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周德庆 微生物复习材料
(2006-10-16 09:04:28)| 分类： 微生物与发酵工程 |
周德庆
微生物复习材料
第一章
原核生物的形态、构造和功能
原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
细菌：一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
细菌细胞的构造
1） 细胞壁（主要成分：肽聚糖）
主要功能：1.固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；
2.为细胞的生长、分裂、和鞭毛运动所必须；
3.阻挡大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；
4．赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
G+、G-和古生菌的区别
G+细菌特点（代表：金黄葡萄球菌）：细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单，一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
肽聚糖分子由双糖单位、四肽尾、肽桥（决定了肽聚糖的多样性）组成。
磷壁酸主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
G-细菌特点（代表：E.coli）：细胞壁的特点是厚度较G+细菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层（与G+的不一样）很薄，故机械程度比较弱。
外膜（脂多糖LPS、磷脂、若干外膜蛋白）是G-细菌细胞壁所特有的结构。
古生菌:特点：与真细菌具有功能类似的细胞壁，但细胞壁的成分是假肽聚糖。
自发缺壁突变：L型细菌（通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株）
实验室中形成
彻底除尽：原生质体
人工方法去壁
缺壁细菌 部分去除：球状体
自然界长期进化中形成：支原体（细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，故即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。）
革兰氏染色的机制（证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的
不同而使染色反应不同。）：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，在加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，在经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。
2）细胞膜：液态镶嵌模型（磷脂双分子层，蛋白质）
细胞的特殊构造：
1） 糖被（荚膜）：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。与菌种的遗传性、营养条件有关。
2） 鞭毛（鞭毛基体、鞭毛钩、鞭毛丝）：以E.coli为例，基体由L、P、S、M环组成。Mot蛋白驱动S-M环快速旋转，Fli蛋白控制转动，“拴菌”试验证明“旋转论”的正确性。是一个精致、巧妙的超微型马达，能量来自细胞膜上的质子动势。
3） 芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、
抗逆性强的休眠构造。由于每个营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢并无繁殖功能。
孢囊：是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚，细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。
在固体培养基上的群体形态
菌落：在固体培养基上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。
菌苔：大量分散的纯种细胞密集地接种在固体培养基的较大表面上，结果长出的大量“菌落”已相互连成一片。
放线菌
菌丝状生长 孢子繁殖 陆生性强 原核生物 G+ 有益菌 产生抗生素
代表生物：链霉菌（基内菌丝 气生菌丝 孢子丝 分生孢子）
蓝细菌
进化历史悠久 G- 无鞭毛 含叶绿素a（但不形成叶绿体） 能进行产氧性光合作用的大型原
核生物 细胞壁双层 含肽聚糖 细胞质周围有复杂光合色素层，以类囊体形式出现（叶绿素
a和藻胆素）应用：经济价值 螺旋藻 有些能引起“赤潮”和“水华”
支原体：是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。一般称侵染植物的支原体为类支原体。
立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。
衣原体：是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G-原核生物。具感染力的细胞称做原体，通过空气传播，遇到新宿主转化为无感染力的细胞，称为始体。
以上三中同属G- 营细胞内寄生的小型原核生物，介于细菌与病毒间的一类原核生物。见p35图表。
第二章 真核微生物的形态、构造和功能
真核生物：具有细胞核 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。
