環(huán)境工程微生物學(xué)課件

緒論一、微生物與我們微生物無處不在，我們無時(shí)不生活在“微生物的海洋”中。

細(xì)菌數(shù)億/g土壤，土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：10034×1012噸；每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌，重感冒患者為8500萬；人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物。微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友！時(shí)時(shí)刻刻與微生物“共舞”

是禍？是

福？

微生物是自然界物質(zhì)迴圈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；(一)微生物是人類的朋友

體內(nèi)的正常菌群是人及動(dòng)物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、組成生理屏障

微生物可以為我們提供很多有用的物質(zhì)；

有機(jī)酸、酶、各種藥物、疫苗、乳酪、啤酒、醬油等

基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)；(二)少數(shù)微生物也是人類的敵人鼠疫艾滋病埃博拉病毒我國(guó)8000年前就開始出現(xiàn)了曲蘗釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會(huì)烘制麵包和釀制果酒；2500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾病；西元六世紀(jì)(北魏時(shí)期)賈思勰的巨著“齊民要術(shù)”；西元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”；西元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見的生物(livingcreatures)引起的；1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說；二、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展（一）微生物的發(fā)現(xiàn)

1664年，英國(guó)人虎克（RobertHooke）曾用原始的顯微鏡對(duì)生長(zhǎng)在皮革表面及薔薇枯葉上的黴菌進(jìn)行觀察。1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細(xì)菌。他沒有上過大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。（二）微生物學(xué)的奠基法國(guó)人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國(guó)人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）1.巴斯德

(1)發(fā)現(xiàn)並證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名的曲頸瓶試驗(yàn)無可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(3)免疫學(xué)——預(yù)防接種首次製成狂犬疫苗(4)其他貢獻(xiàn)

巴斯德消毒法：60～65℃作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物。2.柯赫a）細(xì)菌純培養(yǎng)方法的建立土豆切面→營(yíng)養(yǎng)明膠→營(yíng)養(yǎng)瓊脂（平皿）（1）微生物學(xué)基本操作技術(shù)方面的貢獻(xiàn)b）設(shè)計(jì)了各種培養(yǎng)基，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)各種微生物的培養(yǎng)c）流動(dòng)蒸汽滅菌d）染色觀察和顯微攝影（2）對(duì)病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)a）具體證實(shí)了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌b）發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌；（1905年獲諾貝爾獎(jiǎng)）1、在每一相同病例中都出現(xiàn)這種微生物；2、要從寄主分離出這樣的微生物並在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來；3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會(huì)重複發(fā)生；4、從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則（三）微生物學(xué)發(fā)展過程中的重大事件1890VonBehring製備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng)；1892Ivanovsky提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；1928Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化；1929Fleming發(fā)現(xiàn)青黴素；1944Avery等證實(shí)轉(zhuǎn)化過程中DNA是遺傳資訊的載體；1953Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；1970～1972Arber、Smith和Nathans

發(fā)現(xiàn)並提純了DNA限制性內(nèi)切酶；

1983～1984Mullis建立PCR技術(shù)。（四）20世紀(jì)的微生物學(xué)個(gè)體小:測(cè)量單位：微米或鈉米

桿菌的平均長(zhǎng)度：2微米；1500個(gè)桿菌首尾相連=一粒芝麻的長(zhǎng)度；10-100億個(gè)細(xì)菌加起來重量=1毫克；面積/體積比：人=1，大腸桿菌=30萬。

(五)微生物的特點(diǎn)細(xì)菌化石（直徑10nm）硫磺細(xì)菌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)：無細(xì)胞結(jié)構(gòu)（病毒）；單細(xì)胞；簡(jiǎn)單多細(xì)胞．胃口大：

消耗自身重量2000倍食物的時(shí)間：

大腸桿菌：1小時(shí)人：500年（按400斤/年計(jì)算）食譜廣：微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多種多樣，其食譜之廣是動(dòng)植物完全無法相比的！

纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑膠、酚類、氰化物、各種有機(jī)物均可被微生物作為糧食。繁殖快：24小時(shí)後：4722366500萬億個(gè)後代，重量達(dá)到：4722噸。48小時(shí)後：2.2×1043個(gè)後代，重量達(dá)到2.2×1025噸。相當(dāng)於4000個(gè)地球的重量！大腸桿菌一個(gè)細(xì)胞重約10–12克，平均20分鐘繁殖一代。一頭500kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì)，而同樣重量的酵母菌，以品質(zhì)較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。變異易：個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、且多與外界環(huán)境直接接觸繁殖快、數(shù)量多。

突變率：10-5–10-10,短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的變異後代。第一章病毒第一節(jié)概述一、病毒的發(fā)現(xiàn)和研究歷史1886年，A.Mayer發(fā)現(xiàn)具有傳染性的煙草花葉??；1892年，D.Ivanovsky煙草花葉病病原體能通過細(xì)菌濾器：一種能通過細(xì)菌濾器的”細(xì)菌毒素”或極小的細(xì)菌1898年，MWBeijerinck對(duì)煙草花葉病病原體的研究結(jié)果：

能通過細(xì)菌濾器；可被乙醇沉澱而不失去其感染性，能在瓊脂凝膠中擴(kuò)散；用培養(yǎng)細(xì)菌的方法不能被培養(yǎng)出來，推測(cè)只能在活細(xì)胞中生活；比細(xì)菌小的具有傳染性的活的流質(zhì)1900年前後，包括口蹄疫（footandmouthdisease）在內(nèi)的多種動(dòng)植物疾病病原體的濾過性特性被證明。filterableviruses（濾過性病毒）viruses（病毒）FWTwort（1915年）、Fd’Herelle（1917年），分別發(fā)現(xiàn)細(xì)菌（Shigelladysenteriae）病毒bacteriophagesPhago：“toeat”噬菌體（phage）1935年，WMStanley首次提純並結(jié)晶了煙草花葉病毒；

Bawden等證明煙草花葉病毒的本質(zhì)為核蛋白；1940年，Kausche首先用電鏡觀察到煙草花葉病毒顆粒；二、病毒的特點(diǎn)和定義1、特點(diǎn)1）不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具有一般化學(xué)大分子的特徵。2）一種病毒的毒粒內(nèi)只含有一種核酸，DNA或者RNA。3）大部分病毒沒有酶或酶系極不完全，不含催化能量代謝的酶，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝作用。4）嚴(yán)格的活細(xì)胞內(nèi)寄生，沒有自身的核糖體，沒有個(gè)體生長(zhǎng)，也不進(jìn)行二均分裂，必須依賴宿主細(xì)胞進(jìn)行自身的核酸複製，形成子代。5）個(gè)體微小，在電子顯微鏡下才能看見。6）對(duì)大多數(shù)抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感。表2-1單細(xì)胞微生物與病毒性質(zhì)的比較aDNA病毒和RNA病毒中的一部分;b利福平可抑制痘病毒複製2、定義迄今仍無一個(gè)科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x病毒為具有獨(dú)立於其宿主的進(jìn)化史的絕對(duì)細(xì)胞內(nèi)寄生物，它的DNA或RNA基因組被其所編碼的蛋白質(zhì)殼體化（encapsidation）。-------------（Fields等，1990年）非細(xì)胞生物（真）病毒：至少含核酸和蛋白質(zhì)二種組分亞病毒類病毒：只含具侵染性的RNA組分衛(wèi)星RNA：只含有不具侵染性的RNA組分朊病毒：只含蛋白質(zhì)三、病毒的培養(yǎng)和純化同微生物學(xué)其他學(xué)科分支一樣，病毒學(xué)的進(jìn)步完全得益於研究方法和技術(shù)手段的發(fā)展。通過病毒的分離與純化獲得純化的、有感染性的病毒製備物是病毒學(xué)研究和實(shí)踐的基本技術(shù)。病毒的培養(yǎng)：二元培養(yǎng)物法噬菌體細(xì)菌培養(yǎng)物培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板細(xì)菌培養(yǎng)液變清亮細(xì)菌平板成為殘跡平板若是噬菌體標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋再接種細(xì)菌平板，經(jīng)過一定時(shí)間培養(yǎng)，在細(xì)菌菌苔上可形成圓形局部透明區(qū)域，即噬斑動(dòng)物病毒實(shí)驗(yàn)動(dòng)物雞胚多種細(xì)胞培養(yǎng)四、病毒的培養(yǎng)和純化

