華東理工大學(xué)微生物學(xué)筆記

華東理工大學(xué)微生物學(xué)筆記第一章緒論

第一節(jié)微生物學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù)

研究對(duì)象--微生物：微生物（Microorganism,,microbe）是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。

微生物在生物界的地位：包括屬于原核生物的細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、；

屬于真核生物的真菌（包括藻狀菌綱、擔(dān)子菌綱、子囊菌綱、半知菌綱）；

以及屬于非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒。微生物學(xué)的任務(wù)：利用有利的一面為人類造福、變有害為有利。

微生物與人類的關(guān)系：疾病、物質(zhì)的霉變、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)。第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展第一階段--推測(cè)期；第二階段--觀察期；第三階段--生理期；第四階段--分子生物學(xué)時(shí)期。1944年，Avery證明遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)為DNA；1953年，Watson&CrickDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；1961年，Jacob＆Monod操縱子學(xué)說；1972年，BergBoyer&CohenDNA克隆技術(shù)；1982年，Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒；1985年SaikiPCR技術(shù)(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))；1997年，Wilmut克隆羊20世紀(jì)以核酸研究為核心：50年代雙螺旋結(jié)構(gòu)；60年代操縱子學(xué)說；70年代DNA重組；80年代PCR技術(shù)；90年代DNA測(cè)序。人類基因組測(cè)序計(jì)劃提前5年完成，現(xiàn)由結(jié)構(gòu)向功能轉(zhuǎn)移（后基因組時(shí)代（post-genomics））。從基因組到蛋白質(zhì)組。功能基因組學(xué)(functionalgenomics)，蛋白質(zhì)組學(xué)(proteome)，生物信息學(xué)(Bioinformatics)。

模式生物：背景清楚、基因組小、便于測(cè)定和分析、可從中獲取經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)技術(shù)方法。

第三節(jié)我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展古代對(duì)微生物學(xué)的認(rèn)識(shí)與利用：釀酒，輪作，種痘。微生物學(xué)簡(jiǎn)況：見課本7－8頁(yè)。

第二章微生物形態(tài)與結(jié)構(gòu)

Ⅰ原核微生物第一節(jié)細(xì)菌細(xì)菌的形態(tài)和大?。盒螒B(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀；大?。阂晕⒚诪槎攘繂挝弧＜?xì)菌－原生質(zhì)膜（plasmamembrance）、原生質(zhì)體（protoplast）、原生質(zhì)。細(xì)菌細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁（cellwall）在細(xì)胞最外層、多孔性的、具有一定屏障作用，水和某些化學(xué)物質(zhì)可以通過，但對(duì)大分子物質(zhì)有阻攔作用。功能：韌性、彈性?；瘜W(xué)組成：肽聚糖。1G+菌G-菌核糖體(ribosome)華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義G+菌與G-菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)內(nèi)壁層(2-3nm肽聚糖層)外壁層(8-10nm脂多糖層)細(xì)胞壁為一層（20~80nm厚的肽聚糖層）脂多糖：O-側(cè)鏈(具有抗原性)———核心———脂質(zhì)(內(nèi)毒素的毒性中心)G+菌與G-菌的細(xì)胞壁組成與結(jié)構(gòu)比較菌性質(zhì)G+菌G－肽聚糖含量少(10%)多(40~90%)直接連接通過五肽連接鏈連接方式氨基酸組成D-Glu-NH2D-GluDAPL-Lys有無脂多糖有無脂蛋白無有垣酸細(xì)胞壁與革蘭氏染色原生質(zhì)體和球形體原生質(zhì)體(protoplast)：指在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制新生細(xì)胞壁的合成后，所留下的僅有一層細(xì)胞膜包裹著的圓球狀滲透敏感細(xì)胞，一般由革蘭氏陽(yáng)性菌形成。脆弱，高滲溶液球形體：指還殘留了部分細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，一般由革蘭氏陰性菌所形成。細(xì)胞膜(cellmembrane)緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)的一層由磷脂和蛋白質(zhì)組成的柔軟、富有彈性的半透性薄膜。功能：主要為控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物進(jìn)出細(xì)胞。組成：磷脂蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)：流動(dòng)鑲嵌模型。間體(mesosome)擬線粒體細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)被細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)，可總稱為細(xì)胞質(zhì)。主要成分：核糖體、貯藏物、各種酶類、中間代謝物、無饑鹽、載色體和質(zhì)粒等，少數(shù)細(xì)菌還存在羧化體、伴孢晶體或氣泡等構(gòu)造。65%為核糖核酸，35%為蛋白質(zhì)。是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。原核生物70S，真核生物80S。2貯藏物(reservematerials)華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義一類有不同化學(xué)成分累積而成的不溶性顆粒。在營(yíng)養(yǎng)過剩時(shí)，聚合成各種貯藏顆粒，在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)又被分解利用。氣泡(gasvacuoles)存在于許多光能營(yíng)養(yǎng)型、無鞭毛運(yùn)動(dòng)水生細(xì)菌中的泡囊狀內(nèi)含物，內(nèi)中充滿氣體。外由僅2nm厚的蛋白質(zhì)膜所包圍，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，以使其漂浮在合適水層中的作用，借以獲取光能、氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。核質(zhì)體(nuclearbody)又稱擬核，指原核生物所持有的無核膜包裹、無固定形態(tài)的原是細(xì)胞核，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。質(zhì)粒(plasemid)核外基因(細(xì)胞質(zhì)基因)。質(zhì)粒的特性：1.環(huán)狀雙鏈小分子片段；2.決定細(xì)菌的某些遺傳特性；3.獨(dú)立自我復(fù)制，可轉(zhuǎn)移，能攜帶一定的遺傳信息；4.可自行消失。細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)莢膜(capsule)某些細(xì)菌細(xì)胞壁外存在的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。包括微莢膜(<200nm)；莢膜(200nm)；粘液層(無明顯界面)；菌膠團(tuán)(幾個(gè)菌共有的)。莢膜的主要成分：多糖。莢膜的功能：1.保護(hù)細(xì)菌（致病菌）免受白細(xì)胞的吞噬；2.菌體外的貯存物。有莢膜的菌大多為致病菌；有莢膜菌落為光滑型致?。粺o莢膜菌落為粗糙型不致病。通過負(fù)染色法可觀察到鞭毛(flegellum)和菌毛(pilus,fimbria)鞭毛：長(zhǎng)在細(xì)菌的體表，著生在細(xì)胞膜上的長(zhǎng)絲狀、曲波的附屬物。功能：為細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，運(yùn)動(dòng)的支點(diǎn)在細(xì)胞壁上。成分：為蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)：鞭毛絲，鞭毛鉤，基體。觀察：顯微鏡，半固體穿刺。分類：?jiǎn)味吮廾?、端生叢毛菌、兩端鞭毛菌、周毛菌。鞭毛的位置和?shù)目具有細(xì)菌分類鑒定的意義。菌毛：性菌毛，普通菌毛。3芽孢(endosporespore)伴孢晶體(parasporalcrystal；spore-companionedcrystal)華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義產(chǎn)芽孢的菌有兩類：好氣：Bacillus（枯草芽孢桿菌屬）；厭氣：Clostridium(梭狀芽孢桿菌屬)。定義：某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，可在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形、厚臂、含水量低、抗逆性強(qiáng)的休眠構(gòu)造。芽孢形成過程①束狀染色質(zhì)形成；②細(xì)胞膜內(nèi)陷，細(xì)胞發(fā)生不對(duì)稱分裂，其中小體積部分即為前芽孢(forespore)；③前芽孢的雙層隔壁形成，這時(shí)抗輻射性提高；④在上述兩層隔壁間充填芽孢肽聚糖后，合成DPA，累積鈣離子，開始形成皮層，折光率增高；⑤芽孢衣合成結(jié)束；⑥皮層合成完成，芽孢成熟，抗熱性出現(xiàn)；⑦芽孢囊裂解，芽孢游離。特性：含水量低，耐熱，含DPA-Ca。幾種位置和形狀：如何觀察：在形成芽孢的同時(shí)，在芽孢旁形成的一顆菱形、方形或不規(guī)則形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體。為有毒蛋白質(zhì)，一般一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生一個(gè)，作為生物農(nóng)藥。例：蘇云金芽孢桿菌（Bacillusthuringiensis）細(xì)菌的群體形態(tài)菌落(colony)：將單個(gè)細(xì)菌（或其他微生物）或一小堆同種細(xì)胞接種在固體培養(yǎng)基的表面(有時(shí)為內(nèi)層)，當(dāng)它占有一定的發(fā)展空間并給予適宜的培養(yǎng)條件時(shí)，該細(xì)胞就會(huì)迅速生長(zhǎng)繁殖并形成細(xì)胞堆，此即菌落。菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細(xì)胞為中心的一堆肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造等特征的子細(xì)胞集團(tuán)。菌落特征：一般呈現(xiàn)濕潤(rùn)、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻、以及菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等。單菌落表面特征群體效應(yīng)細(xì)菌的繁殖無性繁殖：不經(jīng)過兩性細(xì)胞的結(jié)合，只是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的分裂或營(yíng)養(yǎng)菌絲分化而形成同種新個(gè)體的過程。裂殖（橫分裂法）：同型，異型。繁殖的過程：細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的分裂；橫隔壁的形成；子細(xì)胞的分離。4華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義立克次氏體(Rickettsia)處于細(xì)菌和病毒之間，但更接近細(xì)菌。G－菌特點(diǎn)：具有細(xì)胞壁，不能通過細(xì)菌濾器；專性細(xì)胞內(nèi)寄生，不能在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)。支原體(Mycoplasma)介于細(xì)菌和立克次氏體之間，是原核生物中最小的，具有致病性。50-60年代稱為PPLO特點(diǎn)：無細(xì)胞壁，可通過細(xì)菌濾器；能在人工培養(yǎng)基但條件苛刻(需補(bǔ)充血清)；菌落形態(tài)似荷包蛋。衣原體(Chlamydia)介于立克次氏體和病毒之間。以前將衣原體歸于病毒，沙眼衣原體特點(diǎn)：具有細(xì)胞壁，但能通過細(xì)菌濾器，專性細(xì)胞內(nèi)寄生（能量寄生）。支原體、立克次氏體、衣原體和病毒的比較比較項(xiàng)目細(xì)胞構(gòu)造含核酸類型DNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNA核糖體細(xì)胞壁細(xì)胞膜繁殖時(shí)個(gè)體完整性大分子合成能力產(chǎn)ATP系統(tǒng)氧化谷氨酰胺能力對(duì)抑制細(xì)菌抗生素的反應(yīng)病毒衣原體立克次氏體支原體無有有有無有有有有（含肽聚糖）有(不含肽聚糖)無無有（無甾醇）有（含甾醇）無有（無甾醇）不保持保持保持保持無無有有無無有有無無有有敏感(對(duì)抑制細(xì)胞有抗性敏感壁合成者例外)敏感（青霉素例外）