真核生物和原核生物的比较（见P40图表）
菌物界：与动物界、植物界相并列的一大群无叶绿素、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含有几丁质的真核生物。
真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。多糖构成了细胞壁中有形的微纤
维和无定形基质的成分。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌则以几丁质为主。
（二）鞭毛（形态较长数量少）与纤毛（形态较短数量多）分为鞭毛纲和纤毛纲
基本构造：1）鞭杆：横切面呈“9+2”型（中心有2个相互平行的中央微管，其外被9个微管二联体围绕一圈）2）基体3）过渡区
运动机理：挥鞭式 微管二联体由A、B中空的亚纤维组成 A亚纤维为完全微管，由13个微管蛋白亚基环绕而成 伸出2条动力蛋白臂 被ca离子和mg离子激活 ATP酶可水解ATP以释放能量。B亚纤维为不完全微管，由10个微管蛋白亚基组成。通过蛋白臂和相邻微管二联体的作用，可使鞭毛作弯曲运动。
细胞基质：在真核细胞中，除细胞器以外的胶状溶液。是细胞代谢活动的重要基地。
细胞骨架：由微管、肌动蛋白丝（微丝）和中间丝3种蛋白质纤维构成的细胞支架，具有支持、运输和运动等功能。
膜边体、几丁质酶体、氢化酶体是一些真菌所特有的细胞器。
第二节 酵母菌
酵母菌：能发酵糖类的各种单细胞真菌。
可用做单细胞蛋白（SCP）的生产。
（一） 细胞壁构造：呈三明治状 外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖（机械强度） 细胞壁和子囊壁可被蜗牛消化酶水解
（二） 细胞膜：含蛋白质、类脂、少量糖类。
（三） 繁殖方式：无性繁殖（芽殖，裂殖，产无性孢子）
有性繁殖（产子囊孢子）
酵母菌的生活史：
生活史：指上一代生物个体经一系列生长，发育阶段而产生下一代个体的全部过程。
1） 以酿酒酵母为代表：营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在。
子囊孢子（n 在合适条件下）——单倍体营养细胞（n）——出芽生殖（n）——两个性别不同的营养细胞彼此结合形成二倍体营养细胞（2n）——出芽生殖（2n）——变为子囊（在以醋酸盐为唯一或主要碳源，缺乏氮源即产孢子培养基上）——减数分裂——4个子囊孢子（n 用蜗牛消化酶破壁可释放其中的子囊孢子）
2） 营养体只以单倍体形式存在
3） 营养体只能以二倍体的形式存在。
第三节 丝状真菌——霉菌
霉菌：会引起物品霉变的真菌
霉菌营养体的基本单位是菌丝。
菌丝体：由许多菌丝相互交织而形成的一个菌丝集团。
营养菌丝体：密闭在固体营养基质内部，主要执行吸取营养功能的菌丝体。
气生菌丝体：伸展到空间的菌丝体。菌落比较见P59表格
第四节 产大型子实体的真菌——蕈菌
作为食用菌 也称伞菌
分化阶段：一级菌丝（担孢子萌发形成的单核细胞构成的菌丝）——二级菌丝（一级菌丝接合，通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝，通过锁状联合：形成喙状突起而联合两个细胞的方式不断使双核细胞分裂，从而使菌丝尖端不断向前延伸。）——三级菌丝——子实体——担孢子（由担子细胞顶端形成的4个有性孢子）
比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同：
细菌分为G+和G-，G+肽聚糖含量高，G-含量低；G+磷壁酸含量较高，而G-不含磷壁酸；G+类脂质一般无，而G-含量较高；G+不含蛋白质，G-含量较高。放线菌为G-，其细胞壁具有G-所具有的特点。酵母菌和霉菌为真菌，酵母菌的细胞壁外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖；而霉菌的细胞壁成分为几丁质、蛋白质、葡聚糖
第三章 病毒和亚病毒
真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分
非细胞生物
类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分；寄生于植物体
亚病毒 拟病毒：只含不具有独立侵染性的RNA组分；寄生于真病毒（辅助病毒）
朊病毒：只含单一蛋白质组分（疯牛病）
病毒：是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA或RNA的遗传因子，它们能以感染态（在宿主体内）和非感染态（在离体条件下，保持侵染活性）两种状态存在。
病毒的特性：
1）形体极其微小，在电镜下才可以观察；
2） 没有细胞构造，主要成分是核酸和蛋白质，“分子生物”
3） 每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA；
4） 既无产能系统，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分；
5） 以核算和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；
6） 在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；
7） 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；
8） 有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。
病毒的构造：核心或基因组（核酸）、衣壳（蛋白质，其形态学亚单位单位是衣壳粒）组成核衣壳，是任何病毒所具有的基本结构。
病毒粒的对称体制：螺旋对称（烟草花叶病毒）、二十面对称（腺病毒）和复合对称（T偶数噬菌体）。
