武漢大學(xué)微生物學(xué)考研資料

古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬于原核生物。球菌細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。桿狀細(xì)菌的排列方式常因生長(zhǎng)階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。弧菌：菌體只有一個(gè)彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號(hào)，鞭毛偏端生。螺旋菌：菌體回轉(zhuǎn)如螺旋，螺旋數(shù)目和螺距大小因種而異。鞭毛二端生。細(xì)胞壁堅(jiān)韌，菌體較硬。螺旋體菌：菌體柔軟，用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。柄桿菌：細(xì)胞上有柄（stalk）、菌絲（hyphae）、附器（appendages）等細(xì)胞質(zhì)伸出物，細(xì)胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細(xì)柄。一般生活在淡水中固形物的表面，其異常形態(tài)使得菌體的表面積與體積之比增加，能有效地吸收有限的營(yíng)養(yǎng)物；德國(guó)科學(xué)家H.N.Schulz等1999年在納米比亞海岸的海底沉積物中發(fā)現(xiàn)的一種硫磺細(xì)菌（sulfurbacterium），其大小可達(dá)0.75mm，Thiomargaritanamibiensis，“納米比亞硫磺珍珠”。其體積比E.fishelsoni還大100倍。該菌細(xì)胞內(nèi)約98％的空間都被一個(gè)胞液內(nèi)富含硝酸鹽的液泡所占據(jù)，而厚度在0.5-2.0mm、充滿硫粒的細(xì)胞質(zhì)層則環(huán)繞在液泡的周圍。該細(xì)胞質(zhì)層非常薄，其厚度類同于大多數(shù)細(xì)菌，足以保證適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散速率。液泡中的硝酸鹽則被用作硫氧化的電子受體，以產(chǎn)生能量。一種真核微生物Nanochlorumeukaryotum，直徑僅有1～2mm，但它卻是真正的真核生物，擁有一個(gè)核，一個(gè)葉綠體和一個(gè)線粒體。證實(shí)（研究）細(xì)胞壁存在的方法：（1）細(xì)菌超薄切片的電鏡直接觀察；（2）適當(dāng)?shù)馁|(zhì)、壁染色，可以在光學(xué)顯微鏡下看到細(xì)胞壁；（3）機(jī)械法破裂細(xì)胞后，分離得到純的細(xì)胞壁；（4）制備原生質(zhì)體，觀察細(xì)胞形態(tài)的變化；

脂多糖的主要功能：1）LPS結(jié)構(gòu)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；根據(jù)LPS抗原性的測(cè)定，沙門(mén)氏菌屬(Salmonella)的抗原型多達(dá)2107種。這種O-特異側(cè)鏈種類的變化，一方面可使細(xì)菌躲避宿主免疫系統(tǒng)攻擊，保持感染成功。另一方面，也使我們可以用靈敏的血清學(xué)方法對(duì)病原菌進(jìn)行鑒定，在傳染病的診斷中有其重要意義。2）LPS負(fù)電荷較強(qiáng)，與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用，對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。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）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；5）許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；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(chǎng)所。在周質(zhì)空間中，存在著多種周質(zhì)蛋白（periplasmicproteins），包括水解酶類、合成酶類、結(jié)合蛋白和受體蛋白特殊細(xì)胞壁的細(xì)菌：某些分枝桿菌和諾卡氏菌的細(xì)胞壁主要由一類被稱為霉菌酸（Mycolicacid）的枝鏈羥基脂質(zhì)組成，后者被認(rèn)為與這些細(xì)菌感染能力有關(guān)。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：真核生物細(xì)胞膜中一般含有膽固醇等甾醇，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，而是含有hopanoid（藿烷類化合物）。單由磷脂分子形成的膜是不穩(wěn)定的，但如果在其中加入甾醇類物質(zhì)就可以提高膜的穩(wěn)定性（已有實(shí)驗(yàn)室證據(jù)），而真核生物細(xì)胞膜中就含有膽固醇，其含量在5%-25%。而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等甾醇，而是含有hopanoid類甾醇，其作用被認(rèn)為也是穩(wěn)定細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。而這種含有hopanoid類甾醇被認(rèn)為與地球上化石燃料的形成有很大關(guān)聯(lián)?；剂现孕纬?，是由于有機(jī)物沉積到底下深處后被微生物所作用而氧化成二氧化碳，然后在高溫和厭氧的條件下，形成石油和煤炭。據(jù)認(rèn)為，地下沉積物中碳的總量為1016噸?，F(xiàn)在已有越來(lái)越多的證據(jù)表明，這些沉積到地下形成化石燃料的有機(jī)物有90%以上都是來(lái)自細(xì)菌。其實(shí)驗(yàn)證據(jù)是90%的石油等的前體物質(zhì)是kerogen（油原，或稱油母巖質(zhì)），而研究表明，從kerogen主要是由細(xì)菌特有的hopanoid類甾醇所組成。顯然是微生物活動(dòng)分解動(dòng)植物的遺體后的結(jié)果。目前估計(jì)，在地下沉積物中細(xì)菌特有的hopanoid類甾醇的含量高達(dá)1011-12噸，與目前地球上存在的活的生物（livingorganisms）體內(nèi)含有的有機(jī)碳的含量相當(dāng)（也是1011-12噸）。因此，hopanoid被認(rèn)為是地球上含量最豐富的有機(jī)分子。硫粒：很多化能自養(yǎng)菌在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí)，常涉及對(duì)還原性的硫化物如H2S，硫代硫酸鹽等的氧化。在環(huán)境中還原性硫素豐富時(shí)，常在細(xì)胞內(nèi)以折光性很強(qiáng)的硫粒的形式積累硫元素。當(dāng)環(huán)境中環(huán)境中還原性硫缺乏時(shí)，可被細(xì)菌重新利用。不同種類細(xì)菌的膜在其結(jié)構(gòu)和功能方面存在很大差異。這種差異非常巨大且具有特征性，因此膜化學(xué)可被用于對(duì)細(xì)菌進(jìn)行鑒定。微生物儲(chǔ)藏物的特點(diǎn)及生理功能：不同微生物其儲(chǔ)藏性內(nèi)含物不同。例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲(chǔ)藏糖原，但有些光合細(xì)菌二者兼有。微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)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(chǔ)藏較多的碳源類內(nèi)含物，甚至達(dá)到細(xì)胞干重的50%，如果把這樣的細(xì)胞移入有氮的培養(yǎng)基時(shí)，這些儲(chǔ)藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應(yīng)。儲(chǔ)藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合的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，避免菌體內(nèi)酸性增高。儲(chǔ)藏物在細(xì)菌細(xì)胞中大量積累，是重要的自然資源。氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無(wú)磷脂。二種蛋白質(zhì)相互交連，形成一個(gè)堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，可耐受一定的壓力。膜的外表面親水，而內(nèi)側(cè)絕對(duì)疏水，故氣泡只能透氣而不能透過(guò)水和溶質(zhì)。將藍(lán)細(xì)菌培養(yǎng)在一個(gè)嚴(yán)密地塞緊瓶塞的瓶子里，細(xì)菌會(huì)在水面漂浮。但如果用錘子敲擊瓶塞，則原來(lái)漂浮的細(xì)菌就會(huì)沉到瓶底。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)前后細(xì)菌的檢測(cè)表明，突然增加的壓力破壞了氣泡，從而使微生物失去了浮力。細(xì)菌芽孢的特點(diǎn)：整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營(yíng)養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。芽孢的有無(wú)、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)。芽孢與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）細(xì)菌糖被的特點(diǎn)：（1）主要成分是多糖、多肽或蛋白質(zhì)，尤以多糖居多。經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色）后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。（2）產(chǎn)生糖被是微生物的一種遺傳特性，其菌落特征及血清學(xué)反應(yīng)是是細(xì)菌分類鑒定的指標(biāo)之一。（3）莢膜等并非細(xì)胞生活的必要結(jié)構(gòu)，但它對(duì)細(xì)菌在環(huán)境中的生存有利。（詳見(jiàn)P57-58）（4）細(xì)菌糖被與人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐有密切的關(guān)系。（詳見(jiàn)P58）細(xì)菌的趨避運(yùn)動(dòng)：鞭毛的功能是運(yùn)動(dòng)，這是原核生物實(shí)現(xiàn)其趨性（taxis）即趨向性的最有效方式。（參見(jiàn)P60）化學(xué)趨避運(yùn)動(dòng)或趨化作用（chemotaxis）：細(xì)菌對(duì)某化學(xué)物質(zhì)敏感，通過(guò)運(yùn)動(dòng)聚集于該物質(zhì)的高濃度區(qū)域或低濃度區(qū)域。光趨避運(yùn)動(dòng)或趨光性（phototaxis）：有的細(xì)菌能區(qū)別不同波長(zhǎng)的光而集中在一定波長(zhǎng)光區(qū)內(nèi)。趨磁運(yùn)動(dòng)或趨磁性（magnetotaxis），趨磁細(xì)菌根據(jù)磁場(chǎng)方向進(jìn)行分布。放線菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)：?jiǎn)渭?xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成；菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似，革蘭氏染色陽(yáng)性（少數(shù)陰性）；細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同，按形態(tài)和功能可分為營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種。1、養(yǎng)菌絲：匍匐生長(zhǎng)于培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營(yíng)養(yǎng)，也稱基內(nèi)菌絲。2、氣生菌絲：營(yíng)養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，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。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對(duì)放線菌進(jìn)行分類的依據(jù)。立克次氏體：1）某些性質(zhì)與病毒相近a、專性活細(xì)胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培基上生長(zhǎng)繁殖。這是因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)酶系不完全，一些必需的養(yǎng)料需從宿主細(xì)胞獲得；細(xì)胞膜比一般細(xì)菌的膜疏松，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較易通過(guò)，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)也容易漏出。這種可透性膜，一方面使它們有可能容易從宿主細(xì)胞獲得大分子物質(zhì)，另一方面也決定了它們一旦離開(kāi)宿主細(xì)胞則易死亡）b、大小介于病毒與一般細(xì)菌之間，除伯氏立克次氏體（Rickettsiaburneti）外，均不能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器（球狀體：0.2-0.5mm；桿狀體：0.3-0.5x0.3-2mm；）2）由于長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果，立克次氏體形成了一種必須從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式，它們幾乎都有自己的天然動(dòng)物宿主，主要以節(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(guò)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(chóng)熱、Q熱等嚴(yán)重疾病，而且立克次氏體大多是人獸共患病原體。對(duì)熱、干燥、光照、脫水及普通化學(xué)試劑的抗性均差，離開(kāi)宿主僅能存活數(shù)小時(shí)至數(shù)日，但如隨節(jié)肢動(dòng)物糞便排出，在空氣中自然干燥后，其抗性變得相當(dāng)強(qiáng)。有的可在室溫保持毒力二年左右。