第三章微生物的形態(tài)與構(gòu)造Ⅱ真核微生物原核生物與真核生物的比較原核生物即廣義的細(xì)菌，指一大類細(xì)胞核無核膜包裹，只存在稱作核區(qū)（nuclearregion）的裸露DNA的原始單細(xì)胞生物，包括真細(xì)菌（eubacteria）和古生菌（archaea）兩大類群。其中除少數(shù)屬古生菌外，多數(shù)的原核生物都是真細(xì)菌。真核生物是一大類細(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)存在葉綠體等多種細(xì)胞器的生物。真菌、顯微藻類和原生能量代謝華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義量和[H]形式的還原力一起，共同合成復(fù)雜的生物大分子的過程。最初的能源（primaryenergysources）：有機(jī)物，還原態(tài)無機(jī)物，日光輻射能。通用能源（universalenergysource）：ATP。生物氧化：脫氫、遞氫、受氫。發(fā)酵：基質(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為有機(jī)物。葡萄糖→丙酮酸（EMP途徑）產(chǎn)生2個(gè)ATP（底物水平磷酸化）由于基質(zhì)氧化不徹底，發(fā)酵的結(jié)果仍積累有機(jī)物，所以產(chǎn)生的能量較少。例：葡萄糖→丙酮酸→乳酸，產(chǎn)生54kcal的能量不同的微生物發(fā)酵可產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，例：葡萄糖→丙酮酸→乳酸or乙醇o(jì)r丙酮丁醇有氧呼吸：徹底的氧化過程。基質(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為分子氧。葡萄糖→CO產(chǎn)生38個(gè)ATP，其中底物水平磷酸化產(chǎn)生2個(gè)ATP，氧化磷酸化產(chǎn)生36個(gè)ATPEMP途逕：葡萄糖→丙酮酸；丙酮酸→乙酰CoA（氧化脫羧體系）；TCA循環(huán)。電子傳遞鏈無氧呼吸：基質(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為無機(jī)物。C6H12O6+12KNO3→6CO2+12KNO2+6H2O＋429kcal三種生物氧化方式的產(chǎn)能水平比較2+H2O14華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義最高：有氧呼吸，第二：無氧呼吸，最低：發(fā)酵?！肮砘稹钡纳飳W(xué)解釋：在無氧條件下，某些微生物在沒有氧、氮或硫作為呼吸作用的最終電子受體時(shí)，可以磷酸鹽代替，其結(jié)果是生成磷化氫(PH３)，一種易燃?xì)怏w。當(dāng)有機(jī)物腐敗變質(zhì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種情況。若埋葬尸體的墳?zāi)狗饪诓粐?yán)時(shí)．這種氣體就很易逸出。農(nóng)村的墓地通常位于山坡上，埋葬著大量尸體。在夜晚，氣體燃燒會(huì)發(fā)出綠幽幽的光，長(zhǎng)期以來人們無法正確地解釋這種現(xiàn)象，將其稱之為“鬼火”。烴類化合物的分解烴類化合物主要是被氧化，是一個(gè)絕對(duì)需氧的過程，在缺氧條件下，烴類完全不受微生物影響。（所以地下沉積的石油會(huì)長(zhǎng)期不變）能分解烴類的微生物：細(xì)菌（假單胞菌，分枝桿菌，棒狀桿菌）；放線菌（鏈霉菌，諾卡氏菌）；酵母菌。一般在油田及煉油廠附近都能分離到。應(yīng)用：萘被假單胞菌利用生成水楊酸；丙烯氰生成丙烯酰胺；石油脫蠟；石油代替糧食發(fā)酵；石油探測(cè)。絕對(duì)好氧：優(yōu)點(diǎn)：石油不被破壞；缺點(diǎn)：發(fā)酵過程需通入大量氧氣，消耗動(dòng)力；發(fā)酵培養(yǎng)基中需要加乳化劑（因?yàn)闊N類石油類物質(zhì)，與水不相容）。第二節(jié)生物固氮固氮生物：能使氮分子還原成氨的生物。一般均為原核生物，于1888年分離到。能固氮的微生物：自生固氮菌，共生固氮菌，聯(lián)合固氮菌。固氮的生化機(jī)制：固氮反應(yīng)的必要條件：固氮酶(nitrogenase)，能量（ATP），還原力，嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境。固氮的生化途徑：N2+8[H]+18~24ATP→2NH3+H2+18~24ADP+18~24Pi15華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義第七章微生物的生長(zhǎng)及其控制生長(zhǎng)(growth)：個(gè)體體積或重量的變化；繁殖(reproduction)：個(gè)體數(shù)量的變化。個(gè)體生長(zhǎng)→個(gè)體繁殖→群體生長(zhǎng)；群體生長(zhǎng)＝個(gè)體生長(zhǎng)＋個(gè)體繁殖。生長(zhǎng)和繁殖是交替進(jìn)行的。衡量群體生長(zhǎng)的量：重量、體積、密度、濃度、個(gè)體數(shù)目等。第一節(jié)測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法純培養(yǎng)的分離法自然界中的微生物都是雜居在一起的，每種微生物的生長(zhǎng)情況是不同的。純種分離：稀釋到平皿法；平板劃線分離法；單細(xì)胞挑取法；利用選擇培養(yǎng)基分離法。微生物生長(zhǎng)的測(cè)定測(cè)定生長(zhǎng)量：測(cè)體積；稱干重；比濁法；生理指標(biāo)法(測(cè)含氮量；測(cè)含碳量；測(cè)磷、DNA、RNA、ATP。)測(cè)細(xì)胞的個(gè)數(shù)：比例計(jì)數(shù)法、血球計(jì)數(shù)法、平板活菌計(jì)數(shù)法。