病毒的繁殖：
一、 原核生物的病毒——噬菌体
1、 噬菌体的繁殖：不存在个体的生长过程，只有其两中基本成分的合成和进一步装配过程。五个阶段：吸附（尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，将刺突、基板固着于细胞表面）、侵入（尾管端携带的溶菌酶将细胞壁上的肽聚糖水解）、增殖、成熟（装配）、裂解（释放）
裂解量：平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数。
凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体；反之成为温和噬菌体。
2．噬菌体销假的测定
噬菌斑：在徒步有敏感宿主细胞的固体培养基表面，若接种上相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染和裂解一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大量的细胞，结果就会在菌苔上形成一个具有一定形状大小边缘和透明度的噬菌斑。
效价：表示每毫升试样中的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数或感染中心数。测量方法：双层平板法。
成斑率：同一样品根据噬菌斑计算出来的效价与用电镜计算出来的效价之比。
3．一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。分为潜伏期（隐晦期、胞内累积期）、裂解期、平稳期
4．溶源性
温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，由于前者的基因组整合到后者的基因组上，并随后者的复制而进行同步复制，因此这种温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解，此即称溶源性。其宿主为溶源菌。
存在的形式：游离态、整合态、营养态
第四章 微生物的营养和培养基
营养物：指具有营养功能的物质，在微生物学中，还包括非常规物质形式的光辐射能在内。
第一节 微生物的6类营养要素
一、 碳源：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。大量营养物。碳源谱分为有机碳和无机碳，反必须利用有机碳源的微生物就是为数众多的异养微生物；反之，凡以无机碳源作主要碳源的微生物，则是种类较少的自养微生物。异养微生物在元素水平上最适碳源是“C.H.O”型，碳源同时又兼作能源，因此，这中碳源又称双功能营养物。
二、氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物为氨基酸自养型生物（所有的绿色植物和不少微生物）；凡需要从外界吸收现场的氨基酸作为氮源的微生物就是氨基酸异养型生物（所有的动物和大量的异养微生物）。
三、能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
光能自养型和光能异养型的能源都为光能而氢供体一个是无机物一个是有机物。
化能自养的能源和氢供体都为还原态的无机物（如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等）而基本碳源是CO2；化能异养的能源和氢供体都为有机物而基本碳源是有机物。
见P85关系图
四、生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。狭义：维生素。
五、无机盐：主要为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。分为大量元素和为量元素。K2HPO4和MgSO4可同时提供4种需要量最大的元素。
六、水
第二节 营养物质进入细胞的方式
一、 单纯扩散：被动运输 特点有：
1） 无载体蛋白参与运输；
2） 单纯依靠物理扩散方式，方向由浓至稀，从而达到平衡时细胞内外浓度相等；
3） 运送的对象为O2、CO2、乙醇和某些氨基酸分子，多为亲水性分子；
4） 不需要消耗能量；
5） 运送的速度较慢。
二、主动运送：
1） 有载体蛋白参与运输；
2） 扩散方向由稀至浓，平衡的时候内浓度比外浓度大得多；
3） 运送对象为氨基酸、乳糖、Na+和Ca2+等无机离子；
4） 需要消耗能量；
5） 运送的速度快。
三、促进扩散：
1） 有载体蛋白参与运输；
2） 扩散方向由浓至稀；
3） 运送对象为SO42-、PO43-，糖类。
4） 不需要消耗能量；
5） 运送的速度较快。
四、集团移位：
1） 有载体蛋白的参与运输；
2） 扩散方向由稀至浓；
3） 主要是用语运送各种糖类、核苷酸、丁酸、先嘌呤等物质；
4） 需要消耗能量；
5） 速度快且溶质在运送前后会发生分子结构的变化。
第三节 培养基
培养基：指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养养料。
一、 选用和设计培养基的原则和方法
4个原则：1）目的明确；
2）营养协调：
3）理化适宜；（PH值；渗透压和水活度；氧化还原势）
4）经济节约。
培养基的种类：
（一）按对培养基成分的了解作分类
1） 天然培养基：指一类利用动、植物或微生物体包括用其提取物制成的培养基，营养成分复杂又丰富、难以说出其确切化学组成的培养基；
2） 组合培养基：按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂配制成的培养基；
3） 半组合培养基：主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。
（二）按培养基外观的物理状态分：
1）液体培养基；