（參見P161）1、病毒的培養(yǎng)若標(biāo)本經(jīng)過適當(dāng)稀釋進(jìn)行接種並輔以染色處理，病毒可在培養(yǎng)的細(xì)胞單層上形成肉眼可見的局部病損區(qū)域，即蝕斑或稱空斑。大多數(shù)動(dòng)物病毒感染敏感細(xì)培養(yǎng)能引起其顯微表現(xiàn)的改變，即產(chǎn)生致細(xì)胞病變效應(yīng)（cytopathiceffect,CPE），例如細(xì)胞聚集成團(tuán)、腫大、圓縮、脫落，細(xì)胞融合形成多核細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)包涵體（inclusionbody），乃至細(xì)胞裂解等。第二節(jié)毒粒的性質(zhì)病毒是一類既具有化學(xué)大分子屬性，又具有生物體基本特徵；既具有細(xì)胞外的感染性顆粒形式，又具有細(xì)胞內(nèi)的繁殖性基因形式的獨(dú)特生物類群。毒粒（病毒顆粒）：

病毒的細(xì)胞外顆粒形式，也是病毒的感染性形式。一團(tuán)能夠自主複製的遺傳物質(zhì)保護(hù)遺傳物質(zhì)免遭環(huán)境破壞，並作為將遺傳物質(zhì)從一個(gè)宿主細(xì)胞傳遞給另一個(gè)宿主細(xì)胞的載體。蛋白質(zhì)外殼

包膜一、毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)1、病毒的大小和形狀個(gè)體小，必需在電鏡下觀察；不同病毒的毒粒大小差別很大；毒粒的形狀大致可分球形顆粒(或稱擬球形顆粒)、桿狀顆粒和複雜形狀顆粒（如蝌蚪狀，卵形）等少數(shù)幾類。採(cǎi)用各種電鏡技術(shù)觀察毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)Orfvirus：口瘡病毒(接觸性膿皰皮炎病毒（負(fù)染技術(shù)）Ebolavirus：埃博拉病毒（正染技術(shù)）Vacciniavirus痘苗病毒（投影技術(shù)）2、毒粒的殼體結(jié)構(gòu)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(duì)稱的形式、有規(guī)律地排列而成，是病毒毒粒的基本結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)類型螺旋對(duì)稱殼體二十面體對(duì)稱殼體雙對(duì)稱結(jié)構(gòu)螺旋對(duì)稱殼體：亞基有規(guī)律地沿著中心軸（核酸）呈螺旋排列，進(jìn)而形成高度有序、對(duì)稱的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。二十面體對(duì)稱殼體：構(gòu)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)殼體的第二種方式是蛋白質(zhì)亞基圍繞具立方對(duì)稱的正多面體的角或邊排列，進(jìn)而形成一個(gè)封閉的蛋白質(zhì)的鞘。若以一定數(shù)目的亞基排列成具有一定表面積的立方對(duì)稱實(shí)體，以二十面體容積為最大，能包裝更多的病毒核酸，所以病毒殼體多取二十面體對(duì)稱（icosahedralsymmetry）結(jié)構(gòu)。具有雙對(duì)稱結(jié)構(gòu)的典型例子是有尾噬菌體（tailedphage）,其殼體由頭部和尾部組成。包裝有病毒核酸的頭部通常呈二十面體對(duì)稱，尾部呈螺旋對(duì)稱。3、病毒的包膜結(jié)構(gòu)病毒的蛋白質(zhì)殼體和病毒核酸（核心）構(gòu)成的複合物，又稱核衣殼。核殼（nucleocapsid）：僅由核衣殼構(gòu)成的病毒顆粒裸露毒粒（nakedvirion）：包膜（envelope）：有些病毒核衣殼包裹著的一層脂蛋白膜，它是病毒以出芽（budding）方式成熟時(shí)，由細(xì)胞膜衍生而來的。有維繫毒粒結(jié)構(gòu)，保護(hù)病毒核殼的作用。特別是病毒的包膜糖蛋白，具有多種生物學(xué)活性，是啟動(dòng)病毒感染所必需的。一、毒粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)3、病毒的包膜結(jié)構(gòu)（參見P166）病毒包膜的基本結(jié)構(gòu)與生物膜相似，是脂雙層膜。在包膜形成時(shí)，細(xì)胞膜蛋白被病毒的包膜糖蛋白取代。刺突（spike）：包膜或核衣殼上的突起。4、毒粒的結(jié)構(gòu)類型四種主要結(jié)構(gòu)類型裸露的二十面體毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面體毒粒；有包膜的螺旋毒粒；有些病毒，如有尾噬菌體、痘病毒等結(jié)構(gòu)更為複雜，不能包括在這些結(jié)構(gòu)類型之內(nèi)。不同病毒的毒粒結(jié)構(gòu)複雜程度有很大的區(qū)別裸露的二十面體毒粒有包膜的二十面體毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的螺旋毒粒二、毒粒的化學(xué)組成毒粒（化學(xué)組成）核酸；蛋白質(zhì)；脂類；碳水化合物；基本化學(xué)組成病毒顆粒在化學(xué)上表現(xiàn)為核蛋白1、病毒的核酸核酸是病毒的遺傳物質(zhì)；一種病毒的毒粒只含有一種核酸：DNA或是RNA；病毒核酸單鏈DNA（ssDNA）；雙鏈DNA（dsDNA）；單鏈RNA（ssRNA）；雙鏈RNA（dsRNA）；2、病毒的蛋白質(zhì)病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白非結(jié)構(gòu)蛋白病毒基因組編碼的，在病毒複製過程中產(chǎn)生並具有一定功能，但並不結(jié)合於毒粒中的蛋白質(zhì)。構(gòu)成一個(gè)形態(tài)成熟的有感染性的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)殼體蛋白；包膜蛋白；存在於毒粒中的酶；第三節(jié)病毒的複製病毒的特點(diǎn)：嚴(yán)格細(xì)胞內(nèi)寄生物，只能在活細(xì)胞內(nèi)繁殖。毒粒宿主細(xì)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複製、表達(dá)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(xì)胞外原料；能量；生物合成場(chǎng)所；一、病毒的複製週期1、一步生長(zhǎng)曲線（onestepgrowthcurve）1939年，MaxDelbruck&EmoryEllis：1、用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細(xì)胞；2、數(shù)分鐘後，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他細(xì)胞；4、保溫培養(yǎng)並定期檢測(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)，繪製出病毒特徵性的繁殖曲線；該實(shí)驗(yàn)標(biāo)誌著分子病毒學(xué)、分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的建立MaxDelbruck因此榮獲1969年NobelPrize取培養(yǎng)物直接測(cè)定病毒數(shù)量將培養(yǎng)物過濾去細(xì)胞後測(cè)定病毒數(shù)量將細(xì)胞裂解後測(cè)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(gè)受染細(xì)胞所產(chǎn)生的子代病毒顆粒的平均數(shù)目。其值等於潛伏期受染細(xì)胞的數(shù)目除以穩(wěn)定期受染細(xì)胞所釋放的全部子代病毒數(shù)目，即等於穩(wěn)定期病毒效價(jià)與潛伏期病毒效價(jià)之比。2、隱蔽期（eclipseperiod）在潛伏期的前一段，受染細(xì)胞內(nèi)檢測(cè)不到感染性病毒，後一階段，感染性病毒在受染細(xì)胞內(nèi)的數(shù)量急劇增加。自病毒在受染細(xì)胞內(nèi)消失到細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)新的感染性病毒的時(shí)間為為隱蔽期。隱蔽期病毒在細(xì)胞記憶體在的動(dòng)力學(xué)曲線呈線性函數(shù)，而非指數(shù)關(guān)係，從而證明子代病毒顆粒是由新合成的病毒基因組與蛋白質(zhì)經(jīng)裝配成熟，而不是通過雙分裂方式產(chǎn)生的。3、病毒的複製週期複製週期（replicativecircle）或稱複製迴圈：自病毒吸附於細(xì)胞開始，到子代病毒從感染細(xì)胞釋放到細(xì)胞外的病毒複製過程。①吸附；②侵入；③脫殼；④病毒大分子的合成，包括病毒基因組的表達(dá)與複製；⑤裝配與釋放；二、病毒感染的起始1、吸附：毒粒敏感細(xì)胞隨機(jī)碰撞而接觸（靜電引力或氫鍵）可逆吸附，無特異性（非細(xì)胞顆粒也可吸附）病毒表面蛋白與細(xì)胞受體的結(jié)合特異性，不可逆吸附，啟動(dòng)病毒感染的第一階段病毒吸附蛋白與細(xì)胞受體間的結(jié)合力來源於空間結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，相互間的電荷、氫鍵、疏水性相互作用及範(fàn)得華力。不同種系的細(xì)胞具有不同病毒的細(xì)胞受體，病毒受體的細(xì)胞種系特異性決定了病毒的宿主範(fàn)圍。2、侵入：有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細(xì)胞通過尾部刺突固著於細(xì)胞；尾部的酶水解細(xì)胞壁的肽聚糖，是細(xì)胞壁產(chǎn)生小孔；尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在胞外；吸附尾釘固著尾鞘收縮尾管穿入DNA注入如果大量噬菌體在短時(shí)間內(nèi)吸附於同一細(xì)胞上，使細(xì)胞壁產(chǎn)生許多小孔，也可引起細(xì)胞立即裂解，但並未進(jìn)行噬菌體的增殖，這種現(xiàn)象稱為自外裂解（lysisfromwithout）。動(dòng)物病毒：①完整病毒穿過細(xì)胞膜的移位方式；②細(xì)胞的內(nèi)吞功能；③毒粒包膜與細(xì)胞質(zhì)膜的融合；3、脫殼：脫殼是病毒侵入後，病毒的包膜和/或殼體除去而釋放出病毒核酸的過程。脫殼是病毒基因組進(jìn)行功能表達(dá)所必需的感染事件。T-偶數(shù)噬菌體脫殼與侵入是一起發(fā)生的動(dòng)物病毒存在不同的結(jié)構(gòu)類型和不同的侵入方式，其脫殼過程也較複雜。病毒的毒粒消失，失去原有的感染性，進(jìn)入潛隱期。三、病毒大分子的合成病毒基因組的表達(dá)與複製存在著強(qiáng)烈的時(shí)序性病毒基因組進(jìn)入胞內(nèi)宿主細(xì)胞的代謝發(fā)生改變病毒利用宿主的生物合成機(jī)構(gòu)和場(chǎng)所，使病毒核酸表達(dá)和複製，產(chǎn)生大量的病毒蛋白質(zhì)和核酸。病毒生物合成的第一步是病毒mRNA的合成病毒複製所需要的病毒特異性酶蛋白及蛋白質(zhì)外殼的合成（5種核酸，6條途徑）四、病毒的裝配與釋放新合成的毒粒結(jié)構(gòu)組分組裝成完整的病毒顆粒，稱做病毒的裝配，亦稱成熟（maturation）或形態(tài)發(fā)生。成熟的子代病毒顆粒然後依一定途徑釋放到細(xì)胞外。病毒的釋放標(biāo)誌病毒複製週期結(jié)束