第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)。研究細(xì)菌個(gè)體的生長(zhǎng)方法：用電子顯微鏡觀察細(xì)胞的超薄切片；同步培養(yǎng)(synchronousculture)：使群體中的所有個(gè)體細(xì)胞盡可能的處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂期中。同步生長(zhǎng)（synchronousgrowth）：通過同步培養(yǎng)使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)一致的狀態(tài)。獲得同步生長(zhǎng)的方法：選擇法，誘導(dǎo)法。典型生長(zhǎng)曲線(growthcurve)四個(gè)階段：延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。16華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義生長(zhǎng)速率常數(shù)(growthrateconstant)：每小時(shí)分裂的代數(shù)R。延滯期(lagphase)特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)為零，代謝活躍，對(duì)外界不良環(huán)境敏感，細(xì)胞變大，RNA(特別是rRNA)含量增高。如何縮短延滯期：種齡，接種量，培養(yǎng)基成分。指數(shù)期(exponentialphase)特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)最大，代時(shí)(generationtime)最短，細(xì)胞平衡生長(zhǎng)，酶系活躍，代謝旺盛。作為發(fā)酵生產(chǎn)的良好種子，可縮短延滯期。穩(wěn)定期(stationaryphase)特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)為零，菌體產(chǎn)量達(dá)最高點(diǎn)，菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物消耗有一定的比例關(guān)系。穩(wěn)定期到來的原因：營(yíng)養(yǎng)物耗盡，營(yíng)養(yǎng)物比例失調(diào)，積累了有害代謝產(chǎn)物，理化條件不適宜。如何延長(zhǎng)穩(wěn)定期：補(bǔ)料（增加養(yǎng)料，調(diào)節(jié)PH）。細(xì)胞開始貯存糖原、異染顆粒和脂肪等貯藏物，芽孢桿菌開始形成芽孢，積累次級(jí)代謝產(chǎn)物。初生代謝物(primarymetabolites)，次生代謝物(secondarymetabolites)，穩(wěn)定期產(chǎn)物(idiolites)，菌體生長(zhǎng)期(trophophase)，代謝產(chǎn)物合成期(idiophase)。衰亡期(declinephase；deathphase)特點(diǎn)：負(fù)生長(zhǎng)，菌體自溶。如何利用生長(zhǎng)曲線指導(dǎo)生產(chǎn)？種齡：利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的種子；延長(zhǎng)穩(wěn)定期；確定放罐時(shí)間。微生物的連續(xù)培養(yǎng)：?jiǎn)危ǚ郑┡囵B(yǎng)(batchculture)，密閉培養(yǎng)(closedculture)，連續(xù)培養(yǎng)(continuousculture)，開放培養(yǎng)(openculture)。恒濁器（turbidostat）改變培養(yǎng)基的流速，以控制菌的濃度恒定。微生物在恒濁器中始終以最高的生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)。用于獲得大量菌體、與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。恒化器（chemostat；bactogen）培養(yǎng)基的流速恒定，以某一營(yíng)養(yǎng)物為生長(zhǎng)限制因子。用于與生長(zhǎng)速率相關(guān)的理論研究。單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器(one-stepcontinuousfermentor)：代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與菌體生長(zhǎng)速率平行。多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器(multi-stepcontinuousfermentor)：代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與菌體生長(zhǎng)速率不平行。連續(xù)發(fā)酵（continuousfermentation）連續(xù)培養(yǎng)用于生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)，就稱為連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高效，便于自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。缺點(diǎn)：菌種易退化，易污染雜菌，培養(yǎng)基利用率低。高密度培養(yǎng)（highcell-densityculture）基因工程菌提高產(chǎn)物的比生長(zhǎng)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位體積內(nèi)的產(chǎn)物量。提高分離提取的效率（下游工程down-streamprocessing）。關(guān)鍵問題：補(bǔ)料，提高溶解氧濃度。