2）固体培养基：固化培养基（琼脂具营养性，优良的凝固剂、明胶不具营养性）
非可逆性固化培养基
天然固态培养基
滤膜
3）半固体体培养基（稀琼脂）
4） 脱水培养基
（四） 按培养基对微生物的功能分：
1） 选择性培养基；
2） 鉴别性培养基（加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂 如EMB培养基）
第五章 微生物的新陈代谢
新陈代谢：简称代谢，是推动生物一切生命活动的动力源，通常泛指发生在活细胞中的各种分解代谢（异化作用）和合成代谢（同化作用）的总和。
分解代谢酶系
复杂分子 简单分子+ATP+H（还原力）
（有机物）合成代谢酶系
第一节 微生物的能量代谢
化能异养菌
有机物——————————
光能自养菌
最初能源 日光——————————— 通用能源（ATP）
化能自养菌
还原态无机物———————
一、化能异氧微生物的生物氧化和产能
生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢和失去电子3种；
生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）3个阶段；
生物氧化的功能有产能（ATP）、产还原力H和产小分子中间代谢物3种；
生物氧化的类型则包括了呼吸、无氧呼吸和发酵3种。
（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
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 ATP + X+ ADP
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
生物固氮：大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核才具有固氮能力。生物固氮反应是一种极其温和的生化反应。
固氮微生物分为：
1． 自生固氮菌：指一类不依赖与他种生物共生而能独立进行固氮的微生物。
2． 共生固氮菌：指必须与它种生物共生在一起时才能进行固氮的微生物。
3． 联合固氮菌：指必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。
生物固氮应具备的条件：
（1） ATP的供应：N三N分子中存在3个共价键，要把这种极端稳固的分子打开就得花费巨大的能量。能量为呼吸、厌氧呼吸、发酵或光合磷酸化作用提供的。
（2） 还原力H及其传递载体：固氮反应中所需大量还原力必须以NAD（P）H+H+的形式提供。
（3） 固氮酶
（4） 还原底物——N2
（5） 镁离子
（6） 严格的厌氧微环境
为什么厌氧条件下的微生物常常为好氧菌？
固氮酶的两个蛋白组分对氧是极其敏感的，它们一旦遇到氧就很快导致不可逆的失活，因此固氮菌需要极其严格的厌氧微环境。但是由于固氮微生物的生命活动包括生物固氮所需大量能量都是来自好氧呼吸和非循环光合磷酸化。因此，它们必须是好氧微生物。这样两个矛盾的过程就需要固氮菌在长期进化过程中，演变出适合在不同条件下保护固氮酶免受氧害的机制。
原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
细菌：一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
细菌细胞的构造
1） 细胞壁（主要成分：肽聚糖）
主要功能：1.固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；
2.为细胞的生长、分裂、和鞭毛运动所必须；
3.阻挡大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；
4．赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
G+、G-和古生菌的区别
G+细菌特点（代表：金黄葡萄球菌）：细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单，一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
肽聚糖分子由双糖单位、四肽尾、肽桥（决定了肽聚糖的多样性）组成。
磷壁酸主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
G-细菌特点（代表：E.coli）：细胞壁的特点是厚度较G+细菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层（与G+的不一样）很薄，故机械程度比较弱。
外膜（脂多糖LPS、磷脂、若干外膜蛋白）是G-细菌细胞壁所特有的结构。
古生菌:特点：与真细菌具有功能类似的细胞壁，但细胞壁的成分是假肽聚糖。
自发缺壁突变：L型细菌（通过自发突变而形成的遗传性 稳定的细胞壁缺损菌株）
实验室中形成
彻底除尽：原生质体
人工方法去壁
缺壁细菌 部分去除：球状体
自然界长期进化中形成：支原体（细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，故即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。）
革兰氏染色的机制（证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的
不同而使染色反应不同。）：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，在加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，在经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。