第二章原核微生物微生物（病毒）古生菌（Archaea）細(xì)菌（Bacteria）真菌（酵母、黴菌、蕈菌等）、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物等非細(xì)胞型細(xì)胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）細(xì)菌又稱真細(xì)菌（eubacteria），包括普通細(xì)菌、放線菌、藍(lán)枝原體、立克次氏體和衣原體等古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互並列，且與後者關(guān)係更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬於原核生物。Eubacteria

（真細(xì)菌）Archaebacteria（古細(xì)菌）第一節(jié)真細(xì)菌（Eubacteria）一、一般形態(tài)及細(xì)胞結(jié)構(gòu)（一）個(gè)體形態(tài)和排列球狀桿狀螺旋狀基本形態(tài)1、球狀

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)。金黃色葡萄球菌2、桿狀

細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，而長(zhǎng)度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。

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)。枯草芽孢桿菌地衣芽孢桿菌3、螺旋狀弧菌螺旋菌螺旋體菌弧菌：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。(寄生性弧菌-----蛭弧菌)霍亂弧菌螺旋菌：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，用於運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位於細(xì)胞外鞘內(nèi)。梅毒密螺旋體（二）大小最小：與無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒相仿（50nm）最大：肉眼可見（0.75mm）測(cè)量方法：顯微鏡測(cè)微尺顯微照相後根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測(cè)算（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)造：部分細(xì)菌具有的或一般細(xì)菌在特殊環(huán)境下才有的構(gòu)造一般構(gòu)造：一般細(xì)菌都有的構(gòu)造1、細(xì)胞壁1）概念：

細(xì)胞壁（cellwall）是位於細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。2）細(xì)胞壁的功能：（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；（2）為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需；（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)（分子量大於800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青黴素等有害物質(zhì)的損傷；（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)；3）革蘭氏染色與細(xì)胞壁：簡(jiǎn)單染色法

