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文檔簡(jiǎn)介
微生物學(xué)復(fù)習(xí)資料緒論微生物:是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微笑生物的總稱(chēng)。其特點(diǎn)有:’?。▊€(gè)體微小,一般小于0.1mm微米級(jí):]光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)(細(xì)胞)納米級(jí)(電子顯微鏡下可見(jiàn)(下抱起、病毒)簡(jiǎn)(構(gòu)造簡(jiǎn)單)單即胞簡(jiǎn)單多細(xì)胞非胞(即“分子生物”)低(進(jìn)化地位低)原罕類(lèi):三菌(放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體),三體(支原體、立克次氏體、衣原體)真核類(lèi):真菌(酵母菌、霉菌),原生動(dòng)物,顯微藻類(lèi)。非包類(lèi):病毒,亞病毒(類(lèi)病毒、擬病毒、阮病毒)微生物的五大共性:體/積小,面積大:因此微生物必然有一個(gè)巨大的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收面、代廢物的排泄面和環(huán)境信息的交換面,并由此而產(chǎn)生其余4個(gè)共性。吸收多,轉(zhuǎn)化快:這個(gè)特性為微生物的高速生長(zhǎng)繁殖和合成大量代產(chǎn)物提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ),從而使微生物能在自然界和人類(lèi)實(shí)踐中更好地發(fā)揮其小型“活的化工廠”。在發(fā)酵工業(yè)中有重要意義,主要體現(xiàn)在它的生產(chǎn)效率高、長(zhǎng)旺,繁殖快:發(fā)酵周期短上。同時(shí)對(duì)基本理論的研究也帶來(lái)極大的優(yōu)越性,使科學(xué)研究周期大為縮短、空間減少、經(jīng)費(fèi)降低、效率提高。也有些病菌危害著人類(lèi)的健康。有益的變異可為人類(lèi)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益(如產(chǎn)青霉素的菌種的變異,使產(chǎn)量大大提升)有害的變異則適應(yīng)強(qiáng),易變異:是人類(lèi)的公敵(如禽流感病毒的變異可怕)。主要體現(xiàn)有物種的多樣性、生理代類(lèi)型的多樣分布廣,種類(lèi)多:性、代產(chǎn)物的多樣性、遺傳基因的多樣性、生態(tài)類(lèi)型的多樣性學(xué)習(xí)目標(biāo):了解微生物的基本特點(diǎn),了解微生物學(xué)的發(fā)展歷程,掌握微生物的五大共性及其功能。了解當(dāng)代微生物學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r,及當(dāng)代微生物學(xué)的應(yīng)用方向。了解微生物學(xué)與那些學(xué)科有聯(lián)系和交叉。思考:1、微生物給人類(lèi)帶來(lái)了那些利和弊?、你對(duì)當(dāng)代微生物學(xué)有那些憧憬?、你對(duì)目前那些微生物感興趣,在哪方面,說(shuō)說(shuō)理由?、你認(rèn)為當(dāng)什么樣的微生物對(duì)人類(lèi)的危害最大?第一章原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能第一節(jié)細(xì)菌原核生物:即廣義的細(xì)菌,指一大類(lèi)細(xì)胞核無(wú)核膜包囊,只存在稱(chēng)作核區(qū)的裸露DNA勺原始單細(xì)胞生物,包過(guò)真細(xì)菌和古生菌兩大類(lèi)群。根據(jù)外表特征把原核生物粗分為:三菌三體。細(xì)菌:是一類(lèi)細(xì)胞細(xì)短(直徑約0.5微米,長(zhǎng)度約0.5-5微米)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、胞壁堅(jiān)韌、多以二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核生物。桿菌:短桿(球桿)狀、棒桿狀、梭狀、梭桿狀、分支狀、螺桿狀、足按形態(tài)、節(jié)狀和彎月?tīng)睢=Y(jié)構(gòu)球菌:?jiǎn)吻蚓?、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、鏈球菌和葡萄球菌??煞譃椋旱夯【菪蛔阋画h(huán)的)、螺菌(螺旋滿(mǎn)2-6環(huán)的小型、堅(jiān)硬的螺旋狀細(xì)菌)、螺旋體(螺旋周數(shù)多的體長(zhǎng)、柔軟的螺旋狀細(xì)菌)簡(jiǎn)單染色法為紫色:死菌正染色法革蘭氏鑒別怪色法抗酸性染色法為紅色:革蘭氏陰性菌細(xì)菌染色法:姬姆薩型色法芽抱染負(fù)起色法:莢膜染色法活菌:用美蘭或TTC(氯化苯基四氮唾)等活菌染色細(xì)菌的構(gòu)造:一般構(gòu)造:一般細(xì)菌都有的構(gòu)造(細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核區(qū))1、細(xì)胞壁:位于細(xì)胞最外的一層厚實(shí)、堅(jiān)韌的外被主要成分為肽聚糖。主要功能:1)固定細(xì)胞外星和提高機(jī)械強(qiáng)度,使其免受滲透壓等外力的損傷;)為細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需;)阻攔大分子有害物質(zhì)(某些抗生素和水解酶)進(jìn)入細(xì)胞;)賦予細(xì)菌特定的抗原性以及對(duì)抗生素和噬菌體敏感性。(1)G+細(xì)菌的細(xì)胞壁:G細(xì)菌細(xì)胞壁的特點(diǎn)是厚度答(20-80nm)和化學(xué)組分簡(jiǎn)單,一般寒90%太聚糖和10摩壁酸。肽聚糖:又稱(chēng)粘肽、胞壁質(zhì)或粘質(zhì)復(fù)合物。是真細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。其分子有肽(四肽尾和肽橋)和聚糖(N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸)兩部分組成。四肽尾:是由4個(gè)氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成。并連在N-乙酰胞壁酸上:L-AlafD-GlufL-LysfD-Ala肽橋:為甘氨酸五肽,變化甚多,形成了肽聚糖的多樣性。磷壁酸:是結(jié)合在G細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖,主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。分為兩類(lèi):壁磷壁酸(是與肽聚糖,其含量會(huì)隨培養(yǎng)基成分而改變);膜磷壁酸(是跨越肽聚糖曾并與細(xì)胞膜相交)。主要功能:①通過(guò)分子上的大量負(fù)電荷濃縮細(xì)胞周?chē)腗j,以提高細(xì)胞膜上一些合成酶的活力;貯藏元素;調(diào)節(jié)細(xì)胞自溶素(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)(competencespecificprotei))的活力,借以防止細(xì)胞自溶而死亡;作為噬菌體的特異性吸附受體;賦予G+細(xì)菌特異的表面抗原,因而可用于菌種鑒定;增強(qiáng)某些致病菌對(duì)宿主細(xì)胞的粘連,避免被白細(xì)胞吞噬,并有抗補(bǔ)體的作用。(2)G一細(xì)菌細(xì)胞壁:G細(xì)菌細(xì)胞壁的特點(diǎn)是厚度較G細(xì)菌薄,層次較多,成分較復(fù)雜,肽聚糖層很?。▋H2-3nm),故機(jī)械強(qiáng)度較G+細(xì)菌弱。肽聚糖:其肽聚糖層埋藏在外膜脂多糖(LPS)層之。四肽尾:其第三個(gè)氨基酸分子不是L-Lys而是被一種存在于原核生物細(xì)胞壁上的特殊氨基酸一一消旋二氨基庚二酸(m-DAP所代替。沒(méi)有特殊的肽橋,故前后兩單體間的連接僅通過(guò)甲四肽尾的第四個(gè)氨基酸(D-Ala)的竣基與乙四肽尾的第三個(gè)氨基酸(m-DAP的氨基直接相憐,因而只形成較稀疏、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。外膜:是細(xì)菌細(xì)胞壁所特有的構(gòu)造,它位于壁的最外層,化學(xué)成分:脂多糖:是位于細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚(8T0nm)的脂多糖類(lèi)物質(zhì),由類(lèi)脂A(是G病原菌物質(zhì)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ))、核心多糖、和O-特異側(cè)鏈組成。功能:控制細(xì)胞的透性、提高M(jìn)g2+濃度、決定細(xì)胞壁抗原多樣性(因而可以用于傳染病的診斷和病原的地理定位)。外膜蛋白:指嵌合在LPS和磷脂層外膜上的20余種蛋白。其中的脂蛋白有使外膜層與膜肽聚糖層緊密連接的功能。孔蛋白:中間有孔道、可控制某些物質(zhì)進(jìn)入外膜的三聚體跨膜蛋白。有特異性和非特異性?xún)煞N。周質(zhì)空間:在G一細(xì)菌中,其外膜與細(xì)胞膜間的狹窄膠質(zhì)空間。其中存在多種周質(zhì)蛋白,包括水解酶類(lèi)、合成酶類(lèi)和運(yùn)輸?shù)鞍?。注:G+和G細(xì)菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和成分間的顯著差別不僅反映在染色反應(yīng)上,更反映在一系列的形態(tài)、構(gòu)造、化學(xué)組分、生理生化和致病性等的差別上。(3)古生菌(古細(xì)菌或古菌)的細(xì)胞壁:古細(xì)菌主要包括一些獨(dú)特生態(tài)類(lèi)型的原核生物,如產(chǎn)甲烷菌及大多數(shù)嗜極菌(極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌和Thermoplama(沒(méi)有細(xì)胞壁)(熱源體屬)等。一些古菌的細(xì)胞壁中都不含真正的肽聚糖,而是假肽聚糖(其結(jié)構(gòu)雖與肽聚糖相似,但其多糖骨架則是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸以0-1,-糖背鍵交替連接而成,連在后一氨基糖上的肽尾由L-GluL-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。)、糖蛋白或蛋白質(zhì)。(4)缺壁細(xì)菌:①L型細(xì)菌,嚴(yán)格的說(shuō):L型細(xì)菌應(yīng)專(zhuān)指那些實(shí)驗(yàn)室或宿主體通過(guò)自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺損菌株。原生質(zhì)體,指在人為條件下,用溶菌酶除去原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制新生細(xì)胞壁合成后,所得到的僅有一層細(xì)胞膜包囊的圓球狀滲透敏感細(xì)胞。球狀體,又稱(chēng)原生質(zhì)球,指還殘留了部分細(xì)胞壁的原生質(zhì)體。支原體,是在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的、適應(yīng)自然生活條件的無(wú)細(xì)胞壁的原核生物,因?yàn)樗募?xì)胞膜中含有一般生物所沒(méi)有的笛醇,故即使缺乏細(xì)胞壁,其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。(5)革蘭氏染色的機(jī)制:通過(guò)結(jié)晶紫液初染和碘液媒染后,在細(xì)菌的細(xì)胞膜克形成不溶于水的結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物。G+細(xì)菌:由于其細(xì)胞壁較厚、肽聚糖網(wǎng)層次多和交聯(lián)致密,故遇脫色劑乙醇(或丙醇)處理時(shí),因失水而使網(wǎng)孔縮小,再加上它不含類(lèi)脂,故乙醇的處理不會(huì)溶出縫隙,因此能把結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物牢牢留在壁,使其保持紫色。G一細(xì)菌:其細(xì)胞壁薄、外層類(lèi)脂含量高、肽聚糖層薄和交聯(lián)度差,遇脫色劑乙醇后,以類(lèi)脂為主的外膜迅速溶解,這是薄而松散的肽聚糖網(wǎng)不能阻擋結(jié)晶紫與碘復(fù)合物的溶出,因此細(xì)胞退成無(wú)色。