微生物复习2Word下载.docx
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HMP途径：
意义：
产生大量NADPH2、为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。
ED途径：
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸裂解途径：
是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径，微生物特有。
ED途径结果：
一分子葡萄糖经ED途径最后生成2分子丙酮酸、1分子ATP，1分子NADPH、1NADH。
特点：
葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步反应才能形成的丙酮酸。
ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶。
反应步骤简单，产能效率低。
相关的发酵生产：
细菌酒精发酵
递氢、受氢
呼吸作用与发酵作用的根本区别：
电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。
（1）有氧呼吸：
是以分子氧作为最终电子（或氢）受体的氧化。
（2）无氧呼吸：
以无机氧化物中的氧作为最终电子（和氢）受体的氧化作用。
无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等无机物，或延胡索酸（fumarate）等有机物。
例：
硝酸盐呼吸又称反硝化作用：
在无恙的条件下，某些兼性厌氧细菌利用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体，把它还原成亚硝酸、NO、N2O直至N2的过程。
（3）发酵：
（狭义）在生物氧化中发酵是指无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力不经过呼吸链传递而直接交给一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。
在发酵工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。
V．P．实验（p114）
自养微生物产ATP和产还原力
1、化能自养微生物
亚硝化细菌：
将氨氧化为亚硝酸并获得能量
硝化细菌
硝化细菌：
将亚硝酸氧化为硝酸并获得能量
2、光能营养型
1）循环光合磷酸化（厌氧）：
代表：
光合细菌
2）非循环光合磷酸化（有氧）
3）嗜盐菌紫膜的光合作用：
无氧条件下，特殊构造：
紫膜蛋白
生物固氮
1）固氮微生物
自生固氮菌：
独立固氮（氧化亚铁硫杆菌等）
共生固氮菌：
与它种生物共生才能固氮；
形成根瘤及其他形式
联合固氮菌：
必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能固氮的微生物。
根际—芽孢杆菌属；
叶面—固氮菌属。
2）固氮的生化机制（p135）
固氮反应的条件：
ATP的供应；
还原力[H]及其载体；
固氮酶；
还原低物N2；
Mg2+的存在；
严格的厌氧环境
肽聚糖的合成
1、在细胞质中合成：
由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸
2、在细胞膜中合成3、在细胞膜外的合成
第六章微生物的生长及其控制
计繁殖数：
间接法：
平板菌落计数法
单细胞微生物典型生长曲线
生长曲线：
是以微生物数量（活细菌个数或细菌重量）为纵坐标，培养时间为横坐标画得的曲线。
一般说，微生物（细菌）重量的变化比个数的变化更能在本质上反应出生长的过程。
四个时期
（一）延滞期：
适应新环境的时期
影响延滞期长短的因素：
接种龄；
接种量；
培养基成分
（二）指数期：
细胞数以几何级数增长的时期
（三）稳定期：
正生长与负生长相等的动态平衡
（四）衰亡期：
整个群体呈现出负生长
微生物的连续培养
恒浊器：
一种连续培养微生物的装置。
可以根据培养液中的微生物的浓度，通过光电系统观控制培养液的流速，从而是微生物高密度的以恒定的速度生长。
恒浊反映的是细胞密度的恒定。
放线菌以及霉菌等形成菌丝的微生物不能通过恒浊器来连续培养。
恒化器：
一种微生物连续培养器。
它以恒定的速度流出培养液，使容器中的微生物生长繁殖始终低于最快生长速度。
这种容器反映的是培养基的化学环境恒定。
而恒浊器反映的是细胞浊度（浓度）的恒定。
影响微生物生长的主要因素：
营养条件，温度，pH和氧气
氧气：
专性好氧菌，兼性厌氧菌，微好氧菌，耐氧菌，厌氧菌
厌氧菌的氧毒害机制：
SOD（超氧岐化酶）学说：
氧菌因缺乏SOD，易被生物体内产生的超氧阴离子自由基（O2-）毒害致死
有害微生物的控制
灭菌：
采用强烈的理化因素使物体内外部的一切微生物永远丧失其生长
繁殖能力的措施。
消毒：
采用一种较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分有害的病原菌，而以被消毒的对象基本无害的措施。
物理灭菌因素的代表——高温
1、干热灭菌：
火焰灭菌：
常用酒精灯、接种环特点：
彻底、迅速。
干燥热空气箱灭菌：
用法：
160-170℃,2小时（利用热空气灭菌）
特点：
由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态
下不易杀死。
所以温度高、时间长。
适用：
玻璃器皿、金属器械等耐高温的固体物。
2、湿热灭菌法：
常压法：
巴氏消毒法：
专用于牛奶、啤酒、果酒等不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的低温消毒方法。