17第三節(jié)影響微生物生長(zhǎng)的主要因素溫度從兩個(gè)方面來看：溫度上升，反應(yīng)速率加快，生長(zhǎng)速率加快；溫度上升，蛋白質(zhì)、核酸被破壞。微生物的生長(zhǎng)有一個(gè)溫度范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)有一個(gè)生長(zhǎng)的最適溫度、最低溫度和最高溫度。最適溫度：菌代時(shí)最短，生長(zhǎng)速率最高。氧氣專性好氧菌(strictaerobe)，兼性厭氧菌(facultativeaerobe)，微好氧菌(microaerophilicbacteria)，耐氧菌(aerotolerantanaerobe)，厭氧菌(anacerobe)。好氧生物因?yàn)橛蠸OD，因此劇毒的超氧陰離子自由基（O2·－）被歧化成毒性稍低的H2O2，在過氧化氫酶的作用下，H2O2再變成無毒的H2O。PH最適PH，最低PH，最高PH。PH的影響：影響營(yíng)養(yǎng)物的離子化程度，影響環(huán)境中有毒物質(zhì)對(duì)微生物的粗性，影響代謝反應(yīng)中各種酶的活性。華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義物理殺菌因素的代表——溫度利用高溫殺菌：干熱滅菌（焚燒滅菌，灼燒滅菌）；濕熱滅菌（煮沸消毒法，高壓蒸汽滅菌法，間歇滅菌法，巴斯德消毒法）化學(xué)殺菌劑或抑菌劑表面消毒劑（重金屬鹽類：紅汞；有機(jī)化合物：酚類、醇類、酸類、醛類；氧化劑：鹵素及其化合物；表面活性劑：新潔爾滅，肥皂；染料：龍膽紫；氣體：環(huán)氧乙烷）。抗代謝藥物的代表——磺胺類藥物第四節(jié)有害微生物的控制滅菌(sterilization)：采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施，稱為滅菌。消毒(disinfection)：采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體或動(dòng)植物有害的病原菌，而對(duì)被消毒的對(duì)象基本無害的措施。防腐(antisepsis)：利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，即通過制菌作用（becteriostasis）防止食品、生物制品等對(duì)象發(fā)生霉腐的措施?；?chemotherapy)：利用具有高度選擇毒力（selectivetoxicity）即對(duì)病原菌具高度選擇毒力而對(duì)其宿主基本無毒的化學(xué)物質(zhì)來抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)繁殖，借以達(dá)到治療該宿主傳染病的一種措施。抗代謝藥物一類在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物的結(jié)構(gòu)相似，并可干擾其正常代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)。SMZ：磺胺二甲惡唑（sulfamethoxazole）18華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義抗生素抑制細(xì)胞壁的形成－青霉素（青霉素不能口服，它不耐酸，在胃中被降解）；影響細(xì)胞膜的功能－多粘菌素；干擾蛋白質(zhì)合成－鏈霉素；阻礙核酸的合成－博萊霉素。微生物的抗藥性。微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性產(chǎn)生鈍化酶；改變細(xì)胞膜的透性；細(xì)胞內(nèi)被藥物作用的部位發(fā)生改變。利用抗藥性來指導(dǎo)生產(chǎn)例：如何利用抗磺胺類藥物的菌株生產(chǎn)對(duì)氨基苯甲酸？磺胺對(duì)氨基苯甲酸如果對(duì)氨基苯甲酸增加，磺胺藥療效降低，所以尋找抗磺胺藥的菌株就可增加對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)量。第八章微生物的遺傳變異和育種遺傳性：親代具有把他所有的形狀給子代的特性。變異性：子代具有改變親代遺傳性狀的特征。遺傳型（genotype），表型（phenotype），變異（varition），飾變（modification）。

第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：1928年，F(xiàn).Griffith，肺炎雙球菌，Streptococcuspneumoniae。1944年,O.T.AveryDNARNA蛋白質(zhì)多糖DNA+DNA酶RⅡRⅡRⅡRⅡRⅡ少量SⅢ---___噬菌體感染試驗(yàn):1952年,A.D.Hershey（侯喜）M.Chase（蔡斯）病毒的重建試驗(yàn):1956年，H.Fraenkel-Conrat（弗朗克－康勒脫）噬菌體感染試驗(yàn)和病毒的重建試驗(yàn)的說明圖見下頁(yè)19華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考：蛋白質(zhì)是否是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)？prpsc，蛋白質(zhì)折疊。DNA的結(jié)構(gòu)基本單位是核苷酸：核糖(戊糖)＋堿基＋磷酸。堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥嘌呤（G），胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）。單鏈上的堿基不受配對(duì)的限制，決定了遺傳的多樣性。半保留的自我復(fù)制保證了生物遺傳的相對(duì)穩(wěn)定。第二節(jié)基因突變和誘變育種20基因突變（genemutation）：突變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生可遺傳的變化。突變的類型：營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）菌株:野生型菌株發(fā)生基因突變而喪失合成一種或幾種生長(zhǎng)因子的能力,從而不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的變異菌株?？剐酝蛔冃停╮esistantmutant）菌株:野生型菌株發(fā)生基因突變而對(duì)某化學(xué)藥物或致死物理因子產(chǎn)生抗性的菌株。華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義條件致死突變型（conditionallethalmutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變后,在某種條件下可正常生長(zhǎng)，而在另一種條件下無法生長(zhǎng)。形態(tài)突變型（morphologicalmutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，而在個(gè)體形態(tài)或菌落形態(tài)上發(fā)生突變的菌株。抗原突變型（antigenicmutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，而在細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)上發(fā)生變異的菌株。產(chǎn)量突變型（metabolitequantitativemutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變株。正變株（plus-mutant）；負(fù)變株（minus-mutant）。突變率（mutationrate）：一個(gè)細(xì)胞每一世代某一性狀突變的幾率；群體中每一世代（分裂一次）產(chǎn)生突變的個(gè)數(shù)。突變率：10－8基因突變的特點(diǎn)：不對(duì)應(yīng)性：突變的性狀與引起突變的原因之間沒有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系；自發(fā)性（10－6～10－9）；稀有性；獨(dú)立性；可誘變性；穩(wěn)定性；可逆性：回復(fù)突變（reverse(back)mutation）。證明基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)：變量試驗(yàn)(fluctuationtest)：波動(dòng)試驗(yàn)、彷徨試驗(yàn)；1943年；S.E.Luria＆M.Delbruck。涂布試驗(yàn)：1949年，H.B.Newcombe影印平板培養(yǎng)法(replicaplating):1952年,J.Lederberg微生物產(chǎn)生抗藥性的途徑：基因突變而產(chǎn)生抗藥性；抗藥性質(zhì)粒的獲得(R因子)；生理上的適應(yīng)?；蛲蛔兗捌錂C(jī)制：右圖為突變的類型。21華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義誘變（inducedmutation）：堿基的置換（substitution），轉(zhuǎn)換（transition），顛換（transversion）。兩個(gè)例子:亞硝酸；5-溴尿嘧啶(堿基類似物baseanalog)。移碼突變(frame-shiftmutationphase-shiftmutation)22華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義染色體畸變(chromosomalaberration)轉(zhuǎn)座(transposition)：DNA序列通過非同源重組的方式，從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體的另一部位或其它染色體上的某一部位。轉(zhuǎn)座因子(transposableelement):具有轉(zhuǎn)座作用插入序列(insertionsequence，IS)；轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）；轉(zhuǎn)座噬菌體(transposablephage)自發(fā)突變（spontaneousmutation）：由微生物自身有害代謝產(chǎn)物引起；由DNA復(fù)制過程中堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起；由背景輻射和環(huán)境因素引起。遺傳密碼改變的表型效應(yīng)：23華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)紫外線(ultravioletray)對(duì)DNA的損傷；嘧啶二聚體；光復(fù)活作用(photoreactivation，photorestoration)切除修復(fù)（excisionrepair）突變與育種自發(fā)突變與育種（Breedingbyspontaneousmutation）從生產(chǎn)中育種；定向培育優(yōu)良菌株。自然選育的目的：維持原有的產(chǎn)物的合成水平(穩(wěn)產(chǎn))；誘變后的菌株群體中表現(xiàn)出各種生理特性需要純化。誘變育種（breedingbyinducedmutation）誘變育種的幾個(gè)方向：提高產(chǎn)量；改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量；產(chǎn)生新的生物活性物質(zhì)誘變育種的基本環(huán)節(jié)（左圖所示）出發(fā)菌株→誘變→初篩→復(fù)篩→放大→獲得優(yōu)良變異株。誘變育種兩個(gè)主要的環(huán)節(jié)：誘變（inducedmutation）；篩選（screening）。誘變育種中的幾個(gè)原則：誘變劑的選擇：簡(jiǎn)便有效；誘變劑的種類：物理誘變劑，化學(xué)誘變劑，擬輻射物質(zhì)（radiomemeticchemical）；誘變劑量的選擇：存活率或死亡率曲線，劑量-誘變率曲線；出發(fā)菌株(originalstrain)的選擇：處理細(xì)胞所處的狀態(tài)，一般為單孢子懸液；表型延遲(phenotypelag)：遺傳型雖已突變,但表型卻要經(jīng)染色體復(fù)制、分離和細(xì)胞的分裂后才表現(xiàn)出來。利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)（synergism）；利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理和產(chǎn)量之間的相關(guān)指標(biāo)；設(shè)計(jì)高效的篩選方法：推理選育。突變株的篩選:產(chǎn)量突變株的篩選,抗藥性突變株的篩選,營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的篩選24華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株：野生型菌株（widetypestrain）；原養(yǎng)型（prototroph）；回復(fù)突變株（backmutant,reversemutant）；基本培養(yǎng)基（minimummedium,MM)；補(bǔ)充培養(yǎng)基(supplementedmedium，SM）；完全培養(yǎng)基（completemedium，CM）。前體1→A→B→C→D→前體2途徑αβγ酶↑↑↑abc基因一個(gè)基因一條多肽鏈篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的四個(gè)環(huán)節(jié)：誘變；淘汰野生型（抗生素法，菌絲過濾法）；檢出缺陷型（夾層培養(yǎng)法，限量補(bǔ)充法，逐個(gè)檢出法，影印平板法）；鑒定缺陷型（生長(zhǎng)譜法）。維生素的生長(zhǎng)譜營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用：賴氨酸，研究代謝途徑。氨基酸的生長(zhǎng)譜25華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義研究代謝途徑：粗糙鏈孢霉（Neurosporacrassa）瓜氨酸－＋＋鳥氨酸－－＋突變株Ⅰ突變株Ⅱ突變株Ⅲ精氨酸＋＋＋前體→鳥氨酸→瓜氨酸→精氨酸→..艾姆氏試驗(yàn)(Amestest)：生物的遺傳物質(zhì)是核酸；凡對(duì)微生物有效的誘變劑對(duì)高等動(dòng)物同樣有效；化學(xué)藥劑對(duì)細(xì)菌的誘變率與其對(duì)動(dòng)物的致癌率成正比；凡致癌物質(zhì)都是誘變劑，但并非所有的誘變劑都能致癌；95％的致癌劑有誘變作用，約90％的非致癌劑就沒有誘變劑的作用。材料：鼠傷寒沙門氏菌組氨酸缺陷型菌株，老鼠肝臟抽提液。