支原體：1）無(wú)細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜，細(xì)胞形態(tài)多變；2）個(gè)體很小，能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器，曾被認(rèn)為是最小的可獨(dú)立生活的細(xì)胞型生物。3）可進(jìn)行人工培養(yǎng)，但營(yíng)養(yǎng)要求苛刻，菌落微小，呈典型的“油煎荷包蛋”；4）一些支原體能引起人類、牲畜、家禽和作物的病害疾病，如肺炎支原體；應(yīng)用活組織細(xì)胞培養(yǎng)病毒或體外組織細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，常被支原體污染。衣原體：1）細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌類似；具有類似的細(xì)胞壁，細(xì)胞壁內(nèi)也含有胞壁酸、二氨基庚二酸等。核糖體也是由30S和50S二個(gè)亞基組成。2）細(xì)胞呈球形或橢圓形，直徑為0.2-0.3mm，能通過(guò)細(xì)菌濾器；3）專性活細(xì)胞內(nèi)寄生；衣原體有一定的代謝活性，能進(jìn)行有限的大分子合成，但缺乏產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，必須依賴宿主獲得ATP，因此又被稱為“能量寄生型生物”4）在宿主細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)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)。具有感染性的原體通過(guò)胞飲作用進(jìn)入宿主細(xì)胞，被宿主細(xì)胞膜包圍形成空泡，原體逐漸增大成為始體。始體無(wú)感染性，但能在空泡中以二分裂方式反復(fù)繁殖，形成大量新的原體，積聚于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)成為各種形狀的包涵體（inclusionbody），宿主細(xì)胞破裂，釋放出的原體則感染新的細(xì)胞。5）衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動(dòng)物及鳥(niǎo)類，少數(shù)致病，如沙眼衣原體是類砂眼的病原體，甚至引起結(jié)膜炎、角膜炎、角膜血管翳等臨床癥狀，成為致盲的重要原因。1956年，我國(guó)微生物學(xué)家湯飛凡等應(yīng)用雞胚卵黃囊接種法，在國(guó)際上首先成功地分離培養(yǎng)出沙眼衣原體?，F(xiàn)衣原體可用多種細(xì)胞培養(yǎng)。衣原體不耐熱，60度10分鐘即被滅活，但它不怕低溫，冷凍干燥可保藏多年。對(duì)紅霉素、氯霉素、四環(huán)素敏感。粘細(xì)菌生活史：1、營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞：桿狀、柔軟、缺乏堅(jiān)硬的細(xì)胞壁，無(wú)鞭毛，產(chǎn)生粘液，可在固體表面作“滑行”運(yùn)動(dòng)，以分類方式進(jìn)行繁殖。2、子實(shí)體：營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞發(fā)育到一定階段，在適宜的條件下彼此向?qū)Ψ揭苿?dòng)，在一定位置聚集成團(tuán)，形成形態(tài)各，肉眼可見(jiàn)的子實(shí)體。單個(gè)子實(shí)體中可能含有109個(gè)或更多由某些營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)變而成的休眠結(jié)構(gòu)，稱為拈孢子（mycospore）。能形成子實(shí)體是粘細(xì)菌區(qū)別于其它原核微生物的最主要標(biāo)志。而在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段如果有足夠的養(yǎng)料就不形成子實(shí)體，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)耗盡時(shí)，營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞群就開(kāi)始形成子實(shí)體。子實(shí)體干燥后，可借助風(fēng)力、水力等到處傳播，遇到適宜的環(huán)境又萌發(fā)成為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。蛭弧菌特性：1、鞭毛多為偏端單生；2、生活方式多樣：寄生、兼性寄生，極少數(shù)腐生。一般認(rèn)為后者為突變株；3、可能成為防治有害細(xì)菌的一種有力武器。藍(lán)細(xì)菌特性：1）分布極廣；2）形態(tài)差異極大；有球狀、桿狀和絲狀體，個(gè)體直徑一般為3-10mm，有的可達(dá)60mm。當(dāng)許多個(gè)體聚集在一起，可形成肉眼可見(jiàn)的、很大的群體。若繁茂生長(zhǎng)，可使水的顏色隨菌體顏色而變化。3）細(xì)胞中含有葉綠素a，進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。它被認(rèn)為是地球上生命進(jìn)化過(guò)程中第一個(gè)產(chǎn)氧的光合生物，對(duì)地球上從無(wú)氧到有氧的轉(zhuǎn)變、真核生物的進(jìn)化起著里程碑式的作用。4）具有原核生物的典型細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞核無(wú)核膜，也不進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革蘭氏染色陰性。5）營(yíng)養(yǎng)極為簡(jiǎn)單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，多數(shù)能固氮，其異形細(xì)胞（heterocyst）是進(jìn)行固氮的場(chǎng)所。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）無(wú)鞭毛，但能在固體表面滑行，進(jìn)行光趨避運(yùn)動(dòng)。8）許多種類細(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。古生菌：1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。

真菌：一類低等真核生物1、具有細(xì)胞核，進(jìn)行有絲分裂；2、細(xì)胞質(zhì)中含有線粒體但沒(méi)有葉綠體，不進(jìn)行光合作用，無(wú)根、莖、葉的分化；3、以產(chǎn)生有性孢子和無(wú)性孢子二種形式進(jìn)行繁殖；4、營(yíng)養(yǎng)方式為化能有機(jī)營(yíng)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)胞結(jié)構(gòu)多樣；

霉菌：“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。許多菌絲交織在一起，稱為菌絲體（mycelium）。霉菌在自然界分布極廣，土壤、水域、空氣、動(dòng)植物體內(nèi)外均有它們的蹤跡。常在潮濕的氣候下大量生長(zhǎng)繁殖，長(zhǎng)出肉眼可見(jiàn)的絲狀、絨狀或蛛網(wǎng)狀的菌絲體，有較強(qiáng)的陸生（可能因?yàn)楹醚酰谝后w中生活不好）。它們同人類的生產(chǎn)、生活關(guān)系密切，是人類實(shí)踐活動(dòng)中最早認(rèn)識(shí)和利用的一類微生物。食物、工農(nóng)業(yè)制品的霉變（據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界平均每年由于霉變而不能食（飼）用的谷物約占2%，這是一筆相當(dāng)驚人的經(jīng)濟(jì)損失。有用物品的生產(chǎn)（如風(fēng)味食品、酒精、抗生素（青霉素、灰黃霉素）、有機(jī)酸（檸檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等）、酶制劑（淀粉酶、果膠酶、纖維素酶等）、維生素、甾體激素等。在農(nóng)業(yè)上用于飼料發(fā)酵、植物生長(zhǎng)刺激素（赤霉素）、殺蟲(chóng)農(nóng)藥（白僵菌劑）等）引起動(dòng)植物疾病，可引起約3萬(wàn)種植物病害，是植物傳染性病害的主要病原微生物，例如，我國(guó)在1950年發(fā)生的麥銹病和1974年發(fā)生的稻瘟病，使小麥和水稻分別減產(chǎn)了60億公斤；霉菌可引起多種人及動(dòng)物的皮膚疾病及其他一些深層病變，如既可侵害皮膚、粘膜，又可侵害肌肉、骨骼、內(nèi)臟，如可引起肺炎，此外，一些被霉菌感染的食品也可使人得病，如大米、花生中黃曲霉素、黃米毒素等均可引起動(dòng)物致癌）腐生型霉菌在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中也有十分重要的作用；菌絲的特化：1）菌環(huán)：菌絲交織成套狀2）菌網(wǎng)：菌絲交織成網(wǎng)狀捕蟲(chóng)菌目（Zoopagales）