分低温维持法（63℃30min）和高温瞬时法（72℃15sec）。
煮沸消毒法：
饮用水的消毒
加压法：
常规加压蒸汽灭菌法：
方法：
一般121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）20-30min。
适用：
耐高温物品如培养基，无菌水，培养皿。
高温对培养基成分的有害影响及其防止：
（1）采用特殊加热灭菌法
（2）过滤除菌法（3）其他方法
化学杀菌剂或制菌剂（p178）
第七章微生物的遗传变异和育种
遗传变异的物质基础
三个证明DNA是遗传物质的经典实验
1、经典转化实验：
肺炎链球菌：
S型（有致病能力）R型（无致病能力）实验证明：
DNA纯度越高，转化效率也越高。
这就说明，S型菌株转移给R型菌株的，决不是某一遗传性状的本身，而是以DNA为物质基础的遗传因子
2、噬菌体感染实验：
实验证明，进入细菌细胞内部的物质是DNADNA包含有产生完整噬菌体的全部信息
3、植物病毒重建实验：
实验证明，遗传信息的流向与DNA的传递是一致的。
原核生物的质粒
质粒（plasmid）：
一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。
质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；
在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势。
质粒的特性：
可独立复制；
可消除性；
可整合性（附加体）；
相容性和不相容性；
可转移性；
可重组性
质粒在基因工程中的优点：
（1）体积小，易分离和操作
（2）环状，稳定（3）独立复制（4）拷贝数多（5）存在标记位点，易筛选
基因突变和诱变育种
基因突变：
一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变、可遗传、自发或诱变产生
野生型（原始性状）基因突变突变型（新性状）
基因突变的特点：
1、自发性2、不对应性3、稀有性4、独立性5、可诱变性6、稳定性7、可逆性
基因突变自发性和不对应性的实验证明：
三个经典实验：
变量实验；
涂布实验；
影印实验（p204）
基因突变及其机制
诱发突变中的染色体畸变包括：
染色体结构的缺失、重复、插入、易位、倒位
转座：
DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位转移到同一染色体上另一部位或其他染色体上某一部位的现象。
转座因子：
凡具有转座作用的一段DNA序列，又可称为可移动基因，可移动遗传因子，跳跃基因
转座因子主要有三类：
插入序列（IS，insertionsequence）；
转座子（Tn，transposon，又称转位子，易位子）；
Mu噬菌体（即mutatorphage，诱变噬菌体）
转座因子特点：
1、在转坐时，通过转座因子的复制，可将新形成的拷贝以非同源重组的方式转移到染色体的新部位上
2、在转座因子的两端各有一段一定长度的末端重复序列，它们既可以是正向重复，也可以是反向重复
3、每个转座因子还带有一个对转坐有特异功能的转座酶基因。
自发突变：
无人为因素下的低频率突变，原因：
（1）背景辐射：
低剂量长期效应
（2）有害产物积累：
例H2O2-内源诱变剂。
（3）碱基错配：
互变异构效应；
环出效应。
紫外线对DNA的损伤及其修复
损伤：
嘧啶在UA（紫外线）照射下，其光化学反应的产物主要是嘧啶二聚体和水化物，相邻嘧啶形成嘧啶二聚体后，造成局部DNA分子无法配对，从而引起微生物的死亡或突变。
修复：
1、光复活作用：
经过UA照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗下会被一种光激活酶——光解酶结合，这种酶在可见光下会因获得光而被激活，并使二聚体重新分解成单体。
2、切除修复（暗修复）：
经过UA照射后带有嘧啶二聚体的DNA分子，不依赖可见光，只通过酶切作用去除嘧啶二聚体，随后重新合成一段正常DNA链的核酸修复方式。
突变与育种
菌种工作包括三方面：
选种、育种、复壮和保藏。
诱变育种：
利用诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，大幅度提高突变率；
然后采用简便、快速、高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的突变株。
诱变育种的原则：
（1）使用简便有效的诱变剂：
Ames试验：
利用细菌模型了解潜在化学致癌物的诱变作用（p215）
（2）选用优良的出发菌株：
出发菌株：
野生型菌株；
生产菌株；
经过诱变的菌株。
要求：
生长快，营养要求粗放，发育早，产孢子多，对诱变剂敏感性高，已能积累少量产品或前体物的菌株
（3）处理单细胞或单孢子悬浮液：
注意生理状态、均一性、细胞浓度、菌悬液介质
（4）使用最佳诱变剂量
（5）利用协同效应：
采用复合处理，包括诱变剂先后使用，同时使用和重复使用，提高效果。
（6）寻找和利用形态、生理与产量间的相关指标
（7）根据具体情况创造新型筛选方案
突变株的筛选：
（1）产量突变株的筛选（p218）
（2）抗药性突变株的筛选（p219）
（3）营养缺陷型突变株的筛选
基本培养基（MM，[-]）：
凡能满足野生型和原养型菌株营养要求的最低成分的组合培养基。
完全培养基（CM，[+]）：
在基本培养基中加入一些富含生长因子的物质，以满足该微生物各种营养缺陷型要求。
补充培养基（SM，[X]）：
在基本培养基中有针对性地加上某一种或几种其自身不能合成的成分，以满足相应营养缺陷型生长的培养基。
与营养缺陷型突变有关的三种遗传型
