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4.微生物与自然界物质循环
5.微生物在环境保护中的作用
6．分子微生物生态学的基本方法和原理
（七）微生物遗传、变异和育种
1.微生物遗传变异的物质基础
2.质粒及转座因子
3.微生物基因的表达及调控
4.微生物基因突变和诱变育种
5.基因重组和杂交育种
6.基因工程原理及技术
7.菌种的退化、复壮和保藏
8.微生物基因组结构特点及功能基因组
（八）传染与免疫
1.传染的概念
2.非特异性免疫
3.特异性免疫
4.免疫学的实际意义
（九）实验设计
1.微生物的分离、鉴定
2.获得特定的微生物基因或代谢产物
3.利用所知功能的微生物解决某个实际问题
二、考试要求
（一）微生物学基本概念和意义
1.了解什么是微生物？
微生物学的研究领域和相关学科。
掌握微生物学中常用科学词语和名称。
2.了解微生物的生物多样性概念，包括物种多样性、形态多样性、发育多样性、代谢及遗传多样性，微生物多样性是人类生存活动的重要生物资源。
3.了解微生物学发展史是伴随人类文明和技术进步的漫长历程；
微生物学的发展促进了人类的进步。
4.了解微生物对生命科学基础理论研究的贡献，以及在医药、工业、农业、环境保护等方面的应用。
（二）原核微生物
1.了解什么是原核生物？
什么是生命三域说，由谁提出及根据是什么？
了解原核生物的系统进化理论。
2.了解原核生物的细胞结构，认识细胞壁、细胞膜、核区（异核体）、核糖体、内生孢子、鞭毛等结构和功能性状，以及在微生物多样性研究中的意义。
3.了解和掌握原核生物的现代分类体系与鉴定的基本程序和方法。
包括革兰氏染色、形态观察、生理测定、生化活性分析、细胞化学分析、核酸（RNA/DNA）分析、蛋白质分析等表观和分子信息在分类鉴定中的综合应用。
了解原核微生物的命名法规。
4.了解和认识原核生物的物种多样性。
了解细菌（狭义的）、放线菌、蓝细菌和古菌的重要代表种群的基本特性和在研究生命现象中的意义。
1.了解什么是真核生物?
真核微生物的主要类群。
2.了解真核微生物的细胞结构与功能,比较真核细胞与原核细胞间的主要区别。
3.了解和掌握真核微生物的分类与鉴定的基本方法。
认识真核微生物的物种多样性。
了解酵母菌、霉菌、蕈菌的主要代表种群的生物学特征和实际意义。
1.了解病毒的基本特点、病毒的结构、病毒大小以及病毒的寄主和种类。
2.了解病毒的分类原理和命名原则
3.了解病毒侵入寄主细胞后复制周期所包括的吸附、穿入、脱壳、转录和翻译、组装及释放等主要环节。
4.了解什么是亚病毒？
亚病毒包括的类病毒、拟病毒、朊病毒等的特性。
5.何谓噬菌体？
何谓温和噬菌体、溶源噬菌体以及λ噬菌体？
6.了解目前国内外在主要病毒研究领域的研究状况和进展，如禽流感病毒，肝炎病毒等与人类息息相关的类群。
（五）微生物生理和代谢
1.了解微生物六类营养要素;
微生物的营养类型;
培养基种类及配制原则。
2.了解微生物生长的测定方法；
熟悉典型生长曲线的意义；
了解影响微生物生长的主要因素。
3.了解控制有害微生物的主要措施及其意义；
熟悉高温灭菌的主要方法；
了解常用化学杀菌剂、抗生素、消毒剂和治疗剂种类和功效，以及其杀菌、抑菌原理。
4.了解能量代谢中的生物氧化概念；
熟悉生物氧化包括的呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型及其意义。
5.了解分解代谢的内容。
何谓合成代谢？
合成代谢和分解代谢的关联性。
6.了解次生代谢和次生代谢产物（包括抗生素和非抗生素生物活性物质）及其重要性。
7.举例说明自养微生物CO2固定的4条途径：
Calvin循环、乙酰－CoA途径、逆向TCA途径和羟基丙酸途径。
了解何谓生物固氮？
固氮微生物的种类。
8.了解何谓代谢调控？
了解工业发酵通过调节三类初级代谢途径而提高发酵效率的意义。
（六）微生物生态学
1.了解微生物生态学的概念、微生物生态系的结构和功能。
2.了解自然界中微生物在土壤、水体、空气及其他环境中的分布。
何谓极端微生物？
了解古菌（Archaea）和极端微生物的关系。
了解目前已知的极端生命条件。
3.了解微生物间和微生物与其他生物间的五种主要关系类型。
4.了解微生物在自然界碳、氮、硫、磷物质循环中的作用。
5.了解何谓水体富营养化。
解释“水华”（WaterBloom）、“赤潮”（RedTide）现象。
何谓生物处理（Biotreatment）和生物整治（Bioremediation）?
