大學(xué)課件-微生物學(xué)(全套)

1第一章原核微生物的細(xì)胞

形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能2

內(nèi)容提要：

一、細(xì)菌

二、放細(xì)菌

三、支原體、立克次氏體、衣原體3

原核微生物是一類細(xì)胞核無核膜，只含裸露DNA的單細(xì)胞生物。主要包括：細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體和衣原體等。4一、細(xì)菌5

細(xì)菌：

細(xì)胞細(xì)而短結(jié)構(gòu)簡單細(xì)胞壁堅韌以二等分裂方式進行繁殖6（一）細(xì)胞形態(tài)

1.基本形態(tài)①球菌

單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌，葡萄球菌、鏈球菌等。

②桿菌

短桿狀、棒桿狀、梭狀、月亮狀、分支狀等。

③螺旋菌

弧菌（螺旋不滿一環(huán)）和螺菌（螺旋滿2～6環(huán)，小的堅硬的螺旋狀細(xì)菌）。此外，人們還發(fā)現(xiàn)星形和方形細(xì)菌。④螺旋體旋轉(zhuǎn)周數(shù)多（通常超過6環(huán)），體長而柔軟。78

2.細(xì)胞大小測量細(xì)菌大小的單位是微米球菌直徑一般為0.5～1微米桿菌直徑與球菌相似9（二）細(xì)胞構(gòu)造與功能

1.細(xì)胞壁

（1）革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁以金黃色葡萄球菌為代表。

G＋細(xì)菌細(xì)胞壁特點:①細(xì)胞壁厚（20～80nm）②由肽聚糖層構(gòu)成一般含90%肽聚糖和10%的磷壁酸。1011

肽聚糖單體：

①雙糖單位

由一個N-乙酰葡糖胺“G”與另一個N-乙酰胞壁酸“M”通過β-1，4糖苷鍵連接而成。

溶菌酶可水解細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽聚糖，其作用位點位于N-乙酰胞壁酸的1碳和N-乙酰葡糖胺的4碳間的β-1，4糖苷鍵。

12②四肽尾

在N-乙酰胞壁酸上連接由4個氨基酸。四肽尾依次為L-Ala-D-Glu–L-Lys–D-Ala。

③肽橋連接

單體間通過肽橋連接，肽橋為甘氨酸五肽。④單體間交聯(lián)度高故肽聚糖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較為致密。1314一15（2）革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁

以大腸桿菌為例

①細(xì)胞壁?。s10nm）②由外膜和肽聚糖層（2～3nm）組成。外膜：由脂多糖、磷脂和蛋白質(zhì)組成。肽聚糖層：位于外膜之內(nèi)1617G－細(xì)菌肽聚糖單體：①雙糖單位

②四肽尾

第3個氨基酸是內(nèi)消旋的二氨基庚二酸（m-DAP）。③肽鍵連接

前一個單體四肽尾的第4個氨基酸D-Ala的羧基與后一個單體四肽尾的第3個氨基酸內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP）的氨基直接連接。④單體間交聯(lián)度低肽聚糖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較為疏松。181920（3）古生菌是一類在進化途徑上很早就與真細(xì)菌和真核生物亙獨立的生物類群，主要包括產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌、極端嗜熱菌和熱原體屬等。

在古生菌中，除熱原體屬沒有細(xì)胞壁外，其余都具有與真細(xì)菌功能相似的細(xì)胞壁，但就其化學(xué)成份，兩者差別極大。

古生菌細(xì)胞壁不含肽聚糖，而由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成。21G＋古生菌：現(xiàn)以甲烷桿菌屬為例，其細(xì)胞壁含假肽聚糖。

雙糖骨架：由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔羅糖胺糖醛酸以β-1，3糖苷鍵交替連接而成，

肽尾：連在后一氨基糖上的肽尾由L-谷氨酸、L-丙氨酸和L-賴氨酸組成，

肽橋：由一個L-谷氨酸組成。

2223G－古生菌：

由蛋白層或糖蛋白層組成，這亇蛋白層可厚達(dá)20～40nm，有些有兩層。2425（4）革蘭氏染色原理

染色步驟：

①結(jié)晶紫初染②碘液媒染③乙醇處理④沙黃（紅色染料）復(fù)染26G＋細(xì)菌：細(xì)胞壁較厚，肽聚糖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層次多。交聯(lián)度高，網(wǎng)眼小。

乙醇處理后：因失水而使網(wǎng)孔變小，結(jié)晶紫與碘復(fù)合物留在壁內(nèi)。沙黃復(fù)染后，菌體呈紫紅色。27G－細(xì)菌：細(xì)胞壁薄，肽聚糖網(wǎng)層次少，交聯(lián)度低，外膜主要由類脂構(gòu)成。

乙醇處理后：外膜迅速溶解，結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物溶出而呈無色。經(jīng)沙黃復(fù)染后，菌體呈紅色。2829（5）缺壁微生物①L型細(xì)菌某些在實驗室或宿主體內(nèi)，通過自發(fā)突變，形成細(xì)胞壁缺陷的突變菌株。②原生質(zhì)體在人為條件下（用溶菌酶或青霉素）處理G＋細(xì)菌，獲得的無壁細(xì)胞。③球狀體在人為條件下，處理G－菌，獲得的殘留部分細(xì)胞壁的細(xì)胞。④支原體在進化過程中獲得的無壁的原核微生物。⑤熱原體是一類沒有細(xì)胞壁的古細(xì)菌，細(xì)胞呈多形性。302.細(xì)胞膜位于細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，是一層具有彈性的半透性薄膜，由磷脂雙分子層及蛋白質(zhì)構(gòu)成。生理功能：①與細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物運輸有關(guān)②與細(xì)胞壁和莢膜成分的合成有關(guān)③與維持細(xì)胞正常滲透壓有關(guān)④是鞭毛的著生部位和供能部位⑤是細(xì)胞的產(chǎn)能場所31

3.細(xì)菌染色體與質(zhì)粒DNA

細(xì)菌染色體（bacteriachromosome）：①又稱擬核，無核膜，在細(xì)胞中呈無定形的核區(qū)。②是一個環(huán)狀雙鏈DNA分子，還含有少量類組蛋白和RNA。③一般為單倍體，只在染色體復(fù)制時呈雙倍體。④負(fù)責(zé)編碼細(xì)菌必要的遺傳信息。3233

質(zhì)粒DNA（plasmidDNA）：

①染色體外DNA②也是雙鏈環(huán)狀DNA分子

③分子大小約為103～105bp④每個細(xì)胞中有1個，幾個或很多個。⑤負(fù)責(zé)編碼細(xì)菌非必要遺傳信息如性別、抗藥性等。345.芽孢某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在其細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低，抗逆性極強的休眠體，稱為芽孢。一個營養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)僅形成一個芽孢，而一個芽孢萌發(fā)，也僅形成一個營養(yǎng)細(xì)胞，故芽孢不具繁殖功能。35（1）芽孢的構(gòu)造①芽孢衣含疏水角蛋白，具有抗酶解，抗藥物作用，多價陽離子難于通過。②皮層含芽孢肽聚糖及吡啶二羧酸鈣鹽（DPA-Ca鹽），體積大，滲透壓高。③核心由芽孢壁、芽孢質(zhì)膜、芽孢質(zhì)和核區(qū)組成，含水量極低，有利于抗熱和抗化學(xué)藥物。3637（2）芽孢的抗熱性細(xì)菌芽孢的抗熱性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其營養(yǎng)體的抗熱性。一般細(xì)菌的營養(yǎng)細(xì)胞不能經(jīng)受70℃以上高溫，而它們的芽孢卻具有極高的抗熱性，例如肉毒梭菌必須在121℃，10min才能殺死它。38