這是在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，主要功能是用于吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些生長(zhǎng)在土壤中真菌是捕食者，形成的特異菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無(wú)脊椎動(dòng)物，捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)。3）附枝：匍匐菌絲、假根（類似樹(shù)根，吸收營(yíng)養(yǎng)），功能是固著和吸收營(yíng)養(yǎng)，例如根霉（Rhizopus）匍匐枝和基質(zhì)接觸處分化出來(lái)的根狀結(jié)構(gòu)。4）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，這種特殊的結(jié)構(gòu)即附著。

5）吸器：一些專性寄生真菌從菌絲上分化出來(lái)的旁枝，侵入細(xì)胞內(nèi)分化成指狀、球狀或絲狀，用以吸收細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)。為吸收菌絲，進(jìn)入藻類或植物細(xì)胞，二者共生。6）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，這一結(jié)構(gòu)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(yíng)養(yǎng)。7）菌核：是一種休眠的菌絲組織。由菌絲密集地交織在一起，其外層教堅(jiān)硬、色深，內(nèi)層疏松，大多呈白色。有些寄生性真菌與宿主共同形成假菌核。例如冬蟲(chóng)夏草。8）子座：菌絲交織成墊狀、殼狀等，在子座外或內(nèi)可形成繁殖器官。霉菌菌落的特點(diǎn)：由粗而長(zhǎng)的分枝狀菌絲組成，菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，比細(xì)菌菌落大幾倍到幾十倍，有的沒(méi)有固定大小。各種霉菌，在一定培養(yǎng)基上形成的菌落大小、形狀、顏色等相對(duì)穩(wěn)定，所以菌落特征也為分類依據(jù)之一。霉菌的繁殖方式：1）無(wú)性孢子繁殖

不經(jīng)兩性細(xì)胞配合，只是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的分裂或營(yíng)養(yǎng)菌絲的分化（切割）而形成新個(gè)體的過(guò)程。

無(wú)性孢子有：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。

2）有性孢子繁殖

兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個(gè)體的過(guò)程：

a）質(zhì)配：兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合，細(xì)胞質(zhì)融合，成為雙核細(xì)胞，每個(gè)核均含單倍染色體（n+n）。

b）核配：兩個(gè)核融合，成為二倍體接合子核，此時(shí)核的染色體數(shù)是二倍（2n）。

c）減數(shù)分裂：具有雙倍體的細(xì)胞核經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂，核中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到單倍體狀態(tài)。

霉菌有性孢子繁殖的特點(diǎn)：

a）不如無(wú)性繁殖那么經(jīng)常與普遍，在自然條件下較多，在一般

培養(yǎng)基上不常見(jiàn)。b）方式因菌種不同而異，有的兩條營(yíng)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）相互交配，形成有性孢子。

c）核配后一般立即進(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。

d）霉菌的有性繁殖存在同宗配合和異宗配合兩種情況。

e）霉菌的有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。霉菌的生活史：無(wú)性繁殖階段：菌絲體（營(yíng)養(yǎng)體）在適宜的條件下產(chǎn)生無(wú)性孢子，無(wú)性孢子萌發(fā)形成新的菌絲體，多次重復(fù)。

有性繁殖階段：在發(fā)育后期，在一定條件下，在菌絲體上分化出特殊性器官（細(xì)胞），質(zhì)配、核配、減數(shù)分裂后形成單倍體孢子，再萌發(fā)形成新的菌絲體。

有一些霉菌，至盡尚未發(fā)現(xiàn)其生活史中有有性繁殖階段，這類真菌稱為半知菌。霉菌孢子的特點(diǎn)：霉菌具有極強(qiáng)的繁殖能力，可以通過(guò)無(wú)性繁殖或有性繁殖方式產(chǎn)生大量新個(gè)體。雖然其菌絲體上任一部分的菌絲碎片都能進(jìn)行繁殖，但在正常自然條件下，它們還主要靠形形色色的無(wú)性或有性孢子進(jìn)行繁殖。霉菌的孢子具有小、輕、干、多以及形態(tài)色澤各異、休眠期長(zhǎng)和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)。但與細(xì)菌的芽孢卻有很大的差別。霉菌孢子形態(tài)常有球形、卵形、橢圓形、禮帽形、土星型、腎形、線形、鐮刀形等。每個(gè)個(gè)體所產(chǎn)生孢子數(shù)量，經(jīng)常是成千上萬(wàn)的，有時(shí)竟然達(dá)到幾百億、幾千億，甚至更多。孢子的這些特點(diǎn)，都有助于真菌在自然界中隨機(jī)散播和繁殖。對(duì)人類的實(shí)踐來(lái)說(shuō)，孢子的這些特點(diǎn)有利于接種、擴(kuò)大培養(yǎng)、菌種選育、保藏和鑒定等工作。對(duì)人類不利之處則是易于造成污染、霉變和易于傳播動(dòng)植物的真菌疾病。

真菌孢子與細(xì)菌芽孢的比較項(xiàng)目霉菌孢子細(xì)菌芽孢大小大小數(shù)目一條菌絲或一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)多個(gè)1個(gè)細(xì)胞只產(chǎn)1個(gè)形態(tài)形態(tài)、色澤多樣形態(tài)簡(jiǎn)單形成部位可在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外形成只在細(xì)胞內(nèi)形成細(xì)胞核真核原核功能最重要的繁殖方式不是繁殖方式，是抗性構(gòu)造（休眠方式）抗熱性不強(qiáng)，在60-70℃下易殺死極強(qiáng)，一般100℃數(shù)十分鐘才能殺死產(chǎn)生菌絕大多數(shù)種類可以產(chǎn)生少數(shù)細(xì)菌可產(chǎn)生酵母菌的菌落：與細(xì)菌菌落類似，但一般較細(xì)菌菌落大且厚，表面濕潤(rùn)，粘稠，易被挑起，多為乳白色，少數(shù)呈紅色。酵母菌的分布及與人類的關(guān)系：1、多分布在含糖的偏酸性環(huán)境，也稱為“糖菌”。

2、重要的微生物資源；

3、重要的科研模式微生物；

4、有些酵母菌具有危害性；酵母菌的繁殖及生活史：1、無(wú)性繁殖

1）芽殖

主要的無(wú)性繁殖方式，成熟細(xì)胞長(zhǎng)出一個(gè)小芽，到一定程度后脫離母體繼續(xù)長(zhǎng)成新個(gè)體。2）裂殖

少數(shù)酵母菌可以象細(xì)菌一樣借細(xì)胞橫割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。

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：

1）兩個(gè)性別不同的單倍體細(xì)胞靠近，相互接觸；

2）接觸處細(xì)胞壁消失，質(zhì)配；

3）核配，形成二倍體核的接合子：

A、以二倍體方式進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖，獨(dú)立生活；下次有性繁殖前進(jìn)行減數(shù)分裂。

B、進(jìn)行減數(shù)分裂，形成4個(gè)或8個(gè)子囊孢子，而原有的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞就成為子囊。子囊孢子萌發(fā)形成單倍體營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。

3、生活史

酵母菌單倍體和雙倍體細(xì)胞均可獨(dú)立存在，有三種類型：

1）營(yíng)養(yǎng)體只能以單倍體形式存在（核配后立即進(jìn)行減數(shù)分裂）

2）營(yíng)養(yǎng)體只能以雙倍體形式存在（核配后不立即進(jìn)行減數(shù)分裂）

3）營(yíng)養(yǎng)體既可以單倍體也可以雙倍體形式存在，都可進(jìn)行出芽繁殖。酵母菌中尚未發(fā)現(xiàn)其有性階段的被稱為假酵母微生物的營(yíng)養(yǎng)類型：1．光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）能以CO2為主要唯一或主要碳源；進(jìn)行光合作用獲取生長(zhǎng)所需要的能量；以無(wú)機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；例如：藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細(xì)胞物質(zhì)。紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。

2．光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）不能以CO2為主要或唯一的碳源；

以有機(jī)物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；

在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)因子；例如，紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。3．化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）生長(zhǎng)所需要的能量來(lái)自無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；

以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí)，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等無(wú)機(jī)物作為電子供體使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）

生長(zhǎng)所需要的能量均來(lái)自有機(jī)物氧化過(guò)程中放出的化學(xué)能；

生長(zhǎng)所需要的碳源主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。氧化還原電位：又稱氧化還原電勢(shì)（redoxpotential），是度量某氧化還原系統(tǒng)中

的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中，以降低生產(chǎn)成本。以粗代精：對(duì)微生物來(lái)說(shuō)，各種粗原料營(yíng)養(yǎng)更加完全，效果更好。而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。以“野”代“家”：以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物，可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。以廢代好：以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料。例如，在微生物單細(xì)胞蛋白的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,常常利用糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)、乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、豆制品工業(yè)廢液及黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養(yǎng)基的原料。在再如,工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,而在我國(guó)農(nóng)村，已推廣利用人畜糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料。另外,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿、酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。以簡(jiǎn)代繁：生產(chǎn)上改進(jìn)培養(yǎng)基成分時(shí)，一般都以“加”法居多，即設(shè)法使其營(yíng)養(yǎng)越來(lái)越豐富、含量越來(lái)越高。這對(duì)微生物生長(zhǎng)不一定都有利，有時(shí)可嘗試使用“減”法，幾用稀薄的培養(yǎng)基成分或成分較少的培養(yǎng)基來(lái)取代原有的培養(yǎng)基成分，以求取得更好的效果。以烴代糧：以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來(lái)培養(yǎng)微生物。除了生產(chǎn)石油蛋白外，還可以將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級(jí)醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物，以及對(duì)石油產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行改良，如脫硫、脫蠟等。以纖代糖：開(kāi)發(fā)利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源。將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料、工業(yè)發(fā)酵原料、燃料及人類的食品及飲料。以無(wú)機(jī)氮代蛋白質(zhì)：即以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價(jià)原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。燃燒與生物氧化的比較：比較項(xiàng)目燃燒生物氧化反應(yīng)步驟一步式快速反應(yīng)順序嚴(yán)格的系列反應(yīng)條件激烈由酶催化，條件溫和產(chǎn)能形式熱、光大部分為ATP能量利用率低高生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或脫電子三種；