第三節(jié)基因重組和基因雜交基因重組(generecombination)遺傳重組(geneticrecombination)：兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過程。原核生物的基因重組轉(zhuǎn)化(transformation)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)接合(conjugation,mating)原生質(zhì)體融合(protoplastfusion)轉(zhuǎn)化：受體菌直接吸收來自供體菌的DNA片段，通過交換把他整合到自己的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象。受體細(xì)胞（recipientcell,receptor）供體細(xì)胞（donorcell）轉(zhuǎn)化子（transformant）26局限轉(zhuǎn)導(dǎo)華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義感受態(tài)：受體細(xì)胞最易接受外源DNA片段并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。轉(zhuǎn)化的過程：感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA；DNA摻入細(xì)胞后的整合。轉(zhuǎn)化的要求：受體細(xì)胞處于感受狀態(tài)（competence）轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)：直接吸收；受體細(xì)胞處于感受態(tài)轉(zhuǎn)染（transfection）轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過缺陷噬菌體的媒介，將供體細(xì)胞的DNA片段攜帶入受體細(xì)胞中，通過交換和整合，使后者獲得前者的部分遺傳性狀。缺陷噬菌體（defectivephage）轉(zhuǎn)導(dǎo)子（transductant）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）：完全缺陷噬菌體。特點(diǎn)：隨機(jī)包裹；轉(zhuǎn)導(dǎo)子非溶原性。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specializedtransduction）：部分缺陷噬菌體。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)導(dǎo)的是特定基因；轉(zhuǎn)導(dǎo)子為缺陷溶原性。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的比較普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的比較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)任何基因能轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因不結(jié)合到寄主上噬菌體在寄主中的位置獲得轉(zhuǎn)化噬菌體的方式轉(zhuǎn)導(dǎo)子的區(qū)別通過敏感菌的裂解非溶原性特定基因結(jié)合到寄主上通過溶源菌的誘導(dǎo)部分溶原性27華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義溶源轉(zhuǎn)變lysogenicconversion接合：供體菌（F＋菌株，雄性菌株）通過性菌毛與受體菌（F-菌株，雌性菌株）直接接觸，把F質(zhì)?；蚱鋽y帶的不同長(zhǎng)度的核基因組片段傳遞給后者，使后者獲得若干新的遺傳性狀。F+菌株；F-菌株；Hfr菌株；F’菌株。特點(diǎn)：兩細(xì)胞直接接觸；需要性因子性因子可通過接合獲得。原生質(zhì)體融合：通過人工的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，從而獲得兼有兩親本遺傳性狀的重組子。原生質(zhì)體技術(shù)的優(yōu)越性：去掉了細(xì)胞壁的障礙，親株基因組可直接融合、交換，并為鏈霉菌實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了條件；二親株的基因組之間可發(fā)生多次交換，得到多種類型的重組子，且參與融合的親株不限于一個(gè)，可以多至3、4個(gè)；重組頻率高；可用誘變的方法直接處理原生質(zhì)體，提高突變率；再生成細(xì)胞壁的過程常伴隨治理的消除，使染色體發(fā)生改變；極其簡(jiǎn)單，操作方便，不需要貴重藥品。28華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義如何得到原生質(zhì)體：菌體（菌絲）培養(yǎng)；細(xì)胞壁的去除；原生質(zhì)體的融合（再生）；檢出重組子。再生頻率的計(jì)算：原生質(zhì)體數(shù)H－原生質(zhì)體數(shù)水再生頻率＝————————————原生質(zhì)體總數(shù)（血球計(jì)數(shù)）原生質(zhì)體技術(shù)的應(yīng)用：利用原生質(zhì)體形成及再生達(dá)到改良親本的目的（大環(huán)內(nèi)酯類抗生素）；利用原生質(zhì)體誘變提高突變率（慶大霉素）；利用原生質(zhì)體融合獲得性的抗生素（Indolizomycin）；利用再生，得到了產(chǎn)量提高的變異菌株，例如生二素鏈霉菌（Streptomyteceambofaciens）通過原生質(zhì)體再生，螺旋霉素的生產(chǎn)能力提高了三倍多。質(zhì)粒消除的結(jié)果常常導(dǎo)致細(xì)胞染色體的改變，或使次級(jí)代謝途徑發(fā)生變化(白霉素和金絲霉素)，出現(xiàn)有利于提高抗生素產(chǎn)量的變異菌株。有效的種間融合，使兩個(gè)產(chǎn)生不同抗生素菌株的調(diào)節(jié)基因和結(jié)構(gòu)基因重組在一起，誘發(fā)一些原來為“沉默基因’的表達(dá)，從而產(chǎn)生新物質(zhì)。同時(shí)種間融合還可能使兩個(gè)產(chǎn)生不同抗生素菌株的結(jié)構(gòu)基因重組而產(chǎn)生雜種抗生素。真核微生物的基因重組有性雜交（sexualhybridization）準(zhǔn)性雜交（parasexualhybridization）同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融合，常見于半知菌類。準(zhǔn)性雜交過程：菌絲聯(lián)結(jié)（anastomosis）；形成異核體（heterocaryon）；核融合（nuclearfusion）；體細(xì)胞交換（somaticcrossing-over）和單倍化。第四節(jié)基因工程基因工程(geneengineering)遺傳工程（geneticengineering）：人工的離體的分子水平上的遺傳重組技術(shù)?；静僮鳎韩@取目的基因；優(yōu)良載體的選擇；目的基因與載體DNA的體外重組；重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）；重組受體細(xì)胞的篩選和鑒定；工程菌的表達(dá)。29華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義對(duì)質(zhì)粒載體的要求：是一個(gè)獨(dú)立的復(fù)制子；具有較多的單一限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)；有方便的篩選標(biāo)記；具有外源DNA片段插入失活的附加標(biāo)記；高拷貝數(shù)。應(yīng)用：生產(chǎn)多肽類藥物:干擾素(interferon)，白細(xì)胞介素（interleukin）；生產(chǎn)疫苗：乙肝疫苗；改造傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)酵的菌種；改良動(dòng)植物的特性；用于環(huán)境保護(hù)的“超級(jí)菌”的構(gòu)建。工程菌的不穩(wěn)定性。30華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏菌種的衰退和復(fù)壯衰退（degeneration）:菌種的特性發(fā)生了負(fù)變，如生長(zhǎng)速度減慢、代謝產(chǎn)物合成能力下降。菌種衰退的原因：自發(fā)突變。衰退的防止：控制傳代次數(shù)；創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；利用不易衰退的細(xì)胞傳代；采用有效的菌種保藏方法。復(fù)壯：從已衰退的群體中篩選出少數(shù)沒有退化的個(gè)體。菌種的復(fù)壯：純種分離法(purecultureisolation)，包括菌落純（purecultureincolonylever）和菌株純（purecultureinstrainlever）；通過寄主體復(fù)壯。菌種的保藏菌種保藏的意義：菌種是一個(gè)國(guó)家極其重要和寶貴的生物資源。菌種保藏的原理：通過保持培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分在最低水平，缺氧狀態(tài)，干燥和低溫，使菌種處于“休眠”狀態(tài)，抑制其繁殖能力。菌種保藏的方法：斜面冰箱保藏法：斜面保藏是一種短期、過渡的保藏方法，用新鮮斜面接種后，置最適條件下培養(yǎng)到菌體或孢子生長(zhǎng)豐滿后，放在4℃冰箱保存。一般保存期為三個(gè)月到六個(gè)月沙土管保藏法：適合于產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。將斜面孢子制成孢子懸浮液接入沙土管中或?qū)⑿泵骀咦庸蜗轮苯优c沙土混合，置干燥器中用真空泵抽干，放在冰箱內(nèi)保存。一般保存期為1年左右。菌絲速凍法：對(duì)于不產(chǎn)孢子或芽孢的微生物，一般不能用沙土管保藏。為了方便可以采用甘油菌絲速凍法。由于該法的保藏溫度為-20℃，為了避免微生物受損傷致死，需要甘油作為保護(hù)劑。甘油的最終濃度為25%。石蠟油封存法：向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，倒入一層滅過菌的石蠟油，用量要高出斜面一厘米，然后保存在冰箱中。此法可適用于不能利用石蠟油作碳源的細(xì)菌、霉菌、酵母等微生物的保存。保存期約一年左右。真空冷凍干燥保藏法：目前常用的較理想的一種方法。在真空中使水分升華。微生物的生長(zhǎng)和代謝都暫時(shí)停止，不易發(fā)生變異。菌種保存時(shí)間一般５年左右。需要一定的設(shè)備。保護(hù)劑一般采用脫脂牛奶或血清等。保護(hù)劑的作用可能是在冷凍干燥的脫水過程中代替結(jié)合水而穩(wěn)定細(xì)胞成分(細(xì)胞膜)的構(gòu)型，防止細(xì)胞膜因?yàn)閮鼋Y(jié)而破壞。保護(hù)劑還可以起支持作用，使微生物疏松地固定在上面。液氮超低溫保藏法：適用范圍最廣的微生物保藏法。