正染色

革蘭氏染色法鑒別染色法抗酸性染色法

芽孢染色法

死菌

姬姆薩染色法

負(fù)染色：莢膜染色法等

活菌：用美藍(lán)或TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色

（1）革蘭氏染色細(xì)菌染色法1、用鹼性染料結(jié)晶紫對(duì)菌液塗片進(jìn)行初染2、用碘溶液進(jìn)行媒染，其作用是提高染料和細(xì)胞間的相互作用從而使二者結(jié)合得更固。3、用乙醇或丙酮沖洗進(jìn)行脫色。在經(jīng)歷脫色後仍將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽性細(xì)菌，而革蘭氏陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉，細(xì)胞呈無色。4、用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的鹼性染料對(duì)塗片進(jìn)行複染。例如沙黃，它使原來無色的革蘭氏陰性細(xì)菌最後呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色革蘭氏染色的原理2、細(xì)胞膜1）概念：細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），又稱質(zhì)膜（plasmamembrane）、細(xì)胞膜（cellmembrane）或內(nèi)膜（innermembrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。2）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型：（1）磷脂親水的極性端疏水的非極性端在極性頭的甘油3C上，不同種微生物具有不同的R基，如磷脂酸、磷脂醯甘油、磷脂醯乙醇胺、磷脂醯膽鹼、磷脂醯絲氨酸或磷脂醯肌醇等。非極性尾則由長(zhǎng)鏈脂肪酸通過酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長(zhǎng)和飽和度因細(xì)菌種類和生長(zhǎng)溫度而異。（2）膜蛋白具運(yùn)輸功能的整合蛋白（integralprotein）或內(nèi)嵌蛋白（intrinsicprotein）具有酶促作用的周邊蛋白（peripheralprotein）或膜外蛋白(extrinsicprotein)膜蛋白約占細(xì)菌細(xì)胞膜的50%～70%，比任何一種生物膜都高，而且種類也多。--------細(xì)胞膜是一個(gè)重要的代謝活動(dòng)中心。（3）液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)①膜的主體是脂質(zhì)雙分子層；②脂質(zhì)雙分子層具有流動(dòng)性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”於脂質(zhì)雙分子層的疏水性內(nèi)層中；④周邊蛋白表面含有親水基團(tuán)，故可通過靜電引力與脂質(zhì)雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質(zhì)分子間或脂質(zhì)與蛋白質(zhì)分子間無共價(jià)結(jié)合；⑥脂質(zhì)雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運(yùn)動(dòng)，而整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動(dòng)。1972年，辛格（J.S.Singer）和尼科爾森（G.L.Nicolson）液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)（4）甾醇類物質(zhì)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。甾醇的一般結(jié)構(gòu)3）細(xì)胞膜的生理功能：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；②是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、

莢膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，是細(xì)胞的產(chǎn)能場(chǎng)所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營(yíng)養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物1）概念：

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。2）顆粒狀貯藏物(reservematerials)：貯藏物是一類由不同化學(xué)成分累積而成的不溶性沉澱顆粒，主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物。

糖原：大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽孢桿菌和藍(lán)細(xì)菌等

碳源及能源類

聚β-羥丁酸（PHB）：固氮菌、產(chǎn)堿菌和腸桿菌等

硫粒：紫硫細(xì)菌、絲硫細(xì)菌、貝氏硫桿菌等貯藏物

藻青素：藍(lán)細(xì)菌

藻青蛋白：藍(lán)細(xì)菌

磷源（異染粒）：迂回螺菌、白喉棒桿菌、結(jié)核分枝桿菌氮源類①聚-β-羥丁酸(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)PHB於1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成並貯藏。它無毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑膠、生物降解塑膠的良好原料。②多糖類貯藏物在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成褐色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。糖原粒澱粉粒有的細(xì)菌積累澱粉粒，用碘液染成深蘭色。③異染粒(metachromaticgranules)在暗視野顯微鏡下看到的迂回螺菌(Spirillum

volutans)異染粒（迂回體）顆粒大小為0.5～1.0μm，是無機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，並可降低細(xì)胞的滲透壓。④藻青素（cyanophycin）一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時(shí)還兼有貯存能源的作用。通常存在於藍(lán)細(xì)菌中。由含精氨酸和天冬氨酸殘基（1:1）的分枝多肽所構(gòu)成，分子量在25000～125000。⑤硫粒（sulfurglobules）很多真細(xì)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。3）磁小體(megnetosome)功能是導(dǎo)向作用，即借鞭毛遊向?qū)υ摼钣欣哪?、水界面微氧環(huán)境處生活。實(shí)用前景，包括生產(chǎn)磁性定向藥物或抗體，以及製造生物感測(cè)器等（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)4）羧酶體(carboxysome)

一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物其大小與噬菌體相仿，約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。採(cǎi)用免疫電鏡技術(shù)觀察藍(lán)細(xì)菌cyanobacteriumChlorogloeopsisfritischii中的羧酶體（三）細(xì)胞的結(jié)構(gòu)6）載色體（Chomatophore）光和細(xì)菌進(jìn)行光和作用的部位相當(dāng)於綠色植物的葉綠體4、特殊的休眠構(gòu)造——芽孢1）概念

某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育後期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。2）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。產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。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）3）芽孢的形成與芽孢的萌發(fā)過程一、概念在形態(tài)上具有分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與黴菌相似，以孢子進(jìn)行繁殖?！敖殪都?xì)菌與絲狀真菌之間又接近細(xì)菌的一類絲狀原核生物”近代生物學(xué)技術(shù)放線菌實(shí)際上是屬於細(xì)菌範(fàn)疇內(nèi)的原核微生物，只不過其細(xì)胞形態(tài)為分枝狀菌絲。第二節(jié)放線菌二、形態(tài)與結(jié)構(gòu)單細(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)、氣生和孢子絲三種。1、營(yíng)養(yǎng)菌絲匍匐生長(zhǎng)於培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營(yíng)養(yǎng)，也稱基內(nèi)菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8

mm，長(zhǎng)度差別很大，有的可產(chǎn)生色素。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，疊生於營(yíng)養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個(gè)菌落表面。在光學(xué)顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4

