎn)物抗生素。原因：1營(yíng)養(yǎng)物尤其是限制性因子耗盡。2營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，例C

59、/N不適等。3酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物積累。4PH、Eh的等理化條件越來(lái)越不適等。4、衰亡期: 繼穩(wěn)定期后，環(huán)境變的更不適于細(xì)菌生長(zhǎng)，個(gè)體死亡速度超過(guò)新生的速度，活菌數(shù)急劇減少，整個(gè)群體呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。R為負(fù)數(shù)。此時(shí)：1細(xì)胞多樣性、退化態(tài)膨大、不規(guī)那么形態(tài)等。2有的微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶。3有些微生物產(chǎn)生或釋放抗生素等次生代謝產(chǎn)物。4芽孢桿菌開始釋放芽孢。5G染色不穩(wěn)定。二固體培養(yǎng)基上細(xì)菌群體的生長(zhǎng)在固體培養(yǎng)基上，細(xì)胞分裂后不能分散開來(lái)，因此相對(duì)地固定在培養(yǎng)基外表，形成菌落。是細(xì)菌鑒定指標(biāo)之一。菌落：非細(xì)胞簡(jiǎn)單的堆積是有一定形狀、結(jié)構(gòu)、并呈現(xiàn)有特色的圖案。菌落形成是細(xì)胞

60、群體行為，通過(guò)細(xì)胞間的信號(hào)傳遞來(lái)完成，是有組織的行動(dòng)。有利于發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)，抵御不良條件。四、細(xì)菌群體生長(zhǎng)的連續(xù)培養(yǎng)在分批培養(yǎng)時(shí)如果在細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)期時(shí)，一方面以一定速度源源不斷地輸入新鮮培養(yǎng)液，另一方面緩緩地以同樣速度移去培養(yǎng)物包括菌體和代謝產(chǎn)物，可以無(wú)限延長(zhǎng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，這種培養(yǎng)方法稱為連續(xù)培養(yǎng)。一恒化培養(yǎng)：采用低濃度限制性養(yǎng)料使微生物始終處于在低于最高生長(zhǎng)速率條件下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的一種連續(xù)培養(yǎng)?？刂疲毫魅腽B(yǎng)料和排出培養(yǎng)物的速度過(guò)快：菌增殖速度低于排出速度，菌數(shù)過(guò)慢：限制性因子不夠，微生物餓死，菌數(shù)用途：用于與生長(zhǎng)速率相關(guān)的各種理論研究。二恒濁培養(yǎng)：采用高濃度完全養(yǎng)料培養(yǎng)基，使培養(yǎng)的微生物一直以最