關(guān)于芽孢抗熱性至今尚無公認(rèn)解釋，較新的滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說認(rèn)為：由于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性差和皮層的離子強度高，因此使皮層處于高滲狀態(tài)，從核心吸水，核心高度失水，因而產(chǎn)生極強的抗熱性。39

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（3）伴胞晶體少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌在其形成芽孢的同時，在芽孢旁邊形成一個菱形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體（δ內(nèi)毒素）稱為伴胞晶體。它對200多種昆蟲尤其是鱗翅目的幼蟲和動、植物線蟲具有毒殺作用，可作為“Bt”細(xì)菌殺蟲劑。

δ內(nèi)毒素本身不具毒性，需經(jīng)昆蟲腸液分解才能轉(zhuǎn)化為有活性的毒素。

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6.莢膜在某些細(xì)菌細(xì)胞壁外具有一層厚度不定的膠狀物質(zhì)，稱為莢膜。

莢膜的成分：

多糖，多肽或蛋白質(zhì)，其中以多糖居多。

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莢膜的生理功能：①抗干燥，抗吞噬。例如有莢膜的肺炎球菌具有抗致病性強。②貯藏養(yǎng)料，以備營養(yǎng)缺乏時利用。③滲透屏障，保護細(xì)胞免受毒害。④表面附著。⑤信息識別，如根瘤菌與豆科植物相互識別。⑥堆積代謝廢物。44

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（1）鞭毛在某些細(xì)菌體表生長著長絲狀、波曲的蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛，一般為一至數(shù)十根。其功能是負(fù)責(zé)運動。鞭毛由3部分組成：

①基體

②鉤形鞘

③鞭毛絲46

①基體

G－菌由4個環(huán)組成：

L環(huán)：位于細(xì)胞壁的外膜

P環(huán)：位于肽聚糖層

S環(huán)：位于周質(zhì)空間，它與M環(huán)連在一起，共同嵌埋在細(xì)胞質(zhì)膜上。

Mot蛋白：包圍S-M環(huán)，驅(qū)動S-M環(huán)旋轉(zhuǎn)。

Fli蛋白：位于S-M環(huán)基部，是鞭毛運動開的關(guān)。47②鉤形鞘

把鞭毛絲與基體連接在一起。③鞭毛絲由許多鞭毛蛋白亞基沿中央孔道螺旋纏繞而成。

G＋菌鞭毛構(gòu)造與G－菌雖略有差別，但基本相同。例如枯草芽孢桿菌的鞭毛基體僅有S環(huán)和M環(huán)。48

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（2）菌毛在細(xì)菌的體表生長著纖細(xì)、中空、短直、數(shù)量較多的蛋白質(zhì)附屬物，稱為菌毛。功能：使菌體附著在物體的表面。例如某些革蘭氏陰性致病菌利用菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜上，使宿主致病。51

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（3）性菌毛其構(gòu)造和成分與菌毛基本相同，但比菌毛長，一般僅一至少數(shù)幾根。通常見于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株的菌體表面。功能：在細(xì)菌接合過程中，性菌毛的游離端與雌性菌株接觸，通過收縮作用，使雄性菌株與雌性菌株緊密相連。53（三）繁殖方式

1.無性繁殖絕大多數(shù)細(xì)菌以裂殖方式進行步驟為：①染色體復(fù)制②隔膜及隔壁形成③兩個子細(xì)胞分離

2.有性繁殖少數(shù)細(xì)菌能進行接合生殖，但頻率極低。54（四）細(xì)菌舉例-幽門螺桿菌

2005年諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎授予RobinWarren和BarryMmarshall兩位堅韌不拔且敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念的科學(xué)家，獎勵他們所做出的非凡和出人意料的發(fā)現(xiàn)：慢性胃炎、胃潰瘍和十二指腸潰瘍是由幽門螺桿菌感染所導(dǎo)致的。555657

研究意義：

1.證實幽門螺桿菌是引起胃炎和胃潰瘍的病原菌。

2.提出用抗生素治療胃潰瘍的重要作用：現(xiàn)在胃潰瘍這類疾病通過抗生素和抑酸藥的治療，使原來認(rèn)為很難治愈的疾病在短時間內(nèi)就可以治愈。

3.Marshall發(fā)明快速呼吸診斷法：患者服用少量碳同位素標(biāo)記的尿素，如果有幽門螺桿菌存在，尿素被分解，并呼出同位素標(biāo)記的CO2。58

二、放線菌59

放線菌是一類具有重要經(jīng)濟價值的微生物：①除青霉素和頭孢霉素等少數(shù)抗生素外，絕大多數(shù)抗生素都是放線菌產(chǎn)生的。

②產(chǎn)生某些維生素和酶類。③在自然界物質(zhì)循環(huán)中也起著重要作用。④少數(shù)放線菌也能引起人、動物和植物病害。60（一）菌絲形態(tài)大多數(shù)的放線菌由發(fā)達(dá)分支狀的菌絲組成。菌絲直徑為0.5～1μm，菌絲可分為：

1.基內(nèi)菌絲向基質(zhì)的四周表面和內(nèi)層伸展，具有吸收營養(yǎng)和排泄廢物的功能。

2.氣生菌絲

基內(nèi)菌絲向空間分化形成氣生菌絲。

3.孢子絲

通過橫隔分裂產(chǎn)生成串分生孢子而形成孢子絲。有直、波曲、鉤狀和螺旋狀等。有互生、叢生和輪生等。孢子絲的形態(tài)特征是放線菌重要鑒定指標(biāo)。6162（二）繁殖方式

1.分生孢子

細(xì)胞膜內(nèi)陷，形成完整橫隔膜，把孢子絲分割成許多分生孢子。

2.孢子囊孢子少數(shù)游動放線菌可在基內(nèi)或氣生菌絲形成孢子囊，內(nèi)生孢子囊孢子，成熟后孢子囊破裂，釋放大量孢子囊孢子。

3.菌絲斷裂在液體培養(yǎng)時，通過菌絲斷裂形成新的菌體。63三、支原體、立克次氏體、衣原體64

（一）支原體是一類無細(xì)胞壁、最小的原核生物。其些種類支原體是人及家畜的病原菌（如人的非典型肺炎及豬氣喘病的病原菌）。植物支原體（又稱類支原體）是某些植物的病原菌（如水稻黃化病、玉米矮縮病的病原菌）。它們也是組織培養(yǎng)液中的污染菌。一些營腐生生活的支原體常分布于污水、土壤或堆肥中。651.細(xì)胞形態(tài)和構(gòu)造細(xì)胞小，故可通過細(xì)菌濾器。①無細(xì)胞壁，多形態(tài)，對滲透壓敏感，而對抑制細(xì)胞壁合成的抗生素（如青霉素、環(huán)絲氨酸等）不敏感。