mm），有的產(chǎn)色素。3、孢子絲氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。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)。營(yíng)養(yǎng)菌絲匍匐生長(zhǎng)於培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲孢子在適宜的條件下萌發(fā)，長(zhǎng)出1-3個(gè)芽管三、生長(zhǎng)與繁殖營(yíng)養(yǎng)菌絲氣生菌絲繁殖菌絲（孢子絲）孢子絲釋放孢子繁殖方式無性孢子菌絲斷裂凝聚孢子橫隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多種孢子形成方式常見於液體培養(yǎng)中，工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時(shí)都以此法大量繁殖放線菌細(xì)菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體四、菌落形態(tài)菌落形態(tài)能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種（如鏈黴菌）不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌）菌落質(zhì)地緻密，與培養(yǎng)基結(jié)合緊密，小而不蔓延，不易挑起或挑起後不易破碎。粘著力差，粉質(zhì)，針挑起易粉碎第三節(jié)支原體、立克次氏體和衣原體支原體（Mycoplasma）立克次氏體（Rickettsia）衣原體（Chlamydia）革蘭氏陰性細(xì)菌，其大小和特性均介於通常的細(xì)菌與病毒之間。立克次氏體（Rickettsia）是大小介於通常的細(xì)菌與病毒之間，在許多方面類似細(xì)菌，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的原核微生物。一、立克次氏體（Rickettsia）1、概念2、特性1）某些性質(zhì)與病毒相近專性活細(xì)胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsiawolhynica）外均不能在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖。體內(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)菌的膜疏鬆；可透性膜，使它們有可能容易從宿主細(xì)胞獲得大分子物質(zhì)，但也決定了它們一旦離開宿主細(xì)胞則易死亡大小介於病毒與一般細(xì)菌之間，其中伯氏立克次氏體（Rickettsiaburneti）能通過細(xì)菌篩檢程式一般個(gè)體：球狀體：0.2-0.5mm；桿狀體：0.3-0.5x0.3-2mm；2）從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式主要以節(jié)肢動(dòng)物（虱、蜱、蟎等）為媒介，寄生在它們的消化道表皮細(xì)胞中，然後通過節(jié)肢動(dòng)物叮咬和排泄物傳播給人和其他動(dòng)物。二、支原體（Mycoplasma）1、概念又稱類菌質(zhì)體，是介於一般細(xì)菌與立克次氏體之間的原核微生物。2、特性1）無細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜，細(xì)胞形態(tài)多變；2）個(gè)體很小，能通過細(xì)菌篩檢程式，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”形狀；4）一些支原體能引起人類、牲畜、家禽和作物的病害疾病5）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；第四節(jié)、藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）1、概念也稱藍(lán)藻或藍(lán)綠藻（blue-greenalgae），是一類含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機(jī)物質(zhì)的光合細(xì)菌。以前曾歸於藻類，因?yàn)樗透叩戎参镆粯泳哂泄夂蜕?---葉綠素a，能進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。2、特性1）分佈極廣；2）形態(tài)差異極大，有球狀、桿狀和絲狀等形態(tài)；3）細(xì)胞中含有葉綠素a，進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用；藍(lán)細(xì)菌被認(rèn)為是地球上生命進(jìn)化過程中第一個(gè)產(chǎn)氧的光合生物，對(duì)地球上從無氧到有氧的轉(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)的抗乾旱能力。7）無鞭毛，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。許多藍(lán)細(xì)菌生長(zhǎng)在池塘和湖泊中，在夏、秋兩季大量繁殖，並形成膠質(zhì)團(tuán)浮於水面，形成“水花”，使水體變色。第五節(jié)古生菌（Archaea）一、概念的提出1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立於真細(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)菌和真核生物並列為三域（Domain），並且在進(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。多生活於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。原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；後改名：古生菌（Archaea）二、細(xì)胞形態(tài)在顯微鏡下，古生菌與細(xì)菌具有類似的個(gè)體形態(tài)。三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類似真細(xì)菌之處，也有類似真核生物之處，還具有一些自己獨(dú)特的特點(diǎn)。β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解N-乙醯葡糖胺和N-乙醯塔羅糖胺糖醛酸交替連接而成，連在後一氨基糖上的肽尾由L-glu、L-ala和L-lys三個(gè)L型氨基酸組成，肽橋則由L-glu一個(gè)氨基酸組成。古生菌的質(zhì)膜在本質(zhì)上也是由磷脂組成，但它比真細(xì)菌或真核生物具有更明顯的多樣性。親水頭（甘油）與疏水尾（烴鏈）間是通過醚鍵而不是酯鍵連接的；細(xì)胞膜的化學(xué)組分存在多樣性；古生菌的細(xì)胞質(zhì)膜中存在著獨(dú)特的單分子層膜或單、雙分子層混合膜，而真細(xì)菌或真核生物的細(xì)胞質(zhì)膜都是雙分子層。核區(qū)沒有具有核仁、核摸的細(xì)胞核染色體DNA為共價(jià)閉和環(huán)狀

第三章真核微生物細(xì)胞核具有核膜；能進(jìn)行有絲分裂；細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等細(xì)胞器；真核微生物的特徵：具有上述特徵的微小生物真菌單細(xì)胞藻類原生動(dòng)物黴菌酵母菌覃菌（蘑菇）絲狀真菌單細(xì)胞真菌大型真菌真核微生物一、黴菌（一）概念

黴菌（mold）是一些“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不是分類學(xué)上的名詞。黴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）。（二）分佈特點(diǎn)及與人類的關(guān)係在自然界分佈極廣；黴菌同人類的生產(chǎn)、生活關(guān)係密切，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)製品的黴變；全世界平均每年由於黴變而不能食（飼）用的穀物約占2%。有用物品的生產(chǎn)；

風(fēng)味食品、酒精、抗生素（青黴素、灰黃黴素）、有機(jī)酸、酶製劑、維生素、甾體激素等。在農(nóng)業(yè)上用於飼料發(fā)酵、植物生長(zhǎng)刺激素（赤黴素）、殺蟲農(nóng)藥（白僵菌劑）等。引起動(dòng)植物疾??；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。（三）形態(tài)結(jié)構(gòu)1、菌絲細(xì)胞形態(tài)無隔膜菌絲有隔膜菌絲整個(gè)菌絲為長(zhǎng)管狀單細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有多個(gè)核。其生長(zhǎng)過程只表現(xiàn)為菌絲的延長(zhǎng)和細(xì)胞核的裂殖增多以及細(xì)胞質(zhì)的增加。菌絲由橫隔膜分隔成成串多細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞核。有些菌絲，從外觀看雖然像多細(xì)胞，但橫隔膜上有小孔，使細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核可以自由流通，而且每個(gè)細(xì)胞的功能也都相同。菌絲功能營(yíng)養(yǎng)菌絲氣生菌絲繁殖菌絲黴菌菌絲直徑約為2~10mm，比一般細(xì)菌和放線菌菌絲大幾到幾十倍。2、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)狀捕蟲菌目（Zoopagales）在長(zhǎng)期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，特化菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物，捕獲物死後，菌絲伸入體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)。3）附枝：匍匐菌絲、假根（類似樹根，吸收營(yíng)養(yǎng)），功能是固著和吸收營(yíng)養(yǎng)。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，以將菌絲附著於宿主上，這種特殊的結(jié)構(gòu)即附著枝。5）吸器：一些專性寄生真菌從菌絲上分化出來的旁枝，侵入細(xì)胞內(nèi)分化成指狀、球狀或絲狀，用以吸收細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)。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，並分泌粘性物，藉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)層疏鬆，大多呈白色。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。3、細(xì)胞結(jié)構(gòu)（四）菌落由粗而長(zhǎng)的分枝狀菌絲組成，菌落疏鬆，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，有的沒有固定大小。各種黴菌，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，所以菌落特徵也為分類依據(jù)之一。（五）黴菌繁殖方式及生活史黴菌的繁殖方式無性孢子有性孢子菌絲斷片1）無性孢子繁殖1、繁殖方式不經(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)體的過程。無性孢子有：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。黴菌的無性孢子厚垣孢子節(jié)孢子孢囊孢子芽生孢子分生孢子二、酵母菌（一）概念酵母菌（yeast）是一群?jiǎn)渭?xì)胞的真核微生物。這個(gè)術(shù)語也是無分類學(xué)意義的普通名稱，通常用於以芽殖或裂殖來進(jìn)行無性繁殖單細(xì)胞真菌，以與黴菌區(qū)分開。有些可產(chǎn)生子囊孢子進(jìn)行有性繁殖。（二）分佈及與人類的關(guān)係1、多分佈在含糖的偏酸性環(huán)境，也稱為“糖菌”。如水果、蔬菜、葉子、樹皮等處，及葡萄園和果園土壤中等。2、重要的微生物資源；3、重要的科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomycescerevisae）第一個(gè)完成全基因組序列測(cè)定的真核生物（1997）4、有些酵母菌具有危害性；酵母菌是人類的第一種“家養(yǎng)微生物”有些酵母菌能引起皮膚、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾?。ㄈ┬螒B(tài)結(jié)構(gòu)1、個(gè)體形態(tài)卵圓、圓、圓柱、梨形等單細(xì)胞，其細(xì)胞直徑一般比細(xì)菌粗10倍左右。有的酵母菌子代細(xì)胞連在一起成為鏈狀，稱為假絲酵母。2、細(xì)胞結(jié)構(gòu)（四）菌落特徵與細(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。（五）繁殖方式和生活史1、無性繁殖1）芽殖