生物氧化的功能則有產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物三種；呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(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)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。能進(jìn)行硝酸鹽呼吸（即能使硝酸鹽還原）的細(xì)菌被稱為硝酸鹽還原細(xì)菌，主要生活在土壤和水環(huán)境中，它們當(dāng)中有假單胞菌、依氏螺菌、脫氮小球菌等。在土壤及水環(huán)境中，由于好氧性機(jī)體的呼吸作用，氧被消耗，造成局部的厭氧環(huán)境，這時(shí)如果環(huán)境中有硝酸鹽存在，硝酸鹽還原細(xì)菌就能通過(guò)厭氧呼吸進(jìn)行生活，但如果在有氧條件下，這些菌則是通過(guò)有氧呼吸進(jìn)行生活氧的存在可抑制位于細(xì)胞膜上的硝酸鹽還原酶的活性。這類菌通常也被作為兼性厭氧菌。

硝酸鹽還原菌的反硝化作用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及地球物質(zhì)循環(huán)都具有重要意義：

1）反硝化作用可使土壤中植物能利用的氮（硝酸鹽NO3-）還原成氮?dú)舛?，從而降低了土壤的肥力，?duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不利?？朔聪趸饔玫挠行Х椒ㄖ皇撬赏?，保持土壤的疏松狀態(tài)，排除過(guò)多的水分，保證土壤中有良好的通氣條件（此時(shí)菌行有氧呼吸）

2）反硝化作用在氮素循環(huán)中也有重要作用。硝酸鹽是一種容易溶解于水的物質(zhì)，通常通過(guò)水從土壤流入水域中。如果沒(méi)有反硝化作用，硝酸鹽將在水中積累，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變壞與地球上氮素循環(huán)的中斷。厭氧呼吸的產(chǎn)能較有氧呼吸少，但比發(fā)酵多，它使微生物在沒(méi)有氧的情況下仍然可以通過(guò)電子傳遞和氧化磷酸化來(lái)產(chǎn)生ATP，因此對(duì)很多微生物是非常重要的。除氧以外的多種物質(zhì)可被各種微生物用作最終電子受體，充分體現(xiàn)了微生物代謝類型的多樣性。異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物在最初能源上盡管存在著巨大的差異，但它們生物氧化的本質(zhì)卻是相同的，即都包括脫氫、遞氫和受氫三個(gè)階段，其間經(jīng)過(guò)與磷酸化反應(yīng)相偶連，就可以產(chǎn)生生命活動(dòng)所需要的通用能源，ATP。但從具體類型看，自養(yǎng)微生物中的生物氧化與產(chǎn)能的類型很多、途徑復(fù)雜，有些化能自養(yǎng)菌的生物氧化與產(chǎn)能過(guò)程至今還了解很少。不論是化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，還是光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型的微生物，在它們生命活動(dòng)中最重要的反應(yīng)就是把CO2先還原成[CH2O]水平的簡(jiǎn)單有機(jī)物，然后再進(jìn)一步合成復(fù)雜的細(xì)胞成分。這是一個(gè)大量耗能和耗還原力[H]的過(guò)程。在化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型微生物中，其所需能量ATP是通過(guò)還原態(tài)無(wú)機(jī)物經(jīng)過(guò)生物氧化產(chǎn)生的，還原力[H]則一般是通過(guò)耗ATP的無(wú)機(jī)氫的逆呼吸鏈傳遞而產(chǎn)生的；化能自養(yǎng)微生物以無(wú)機(jī)物作為能源，一般產(chǎn)能效率低，生長(zhǎng)慢，但生態(tài)學(xué)角度看，它們所利用的能源物質(zhì)是一般化能異養(yǎng)生物所不能利用的，因此它們與產(chǎn)能效率高、生長(zhǎng)快的化能異養(yǎng)微生物之間并不存在生存競(jìng)爭(zhēng)。嗜鹽菌的細(xì)胞膜可分成紅色和紫色二部分，前者主要含細(xì)胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸鏈載體，后者則十分特殊，在膜上呈斑片狀（直徑約0.5?m）獨(dú)立分布，其總面積約占細(xì)胞膜的一半，這就是能進(jìn)行獨(dú)特光合作用的紫膜。

含量占紫膜75%的是一種稱為細(xì)菌視紫紅質(zhì)（bacteriorhodopsin）的蛋白質(zhì)，它與人眼視網(wǎng)膜上的柱狀細(xì)胞中所含的一種蛋白質(zhì)視野紫紅質(zhì)（rhodpsin）十分相似，二者都以紫色的視黃醛（retinal）作為輔基。

四種生理類型的微生物在不同光照和氧下的ATP合成微生物ATP的合成有氧無(wú)氧光照黑暗光照黑暗光合細(xì)菌––+–綠藻+–––兼性厭氧菌（E.coli）+

+++鹽生鹽桿菌+++–

目前認(rèn)為，細(xì)菌視紫紅質(zhì)與葉綠素相似，在光量子的驅(qū)動(dòng)下，具有質(zhì)子泵的作用，產(chǎn)生質(zhì)子的跨膜運(yùn)輸而形成ATP。嗜鹽菌只有在環(huán)境中氧濃度很低和有光照的條件下才能合成紫膜。這時(shí)，通過(guò)正常的氧化磷酸化已無(wú)法滿足其能量需要，轉(zhuǎn)而由紫膜的光合磷酸化來(lái)提供。

通過(guò)紫膜的光能轉(zhuǎn)化而建立的質(zhì)子梯度除了可驅(qū)動(dòng)ATP的合成外，還可為嗜鹽菌在高鹽環(huán)境中建立跨膜的鈉離子電化學(xué)梯度，并由此完成一系列的生理生化功能。