②細(xì)胞質(zhì)中含有大量核糖體和RNA，故對抑制蛋白質(zhì)合成的抗生素（如紅霉素、四環(huán)素等）敏感。

66③基因組為dsDNA，分子量小，通常僅為E.coli的1/5～1/2。④細(xì)胞膜含甾醇，這是其它原核生物所罕見。支原體為革蘭氏陰性菌、不產(chǎn)芽孢和無鞭毛

。672．繁殖方式一般以二等分裂方式進行繁殖，少數(shù)可通過菌絲斷裂或出芽繁殖。大多數(shù)支原體的菌落呈“油煎蛋”形，中間厚，周圍色淡。菌落極小，故需用低倍鏡或解剖鏡才能看到。

3.人工培養(yǎng)支原體時：需用含膽甾醇、血清、酵母膏等豐富培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，才能生長。68（二）立克次氏體立克次氏體（Rickettsia）是一類專性寄生于真核細(xì)胞內(nèi)的原核微生物。691.細(xì)胞形態(tài)及構(gòu)造（1）細(xì)胞形態(tài)：

細(xì)胞較大，約0.3～0.6×0.8～2μm之間。除Q熱立克次氏體外，均不能通過細(xì)菌濾器。

細(xì)胞多形態(tài)，有球狀、雙球狀、桿狀、絲狀等。70

（2）構(gòu)造特點：①有細(xì)胞壁，含肽聚糖。②細(xì)胞膜疏松，細(xì)胞內(nèi)容物易漏出，一旦離開寄主，則易死亡。

2.繁殖方式在寄主細(xì)胞內(nèi)進行二等分裂713.生理特點①對磺胺、抗生素（如青霉素、四環(huán)素等）敏感。②對熱敏感，通常在560C以上處理30min即被殺死。③需將其接種在雞胚、或合適組織培養(yǎng)物（如Hela細(xì)胞）中進行培養(yǎng)。立克次氏體是人的斑疹傷寒、恙蟲熱、Q熱等疾病的病原體。72（三）衣原體衣原體（Chlamydia）是一類在真核細(xì)胞內(nèi)營寄生生活、小型的原核生物。

731.細(xì)胞形態(tài)及構(gòu)造（1）細(xì)胞形態(tài)：球形或橢園形。

細(xì)胞較小，可通過細(xì)菌濾器。

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（2）細(xì)胞構(gòu)造：①有細(xì)胞壁，但無肽聚糖，為G━菌。②細(xì)胞DNA相對分子量小，僅為大腸桿菌的1/4。③胞內(nèi)有RNA和核糖體。④細(xì)胞缺乏產(chǎn)能系統(tǒng)。75

2．生理特點①衣原體對抑制細(xì)菌的抗生素及其些藥物（如青霉素、磺胺等）敏感。②衣原體培養(yǎng)，可將其接種至雞胚卵黃囊膜、小白鼠腹腔、Hela細(xì)胞的組織培養(yǎng)物上進行培養(yǎng)。③衣原體不需以節(jié)肢動物作為媒介，而直接感染宿主細(xì)胞。常感染鳥類、哺乳動物及人類。砂眼衣原體是人砂眼是人砂眼的病原體；鸚鵡熱衣原體是人、鳥共患的鸚鵡熱的病原體等。763.繁殖方式及其特殊生活史衣原體以二等分裂方式進行繁殖。有2種類型的細(xì)胞：①原體：小型球狀細(xì)胞、壁厚、具有感染力。②網(wǎng)狀體：大型球狀細(xì)胞、壁薄、無感染力，用于繁殖。77

衣原體的特殊生活史：①原體侵染宿主細(xì)胞。②原體經(jīng)宿主細(xì)胞的吞噬作用，而進入細(xì)胞。③進入胞內(nèi)的原體轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀體。④網(wǎng)狀體以二等分裂方式進行繁殖。⑤網(wǎng)狀體轉(zhuǎn)變成原體。⑥當(dāng)宿主細(xì)胞破裂時，原體釋放。

7879第二章真核微生物的細(xì)胞

形態(tài)、構(gòu)造與功能80

本章提要

一、酵母菌二、霉菌81

真核微生物的主要特點：

①細(xì)胞核具有核膜②細(xì)胞質(zhì)中具有細(xì)胞器（如線粒體、葉綠體等）③能進行有絲分裂

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真核生物包括：

真菌（酵母菌、霉菌等）顯微藻類原生動物等83

一、酵母菌84（一）細(xì)胞形態(tài)

酵母菌是一類單細(xì)胞真菌。大多數(shù)酵母菌細(xì)胞常呈卵圓形、圓形、圓柱形或檸檬形等。

細(xì)胞直徑一般為1～5μm。有些酵母芽殖后，其母細(xì)胞與子細(xì)胞連在一起，形成鏈狀稱為假菌絲。858687（二）細(xì)胞的構(gòu)造與功能1.細(xì)胞壁細(xì)胞壁厚，一般分3層：外層：甘露聚糖中層：蛋白質(zhì)（多數(shù)是酶，少數(shù)是結(jié)構(gòu)蛋白）內(nèi)層：葡聚糖（使細(xì)胞保持一定的機械強度）此外還含有少量脂類和幾丁質(zhì)（芽痕）。不同種屬的酵母菌細(xì)胞壁成分有所不同，例如有的酵母細(xì)胞壁不含甘露聚糖。88酵母細(xì)胞壁的模式構(gòu)造892.細(xì)胞膜由磷脂雙分子層構(gòu)成。中間嵌有甾醇和蛋白質(zhì)，各種甾醇中尤以麥角甾醇居多。

903.細(xì)胞核及染色體外DNA（1）細(xì)胞核每個細(xì)胞通常只有1個核，但也有含有2個核或者甚至多個核。

由核膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)組成。

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核膜：雙層核膜包被細(xì)胞核，膜上有許多核孔，是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)交換的通道。

染色質(zhì)：基本單位是核小體，它是由DNA與組蛋白結(jié)合而成。當(dāng)細(xì)胞進行有絲分裂或減數(shù)分裂時，染色質(zhì)經(jīng)折疊濃縮形成染色體，釀酒酵母單倍體有17條染色體。

核仁：位于核內(nèi)，富含RNA，是合成核糖體RNA的場所。細(xì)胞核的功能：是儲存必要的遺傳信息。

92（2）染色體外DNA

①線粒體DNA是雙鏈DNA，編碼大量呼吸酶。②

2μm質(zhì)粒DNA

于1967年在釀酒酵母（S.cerevisiae

）中發(fā)現(xiàn)的。

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2μm質(zhì)粒DNA的特點：

①位于細(xì)胞核中，每個單倍體核含有60個質(zhì)粒DNA。②是雙鏈環(huán)狀DNA，約6300bp。③一般不能整合到染色體上。

④

所攜帶的基因只與酵母的重組、復(fù)制有關(guān)。尚不知其有表型性狀。在基因工程中可作為酵母菌克隆外源DNA的載體。944.細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器（1）線粒體線粒體是進行氧化磷酸化的場所。在有氧條件下生長的酵母細(xì)胞

形成有嵴線粒體。其線粒體具有雙層膜，內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴，嵴上有小顆粒，是ATP的產(chǎn)生部位。在厭氧條件下生長的酵母菌只能形成無嵴的線粒體。95（2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞內(nèi)存在著一個由雙層膜之間的空間構(gòu)成的囊腔和細(xì)管系統(tǒng)稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它與細(xì)胞質(zhì)相隔開，但卻與細(xì)胞膜和核膜相連。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為2類：

①粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在膜上附有核糖體顆粒，合成和輸送蛋白質(zhì)。

②光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

膜上沒有核糖體顆粒，與脂類代謝有關(guān)。

在酵母中光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多。96（3）核糖體無膜包被的顆粒狀細(xì)胞器。由RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合而成的。沉降系數(shù)是80S，由40S和60S兩個亞基構(gòu)成。一般分布在細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，還有分布在葉綠體和線粒體中。核糖體是合成蛋白質(zhì)的重要場所。97（4）微體是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)由單層膜包圍的顆粒狀細(xì)胞器。生長在葡萄糖中的酵母細(xì)胞內(nèi)較少，而生長在含烴類的培養(yǎng)基中的細(xì)胞內(nèi)微體較多。微體可能在烴類和甲醇代謝中起作用。98（5）液泡在成熟的酵母細(xì)胞中存在著一個由單層膜包圍的大液泡。含有糖類、脂類、氨基酸、鹽類等，此外還含有RNA酶、酯酶和蛋白酶等?？赡芷鹬A存營養(yǎng)物質(zhì)和水解酶的作用。99一100（三）繁殖方式

1.無性繁殖（1）芽殖是酵母的主要繁殖方式。在成熟酵母細(xì)胞表面，向外突出形成一個小芽，稱為芽體，復(fù)制的核和原生質(zhì)由細(xì)胞進入芽體，當(dāng)芽體長到一定程度，兩個細(xì)胞之間形成橫壁，隨后脫離母細(xì)胞，成為獨立新個體。在母細(xì)胞上留下一個“芽痕”，在子細(xì)胞上相應(yīng)地方留下一個“蒂痕”。101（2）裂殖

少數(shù)種類的酵母如裂殖酵母，借細(xì)胞橫分裂而繁殖。（3）無性孢子例如擲孢酵母產(chǎn)生腎形的擲孢子，通過特殊的噴射機制將孢子射出。1021032.有性繁殖單倍體酵母細(xì)胞存在著兩種接合型細(xì)胞，即a細(xì)胞與α細(xì)胞。①當(dāng)進行接合時，a細(xì)胞分泌a因子，α細(xì)胞分泌α因子。在a細(xì)胞表面有α因子受體，在α細(xì)胞表面有a因子受體。

104②通過a因子、α因子與相應(yīng)的受體相互識別，使a細(xì)胞與α細(xì)胞相互接觸。③經(jīng)質(zhì)配、核配形成a、α二倍體合子細(xì)胞。④后經(jīng)減數(shù)分裂，形成4個單倍體細(xì)胞（兩個是a型孢子，兩個是α型孢子）稱為子囊孢子,含有4個子囊孢子的酵母細(xì)胞稱為子囊。105106

釀酒酵母的生活史

107

二、霉菌108

（一）菌絲形態(tài)霉菌是一類絲狀真菌。由菌絲組成，菌絲有分枝和不分枝，許多菌絲交織在一起形成菌絲體。菌絲直徑約3～10μm，比細(xì)菌和放線菌大幾到幾十倍。109霉菌菌絲可分為：無隔菌絲菌絲無隔膜，菌絲內(nèi)有多個核。如毛霉、根霉等。有隔菌絲菌絲由橫隔分成多細(xì)胞，每個細(xì)胞含1至多個核，隔膜有小孔，相鄰細(xì)胞的核和原生質(zhì)可以互相流通。如青霉、曲霉。110111生長在固體培養(yǎng)基上的霉菌菌絲可分為3部分：①營養(yǎng)菌絲：深入到培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營養(yǎng)物質(zhì)的菌絲。②氣生菌絲：營養(yǎng)菌絲向空中生長的菌絲。③繁殖菌絲：部分氣生菌絲發(fā)育到一定階段，分化成為繁殖菌絲，產(chǎn)生孢子。112（二）菌絲的構(gòu)造以粗糙脈孢菌為例，細(xì)胞壁分成3層：

①外層無定形的β葡聚糖（87nm）。

②中層

糖蛋白，蛋白質(zhì)網(wǎng)中間填充葡聚糖（49nm）。

③內(nèi)層

幾丁質(zhì)微纖維，夾雜無定型蛋白質(zhì)（20nm）。113粗糙脈孢菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)a．外葡聚糖層；b.結(jié)合到糖蛋白上的葡聚糖網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；c.主要的蛋白質(zhì)層；d.嵌在蛋白質(zhì)里的幾丁質(zhì)層114（三）繁殖方式

1.無性繁是霉菌主要的繁殖方式。（1）孢子囊孢子是一種內(nèi)生孢子。

無隔菌絲的霉菌（如毛霉、根霉）主要形成孢子囊孢子。（2）分生孢子是一種外生孢子。

有隔菌絲的霉菌（如青霉、曲霉）主要形成分生孢子。

115

（3）節(jié)孢子

由菌絲斷裂而成，如白地霉。（4）厚垣孢子

通常菌絲中間細(xì)胞變大，原生質(zhì)濃縮，壁變厚而成，如總狀毛霉。1161172.有性繁殖（1）接合孢子

①兩個配子囊經(jīng)結(jié)合。然后經(jīng)質(zhì)配、核配后發(fā)育形成接合孢子（2n）。②接合孢子萌發(fā)時壁破裂，長出芽管，其上形成芽孢子囊。③減數(shù)分裂發(fā)生在萌發(fā)之前或更多在萌發(fā)過程，因此釋放出來的芽孢子囊孢子（1n）。118根霉的有性繁殖A、B．原配子囊的形成；C.配子囊和配子囊柄的形成；D、E．接合孢子的形成和成熟；F.接合孢子的萌發(fā)119（2）子囊孢子

①在同一菌絲或相鄰兩菌絲上兩個不同性別細(xì)胞結(jié)合，形成造囊絲。②經(jīng)質(zhì)配、核配和減數(shù)分裂形成子囊，內(nèi)生2～8個子囊孢子（n）。

120

許多聚集在一起的子囊被周圍菌絲形成子囊果。子囊果有3種類型：①完全封閉稱閉囊殼②中間有孔稱子囊殼③呈盤狀稱子囊盤子囊果的類型囊盤A.閉囊殼；B.子囊殼；C.子囊盤121（3）卵孢子①由兩個大小不同的配子囊結(jié)合而成，小配子囊稱精子器，大配子囊稱藏卵器。②結(jié)合時，精子器中的原生質(zhì)和核進入藏卵器，并與藏卵器的卵球配合，以后卵球生出外壁，發(fā)育成為卵孢子（2n）。

第三章病毒123

本章提要

一、病毒的形態(tài)、構(gòu)造與化學(xué)組成二、病毒的增殖三、亞病毒124

一、病毒的形態(tài)、構(gòu)造與化學(xué)組成

（一）病毒的形態(tài)

125

1.病毒的大小病毒粒子（virion）是指成熟、結(jié)構(gòu)完整、具有侵染性的病毒顆粒。病毒粒子的直徑一般為100nm左右。126

2.病毒的形態(tài)①球形如絕大多數(shù)病毒、噬菌體Φ×174。②桿狀如煙草花葉病毒。③復(fù)雜形狀如大腸桿菌噬菌體T4和λ。127（二）病毒的構(gòu)造