主要的無性繁殖方式，成熟細(xì)胞長(zhǎng)出一個(gè)小芽，到一定程度後脫離母體繼續(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（核配後立即進(jìn)行減數(shù)分裂）2）營(yíng)養(yǎng)體只能以雙倍體形式存在（核配後不立即進(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

第四章微生物的生理第一節(jié)代謝概論代謝（metabolism）：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱代謝分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)複雜分子（有機(jī)物）分解代謝合成代謝簡(jiǎn)單小分子ATP[H]第二節(jié)微生物產(chǎn)能代謝一切生命活動(dòng)都是耗能反應(yīng)，因此，能量代謝是一切生物代謝的核心問題。能量代謝的中心任務(wù)，是生物體如何把外界環(huán)境中的多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成對(duì)一切生命活動(dòng)都能使用的通用能源------ATP。這就是產(chǎn)能代謝。最初能源有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物日光化能異養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物光能營(yíng)養(yǎng)微生物通用能源（ATP）一．生物氧化生物氧化就是發(fā)生在或細(xì)胞內(nèi)的一切產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱生物氧化與燃燒的比較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為：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物在生物氧化過程中釋放的能量可被微生物直接利用，也可通過能量轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存在高能化合物（如ATP）中，以便逐步被利用，還有部分能量以熱的形式被釋放到環(huán)境中。異養(yǎng)微生物利用有機(jī)物，自養(yǎng)微生物則利用無機(jī)物，通過生物氧化來進(jìn)行產(chǎn)能代謝。二、異養(yǎng)微生物的生物氧化生物氧化反應(yīng)發(fā)酵呼吸有氧呼吸厭氧呼吸1.發(fā)酵(fermentation)有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量並產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。有機(jī)化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。發(fā)酵過程的氧化是與有機(jī)物的還原偶聯(lián)在一起的。被還原的有機(jī)物來自於初始發(fā)酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解（glycolysis）糖酵解是發(fā)酵的基礎(chǔ)主要有四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。(1)EMP途徑（Embden-Meyerhofpathway）日本人腸內(nèi)酵母感染導(dǎo)致醉酒（P99）微生物學(xué)與第一次世界大戰(zhàn)德國(guó)：（CarlNeuberg）丙酮酸CO2乙醛NADHNAD+乙醇磷酸二羥基丙酮NADHNAD+磷酸甘油甘油3%的亞硫酸氫鈉（pH7）Saccharomycescerevisiae厭氧發(fā)酵（磺化羥基乙醛）第一次世界打戰(zhàn)期間德國(guó)主要用這種方法生產(chǎn)甘油產(chǎn)量：1000噸/月目前的甘油生產(chǎn)方法：使用的微生物：Dunaliellaaslina（一種嗜鹽藻類）胞內(nèi)積累高濃度的甘油從而使細(xì)胞的滲透壓保持平衡生活在鹽湖及海邊的巖池等鹽濃度很高環(huán)境不同微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同，也是細(xì)菌分類鑒定的重要依據(jù)。大腸桿菌：丙酮酸裂解生成乙醯CoA與甲酸，甲酸在酸性條件下可進(jìn)一步裂解生成H2和CO2產(chǎn)酸產(chǎn)氣（參見“微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)”P119-123）志賀氏菌：丙酮酸裂解生成乙醯CoA與甲酸，但不能使甲酸裂解產(chǎn)生H2和CO2產(chǎn)酸不產(chǎn)氣2.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，從而生成水或其他還原型產(chǎn)物並釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。以氧化型化合物作為最終電子受體有氧呼吸（aerobicrespiration）：無氧呼吸（anaerobicrespiration）：以分子氧作為最終電子受體(1)有氧呼吸葡萄糖糖酵解作用丙酮酸發(fā)酵有氧無氧各種發(fā)酵產(chǎn)物三羧酸迴圈被徹底氧化生成CO2和水，釋放大量能量。

有氧呼吸：電子傳遞鏈；氧分子；(最終電子受體)（2）無氧呼吸某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸；無氧呼吸的最終電子受體不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等無機(jī)物，或延胡索酸（fumarate）等有機(jī)物。無氧呼吸也需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，並在能量分級(jí)釋放過程中伴隨有磷酸化作用，也能產(chǎn)生較多的能量用於生命活動(dòng)。由於部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。能進(jìn)行硝酸鹽呼吸的細(xì)菌被稱為硝酸還鹽原細(xì)菌，主要生活在土壤和水環(huán)境中，如假單胞菌、依氏螺菌、脫氮小球菌等。硝酸鹽還原細(xì)菌被認(rèn)為是一種兼性厭氧菌，無氧但環(huán)境中存在硝酸鹽時(shí)進(jìn)行厭氧呼吸，而有氧時(shí)其細(xì)胞膜上的硝酸鹽還原酶活性被抑制，細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸。反硝化作用的生態(tài)學(xué)作用：硝酸鹽還原細(xì)菌進(jìn)行厭氧呼吸土壤及水環(huán)境好氧性機(jī)體的呼吸作用氧被消耗而造成局部的厭氧環(huán)境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。松土，排除過多的水分，保證土壤中有良好的通氣條件。反硝化作用在氮素迴圈中的重要作用硝酸鹽是一種容易溶解於水的物質(zhì)，通常通過水從土壤流入水域中。如果沒有反硝化作用，硝酸鹽將在水中積累，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變壞與地球上氮素迴圈的中斷。三．自養(yǎng)微生物的生物氧化化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型：從無機(jī)物的氧化獲得能量以無機(jī)物為電子供體這些微生物一般也能以CO2為唯一或主要碳源合成細(xì)胞物質(zhì)自養(yǎng)微生物從對(duì)無機(jī)物的生物氧化過程中獲得生長(zhǎng)所需要能量的微生物一般都是：化能無機(jī)自養(yǎng)型微生物複雜分子（有機(jī)物）分解代謝合成代謝簡(jiǎn)單小分子ATP[H]自養(yǎng)微生物的合成代謝：將CO2先還原成[CH2O]水準(zhǔn)的簡(jiǎn)單有機(jī)物，然後再進(jìn)一步合成複雜的細(xì)胞成分?；墚愷B(yǎng)微生物：ATP和還原力均來自對(duì)有機(jī)物的生物氧化化能自養(yǎng)微生物：無機(jī)物氧化過程中主要通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP如果作為電子供體的無機(jī)物的氧化還原電位足夠低，也在氧化磷酸化的過程中產(chǎn)生還原力，但大多數(shù)情況下都需要通過電子的逆向傳遞，以消耗ATP為代價(jià)獲得還原力。1、氨的氧化NH3、亞硝酸（NO2-）等無機(jī)氮化物可以被某些化能自養(yǎng)細(xì)菌用作能源亞硝化細(xì)菌：硝化細(xì)菌：將氨氧化為亞硝酸並獲得能量將亞硝氧化為硝酸並獲得能量這兩類細(xì)菌往往伴生在一起，在它們的共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產(chǎn)生的毒害作用。這類細(xì)菌在自然界的氮素迴圈中也起者重要的作用，在自然界中分布非常廣泛。2、硫的氧化硫細(xì)菌（sulfurbacteria）能夠利用一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化合物（包括硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽）作能源。俄國(guó)著名微生物學(xué)家Winogradsky的傑出貢獻(xiàn)：化能無機(jī)自養(yǎng)型微生物的發(fā)現(xiàn)：氧化無機(jī)物獲得能量；沒有光和葉綠素的條件下也能同化CO2為細(xì)胞物質(zhì)（能以CO2為唯一或主要碳源）硫細(xì)菌在進(jìn)行還原態(tài)硫物質(zhì)的氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)酸（主要是硫酸），因此它們的生長(zhǎng)會(huì)顯著地導(dǎo)致環(huán)境的pH下降，有些硫細(xì)菌可以在很酸的環(huán)境，例如在pH低於1的環(huán)境中生長(zhǎng)。和硝化細(xì)菌一樣，硫細(xì)菌也是通過電子的逆呼吸鏈傳遞來生成還原力。3、鐵的氧化以嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）為例：從亞鐵到高鐵狀態(tài)的鐵的氧化，對(duì)於少數(shù)細(xì)菌來說也是一種產(chǎn)能反應(yīng)，但從這種氧化中只有少量的能量可以被利用。因此該菌的生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致形成大量的Fe3+（Fe(OH)3）。氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）

