1、第一章一、 什么是微生物？ 微生物 (microorganism，microbe) 通俗定義：使一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。一般只有借助顯微鏡才能其進行觀察。 專業(yè)定義：微生物是所有形體微小的單細胞或個體結構較簡單的多細胞，以及沒有細胞結構的低等生物的通稱。 二、什么是微生物學？ 微生物學(Microbiology)是一門在細胞、分子或群體水平上研究微生物的形態(tài)構造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等生命活動基本規(guī)律，并將其應用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護等實踐領域的科學。 微生物的特點： 個體小、結構簡、胃口大、食譜廣、 繁殖快、易培養(yǎng)、數量大、分布廣、 種類多

2、、級界寬、變異易、抗性強、 休眠長、起源早、發(fā)現晚本章思考題 p 1.什么是微生物學 ？其研究內容有哪些？ 答：微生物學(Microbiology) ：生命科學的一個重要分支，是研究微生物及其生命活動規(guī)律的學科，微生物學既是基礎學科，又是應用科學。 研究內容涉及微生物的形態(tài)結構，分類鑒定，生理生化，生長繁殖，遺傳變異，生態(tài)分布，以及微生物對自然界，微生物各類群之間，微生物與其他生物之間的相互作用、相互影響，微生物在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè) 、農業(yè)、工業(yè)、食品、環(huán)境保護等各方面的應用.p 2.微生物是如何發(fā)現的？微生物學的奠基人作出了哪些主要的貢獻？答： （一）微生物的發(fā)現 我國8000年前就開始出現了曲蘗

3、釀酒； 4000年前埃及人已學會烘制面包和釀制果酒； 2500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世紀(北魏時期),賈思勰的“齊民要術”； 公元2世紀，張仲景：禁食病死獸類的肉和不清潔食物； 公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防傳染”； 元公九世紀痘漿法、痘衣法預防天花； 1346年，克里米亞半島上的法卡城之戰(zhàn)(靼坦人-羅馬人)； 16世紀，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不見的生物(living creatures)引起的； 1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學說； （2） 微生物學的奠基：1.巴斯德 (1) 發(fā)現并證實發(fā)酵是由微生物引起的； 化學家

4、出生的巴斯德涉足微生物學是為了治療“酒病和“蠶病” (2) 徹底否定了“自然發(fā)生”學說；著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實,空氣內確實含有微生物,是它們引起有機質的腐敗。 (3) 免疫學預防接種 首次制成狂犬疫苗： (4)其他貢獻 ：巴斯德消毒法：6065作短時間加熱處理，殺死有害微生物 2.柯赫 （1）微生物學基本操作技術方面的貢獻 a）細菌純培養(yǎng)方法的建立 ：土豆切面 營養(yǎng)明膠 營養(yǎng)瓊脂（平皿） b）設計了各種培養(yǎng)基，實現了在實驗室內對各種微生物的培養(yǎng) c）流動蒸汽滅菌 d）染色觀察和顯微攝影 （2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻： a)具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌 c）證明某種微生物

5、是否為某種疾病病原體的基本原則 著名的柯赫1、 在每一相同病例中都出現這種微生物； 2 、要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來； 3、用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復發(fā)生； 4 、從試驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。 3. 根據微生物的特點，為什么說微生物既是人類的敵人，更是人類的朋友？答：微生物的特點： 個體小、結構簡、胃口大、食譜廣、 繁殖快、易培養(yǎng)、數量大、分布廣、 種類多、級界寬、變異易、抗性強、 休眠長、起源早、發(fā)現晚微生物無處不在，我們無時不生活在“微生 物的海洋”中。 細菌數億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為：10034 

6、5; 10 12 噸； t每張紙幣帶細菌：900萬個； 人體體表及體內存在大量的微生物： 皮膚表面：平均10萬個細菌/平方厘米； 口腔：細菌種類超過500種； 腸道：微生物總量達100萬億， 糞便干重的1/3是細菌，每克糞便的細菌總數為：1000億個；每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬；微生物是人類的朋友！ t 微生物是自然界物質循環(huán)的關鍵環(huán)節(jié); t 體內的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質、組 成生理屏障; t 微生物可以為我們提供很多有用的物質；有機酸、酶、各種藥物、疫苗、面包、奶酪、 啤酒、醬油等等; t 基因工程為代表的現代

7、生物技術；第二章本章思考題 p 什么是菌落？無菌技術？ 答：菌落（colony）： 單個（或聚集在一起的一團）微生物在適 宜的固體培養(yǎng)基表面或內部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結構的子細胞生長群體. 眾多菌落連成一片菌苔（lawn） 無菌技術 ：用于分離、培養(yǎng)微生物的器具事先不含任何微生物；在轉接、培養(yǎng)微生物時防止其它微生物的污染；p 為什么說科赫等建立的微生物純培養(yǎng)技術是微生物學建立與發(fā)展的基石？一般可用哪些方法獲得微生物的純培養(yǎng)？ 答：固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)物1、涂布平板法 ：使用較多的常規(guī)方法，但有時涂布不均勻2、稀釋倒平板法 ：操作較麻煩,對好 氧菌、熱敏感菌 效果不