1.病毒粒子的構(gòu)造①無包膜病毒粒子：基本構(gòu)造是核衣殼，由核心和衣殼構(gòu)成。

核心：由核酸組成，位于病毒粒子的中心。

衣殼：由蛋白質(zhì)組成，包圍在核心的周圍，它是由許多衣殼粒構(gòu)成的。

衣殼粒：由單個或多個蛋白質(zhì)亞基聚集而成，它是在電子顯微鏡下能見到的最小形態(tài)單位。②有包膜病毒粒子：在核衣殼外還包著一層包膜，它是一層脂蛋白膜。128129

2.結(jié)構(gòu)的對稱性由于衣殼粒排列方式不同，使病毒粒子呈現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)對稱性。①螺旋對稱：衣殼粒沿中心軸呈螺旋排列，如煙草花葉病毒。

②20面體對稱：衣殼粒排列成20面體，如腺病毒。③雙對稱：如噬菌體T4，頭部呈20面體對稱，尾部呈螺旋對稱。130病毒三種結(jié)構(gòu)對稱性131（三）病毒的化學(xué)組成

1.病毒核酸核酸是病毒的遺傳物質(zhì)，一種病毒只含一種核酸，DNA或RNA。如果病毒核苷酸序列與其mRNA相同稱為＋DNA或＋RNA。如果病毒核苷酸序列與其mRNA互補稱為－DNA或－RNA。132

病毒核酸類型：（1）±DNA

如大腸桿菌T系噬菌體。（2）＋DNA

如噬菌體Φ×174。（3）±RNA

如呼腸孤病毒。（4）＋RNA

如TMV。（5）－RNA

如水泡性口膜炎病毒。133

病毒基因組：大多數(shù)病毒基因組是單倍體，只有逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組是二倍體。某些RNA病毒，其基因組是由數(shù)個不同核酸分子構(gòu)成，稱為分段基因組。如呼腸孤病毒由10段±RNA組成基因組，流感病毒則由8段單鏈RNA組成基因組。134135

2.病毒蛋白質(zhì)（1）衣殼蛋白：構(gòu)成病毒的衣殼，保護病毒核酸免受破壞。一些無包膜病毒的衣殼蛋白是病毒的表面抗原，決定病毒感染特異性，參與病毒的吸附和侵入。（2）包膜蛋白：是有包膜病毒的主要表面抗原，也是病毒的吸附蛋白。136（3）病毒的酶：①與病毒進入宿主細(xì)胞以及從宿主細(xì)胞釋放出來有關(guān)，如T4噬菌體的溶菌酶、流感病毒的神經(jīng)氨酸酶。②與病毒大分子的生物合成有關(guān)，如逆轉(zhuǎn)錄病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶。137138二、病毒的增殖（一）增殖過程

1.吸附病毒吸附蛋白與宿主細(xì)胞表面受體發(fā)生特異性結(jié)合。（1）病毒吸附蛋白無包膜病毒：是衣殼的組成部分，如T偶數(shù)噬菌體的尾絲蛋白。有包膜病毒：是包膜糖蛋白，如流感病毒包膜上的血凝素等糖蛋白。139（2）病毒細(xì)胞受體在宿主細(xì)胞表面，存在著某些可被病毒吸附蛋白所識別，并與之特異性結(jié)合的正常生理功能物質(zhì)。

噬菌體的細(xì)胞受體：T3、T4和T7等的受體是E.coli脂多糖，T2和T6的受體是E.coli脂蛋白。

動物病毒的細(xì)胞受體：流感病毒受體是紅細(xì)胞和易感動物粘膜細(xì)胞表面的糖蛋白，狂犬病毒的受體是細(xì)胞表面的乙酰膽堿。

至今尚未發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞表面存在著病毒受體。1402.侵入（1）噬菌體侵入方式：

T偶數(shù)噬菌體通過注射方式將其DNA注入到宿主細(xì)胞中。

T4噬菌體完成吸附后：①尾鞘收縮②尾管插入到細(xì)胞壁和膜中，尾管攜帶的溶菌酶溶解細(xì)胞壁中肽聚糖。③頭部DNA通過尾管注入到細(xì)胞中。衣殼則留在胞外。141T4噬菌體侵染宿主細(xì)胞示意圖142（2）動物病毒侵入主要有3種方式：①無包膜病毒直接侵入如呼腸孤病毒。②有包膜病毒通過膜融合病毒的胞膜與細(xì)胞膜發(fā)生融合，如流感病毒。③有包膜病毒通過細(xì)胞內(nèi)吞作用多數(shù)病毒以這種方式進入細(xì)胞。143144（3）植物病毒侵入方式：①通過植物傷口進入植物細(xì)胞。②通過有刺吸式口器昆蟲在吸食植物時，將病毒帶入細(xì)胞內(nèi)。1453.病毒大分子的生物合成五類不同核酸類型病毒的轉(zhuǎn)錄方式。

146（1）±DNA病毒

以±DNA中的－DNA為模板合成mRNA，如腺病毒、T系噬菌體等。（2）＋DNA病毒

①以＋DNA為模板合成－DNA，組成復(fù)制型±DNA，通過半保留復(fù)制合成大量新的復(fù)制型±DNA，②然后以其中的－DNA為模板合成mRNA，如噬菌體Φ×174等。147（3）±RNA病毒

①在侵入細(xì)胞后，脫去衣殼留下核心，10個不同±RNA分子永遠(yuǎn)保留在病毒核心內(nèi)，雙鏈RNA并不解鏈。②以其中的－RNA為模板合成mRNA，并被擠到核心以外，如呼腸孤病毒。148（4）＋RNA病毒

①進入細(xì)胞后直接以＋RNA作為mRNA進行翻譯，合成RNA聚合酶，在此酶的作用下，以＋RNA為模板合成－RNA。②再以新合成－RNA為模板合成mRNA，如脊髓灰質(zhì)炎病毒。

（5）－RNA病毒

利用病毒粒子所攜帶的RNA聚合酶，以－RNA為模板合成mRNA，如水泡性口膜炎病毒。149（6）逆轉(zhuǎn)錄病毒

病毒粒子攜帶逆轉(zhuǎn)錄酶

①RNA→cDNA②cDNA→整合到宿主細(xì)胞染色體上③整合態(tài)病毒DNA（前病毒）→mRNA（表達(dá)或組裝）如Rous肉瘤病毒，人類免疫缺陷病毒（HIV）等。1504.裝配在被病毒感染的細(xì)胞內(nèi)，新合成的病毒核酸和病毒蛋白質(zhì)組成子代病毒粒子的過程，稱為裝配。（1）噬菌體的裝配①頭部裝配，先形成空殼，再裝入DNA。②尾部裝配，基板裝上尾管，再裝上尾鞘。③頭與尾結(jié)合。④上部顆粒與尾絲相連151152（2）植物病毒的裝配以煙草花葉病毒為例①每34個蛋白質(zhì)亞基自發(fā)聚合形成一個雙餅層，以后轉(zhuǎn)變成兩圈螺旋。②裝配起始距RNA5’端約5300nt，而距3’端約1000nt。