嗜鹽菌紫膜光合磷酸化的發(fā)現(xiàn)，使經(jīng)典的葉綠素和細(xì)菌葉綠素（菌綠素）所進(jìn)行的光合磷酸化之外又增添了一種新的光合作用類型。紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單的光合磷酸化反應(yīng)，這是研究化學(xué)滲透作用的一個(gè)很好的研究模型。采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果：1）樣品充分混勻；2）每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；3）同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù),取平均值；4）每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)；一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colonyformingunits，CFU）來(lái)表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）1）未知樣品進(jìn)行十倍稀釋；2）取三個(gè)連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管并培養(yǎng)；3）長(zhǎng)菌的為陽(yáng)性，未長(zhǎng)菌的為陰性；4）查表推算出樣品中的微生物數(shù)目（統(tǒng)計(jì)學(xué)原理）；遲緩期的特點(diǎn)：1）細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長(zhǎng)度比剛接種時(shí)長(zhǎng)6倍。一般來(lái)說(shuō)處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大；2）細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。3）對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。以上特征說(shuō)明細(xì)胞處于活躍生長(zhǎng)中，只是分裂遲緩。在此階段后期，少數(shù)細(xì)胞開(kāi)始分裂，曲線略有上升。對(duì)數(shù)期到穩(wěn)定期的轉(zhuǎn)變是細(xì)胞重要的分化調(diào)節(jié)階段：1）開(kāi)始儲(chǔ)存糖原等內(nèi)含物；2）形成芽孢或建立自然感受態(tài)（芽孢桿菌）；3）發(fā)酵過(guò)程積累代謝產(chǎn)物的重要階段；某些放線菌抗生素的大量形成也在此時(shí)期衰亡期特點(diǎn)：1）細(xì)菌代謝活性降低；2）細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶；3）產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物；如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。4）菌體細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊；有些革蘭氏染色反應(yīng)陽(yáng)性菌此時(shí)會(huì)變成陰性反應(yīng)恒濁連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比的優(yōu)點(diǎn)：1）縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率；2）便于自動(dòng)控制；3）降低動(dòng)力消耗及體力勞動(dòng)強(qiáng)度；4）產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；磺胺是葉酸組成部分對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物磺胺的抑菌作用是因?yàn)楹芏嗉?xì)菌需要自己合成葉酸而生長(zhǎng)?；前穼?duì)人體細(xì)胞無(wú)毒性，因?yàn)槿巳狈膶?duì)氨基苯甲酸合成葉酸的相關(guān)酶二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對(duì)氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長(zhǎng)因子進(jìn)行生長(zhǎng)。青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-丙氨酸末端結(jié)構(gòu)相似，從而能占據(jù)D-丙氨酸的位置與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，并將酶滅活，肽鏈之間無(wú)法彼此連接，抑制了細(xì)胞壁的合成。濕熱比干熱滅菌更好：1）更易于傳遞熱量；2）更易破壞保持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的氫鍵等結(jié)構(gòu)；濕熱對(duì)一般營(yíng)養(yǎng)體和孢子的殺滅條件：1）多數(shù)細(xì)菌和真菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞：在60℃2）酵母菌和真菌的孢子：用80℃3）細(xì)菌的芽孢：121℃1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis對(duì)噬菌體（E.coli/bacteriopage）生長(zhǎng)特征的測(cè)定：1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細(xì)胞；2、數(shù)分鐘后，加入抗噬菌體的抗血清（中和未吸附的噬菌體）；3、將上述混合物大量稀釋，終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細(xì)胞；4、保溫培養(yǎng)并定期檢測(cè)培養(yǎng)物中的噬菌體效價(jià)（對(duì)噬菌體含量進(jìn)行計(jì)數(shù)）；5、以感染時(shí)間為橫坐標(biāo)，病毒的感染效價(jià)為縱坐標(biāo)，繪制出病毒特征性的繁殖曲線；有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細(xì)胞1）通過(guò)尾部刺突固著于細(xì)胞；2）尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔；3）尾鞘收縮，核酸通過(guò)中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；λ噬菌體的的溶源性反應(yīng)：1）早期基因表達(dá)，產(chǎn)生gpcII，gpcro及gpcIII，后者可防止宿主的裂解酶對(duì)gpcII的降解。2）gpcII的積累促使阻遏蛋白cI的表達(dá)3）阻遏蛋白cI的積累導(dǎo)致噬菌體基因轉(zhuǎn)錄的終止，形成原噬菌體。4）早期表達(dá)的gpcro與cI的競(jìng)爭(zhēng)最終確定λ噬菌體是進(jìn)入溶源狀態(tài)，還是進(jìn)入裂解循環(huán)。（gpcro表達(dá)得早，但與基因組的結(jié)合能力較cI弱）5）阻遏蛋白cI的同樣可以抑制其它新侵入的λ噬菌體的表達(dá)，從而使溶源性細(xì)菌具有“免疫性”6）阻遏蛋白cI在一般情況下通過(guò)自身的轉(zhuǎn)錄激活保持低水平的表達(dá)，但有時(shí)種種原因轉(zhuǎn)錄水平下降，會(huì)偶爾導(dǎo)致溶源性噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)（10-5~10-2）。7）外界因素如紫外線可引起宿主的染色體的破壞，宿主產(chǎn)生應(yīng)急反應(yīng)合成具有DNA重組活性的RecA蛋白，導(dǎo)致cI的被降解，噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)。8）誘發(fā)裂解是檢查是否存在溶原性細(xì)菌的有效方法遺傳型：是指生物所攜帶的全部遺傳因子及基因，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)；表型（表現(xiàn)型）：具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來(lái)的形態(tài)等生物學(xué)特征的總和。表型飾變：同樣遺傳型的生物，在不同的外界條件下，會(huì)呈現(xiàn)不同的表型，但這種表型的差異只與環(huán)境有關(guān)，表現(xiàn)為暫時(shí)性和不可遺傳性，并且表現(xiàn)為全部個(gè)體的行為！遺傳型變異（基因變異、基因突變）：由于環(huán)境因素等的影響，導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致生物特性改變，與表型的飾變相比，這種變異是可以遺傳的，而由于遺傳物質(zhì)的變異的頻率一般很低，所以這種變異也常常表現(xiàn)為群體中極少數(shù)個(gè)體的行為（突變頻率通常10-6-10-9）?；蚪M（genome）一個(gè)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。美國(guó)基因組研究所(TheInstituteforGenomicResearch，簡(jiǎn)稱TIGR)微生物基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、原核生物（細(xì)菌、古生菌）的基因組1）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)性大腸桿菌和其它原核生物中基因數(shù)基本接近由它的基因組大小所估計(jì)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(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子結(jié)構(gòu)操縱子（operon）：功能相關(guān)的幾個(gè)基因前后相連，再加上一個(gè)共同的調(diào)節(jié)基因和一組共同的控制位點(diǎn)（啟動(dòng)子、操作子等）在基因轉(zhuǎn)錄時(shí)協(xié)同動(dòng)作。4）結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝，5）.基因組的重復(fù)序列少而短；古生菌的基因組在結(jié)構(gòu)上類似于細(xì)菌。但是信息傳遞系統(tǒng)(復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯)則與細(xì)菌不同而類似于真核生物。具體內(nèi)容在微生物遺傳學(xué)中學(xué)習(xí)2、真核微生物（啤酒酵母）的基因組1）典型的染色體結(jié)構(gòu)該基因大小為13.5×106bp，分布在16條染色體中。象所有其它的真核細(xì)胞一樣，酵母菌的DNA也是與四種主要的組蛋白(H2A、H2B、H3和H4)結(jié)合構(gòu)成染色質(zhì)(chromatin)的14bp核小體核心DNA；染色體DNA上有著絲粒(centromere)和端粒(telomere)，2）沒(méi)有明顯的操縱子結(jié)構(gòu)，3）有間隔區(qū)（即非編碼區(qū)）和內(nèi)含子序列。而原核生物中非編碼區(qū)或內(nèi)含子均非常少，而人類基因組測(cè)序后發(fā)現(xiàn)了大量的非編碼區(qū)，被稱為基因組上的荒漠，估計(jì)只有5-10%用于編碼基因。4）重復(fù)序列多質(zhì)粒的檢測(cè)：a）提取所有胞內(nèi)DNA后電鏡觀察；b）根據(jù)質(zhì)粒的分子大小和結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)超速離心或瓊脂糖凝膠電泳可將質(zhì)粒與染色體DNA分開(kāi)c）對(duì)于常用菌，可用質(zhì)粒所帶的某些特點(diǎn)，如抗藥性初步判斷。（一般將菌點(diǎn)在相應(yīng)的抗性平板上，若抗性還在，證明質(zhì)粒可能還在，否則則可能質(zhì)粒已經(jīng)丟失，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采用這種方法對(duì)含質(zhì)粒的菌株進(jìn)行初步檢測(cè)）c）但這種方法并不保險(xiǎn)，因?yàn)橘|(zhì)?？赡軙?huì)整和到染色體上，或者細(xì)菌由于某種突變而產(chǎn)生抗藥性等。