尤其是一些不產(chǎn)孢子的菌絲體，用其它保藏方法不理想，可用液氮保藏法，其保存期最長(zhǎng)。原理：用液氮能長(zhǎng)期保存菌種。這是因?yàn)橐旱臏囟瓤蛇_(dá)-196℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度(－130℃)，所以此時(shí)菌種的代謝活動(dòng)已停止，化學(xué)作用亦隨之消失。需要保護(hù)劑，常用的保護(hù)劑為10%甘油。先將菌液降溫到0℃，再以每分鐘降低1℃的速度，一直降低到-35℃，然后才把裝有菌液的安瓿管放入液氮罐的氣相中。國(guó)內(nèi)菌種保藏機(jī)構(gòu)中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)(ChinaCommitteeforCultureCollectionof31華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義Microorganisms．CCCMS)委托中國(guó)科學(xué)院負(fù)責(zé)擔(dān)負(fù)全國(guó)菌種保藏管理業(yè)務(wù)，下設(shè)六個(gè)菌種保藏管理中心。l)普通微生物菌種保藏管理中心(CCGMC)中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，北京(AS)：真菌，細(xì)菌。中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所，武漢(AS—IV)：病毒。2)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(ACCC)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，北京（ISF）。3)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC)輕工業(yè)部食品發(fā)酵工業(yè)科學(xué)研究所，北京(IFFI)。4)醫(yī)學(xué)微生物菌種保藏管理中心(CMCC)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病研究所，南京(ID):真菌。衛(wèi)生部藥品生物制品檢定所，北京(NICPBP)：細(xì)菌。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病毒研究所，北京：病毒。5)抗生素菌種保藏管理中心(CACC)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院抗生素研究所，北京(IA)。四川抗生素工業(yè)研究所，成都(STA)：新抗生素菌種。華北藥廠抗生素研究所，石家莊(IANP)：生產(chǎn)用抗生素菌種。6)獸醫(yī)微生物菌種保藏管理中心(CVCC)農(nóng)業(yè)部獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京。國(guó)外菌種保藏機(jī)構(gòu)l)ATCCAmericanTypeCultureCollection．Rockvill．Maryland．U.S.A．美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)菌種收藏所，美國(guó)，馬里蘭洲，羅克維爾市。2)CSH32華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義個(gè)體??；營(yíng)養(yǎng)類型多；存在休眠體。土壤中的微生物：為什么土壤是微生物的天然培養(yǎng)基？營(yíng)養(yǎng)豐富；PH適宜；溫度、通氣。分布情況:細(xì)菌，放線菌，霉菌，酵母菌。水體中的微生物：水中的病原微生物大腸菌群值＝1000／大腸菌群數(shù)飲用水的標(biāo)準(zhǔn)：總細(xì)菌數(shù)：<100個(gè)/ml；大腸菌群數(shù)：<3個(gè)／l。空氣中的微生物：主要附著在灰塵上。如何檢查空氣中的微生物：平板檢查法；將空氣通入水中，檢查水中的細(xì)菌；塵埃粒子計(jì)數(shù)器?？諝庵形⑸锏奶幚?空氣過濾器；紫外線照射；噴霧消毒。工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中的微生物：工業(yè)產(chǎn)品的霉腐；食品上的微生物；農(nóng)產(chǎn)品上的微生物。極端環(huán)境下的微生物:嗜熱微生物；嗜冷微生物；嗜酸微生物；嗜堿微生物；嗜鹽微生物；嗜壓微生物；抗輻射微生物。第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系互生共生寄生拮抗捕食互生(metabiosis):兩種可單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí)，通過各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的生活方式?！翱煞挚珊希媳确趾谩被ド睦?固氮菌Vs纖維素分解菌人Vs腸道中的正常菌群排阻、抑制外來致病菌；產(chǎn)生有助于消化的淀粉酶、蛋白酶；分解有毒物質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。共生（symbiosis）:兩種生物共居在一起，相互分工合作，合二為一的極其緊密的一種相互關(guān)系。“相依為命，難分難解”共生的例子:地衣（lichen）：真菌與藻類；根瘤菌與植物；反芻動(dòng)物（牛）與瘤胃微生物。寄生（parasitism）：一種小型生物生活在另一種較大生物體內(nèi)或體表，從中奪取營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，并使后者蒙受損失甚至被殺死的一種相互關(guān)系。寄生物（parasite）；寄主（host）。寄生的例子:噬菌體與宿主菌；煙草與TMV；人與病原微生物。拮抗（antagonism）:某種生物產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可抑制其他生物的生長(zhǎng)甚至殺死它們的一種相互關(guān)系。特異性拮抗；非特異性拮抗。拮抗的例子:青霉菌產(chǎn)生青霉素；乳酸菌產(chǎn)酸。捕食(predatism,predation):一種大型生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營(yíng)養(yǎng)需要的相互關(guān)系。捕食的例子:原生動(dòng)物與細(xì)菌。第三節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)水體的污染——富營(yíng)養(yǎng)化水體自凈：天然水體受到污染后，在無人為處理的條件下，借水體自身的能力得到凈化的過程。33華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義物理作用：稀釋，沉降，擴(kuò)散；化學(xué)作用：氧化，還原，分解，凝聚；生物作用：細(xì)菌。富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）:水華（waterbloom），赤潮（redtide）。用微生物治理污水。污水分為生活污水和工業(yè)廢水。評(píng)價(jià)水質(zhì)的指標(biāo)：化學(xué)需氧量COD(chemicaloxygendemand):用強(qiáng)氧化劑使一升污水中所含的有機(jī)物氧化所消耗的氧的毫克數(shù)。生化需氧量BOD(biochemicaloxygendemand)：微生物在有足夠溶解氧存在的條件下，分解一升污水中所含有機(jī)物過程中所消耗的水中溶解氧的毫克數(shù)BOD5:20℃，5天，1升水溶解氧的減少量。生物的污水處理:完全混合曝氣法；活性污泥法；生物膜法。活性污泥（activatedsludge）:由或細(xì)菌、原生動(dòng)物和其他微生物群聚集在一起組成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物或有毒物的能力。細(xì)菌是分解有機(jī)物的主力；細(xì)菌聚集成菌膠團(tuán),形成絮狀物。細(xì)菌：吸附有機(jī)物,并分解之；吸附金屬離子與有機(jī)物形成絡(luò)合物；保護(hù)細(xì)菌；利于沉降；原生動(dòng)物:吞噬游離細(xì)菌；吞噬微小污泥；分泌粘性物質(zhì)；利于絮凝；霉菌:利于絮凝；酵母菌:分解氰、酚。預(yù)處理：去掉一些大的顆粒、稀釋污水；曝氣：微生物分解有機(jī)物或有毒物；沉淀：出水、回流部分污泥。曝氣的原理：是群體的協(xié)同作用。生物膜法（biofilm）:生長(zhǎng)在潮濕、通氣的固體表面上的一層由多種活微生物構(gòu)成的粘滑、暗色菌膜，能氧化、分解污水中的有機(jī)物或某些有毒物。第一節(jié)傳染第十章傳染與免疫傳染與傳染病。傳染（infection）:病原微生物侵入機(jī)體后，在一定的部位生長(zhǎng)、繁殖，從而引起一系列病理生理的過程。由于機(jī)體的抵抗力和病原菌兩方面的力量不同以及環(huán)境因素的影響，有時(shí)不表現(xiàn)臨床癥狀，成為隱性傳染或帶菌狀態(tài)，有時(shí)表現(xiàn)出臨床癥狀——傳染病。傳染病（infectiousdisease）:可從一個(gè)宿主個(gè)體直接或間接傳播到另一宿主個(gè)體的疾病。免疫:抗傳染免疫（免疫防護(hù)）：變態(tài)反應(yīng)；自身穩(wěn)定功能：自身免疫疾??；免疫監(jiān)視作用：腫瘤病。34華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義決定傳染結(jié)局的三大因素:病原體；宿主的免疫力；環(huán)境因素。病原體毒力(virulence)，致病力(pathogenicity)。侵襲力（invastiveness）:吸附和侵入能力；繁殖與擴(kuò)散能力；抵抗宿主防御功能的能力。毒素（toxin）外毒素（exotoxin）:病原菌生長(zhǎng)過程中不斷向外界環(huán)境分泌的一類毒性蛋白。毒性強(qiáng)，抗原性強(qiáng)，毒性不穩(wěn)定（對(duì)熱和化學(xué)物質(zhì)敏感）；0.3－0.4%甲醛脫毒。內(nèi)毒素（endotoxin）：是G-菌細(xì)胞壁外層的組分之一，化學(xué)成分為脂多糖（LPS），一般不分泌到環(huán)境中。毒性低，抗原性弱，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。熱源物質(zhì)（pyrogen）。入侵病原體的數(shù)量;侵入門徑（entrypoint）。宿主的免疫力免疫力（immunity）：免疫防御(immunologicdefence)；免疫穩(wěn)定(immunologichomeostasis)；免疫監(jiān)視(immunologicserveillance)。環(huán)境因素：宿主環(huán)境（先天，后天）；外界環(huán)境；自然環(huán)境；社會(huì)環(huán)境。傳染的三種可能結(jié)局：隱性傳染(inapparentinfection)；帶菌狀態(tài)(carrierstate)；顯性傳染(apparentinfection)。