③RNA兩條尾巴出現(xiàn)在生長的TMV顆粒的同一端，開始時RNA5’端隨著病毒粒子的裝配逐漸變短，以后RNA3’端也被蛋白質(zhì)亞基包裹。最后病毒粒子裝配完成。153154（3）動物病毒的裝配

裸露二十面體病毒：①先裝配成空殼②然后與核酸結(jié)合形成病毒粒子

有包膜病毒：①先形成核衣殼②再包上包膜（來自宿主核膜如皰疹病毒，來自宿主細(xì)胞質(zhì)膜如流感病毒。）1555.釋放（1）噬菌體的釋放大多數(shù)噬菌體以裂解細(xì)胞方式被釋放至胞外。絲狀噬菌體則以分泌方式從受染細(xì)胞釋放出來，它不裂解和殺死宿主細(xì)胞，不妨礙細(xì)胞分裂，但宿主細(xì)胞生長速度卻大大降低。156157（2）動物病毒的釋放無包膜病毒：通過細(xì)胞裂解被釋放。有包膜動物病毒：通過出芽方式被釋放。158（二）烈性噬菌體與一步生長曲線凡在宿主細(xì)胞內(nèi)能夠完成增殖過程，產(chǎn)生并釋放大量子代噬菌體，此類噬菌體被稱為烈性噬菌。159一步生長曲線是一條定量描述烈性噬菌體的增殖曲線。通常以感染時間為橫坐標(biāo)，以噬菌體效價（侵染性噬菌體數(shù)/ml樣品）為縱坐標(biāo)畫出的曲線。

160①潛伏期噬菌體粒子從吸附到受感染宿主細(xì)胞釋放子代噬菌體所需的最短時間。②裂解期在潛伏期后，宿主細(xì)胞迅速裂解，并釋放大量子代噬菌體。在細(xì)胞裂解液中噬菌體數(shù)目急劇增加。裂解量每個受染細(xì)胞所產(chǎn)生子代噬菌體平均數(shù)。161T4噬菌體的一步生長曲線162（三）溫和噬菌體與溶源反應(yīng)

1.溫和噬菌體①溫和噬菌體在吸附和侵入宿主細(xì)胞后，將噬菌體基因組整合在宿主染色體上（或以質(zhì)粒形式存在細(xì)胞內(nèi)）。②隨宿主DNA復(fù)制而同步復(fù)制，隨宿主細(xì)胞分裂而傳遞到兩個子細(xì)胞中。③宿主細(xì)胞則可正常生長繁殖。以上過程稱為“溶源周期”。但在一定條件下，噬菌體基因組可進行復(fù)制，產(chǎn)生并釋放子代噬菌體，稱“裂解周期”。163

溫和噬菌體的生活周期（溶源周期和裂解周期）164

原噬菌體：整合于細(xì)菌染色體上或以質(zhì)粒形式存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的溫和噬菌體基因組。

2.溶源性細(xì)菌及其主要特性溶源性細(xì)菌：在細(xì)胞中含有以原噬菌體狀態(tài)存在的溫和噬菌體基因組的細(xì)菌。165溶源性細(xì)菌的主要特征：⑴自發(fā)裂解在自然情況下，溶源性細(xì)菌可發(fā)生低頻裂解，一般僅有10－2～10－5個細(xì)胞發(fā)生自發(fā)裂解。⑵誘導(dǎo)裂解溶源性細(xì)菌在理化因子（如紫外線、氮芥等）的作用下，可發(fā)生較高頻裂解。166⑶免疫性溶源性細(xì)菌可不被它所攜帶的原噬菌體的同源噬菌體所感染。⑷復(fù)愈在溶源性細(xì)菌的繁殖中，可能有

10－5個細(xì)菌喪失其原噬菌體，而恢復(fù)成為原來的非溶源性細(xì)菌。⑸溶源轉(zhuǎn)變少數(shù)溶源性細(xì)菌，由于整合了溫和噬菌體基因組，因而產(chǎn)生了除免疫性以外新的表型性狀的現(xiàn)象。167三、亞病毒

類病毒只含RNA，無蛋白質(zhì)外殼。

朊病毒至今認(rèn)為它只含蛋白質(zhì)而不含核酸。168（一）類病毒

1971年Diener首次闡明馬鈴薯紡錘形塊莖病的病原是類病毒。迄今為止所報導(dǎo)的類病毒主要是侵染植物并引起植物致病，除馬鈴薯紡錘形塊莖病外，還有柑桔裂皮病、菊花矮化病、黃瓜白果病等。169

類病毒的分子生物學(xué)特點：①是一類低相對分子質(zhì)量的單鏈環(huán)狀RNA分子，不能編碼蛋白質(zhì)。②分子內(nèi)的雙鏈區(qū)與內(nèi)環(huán)相間排列形成棍棒狀二級結(jié)構(gòu)。

③能夠自我復(fù)制，一般利用宿主依賴于DNA的RNA聚合酶Ⅱ，通過對稱滾環(huán)復(fù)制或不對稱滾環(huán)復(fù)制。

④無蛋白質(zhì)外殼。170類病毒的結(jié)構(gòu)171（二）朊病毒

是一類能引起哺乳動物和人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，不含核酸的傳染性蛋白質(zhì)的病原因子。1721982年S.B.Prusner通過研究羊搔癢病提出，朊病毒是一種蛋白質(zhì)侵染顆粒（proteinaceousinfectiousparticle簡稱Prion），是由細(xì)胞蛋白（PrPc）構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)橛袀魅玖Φ臉?gòu)型（PrPsc）。由于此項研究具有重大的理論和實踐意義，于1997年P(guān)rusner被受予諾貝爾獎?，F(xiàn)己揭示牛海綿狀腦病或稱瘋牛病（BSE）、人的庫魯?。↘uru）、致死家族性癡呆、克雅氏?。–JD）等都是由朊病毒引起的。1731.理化性質(zhì)①朊病毒不具免疫原性。②對核酸變性劑（如高溫、核酸酶和紫外線等）不敏感。③蛋白質(zhì)變性劑（如SDS、尿素等）可使其失活。這些證據(jù)推測，朊病毒沒有核酸，僅由蛋白質(zhì)組成。是一類大約含有254個氨基酸的蛋白質(zhì)。

1742.分子特性朊病毒蛋白（Prionprotein簡稱PrP）有2種構(gòu)型：①細(xì)胞的PrP稱為PrPc

由人和動物細(xì)胞DNA中的PrP基因編碼的，是細(xì)胞組成型基因表達(dá)產(chǎn)物。②羊瘙癢病的PrP稱為PrPsc

正常細(xì)胞的PrPc與癢病的PrPsc

兩者之間是同分異構(gòu)體。它們的一級結(jié)構(gòu)相同，但某些理化性質(zhì)卻有差異。1753.增殖方式①PrPsc

進入正常腦中，與正常細(xì)胞的PrPcPrPc相結(jié)合，形成PrPsc

－PrPc二聚體②誘導(dǎo)PrPc的構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓５腜rPsc