野生型（wildtypestrain）[A+B+]--------------MM,CM
营养缺陷型（auxotroph）[A+B-][A-B+]------CM,SM
原养型（protroph）[A+B+]-----------------------MM,CM
突变株的筛选方法
基因重组和杂交育种中的原核生物的基因重组
基因重组：
两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定的基因组的过程。
原核生物的基因重组（形式）
（一）转化（transformation）
受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换，把它组合到自己的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象。
感受态：
是指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态。
转化子（transformant）：
转化后的受体菌
转化因子：
离体的DNA片段
转化因子要求：
1）外源游离DNA分子2）双链DNA3）不小于5×
105D，转化的片段小于107D4）亲缘关系
转化过程
双链DNA结合→酶促分解、形成片段→一条单链降解，一条进入→同源配对、受体相应段切除，交换，杂种DNA→复制、分离、转化子。
转化过程的特点：
a）对核酸酶敏感；
b）不需要活的DNA供体细胞；
c）转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化供体菌株和转化受体菌株之间的亲缘关系；
d）通常情况下质粒的自然转化效率要低得多
转染（transfection）：
噬菌体DNA被感受态细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒
转染的特点：
提纯的噬菌体DNA以转化的（而非感染）途径进入细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。
（二）转导（transduction）
由缺陷噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式；
一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中
转导子：
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞
转导种类：
完全普遍转导（p226）
普遍转导
流产普遍转导（p227）
低频转导（p228）
局限转导
高频转导（p228）
普遍转导：
噬菌体可以转导供体菌染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程
温和噬菌体为媒介；
误包装-----缺陷噬菌体；
供体菌基因组上的任何小片段
流产普遍转导：
转导DNA不能进行整合、重组和复制，但其携带的基因可经过转录而得到表达。
群体中仅一个细胞含有DNA，而其它细胞只能得到其基因产物，在选择培养基平板上形成微小菌落
局限转导：
指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体的少数特定基因携带到受体中，并与后者的基因组整合，重组，形成转导子的现象。
1、低频转导
2、高频转导：
三次感染，三次整合，一次切割，两次复制，两次裂解，两次转导
局限转导与普遍转导的主要区别：
a）局限转导中被转导的基因与噬菌体DNA共价连接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中。
而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。
b）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导。
而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。
溶源转变：
一个与转导相似又不同的现象。
温和噬菌体感染细胞后使之发生溶源化，因噬菌体的基因整合到宿主染色体上，而使后者获得了新性状的现象。
特点：
1、噬菌体不携带任何供体菌的基因；
2、噬菌体是完整的，而不是缺陷的；
3、噬菌体基因的整合到宿主染色体上导致宿主获得新性状，无通过基因重组而形成的稳定转导子；
4、宿主获得新性状具有不稳定性
（三）接合（conjugation）
通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。
通过接合而获得新遗传性状的受体细胞称为接合子
接合机制（大肠杆菌的接合机制）
由F质粒介导。
F因子为附加体质粒既可以脱离染色体在细胞内独立存在，也可插入（整合）到染色体上
F因子的四种细胞形式
a）Ｆ—菌株（“雌性”菌株），不含F因子，没有性菌毛，但可以通过接合作用接收F因子而变成F+菌株；
b）Ｆ＋菌株（“雄性”菌株），F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。
c）Hfr菌株，F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。
d）F′菌株，Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。
细胞表面同样有性菌毛。
Ｆ—（♀） Ｆ＋ （♂）
与Ｆ＋接合
分离或消除
与分与核
Ｆ—离脱染色
接或离体组
合消整合
除不正常脱离
Ｆˊ因子与染色体组整合
Ｆˊ（♂）Hfr（♂）
Ｆ—菌株（“雌性”菌株）可以通过哪些方式转变为Ｆ＋菌株（“雄性”菌株）?