產(chǎn)細(xì)菌素的質(zhì)粒（Bacteriocinproductionplasmid）細(xì)菌素抗生素抑制或殺死近緣，甚至同種不同株的細(xì)菌較廣的抗菌譜通過(guò)核糖體直接合成的多肽類物質(zhì)一般是次級(jí)代謝產(chǎn)物編碼細(xì)菌素的結(jié)構(gòu)基因及相關(guān)的基因一般位于質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上一般無(wú)直接的結(jié)構(gòu)基因，相關(guān)酶的基因多在染色體上很多細(xì)菌能產(chǎn)生能抑制或殺死近緣。甚至同種不同株的細(xì)菌的因子（細(xì)菌蛋白），被稱為細(xì)菌素，以和抗生素相區(qū)別?？股匾话憔哂休^廣的抗菌譜。此外，抗生素一般是微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物（通過(guò)代謝過(guò)程而產(chǎn)生），而細(xì)菌素一般是直接通過(guò)核糖體直接合成的多肽類物質(zhì)。編碼細(xì)菌素的結(jié)構(gòu)基因及涉及細(xì)菌素運(yùn)輸及發(fā)揮作用（processing）的蛋白質(zhì)、及賦予宿主對(duì)該細(xì)菌素具有“免疫力”的相關(guān)產(chǎn)物的基因一般都位于質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子上，因此，細(xì)菌素可以殺死同種但不攜帶該質(zhì)粒的菌株。細(xì)菌素一般根據(jù)產(chǎn)生菌的種類進(jìn)行命名，例如大腸桿菌（E.coli）產(chǎn)生的細(xì)菌素為colicins（大腸桿菌素），而質(zhì)粒被稱為Col質(zhì)粒。而枯草芽孢桿菌（B.subtilis）產(chǎn)生的細(xì)菌素被命名為subtilisin（枯草桿菌素）。等等。細(xì)菌素首先發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌中，有多種col質(zhì)粒和產(chǎn)生多種colicins，其發(fā)揮作用的原理各不相同。例如，有的colicins從產(chǎn)生菌中釋放后，結(jié)合到敏感菌細(xì)胞膜特定的受體上，而該受體一般是負(fù)責(zé)一些重要物質(zhì)，如一些生長(zhǎng)因子的運(yùn)輸?shù)?；而另外，有些colicins則阻止一些重要的細(xì)胞功能的進(jìn)行。還有一些colicins則在細(xì)胞膜上形成通道，造成鉀離子和質(zhì)子的外泄，使細(xì)胞失去能化膜而不能產(chǎn)生能量。ColicinE2是一種DNA內(nèi)切酶，能切斷細(xì)胞DNA，而colicinE3是一種核酸酶，能在16SrRNA的特定位點(diǎn)進(jìn)行切割從而使核糖體失活。由G+細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素或與細(xì)菌素類似的因子與colicins有所不同，但通常也是由質(zhì)粒基因編碼，有些甚至有商業(yè)價(jià)值，例如一種乳酸細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素NisinA能強(qiáng)烈抑制某些G+細(xì)菌的生長(zhǎng)，而被用于食品工業(yè)的保藏。誘變劑與致癌物質(zhì)——Ames試驗(yàn)原理：誘變劑的共性原則，即化學(xué)藥劑對(duì)細(xì)菌的誘變率與其對(duì)動(dòng)物的致癌性成正比：超過(guò)95%的致癌物質(zhì)對(duì)微生物有誘變作用；而90%以上的非致癌物質(zhì)對(duì)微生物沒(méi)有誘變作用利用細(xì)菌突變來(lái)檢測(cè)環(huán)境中存在的致癌物質(zhì)是一種簡(jiǎn)便、快速、靈敏的方法。可以通過(guò)某待測(cè)物質(zhì)對(duì)微生物的誘變能力間接判斷其致癌能力。該方法是由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Ames教授首先發(fā)明，因此又稱Ames試驗(yàn)。該試驗(yàn)是利用鼠傷寒沙門(mén)氏菌(Salmonellatyphmurium)的組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株(his-)的回復(fù)突變性能來(lái)進(jìn)行的。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)中外源DNA的三種后果1)進(jìn)入受體的外源DNA通過(guò)與細(xì)胞染色體的重組交換而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子.2)如果轉(zhuǎn)導(dǎo)DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，其上的基因僅經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)，就成為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortivetransduction），其特點(diǎn)是在選擇培養(yǎng)基平板上形成微小菌落。DNA不能復(fù)制，因此群體中僅一個(gè)細(xì)胞含有DNA，而其它細(xì)胞只能得到其基因產(chǎn)物，形成微小菌落。3）被降解,轉(zhuǎn)導(dǎo)失敗，在選擇平板上無(wú)菌落形成。2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(specializedtransduction)溫和噬菌體感染受體菌后，其染色體會(huì)整合到細(xì)菌染色體的特定位點(diǎn)上，從而使宿主細(xì)胞發(fā)生溶源化，例如λ噬菌體，其插入位點(diǎn)的二側(cè)分別是gal和bio基因；如果該溶源菌因誘導(dǎo)而發(fā)生裂解時(shí)，在前噬菌體二側(cè)的少數(shù)宿主基因，（對(duì)λ噬菌體分別是gal和bio基因），會(huì)因偶爾發(fā)生的不正常切割而連在噬菌體DNA上，由此產(chǎn)生了一類特殊的噬菌體缺陷噬菌體，缺陷噬菌體除含大部分自身的DNA外，缺失的基因被幾個(gè)位于前噬菌體整合位點(diǎn)附近的宿主基因取代，這樣形成的雜合DNA分子在宿主細(xì)胞內(nèi)能夠象正常的λDNA分子一樣進(jìn)行復(fù)制、包裝，提供所需要的裂解功能，形成轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒。但該缺陷噬菌體沒(méi)有正常噬菌體的溶源性和增殖能力，感染受體細(xì)胞后，通過(guò)DNA整合進(jìn)宿主染色體而形成穩(wěn)定的轉(zhuǎn)導(dǎo)子。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)與普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要區(qū)別：1）被轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因共價(jià)地與噬菌體DNA連接，與噬菌體DNA一起進(jìn)行復(fù)制、包裝以及被導(dǎo)入受體細(xì)胞中。而完全轉(zhuǎn)導(dǎo)包裝的可能全部是宿主菌的基因；2）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)顆粒攜帶特定的染色體片段并將固定的個(gè)別基因?qū)胧荏w，故稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。溶源轉(zhuǎn)變與轉(zhuǎn)導(dǎo)的不同：1．溫和噬菌體不攜帶任何供體菌的基因，當(dāng)宿主喪失這一噬菌體時(shí)，通過(guò)溶源轉(zhuǎn)變而獲得的形狀也同時(shí)消失2．這種噬菌體是完整的，而不是缺陷的；枯草芽孢桿菌的自然轉(zhuǎn)化模型：a）細(xì)菌生長(zhǎng)在一定的培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)到一定階段，以枯草芽孢桿菌為例是在葡萄糖基本培養(yǎng)基中培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期到穩(wěn)定期，細(xì)胞向胞外分泌一種小分子的蛋白質(zhì)，稱為感受態(tài)因子，其分子量為5000到10000道爾頓。b）當(dāng)培養(yǎng)液中的感受態(tài)因子積累到一定濃度后，與細(xì)胞表面受體相互作用，通過(guò)一系列信號(hào)傳遞系統(tǒng)誘導(dǎo)一些感受態(tài)一特異蛋白質(zhì)(competencespecificprotein)表達(dá)，其中一種是自溶素(autolysin)，它的表達(dá)使細(xì)胞表面的DNA結(jié)合蛋白及核酸酶裸露出來(lái)，使其具有與DNA結(jié)合的活性。c）DNA以雙鏈形式在細(xì)胞表面的幾個(gè)位點(diǎn)上結(jié)合并遭到核酸酶的切割，核酸內(nèi)切酶首先切斷DNA雙鏈中的一條鏈，被切斷的鏈遭到核酸酶降解，成為寡核苷酸釋放到培養(yǎng)基中，另一條鏈與感受態(tài)一特異蛋白質(zhì)結(jié)合，并被引導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞，d）進(jìn)入細(xì)胞的外源DNA通過(guò)同源重組以置換的方式整合進(jìn)受體染色體DNA，經(jīng)復(fù)制和細(xì)胞分裂后形成重組體?？莶菅挎邨U菌的自然轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)：1）枯草芽孢桿菌等革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞對(duì)雙鏈DNA的吸附和攝取是沒(méi)有特異性的，轉(zhuǎn)化是否成功及轉(zhuǎn)化效率的高低主要取決于轉(zhuǎn)化給體菌株和轉(zhuǎn)化受體菌株之間的親源關(guān)系，關(guān)系越近，則DNA之間的同源性也越高，就越容易在DNA之間發(fā)生重組，產(chǎn)生轉(zhuǎn)化子。2）自然感受態(tài)除了對(duì)線型染色體DNA分子的攝取外，也能攝取質(zhì)粒DNA，但在通常情況下質(zhì)粒的自然轉(zhuǎn)化效率要低得多，這是因?yàn)橘|(zhì)粒作為細(xì)菌染色體外獨(dú)立存在的遺傳物質(zhì)和染色體DNA同源性很差（否則會(huì)因?yàn)楹腿旧wDNA之間的重組而不穩(wěn)定），這樣被切割成單鏈后進(jìn)入細(xì)胞的質(zhì)粒DNA將很難通過(guò)重組重新恢復(fù)成有活性的狀態(tài)（雙鏈閉合環(huán)狀），或通過(guò)整合進(jìn)染色體而使相關(guān)性狀得到表達(dá)；如要提高質(zhì)粒的自然轉(zhuǎn)化效率，可以用二種方法：i）使質(zhì)粒形成多聚體，這樣進(jìn)入細(xì)胞后重新組合成有活性的質(zhì)粒的幾率大大提高；ii）在質(zhì)粒上插入受體菌染色體的部分片段，或?qū)①|(zhì)粒轉(zhuǎn)化進(jìn)含有與該質(zhì)粒具有同源區(qū)段的質(zhì)粒的受體菌重組獲救。3）噬菌體DNA也可被感受態(tài)細(xì)胞攝取并產(chǎn)生有活性的病毒顆粒，這個(gè)過(guò)程被稱為轉(zhuǎn)染(transfection)，其特點(diǎn)是提純的噬菌體DNA以轉(zhuǎn)化的（而非病毒感染）途徑進(jìn)入細(xì)胞并表達(dá)后產(chǎn)生完整的病毒顆?！，F(xiàn)在把DNA轉(zhuǎn)移至動(dòng)物細(xì)胞的過(guò)程也稱轉(zhuǎn)染。主要有如下幾個(gè)因素會(huì)對(duì)微生物菌種的穩(wěn)定性造成影響：1．變異：即通過(guò)變異而失去重要的遺傳特性，例如發(fā)酵生產(chǎn)能力下降，或研究中所需要的營(yíng)養(yǎng)缺陷型由于回復(fù)突變等而改變2．污染：由于微生物在自然界中種類多，分布廣，空氣、桌面、皮膚表面都有大量的各種微生物存在，因此在進(jìn)行微生物菌種操作（包括接種、培養(yǎng)等）時(shí)非常容易污染，從而造成菌種的丟失。3．死亡：微生物容易在實(shí)驗(yàn)室里用人工配制的各種培養(yǎng)基培養(yǎng)，但如果超過(guò)時(shí)間不轉(zhuǎn)接菌種，由于疏忽培養(yǎng)條件發(fā)生改變，及其它各種以外情況（如冰箱停電）都容易造成菌種的死亡。而且這種損失有時(shí)是不可挽回的。菌種保藏：在一定時(shí)間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂！有關(guān)基本概念：生態(tài)系統(tǒng)：在一定的空間內(nèi)生物的成分和非生物的成分通過(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生態(tài)學(xué)：研究生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系微生物生態(tài)學(xué)：研究微生物與其周圍生物和非生物環(huán)境之間相互關(guān)系

