周德庆微生物学笔记Word文档格式.docx
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history（life
cycle）
某种生物在整个发育阶段，有一个或几个同形或不同形的个体前后相继形成一个有规律的循环。
四种基本类型：
1、无生殖，仅有营养繁殖。
（细菌）
2、仅有一个单倍体生活，双倍体短。
3、仅有一个双倍体生活，单倍体短。
4、有世代交替现象，单倍体有性，双倍体无性。
酵母菌有三种类型：
单倍体型：
八孢裂殖酵母
双倍体型：
路德类酵母
世代交替型：
酿酒酵母
五、常见常用酵母菌
酵母图示
5节：
霉菌
molds
非分类名词，丝状真菌统称。
通常指菌丝体发达而又不产生大型子实体的真菌。
一、形态和构造
营养体由菌丝（hyphae）构成，直径3-10um，菌丝再形成菌丝体（mycelium）
菌丝：
无隔，多核单细胞，低等真菌
有隔，多细胞，高等真菌
菌丝体：
营养菌丝，伸入培养基吸收营养
气生菌丝，向空中生成，形成繁殖器官。
（特化形式）
细胞壁厚100-250nm，多含几丁质。
不同类型真菌壁成分比较
二、繁殖与生活史
（一）繁殖
1、无性孢子：
主要方式，特点是分散，数量大。
孢囊孢子：
内生孢子，毛、根、犁头霉
分生孢子：
外生孢子，最普遍
节孢子：
粉孢子，菌丝断裂形成
厚垣孢子：
真菌休眠体
2、有性孢子
卵孢子：
配子囊（雄器、藏卵器）
接合孢子：
同宗、异宗配合
子囊孢子：
形态多样。
子实体、子囊果
担孢子：
担子菌特征
（二）生活史
霉菌指从一种孢子开始，经过一定的生长和发育，最后又形成同一种孢子为止。
三、菌落
疏松，绒毛状、絮状、蛛网状。
四大类微生物比较：
四、分类
过去依据菌丝体及有性繁殖特征分为三纲一类，藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲、半知菌类。
Ainsworth
分类系统：
五、常见常用霉菌
中国食用和药用大型真菌
（一）食用真菌
1、种类资源：
担子菌675种，子囊菌45种。
通常栽培的仅10多种。
2、营养：
蛋白含量高，AA多达18种左右，特别是人体必需AA。
还含有多种维生素、糖类和矿物质。
Lys含量一般较高。
3、栽培：
发展栽培同时，重视采用菌丝体的深层培养，特别是风味特殊而鲜美的种类。
菌丝体培养物可新鲜食用，或冷冻干燥成粉，制成食品。
目前栽培广而产而产量大的品种：
双孢菇、大肥菇、香菇、草菇、金针菇、侧耳（平菇）、凤尾侧耳、滑菇、银耳、木耳、猴头菌、长裙竹荪等。
培养料来源多且广，棉子壳、锯末、秸杆、蔗渣、酒糟等。
4、应用：
食用子实体、菌丝体深层培养。
作调味品、香味、饮料等。
（二）药用真菌
1、资源：
担子菌345种，子囊菌28种，其它11种。
2、应用：
有20多个方面，主要抗癌、抑菌。
目前认为抗癌物质主要是多糖，如香菇多糖、银耳酸性异多糖、芸芝多糖（PSK）、茯苓多糖、**苓多糖、灵芝多糖等。
细胞型生物小结
真菌、细菌、放线菌比较：
真核、原核区别：
6节：
病毒
virus
非细胞型生物，有区别于细胞型特征：
1、形体十分微小，滤过，电镜可见；
2、无细胞结构，分子生物，由核酸和蛋白组成，且一种病毒仅含一种类型核酸；
3、专性活细胞内寄生，有宿主专一性，无独立代谢酶系，依赖宿主自身复制；
4、对抗生素不敏感，对干扰素敏感。
概念：
病毒是超显微的，无细胞结构，专性活细胞内寄生，在活细胞外具一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。
根据宿主不同，可把病毒分为几类，如动物病毒、植物病毒、昆虫病毒、细菌病毒等。
病毒的核酸与细胞型也不同。
一、形态、结构和化学组成
1、大小：
nm,
多在100nm左右。
图片
2、病毒粒子
virion
（病毒颗粒）
成分：
核酸--核心core
核衣壳
蛋白--衣壳capsid
nucleocapsid
衣壳粒
capsomere
包膜（类脂或脂蛋白）envelope
病毒粒子对称体制：
螺旋对称（TMV）
廿面体对称（腺病毒）
功能：
核酸：
遗传物质基础
蛋白：
构成外壳，保护病毒免受核酸酶及其它因子破坏；
决定感染特异性；
决定抗原性。
3、噬菌体
phage：
多为蝌蚪状，结构模式图。
头部为廿面体对称，尾部为螺旋对称。
4、群体形态：
病毒包涵体、噬菌斑
二、繁殖（烈性噬菌体为例）
1、吸附：
分两阶段。
感染复数m.o.i
2、侵入：
头部DNA通过尾管注入至细胞中，外壳留在胞外。
自外裂解
3、增殖：
包括DNA复制和蛋白质合成。
双链DNA噬菌体三阶段转录：
遗传信息转移：
4、成熟（装配）：
潜伏期
5、裂解（释放）：
裂解期
上述烈性噬菌体的生长方式，称为一步生长。
一步生长曲线：
裂解量：
每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。
三、噬菌体与宿主关系
1、烈性噬菌体：
凡能引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体。