這時(shí),再經(jīng)沙黃等紅色染料復(fù)染,就使G一細(xì)菌呈現(xiàn)紅色,而G細(xì)菌則保留最初的紫色(實(shí)為紫加紅)。2、細(xì)胞膜:又稱(chēng)細(xì)胞質(zhì)膜、質(zhì)膜或膜,是一層緊貼在細(xì)胞壁側(cè),包圍著細(xì)胞質(zhì)的柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜。組成細(xì)胞膜的組要成分是磷脂,而膜式由兩層磷脂分支整齊地對(duì)稱(chēng)排列而成的。在常溫下,磷脂雙分子層呈液態(tài),其中嵌埋著許多具有運(yùn)輸功能、有時(shí)還存在運(yùn)輸通道的整合蛋白或嵌蛋白,而在其外層有許多具有酶促作用的周邊蛋白或膜外蛋白。液態(tài)鑲嵌模型的要點(diǎn):(1)膜的主體式脂質(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”于脂質(zhì)雙分子層的疏水性層中;(4周邊蛋白表面含有親水基團(tuán),故可通過(guò)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(wú)共價(jià)結(jié)合;(6脂質(zhì)雙分子層猶如海洋,周邊蛋白可以在其上浮動(dòng)。細(xì)胞膜具有以下生理功能:能選擇性地控制細(xì)胞、外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代產(chǎn)物的運(yùn)送;(2是維持細(xì)胞正常滲透壓的結(jié)構(gòu)屏障;(3是合成細(xì)胞壁和糖被有關(guān)成分(如肽聚糖、磷壁酸、LPS和莢膜多糖)的重要場(chǎng)所;(4膜上含有與氧化磷酸化火光合磷酸化等能量代有關(guān)的酶,故是細(xì)胞的產(chǎn)能基地;(5是鞭毛基體的著生部位,并可提供鞭毛旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的能量。間體:是一種由細(xì)胞膜褶而形成的囊狀構(gòu)造,其充滿(mǎn)著這層或管狀的泡囊。古生菌細(xì)胞膜所具有的某些獨(dú)特性和特異性:(1其磷脂的親水頭仍由甘油組成,但疏水尾卻由長(zhǎng)鏈煌組成,一般都是異戊二烯的重復(fù)單位(如四聚體植烷、六聚體鯊稀等);親水頭與疏水尾間通過(guò)特殊的醴鍵連接成甘油二醴或甘油四醴,而在其他原核生物或真核生物中則是通過(guò)酯鍵把甘油與脂肪酸連在一起;(3古生菌的細(xì)胞膜中存在著獨(dú)特的單分子層或單、雙分子層混合膜。(4在甘油分子的C3位上,可連接多種與真細(xì)菌有多種獨(dú)特脂類(lèi)(如在嗜鹽菌中就發(fā)現(xiàn)有細(xì)菌紅素、視黃醛和蔡醍等)。3、細(xì)胞質(zhì)和含物細(xì)胞質(zhì):是指被細(xì)胞膜包圍的除核區(qū)以外的一切半透明、膠體狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱(chēng)。(含水量約80%與真核生物明顯不同的是,原核生物的細(xì)胞質(zhì)是不流動(dòng)的。)細(xì)胞含物:是指細(xì)胞質(zhì)一些形狀較大的顆粒狀構(gòu)造,主要有:(1貯藏物:一類(lèi)由不同化學(xué)成分累積和成德不溶性顆粒,主要功能是貯存營(yíng)養(yǎng)物,種類(lèi)很多糖原:大腸桿菌、克雷伯氏菌、芽抱桿菌和藍(lán)細(xì)菌等碳源及能源類(lèi)w-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、貝氏硫桿菌等氮源類(lèi):①藻青素:藍(lán)細(xì)菌;②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)核分枝桿菌異染粒:又稱(chēng)迂回體最初在迂回螺菌中發(fā)現(xiàn),并能用美籃或甲苯胺藍(lán)染成紫色。具有貯藏磷元素和能量以及降低細(xì)胞滲透壓等作用。還可用于鑒定白喉棒桿菌和結(jié)核分枝桿菌。注:由于PHB和PHA(聚燒鏈烷酸)是由生物合成的高聚物,具有無(wú)毒、可塑和易降解等特點(diǎn),因此正在大力開(kāi)發(fā)用于制造醫(yī)用塑料盒和快餐盒等優(yōu)質(zhì)原料,并試圖以此來(lái)克服當(dāng)前危害嚴(yán)重的白色污染。(2)磁小體:存在于少數(shù)水生螺菌屬等趨磁細(xì)菌中,性狀為平截八面體、平行六面體或六棱柱等,成分F&Q,外有一層磷脂、蛋白質(zhì)或糖蛋白膜包囊,無(wú)毒,具有導(dǎo)向功能。趨磁細(xì)菌還有一定的適用作磁性定向藥物和抗體,以及制造生物傳感器。(3竣酶體:一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞的多角形或六角形含物其大小與噬菌體相仿,約10n項(xiàng)含1,5二磷酸核酮糖竣化酶,在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。(4核區(qū):指原核生物所特有的無(wú)核膜包囊、無(wú)固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。主要有,環(huán)狀雙鏈DNA分子。每個(gè)細(xì)胞所含的核區(qū)數(shù)目與該細(xì)菌的生長(zhǎng)速度密切相關(guān)。核區(qū)除在染色體復(fù)制的短時(shí)間呈雙倍體外,一般均為單倍體。微生物貯藏物的特點(diǎn)及生理功能:(1不同微生物其儲(chǔ)藏性含物不同;(2)微生物合理利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一種調(diào)節(jié)方式;(3貯藏物以多聚體的形式存在,有利于維持細(xì)胞環(huán)境的平衡,避免不適合的pH,滲透壓等的危害。(4貯藏物在細(xì)菌細(xì)胞量積累,還可以被人們利用。特殊構(gòu)造:僅在部分細(xì)菌中才有的或在特殊環(huán)境條件下才形成的構(gòu)造(鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被(包括莢膜和粘液層)和芽抱)。1、糖被:包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質(zhì)。糖被的有無(wú)、厚薄除與菌種的遺傳性相關(guān)外,還與環(huán)境尤其是營(yíng)養(yǎng)條件密切相關(guān)。莢膜(capsule)結(jié)樹(shù)層次固定大莢*(macrocapsule)庠’個(gè)細(xì)胞表,微莢月I(microcapsule)面結(jié)機(jī)松散粘液層(slimelayer)糖被d級(jí)胞群體表面菌膠團(tuán)億oogloea)糖被的功能為:(1保護(hù)作用,其上大量極性基團(tuán)可保護(hù)菌體免受干旱損傷;可防止噬菌體止噬菌體的吸附和裂解;(2貯藏養(yǎng)料,以備養(yǎng)缺乏時(shí)重新利用。(3作為透性屏障和離子交換系統(tǒng),以保護(hù)細(xì)菌免受重離子的毒害;(4表面附著作用,例如可引起蔗糖轉(zhuǎn)變成聚糖,由它把細(xì)菌牢牢黏附于表,這時(shí)細(xì)菌發(fā)酵糖類(lèi)所產(chǎn)生的乳酸在局部發(fā)生累積,嚴(yán)重腐蝕齒法瑯表,引起胡齒。(5)細(xì)菌間的信息識(shí)別作用。(6堆積代廢物。糖被在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中都有較多的應(yīng)用:(1:用于菌種鑒定;(2)用作藥物和生化試劑(Leuconostcmesenteroid的糖被可提取葡聚糖以制備生化試劑盒"代血漿");(3:用作工業(yè)原料(野油菜黃單胞菌的糖被提取一種多糖一一黃原膠,已被用于石油開(kāi)采中的鉆井液添加劑以及印染和食品等工業(yè)中);(4:用于污水的生物處理(形成菌膠團(tuán)的細(xì)菌,有助于污水中有害物質(zhì)的吸附沉降);2、鞭毛:是某些細(xì)菌細(xì)胞表面著生的一至數(shù)十條長(zhǎng)絲狀、螺旋形的附屬物,具有推動(dòng)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)功能,為細(xì)菌的“運(yùn)動(dòng)器官”。(鞭毛的長(zhǎng)約15-20gm;直彳仝為0.01-0.02“n<常在電鏡下觀察;但通過(guò)特殊的染色后使染料加粗鞭毛后可在光學(xué)顯微鏡下觀察)原核生物的鞭毛都有共同的構(gòu)造,它由基體、鉤形鞘和鞭毛絲3部分組成,G+和G一細(xì)菌的鞭毛構(gòu)造稍有區(qū)別。G+細(xì)菌:鞭毛結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,除其僅有S和M兩環(huán)外,其他與G細(xì)菌一樣。G一細(xì)菌:基體由4個(gè)稱(chēng)作環(huán)的盤(pán)狀物組成,最外層為L(zhǎng)環(huán),第三個(gè)是靠近周質(zhì)空間的S環(huán),它與M環(huán)合成S-M環(huán)。把鞭毛基體與鞭毛絲連在一起的合稱(chēng)S-M環(huán),共同嵌埋在細(xì)胞膜上。把鞭毛基體與鞭毛絲連在一起的構(gòu)造是鉤形鞘或鞭毛鉤,直徑約17nm;其上著生鞭毛絲(其是由許多直徑為4.5nm的鞭毛蛋白亞基沿著中央孔道作螺旋狀纏繞而成,每周有8-10個(gè)亞基。鞭毛運(yùn)動(dòng)速度:一般速度在每秒2080Vm圍,最高可達(dá)每秒1Vm(每分鐘達(dá)到30倍體長(zhǎng)),超過(guò)了陸上跑得最快的動(dòng)物一一獵豹的速度(每分鐘15倍體長(zhǎng)或每小時(shí)110公里)。鞭毛運(yùn)動(dòng)方式:細(xì)菌以推進(jìn)方式做直線運(yùn)動(dòng),以翻騰形式做短促轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。細(xì)菌的趨避運(yùn)動(dòng):化學(xué)趨避運(yùn)動(dòng)或趨化作用(chemotaxi)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(phototaxi)s: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)。趨磁運(yùn)動(dòng)或趨磁性(magnetotaxi)趨磁細(xì)菌根據(jù)磁場(chǎng)方向進(jìn)行分布。3、菌毛:又稱(chēng)纖毛、傘毛、線毛或須毛,是一種長(zhǎng)在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)類(lèi)附屬物,具有使菌體附著于物體表面的功能。(每個(gè)細(xì)菌約有2503條菌毛。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多,借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上,進(jìn)一步定植和致?。?、性毛:又稱(chēng)性菌毛(pill,數(shù)piluS,構(gòu)造和成分與菌毛相同,但比菌毛長(zhǎng),數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根(性毛一般見(jiàn)于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株(即供體菌)中,其功能是向雌性菌株(即受體菌)傳遞遺傳物質(zhì)。有的性毛還是RNA噬菌體的特異性吸附受體)5、芽抱:某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期,在細(xì)胞形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體芽抱核的特性:具有大量的鈣-叱咤二竣酸;處于脫水狀態(tài),只含營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞水分的10%-30%PH比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞大約低1個(gè)單位;含較高量的酸溶小芽抱蛋白(SASP的核新特異蛋白。SAS嗎核中DNA8密結(jié)合,保護(hù)其免受紫外線剪接及干熱的損害;止匕外,SAS好可做為芽抱形成性營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的碳源和能源。細(xì)菌芽抱的特點(diǎn):1)整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體,是否能消滅芽抱是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。2)芽抱是細(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)芽抱細(xì)菌的保藏多用其芽抱。