為什麼要在酸性環(huán)境下生活？以嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）為例：三．自養(yǎng)微生物的生物氧化氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans）在富含F(xiàn)eS2的煤礦中繁殖，產(chǎn)生大量的硫酸和Fe(OH)3，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。它的生長(zhǎng)只需要FeS2及空氣中的O2和CO2，因此要防止其破壞性大量繁殖的唯一可行的方法是封閉礦山，使環(huán)境恢復(fù)到原來的無氧狀態(tài)。四．能量轉(zhuǎn)換光合磷酸化（photophosphorylation）光能營(yíng)養(yǎng)型生物產(chǎn)氧不產(chǎn)氧真核生物：藻類及其它綠色植物原核生物：藍(lán)細(xì)菌（僅原核生物有）：光合細(xì)菌細(xì)菌葉綠素具有和高等植物中的葉綠素相類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，二者的區(qū)別在於側(cè)鏈基團(tuán)的不同，以及由此而導(dǎo)致的光吸收特性的差異。（1）環(huán)式光合磷酸化光合細(xì)菌主要通過環(huán)式光合磷酸化作用產(chǎn)生ATP不是利用H2O，而是利用還原態(tài)的H2、H2S等作為還原CO2的氫供體，進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用；電子傳遞的過程中造成了質(zhì)子的跨膜移動(dòng)，為ATP的合成提供了能量。通過電子的逆向傳遞產(chǎn)生還原力；非環(huán)式光合磷酸化的反應(yīng)式：2NADP+＋2ADP＋2Pi＋2H2O→2NADPH＋2H+＋2ATP＋O2（2）非環(huán)式光合磷酸化產(chǎn)氧型光合作用（綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）綠色細(xì)菌的非環(huán)式光合磷酸化（不產(chǎn)氧型光合作用）NAD++H2S+ADP+PiNADPH+H++ATP+Shvchl第五章微生物的生長(zhǎng)繁殖與生存因數(shù)生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過程。生長(zhǎng)：生物個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。繁殖：生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過程，繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過程。在高等生物裏這兩個(gè)過程可以明顯分開，但在低等特別是在單細(xì)胞的生物裏，由於細(xì)胞小，這兩個(gè)過程是緊密聯(lián)繫又很難劃分的過程。第一節(jié)微生物的生長(zhǎng)繁殖一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個(gè)體的生長(zhǎng)原生質(zhì)的總量（重量、體積、大小）就不斷增加如果各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí)，則達(dá)到一定程度後就會(huì)發(fā)生繁殖，引起個(gè)體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng)群體的生長(zhǎng)一、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定:單位時(shí)間裏微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的變化微生物生長(zhǎng)：微生物生長(zhǎng)的測(cè)定：個(gè)體計(jì)數(shù)群體重量測(cè)定群體生理指標(biāo)測(cè)定評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響；評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果；客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律；（一）以數(shù)量變化對(duì)微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行測(cè)定1、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法採(cǎi)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：樣品充分混勻；每支移液管及塗布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；同一稀釋度三個(gè)以上重複,取平均值；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便於準(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）來表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。2、膜過濾培養(yǎng)法當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜篩檢程式，然後將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。3、Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）主要適用於只能進(jìn)行液體培養(yǎng)的微生物，或採(cǎi)用液體鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行直接鑒定並計(jì)數(shù)的微生物。對(duì)未知樣品進(jìn)行十倍稀釋，然後根據(jù)估算取三個(gè)連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管，對(duì)這些平行試管的微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)菌的為陽性，未長(zhǎng)菌的為陰性，然後根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出樣品中的微生物數(shù)目。4、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法1）常規(guī)方法：缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適於對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；2）其他方法：將已知顆粒濃度的樣品（例如血液）與待測(cè)細(xì)胞細(xì)胞濃度的樣品混勻後在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞濃度。比例計(jì)數(shù)：過濾計(jì)數(shù)：當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜篩檢程式。然後將濾膜乾燥、染色，並經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上(或一定面積中)的細(xì)菌數(shù)；活菌計(jì)數(shù)：採(cǎi)用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)行分別計(jì)數(shù)（二）以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)1、比濁法在一定波長(zhǎng)下，測(cè)定菌懸液的光密度，以光密度(opticaldensity,即O.D.)表示菌量。實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)應(yīng)控制在菌濃度與光密度成正比的線性範(fàn)圍內(nèi)，否則不準(zhǔn)確。2、生理指標(biāo)法微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。樣品中微生物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計(jì)等設(shè)備來測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。常用於對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)二、細(xì)菌的群體生長(zhǎng)繁殖微生物的特點(diǎn)：個(gè)體微小肉眼看到或接觸到的微生物是成千上萬個(gè)單個(gè)的微生物組成的群體。微生物接種是群體接種，接種後的生長(zhǎng)是微生物群體繁殖生長(zhǎng)。對(duì)細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律的瞭解是對(duì)其進(jìn)行研究與利用的基礎(chǔ)一、生長(zhǎng)曲線生長(zhǎng)曲線(GrowthCurve)：

細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。在微生物學(xué)中提到的“生長(zhǎng)”，均指群體生長(zhǎng)。細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線一般用菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)作圖一條典型的生長(zhǎng)曲線至少可以分為

遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期遲緩期(Lagphase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基後，在開始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長(zhǎng)速度接近於零。也稱延遲期、適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍細(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。一般來說處?kù)哆t緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大細(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。對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。細(xì)胞處?kù)痘钴S生長(zhǎng)中，只是分裂遲緩在此階段後期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線略有上升。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(Logphase)：又稱指數(shù)生長(zhǎng)期(Exponentialphase)以最大的速率生長(zhǎng)和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長(zhǎng)。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長(zhǎng)迅速、代時(shí)穩(wěn)定，所以是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。穩(wěn)定生長(zhǎng)期(Stationaryphase)：由於營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜於細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零(即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等於細(xì)菌死亡數(shù))。穩(wěn)定生長(zhǎng)期又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期，此時(shí)培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高並維持穩(wěn)定。衰亡期(Decline或Deathphase)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加，但在衰亡期的後期，由於部分細(xì)菌產(chǎn)生抗性也會(huì)使細(xì)菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。二、同步培養(yǎng)同步培養(yǎng)(Synchronousculture)：