第二節(jié)非特異性免疫非特異性免疫（nonspecificimmunity）；先天免疫（innateimmunity）；自然免疫（naturalimmunity）。自然免疫：在生物長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成，屬于先天即有、相對(duì)穩(wěn)定、無特殊針對(duì)性的對(duì)付病原體的天然抵抗力。表皮和屏障結(jié)構(gòu)（barrierstructure）：機(jī)械作用；化學(xué)保護(hù)作用；正常菌群的拮抗作用；粘膜表面的免疫球蛋白。皮膚與粘膜；血腦屏障(blood-brainbarrier)：內(nèi)皮細(xì)胞層,細(xì)胞間連接緊密,阻擋病原菌進(jìn)入腦組織,保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)；血胎屏障(blood-embryobarrier)：母體子宮內(nèi)膜和胎兒的絨毛膜,防止母體內(nèi)的病原體進(jìn)入胎兒。吞噬細(xì)胞的吞噬作用吞噬細(xì)胞：存在于血液、體液和組織中，能吞噬、殺死和消化病原菌的白細(xì)胞。多形核白細(xì)胞（polymorphonuclearleukocyte,PMN）；粒細(xì)胞（granulocyte）：產(chǎn)生于骨髓,完全成熟后進(jìn)入血流,是一類活動(dòng)非常積極的重要細(xì)胞。急性炎癥反應(yīng)中的重要吞噬細(xì)胞。包括嗜中性粒細(xì)胞（neutrophil）；嗜堿性粒細(xì)胞（basophil）；嗜酸性粒細(xì)胞（eosinophil）。35華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義巨噬細(xì)胞（macrophage,M.）：由骨髓干細(xì)胞分化而來,在組織中分布廣；肝臟、肺、網(wǎng)狀結(jié)締組織。吞噬和殺菌作用抗原遞呈作用：通過吞噬、處理和傳遞，對(duì)外來抗原物質(zhì)進(jìn)行加工，以適應(yīng)激活淋巴細(xì)胞的需要；免疫調(diào)節(jié)作用：在外來抗原刺激下，產(chǎn)生多種可溶性生物活性物質(zhì)，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)；抗癌作用。炎癥反應(yīng)：炎癥（inflammation）：機(jī)體對(duì)病原體的侵入或其他損傷的一種保護(hù)反應(yīng)，在相應(yīng)部位出現(xiàn)紅、腫、熱、痛和功能障礙。是病理過程，也是免疫反應(yīng)。正常體液或組織中的抗菌物質(zhì)：補(bǔ)體（complement）；干擾素（interferons,IFNs）補(bǔ)體：是血清中的正常成分，有補(bǔ)充抗體作用的能力。有九種不同的成分C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9；C1包括C1q，C1r，C1s。被抗原抗體復(fù)合物激活后，可溶解和殺傷細(xì)胞，增強(qiáng)吞噬作用。動(dòng)員大量吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位；血流的加速使血液中抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮；死亡的宿主細(xì)胞堆積可釋放一部分抗菌物質(zhì)；炎癥中心部位氧濃度下降和乳酸濃度提高，可抑制多種病原體的生長(zhǎng)；炎癥部位體溫的升高可降低某些病原體的繁殖速度。36華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義第三節(jié)特異性免疫特異性免疫（specificimmunity）獲得性免疫（acquiredimmunity）適應(yīng)性免疫（adaptiveimmunity）：機(jī)體針對(duì)某一種或一類微生物或其產(chǎn)物所產(chǎn)生的特異性抵抗力，是后天獲得的。免疫應(yīng)答（immuneresponse）：發(fā)生在活生物體內(nèi)的特異性免疫的系列反應(yīng)過程。是抗原、抗體的特異性反應(yīng)。抗原（antigen,Ag）；免疫原（immunogen）：能刺激誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答并能與相應(yīng)抗體或T淋巴細(xì)胞受體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)的大分子物質(zhì)。免疫原性(immunogenicity)；抗原性（antigenicity）。免疫反應(yīng)性（immunoreactivity）；反應(yīng)原性(reactinogenicity)。半抗原（hapten）；不完全抗原（incompleteantigen）：只有反應(yīng)原性，沒有免疫性。完全抗原由兩部分組成：載體(carrier):化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)；半抗原?？乖幕咎匦裕壕哂幸欢ɑ瘜W(xué)組成和結(jié)構(gòu)的大分子物質(zhì)。異物性（foreignness）：抗原的理化性質(zhì)與其所刺激的機(jī)體的自身物質(zhì)理化性質(zhì)之間的差異程度特異性：由分子表面上特定化學(xué)基團(tuán)所決定（抗原決定簇，antigenicdeterminant）?？贵w(antibody)：高等動(dòng)物體在抗原物質(zhì)的刺激下，由漿細(xì)胞產(chǎn)生的一類能與相應(yīng)抗原在體內(nèi)外發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白。抗抗體（antiantibody）:具有抗體功能的抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生的相應(yīng)的抗體。37華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義抗體的結(jié)構(gòu)五類抗體：IgG，IgA，IgM，IgD，IgE。