8、好 3、平板劃線法4，厭氧微生物的分離 ：稀釋搖管法用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)物：稀釋法進行液體分離必須在同一個稀釋度 的許多平行試管中,大多數（一般應超過95%） 表現為不生長。普通光學顯微鏡的使用方法及注意事項？答：實驗原理：使用油鏡時，需在玻片上滴加香柏油。這是因為油鏡的放大倍數較高，而透鏡很小，光線通過不同密度的介質物體（玻片空氣透鏡）時，部分光線會發(fā)生折射而散失，進入鏡筒的光線少，視野較暗，物體觀察不清。如在透鏡與玻片之間滴加和玻璃折射率（n=1.52）相仿的香柏油（n=1.515），則使進入油鏡的光線增多，視野亮度增強，物象清晰。p 微生物的最顯著特征就是個體微小，通常只能通過顯微鏡進

9、行觀察。試列舉在顯微觀察中通過改變樣品的反差以改善觀察效果的技術及方法。 答：光的相差人肉眼感覺不到，但相差顯微鏡配備有特殊的光學裝置環(huán)狀光闌和相差板。利用光的干涉現象，能將光的相位差轉變?yōu)槿搜劭梢圆煊X的振幅差(明暗差)，從而使原來透明的物體表現出明顯的明暗差異，對比度增強。正由于樣品的這種反差是以不同部位的密度差別為基礎形成的，因此，相差顯微鏡使人們能在不染色的情況下比較清楚地觀察到在普通光學顯微鏡和暗視野顯微鏡下都看不到或看不清的活細胞及細胞內的某些細微結構。 p 菌種保藏原理及方法？ 答：菌種保藏的原理 ：由于微生物種類繁多，且保存方法的難易程度不同，所以微生物菌種的保藏方法亦有許多。但

10、是不管有多少種菌種保藏方法，其基本原理都要求使微生物的代謝用降至最低程度，以減少其變異，使菌種處于“體眠”狀態(tài)，抑制其繁殖能力。就微生物本身而言，保藏就是要利用它們處于休眠狀態(tài)的孢子或芽孢來進行。（一）傳代保存法：有些微生物當遇到冷凍或干燥等處理時，會很快死亡，因此在這種情況下，只能求助于傳代培養(yǎng)保存法。傳代培養(yǎng)就是要定期地進行菌種轉接、培養(yǎng)后再保存，它是最基本的微生物保存法，例如酸奶等常用生產菌種的保存。 A、傳代用的培養(yǎng)基特點 傳代保存時，培養(yǎng)基的濃度不宜過高，營養(yǎng)成分不宜過于豐富，尤其是碳水化合物的濃度應在可能的范圍內盡量降低。培養(yǎng)溫度通常以稍低于最適生長溫度為好。若為產酸菌種，則應在培

11、養(yǎng)基中添加少量碳酸鈣，它與微生物代謝過程中產生的酸反應，形成二氧化碳溢出。 B、傳代間隔時間 各類微生物間隔時間不同，一般分生孢子、子囊孢子及芽孢的菌株間隔時間可以長些（6-12個月），只形成菌絲體的真菌1-3個月傳代一次，無芽孢的細菌1個月傳代一次。 C、保藏條件 一般地，大多數菌種的保藏溫度以4為好，對低溫敏感的菌株存放10冰箱保存，像厭氧菌、及部分病原真菌等微生物菌種則可以使用37進行保存，而大型食用菌的菌種則可以室溫直接保存。保藏的濕度用相對濕度表示，為50 -70之間。 D、傳代培養(yǎng)的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 容易觀察菌種形態(tài)培養(yǎng)特征是否發(fā)生變異或污染雜菌； 使用方便，易于推廣，攜帶方便。 缺

12、點: 菌種管棉塞經常容易發(fā)霉； 菌株的遺傳性狀容易發(fā)生變異； 反復傳代時，菌株的病原性、形成生理活性物質的能力以及形成孢子的能力等均有降低； 需要定期轉種，工作量大； 雜菌的污染機會較多。 2、冷凍保藏 將微生物處于冷凍狀態(tài)，使其代謝作用停止以達到保藏的日的：大多數微生物都能通過冷凍進行保存，細胞體積大者要比小者對低溫更敏感，而無細胞壁者則比有細胞壁者敏感。其原因是低溫會使細胞內的水分形成冰晶，從而引起細胞，尤其是細胞膜的損傷。進行冷凍時，適當采取速凍的方法，可因產生的冰晶小而減少對細胞的損傷。當從低溫下移出并開始升溫時，冰晶又會長大，故快速升溫也可減少對細胞的損傷。 一般來說，保藏溫度越低，