3)產(chǎn)芽抱的細(xì)菌多為桿菌,也有一些球菌。芽抱的有無(wú)、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類(lèi)和鑒定中的重要指標(biāo)。4)芽抱與營(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;芽抱染色)。芽抱的耐熱機(jī)制:芽抱衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性很差;皮層的離子強(qiáng)度很高,產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽抱核心的水分,結(jié)果造成皮層的充分膨脹;核心部分的細(xì)胞質(zhì)卻變得高度失水,因此,具極強(qiáng)的耐熱性。5、伴抱晶體(parasporalcrystal少數(shù)芽抱桿菌,例如云金芽抱桿菌(Bacillusthuringiehs在其形成芽抱的同時(shí),會(huì)在芽抱旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體一一S毒素,稱(chēng)為伴抱晶體。特點(diǎn):不溶于水,對(duì)蛋白酶類(lèi)不敏感;容易溶于堿性溶劑。注:伴抱晶體對(duì)2多種昆蟲(chóng)尤其是鱗翅目的幼蟲(chóng)有毒殺作用,因而可將這類(lèi)產(chǎn)伴抱晶體的細(xì)菌制成有利于環(huán)境保護(hù)的生物農(nóng)藥細(xì)菌殺蟲(chóng)劑。細(xì)菌的繁殖:當(dāng)一個(gè)細(xì)菌生活在合適條件下時(shí),通過(guò)其連續(xù)的生物合成和平衡生長(zhǎng),細(xì)胞體積、重量不斷增大,最終導(dǎo)致了繁殖。細(xì)菌中主要為裂殖,少數(shù)為芽殖。1、繁殖(fissioh:指一個(gè)細(xì)胞通過(guò)分裂而形成兩個(gè)子細(xì)胞的過(guò)程。)二分裂(binaryfissiOn典型的是一種對(duì)稱(chēng)的二分裂方式,即一個(gè)細(xì)胞在其對(duì)稱(chēng)中心形成一隔膜,進(jìn)而分裂成兩個(gè)形態(tài)、大小和構(gòu)造完全相同的子細(xì)胞。在少數(shù)細(xì)菌中還存在不等二分裂的繁殖方式。)三分裂(trinaryfission細(xì)胞進(jìn)行一分為三的方式為三分裂。)復(fù)分裂(multiplefission是一種寄生于細(xì)菌細(xì)胞中具有端生單鞭毛稱(chēng)作蛭弧菌的小型弧狀細(xì)菌所具有的繁殖方式。在宿主體生長(zhǎng)時(shí),會(huì)形成不規(guī)則的盤(pán)曲的長(zhǎng)磁暴,然后細(xì)胞多處同時(shí)發(fā)生均等長(zhǎng)度的分裂,形成多個(gè)弧形子細(xì)胞。2、芽殖(budding):指在母細(xì)胞表面先形成一個(gè)小突起,待其長(zhǎng)大到母細(xì)胞相仿后互相分離并獨(dú)立生活得一種繁殖方式。凡是以這類(lèi)方式繁殖的細(xì)菌,統(tǒng)稱(chēng)芽生細(xì)菌。細(xì)菌的群體形態(tài)1、在固體培養(yǎng)基上()的群體形態(tài)菌落(colony):在固體培養(yǎng)基表面(或部)以母細(xì)胞為中心的一堆肉眼可見(jiàn)的、有一定形態(tài)構(gòu)造特征的子細(xì)胞集團(tuán)。菌苔(lawn):大量分散的純種細(xì)胞密集地接種在固體培養(yǎng)基的較大表面上形成的連在一起的“大菌落”。菌落的特征描述:大小、干濕度、顏色、形態(tài)、透明度、厚度、邊緣。2、在半固體培養(yǎng)基上()的群體形態(tài):對(duì)菌種的鑒定十分重要。3、在液體培養(yǎng)基上()的群體形態(tài):細(xì)菌的形態(tài)會(huì)因細(xì)胞的特征、比重、運(yùn)動(dòng)能力和對(duì)氧氣等關(guān)系的不同,而形成不同的群體形態(tài)。菌落形態(tài)的影響因素:各種微生物在一定條件下形成的菌落,其形態(tài)特征有一定的穩(wěn)定性和專(zhuān)一性,因而可以作為識(shí)別、鑒定菌種的一個(gè)依據(jù),但也受某些因素的影響,觀察時(shí)應(yīng)加以注1:①鄰近菌落;②培養(yǎng)時(shí)間;③培養(yǎng)基成分;④培養(yǎng)條件。注2:一般都較小,菌落與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密,用接種針容易挑起,多數(shù)表面較光滑、濕潤(rùn)、較粘稠,易挑取,質(zhì)地均勻,色澤多樣。第二節(jié)放線菌放線菌:是一類(lèi)主要呈菌絲狀生長(zhǎng)和以抱子繁殖的陸生性較強(qiáng)的原核生物。有原核;細(xì)胞壁的主要成分是肽聚糖,革蘭氏染色為陽(yáng)性;菌絲直徑與細(xì)菌相仿;有的放線菌產(chǎn)生有鞭毛的抱子,其鞭毛類(lèi)型與細(xì)菌相同;放線菌噬菌體的形狀與細(xì)菌的相似;最適生長(zhǎng)pH相近,一般呈微堿性;DNA組的方式與細(xì)菌的相同;核糖體同為70S;對(duì)溶菌酶敏感;凡細(xì)菌所敏感的抗生素,放線菌也同樣敏感。由營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和抱子絲組成。放線菌的形態(tài)構(gòu)造1、營(yíng)養(yǎng)菌絲:匍匐生長(zhǎng)于培養(yǎng)基,吸收營(yíng)養(yǎng)和排泄廢物,也稱(chēng)基菌絲。一般無(wú)隔膜,色談、較細(xì),直徑0.2-0.8mm,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,疊生于營(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,色深、較粗,直徑較粗(1-1.4mm),有的產(chǎn)色素。3、抱子絲:氣生菌絲發(fā)育到一定階段,其上可分化出形成抱子的菌絲,即抱子絲,又稱(chēng)產(chǎn)抱絲或繁殖菌絲。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(lèi)的依據(jù)。放線菌的繁殖方式:1、無(wú)性抱子:1)分生抱子:在氣生菌絲頂端形成的成串或單個(gè)抱子,由菌絲分裂形成。2)橫隔抱子:基菌絲或氣生菌絲橫隔分裂形成,抱子常為球桿狀,體積大小相似,又稱(chēng)節(jié)抱子或粉抱子。3)抱囊抱子:在氣生菌絲頂端或基菌絲頂端膨大或盤(pán)卷纏繞形成抱子囊,在抱子囊形成抱囊抱子。4)凝聚抱子、厚壁抱子。2、菌絲斷裂:常見(jiàn)于液體培養(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。放線菌菌落的形態(tài):放線菌的抱子或菌絲片段在固體培養(yǎng)基上萌發(fā)形成的菌絲緊密纏繞在一起形成的一定形態(tài)菌絲體結(jié)構(gòu)稱(chēng)為放線菌的菌落。1、菌落特征:質(zhì)地致密、干燥、多皺、小而不蔓延、不易挑起,表面有放射狀溝紋。2、菌落形態(tài):1)能產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種(如鏈霉菌),菌落質(zhì)地致密,與培養(yǎng)基結(jié)合緊密,小而不蔓延,不易挑起或挑起后不易破碎。2)不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種(如諾卡氏菌),粘著力差,粉質(zhì),針挑起易粉碎。注:液體培養(yǎng):靜止一一表面常形成一層膜,攪拌一一培養(yǎng)液清而不混,菌絲團(tuán)懸浮沉淀。第三節(jié)藍(lán)細(xì)菌1、藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria),也稱(chēng)藍(lán)藻或藍(lán)綠藻(blue-greenalgajfe,是一類(lèi)含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過(guò)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。分布廣,在巖石和其他惡劣環(huán)境中都可找到,因此有“先鋒生物”之美稱(chēng)。2、藍(lán)細(xì)菌的特性:1)分布極廣;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(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(lèi)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。3、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu):1)細(xì)胞的基本構(gòu)造:與G-細(xì)菌相似。細(xì)菌形態(tài)差異極大,有單細(xì)胞和絲狀體兩類(lèi)形態(tài);原核,細(xì)胞核無(wú)核膜;細(xì)胞壁由肽聚糖等多粘復(fù)合物組成,并含有二氨基庚二酸,可以分泌許多膠粘物質(zhì)使一群群的細(xì)胞或絲狀結(jié)合在一起形成膠團(tuán)或膠鞘;細(xì)胞質(zhì)中有汽泡,可使細(xì)胞漂浮。2)細(xì)胞的特化形式:異形胞(Heterocyst:是存在于絲狀生長(zhǎng)種類(lèi)中的形大、壁厚、專(zhuān)司固氮功能的細(xì)胞,數(shù)目少而不定,位于細(xì)胞鏈的中間或末端;鏈絲段(Hormogonium):又稱(chēng)連鎖體或藻植段,是由長(zhǎng)細(xì)胞鏈斷裂而成的短鏈段,具有繁殖功能;靜息抱子(Akinete):是一種生長(zhǎng)在細(xì)胞鏈中間或末端的形大、壁厚、色深的休眠細(xì)胞,富含貯藏物,能抵御干旱等不良環(huán)境;抱子:能在細(xì)胞形成許多球星或三角形的抱子,待成熟后即可釋放,具有繁殖作用。3)藍(lán)細(xì)菌的繁殖:分裂生殖、抱子、藻段,均屬無(wú)性生殖。第四節(jié)支原體、立克次氏體和衣原體支原體(Mycoplasma)、立克次氏體(Ricketts)a、衣原體(Chlamydia)同屬革蘭氏陰性細(xì)菌,其大小和特性均介于通常的細(xì)菌與病毒之間。1、支原體:是一類(lèi)無(wú)細(xì)胞壁、介于獨(dú)立生活和細(xì)胞寄生生活間的最小型原核生物。球狀體:0.2-0.25mm,最小達(dá)0.1mm;絲狀體最長(zhǎng)可達(dá)150mm,因細(xì)胞柔軟且具扭曲性,致使細(xì)胞能通過(guò)孔徑比自身小得多的過(guò)濾器其特性:1)無(wú)細(xì)胞壁,只有細(xì)胞膜,細(xì)胞形態(tài)多變,對(duì)滲透壓較敏感,對(duì)抗生素不敏感;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”形狀;4)一些支原體能引起人類(lèi)、牲畜、家禽和作物的病害疾??;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;6)細(xì)胞膜含有笛醇,比其他原核生物的膜更堅(jiān)韌;7)以二分裂和出芽等方式繁殖;8)基因組很小,僅在左右。2、立克次氏體:是大小介于通常的細(xì)菌與病毒之間,在許多方面類(lèi)似細(xì)菌,專(zhuān)性活細(xì)胞寄生的原核微生物。其特性:1)專(zhuān)性活細(xì)胞寄生物,除五日熱(戰(zhàn)壕熱)立克次氏體(RickettsiawolhynDc#均不能在人工培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖;2)體酶系不完全,一些必需的養(yǎng)料需從宿主細(xì)胞獲得;3)細(xì)胞膜比一般細(xì)菌的膜疏松,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(kāi)宿主細(xì)胞則易死亡;4)大小介于病毒與一般細(xì)菌之間,其中伯氏立克次氏體(Rickettsiaburnet能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器,一般個(gè)體:球狀體:0.2-0.5mm;桿狀體:0.3-0.5x0.3-2mm;5)從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式。3、衣原體:是介于立克次氏體與病毒之間,能通過(guò)細(xì)菌濾器,專(zhuān)性活細(xì)胞寄生的一類(lèi)原核微生物。其特性:1)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌類(lèi)似(具有類(lèi)似的細(xì)胞壁,細(xì)胞壁也含有胞壁酸、二氨基庚二酸70S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0.2-0.3mm,能通過(guò)細(xì)菌濾器;3)專(zhuān)性活細(xì)胞寄生;4)在宿主細(xì)胞生長(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)。