2）细胞膜：液态镶嵌模型（磷脂双分子层，蛋白质）
细胞的特殊构造：
1） 糖被（荚膜）：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。与菌种的遗传性、营养条件有关。
2） 鞭毛（鞭毛基体、鞭毛钩、鞭毛丝）：以E.coli为例，基体由L、P、S、M环组成。Mot蛋白驱动S-M环快速旋转，Fli蛋白控制转动，“拴菌”试验证明“旋转论”的正确性。是一个精致、巧妙的超微型马达，能量来自细胞膜上的质子动势。
3） 芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、
抗逆性强的休眠构造。由于每个营养细胞仅形成一个芽孢，故芽孢并无繁殖功能。
孢囊：是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚，细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。
在固体培养基上的群体形态
菌落：在固体培养基上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。
菌苔：大量分散的纯种细胞密集地接种在固体培养基的较大表面上，结果长出的大量“菌落”已相互连成一片。
放线菌
菌丝状生长 孢子繁殖 陆生性强 原核生物 G+ 有益菌 产生抗生素
代表生物：链霉菌（基内菌丝 气生菌丝 孢子丝 分生孢子）
蓝细菌
进化历史悠久 G- 无鞭毛 含叶绿素a（但不形成叶绿体） 能进行产氧性光合作用的大型原
核生物 细胞壁双层 含肽聚糖 细胞质周围有复杂光合色素层，以类囊体形式出现（叶绿素
a和藻胆素）应用：经济价值 螺旋藻 有些能引起“赤潮”和“水华”
支原体：是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物。一般称侵染植物的支原体为类支原体。
立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。
衣原体：是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G-原核生物。具感染力的细胞称做原体，通过空气传播，遇到新宿主转化为无感染力的细胞，称为始体。
以上三中同属G- 营细胞内寄生的小型原核生物，介于细菌与病毒间的一类原核生物。见p35图表。
第二章 真核微生物的形态、构造和功能
真核生物：具有细胞核 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。
真核生物和原核生物的比较（见P40图表）
菌物界：与动物界、植物界相并列的一大群无叶绿素、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含有几丁质的真核生物。
真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。多糖构成了细胞壁中有形的微纤
维和无定形基质的成分。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌则以几丁质为主。
（二）鞭毛（形态较长数量少）与纤毛（形态较短数量多）分为鞭毛纲和纤毛纲
基本构造：1）鞭杆：横切面呈“9+2”型（中心有2个相互平行的中央微管，其外被9个微管二联体围绕一圈）2）基体3）过渡区
运动机理：挥鞭式 微管二联体由A、B中空的亚纤维组成 A亚纤维为完全微管，由13个微管蛋白亚基环绕而成 伸出2条动力蛋白臂 被ca离子和mg离子激活 ATP酶可水解ATP以释放能量。B亚纤维为不完全微管，由10个微管蛋白亚基组成。通过蛋白臂和相邻微管二联体的作用，可使鞭毛作弯曲运动。
细胞基质：在真核细胞中，除细胞器以外的胶状溶液。是细胞代谢活动的重要基地。
细胞骨架：由微管、肌动蛋白丝（微丝）和中间丝3种蛋白质纤维构成的细胞支架，具有支持、运输和运动等功能。
膜边体、几丁质酶体、氢化酶体是一些真菌所特有的细胞器。
第二节 酵母菌
酵母菌：能发酵糖类的各种单细胞真菌。
可用做单细胞蛋白（SCP）的生产。
（一） 细胞壁构造：呈三明治状 外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖（机械强度） 细胞壁和子囊壁可被蜗牛消化酶水解
（二） 细胞膜：含蛋白质、类脂、少量糖类。
（三） 繁殖方式：无性繁殖（芽殖，裂殖，产无性孢子）
有性繁殖（产子囊孢子）
酵母菌的生活史：
生活史：指上一代生物个体经一系列生长，发育阶段而产生下一代个体的全部过程。
1） 以酿酒酵母为代表：营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在。
子囊孢子（n 在合适条件下）——单倍体营养细胞（n）——出芽生殖（n）——两个性别不同的营养细胞彼此结合形成二倍体营养细胞（2n）——出芽生殖（2n）——变为子囊（在以醋酸盐为唯一或主要碳源，缺乏氮源即产孢子培养基上）——减数分裂——4个子囊孢子（n 用蜗牛消化酶破壁可释放其中的子囊孢子）
2） 营养体只以单倍体形式存在
3） 营养体只能以二倍体的形式存在。
第三节 丝状真菌——霉菌
霉菌：会引起物品霉变的真菌
霉菌营养体的基本单位是菌丝。
菌丝体：由许多菌丝相互交织而形成的一个菌丝集团。
营养菌丝体：密闭在固体营养基质内部，主要执行吸取营养功能的菌丝体。
气生菌丝体：伸展到空间的菌丝体。菌落比较见P59表格
第四节 产大型子实体的真菌——蕈菌
作为食用菌 也称伞菌