13、保藏效果越好。在常用的冷凍保藏方法中，液氮保藏可達-196。因此，從適用的微生物范圍、存活期限、件狀的穩(wěn)定性等力面來看，該方法在迄今使用的各種微生物保藏方法中是較理想的一種。 冰凍損傷的機理 ：生物細胞從室溫降至-196時，液氮保藏冷凍損傷主要發(fā)生在冷凍、解凍及保藏3個階段，因而了解冷凍損傷機理是液氮保藏的關鍵。 在冰凍過程中，主要有兩種因素造成細胞損傷： （1）、細胞內冰晶形成和重結晶，前者往往在降溫速率太快時發(fā)生，而重結晶一般是不適當的復溫所致。 （2）、冰凍使電解質和溶質的濃度逐步升高，對細胞膜造成壓力而損傷細胞。冰凍也可使細胞的所有結構失去結構水而致死。3、干燥保藏 沙土管保存和冷凍真

14、空干燥保藏是最常用的二項微生物干燥保藏技術。 砂土管保藏法：原理：干燥、缺氧。 v 方法：取河砂若干，24目過篩à10%HCl浸泡24h水洗至中性à烘干后分裝安瓿瓶或試管，加棉塞1kg/cm、23分鐘à無菌檢查à每管加孢子懸液，接種環(huán)拌勻à干燥器中燥à火焰熔封或蠟封à干燥器中保藏 v 說明：適于保藏霉菌和放線菌孢子及芽孢桿菌。 v 時間210年。 優(yōu)點：操作簡便，易于掌握，對有分生孢子的霉菌、放線菌和有芽孢的細菌，存活可達5-10年； 缺點：微生物的新陳代謝不能完全停止，僅僅能阻止代謝活動，容易引起細菌退化變異。 真空冷凍干

15、燥法： v 原理：低溫、干燥、真空（缺氧）。 v 方法：將菌種用保護劑制成菌懸液，先在極低溫度下快速冷凍，再在極低的溫度下抽真空干燥，使其中的水分直接升華為水蒸汽，以達干燥的目的。 v 常用的細胞保護劑：血清、脫脂牛奶、淀粉、葡聚糖。 v 說明：目前最有效的保藏方法。 v 適于細、放、酵、霉、病毒的保存。 v 保存時間120年。 存活率高、變異率低，但手續(xù)麻煩，且需一定設備條件。 4、斜面低溫保藏法 原理：低溫 方法：將菌種接種在新鮮斜面培養(yǎng)基上à適溫培養(yǎng)至生長完全à4冰箱保藏à每隔一段時間移接一次 說明：適于生產和科研中經常采用的菌種； 保藏時間： 霉菌：4個月

16、 酵母菌：46個月 放線菌 ：3個月 細菌: 12個月 培養(yǎng)基應少含或不含糖分（尤以細菌） 試管密封以隔絕空氣 優(yōu)：方法簡單，成活率高 缺：保存時間短，傳代次數多，易變異。 5、石蠟油封藏法 v 原理：低溫、缺氧。 v 方法：將無菌石蠟油注入生長良好的斜面種試管內（油量高出斜面1cm）à包扎后豎直放入冰箱保藏。 v 說明：液體石蠟于170干熱滅菌1h。 v 斜面培養(yǎng)基能干燥則保藏效果好。 v 保藏時間12年。 v 適于保藏霉菌、酵母、放線菌及芽孢桿菌。 v 霉菌、放線菌、芽孢細菌可保藏2年以上不死，酵母菌可保藏1-2年，一般無芽孢細菌也可保藏1年左右，甚至用一般方法很難保藏的腦膜炎球

17、菌，在37溫箱內，亦可保藏3個月之久。 v 能同化烴類的微生物不宜用此法。 液體石蠟保藏法的優(yōu)缺點 優(yōu)點： a、制作簡單，不需特殊設備，且不需經常移種； b、礦物油能隔絕空氣，把菌種置于無氧條件下，減少細菌的新陳代謝速度，推遲細胞老化，延長微生物的壽命； c、能防止培養(yǎng)基水份的蒸發(fā)。 d、同時也適用于不宜冷凍干燥的微生物（如產孢能力低的絲狀菌）的保存。 缺點： a、保存時必須直立放置，所占位置較大，同時也不便攜帶。 b、從液體石蠟下面取培養(yǎng)物移種后，接種環(huán)在火焰上燒灼時，培養(yǎng)物容易與殘留的液體石蠟一起飛濺，應特別注意。菌種保藏注意事項 : v 1、所有保藏菌種的方法都必須是長期可靠地保持菌種的

18、優(yōu)良性狀不變。 v 2、在保藏時定期檢測菌種活力，以確定保藏培養(yǎng)物的保藏期限和保藏方法的可靠性，以及確定在實際保藏過程中出現的細胞死亡程度和遺傳穩(wěn)定性。 v 3、對工業(yè)微生物生產菌種來說，建議保藏菌種的形態(tài)學和生化特征(如代謝產物的產生、酶活力、遺傳特征及生化指標)應在保藏后加以檢測和確定。 4、在整個保存處理過程中要防止雜菌污染，并一定要做無菌檢查。 5、保藏所用的菌種要在新鮮的斜面上生長豐滿，生長時間不宜過長。 6、菌種制備過程是保持菌種優(yōu)良特性的一個重要環(huán)節(jié)。例如，以砂土管保藏四環(huán)素，紅霉素產生菌時，接種斜面不宜過密，接種量必須控制適當，使菌落能充分長好，孢子豐滿，制成的孢子液要濃，每支