5)衣原體廣泛寄生于人類(lèi)、哺乳動(dòng)物及鳥(niǎo)類(lèi),少數(shù)致病;6)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。注:沙眼衣原體是人類(lèi)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。第二章真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能第一節(jié)真核微生物的概述真核微生物:是一大類(lèi)具有細(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)胞器特征的微小生物。(1其分類(lèi):植物界(顯微藻類(lèi));動(dòng)物界(原生動(dòng)物);菌物界(粘菌、假菌、真菌(單細(xì)胞一一酵母菌,絲狀真菌一一霉菌,大型子實(shí)體真菌))(2嗔核微生物的特征: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)胞器細(xì)胞壁:具CW勺真核微生物是真菌和藻類(lèi)。真菌CW主要是多糖,少量蛋白和脂類(lèi)。多糖構(gòu)成CW用的微纖維和無(wú)定形基質(zhì)。微纖維類(lèi)似鋼筋,0-1,4鍵連接,使CW堅(jiān)韌;基質(zhì)類(lèi)似混凝土填充其中。不同真菌CW;糖不同,低等是纖維素為主;酵母以葡聚糖;高等陸生真菌以幾丁質(zhì)為主。細(xì)胞膜:是由3層結(jié)構(gòu)組成,主要成分(1蛋白質(zhì):包括一些酶類(lèi)脂:①甘油的單、雙、三酯;②甘油磷脂(磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺);③笛醇(3少量糖類(lèi):甘露聚糖細(xì)胞核及其它1、核膜(nuclearenvelope構(gòu)造與功能上與原核基本相同。包在CN夕卜,由核膜和核纖層組成,其上有核孔(nuclearpore)s。(2核膜兩層78nm膜組成,兩膜間為核周間隙。(3核纖層:核膜層,核纖層蛋白(lamin組成。(4)核孔:CN和CP物質(zhì)交流通道。2、染色質(zhì):分裂間期時(shí),DNA組蛋白、非組蛋白和少量RNAS成的線形物質(zhì),基本單位核小體(nucleosomes)??蔀閴A性染料染色。常染色質(zhì)(euchromatii):絲狀;②異染色質(zhì)(heterochromatin:凝縮組蛋白;④非組蛋白進(jìn)行分裂時(shí),染色質(zhì)盤(pán)繞、折疊形成棒狀為染色體(chromosome)3、核仁:CN中沒(méi)有膜包的圓形或橢圓小體。染色體一定位置出現(xiàn)。分裂前期出現(xiàn),后期出現(xiàn)。富含RN所?1是合成rRNA和裝配核糖體部位。4、核基質(zhì):蛋白纖維構(gòu)成,支持CN和提供染色質(zhì)附著點(diǎn)。5、鞭毛與纖毛:(1鞭毛與纖毛構(gòu)造基本同:鞭桿(注:鞭桿“9+2型,2為中央微管,微管二聯(lián)體:AB兩條中空亞纖維組成,亞基。A上伸出兩條動(dòng)力蛋白臂,可為shaft、基體(basalbody和ti過(guò)渡區(qū)。9為微管二聯(lián)體,外包CMA是完全微管,13個(gè)微管蛋白亞基組成,B是10個(gè),與A共用3個(gè)Ca24Mg2磴活的ATP水解酶水解ATP供運(yùn)動(dòng)。(2基體是“9+0”,9個(gè)三聯(lián)體,中間沒(méi)有微管和鞘。6、細(xì)胞基質(zhì)(cytometriX除可分辯細(xì)胞器之外的膠狀溶液,細(xì)胞代重要場(chǎng)所7、微管:微管蛋白組成中空管微管功能:支持和運(yùn)輸,細(xì)胞分裂時(shí)的紡錘體、鞭毛和纖毛。8、細(xì)胞骨架(cytoskeleto肌動(dòng)蛋白絲(微絲):肌動(dòng)Pr中間絲:中間纖維9、微絲功能:提供ATP,發(fā)生收縮10、中間絲:支持和運(yùn)動(dòng)11、高爾基體:48個(gè)平行的扁平膜囊和囊泡組成,無(wú)核糖體附著。作用:RER合成Pr運(yùn)到Golgi與脂、糖形成糖蛋白或脂蛋白,外排到cel外。合成糖蛋白、脂蛋白及對(duì)某些蛋白質(zhì)原酶切加工,合成新C慚CM提供原材料的重要場(chǎng)所12、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器溶酶體(lysosome)單層膜包著,含酸性水解酶,細(xì)胞消化作用。根據(jù)結(jié)合對(duì)象:①吞噬溶酶體(與吞噬泡結(jié)合);多泡體(與胞飲泡結(jié)合);自噬溶酶體(與源結(jié)構(gòu))。13、液泡(vacuole:單位膜分隔的細(xì)胞器,老齡細(xì)胞大而明顯。含糖原、脂肪、多磷酸鹽等貯藏物,各種酶類(lèi)。功能:維持滲透壓、貯藏營(yíng)養(yǎng)物、溶酶體的作用(將各種蛋白酶與CP隔離,防止細(xì)胞損傷)。14、膜邊體(lomasome):真菌細(xì)胞特有。15、幾丁質(zhì)酶體(chitosome)16、氫化酶體(hydrogenosome):存在厭氧真菌和原生動(dòng)物,類(lèi)似線粒體作用。注:真菌是一類(lèi)低等真核生物,其特點(diǎn):.具有細(xì)胞核,進(jìn)行有絲分裂.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;.以產(chǎn)生有性抱子和無(wú)性抱子二種形式進(jìn)行繁殖;.營(yíng)養(yǎng)方式為化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)(異養(yǎng))、好氧;.不運(yùn)動(dòng)(僅少數(shù)種類(lèi)的游動(dòng)抱子有1-2根鞭毛);.種類(lèi)繁多,形態(tài)各異、大小懸殊,細(xì)胞結(jié)構(gòu)多樣;第二節(jié)酵母菌一、酵母菌(yeast:指一群以芽殖或裂殖來(lái)進(jìn)行無(wú)性繁殖的單細(xì)胞真核微生物。這個(gè)術(shù)語(yǔ)也是無(wú)分類(lèi)學(xué)意義的普通名稱(chēng),通常用于單細(xì)胞真菌,以與霉菌區(qū)分開(kāi)。有些可產(chǎn)生子囊抱子進(jìn)行有性繁殖。其特點(diǎn):(1個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在(2)多數(shù)營(yíng)出芽繁殖,也有裂殖(3)能發(fā)酵糖類(lèi)產(chǎn)能(4細(xì)胞壁常含有甘露聚糖(5喜在含糖量高、酸度較大的水生環(huán)境中生長(zhǎng)二、分布及與人類(lèi)的關(guān)系.多分布在含糖的偏酸性環(huán)境,也稱(chēng)為“糖菌”。如水果、蔬菜、葉子、樹(shù)皮等處,及葡萄園和果園土壤中等。.重要的微生物資源;酵母菌是人類(lèi)的第一種“家養(yǎng)微生物”.重要的科研模式微生物;啤酒酵母(Saccharomycescerevisa第一個(gè)完成全基因組序列測(cè)定的真核生物(1997).有些酵母菌具有危害性;有些酵母菌能引起皮膚、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病三、酵母菌CW2570nm,主要是葡聚糖、甘露聚糖、蛋白、幾丁質(zhì),少量脂類(lèi)。自外向分別是:甘露聚糖、蛋白、葡聚糖(細(xì)胞機(jī)械強(qiáng)度基礎(chǔ))。幾丁質(zhì)很少,在形成芽體時(shí)合成。不同種屬CW差異較大,如:裂殖酵母含葡聚糖和較多幾丁質(zhì);點(diǎn)滴酵母CW葡聚糖為主,少量甘露聚糖。細(xì)胞壁:厚度為0.2mm,三層:外兩層是電子致密層,中間為電子稀疏層細(xì)胞壁的化學(xué)組成:甘露聚糖(外層):30%酯類(lèi)、蛋白質(zhì)(中間層):少量葡聚糖:30%-40%幾丁質(zhì):因種而異酵母的細(xì)胞壁可用由瑪瑙螺的胃液制成的蝸牛消化酶水解,從而形成酵母原生質(zhì)體。四、菌落特征:與細(xì)菌菌落類(lèi)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.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。.有性繁殖:以形成子囊和子囊抱子的形式進(jìn)行有性繁殖:⑴兩個(gè)性別不同的單倍體細(xì)胞靠近,相互接觸;(2腰觸處細(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)子囊抱子,而原有的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞就成為子囊。子囊抱子萌發(fā)形成單倍體營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。.生活史:又稱(chēng)生命周期(Lifecycl指上一代個(gè)體經(jīng)一系列生長(zhǎng)、發(fā)育階段而產(chǎn)生下一代個(gè)體的全部過(guò)程。I酵母菌單倍體和雙倍體細(xì)胞均可能獨(dú)立存在,有三種類(lèi)型: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。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)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)II營(yíng)養(yǎng)體可單倍體或二倍體存在:以釀酒酵母為例,一般是芽殖,營(yíng)養(yǎng)體既能n,也可以2n存在,特定情況下有性繁殖。m生活史:(1子囊抱子發(fā)芽為n營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞-芽殖-接合,質(zhì)配后立即核配,形成2n-芽殖-缺乏氮源時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閚-子囊抱子釋放(2)營(yíng)養(yǎng)體只以n存在八抱裂殖酵母為例,其特點(diǎn):營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞n;②無(wú)性繁殖為裂殖;③2n不能獨(dú)立生活,故較短第三節(jié)霉菌一、霉菌概述.霉菌(mold)是一些“絲狀真菌”的俗稱(chēng),意即“會(huì)引起物品霉變的真菌”,通常指那些菌絲體較發(fā)達(dá)又不產(chǎn)生大型肉質(zhì)子實(shí)體結(jié)構(gòu)的真菌。.分布:在自然界分布極廣,霉菌同人類(lèi)的生產(chǎn)、生活關(guān)系密切,是人類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)中最早認(rèn)識(shí)和利用的一類(lèi)微生物。.與人類(lèi)的關(guān)系(1食物、工農(nóng)業(yè)制品的霉變;(2有用物品的生產(chǎn);弓|起動(dòng)植物疾病;(4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;有益:(1重要有機(jī)物分解者(2)工業(yè)檸檬酸等有機(jī)酸;酶制劑;抗生素;生物堿(3食品制造,如:醬油(4基礎(chǔ)理論研究,如:粗糙脈抱菌不利:⑴工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品霉變植物最主要的病原菌,馬鈴薯晚疫病、小麥銹病動(dòng)物和人體傳染病,如:皮膚癬癥致畸毒素,如:黃曲霉毒素二、形態(tài)結(jié)構(gòu):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(chēng)為菌絲體(mycelium。注1:整個(gè)菌絲為長(zhǎng)管狀單細(xì)胞,細(xì)胞質(zhì)含有多個(gè)核。其生長(zhǎng)過(guò)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。注2:菌絲由橫隔膜分隔成成串多細(xì)胞,每個(gè)細(xì)胞含有一個(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。1、菌絲細(xì)胞形態(tài):無(wú)隔膜菌絲、有隔膜菌絲菌絲種類(lèi):營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲注:霉菌菌絲直徑約為210mm比一般細(xì)菌和放線菌菌絲大幾到幾十倍。