（三种）
1）Ｆ＋×
Ｆ—杂交
Ｆ＋菌株的F因子向Ｆ—细胞转移，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移。
理化因子的处理可将F因子消除而使Ｆ＋菌株
滚环复制模型.：
最终杂交的结果是Ｆ—细菌变成Ｆ＋细菌，而原有的Ｆ＋细菌不变。
2）Hfr×
Ｆ—杂交（无法形成）（p231）
通过接合,高效率将部分甚至全部细菌染色体传递给Ｆ—细胞并发生重组，由此而得名为高频重组菌株。
中断杂交：
利用Hfr×
Ｆ—的接合过程，在不同时间取样，并把样品猛烈搅拌以分散接合中的细菌，然后分析受体细菌基因型，以时间（分钟）为单位绘制遗传图谱，该图谱是细菌染色体上基因顺序的直接反映。
3）F′×
F-杂交
Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。
F′×
Ｆ—与Ｆ＋×
Ｆ—的不同：
供体的部分染色体基因随F′一起转入受体细胞:
a）与染色体发生重组；
b）继续存在于F′因子上，形成一种部分二倍体；
“接合”“转导”及“转化”这三种在自然界中存在的细菌遗传重组过程各自的特点,主要是：
外源DNA的来源及进入途径有差异
（四）原生质体融合（p232）
菌种保藏
第八章微生物生态
微生物在自然界中的分布
（一）土壤中的微生物
（二）水体中的微生物
饮用水的微生物指标：
总菌数：
<
100个/ml大肠杆菌：
<
3个/L
（三）空气中的微生物
（四）工农业产品上的微生物
（五）极端环境下的微生物
（六）生物体内外的正常菌群
在正常人体皮肤、粘膜及外界相通的各种腔道（如口腔、鼻咽腔、肠道和泌尿道）等部位，长期寄居着微生物群，一般对人体无害,与宿主之间互相依存、互相制约，形成一个能进行物质、能量等交流的动态平衡的微生态系统，常称之为正常菌群
正常菌群的生理作用：
（1）生物拮抗作用
（2）刺激免疫应答（3）合成维生素
（4）促进营养吸收 （5）与衰老有关（6）抑制肿瘤的发生
微生物与生物环境之间的关系
一、互生
定义：
两种生物可以独立生活，也可以形成相互的联合，对一方有利，或双方都有利。
（一）微生物间的互生关系
纤维素分解细菌固氮菌
（二）微生物与人及动物间的互生关系
人及动物与其正常菌群即是互生关系
（三）微生物与高等植物之间的互生关系
根际微生物与高等植物间也为互生关系
二、共生
两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利的生存条件
在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；
在组织上形成了新的结构；
一旦彼此分离，各自就不能很好地生活。
（一）微生物间的共生典型的例子是地衣
（二）微生物与植物间的共生体
1、根瘤：
豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线菌共生
2、菌根菌和植物
菌根：
有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体－菌根。
菌根作用：
①帮助植物吸收水分和养料；
②调节植物代谢；
③增强植物抗病能力
微生物与动物共生
（三）微生物与动物共生
三、寄生
一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象
四、拮抗
一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。
五、捕食
一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物来满足生存需要的现象
第九章传染与免疫
免疫（immunity）：
生物体能够辩认自我与非自我，对非我做出反应以保持自身稳定的功能。
传统的免疫概念：
机体抵抗病原微生物的能力，即抗传染免疫。
（一）病原体
1、毒力：
又称致病力表示病原体致病能力的强弱。
对细菌而言，包括吸附、侵入、定殖、扩散、抵抗、毒素等因素
构成毒力的因素：
a）侵袭力（invasiveness）：
病原菌突破宿主防线，并能于宿主体内定居、繁殖、扩散的能力，称为侵袭力。
b）毒素（toxin）：
细菌毒素按其来源、性质和作用的不同:
外毒素、内毒素
（1）外毒素（exotoxin）：
病原细菌，主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒素
类毒素（toxoid）和抗毒素（antitoxin）：
利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点，用0.3-0.4%甲醛处理，使其毒性完全丧失，但仍保持抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素，常用来预防注射。
也可用类毒素注射动物（如马），以制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。
（2）内毒素（endotoxin）革兰氏阴性菌的细胞壁物质，主要成分是脂多糖（LPS），于菌体裂解时释放；
相对毒性较弱；
2、数量
3、侵入门径
干扰素
宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生的一类低分子量糖蛋白。
具有广谱抗病毒的功能.
干扰素作用于宿主细胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白质合成，影响病毒的组装释放，具有广谱抗病毒功能；
同时，还有多方面的免疫调节作用。
第十章微生物的分类和鉴定
双名法（binomialnomenclature）命名，即由属名和种名加词两部分组合而成。
菌株（strain），从自然界分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株
微生物分类鉴定中的经典方法（p356）
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