19、砂土管中可加入孢子液0.2-0.3毫升；使用的干燥劑要新鮮，最好在較短時間內將水分抽干。抽真空時間過長，孢子死亡增多。 革蘭氏染色的原理及步驟？ 答：實驗原理：由于細菌微小、無色半透明，所以必須進行染色，以增加反差，才能在光學顯微鏡下看清楚。只用一種染料染色的方法叫單染色法，單染色法只能顯示細菌的形態(tài)、排列，不能顯示細菌結構，不能鑒別細菌。由于細菌在中性、弱堿性環(huán)境中大多帶正電荷，故易與帶負電荷的堿性染料結合，如亞甲藍、結晶紫、堿性復紅等。 1) 涂片：取一張潔凈的載玻片，用接種環(huán)取一環(huán)生理鹽水于載玻片的中央；將接種環(huán)在酒精燈上灼燒滅菌、冷卻后，無菌操作挑取少許細菌培養(yǎng)物，然后在有生理鹽水的玻

20、片上磨開，涂成直徑1cm的薄膜。 2) 干燥：在空氣中自然干燥，必要時可將涂片膜面向上，小心間斷地在弱火高處略烘，以助水分蒸發(fā)，但切勿緊靠火焰，以免涂膜烤枯，防止菌體變形。 3) 固定：干燥后，手持已干燥標本片一端，標本面向上，在酒精燈上方溫度最高處來回過3次，使菌體固定于玻片上。固定的目的一是殺死細菌并使菌體粘附于玻片上，染色時不容易脫落；二是增加其對染料的親和力，使菌體易著色，增強染色效果。固定時應注意盡量保持細胞原有形態(tài)，防止細胞膨脹和收縮。 第三章 微生物類群與形態(tài)結構1.細菌細胞壁以外的構造有哪些？1）糖被: 包被于某些細菌細 胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質. 糖被按其有無固定層次、

21、層次厚薄又可細分為莢膜(capsule 或Macrocapsule,大莢膜) 、微莢膜(microcapsule) 、 粘液層(slimelayer) 和菌膠團(zoogloea) 。2）鞭毛：某些細菌細胞表面著生的一至數十條長絲狀、螺旋形的附屬物,具有推動細菌運動功能, 為細菌的“運動器官”。菌毛: 長在細菌體表的纖細、中空、短直、數量較多的蛋白質類附屬物, 具有使菌體附著于物體表面的功能。3）性毛: 構造和成分與菌毛相同, 但比菌毛長, 數量僅一至少數幾根。性毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌株(即供體菌) 中, 其功能是向雌性菌株(即受體菌) 傳遞遺傳物質。有的性毛還是 RNA 噬菌體的特

22、異性吸附受體。2.細菌的基本形態(tài)有哪些？1）球狀：金黃色葡萄球菌、淋病奈瑟氏球菌、肺炎鏈球菌2）桿狀：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）、結核分枝桿菌、破傷風梭菌、炭疽桿菌3）螺旋狀：弧菌、螺旋菌、螺旋體菌4）其它形狀：柄桿菌、星形細菌、方形細菌、異常形態(tài)3.試根據細菌細胞結構的特點，分析并舉例說明為什么它們能在自然界中分布廣泛。細菌的適應性很強，細菌又有很多種，細菌的代謝方式多種多樣，細菌結構微小，比如大腸桿菌，一般無性繁殖，能夠大量的繁殖。細菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。細菌結構有細胞壁，細胞膜，細胞質，貯藏物，以及核區(qū)。革蘭氏陰性菌，如葡萄球菌的細胞壁含肽聚糖和磷酸

23、壁，細胞壁會保護細胞免受外界機械性或其他外力的破壞，其也能賦予細胞特定的抗原性、致病性等。而磷酸壁能提高細胞酶結合的能力，形成表面抗原，因此細胞壁能保護細菌，促進它的生長。而革蘭氏陰性菌如大腸桿菌含有肽聚糖和脂多糖，可阻止溶菌酶和抗生素的侵入，也可阻止周質空間中的酶外泄，其保護功能。并且細菌表面有糖被，能儲藏養(yǎng)料和保護細菌。有些菌還具有芽孢，比如芽孢桿菌，是對干燥、熱、化學藥物和輻射都具有高度抗性的休眠體。產芽孢細菌還可伴隨藥物的產生。因此，細菌能在自然界廣泛存在。4.細菌、粘細菌、放線菌、霉菌、酵母在繁殖方式上各有什么特點？細菌：細菌一般是以二分裂方式進行無性繁殖，指細菌通過分裂形成子細胞放