敏感细菌。
2、温和性噬菌体：
噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体，这种噬菌体称为温和性噬菌体。
含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌lysogenic
bacteria
温和性噬菌体存在状态
1）游离具感染性的virion；
2）前噬菌体（prophage）：
附着或整合在宿主染色体上，一道复制；
3）营养期噬菌体：
指导合成。
3、溶源性细菌特性
1）遗传性
2）自发裂解
3）诱发裂解：
双氧水、UV、X、等。
4）免疫性
5）复愈（消失溶源性）
6）溶源转变
溶源性菌株命名
四、噬菌体分离检查与防治
（一）分离检查（效价测定）
怎样证实有噬菌体存在：
宿主特异性；
噬菌斑、液体培养变清等。
1、双层平板法
2、单层平板法
3、玻片快速法
效价（titre），噬菌斑形成单位（pfu）
（二）防治措施
1、消灭phage，杜绝其依赖生存条件。
2、选育和使用抗phage菌株。
3、菌种轮换使用。
4、药物防治：
加入某些金属螯合剂、表面活性剂。
五、亚病毒
1、类病毒viroid：
没有衣壳包裹的RNA分子。
2、拟病毒virusoids（类类病毒）：
一类包括在植物病毒粒子中的类病毒，RNA。
3、朊病毒prion,
virino：
一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性的疏水性蛋白。
艾滋病
AIDS
获得性免疫缺陷综合征
1981年首先在USA发现，1983年巴斯德研究所宣布分离出一种virus证实为AIDS的病原，1986年WHO定名为人类免疫缺陷病毒（HIV）。
HIV专门侵犯淋巴细胞，造成免疫缺陷。
传播途径：
血液、母婴、体液
第二章：
微生物营养和培养基
了解不同微生物需要什么营养物，怎样吸收，起什么作用，如何为其配餐。
营养物：
必须得到的细胞结构
成分，必须得到的能量储存物质。
营养：
把营养物从外界吸收至细胞内，复制出新细胞结构的过程。
1节：
营养物及其功能
一、细胞化学组成
整个生物界大体相同，主要是C、H、O、N（占干重90-97%），C（约50%），此外为各种无机元素，由这些元素再组成化合物。
其中C/N一般是5:
1。
1、水分和无机元素
含水70-90%（鲜重），无机元素（3-10%干重）依次为P、S、K、Mg、
Ca、Fe、Zn、Mn等。
2、有机物
蛋白质,核酸,碳水化合物,类脂,维生素等
二、主要营养物及其功能
主要功能：
提供合成原生质和代谢产物原料；
产生合成反应及生命活动所需能量；
调节新陈代谢。
（一）碳源物质
定义：
凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。
碳源、能源
微生物碳源谱：
（二）氮源物质
凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。
氮源，一般不作能源。
微生物氮源谱：
氨基酸自养型和异养型生物
速效氮源和迟效氮源
生理碱性、酸性、中性盐
（三）能源
化学能：
有机物-化能异养微生物
无机物
-化能自养微生物
光能
（四）生长因子
一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。
种类：
维生素、AA、base、FA等。
作用：
辅酶或酶活化
来源：
酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。
浓度：
（五）无机盐
所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素
所需浓度在10-6-10-8M为微量元素。
构成菌体成分；
酶活性基组成或维持酶活性；
调节渗透压、pH、Eh；
化能自养微生物能源等。
无机元素来源与功能：
一些无机元素加入盐：
（六）水
存在状态：
游离态（溶媒）和结合态（结构组成）
生理作用：
组成成分；
反应介质；
物质运输媒体；
热的良导体。
2节：
微生物营养类型
依碳源不同：
异养型heterotrophs（不能以CO2为主要或唯一碳源。
自养型autotrophs（能以CO2为主要或唯一碳源。
依能源不同：
光能营养型phototrophs（光反应产能）
化能营养型chemotrophs
（物质氧化产能）
这样可将微生物分成四种营养类型
（插入）
其中，化能异养型又据利用有机物特性，分成腐生和寄生。
营养类型划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。
3节：
营养物吸收与代谢物分泌
营养物吸收至胞内被利用，代谢物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。
通透性与吸收是不同概念。
一般
大分子：
先水解为小分子，再吸收。
脂溶性物质：
易透过
离子化合物：
弱快强慢（极性）