38華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義抗體形成的規(guī)律：兩次應(yīng)答規(guī)律:初次免疫應(yīng)答(primaryimmuneresponse)；再次免疫應(yīng)答(secondaryimmuneresponse)?；貞浄磻?yīng)抗體出現(xiàn)的順序:IgM最早出現(xiàn)，IgA最晚出現(xiàn)。影響抗體形成的因素：抗原：是否按抗體形成的規(guī)律（親緣關(guān)系，注射次數(shù))；機(jī)體：本身機(jī)體的差異。第四節(jié)免疫學(xué)方法及其應(yīng)用抗原抗體反應(yīng)的一般規(guī)律:特異性：鑰匙和鎖；可逆性：Ag+Ab←→Ag·Ab；定比性；階段性:特異性結(jié)合階段，可見反應(yīng)階段；條件依賴性影響抗原抗體間反應(yīng)的因素:電解質(zhì)溫度:溫度上升，促進(jìn)分子運(yùn)動(dòng)，增加抗原抗體的碰撞機(jī)會(huì)；但溫度過高，抗原抗體解離、變性、破壞。一般最適溫度為37℃PH:蛋白質(zhì)為兩性電離性質(zhì)，Ig的等電點(diǎn)為PH=5～5.5。一般抗原抗體反應(yīng)的PH為6～8?？乖贵w