说明微生物在环境保护中的作用。
6．初步了解16SrRNA等基因在分子微生物生态学中的重要意义，以及基于这类生物分子发展起来的分子微生物生态学的基本方法。
（七）微生物遗传变异和育种
1.熟悉各类微生物（细菌、古菌、真核微生物、病毒等）的遗传特征。
2.利用微生物的三个经典实验：
转化实验、噬菌体感染实验和植物病毒的重组实验证明遗传变异的物质基础是核酸。
了解遗传物质（DNA/RNA）在微生物细胞内的存在部位（核或核区、核糖体、质粒等）和功能特性。
3.了解DNA的结构及其功能（如复制、转录等）相适应的特点。
4.清楚基因的概念，了解基因突变的特点及突变机制。
能举例说明物理诱变、化学诱变在育种中的应用。
5.了解微生物基因表达调控的相关元件及其功能，了解原核微生物基因表达调控的分子机制。
6.了解原核生物的四种遗传操作方法：
转化（Transformation）、转导（Transduction）、接合（Conjugation,Mating）和原生质体融合（ProtoplastFusion）。
了解真核微生物基因重组中的有性杂交和准性杂交（ParasexualHybridization）在育种中的意义。
7.熟悉基因工程（GeneticEngineering）和相关技术术语。
熟悉基因工程的基本操作步骤。
8.了解菌种保藏的基本方法。
何谓菌种退化（Degeneration）？
了解菌种复壮的措施。
9.理解基因和基因组的概念；
了解真核生物和原核生物在基因组结构、基因结构及遗传过程中的主要差别。
1.了解什么是传染（Infection）及决定传染的基本因素。
2.了解什么是免疫？
了解非特异性免疫的概念。
3.了解特异性免疫的特点。
了解什么是抗原？
什么是抗体？
以及免疫学中常用的基本词语和概念。
4.了解抗原－抗体反应的一般规律及免疫学的意义；
抗原－抗体间的主要反应：
凝集反应、沉淀反应、补体结合试验、中和反应，熟悉上述四种免疫反应的试验方法及原理。
了解免疫制剂的种类及作用。
（九）知识综合运用能力
1.在给出前提条件下，能够设计简单的技术路线去获得所要求的微生物类群、基因或代谢产物。
2.能够根据提供的现象，提出微生物所具有的功能假说或进化过程假说。
3.利用所学知识，设计用某种微生物的功能去解决一个实际问题。
三、主要参考书目:
1.周德庆微生物学教程（第二版）北京:
高等教育出版社,2002
（为主要参考书）
2.沈萍陈向东微生物学（第二版）北京:
高等教育出版社,2006
或沈萍陈向东微生物学（彩版）北京:
高等教育出版社,2008
编制单位：
中国科学院研究生院
编制日期：
2006年6月6日
：
2008年7编制日期月6日
华东理工大学微生物学笔记
第一章绪论
第一节微生物学的研究对象与任务
研究对象--微生物：
微生物（Microorganism,,microbe）是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
微生物在生物界的地位：
包括属于原核生物的细菌、放线菌、蓝细菌、；
属于真核生物的真菌（包括藻状菌纲、担子菌纲、子囊菌纲、半知菌纲）；
以及属于非细胞结构的病毒。
微生物学的任务：
利用有利的一面为人类造福、变有害为有利。
微生物与人类的关系：
疾病、物质的霉变、工农业生产、生态。
第二节微生物学的发展
第一阶段--推测期；
第二阶段--观察期；
第三阶段--生理期；
第四阶段--分子生物学时期。
1944年，Avery证明遗传的物质基础为DNA；
1953年，Watson&
CrickDNA双螺旋结构；
1961年，Jacob＆Monod操纵子学说；
1972年，BergBoyer&
CohenDNA克隆技术；
1982年，Prusiner发现朊病毒；
1985年SaikiPCR技术（聚合酶链式反应）；
1997年，Wilmut克隆羊20世纪以核酸研究为核心：
50年代双螺旋结构；
60年代操纵子学说；
70年代DNA重组；
80年代PCR技术；
90年代DNA测序。
人类基因组测序计划提前5年完成，现由结构向功能转移（后基因组时代（post-genomics））。
从基因组到蛋白质组。
功能基因组学（functionalgenomics），蛋白质组学（proteome），生物信息学（Bioinformatics）。
模式生物：
背景清楚、基因组小、便于测定和分析、可从中获取经验改进技术方法。
第三节我国微生物学的发展