24、線菌：放線菌是具有菌絲、以孢子進行繁殖、革蘭氏染色陽性的一類原核微生物, 屬于真細菌范疇。有無性孢子繁殖和菌絲斷裂。粘細菌：桿狀、柔軟、缺乏堅硬的細胞壁, 無鞭毛, 產生粘液, 可在固體表面作 “ 滑行 ”運動, 以分裂方式進行繁殖。霉菌：1）無性孢子繁殖：不經兩性細胞配合,只是營養(yǎng)細胞的分裂或營養(yǎng)菌絲的分化(切割) 而形成新個體的過程。無性孢子有: 厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。 2）有性孢子繁殖：經過兩性細胞結合而形成的孢子稱為有性孢子。經過兩性細胞結合產生新個體的過程稱為有性繁殖 。有性繁殖一般不普遍，特別在人工培養(yǎng)基上不出現。霉菌的有性繁殖過程十分復雜，一般分為三個階段 ，即

25、質配、核配和減數分裂。酵母：（1）無性繁殖：1）芽殖：主要的無性繁殖方式，成熟細胞長出一個小芽，母細胞的細胞核分裂成兩個子核 ，一個隨母細胞的細胞質進入芽體內，當芽體接近母細胞大小時，自母細胞脫落成為新個體，如此繼續(xù)出芽。2）裂殖：少數酵母菌可以象細菌一樣借細胞橫割分裂而繁殖，其過程是細胞延長，核分裂為二，細胞中央出現隔膜，將細胞橫分為兩個具有單核的子細胞。3）無性孢子：少數酵母菌如 Sporobolomyces（擲孢酵母屬）可在卵圓形營養(yǎng)細胞上長出小梗，其上產生腎形的擲孢子（ ballistospore ）。孢子成熟后，通過一種特有的噴射機制將孢子射出。 (2) 有性繁殖：酵母菌以形成子囊和

26、子囊孢子的形式進行有性繁殖：1）兩個性別不同的單倍體細胞靠近，相互接觸；2）接觸處細胞壁消失質配；3）核配形成二倍體核的接合子：第四章 營養(yǎng)（nutrition）：指生物體從外部環(huán)境中攝取對其生命活動必需的能量和物質，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。 營養(yǎng)物（nutrient）：指具有營養(yǎng)功能的物質，那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質。 在微生物學中，它還包括非常規(guī)物質形式的光輻射能在內。a.有機氮 ：主要由蛋白質及蛋白質的各種降解產物 蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素等。 實驗室常用的有機氮源有：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、黃豆粉和花生粉等。 b

27、.無機氮 ：主要包括硝酸鹽、銨鹽、銨等。銨鹽是絕大部分微生物的有效氮源，吸收后能被直接被利用；硝酸鹽也能被大部分微生物利用，但吸收后需被還原成NH3才能進入合成代謝。 銨鹽 Eg.(NH4)2SO4 作氮源，隨著NH4的消耗培養(yǎng)基的pH值下降。 銨鹽被稱作生理酸性鹽 硝酸鹽 Eg.KNO3 作氮源，隨著NO3的消耗培養(yǎng)基的pH會上升。 硝酸鹽被稱作生理堿性鹽 c.分子氮 分子氮即為大氣中的N2。能利用N2作氮源來合成細胞結構的微生物我們稱固氮微生物。 大量元素（macroelements） ：凡是生長所需濃度在10-310-4molL范圍內的元素，可稱為大量元素（macroelements），

28、 例如P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等微量元素（ microelements ） ：凡所需濃度在10-610-8molL范圍內的元素，則稱為微量元素（microelements），如Cu、Zn、Mn、Mo、Co和Ni、Sn、Se等。營養(yǎng)類型是指根據微生物生長所需要的主要營養(yǎng)要素即能源和碳源的不同，而劃分的微生物類型。 1.光能無機營養(yǎng)型 （光能自養(yǎng)型，photoautotroph） 能以CO2為主要唯一或主要碳源； 進行光合作用獲取生長所需要的能量； 以無機物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質； 2.光能有機營養(yǎng)型 （光能異養(yǎng)型，photoheterotrop

29、h）以CO2及簡單有機物為碳源； 以有機物作為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質； 在生長時大多數需要外源的生長因子； 3.化能無機營養(yǎng)型 （化能自養(yǎng)型，chemoautotroph） 生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能； 以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作為電子供體使CO2還原成細胞物質。 4.化能有機營養(yǎng)型 （化能異養(yǎng)型，chemoheterotroph） 生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。1. 營養(yǎng)是一切生命活動所需物質之源

30、 水 碳源 氮源 微生物6大類營養(yǎng)要素 碳源、氮源、無機鹽、能源、生長因子、水 2. 微生物的營養(yǎng)類型 按微生物所需碳源和能源的性質分為四大類： 化能異養(yǎng)微生物（最多） 化能自養(yǎng)微生物 光能異養(yǎng)微生物 光能自養(yǎng)微生物 3. 微生物的營養(yǎng)的方式 有細胞構造的微生物營養(yǎng)方式都是滲透營養(yǎng)型。 單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團移位4. 設計和配置培養(yǎng)基的原則和方法 4個原則： 目的明確、營養(yǎng)協調、理化適宜和經濟節(jié)約 4個方法： 生態(tài)模擬、查閱文獻、精心設計和試驗比較5. 培養(yǎng)基的種類 天然培養(yǎng)基、組合培養(yǎng)基和半組合培養(yǎng)基； 液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基； 基礎培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基、增殖培養(yǎng)基、