使群體中的細(xì)胞處?kù)侗容^一致的，生長(zhǎng)發(fā)育均處?kù)锻浑A段上，即大多數(shù)細(xì)胞能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的培養(yǎng)方法。

以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處?kù)锻簧L(zhǎng)階段，並同時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)。同步生長(zhǎng)：通過同步培養(yǎng)方法獲得的細(xì)胞被稱為同步細(xì)胞或同步培養(yǎng)物硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長(zhǎng)的方法由於細(xì)胞的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)往往只能維持2-3個(gè)世代，隨後又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)。三、連續(xù)培養(yǎng)將微生物置於一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長(zhǎng)，最後一次收穫。分批培養(yǎng)（batchculture）or封閉培養(yǎng)（closedculture）培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)並能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。（一）恒濁連續(xù)培養(yǎng)測(cè)定所培養(yǎng)微生物的光密度值自動(dòng)調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速使培養(yǎng)物維持在某一恒定濁度當(dāng)培養(yǎng)室中的濁度超過預(yù)期數(shù)值時(shí)，流速加快，使?jié)岫冉档?；?dāng)培養(yǎng)室中的濁度低於預(yù)期數(shù)值時(shí)，流速減慢，使?jié)岫壬撸缓銤崤囵B(yǎng)器的工作精度是由光電控制系統(tǒng)的靈敏度來決定的如果所用培養(yǎng)基中有過量的必需營(yíng)養(yǎng)物，就可以使菌體維持最高的生長(zhǎng)速率。二）恒化連續(xù)培養(yǎng)使培養(yǎng)液流速保持不變，並使微生物始終在低於其最高生長(zhǎng)速率下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。通過控制流速可以得到生長(zhǎng)速率不同但密度基本恒定的培養(yǎng)物多用於科研遺傳學(xué)：突變株分離；生理學(xué)：不同條件下的代謝變化；生態(tài)學(xué)：模擬自然營(yíng)養(yǎng)條件建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；第六章微生物遺傳和變異遺傳：親代與子代相似變異：親代與子代、子代間不同個(gè)體不完全相同遺傳（inheritance）和變異（variation）是生命的最本質(zhì)特性之一遺傳型：表型（表現(xiàn)型）：生物的全部遺傳因數(shù)及基因具有一定遺傳型的個(gè)體，在特定環(huán)境條件下通過生長(zhǎng)發(fā)育所表現(xiàn)出來的形態(tài)等生物學(xué)特徵的總和。表型是由遺傳型所決定，但也和環(huán)境有關(guān)。一、DNA作為遺傳物質(zhì)第一節(jié)微生物的遺傳Avery在四十年代以更精密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)重複了以上實(shí)驗(yàn)分別用降解DNA、RNA、蛋白質(zhì)的酶作用於有毒的S型菌細(xì)胞抽提物只有DNA被酶降解破壞的抽提物無轉(zhuǎn)化活性DNA是轉(zhuǎn)化所必需的轉(zhuǎn)化因數(shù)T2噬菌體感染實(shí)驗(yàn)（1952年）二、RNA作為遺傳物質(zhì)生化提取分別獲得含RNA的煙草花葉病毒蛋白質(zhì)外殼（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清處理，證明雜種病毒的蛋白質(zhì)外殼來自病毒1，而非病毒2雜種病毒的後代的蛋白質(zhì)外殼表現(xiàn)為病毒2，而非病毒1遺傳物質(zhì)是核酸（RNA）而非蛋白質(zhì)第二節(jié)微生物的變異一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變基因突變：基因突變是重要的生物學(xué)現(xiàn)象，它是一切生物變化的根源，連同基因轉(zhuǎn)移、重組一起提供了推動(dòng)生物進(jìn)化的遺傳多變性?；蛲蛔僁NA損傷修復(fù)機(jī)制突變自發(fā)突變誘變環(huán)境因素的影響，DNA複製過程的偶然錯(cuò)誤等而導(dǎo)致，一般頻率較低，通常為10-6-10-9。某些物理、化學(xué)因素對(duì)生物體的DNA進(jìn)行直接作用，突變以較高的頻率產(chǎn)生。前突可以通過DNA複製而成為真正的突變，也可以重新變?yōu)樵瓉淼慕Y(jié)構(gòu)，這取決於修復(fù)作用和其他多種因素。1、特點(diǎn)1）非對(duì)應(yīng)性2）稀有性3）規(guī)律性4）獨(dú)立性5）遺傳和回復(fù)性6）可誘變性一、基因突變的特點(diǎn)證明突變的性狀與引起突變的原因間無直接對(duì)應(yīng)關(guān)係！如何證明基因突變的非對(duì)應(yīng)性？三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變數(shù)實(shí)驗(yàn)、塗布實(shí)驗(yàn)、影印實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)證據(jù)變數(shù)實(shí)驗(yàn)（fluctuationanalysis）SalvadorLuriaandMaxDelbruck（1943）SalvadorLuriaMaxDelbruckTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1969Newcombe的塗布實(shí)驗(yàn)（1949）影印實(shí)驗(yàn)（replicaplating）JoshuaLederbergandEstherLederberg（1952）JoshuaLederbergJ.LederbergisawardedtheNoblePrizeinMedicineandPhysiologyin1958第三節(jié)菌種保藏性狀穩(wěn)定的菌種是微生物學(xué)工作最重要的基本要求，否則生產(chǎn)或科研都無法正常進(jìn)行。影響微生物菌種穩(wěn)定性的因素：a）變異；b）污染；c）死亡；一、菌種的衰退與復(fù)壯1）從衰退的菌種群體中把少數(shù)個(gè)體再找出來，重新獲得具有原有典型性狀的菌種。2）有意識(shí)地利用微生物會(huì)發(fā)生自發(fā)突變的特性，在日常的菌種維護(hù)工作中不斷篩選“正變”個(gè)體。大量群體中的自發(fā)突變菌種的復(fù)壯：a）純種分離；b）通過寄主體進(jìn)行復(fù)壯；菌種衰退的特點(diǎn)：二、防止衰退的措施1）減少傳代次數(shù)；2）創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；3）經(jīng)常進(jìn)行純種分離，並對(duì)相應(yīng)的性狀指標(biāo)進(jìn)行檢查；4）採(cǎi)用有效的菌種保藏方法；三、菌種保藏在一定時(shí)間內(nèi)使菌種不死、不變、不亂基本要求：基本方法：生活態(tài)休眠態(tài)培養(yǎng)基傳代培養(yǎng)寄主傳代培養(yǎng)冷凍乾燥斜面、平板液氮、低溫冰箱沙土管、冷凍真空乾燥

第七章微生物生態(tài)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)迴圈和能量流動(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)系統(tǒng)：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)係的一門科學(xué)。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)係。

各種環(huán)境中的微生物的種類、分佈；

微生物和其他生物的關(guān)係；

微生物與物質(zhì)迴圈；第一節(jié)空氣微生物生態(tài)1）無原生的微生物區(qū)系；2）來源於土壤、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)量取決於塵埃數(shù)量；5）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）與人類的關(guān)係：傳播疾病、造成食品等的污染微生物學(xué)的基本技術(shù)：無菌操作技術(shù)製備微生物氣溶膠實(shí)現(xiàn)群體免疫第二節(jié)水體微生物生態(tài)一、江河水1）數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)係；2