古代对微生物学的认识与利用：
酿酒，轮作，种痘。
微生物学简况：
见课本7－8页。
第二章
微生物形态与结构
Ⅰ原核微生物
第一节细菌细菌的形态和大小
形态：
球状、杆状、螺旋状；
大小：
以微米为度量单位。
细菌－原生质膜（plasmamembrance）、原生质体（protoplast）、原生质。
细菌细胞的一般结构细胞壁（cellwall）
在细胞最外层、多孔性的、具有一定屏障作用，水和某些化学物质可以通过，
但对大分子物质有阻拦作用。
功能：
韧性、弹性。
化学组成：
肽聚糖。
1G+菌G-菌核糖体（ribosome）
华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
G+菌与G-菌的细胞壁结构
内壁层（2-3nm肽聚糖层）外壁层（8-10nm脂多糖层）细胞壁为一层（20~80nm厚的肽聚糖层）
脂多糖：
O-侧链（具有抗原性）———核心———脂质（内毒素的毒性中心）G+菌与G-菌的细胞壁组成与结构比较菌性质G+菌G－
肽聚糖含量少（10%）多（40~90%）直接连接通过五肽连接链连接方式氨基酸组成D-Glu-NH2D-GluDAPL-Lys有无脂多糖有无脂蛋白无有垣酸细胞壁与革兰氏染色原生质体和球形体原生质体（protoplast）：
指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁的合成后，所留下的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由革兰氏阳性菌形成。
脆弱，高渗溶液球形体：
指还残留了部分细胞壁的原生质体，一般由革兰氏阴性菌所形成。
细胞膜（cellmembrane）紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜。
主要为控制营养物质及代谢产物进出细胞。
组成：
磷脂蛋白质。
结构：
流动镶嵌模型。
间体（mesosome）拟线粒体细胞质（cytoplasm）被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，可总称为细胞质。
主要成分：
核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物、无饥盐、载色体和质粒等，少数细菌还存在羧化体、伴孢晶体或气泡等构造。
65%为核糖核酸，35%为蛋白质。
是蛋白质合成的场所。
原核生物70S，真核生物80S。
2贮藏物（reservematerials）
一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒。
在营养过剩时，聚合成各种贮藏颗粒，在营养缺乏时又被分解利用。
气泡（gasvacuoles）存在于许多光能营养型、无鞭毛运动水生细菌中的泡囊状内含物，内中充满气体。
外由仅2nm厚的蛋白质膜所包围，具有调节细胞比重，以使其漂浮在合适水层中的作用，借以获取光能、氧和营养物质。
核质体（nuclearbody）又称拟核，指原核生物所持有的无核膜包裹、无固定形态的原是细胞核，是遗传的物质基础。
质粒（plasemid）核外基因（细胞质基因）。
质粒的特性：
1.环状双链小分子片段；
2.决定细菌的某些遗传特性；
3.独立自我复制，可转移，能携带一定的遗传信息；
4.可自行消失。
细菌细胞的特殊结构荚膜（capsule）某些细菌细胞壁外存在的一层厚度不定的胶状物质。
包括微荚膜（<
200nm）；
荚膜（200nm）；
粘液层（无明显界面）；
菌胶团（几个菌共有的）。
荚膜的主要成分：
多糖。
荚膜的功能：
1.保护细菌（致病菌）免受白细胞的吞噬；
2.菌体外的贮存物。
有荚膜的菌大多为致病菌；
有荚膜菌落为光滑型致病；
无荚膜菌落为粗糙型不致病。
通过负染色法可观察到鞭毛（flegellum）和菌毛（pilus,fimbria）鞭毛：
长在细菌的体表，着生在细胞膜上的长丝状、曲波的附属物。
为细菌的运动器官，运动的支点在细胞壁上。
成分：
为蛋白质。
鞭毛丝，鞭毛钩，基体。
观察：
显微镜，半固体穿刺。
分类：
单端鞭毛菌、端生丛毛菌、两端鞭毛菌、周毛菌。
鞭毛的位置和数目具有细菌分类鉴定的意义。
菌毛：
性菌毛，普通菌毛。
3芽孢（endosporespore）伴孢晶体（parasporalcrystal；
spore-companionedcrystal）