2、菌絲的特化廣吸「養(yǎng)料:假根、吸器特化營(yíng)養(yǎng)菌絲附著:附著枝健民:菌核、菌索菌絲體《延,申:匍匐枝捕食線蟲(chóng):菌環(huán)、菌網(wǎng)簡(jiǎn)單:夕子囊、擔(dān)子I特化氣生菌絲(子實(shí)體)復(fù)雜:分1抱子器子囊果(1匍匐枝和假根:匍匐菌絲、假根(類(lèi)似樹(shù)根,吸收營(yíng)養(yǎng)),功能是固著和吸收營(yíng)養(yǎng)。(2)吸器:一些專(zhuān)性寄生真菌從菌絲上分化出來(lái)的旁枝,侵入細(xì)胞分化成指狀、球狀或絲狀,用以吸收細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)(3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)。注:當(dāng)感染植物的時(shí)候,這種附著胞牢牢地附著到宿主的葉片表面,并且通過(guò)提高附著胞滲透壓活性物質(zhì)的濃度產(chǎn)生巨大的膨壓,射出一釘狀結(jié)構(gòu)進(jìn)入植物細(xì)胞,為真菌的感染炸開(kāi)一條通道。(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)即附著枝。菌核:是一種休眠的菌絲組織。由菌絲密集地交織在一起,其外層較堅(jiān)硬、色深,層疏松,大多呈白包菌環(huán):菌絲交織成套狀(7菌網(wǎng):菌絲交織成網(wǎng)狀(8子實(shí)體:是指在其里面或上面可產(chǎn)生無(wú)性或有性抱子,有一定形狀和構(gòu)造的任何菌絲體組織。(9菌絲球:菌絲體相互緊密糾纏形成的顆粒,均勻地懸浮于培養(yǎng)液中,有利于氧的傳遞以及營(yíng)養(yǎng)物和代產(chǎn)物的輸送,對(duì)菌絲的生長(zhǎng)和代產(chǎn)物形成有利。三、霉菌繁殖方式及生活史1、繁殖方式:無(wú)性抱子、有性抱子、菌絲斷片2、繁殖方式一一無(wú)性抱子繁殖: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)性抱子:抱囊抱子、分生抱子、節(jié)抱子、厚垣抱子、芽抱子、擲抱子、游動(dòng)抱子。3、繁殖方式一一有性抱子繁殖⑴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)o3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)。(2霉菌有性抱子繁殖的特點(diǎn):a)霉菌的有性繁殖不如無(wú)性繁殖那么經(jīng)常與普遍,多發(fā)生在特定條件下,往往在自然條件下較多,在一般培養(yǎng)基上不常見(jiàn)。b)有性繁殖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)配子囊或由配子囊產(chǎn)生的配子來(lái)相互交配,形成有性抱子。員核配后一般立即進(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)霉菌的有性抱子包括卵抱子、接合抱子、子囊抱子和擔(dān)抱子等。4、生活史(1)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)性抱子,無(wú)性抱子萌發(fā)形成新的菌絲體,多次重復(fù)。(2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)分裂后形成單倍體抱子,再萌發(fā)形成新的菌絲體。注:有一些霉菌,至今尚未發(fā)現(xiàn)其生活史中有有性繁殖階段,這類(lèi)真菌稱(chēng)為半知菌四、菌落1、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。2、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(lèi)依據(jù)之一。第四節(jié)蕈菌一、蕈菌(Mushroom):又稱(chēng)傘菌通常是指那些能形成大型肉質(zhì)子實(shí)體的真菌,包括大多數(shù)的擔(dān)子菌和極少數(shù)的子囊菌類(lèi)。第三章病毒與亞病毒病毒(Viru是微小病原體分為真病毒和亞病毒、憶病毒:類(lèi)病毒:只含具有獨(dú)立侵染性的RNAS分?jǐn)M病毒:只含不具獨(dú)立侵染性的RNAS分非細(xì)胞生物窠病毒:至少含有核酸和蛋白質(zhì)兩種組分阮庭毒:只含單一蛋白質(zhì)組分第一節(jié)病毒病毒:是一類(lèi)由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細(xì)胞生物”,其本質(zhì)是一種只含DNA或RNA的遺傳因子,它們能以感染態(tài)和非感染態(tài)兩種狀態(tài)存在。在宿主體時(shí)呈感染態(tài),依賴(lài)宿主代系統(tǒng)獲取能量、合成蛋白質(zhì)和復(fù)制核酸。I病毒的特性:1)形體極其微小,一般都能通過(guò)細(xì)菌濾器,故必須在電鏡下才能觀察。2)每一種病毒的毒粒只含有一種核酸,DN臧者RNA3)沒(méi)有細(xì)胞構(gòu)造,其主要成分僅為核酸和蛋白質(zhì)兩種,故又稱(chēng)“分子生物”。4)既無(wú)產(chǎn)能酶系,也無(wú)蛋白質(zhì)和核酸合成酶系,只能利用宿主活細(xì)胞現(xiàn)成代系統(tǒng)合成自身的核酸和蛋白質(zhì)。5)在離體條件下,它們能以無(wú)生命的生物大分子狀態(tài)長(zhǎng)期存在,并可保持其侵染性。6)通過(guò)核酸與蛋白質(zhì)的裝配而實(shí)現(xiàn)其大量繁殖。7)對(duì)一般抗生素不敏感,但對(duì)干擾素敏感。8)有些病毒的核酸還能整合到宿主基因組中,并誘發(fā)潛伏性感染。9)嚴(yán)格的活細(xì)胞寄生,沒(méi)有自身的核糖體,沒(méi)有個(gè)體生長(zhǎng),也不進(jìn)行二均分裂,必須依賴(lài)宿主細(xì)胞進(jìn)行自身的核酸復(fù)制,形成子代。病毒的形態(tài)構(gòu)造和化學(xué)成分:1)不同病毒的毒粒大小差別很大;2)毒粒的形狀大致可分球形顆粒(或稱(chēng)擬球形顆粒)、桿狀顆粒和復(fù)雜形狀顆粒(如蝌蚪狀,卵形)等少數(shù)幾類(lèi)。3)殼體或衣殼(capsi):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(chēng)的形式、有規(guī)律地排列而成,是病毒毒粒的基本結(jié)構(gòu)。W殼體結(jié)構(gòu)類(lèi)型:螺旋對(duì)稱(chēng)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(chēng)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。二十面體對(duì)稱(chēng)殼體:蛋白質(zhì)亞基圍繞具立方對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(chēng)(icosahedralsymmetr)y結(jié)構(gòu))雙對(duì)稱(chēng)(復(fù)合對(duì)稱(chēng))結(jié)構(gòu):具有雙對(duì)稱(chēng)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(chēng),尾部呈螺旋對(duì)稱(chēng)。1、胞膜:(有些)病毒核衣殼外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(lái)的。有維系毒粒結(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。2、核衣殼(nucleocapsid:病毒的蛋白質(zhì)殼體和病毒核酸(核心)構(gòu)成的復(fù)合物。3、裸露毒粒(nakedvirion:僅由核衣殼構(gòu)成的病毒顆粒,如煙草花葉病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒(PoliovirUs等一些簡(jiǎn)單的病毒的毒粒。4、刺突(spike):包膜或核衣殼上的突起。5、毒粒的結(jié)構(gòu)類(lèi)型:對(duì)稱(chēng)體制:(1)螺旋對(duì)成體:無(wú)包膜(桿狀:煙草花葉病毒(TMV等;絲狀:大腸桿菌的f1、fd、M13噬菌體等)有包膜(卷曲狀:正粘病毒(流感病毒)等;彈狀:狂犬病毒,水泡性膜炎病毒等)(2)二十面體對(duì)稱(chēng):無(wú)包膜(小型:脊髓灰質(zhì)炎病毒,①X174噬菌體等;大型:腺病毒等)有包膜:皰疹病毒等(3)復(fù)合體對(duì)稱(chēng):無(wú)包膜:大腸桿菌的T偶數(shù)噬菌體(蝌蚪狀)等有包膜:痘病毒(磚塊狀)等iv病毒的性質(zhì))病毒的核酸:是病毒粒中最重要的成分,具有遺傳信息的載體和傳遞體的作用。賓核酸的種類(lèi)很多,是病毒系統(tǒng)分類(lèi)中最可靠地分子基礎(chǔ),主要有以下幾個(gè)指標(biāo):①是體發(fā)現(xiàn)。其所含核酸為裸露的環(huán)狀ssRNA,但形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)卻像一段末端封閉的短dsRNA分子,由246-375個(gè)核昔酸分子組成。例如:PST或病毒(PSTV。類(lèi)病毒的發(fā)現(xiàn)的意義:(1)因?yàn)樗蔀樯飳W(xué)家探索生命起源提供一個(gè)新的低層次的好對(duì)象;(2)可為分子生物學(xué)家研究功能生物大分子提供一個(gè)絕好的材料;(3)可為病理學(xué)家揭開(kāi)人類(lèi)和動(dòng)植物各種傳染性病帶來(lái)一個(gè)新的視角;(4)也可謂哲學(xué)家對(duì)生命本質(zhì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)提供一個(gè)新的革命性的例證。2、擬病毒:是指一類(lèi)包囊在真病毒粒中的有缺陷的類(lèi)病毒,又稱(chēng)類(lèi)類(lèi)病毒、殼類(lèi)病毒或病毒衛(wèi)星。擬病毒極其微小,一般僅由裸露的RNMDN慚組成。它的復(fù)制必須依賴(lài)輔助病毒(被擬病毒“寄生”的真病毒)的協(xié)助。同時(shí)其也可干擾輔助病毒的分支和減輕其對(duì)宿主的病害,因此,可研究將它們用在生物防治中。如:丁型肝炎病毒(含ssRNA)3、阮病毒:是一類(lèi)不含核酸的傳染性蛋白質(zhì)分子,又稱(chēng)“普利昂”或蛋白侵染子。因能引起宿主體現(xiàn)成的同類(lèi)蛋白質(zhì)分子發(fā)生預(yù)期相似的構(gòu)象變化,從而可使宿主致病。它是一類(lèi)小型蛋白質(zhì)顆粒,約由250個(gè)氨基酸組成,大小僅為最小病毒的1%,它與真病毒的主要區(qū)別:①呈淀粉樣顆粒狀;②無(wú)免疫原性;③無(wú)核酸成分;④由宿主細(xì)胞的基因編碼;⑤抗逆性強(qiáng),能耐殺菌劑和高溫。第四章微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng):是指生物體從外部環(huán)境攝取對(duì)其生命活動(dòng)必需的能量和物質(zhì),以滿(mǎn)足正常生長(zhǎng)和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營(yíng)養(yǎng)物:指具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì),在微生物學(xué)中,它還包括非常規(guī)物質(zhì)形式的光輻射能在。微生物的營(yíng)養(yǎng)物可為它們的正常生命活動(dòng)提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。第一節(jié)微生物的6類(lèi)營(yíng)養(yǎng)要素在元素水平上都需20中左右,且以碳、氮、氧、硫、磷6中元素為主,在營(yíng)養(yǎng)要素水平上則都在六大類(lèi)的圍,即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水。1、碳源:一切能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)繁殖所需碳元素的營(yíng)養(yǎng)物。除水分外,其需要量最大的營(yíng)養(yǎng)物,又稱(chēng)大量營(yíng)養(yǎng)物。(1)功能:①C素構(gòu)成細(xì)胞及代產(chǎn)物的骨架;②C素是大多數(shù)微生物代所需的能量來(lái)(2)種類(lèi):①無(wú)機(jī)C源:CO2碳酸鹽,只能被自養(yǎng)微生物利用;②有機(jī)C源:各種糖類(lèi),其次是有機(jī)酸、醇類(lèi)、脂類(lèi)和燒類(lèi)化合物。2、氮源:凡是可以構(gòu)成微生物細(xì)胞和代產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都稱(chēng)為氮源。