構(gòu)型，結(jié)果產(chǎn)生兩分子的PrPsc

。如此循環(huán)，使得PrPsc

數(shù)目急劇增加。

176

朊病毒增殖過程示意圖177

四、病毒舉例-禽流感病毒近年來H5N1型禽流感病毒在亞洲許多地區(qū)以及歐洲部分地區(qū)肆虐，造成大量的禽類死亡，甚至部分地區(qū)的人被感染致病乃至死亡，給人類帶來巨大経濟損失和生命安全的嚴(yán)重威脅。1781.禽流感病毒的一般概況：（1）它是具有包膜的多型性球型病毒，在病毒粒子表面有2種重要的蛋白質(zhì)：①血凝素（HA），使病毒進入細(xì)胞。它的構(gòu)型決定了一個流感病毒株能夠感染何種宿主？②神經(jīng)氨酸酶（NA），它切割新形成的病毒，使它與被感染細(xì)胞松開。179

（2）基因組：分段負(fù)鏈RNA（含有8段獨立RNA

）180（3）禽流感病毒的分型：屬甲型流感病毒?？煞殖稍S多亞型：

血凝素有15個亞型（H1～H15）

神經(jīng)氨酸酶有9個亞型（N1～N9）

H5N1表示：HA亞型是5，NA亞型是1的AIV。1812.高致病力（HPAIV）與低致病力（LPAIV）禽流感病毒區(qū)別：（1）病毒侵染宿主需經(jīng)2個過程：①

血凝素（HA）被宿主蛋白酶裂解為HA1和HA2

②HA2暴露出疏水區(qū)可與宿主細(xì)胞膜融合。182HPAIV與LPAIV特點比較HA裂解位點上堿性氨基酸數(shù)目被宿主體內(nèi)特異蛋白酶識別和裂解低致病力的禽流感病毒（LPAIV）1個或2亇只被呼吸道、消化道內(nèi)特異蛋白酶識別并裂解高致病力的禽流感病毒（HPAIV）多個可被機體大多數(shù)組織細(xì)胞內(nèi)特異蛋白酶識別并裂解1833.禽流感病毒（AIV）為什么不能直接感染人？

在宿主細(xì)胞膜上的結(jié)合位點特異性人流感病毒唾液酸α-2，6半乳糖結(jié)合位點AIV唾液酸α-2，3半乳糖結(jié)合位點豬氣管內(nèi)含有：唾液酸α-2，6半乳糖結(jié)合位點和唾液酸α-2，3半乳糖結(jié)合位點184

4.禽流感病毒需經(jīng)某些修飾才能感染人和在人中廣泛傳播

①基因突變禽流感病毒基因組在復(fù)制時，沒有校正功能去保證RNA拷貝的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致新突變的發(fā)生。

②基因重組

豬氣管內(nèi)含有唾液酸α-2，6半乳糖和唾液酸α-2，3半乳糖結(jié)合位點，豬成為AIV和人流感病毒的中間宿主。

AIV和人流感病毒在豬體內(nèi)發(fā)生重組，獲得人特異性受體結(jié)合位點，從而突破種間障礙而感染人。

185

禽流感是一種全球性烈性傳染病，可在宿主中不斷發(fā)生變異和基因重組，將是21世紀(jì)養(yǎng)禽業(yè)和人類生命安全的巨大威脅，因此，預(yù)防禽流感具有重要公共衛(wèi)生意義。186第四章微生物營養(yǎng)187

本章提要

一、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能二、微生物的營養(yǎng)類型三、培養(yǎng)基四、營養(yǎng)物質(zhì)進入細(xì)胞188

一、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能（一）碳源

異養(yǎng)微生物的碳源：主要利用有機碳（糖、有機酸、醇、脂類、烴類等），而糖類是微生物最易利用的碳源，不同微生物利用碳源物質(zhì)能力有很大差別。工業(yè)發(fā)酵常用碳源：飴糖、糖蜜、淀粉、麩皮、米糠等。

自養(yǎng)微生物的碳源：只能利用CO2或碳酸鹽作為唯一碳源。189（二）能源

化能異養(yǎng)微生物的能源：是有機碳素化合物，既是碳源又是能源。葡萄糖是一種具有碳源和能源作用的雙功能營養(yǎng)物質(zhì)。

化能自養(yǎng)微生物的能源：是還原態(tài)的無機化合物如NH4+、NO2-、S0、H2和Fe2+等。

光合細(xì)菌的能源：是日光，把光能轉(zhuǎn)變成為ATP形式的化學(xué)能。190（三）氮源①有機氮化合物如蛋白質(zhì)及其不同程度降解產(chǎn)物。②無機氮化合物，幾乎所有微生物都能利用(NH4)2SO4和KNO3等。③分子態(tài)氮，少數(shù)固氮微生物利用它作為氮源。氮源一般不作為能源，只有少數(shù)自養(yǎng)微生物利用銨鹽，硝酸鹽作為氮源及能源；某些厭氧微生物在碳源缺乏和厭氧條件下，可利用某些氨基酸作為能源。191（四）無機鹽

大量元素：其需要濃度范圍在10-3～

10-4mol/L，如P、S、K、Mg、Ca、Na等。

微量元素：其需要濃度范圍為10-6～10-8mol/L,如Co、Zn、Mo、Cu、Mn、Ni等。192（五）生長因子

分3類：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶①不需要外界提供生長因子：如多數(shù)真菌、放線菌、不少自養(yǎng)型細(xì)菌。②需要提供多種生長因子：如腸膜狀明串珠菌需要提供17種氨基酸才能生長。③能大量合成某些生長因子：例如阿舒假囊酵母產(chǎn)生維生素B2，謝氏丙酸桿菌、灰色鏈霉菌等能產(chǎn)生B12，因此可利用這些微生物作為維生素的生產(chǎn)菌。通?？稍谂囵B(yǎng)基中加入酵母浸膏、牛肉膏、動、植物組織液等作為生長因子的來源。193（六）水水是微生物生命活動必須的一種物質(zhì)，具有重要的生理功能。微生物環(huán)境中的水的可利用性常用水活度（Wateractivity,縮寫αw）表示，水活度是指在一定溫度和壓力條件下，溶液蒸汽壓與純水蒸氣壓之比。

微生物一般在水活度為0.60～0.99的條件下生長。通常細(xì)菌生長αw值較高、酵母和霉菌次之，而嗜酸微生物較低。194

二、微生物的營養(yǎng)類型（一）光能無機營養(yǎng)型

能源：光

唯一或基本碳源：CO2

氫供體：是還原態(tài)無機化合物（如H2S、Na2S2O3、H2O等）

光能無機營養(yǎng)型微生物：如藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌等。195（二）光能有機營養(yǎng)型

能源：光

碳源和氫供體：有機碳化合物（如甲酸、乙酸、丁酸、甲醇、異丙醇、丙酮酸和乳酸等）。

光能有機營養(yǎng)型微生物：如紅螺菌科的細(xì)菌等196（三）化能無機營養(yǎng)型

能源：氧化無機物（NH4+、NO2-、S、H2S、H2和Fe2+等）所釋放化學(xué)能

唯一或主要碳源：CO2

氫供體：還原態(tài)無機物

化能無機營養(yǎng)型微生物：如硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌、硫黃細(xì)菌等。

197（四）化能有機營養(yǎng)型

能源：氧化有機物所釋放的化學(xué)能

碳源和氫供體：有機碳化合物有機營養(yǎng)型微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌和全部真核微生物198微生物的營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源基本碳源氫供體光能無機營養(yǎng)型光CO2無機物光能有機營養(yǎng)型光CO2及簡單有機物有機物化能無機營養(yǎng)型無機物CO2無機物化能有機營養(yǎng)型有機物有機物有機物199三、培養(yǎng)基