第一節(jié)

自然界中的微生物

一、空氣中的微生物分布特點(diǎn)：1．

無(wú)原生的微生物區(qū)系2．

來(lái)源于土壤、水體及人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)，3．

種類主要為真菌和細(xì)菌，一般與其所在環(huán)境的微生物種類有關(guān)4．

數(shù)量取決于塵埃數(shù)量5．

在空氣中的停留時(shí)間和塵埃大小、空氣流速、濕度、光照等因素有關(guān)6．

與人類生活關(guān)系密切二、

水體中的微生物一）

江河水特點(diǎn)：1）

數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；2）

分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；3）

淡水中的微生物是可以運(yùn)動(dòng)的，而且某些淡水中的細(xì)菌例如柄細(xì)菌具有很異常的形態(tài)，這些異常形態(tài)使得菌體的表面積與體積之比增加，從而使這些微生物能有效地吸收有限的營(yíng)養(yǎng)物；4）

靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；5）

水體自身存在自我凈化作用：

（二）海水1）

嗜鹽，真正的海洋細(xì)菌在缺少氯化鈉的情況下是不能生長(zhǎng)的。2）

低溫生長(zhǎng)，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌多為嗜冷菌。3）

耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌），少數(shù)微生物甚至可在600個(gè)大氣壓下生長(zhǎng)，4）

大多數(shù)海洋細(xì)菌為G—細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力；

（三）水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用和“水花”、“赤潮”當(dāng)水體接受了大量的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，特別是磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮化合物，引起水的富營(yíng)養(yǎng)化。由于水中含有過(guò)多的含氮、磷等的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，引起藻類過(guò)量生長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的有機(jī)物（藻類）異養(yǎng)微生物氧化這些有機(jī)物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開(kāi)始大量生長(zhǎng)和代謝，并分解含硫化合物，產(chǎn)生H2S，從而導(dǎo)致水有難聞的氣味，并由于缺氧引起魚(yú)和好氧微生物的死亡，最終引起水出現(xiàn)大量沉淀物和水體顏色異常。上述過(guò)程又稱富營(yíng)養(yǎng)化作用，它是水體受到污染并使水體自身的正常生態(tài)失去平衡的結(jié)果。在水體的富營(yíng)養(yǎng)化作用中，藻類、藍(lán)細(xì)菌等的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾濁，許多藻類團(tuán)塊漂浮在水面上，從而形成所謂的“水花”或“水華”（waterbloom）在海洋中，某些甲藻類大量繁殖也可也可以形成水花，從而使海水出現(xiàn)紅色或褐色，即所謂的赤潮或紅潮（redtides）。

三、土壤中的微生物1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營(yíng)養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物的數(shù)量也與于土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。

四、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1．微生物引起的工業(yè)產(chǎn)品的霉腐2．食品、農(nóng)副產(chǎn)品上的微生物

五、極端環(huán)境下的微生物極端環(huán)境下微生物的研究有三個(gè)方面的重要意義：(1)開(kāi)發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源；(2)為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料；(3)為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。

1、嗜熱微生物

2、嗜冷微生物

3、嗜酸微生物

4、嗜堿微生物

5、嗜鹽微生物6、嗜壓微生物

六、不可培養(yǎng)的微生物在自然界中存在的微生物中，已為人們所認(rèn)識(shí)的僅占很小一部分（通常認(rèn)為僅10%，有人認(rèn)為在土壤中生活的微生物僅有1%可用目前的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)），其中的原因就在于在在自然界中存在的大多數(shù)微生物在目前的條件下不能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工培養(yǎng)，不可能得到其純培養(yǎng)并對(duì)其進(jìn)行形態(tài)及生理、遺傳等特性進(jìn)行研究。CARLWOESE在1977就提出的用rRNA（原核的16s和真核的18s）揭示生物的系統(tǒng)發(fā)育的方法為我們研究并開(kāi)發(fā)不可培養(yǎng)微生物提供了可能。其方法通常是用各種特定的引物（例如所有真細(xì)菌（eubacteria）的保守16srRNA區(qū)段或某種微生物的特異DNA或16srRNA保守序列等）進(jìn)行PCR從各種生態(tài)環(huán)境中克隆16srRNA，并對(duì)其進(jìn)行序列分析和同源性分析，發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)不可培養(yǎng)微生物。

第二節(jié)

微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系自然環(huán)境中的微生物一般都不是單獨(dú)存在的，存在個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)從低到高的組織層次群體（population）：具有相似特性和生活在一定空間內(nèi)的同種個(gè)體群，是組成群落的基本組分。群落（community）：在一定區(qū)域或一定生態(tài)環(huán)境內(nèi)，各種生物群體構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)單位，群落中各生物群體之間存在各種相互作用。生態(tài)系統(tǒng)（ecosystems）：生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來(lái)的一個(gè)整體。生態(tài)系統(tǒng)是生物圈的組成單元，生物圈內(nèi)的任何一個(gè)相對(duì)完整的自然整體都可以被看作為生態(tài)系統(tǒng)，如一個(gè)池塘，一片森林，一個(gè)污水處理池，等等。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命環(huán)境的總稱。一般來(lái)說(shuō)，在生態(tài)系統(tǒng)中生物之間的相互關(guān)系歸納起來(lái)有如下三種：1．

有利關(guān)系：一種生物的生長(zhǎng)和代謝對(duì)另一種生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生有利的影響，或相互有利；2．

有害關(guān)系：一種生物的生長(zhǎng)對(duì)另一種生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生有害的影響，或相互有害；3．

中性關(guān)系：二種生物生活在一起時(shí)，彼此對(duì)對(duì)方的生長(zhǎng)代謝無(wú)明顯的有利或有害影響。

微生物間及微生物與其它生物間最常見(jiàn)的幾種相互關(guān)系一、

互生二種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式。因此，這是一種“可分可合，合比分好”的相互關(guān)系

（一）

微生物間的互生關(guān)系在自然界中，微生物間的互生關(guān)系非常普遍，也很重要。

（二）

人體腸道正常菌群人體腸道正常菌群與宿主間的關(guān)系，主要是互生關(guān)系，但在某些特殊條件下，也會(huì)轉(zhuǎn)化為寄生關(guān)系。

二、

共生二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體。共生一般有二種情況：互惠共生（二者均得利）和偏利共生（一方得利，但另一方并不受害）

（一）

微生物間的共生關(guān)系例如地衣地衣是微生物間典型的互惠共生形式，它是藻類和真菌的共生體，結(jié)構(gòu)上的共生：

生理上的共生：

這種共生關(guān)系具有重要的生態(tài)學(xué)意義，對(duì)土壤形成具有重要作用。

（二）

微生物和植物間的共生關(guān)系根瘤菌與豆科植物間的共生關(guān)系就是典型的例子形成根瘤共生體。根瘤菌固定大氣中的氣態(tài)氮為植物提供氮素養(yǎng)料，而豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生長(zhǎng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件。

（三）

微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系1．

與昆蟲(chóng)的共生關(guān)系1）

外共生：2）

內(nèi)共生：

2．

與反芻動(dòng)物的共生關(guān)系

反芻動(dòng)物，如牛、羊、駱駝、長(zhǎng)頸鹿等以植物的纖維素為主要食物，它們?cè)诹鑫钢薪?jīng)微生物發(fā)酵變成有機(jī)酸和菌體蛋白再供動(dòng)物吸收利用。與此同時(shí)，瘤胃也為里面居住的微生物提供了必要的營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)條件

三、

寄生所謂寄生，一般指一種小型生物生活在另一種相對(duì)較大型生物的體內(nèi)或體表，從中取得營(yíng)養(yǎng)和進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的現(xiàn)象。前者稱為寄生物（parasite），后者稱為寄主或宿主（host）

（一）

微生物間的寄生1．

噬菌體—細(xì)菌；2．

蛭弧菌—細(xì)菌；3．

真菌—真菌；4．

真菌、細(xì)菌—原生動(dòng)物；

（二）

微生物與動(dòng)植物各種各樣的致病菌多是行寄生生活擇生生物，現(xiàn)一般稱為悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）指整個(gè)個(gè)體不攜帶或只攜帶已知微生物的生物。與通常攜帶眾多種類微生物且數(shù)量很多的普通生物相比，用它做實(shí)驗(yàn)研究有很多優(yōu)點(diǎn)：干擾因素少，操作易控制，既可進(jìn)行定性分析，也可進(jìn)行定量分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，對(duì)于了解微生物與宿主之間復(fù)雜的關(guān)系及其機(jī)理具有十分重要的作用。四、

拮抗所謂拮抗，系指某種生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可抑制它種生物的生長(zhǎng)發(fā)育甚至將后者殺死。在一般情況下，拮抗多是指微生物間的“化學(xué)戰(zhàn)術(shù)”，最典型的就是抗生菌所產(chǎn)生的能抑制其它生物生長(zhǎng)發(fā)育的抗生素；此外，有時(shí)因某種微生物的生長(zhǎng)而引起的其它條件的改變（例如缺氧、pH改變等），從而抑制它種生物的現(xiàn)象也稱拮抗。

五、

競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)：兩個(gè)種群因需要相同的生長(zhǎng)基質(zhì)或其它環(huán)境因子，致使增長(zhǎng)率和種群密度受到限制時(shí)發(fā)生的相互作用，其結(jié)果對(duì)兩種種群都是不利的。