其構(gòu)成生命物質(zhì)蛋白質(zhì)和核酸等的主要元素,故是主要元素。(1)功能:①為微生物提供合成細(xì)胞物質(zhì)及代產(chǎn)物的原料;②氮源一般不做能源,只有硝化細(xì)菌利用鏤鹽,亞硝酸鹽作氮源,同時(shí)作能源。(2)種類(lèi):①分子態(tài)氮:固氮微生物以分子氮為唯一氮源;②無(wú)機(jī)態(tài)氮:硝酸鹽、鏤鹽幾乎被所有微生物利用;③有機(jī)態(tài)氮:蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物。a、速性氮源:實(shí)驗(yàn)室常用牛肉膏、蛋白陳、酵母膏做氮源;(無(wú)機(jī)氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機(jī)氮源可以直接被菌體吸收利用,這種氮源叫做速效氮源)b、遲速性氮源:生產(chǎn)用玉米漿、葵花餅、豆餅、花生餅等。(蛋白氮必須通過(guò)水解之后降解成陳、肽、氨基酸等才能被機(jī)體利用,這種氮源叫遲效氮源)速效氮源,通常有利于機(jī)體的生長(zhǎng),遲效氮源有利于代產(chǎn)物的形成。3、能源:能為生物生命活動(dòng)提供最初能量來(lái)源地營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。能源譜“學(xué)物質(zhì)(化能營(yíng)養(yǎng)型)有機(jī)物:能異養(yǎng)微生物的能源無(wú)機(jī)物:化能自養(yǎng)微生物的能源電寸能(光能營(yíng)養(yǎng)型):光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源光輻射能是單功能營(yíng)養(yǎng)物(能源),還原態(tài)的無(wú)機(jī)物NH+是雙功能營(yíng)養(yǎng)物(能源、氮源),氨基酸則是三功能營(yíng)養(yǎng)物(碳源、氮源、能源)。4、生長(zhǎng)因子:是一類(lèi)(調(diào)節(jié))微生物生長(zhǎng)代所必需,但不能用簡(jiǎn)單碳、氮源自行合成的微量有機(jī)物質(zhì)。有維生素(硫胺素、葉酸、泛酸、核黃素)、氨基酸、堿基。根據(jù)微生物對(duì)生長(zhǎng)因子的需要存在差異,可分為:)野生型(wildtyp)又稱(chēng)原養(yǎng)型:不需要生長(zhǎng)因子而能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌株)營(yíng)養(yǎng)缺陷型(auxotroph):由于自發(fā)或誘發(fā)突變等原因從野生型菌株產(chǎn)生的需要提供特定生長(zhǎng)素物質(zhì)才能生長(zhǎng)的菌株。另外有些微生物生長(zhǎng)還需要其它特殊的成分,例如某些乳酸桿菌生長(zhǎng)需要核甘;某些酵母菌和真菌生長(zhǎng)需要肌醇;某些肺炎球菌生長(zhǎng)需要膽堿等。5、無(wú)機(jī)鹽:為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。凡生長(zhǎng)所需濃度在10-10mol/L-3-4圍的元素,為大量元素;凡生長(zhǎng)所需濃度在10-6-108mol/L圍的元素,為微量元素。其生理功能:(1)構(gòu)成微生物細(xì)胞的組成成分;(2)調(diào)節(jié)微生物細(xì)胞的滲透壓,pH值和氧化還原電位;(3)有些無(wú)機(jī)鹽如S、Fe還可做為自養(yǎng)微生物的能源;(4)構(gòu)成酶活性基的組成成分,維持E活性。MgCaK是多種E的激活劑。6、水:微生物細(xì)胞含水約占細(xì)胞鮮重的70—90%,水作用是多方面的。(1功能:①是細(xì)胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì);②維持細(xì)胞各種生物大分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境溫度穩(wěn)定;③參與細(xì)胞重要的生物化學(xué)反應(yīng);④優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)。(2冰活度(Qw):是指在相同的溫度和壓力下,溶液中水的蒸氣壓和純水的蒸氣壓的比,即:Qw=P溶液/P純水(微生物生長(zhǎng)所需的水活度通常在之間,細(xì)菌水活度較高為0.8酵母菌次之,耐旱的微生物水活度為0.6水中溶質(zhì)越高水活度越低)第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型:是指根據(jù)微生物生長(zhǎng)所需要的主要營(yíng)養(yǎng)要素(碳源或氮源等)的不同而劃分的(微)生物類(lèi)型。(1生長(zhǎng)所需要的碳源物質(zhì):自養(yǎng)型生物,異養(yǎng)型生物;(2生物生長(zhǎng)過(guò)程中能量的來(lái)源:光能營(yíng)養(yǎng)型,化能營(yíng)養(yǎng)型;(3生物生長(zhǎng)過(guò)程中氫供體:無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型,有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型。1、光能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型(光能自養(yǎng)型):能以CO2為唯一或主要碳源;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、H2sS等作為供氫體或電子供體,使CO斑原為細(xì)胞物質(zhì);如藻類(lèi)及藍(lán)細(xì)菌等:光能CO2+2H2S[CH2O]士2S+H20二二一光合色素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CO斑原為細(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CO斑原成細(xì)胞物質(zhì),同時(shí)積累丙酮。H3c光能CHOH+CO2皿二二.3C0CH+[CH2O]+H2OH3c/光合色素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CO減碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí),利用H2、H2SFe2+、NH3或NO2等作為電子供體使CO斑原成細(xì)胞物質(zhì);化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中,可在完全無(wú)機(jī)及無(wú)光的環(huán)境中生長(zhǎng)。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán);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(lèi)、纖維素、有機(jī)酸等。有機(jī)物通常既是碳源也是能源;大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物;所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物;(1)腐生型(metatrophy)可利用無(wú)生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為碳源;(2)寄生型(paratrophy)寄生在活的寄主機(jī)體吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),離開(kāi)寄主就不能生存;在腐生型和寄生型之間還存在中間類(lèi)型:兼性腐生型(facultivemetatrophy兼性寄生型(facultiveparatrophy)不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型之間的界限并非絕對(duì):異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng);有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下,其營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型也會(huì)發(fā)生改變;第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式除原生動(dòng)物外,其他各大類(lèi)有細(xì)胞的微生物都是通過(guò)細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物的。有四種方式:?jiǎn)渭?、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)移位。擴(kuò)散:又稱(chēng)為“單純擴(kuò)散(Simplediffusion被動(dòng)運(yùn)送(Passivetransport)指單純依靠物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子(尤其是親水性分子)被動(dòng)通過(guò)細(xì)胞膜的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。特點(diǎn):(1物質(zhì)跨膜擴(kuò)散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞;(2物質(zhì)運(yùn)送過(guò)程中不需要消耗能量;(3物質(zhì)運(yùn)送的方向?yàn)楦邼舛鹊囊贿呄虻蜐舛鹊囊贿叀U(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可以通過(guò)擴(kuò)散自由通過(guò)原生質(zhì)膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(02、CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。1、單純擴(kuò)散:又稱(chēng)被動(dòng)運(yùn)送,指疏水性雙分子層細(xì)胞膜在無(wú)載體蛋白參與下,單純依靠物理擴(kuò)散方式讓許多小伙子、非電離分子尤其是親水性分子被動(dòng)通過(guò)的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。特點(diǎn):①擴(kuò)散是非特異性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式:如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜中的含水小孔,由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞擴(kuò)散;在擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化:即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng),本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化;物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢:速率與胞外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān),即隨細(xì)胞膜外該物質(zhì)濃度差的降低而減小,直到胞外物質(zhì)濃度相同;不需要載體參與;擴(kuò)散是一個(gè)不需要代能的運(yùn)輸方式:因此,物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸??蛇\(yùn)送的養(yǎng)料有限:限于水、溶于水的氣體,及分子量小,脂溶性、極性小的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2、促進(jìn)擴(kuò)散:指溶質(zhì)在運(yùn)送過(guò)程中借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異性載體蛋白(Carrierproteii的協(xié)助,但不消耗能量的一類(lèi)擴(kuò)散性運(yùn)送方式。