产芽孢的菌有两类：
好气：
Bacillus（枯草芽孢杆菌属）；
厌气：
Clostridium（梭状芽孢杆菌属）。
定义：
某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚臂、含水量低、抗逆性强的休眠构造。
芽孢形成过程①束状染色质形成；
②细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中小体积部分即为前芽孢（forespore）；
③前芽孢的双层隔壁形成，这时抗辐射性提高；
④在上述两层隔壁间充填芽孢肽聚糖后，合成DPA，累积钙离子，开始形成皮层，折光率增高；
⑤芽孢衣合成结束；
⑥皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；
⑦芽孢囊裂解，芽孢游离。
特性：
含水量低，耐热，含DPA-Ca。
几种位置和形状：
如何观察：
在形成芽孢的同时，在芽孢旁形成的一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。
为有毒蛋白质，一般一个细菌产生一个，作为生物农药。
例：
苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）
细菌的群体形态菌落（colony）：
将单个细菌（或其他微生物）或一小堆同种细胞接种在固体培养基的表面（有时为内层），当它占有一定的发展空间并给予适宜的培养条件时，该细胞就会迅速生长繁殖并形成细胞堆，此即菌落。
菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
菌落特征：
一般呈现湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。
单菌落表面特征群体效应细菌的繁殖无性繁殖：
不经过两性细胞的结合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝分化而形成同种新个体的过程。
裂殖（横分裂法）：
同型，异型。
繁殖的过程：
细胞核和细胞质的分裂；
横隔壁的形成；
子细胞的分离。
立克次氏体（Rickettsia）处于细菌和病毒之间，但更接近细菌。
G－菌特点：
具有细胞壁，不能通过细菌滤器；
专性细胞内寄生，不能在人工培养基上培养。
支原体（Mycoplasma）介于细菌和立克次氏体之间，是原核生物中最小的，具有致病性。
50-60年代称为PPLO特点：
无细胞壁，可通过细菌滤器；
能在人工培养基但条件苛刻（需补充血清）；
菌落形态似荷包蛋。
衣原体（Chlamydia）介于立克次氏体和病毒之间。
以前将衣原体归于病毒，沙眼衣原体特点：
具有细胞壁，但能通过细菌滤器，专性细胞内寄生（能量寄生）。
支原体、立克次氏体、衣原体和病毒的比较比较项目细胞构造含核酸类型DNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNA核糖体细胞壁细胞膜繁殖时个体完整性大分子合成能力产ATP系统氧化谷氨酰胺能力对抑制细菌抗生素的反应病毒衣原体立克次氏体支原体无有有有无有有有有（含肽聚糖）
有（不含肽聚糖）无无有（无甾醇）
有（含甾醇）
无有（无甾醇）
不保持保持保持保持无无有有无无有有无无有有敏感（对抑制细胞有抗性敏感壁合成者例外）敏感（青霉素例外）
第三章微生物的形态与构造
Ⅱ真核微生物
原核生物与真核生物的比较原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区（nuclearregion）的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌（eubacteria）和古生菌（archaea）两大类群。
其中除少数属古生菌外，多数的原核生物都是真细菌。
真核生物是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。
真菌、显微藻类和原生动物等是属于真核生物类的微生物，故称为真核微生物（eukaryoticmicro-organisms）。
第一节酵母菌（yeast）存在的地方：
含糖量较高的偏酸性环境（如果园），
利用烃类的酵母菌可在油田或煤油厂附近分离到。
用途：
理论研究；
工业生产：
食品工业（馒头发酵酿酒），