六、

捕食捕食：一種種群被另一種種群完全吞食，捕食者種群從被食者種群得到營(yíng)養(yǎng)，而對(duì)被食者種群產(chǎn)生不利影響。對(duì)微生物來(lái)說(shuō)，一般有如下幾種情況：1．

原生動(dòng)物吞食細(xì)菌和藻類；2．

粘細(xì)菌吞食細(xì)菌和其它微生物；3．

真菌捕食線蟲(chóng)和其它原生動(dòng)物；

第三節(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)中的地位

生態(tài)系統(tǒng)是生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來(lái)的一個(gè)整體。特點(diǎn)：在一定的空間內(nèi)，生物的成分和非生物的成分通過(guò)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生物成分按其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，可劃分為三大類群：生產(chǎn)者（從無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，例如植物、某些微生物）、消費(fèi)者（利用有機(jī)物進(jìn)行生活，一般不能將有機(jī)物直接分解成有機(jī)物，例如動(dòng)物、某些微生物）和分解者（分解有機(jī)物成無(wú)機(jī)物，形成完整的物質(zhì)循環(huán)）。微生物可以在多個(gè)方面但主要作為分解者而在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用。建立16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的意義

a）使生物進(jìn)化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；傳統(tǒng)的生物進(jìn)化研究，主要基于復(fù)雜的形態(tài)學(xué)和化石記載，因此多限于研究后生生物（metazoa），而后者僅占整個(gè)生物進(jìn)化歷程的1/5b）提出了一種全新的正確衡量生物間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的方法；c）對(duì)探索生命起源及原始生命的發(fā)育進(jìn)程提供了線索和理論依據(jù)；d）突破了細(xì)菌分類僅靠形態(tài)學(xué)和生理生化特性的限制，建立了全新的微生物分類、鑒定理論；e）為微生物生物多樣性和微生物生態(tài)學(xué)研究建立了全新的研究理論和研究方法，特別是不經(jīng)培養(yǎng)直接對(duì)生態(tài)環(huán)境中的微生物進(jìn)行研究?！癟axonomists'countssuggestthatinsectsdominatethediversitygame,butnewanalysesrevealthatmicrobesaretherealwinners.”

核酸的堿基組成和分子雜交：與形態(tài)及生理生化特性的比較不同，對(duì)DNA的堿基組成的比較和進(jìn)行核酸分子雜交是直接比較不同微生物之間基因組的差異，因此結(jié)果更加可信。

1.DNA的堿基組成(G+Cmol%)DNA堿基因組成是各種生物一個(gè)穩(wěn)定的特征，即使個(gè)別基因突變，堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。分類學(xué)上，用G+C占全部堿基的克分子百分?jǐn)?shù)(G+Cmol%)來(lái)表示各類生物的DNA堿基因組成特征。1）每個(gè)生物種都有特定的GC%范圍，因此后者可以作為分類鑒定的指標(biāo)。細(xì)菌的GC%范圍為25--75%，變化范圍最大，因此更適合于細(xì)

菌的分類鑒定。2）GC%測(cè)定主要用于對(duì)表型特征難區(qū)分的細(xì)菌作出鑒定，并可檢驗(yàn)表型特征分類的合理性，

從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。3）使用原則：G+C含量的比較主要用于分類鑒定中的否定每一種生物都有一定的堿基組成，親緣關(guān)系近的生物，它們應(yīng)該具有相似的G+C含量，若不同生物之間G+C含量差別大表明它們關(guān)系遠(yuǎn)。但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它們之間具有近的親緣關(guān)系。同一個(gè)種內(nèi)的不同菌株G+C含量差別應(yīng)在4～5%以下；同屬不同種的差別應(yīng)低于10～15%。所以G+C含量已經(jīng)作為建立新的微生物分類單元的一項(xiàng)基本特征，它對(duì)于種、屬甚至科的分類鑒定有重要意義。若二個(gè)在形態(tài)及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差別大于5%，則肯定不是同一個(gè)種，大于15%則肯定不是同一個(gè)屬。在疑難菌株鑒定、新種命名、建立一個(gè)新的分類單位時(shí)，G+C含量是一項(xiàng)重要的，必不可少的鑒定指標(biāo)。其分類學(xué)意義主要是作為建立新分類單元的一項(xiàng)基本特征和把那些G+C含量差別大的種類排除出某一分類單元。病原微生物(Pathogenicmicroorganism)：寄生于生物(包括人)機(jī)體并引起疾病的微生物。又稱病原體(pathogen)。

感染(infection)，又稱傳染：機(jī)體與病原體在一定條件下相互作用而引起的病理過(guò)程。

病原體、宿主和環(huán)境是決定傳染結(jié)局的三個(gè)因素感染的建立，首先需有病原體的接觸。它們具有侵襲宿主機(jī)體，在其中生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)生毒性物質(zhì)等能力。

感染不是疾病的同義詞，大多數(shù)的感染為亞臨床的、不明顯的、不產(chǎn)生任何顯著的癥狀與體征。

有些病原體在最初感染后，潛伏影響可持續(xù)多年。病原體亦可與宿主建立起共生關(guān)系。

傳染?。河捎猩Φ牟≡w引起的疾病，與由其它致病因素引起的疾病在本質(zhì)上是有區(qū)別的。

傳染病的基本特征是有病原體，有傳染性，有流行性、地方性和季節(jié)性，有免疫性。

免疫(immunity)：生物體能夠辯認(rèn)自我與非自我，對(duì)非我做出反應(yīng)以保持自身穩(wěn)定的功能，傳統(tǒng)的免疫概念是機(jī)體抵抗病原微生物的能力，即抗傳染免疫。隨著科學(xué)的發(fā)展，免疫的的現(xiàn)代概念已大大超出了抗傳染免疫的范圍。實(shí)際上，機(jī)體除了對(duì)微生物的刺激，能發(fā)生免疫反應(yīng)外，對(duì)一切抗原異物甚至改變了的自身成分也能發(fā)生反應(yīng)，并且反應(yīng)的結(jié)果可能是對(duì)身體有利的，也可能是有害的。

免疫功能的分類：類別功能正常功能異常免疫防御抵御病原體的侵害和中和其毒素（抗傳染免疫）變態(tài)反應(yīng)、反復(fù)感染或免疫缺陷綜合癥免疫穩(wěn)定清除體內(nèi)自然衰老或損傷的細(xì)胞，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，以維護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定性識(shí)別紊亂，導(dǎo)致自身免疫病的發(fā)生免疫監(jiān)視某些免疫細(xì)胞發(fā)現(xiàn)并清除突變的自身細(xì)胞（癌細(xì)胞）功能失調(diào)時(shí)，導(dǎo)致癌變或持續(xù)感染的發(fā)生

一、感染的途徑與方式

1.

感染的途徑

外源性感染：來(lái)源于宿主體外的感染稱為外源性感染，主要來(lái)自病人、健康帶菌(毒)者和帶菌(毒)動(dòng)、植物。

內(nèi)源性感染：而當(dāng)濫用抗生素導(dǎo)致菌群失調(diào)或某些因素致使機(jī)體免疫功能下降時(shí)，宿主體內(nèi)的正常菌群可引起感染稱內(nèi)源性感染。

2.

感染的部位及方式

二、微生物的致病性1.

細(xì)菌的致病性：細(xì)菌的致病性是對(duì)特定宿主而言，能使宿主致病的為致病菌，反之為非致病菌，但二者并無(wú)絕然界限。

有些細(xì)菌在一般情況下不致病，但在某些條件改變的特殊情況下亦可致病，稱為條件致病菌(opportunisticpathogen)或機(jī)會(huì)致病菌。

病原菌致病力的強(qiáng)弱稱為毒力，其侵襲力和毒素是構(gòu)成毒力的基礎(chǔ)。

1）侵襲力(invasiveness)：病原菌突破宿主防線，并能于宿主體內(nèi)定居、繁殖、擴(kuò)散的能力，稱為侵襲力。

（1）吸附和侵入能力：細(xì)菌通過(guò)具有粘附能力的結(jié)構(gòu)如革蘭氏陰性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮細(xì)胞的相應(yīng)受體，于局部繁殖，積聚毒力或繼續(xù)侵入機(jī)體內(nèi)部。例如淋病奈瑟氏球菌的菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液沖走；變異鏈球菌（Streptococcusmutants）能用蔗糖合成葡聚糖，使細(xì)菌與牙齒表面粘連成菌班，而其它細(xì)菌例如乳桿菌（Lactobacillus）可在菌班上進(jìn)一步發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生大量有機(jī)酸（pH降低至4.5左右），二者共同作用，導(dǎo)致牙釉質(zhì)和牙質(zhì)脫鈣，造成齲齒。病原菌宿主細(xì)胞表面后，有的不再侵入，僅在原處生長(zhǎng)繁殖并引起疾病，如霍亂弧菌（Vibrio），有的侵入細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)繁殖并產(chǎn)生毒素，使細(xì)胞死亡，造成潰瘍，例如痢疾志賀氏菌（Shigelladdysenteriae），有的則通過(guò)粘膜上皮細(xì)胞或細(xì)胞間質(zhì)侵入表層下部組織或血液中進(jìn)一步擴(kuò)散，例如溶血鏈球菌（Streptococcushaemolyti