特點(diǎn):①被動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式;物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中不消耗能量;運(yùn)輸速率與膜外物質(zhì)的濃度差成正比,不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸;參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化;運(yùn)輸過(guò)程需要借助與載體(carrie的)作用;每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì),具有較高的專(zhuān)一性。運(yùn)送機(jī)理:①載體只影響物質(zhì)的運(yùn)輸速率,并不改變?cè)撐镔|(zhì)在膜外形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài);這種性質(zhì)都類(lèi)似于酶的作用特征,因此載體蛋白也稱(chēng)為透過(guò)酶;透過(guò)酶大都是誘導(dǎo)酶,只有在環(huán)境中存在機(jī)體生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí),相應(yīng)的透過(guò)酶才合成。促進(jìn)擴(kuò)散在運(yùn)送過(guò)程中:營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生變化;不消耗代能量,故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸;運(yùn)輸?shù)乃俾视砂庠撐镔|(zhì)的濃度差決定;需要細(xì)胞膜上的載體蛋白(透過(guò)酶)參與物質(zhì)運(yùn)輸;被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)與載體蛋白有高度的特異性;養(yǎng)料濃度過(guò)高時(shí),與載體蛋白出現(xiàn)飽和效應(yīng)。注:促進(jìn)擴(kuò)散的運(yùn)輸方式多見(jiàn)于真核微生物中,例如通常在厭氧生活的酵母菌中,某些物質(zhì)的吸收和代產(chǎn)物的分泌是通過(guò)這種方式完成的。3、主動(dòng)運(yùn)輸:指須提供能量并通過(guò)細(xì)胞膜上特異性載體蛋白的協(xié)助而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運(yùn)入膜的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。特點(diǎn):①在物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中需要消耗能量;②物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较颍旱蜐舛?高濃度;運(yùn)輸過(guò)程需要借助載體的作用;④每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì),具有較高的專(zhuān)一性;⑤存在的圍較廣,是微生物中的一種主要物質(zhì)運(yùn)輸方式。具體形式:(1)初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸(Primaryactivetranspo由電子傳遞系統(tǒng)、ATP酶或細(xì)菌嗜脂紅質(zhì)引起的質(zhì)子運(yùn)輸方式,從物質(zhì)運(yùn)輸?shù)慕嵌瓤紤],是一種質(zhì)子的主動(dòng)運(yùn)輸方式。(2)次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸(Secondaryactivetranspoi通過(guò)初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸建立的能化膜在質(zhì)子濃度差消失的過(guò)程中耦聯(lián)的其他物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程。同向運(yùn)輸(symport)指某種物質(zhì)與質(zhì)子通過(guò)同一載體按同一方向的運(yùn)輸。逆向運(yùn)輸(antipor:t指某種物質(zhì)與質(zhì)子通過(guò)同一載體按相反方向的運(yùn)輸。單向運(yùn)輸(uniport)指質(zhì)子濃度差消失過(guò)程中可促使某物質(zhì)通過(guò)載體進(jìn)出細(xì)胞一一胞陽(yáng)離子積累或陰離子濃度降低(3基團(tuán)轉(zhuǎn)位(Grouptranslocati:指由一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)完成的物質(zhì)主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程,物質(zhì)在運(yùn)輸前后發(fā)生化學(xué)變化;基團(tuán)轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)菌中,主要用于糖的運(yùn)輸。脂肪酸、核昔、堿基等也可通過(guò)這種方式運(yùn)輸。金黃色葡萄球菌對(duì)乳糖吸收過(guò)程概括如下:EI磷酸化:PEP上的磷酸通過(guò)高能磷酸鍵結(jié)合到EI的組氨酸上。PEP+EIfEIP+丙酮酸;HPr磷酸化:磷酸從EI轉(zhuǎn)移至jPr的組氨酸上。EIP+HPrfHPr-P+EIEhi磷酸化:磷酸從HPr轉(zhuǎn)移到專(zhuān)一性的酶Em±以共價(jià)鍵與EW的組氨酸或谷氨酸結(jié)合,Ehi的三個(gè)亞基同時(shí)被磷酸化。HPrP+Ew-EmP+HPr磷酸糖生成:磷酸從EW轉(zhuǎn)移到EII再轉(zhuǎn)移到糖上,最后生成的磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。糖+EWP---糖P+EmNa+,K+-ATP酶系統(tǒng)(Na+,K+-ATPase):Na+,K+-A酶是存在于原生質(zhì)膜上能夠利ATP的能量將Na+由細(xì)胞“泵”出胞外,同時(shí)將胞外K+“泵”入胞的離子通道蛋白。主動(dòng)運(yùn)輸在運(yùn)輸過(guò)程中的特點(diǎn):①需要消耗代能;②可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式;需要載體蛋白參與;④對(duì)被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專(zhuān)一性;⑤被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中不發(fā)生任何化學(xué)變化。注:不同的微生物在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中所需的能量的來(lái)源不同,好氧微生物中直接來(lái)自呼吸能,厭氧微生物主要來(lái)自化學(xué)能,光合微生物中則主要來(lái)自光能。主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。4、膜泡運(yùn)輸:指細(xì)胞通過(guò)趨性運(yùn)動(dòng)靠近營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),并將該物質(zhì)吸附到細(xì)胞膜表面,然后在該物質(zhì)附近的細(xì)胞膜開(kāi)始陷,逐步將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包圍,最后形成一個(gè)含有該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的膜泡,之后膜泡離開(kāi)細(xì)胞膜而游離于細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)運(yùn)輸方式。具體形式:(1)胞吞作用:膜泡中包含的是固體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);(2胞飲作用:膜泡中包含的是液體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。注:膜泡運(yùn)輸主要存在于原生動(dòng)物中,特別是變形蟲(chóng)(amoeba),為這類(lèi)微生物的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸方式。第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium,復(fù)數(shù)為Media;或Culturemedium)是指人工配制的,適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基幾乎是一切對(duì)微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長(zhǎng)所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素:碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、水。任何培養(yǎng)基一旦配成,必須立即進(jìn)行滅菌處理。1、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法在微生物學(xué)研究和生長(zhǎng)實(shí)踐中,配置合適的培養(yǎng)基是一項(xiàng)最基本的要求:)選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件;培養(yǎng)目的不同,原料的選擇和配比不同。)營(yíng)養(yǎng)物的濃度及配比合適:高濃度糖類(lèi)物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長(zhǎng),反而起到抑制或殺菌作用。培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和(或)代產(chǎn)物的形成和積累,其中碳氮比(。/2的影響較大。發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí):碳氮比為4/1時(shí),菌體大量繁殖,谷氨酸積累少;碳氮比為3/1時(shí),菌體繁殖受到抑制,谷氨酸產(chǎn)量則大量增加。)物理、化學(xué)條件適宜:①pH:培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的圍,以滿(mǎn)足不同類(lèi)型微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代產(chǎn)物。為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)恒定,通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑(源調(diào)節(jié)),或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿(外源調(diào)節(jié))。②水活度: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以水分活度表示。微生物一般在aw為0.600.99的條件下生長(zhǎng),aw過(guò)低時(shí),微生物生長(zhǎng)的遲緩期延長(zhǎng),比生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量減少。微生物不同,其生長(zhǎng)的最適aw不同。氧化還原電位(①):氧化還原電位又稱(chēng)氧化還原電勢(shì)(redoxpotentiM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)?!?、好氧性微生物:+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.3+0.4伏為宜;U、厭氧性微生物:低于+0.1伏條件下生長(zhǎng);W、兼性厭氧微生物:+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸,+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。)經(jīng)濟(jì)節(jié)約: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。)精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較:進(jìn)行生態(tài)模擬,研究某種微生物的培養(yǎng)條件;文獻(xiàn)查閱,設(shè)計(jì)特定微生物的培養(yǎng)基配方;試驗(yàn)比較,確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件。