分化阶段：一级菌丝（担孢子萌发形成的单核细胞构成的菌丝）——二级菌丝（一级菌丝接合，通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝，通过锁状联合：形成喙状突起而联合两个细胞的方式不断使双核细胞分裂，从而使菌丝尖端不断向前延伸。）——三级菌丝——子实体——担孢子（由担子细胞顶端形成的4个有性孢子）
比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同：
细菌分为G+和G-，G+肽聚糖含量高，G-含量低；G+磷壁酸含量较高，而G-不含磷壁酸；G+类脂质一般无，而G-含量较高；G+不含蛋白质，G-含量较高。放线菌为G-，其细胞壁具有G-所具有的特点。酵母菌和霉菌为真菌，酵母菌的细胞壁外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖；而霉菌的细胞壁成分为几丁质、蛋白质、葡聚糖
第三章 病毒和亚病毒
真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分
非细胞生物
类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分；寄生于植物体
亚病毒 拟病毒：只含不具有独立侵染性的RNA组分；寄生于真病毒（辅助病毒）
朊病毒：只含单一蛋白质组分（疯牛病）
病毒：是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA或RNA的遗传因子，它们能以感染态（在宿主体内）和非感染态（在离体条件下，保持侵染活性）两种状态存在。
病毒的特性：
1）形体极其微小，在电镜下才可以观察；
2） 没有细胞构造，主要成分是核酸和蛋白质，“分子生物”
3） 每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA；
4） 既无产能系统，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分；
5） 以核算和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖；
6） 在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；
7） 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；
8） 有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。
病毒的构造：核心或基因组（核酸）、衣壳（蛋白质，其形态学亚单位单位是衣壳粒）组成核衣壳，是任何病毒所具有的基本结构。
病毒粒的对称体制：螺旋对称（烟草花叶病毒）、二十面对称（腺病毒）和复合对称（T偶数噬菌体）。
病毒的繁殖：
一、 原核生物的病毒——噬菌体
1、 噬菌体的繁殖：不存在个体的生长过程，只有其两中基本成分的合成和进一步装配过程。五个阶段：吸附（尾丝尖端与宿主细胞表面的特异性受体接触，将刺突、基板固着于细胞表面）、侵入（尾管端携带的溶菌酶将细胞壁上的肽聚糖水解）、增殖、成熟（装配）、裂解（释放）
裂解量：平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数。
凡在短时间内能连续完成以上5个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体；反之成为温和噬菌体。
2．噬菌体销假的测定
噬菌斑：在徒步有敏感宿主细胞的固体培养基表面，若接种上相应噬菌体的稀释液，其中每一噬菌体粒子由于先侵染和裂解一个细胞，然后以此为中心，再反复侵染和裂解周围大量的细胞，结果就会在菌苔上形成一个具有一定形状大小边缘和透明度的噬菌斑。
效价：表示每毫升试样中的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数或感染中心数。测量方法：双层平板法。
成斑率：同一样品根据噬菌斑计算出来的效价与用电镜计算出来的效价之比。
3．一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。分为潜伏期（隐晦期、胞内累积期）、裂解期、平稳期
4．溶源性
温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，由于前者的基因组整合到后者的基因组上，并随后者的复制而进行同步复制，因此这种温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解，此即称溶源性。其宿主为溶源菌。
存在的形式：游离态、整合态、营养态
第四章 微生物的营养和培养基
营养物：指具有营养功能的物质，在微生物学中，还包括非常规物质形式的光辐射能在内。
第一节 微生物的6类营养要素
一、 碳源：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。大量营养物。碳源谱分为有机碳和无机碳，反必须利用有机碳源的微生物就是为数众多的异养微生物；反之，凡以无机碳源作主要碳源的微生物，则是种类较少的自养微生物。异养微生物在元素水平上最适碳源是“C.H.O”型，碳源同时又兼作能源，因此，这中碳源又称双功能营养物。
二、氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。能把尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸的微生物为氨基酸自养型生物（所有的绿色植物和不少微生物）；凡需要从外界吸收现场的氨基酸作为氮源的微生物就是氨基酸异养型生物（所有的动物和大量的异养微生物）。
三、能源：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
光能自养型和光能异养型的能源都为光能而氢供体一个是无机物一个是有机物。