一、营养物吸收
1、单纯扩散
simple
diffusion
依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输，不消耗代谢能，无特异性。
水、二氧化碳、氧气、甘油、乙醇等。
2、促进扩散
facilitated
借助载体蛋白顺浓度梯度运输，不耗能，有特异性。
载体蛋白（渗透酶）有底物特异性，是诱导产生的。
硫酸根、磷酸根、糖（真核）
3、主动运输
active
transport
吸收营养物的主要机制。
逆浓度梯度运输，耗能，需载体蛋白，有特异性。
氨基酸、乳糖等糖类、钠、钙等无机离子。
亲和力改变←蛋白构象改变→耗能
上述3种方式中，被运输的溶质分子都不发生改变。
4、基团转位
group
translocation
属主动运输，但溶质分子发生化学修饰-定向磷酸化。
主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和磷酸转移酶系统（PTS）。
PEP+
HPr<
=>
丙酮酸+P-HPr
（EI）
糖+P-HPr<
糖-P+HPr
（EII）
膜对大多数磷酸化合物具有高度的不渗透性。
葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等。
二、代谢物分泌
微生物能分泌多种物质，如有机酸、糖类、胞外酶、荚膜多糖等，由此可知，分泌与吸收不是同一机制。
4节：
培养基
medium
选用各种营养物质，经人工配制用来培养微生物的基质。
一、培养基类型
1、依来源不同：
合成、天然、半合成。
2、依状态不同：
固体、半固体、液体。
3、依功能不同：
选择、鉴别
二、选择和配制培养基的原则和方法
（一）四个原则
1、目的明确
培养什么微生物，获得什么产物，用途
2、营养协调
恰当配比，尤其是C/N比（100/0.5-2）
3、物理化学条件适宜
pH，考虑区别，培养基调节能力。
采用磷酸缓冲液或假如碳酸钙，流加酸碱。
渗透压和水活度
aw
:
等渗适宜。
aw表示在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水含量。
微生物适宜生长的aw为0.6-0.998之间。
氧化还原电位Eh：
好氧微生物+0.1v以上；
兼性厌氧+0.1v以上行好氧呼吸，
+0.1v以下行发酵；
厌氧微生物+0.1v以下生长。
4、经济节约
以粗代精、以废代好、以简代繁等。
（二）四种方法
1、生态模拟
2、查阅文献
3、精心设计
4、实验比较
第三章：
微生物代谢
广义的代谢--生命体进行的一切化学反应。
代谢分为能量代谢和物质代谢，分解代谢和合成代谢。
分解代谢：
复杂营养物分解为简单化合物（异化作用）。
合成代谢：
简单小分子合成为复杂大分子（同化作用）
二者关系
初级和次级代谢
依据代谢产物在微生物中作用不同，又有初级代谢和次级代谢。
初级代谢：
能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或提供生长能量的一类代谢。
产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命必需物质。
次级代谢：
某些微生物中并在一定生长时期出现的一类代谢。
产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等，与生命活动无关，不参与细胞结构，也不是酶活性必需，但对人类有用。
二者关系：
先初后次，初级形成期也是生长期，只有大量生长，才能积累产物。
微生物能量代谢
微生物对能量利用：
有机物
化能异养菌
日光
光能营养菌
通用能源
还原态无机物
化能自养菌
ATP
只有ATP和酰基辅酶A起偶联作用，其他高能化合物只作为?
P供体。
生物氧化过程分为：
脱氢、递氢、受氢三个阶段。
生物氧化功能：
产能（ATP）、产还原力[H]、产小分子中间代谢物。
以下主要讲述化能异养微生物的生物氧化和产能。
一、底物（基质）脱氢的四条主要途径
以葡萄糖作为典型底物
1、EMP途径（糖酵解途径）
有氧时，与TCA连接，将丙酮酸彻底氧化成二氧化碳和水。
无氧时，丙酮酸进一步代谢成有关产物。
2、HMP途径（己糖-磷酸途径）
产生大量NADPH2和多种重要中间代谢物。
3、ED途径
2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径
KDPG
是少数缺乏完整EMP的微生物具有的一种替代途径，细菌酒精发酵经ED进行。
4、TCA循环（三羧酸循环）
真核在线粒体中，原核在细胞质中。
TCA在代谢中占有重要枢纽地位
四种途径产能比较：
二、递氢和受氢
根据递氢特别是最终氢受体不同划分
1、发酵（分子内呼吸）
无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应。
在此过程中，有机物是氧化基质，又是最终氢受体，且是未彻底氧化产物，结果仍积累有机物，产能少。
在发酵过程中，借底物水平磷酸化合成ATP，是合成ATP唯一方式。
X?