培養(yǎng)基是利用人工方法將適合于微生物生長繁殖或積累有益代謝產(chǎn)物的各種營養(yǎng)物質(zhì)混合配制而成。200（一）配制培養(yǎng)基的原則

1.不同微生物采用不同培養(yǎng)基

化能自養(yǎng)微生物：提供各種無機物

光能自養(yǎng)微生物：除提供各種無機營養(yǎng)物外，還需要提供光照。

化能異養(yǎng)微生物：提供有機物

201

培養(yǎng)細(xì)菌：用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基等

培養(yǎng)放線菌：用高氏Ⅰ號合成培養(yǎng)基

培養(yǎng)酵母菌：用麥芽汁培養(yǎng)基

培養(yǎng)霉菌：用查氏合成培養(yǎng)基等2022.控制pH值

細(xì)菌和放線菌：適于在pH7～7.5生長。

酵母和霉菌：適于在pH4.5～6生長。

對培養(yǎng)基pH進行適當(dāng)調(diào)節(jié)：①在培養(yǎng)基中加入磷酸緩沖溶液(pH6.4～7.2)。②加入CaCO3。③流加酸液或堿液（如氨水）到培養(yǎng)基中。2033.控制氧化還原電位

好氧微生物：要求Φ值為+0.1V以上生長

厭氧微生物：必須在低于Φ+0.1V條件下生長

兼性厭氧微生物：在+0.1V以上進行有氧呼吸，在+0.1V以下進行發(fā)酵?？赏ㄟ^在培養(yǎng)基中：①加入氧化劑提高Φ值②加入還原劑降低Φ值204（二）培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用

1.按培養(yǎng)基成分分（1）天然培養(yǎng)基

由化學(xué)成分不清楚或成分不穩(wěn)定的天然有機物配制而成。如麥芽汁培養(yǎng)基。（2）合成培養(yǎng)基由已知化學(xué)成分的化學(xué)試劑配制而成，如高氏Ⅰ號培養(yǎng)基和查氏培養(yǎng)基。（3）半合成培養(yǎng)基由天然有機物和已知成分的無機鹽類混合配制而成。如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、LB培養(yǎng)基。2052.按物理狀態(tài)分（1）固體培養(yǎng)基：常在液體培養(yǎng)基中加入1.5～2%瓊脂配制而成。硅膠常作為培養(yǎng)自養(yǎng)菌固體培養(yǎng)基的凝固劑。（2）半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入0.5～0.8%瓊脂配制而成。常用于觀察微生物運動，菌種分類鑒定和噬菌體效價測定。（3）液體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中不加凝固劑。常用于實驗室及大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)。2063.按用途分（1）加富培養(yǎng)基

在普通培養(yǎng)基中還需加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)（如血液、血清、動、植物組織液等）。例如培養(yǎng)百日咳博德氏菌須在培養(yǎng)基中加入血液。207（2）選擇培養(yǎng)基

常用于從混雜的微生物群體中，分離出某類或某種微生物的培養(yǎng)基。①在培養(yǎng)基中加入待分離微生物所需要的特殊營養(yǎng)物質(zhì)。例如，分離能分解纖維素或石蠟油的微生物時，需在培養(yǎng)基中加入纖維素或石蠟油。

208②在培養(yǎng)基中加入某一種或幾種化學(xué)物質(zhì)，它對于待分離微生物生長無害，但又能抑制或殺死其它微生物。例如，分離霉菌常用馬丁培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基中加入孟加拉紅、鏈霉素和金霉素等，以抑制細(xì)菌生長的。209（3）鑒別培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某些特殊化學(xué)物質(zhì)，使其與待鑒別微生物的無色代謝產(chǎn)物產(chǎn)生顯色反應(yīng)或其它特征性反應(yīng)，以便使待鑒別微生物與其它微生物區(qū)別開來。

210

例如伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基（EMB培養(yǎng)基）伊紅丫是紅色酸性染料，美藍(lán)是藍(lán)色堿性染料。大腸桿菌發(fā)酵乳糖產(chǎn)生有機酸，與兩種染料反應(yīng)，產(chǎn)生帶綠色金屬光澤的深紫色菌落。

而致病的沙門氏菌和志賀氏菌不發(fā)酵乳糖，故呈無色菌落。這樣就可以把大腸桿菌與后兩種菌區(qū)別開來。211四、營養(yǎng)物質(zhì)進入細(xì)胞

①小分子有機物可被微生物直接吸收②大分子有機物則須經(jīng)微生物分泌的胞外酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶分別分解為糖、肽、氨基酸、脂肪酸等才能被微生物吸收利用。營養(yǎng)物質(zhì)進入細(xì)胞：有單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團轉(zhuǎn)位等方式。212（一）單純擴散①營養(yǎng)物質(zhì)從濃度高處向低處擴散，直到膜兩邊濃度相等為止。②不需要消耗能量③不需要載體蛋白通過單純擴散進入細(xì)胞的物質(zhì)有：

水、脂肪酸、乙醇、甘油、苯、O2、CO2及某些氨基酸等。213（二）促進擴散①營養(yǎng)物質(zhì)也是從濃度高處向低處擴散，直至膜內(nèi)外濃度相等為止。②不需要能量③需要特異性載體蛋白，在膜外被運輸物質(zhì)與載體蛋白親和力大而結(jié)合，在膜內(nèi)物質(zhì)與載體蛋白親和力小而被釋放。促進擴散速度比單純擴散快。通過促進擴散進入細(xì)胞的物質(zhì)有：

氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。214（三）主動運輸①細(xì)胞能夠逆濃度梯度而吸收營養(yǎng)物質(zhì)②需要載體蛋白③需要消耗能量（載體蛋白構(gòu)象變化需要消耗能量）通過主動運輸進入細(xì)胞的物質(zhì)有：

無機離子、一些糖類（如乳糖、葡萄糖）、氨基酸和有機酸等。215（四）基團轉(zhuǎn)位①細(xì)胞能逆濃度梯度而吸收營養(yǎng)物質(zhì)②需要特異性載體蛋白③需要消耗能量④溶質(zhì)在運輸前后發(fā)生分子結(jié)構(gòu)變化通過基團運輸進入細(xì)胞物質(zhì)有：

糖、脂肪酸、核苷、堿基等。

216

大腸桿菌利用磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS系統(tǒng)）吸收葡萄糖。該系統(tǒng)由酶Ⅰ、酶Ⅱ和熱穩(wěn)定蛋白(HPr)等組成。

HPr：在膜上，非特異性。

酶Ⅰ：在膜內(nèi)，也是非特異。

酶Ⅱ：在膜上，具有特異性。

磷酸稀醇式丙酮酸（PEP）：提供能量。轉(zhuǎn)運步驟如下：

PEP＋HPr→丙酮酸＋P-HPrP-HPr＋葡萄糖→6-磷酸葡萄糖＋HPr217營養(yǎng)物質(zhì)運輸方向是否需要特異載體蛋白？是否需要消耗能量？溶質(zhì)在運輸前后結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化？單純擴散從高濃度→低濃度不需要不需要不發(fā)變化促進擴散從高濃度→低濃度需要不需要不發(fā)變化主動運輸從低濃度→高濃度需要需要不發(fā)變化基團轉(zhuǎn)位從低