31、 選擇性培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基； 種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基和保種培養(yǎng)基。難養(yǎng)菌（fastidious microorganisms） 是指寄生或共生的微生物， Eg.類支原體（MLO）、類立克次氏體（RLO）和少數寄生真菌等。：凝固劑必須具有的特點： a. 不被微生物液化、分解和利用 b. 在微生物生長的范圍內保持固體狀態(tài) c. 凝固點的溫度對微生物無害 d. 不因消毒滅菌的高溫處理而破壞 e. 配制方便、價格低廉 f. 透明度好、粘著力強常用的凝固劑： 瓊脂（agar）、 明膠（gelatin）、 海藻酸鈉（alginate）、 脫乙酰吉蘭糖膠（Gelrite）、 多聚醇F127（pluronic

32、 polyol F127 ）等。本章思考題 1、 微生物的營養(yǎng)物質有哪些？這些物質如何影響微生物的生長繁殖？ 在營養(yǎng)要素水平上則都在六大類的范圍內， 即碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水。 碳源： 一切能滿足微生物生長繁殖所需碳元素的營養(yǎng)物，稱為碳源。 微生物細胞含碳量約占干重的50，除水分外，碳源是需要量最大的營養(yǎng)物，又稱之為大量營養(yǎng)物（macronutrients）。 （1）構成細胞物質 （2）構成各種代謝產物和細胞貯藏物質 （3）為微生物進行生命活動提供能量 氮源： 凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源，稱為氮源。氮是構成重要生命物質蛋白質和核酸等的主要元素，氮占細菌干重的121

33、5，也是微生物的主要營養(yǎng)物。 構成細胞物質 、構成代謝產物。（氮源物質一般不提供能量，但也有例外： 硝化細菌，它能利用NH3氧化獲得能量，NH3既是氮源又是能源。） 能源：能為微生物生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能，稱為能源。 生長因子： 是一類調節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能用簡單的碳、氮源自行合成的需要量很小的一類有機物。無機鹽（mineral salts）或礦質元素主要可為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。水：（1）水是細胞的重要組成成分。 （2）水直接參與代謝反應，許多反應都涉及脫水和水合。 （3）水是活細胞中各種生化反應的介質。 （4）營養(yǎng)物質、代謝產物都必須溶于水中才

34、能被運輸。 （5）水比熱高、氣化熱高、沸點高，又是熱的良導體，可調節(jié)細胞的溫度。 （6）水是維持細胞。 2、 微生物有哪些營養(yǎng)類型？ 3、 培養(yǎng)基的類型有哪些？ （1） 按對培養(yǎng)基成分的了解作分類 ：天然培養(yǎng)基 組合培養(yǎng)基 半組合培養(yǎng)基（2） 按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)作分類 ：液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基 脫水培養(yǎng)基 （3） 按培養(yǎng)基對微生物的功能作分類 ：選擇性培養(yǎng)基 鑒別性培養(yǎng)基 基礎培養(yǎng)基 加富培養(yǎng)基 增殖培養(yǎng)基 4、 試比較營養(yǎng)物質進入微生物細胞的幾種方式的特點。 5、 如何對微生物實驗用的各種試材進行滅菌？第5章 微生物的代謝新陳代謝(metabolism) 1、按活細胞內進行

35、的化學反應： 分解代謝(catabolism) 大分子 到® 小分子（能量，細胞組分的前體） 合成代謝(anabolism) 小分子 到 大分子（酶，結構組分等）分解代謝的三個階段： 蛋白質 氨基酸 ；多糖 單糖 ；脂類 脂肪酸 降解成丙酮酸、乙酰輔酶A等，產ATP 降解成CO2（通過三羧酸循環(huán)），產生ATP 2、按物質轉化方式： 物質代謝 ：物質在體內轉化的過程。 能量代謝： 伴隨物質轉化而發(fā)生的能量形式相互轉化。3、按代謝產物在機體中作用不同： 初級代謝：提供能量、前體、結構物質等的代謝類型; 產物對機體有生理活性。 次級代謝：在一定生長階段出現的代謝類型；其產物 抗生素、色素、

36、激素、生物堿等。 光能 ：通過光合磷酸化將光能轉變成化學能。（一）光合微生物的種類 1、自養(yǎng)型：藍細菌、紅硫菌、綠硫菌等； 2、異養(yǎng)或兼性：紅螺菌、嗜鹽菌等。 嗜鹽菌獲能途徑 ： 有光、無氧時-光合磷酸化；有氧時-氧化磷酸化 （2） 微生物的光合磷酸化作用 （三）進行光合磷酸化微生物的特點 1 細菌內含光合色素 2 具光合單位 3 光合磷酸化 1、發(fā)酵、有氧呼吸、無氧呼吸的概念；比較發(fā)酵、有氧呼吸、無氧呼吸的異同點。 （1）發(fā)酵:在細胞內發(fā)生的一種氧化還原反應。有機物放出的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間代謝產物（有機物），同時放出能量和產生各種不同的中間代謝產物。無外源電子受體。 （