化能自养的能源和氢供体都为还原态的无机物（如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等）而基本碳源是CO2；化能异养的能源和氢供体都为有机物而基本碳源是有机物。
见P85关系图
四、生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。狭义：维生素。
五、无机盐：主要为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。分为大量元素和为量元素。K2HPO4和MgSO4可同时提供4种需要量最大的元素。
六、水
第二节 营养物质进入细胞的方式
一、 单纯扩散：被动运输 特点有：
1） 无载体蛋白参与运输；
2） 单纯依靠物理扩散方式，方向由浓至稀，从而达到平衡时细胞内外浓度相等；
3） 运送的对象为O2、CO2、乙醇和某些氨基酸分子，多为亲水性分子；
4） 不需要消耗能量；
5） 运送的速度较慢。
二、主动运送：
1） 有载体蛋白参与运输；
2） 扩散方向由稀至浓，平衡的时候内浓度比外浓度大得多；
3） 运送对象为氨基酸、乳糖、Na+和Ca2+等无机离子；
4） 需要消耗能量；
5） 运送的速度快。
三、促进扩散：
1） 有载体蛋白参与运输；
2） 扩散方向由浓至稀；
3） 运送对象为SO42-、PO43-，糖类。
4） 不需要消耗能量；
5） 运送的速度较快。
四、集团移位：
1） 有载体蛋白的参与运输；
2） 扩散方向由稀至浓；
3） 主要是用语运送各种糖类、核苷酸、丁酸、先嘌呤等物质；
4） 需要消耗能量；
5） 速度快且溶质在运送前后会发生分子结构的变化。
第三节 培养基
培养基：指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养养料。
一、 选用和设计培养基的原则和方法
4个原则：1）目的明确；
2）营养协调：
3）理化适宜；（PH值；渗透压和水活度；氧化还原势）
4）经济节约。
培养基的种类：
（一）按对培养基成分的了解作分类
1） 天然培养基：指一类利用动、植物或微生物体包括用其提取物制成的培养基，营养成分复杂又丰富、难以说出其确切化学组成的培养基；
2） 组合培养基：按微生物的营养要求精确设计后用多种高纯化学试剂配制成的培养基；
3） 半组合培养基：主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。
（二）按培养基外观的物理状态分：
1）液体培养基；
2）固体培养基：固化培养基（琼脂具营养性，优良的凝固剂、明胶不具营养性）
非可逆性固化培养基
天然固态培养基
滤膜
3）半固体体培养基（稀琼脂）
4） 脱水培养基
（四） 按培养基对微生物的功能分：
1） 选择性培养基；
2） 鉴别性培养基（加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂 如EMB培养基）
第五章 微生物的新陈代谢
新陈代谢：简称代谢，是推动生物一切生命活动的动力源，通常泛指发生在活细胞中的各种分解代谢（异化作用）和合成代谢（同化作用）的总和。
分解代谢酶系
复杂分子 简单分子+ATP+H（还原力）
（有机物）合成代谢酶系
第一节 微生物的能量代谢
化能异养菌
有机物——————————
光能自养菌
最初能源 日光——————————— 通用能源（ATP）
化能自养菌
还原态无机物———————
一、化能异氧微生物的生物氧化和产能
生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢和失去电子3种；
生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）3个阶段；
生物氧化的功能有产能（ATP）、产还原力H和产小分子中间代谢物3种；
生物氧化的类型则包括了呼吸、无氧呼吸和发酵3种。
（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
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 ATP + X+ ADP
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
生物固氮：大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核才具有固氮能力。生物固氮反应是一种极其温和的生化反应。
固氮微生物分为：
1． 自生固氮菌：指一类不依赖与他种生物共生而能独立进行固氮的微生物。
2． 共生固氮菌：指必须与它种生物共生在一起时才能进行固氮的微生物。
3． 联合固氮菌：指必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。
生物固氮应具备的条件：
（1） ATP的供应：N三N分子中存在3个共价键，要把这种极端稳固的分子打开就得花费巨大的能量。能量为呼吸、厌氧呼吸、发酵或光合磷酸化作用提供的。
（2） 还原力H及其传递载体：固氮反应中所需大量还原力必须以NAD（P）H+H+的形式提供。
（3） 固氮酶
（4） 还原底物——N2
（5） 镁离子
（6） 严格的厌氧微环境
为什么厌氧条件下的微生物常常为好氧菌？
固氮酶的两个蛋白组分对氧是极其敏感的，它们一旦遇到氧就很快导致不可逆的失活，因此固氮菌需要极其严格的厌氧微环境。但是由于固氮微生物的生命活动包括生物固氮所需大量能量都是来自好氧呼吸和非循环光合磷酸化。因此，它们必须是好氧微生物。这样两个矛盾的过程就需要固氮菌在长期进化过程中，演变出适合在不同条件下保护固氮酶免受氧害的机制。
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