制药业（提取核苷酸），作为菌体蛋白；
有害的酵母菌：
白色念珠菌（口腔溃疡），表皮癣菌属（足癣）
细胞的形态构造：
卵圆形，假丝状。
比细菌大约十倍
构造：
细胞壁：
葡聚糖（glucan），
甘露聚糖（mannan）；
细胞膜：
甾醇；
细胞核：
真核（如涂片好能看到的黑点即为细胞核）。
繁殖方式：
无性繁殖：
芽殖（主要方式），芽裂（产生横隔壁，
较少见），裂殖（二分分裂）。
有性繁殖：
形成子囊孢子进行有性繁殖，过程：
质配→
核配→减数分裂（核配形成的双倍体可单独存在，因为双倍体的酵母菌生活力强，所以工业生产上的酵母菌一般为二倍体。
）减数分裂包括二次细胞分裂和一次核分裂。
在减数分裂过程中可发生基因重组。
易挑起，乳白色，湿润，粘稠，比细菌的菌落大而且厚，酒香味。
第二节丝状真菌——霉菌（mold）营养来源：
主要为糖类和少量氮、矿物盐类，极易在含糖的食品（饼干、面堡、各种谷物和水果）上生长。
工业上；
理论研究。
有害的霉菌：
食品的霉变等。
霉菌的形态结构：
与放线菌一样为丝状菌，但菌丝比放线菌粗约10倍。
有单细胞和多细胞之分。
菌丝也有三种：
基内菌丝，气生菌丝，孢子丝。
细胞壁成分：
几丁质（为多糖，由N－乙酰葡糖胺通过β-1,4糖苷键相连而成）。
甾醇。
霉菌的特征性菌丝：
根霉（假根）
毛霉（）
青霉（青霉穗）曲霉（足细胞）
不易挑起，菌落疏松，产色素。
通过无性孢子繁殖；
也是三个阶段。
第四章微生物的形态和构造Ⅲ非细胞型生物
第一节病毒（virion）病毒的特性：
个体极小，只能在电子显微镜下观察到，能通过细菌过滤器；
专性活细胞内寄生；
无细胞结构。
病毒是超显微的、无细胞结构的、专性活细胞内寄生的实体。
病毒的两重性：
活细胞外具一般化学大分子特征，活细胞内具生命特征。
病毒的形态构造和化学组成病毒的大小：
以纳米为单位。
病毒的形态：
动物病毒：
圆形（球形）；
植物病毒：
杆形；
微生物病毒（噬菌体）：
蝌蚪形。
病毒的化学组成：
蛋白质（外壳），DNA或RNA。
病毒的结构：
衣壳粒（capsomere）→衣壳（capsid）（蛋白质外壳）；
衣壳＋核髓（core）（DNA或RNA）→核衣壳蛋白质外壳的作用：
构成病毒粒子外壳，起保护病毒核酸的作用。
核髓的作用：
贮存病毒的遗传信息，控制病毒的遗传变异、增殖及对宿主的感染性。
线状双链DNA或单链RNA；
线状RNA；
噬菌体：
线状双链DNA。
病毒的群体形态包涵体（inclusionbody）：
某些病毒寄生在宿主中会产生在光学显微镜下可见的小体，是病毒或尚未装配的病毒亚基的聚集体，属蛋白质性质，是有毒蛋白，作为生物农药。
优点：
专一性高；
毒性强；
使用方便；
对人、畜安全；
保护环境。
噬菌斑（plaque）：
在菌苔上逐步形成的噬菌体群体，由于其侵蚀宿主细胞的结果，会使菌苔上出现—个个具有一定形状、大小、边缘和透明度的噬菌斑。
（nucleocapsid）第二节病毒的繁殖噬菌体（bacteriophage）的繁殖吸附（adsorption）：
吸附是特异性的，即在受体细胞上有吸附位点，这样的吸附不仅宿主细胞表面和噬菌体之间形成牢固的化学结合，而且病毒粒子本身在结构上也发生了变化。
当宿主细胞发生突变后，就不能被噬菌体吸附.抗噬菌体菌株。
宿主细胞：
有吸附点；
有调节机制：
可以修复细胞壁的微小损伤；
修复能力是有限的：
一旦被噬菌体大量吸附，细胞就裂解而噬菌体没有增殖（自外裂解）
侵入（pentration）
尾部的酶水解肽聚糖，使细胞壁产生一小孔，注入核酸，而蛋白质外壳则留在细胞的外面。
尾鞘可以明显提高噬菌体核酸的注入速率增殖（replication）
核酸的复制；
蛋白质的生物合成；
噬菌体DNA一旦进入细胞中，细胞的活动受噬菌体DNA的支配，细胞核自动裂解成碎片，根据噬菌体的基因复制噬菌体的核酸、蛋白质等外壳成熟（maturity）或装配裂解（lysis）或释放（release）在固体培养基表面可见噬菌斑；
在液体培养基中可见培养物被溶解，培养基变清。
8溶原性细菌（lysogen;
lysogenicbacteria）
华东理工大学《微生物学教程》上课讲义
噬菌斑及噬菌体效价（titre）：
在这里，效价表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称为噬
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