37、2） 工業(yè)發(fā)酵:利用好氧或厭氧微生物，通過物質的分解與合成兩個代謝過程將某些物質轉變成某些有用代謝產物的一類生產方式。 呼吸作用 化能異養(yǎng)型微生物產能方式：好氧或兼性厭氧微生物通過氧化作用分解葡萄糖等，放出電子，該電子經電子傳遞鏈傳遞給氧氣或其它氧化型無機物，生成水或還原型產物，并伴隨能量放出的生物學作用。 電子受體是氧氣有氧呼吸(aerobio respiation) 電子受體是無機物無氧呼吸(anaerobio respiation) 2、 與高等動植物相比，微生物代謝的多樣性表現在哪些方面？ 3、 如何利用代謝調控提高微生物發(fā)酵產物的產量？ 4、微生物產生哪些次生代謝產物？解釋它們的定義

38、。微生物的次生代謝 ： 抗生素 激素 毒素 色素 次生代謝調節(jié) 次生代謝是指微生物合成一些對微生物本身和生命活動沒有明確功能的物質的過程（正常代謝不暢時產生的支路代謝）。其產物即為次生代謝產物。它們具有生態(tài)學上的意義抗生素 ： 是由微生物產生的一類能抑制或殺死另一類微生物的化學藥劑。（對本身無害）激素 ： 微生物產生的可以刺激動物、植物生長或性器官發(fā)育的一類物質。（少量就可提高生物的生理活性） 毒素 ： 微生物產生的對其它生物具有毒性作用的物質。多為Pro類物質色素 ： 微生物在代謝過程中產生的各種有色的物質。次生代謝調節(jié) ：初生代謝對次生代謝的調節(jié) 次生代謝一般以初生代謝為前體。 C、N代謝

39、物的調節(jié) 常在菌體旺盛生長的后期C、N 消耗完后 （一般是穩(wěn)定生長期），解除阻礙，才能合成。 誘導作用及產物的反饋抑制 第6章 微生物的生長繁殖及其控制無性生殖： 不經過兩性細胞的結合。營養(yǎng)細胞或營養(yǎng)菌絲分化形成同種新個體的過程。 有性生殖： 經過兩個性細胞的結合產生新個體的過程。無性孢子繁殖 游動孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚垣孢子 粉孢子（節(jié)孢子）有性孢子繁殖 卵孢子 接合孢子 子囊孢 擔孢子 （經過質配、核配、減數分裂三個階段 ）微生物生長的測定 ：個體計數 群體重量測定 群體生理指標測定 客觀地反映微生物生長的規(guī)律； 評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質等對微生物生長的影響； 評價不同的抗菌物質對微生

40、物產生抑制(或殺死)作用的效果。生長曲線(Growth Curve): 細菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣測定細胞數量，以培養(yǎng)時間為橫座標，以菌數為縱座標作圖，得到的一條反映細菌在整個培養(yǎng)期間菌數變化規(guī)律的曲線。 一條典型的生長曲線至少可以分為遲緩期、對數期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個生長時期。1、遲緩期：細菌接種到新鮮培養(yǎng)基而處于一個新的生長環(huán)境，因此在一段時間里并不馬上分裂，細菌的數量維持恒定，或增加很少。此時胞內的RNA、蛋白質等物質含量有所增加，相對地此時的細胞體積最大，說明細菌并不是處于完全靜止的狀態(tài)。 特點：（1）生長繁殖的速度幾乎等于零 （2）細胞形態(tài)增大，桿菌的長度增加。 （3）

41、細胞內核酸含量增加，原生質呈嗜堿性。 （4）合成代謝活躍，核糖體、酶類合成加快，易產生誘導酶。 （5）對外界不良條件，如溫度和抗生素等反應敏感。 影響適應期長短的因素：（1）菌種的種類;（2）菌種的菌齡;（3）培養(yǎng)基成分; （4）接種量。 在工業(yè)發(fā)酵和科研中常用以下手段縮短遲緩期： (1) 通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短； (2) 利用對數生長期的健壯的細胞作為種子； (3) 盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大； (4) 適當擴大接種量等方式縮短遲緩期，克服不良的影響 。 一般來說，接種量增大可縮短甚至消除延遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量）。2、對數生長期(Lo