2、培養(yǎng)基的種類(lèi)(1胺成份不同劃分:①天然培養(yǎng)基(complexmedium):以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物組成;②合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)是由化學(xué)成份完全了半合成培養(yǎng)基(semi-syntheticmedium是指一類(lèi)主要以化學(xué)試劑配置,同時(shí)還加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基。也稱(chēng)半組合培養(yǎng)基(semi-definedmedium)(2根據(jù)物理狀態(tài)劃分:固體培養(yǎng)基;半固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、膠水培養(yǎng)基。(3胺用途劃分:①基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimummedium):也稱(chēng)為“基本培養(yǎng)基”,指含有一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。完全培養(yǎng)基(completemedium):指凡可滿(mǎn)足一切微生物(尤指營(yíng)養(yǎng)缺陷型微生物)生長(zhǎng)繁殖所需的所有營(yíng)養(yǎng)物需求的培養(yǎng)基。加富培養(yǎng)基(enrichmentmedium):又稱(chēng)“富集培養(yǎng)基”,指在基本培養(yǎng)基(如肉湯蛋白陳培養(yǎng)基)中加入某些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制成的一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基(selectivemedium用于將某種或某類(lèi)微生物從混雜的微生物群體中分離出來(lái)的培養(yǎng)基。鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)于鑒別不同類(lèi)型微生物的培養(yǎng)基。即加入了某種能和特定微生物所產(chǎn)的某種代產(chǎn)物發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生明顯的特征性變化的特殊化學(xué)物質(zhì),由此可將該類(lèi)微生物與其他微生物區(qū)分開(kāi)來(lái)的培養(yǎng)基。注1:最常見(jiàn)的培養(yǎng)基時(shí)伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基,即EMB培養(yǎng)基,其中的伊紅和美藍(lán)兩種苯胺染料可抑制G+細(xì)菌和一些難培養(yǎng)的G細(xì)菌。在低酸度下,這兩種染料會(huì)合并形成沉淀,起著產(chǎn)酸指示劑的作用,因此,試樣中多種腸道細(xì)菌會(huì)在EMBit養(yǎng)基平板上產(chǎn)生易于用肉眼識(shí)別的多種特征性菌落。注2:伊紅和美藍(lán)二種苯胺染料可抑制G修田菌和一些又t培養(yǎng)的G-細(xì)菌的生長(zhǎng)。在低酸度時(shí),這二種染料結(jié)合形成沉淀,起著產(chǎn)酸指示劑的作用。試樣中的多種腸道菌會(huì)在EMB培養(yǎng)基上產(chǎn)生相互易區(qū)分的特征菌落,因而易于辨。例如大腸桿菌強(qiáng)烈分解乳糖而產(chǎn)生大量的混合酸,菌體呈酸性,菌落被染成深紫色,從菌落表面的反射光中還可看到綠色金屬閃光。第五章微生物的新代新代:簡(jiǎn)稱(chēng)代,是推動(dòng)生物一切生命活動(dòng)的動(dòng)力源,通常泛指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代和合成代的總和。分解代:又稱(chēng)異化作用,是指復(fù)雜的有機(jī)分子通過(guò)分解代酶系的催化產(chǎn)生簡(jiǎn)單分子、能量和還原力,(或稱(chēng)還原當(dāng)量,一般以[H]來(lái)表示)的作用。合成代:又稱(chēng)同化作用,它與分解代正好相反,是指在合成酶系的催化自愛(ài),由簡(jiǎn)單的小分子、ATP形式的能量和[H]形式的還原力一起,共同合成復(fù)雜的生物大分子的過(guò)程。注:一切生物,在其新代的本質(zhì)上既存在著高度的統(tǒng)一性,又存在著明顯的多樣性。第一節(jié)微生物的能量代把外界環(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)都能利用的通用能源ATP的。1、化能異樣微生物的生物氧化和產(chǎn)能生物氧化:就是發(fā)生在活細(xì)胞的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱(chēng)。生物氧化的形式包括某物質(zhì)與養(yǎng)結(jié)合、脫氫和失去電子3種;生物氧化過(guò)程可分脫氫(或電子)、遞氫(或電子)和受氫(或電子)3個(gè)階段;生物氧化的功能有產(chǎn)能(ATP)、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代物3種;生物氧化的類(lèi)型包括了呼吸、無(wú)氧呼吸和發(fā)酵3種。(一)底物脫氫的4條途徑IEMP途徑:又稱(chēng)糖酵解途徑或己糖二磷酸途徑,是大所屬生物所共有的一條主流代途徑。它以1分子葡萄糖為底物,約經(jīng)10步反應(yīng)而產(chǎn)生2分子丙酮酸、2分子NADH+僑2分子ATP的過(guò)程。EMP途徑反應(yīng)步驟;io步反應(yīng)司內(nèi):耗能階段產(chǎn)能吩段一NADH+時(shí)2ATPATP2ATPATPA2A忌反應(yīng)女T1CfUi2C>f+2NAD+2AI>P+2PiNC:113coeOOH+2NADH+2H+2ATP+2HQ材總二冢本代謝建桂.產(chǎn)能效率低,挺供多種作為合成代謝摩科,有粒時(shí)與TCA環(huán)連接,無(wú)牝時(shí)丙酬人”『靠次共進(jìn)一步代謝產(chǎn)物已瞰址汪中間代謝物展成琴種友#產(chǎn)物,與MFfe徑的生理現(xiàn)眄:廿’,1|力E供應(yīng)ATP形式的能量和NADH形式的還原力;是連接其他幾個(gè)重要代途徑的橋梁,包括三竣酸循環(huán)(TCA、HM曝徑和ED途徑;為生物合成提供多種中間代物;通過(guò)逆向反應(yīng)進(jìn)行多糖合成。HMP途徑:又稱(chēng)己糖一磷酸途徑、己糖一磷酸支路、戊糖磷酸途徑、磷酸葡萄糖酸途徑或WD途徑。其特點(diǎn)是葡萄糖不經(jīng)EM徑和TCA循環(huán)而得到徹底氧化,并能產(chǎn)生大量NADPH+彩式的還原力以及多種重要中間代產(chǎn)物。其總反應(yīng)式為:葡糖-6磷酸+12NADO++6H05葡糖-6磷酸+12NADPH+12HHM曝徑可分為3個(gè)階段:葡萄糖分子通過(guò)幾步氧化反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖-5磷酸和CO;核酮糖-5磷酸發(fā)生結(jié)構(gòu)變化形成核糖-5磷酸和木酮糖-5磷酸;幾種戊糖磷酸在無(wú)氧參與的條件下發(fā)生碳架重排,產(chǎn)生了己糖磷酸和丙糖磷酸,后者既可通過(guò)EMP金徑轉(zhuǎn)化成丙酮酸而進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化,也可通過(guò)果糖二磷酸醛縮酶和果糖二磷酸酶的作用而轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵反應(yīng):ATPNADH+H、12-酮-3關(guān)鍵反應(yīng):ATPNADH+H、12-酮-3-脫氧-6磷酸葡萄糖酸的裂解二6ATP無(wú)氧時(shí)進(jìn)行發(fā)酵催化的酶:6-磷酸脫水酶,KDPGS縮酶*2丙胴酸2乙醇己糖磷酸。HMPt徑在微生物生命活動(dòng)中的意義:供應(yīng)合成原料:為核酸、核昔酸、NAD(P)、FAD(FMN和CoA等生物合成提供戊糖-磷酸。產(chǎn)生還原力:產(chǎn)生大量NADPK式的還原力。作為固定CQ的中介:是光能自養(yǎng)微生物和化能自養(yǎng)微生物固定CQ的重要中介。擴(kuò)大碳源利用圍:為微生物利用C3-C7多種碳源提供了必要的代途徑。連接EM徑:通過(guò)與EM徑的連接,可為生物合成提供更多的戊糖。通過(guò)該途徑可產(chǎn)生許多種重要的發(fā)酵產(chǎn)物。如核甘酸、若干氨基酸、輔酶和乳酸(異型乳酸發(fā)酵)等。HM睢徑在總的能量代中占一定比例,且與細(xì)胞代活動(dòng)對(duì)其中間產(chǎn)物的需要量相關(guān)。ED途徑:又稱(chēng)2-酮-3-脫氧-6磷酸葡萄糖(KDPG途徑。這是存在于某些缺乏完整EM徑的微生物中的一種替代途徑,為微生物所特有。特點(diǎn)是葡萄糖只經(jīng)過(guò)4步反應(yīng)即可快速獲得由mEMFA徑須經(jīng)10步反應(yīng)才能形成的丙酮酸。其總反應(yīng)式為:QHzQ+ADP+Pi+NAD+NAD-2cHCOCOOH+ATP+NADF++ADH+HlED途徑的特點(diǎn):具有一特征反應(yīng)一一KDPGS解為丙酮酸和3-磷酸甘油醛;存在一特征性酶一一KDP篇縮酶;其終產(chǎn)物2分子丙酮酸的來(lái)歷不同,其一由KDPGt接裂解形成,另一則由3-磷酸甘油醛途徑EMP金徑轉(zhuǎn)化而來(lái);AIP*2ATPAIP相關(guān)的發(fā)酵生產(chǎn):細(xì)菌酒精發(fā)酵產(chǎn)能效率低。優(yōu)點(diǎn):代速率高,產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高,菌體生成少,代副產(chǎn)物少,發(fā)酵溫度較高,不必定期供氧。缺點(diǎn):PH5,較易染菌;細(xì)菌對(duì)乙醇耐受力低注:這種ED途徑發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法稱(chēng)為細(xì)菌酒精發(fā)酵,它與酵母菌通過(guò)EMFA徑形成乙醇的機(jī)制不同其比傳統(tǒng)的酵母發(fā)酵有較多的優(yōu)點(diǎn):代速率高、產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高、菌體生成少、代副產(chǎn)物少、發(fā)酵溫度較高,以及不必定期供氧。ivTCA循環(huán):即三竣酸循環(huán),又稱(chēng)Krebs循環(huán)或檸檬酸循環(huán),是指由丙酮酸經(jīng)過(guò)一系列循環(huán)式反應(yīng)而徹底氧化、脫竣,形成CO、HO和NADH的過(guò)程。整個(gè)TCA循環(huán)的總反應(yīng)式:丙酮酸+4NAD+FAD+GDP+Pi+2『H3CQ+4(NADH+H)+FADH+GTP若起始于乙酰-CoA分子,則總反應(yīng)式為:乙酰-CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2HH2CC2+3(NADH+H+FADH+CoA+GTPTCA循環(huán)的特點(diǎn)有:①氧雖不直接參與其中反應(yīng),但必須在有氧條件下運(yùn)轉(zhuǎn);②每分子丙酮酸可產(chǎn)4個(gè)NADH++H1個(gè)FADH和1個(gè)GTR總共相當(dāng)于15個(gè)ATP,因此產(chǎn)能效率高;③是一切分解代和合成代中的樞紐。FADH-4NADH+4H)遞氫和受氫生您體葡萄糖崎HWCOCoA條途徑E的氫質(zhì)過(guò)呼吸鋌蜜電GTp鏈)傳遞,最終可與氧、無(wú)機(jī)或有機(jī)氧化物等氫受體(Hydrogenaccepto或recepto)相結(jié)合,釋放出有機(jī)物中的化學(xué)能。I呼吸:又稱(chēng)好氧呼吸,是一種普遍又最重要的生物氧化或產(chǎn)百堇,3co基底物按常規(guī)方式脫氫后,脫下的氫經(jīng)完整的呼吸鏈又稱(chēng)電子傳遞鏈傳遞,最終被外源分子氧接受,產(chǎn)生了水釋放出ATP形式的能量。呼吸作用:微生物在降解底物的過(guò)程中,將釋放出的電子交給NAD(P)+,FAD或FMN?電子載體,再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體,從而生成水或其它還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過(guò)程。呼吸鏈:是指位于原核生
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