P
+
ADP
?
ATP
X
高能化合物：
1
，3-
二磷酸甘油酸、乙酰磷酸、氨甲酰磷酸、PEP、
酰基辅酶A。
2、有氧呼吸（呼吸作用）
底物脱氢后，经完整的呼吸链（电子传递链）递氢，以分子氧作为最终氢受体，产生水和放出能量。
在电子传递过程中，通过与氧化磷酸化反应偶联，产生ATP，称氧化磷酸化。
1）呼吸链组成与顺序：
2）真核与原核生物呼吸链比较：
位置、组成
3、无氧呼吸（厌氧呼吸）
以无机氧化物代替分子氧作为最终氢受体的生物氧化。
氧化磷酸化合成ATP，但有些能量转移到最终受体，产能不多。
依据最终氢受体不同，分成多种类型。
1）硝酸盐还原作用（反硝化作用）
由硝酸盐逐步还原成分子氮的过程。
使土壤N损失，肥力下降。
属异化性硝酸盐还原。
2）硫酸盐还原作用（异化性）
通常以乳酸为基质，积累乙酸，以SO42-为最终氢受体。
脱硫弧菌
Desulfovibrio
sp.
3）甲烷发酵作用
产甲烷菌以二氧化碳为最终氢受体。
如甲烷杆菌
Methanobacterium
四、不同呼吸类型微生物
与分子氧的不同关系
1、好氧微生物
aerobic
有氧条件下生长，进行有氧呼吸。
2、厌氧微生物
anaerobic
不需分子氧，进行无氧呼吸或发酵。
专性厌氧菌-只能在无氧条件下生长，分子氧对其有害。
主要梭菌、产甲烷细菌、脱硫弧菌。
耐气厌氧菌（aerotolerant）-无论有氧无氧，都进行发酵，分子氧无害。
如乳酸菌。
3、兼性厌氧微生物
facultative
有氧与无氧条件下均能生长，但以不同氧化方式获得能量。
如酵母菌、一些肠道菌、反硝化细菌。
酵母菌酒精发酵时通入氧气，发酵减慢，停止产生乙醇，葡萄糖消耗速率下降，氧对发酵的这种抑制现象称为巴斯德效应。
4、微好氧微生物
microaerophilic
在氧浓度较低条件下生长，进行有氧呼吸。
氧的危害
O2
e
→
O2-
超氧化物自由基
有一些酶可解除危害。
五、不同发酵类型
对G发酵产物不同划分，糖的无氧降解。
（一）乙醇发酵：
EMP
脱羧酶
脱氢酶
1.酵母无氧条件
G
丙酮酸
乙醛
乙醇
此属正常形式，称Ⅰ型发酵，亦称同型酒精发酵
2.若有亚硫酸酸氢钠存在，与乙醛结合，而使磷酸二羟丙酮作为受氢体。
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
甘油
此称为Ⅱ型发酵，但仍有乙醇产生。
3．碱性条件下（PH7.6），乙醛分子间歧化反应
一分子乙醛
乙酸（氧化）
乙醇（还原）
还有磷酸二羟丙酮
4．细菌同型酒精发酵，ED途径进行，产生2分子乙醇。
5．细菌异型酒精发酵，通过HMP途径进行，产生1分子乙醇和1分子乳酸。
总反应式如下：
G+2ADP+2Pi
2乙醇+2
CO2+2ATP
G+HSO3-
甘油+乙醛oHSO3-+CO2
2G
2甘油+乙酸+乙醇+CO2
G+ADP+Pi
CO2+ATP
乳酸+乙醇+CO2+ATP
（二）乳酸发酵
发酵产物中只有乳酸，经
EMP途径，称为同型乳酸发酵（德氏乳杆菌）。
发酵产物中除乳酸外，还有其他，如乙醇、CO2等称异型乳酸发酵。
经HMP
途径。
如肠膜状明串珠菌Leuconostoc
mesenteroides
总反应式：
同型：
2乳酸+2ATP
异型：
1乳酸+乙醇+CO2+ATP
真菌：
丙酮酸→
2分子乙醇→琥珀酸→延胡索酸
→苹果酸
乳酸
三）丁酸型发酵
Clostridium
所进行，特点是产物中都有丁酸。
不同种类因酶系统不同，最终产物除丁酸外，还有其他产物。
重要的有丁酸发酵、丙酮丁醇发酵、丁醇异丙醇发酵。
（四）丙酸发酵
由丙酸细菌Propionibacterium，与乳酸细菌相似，发酵产物有丙酸、乙酸、CO2。
丙酸
丙酸钙（防腐剂）
（五）混合酸发
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