42、g phase) ：又稱指數生長期(Exponential phase)。細菌經過遲緩期進入對數生長期，并以最大的速率生長和分裂，導致細菌數量呈對數增加，而且細菌內各成分按比例有規(guī)律地增加，此時期內的細菌生長是平衡生長。對數生長期特點： （1）生長繁殖速度快，活菌的數目呈對數增長; （2）細胞進行平衡生長，菌體內各種成分最為均勻; （3）代謝活性、酶活性高而穩(wěn)定; （4）菌細胞的形態(tài)特征均勻一致，最代表種的特征; （5）微生物的生化特性均勻一致，并且典型。3、 穩(wěn)定生長期(Stationary phase)：又稱恒定期或最高生長期，由于營養(yǎng)物質消耗，代謝產物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細

43、菌生長，導致生長速率降低直至零(即細菌分裂增加的數量等于細菌死亡數)，結束對數生長期，進入穩(wěn)定生長期。穩(wěn)定生長期的活細菌數最高并維持穩(wěn)定。穩(wěn)定生長期特點: 積累貯藏物（如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等 ） ； 芽孢桿菌在此階段形成芽孢或建立自然感受態(tài)等； 發(fā)酵過程積累代謝產物的重要階段（某些放線菌大量形成抗生素）4、衰亡期(Decline或Death phase) ：營養(yǎng)物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累，細菌死亡速率逐步增加和活細菌逐步減少，標志進入衰亡期。該時期細菌代謝活性降低，細菌衰老并出現自溶。該時期死亡的細菌以對數方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分細菌產生抗性也會使細 菌死亡的速率降低。

44、衰亡期特點: 細菌代謝活性降低； 細菌衰老并出現自溶，產生或釋放出一些產物（如氨基酸、轉化酶、外肽酶或抗生素等）； 細胞呈現多種形態(tài)，有時產生畸形，細胞大小懸殊； 有些革蘭氏染色反應陽性菌變成陰性反應菌等。影響指數期微生物增代時間的因素 （1）菌種 （2）營養(yǎng)成分； （3）營養(yǎng)物濃度； （4）培養(yǎng)溫度 同步培養(yǎng)(Synchronous culture)是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步的細胞轉變成能同時進行生長或分裂的群體細胞。 連續(xù)培養(yǎng)(Continous culture of microorganisms)是在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續(xù)生長

45、下去的一種培養(yǎng)方法。微生物的高密度培養(yǎng)（high cell-density culture，HCDC）也稱高密度發(fā)酵，一般是指微生物在液體培養(yǎng)中細胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術。 高密度培養(yǎng)的具體方法： （1）選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量。 （2）補料，這是工程菌高密度培養(yǎng)的重要手段之一。 （3）提高溶解氧的濃度，提高好氧菌和兼性厭氧菌培養(yǎng)時的溶氧量也是高密度培養(yǎng)的重要手段之一。 （4）防止有害代謝產物的生成。 環(huán)境對微生物生長繁殖的影響1、 溫度：影響微生物生長的最重要因素之一。 具體表現在： 影響酶活性，溫度變化影響酶促反應速率，最終影響細胞合成。 影響細胞膜的流

46、動性，溫度高，流動性大，有利于物質的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質的吸收與代謝產物的分泌。 影響物質的溶解度，對生長有影響。利用高溫滅菌 原理：高溫可引起蛋白質、核酸和脂類等重要生物高分子發(fā)生降解或改變其空間結構等，從而變性或破壞。 § 濕熱滅菌更有效，因濕熱蒸汽不但透射力強，還能破壞維持蛋白質空間結構和穩(wěn)定性的氫鍵。 干熱滅菌 通過高溫干燥的空氣達到滅菌效果 干熱滅菌 160-170 處 理 1-2h, 適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。 優(yōu)點：可保持物品的干燥。 灼熱滅菌法 常用于金屬性接種工具、污染物品及實驗材料等廢棄物的處理。 優(yōu)

47、點：滅菌快速、徹底 2、 環(huán)境pH值 影響膜表面電荷的性質及膜的通透性，進而影響對物質的吸收能力。 改變酶活、酶促反應的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.5-5產乙醇，在pH6.5以上產甘油、酸。 環(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質吸收，或有毒物質的毒性。 嗜堿微生物：硝化細菌、尿素分解菌、多數放線菌 耐堿微生物：許多鏈霉菌 中性微生物：絕大多數細菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫桿菌屬 耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌 3、 氧氣專性好氧菌（strict aerobe）：必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細胞含有超氧物歧化酶（SO

48、D，superoxide dismutase）和過氧化氫酶。 微好氧菌（microaerophilic bacteria） 只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產能， 兼性好氧菌（facultative aerobe）在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產能，無氧時接發(fā)酵或無氧呼吸產能；細胞含有SOD和過氧化氫酶。耐氧菌（aerotolerant anaerobe） 可在分子氧存在下進行厭氧生活的厭氧菌。生活不需要氧，分子氧也對它無毒害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細胞內存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。 厭氧菌（anae

49、robe） 分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會抑制其生長甚至致死；在空氣或含有10%CO2的空氣中，在固體培養(yǎng)基表面上不能生長，只有在其深層的無氧或低氧化還原電勢的環(huán)境下才能生長；生命活動所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細胞內缺乏SOD和細胞色素氧化酶，大多數還缺乏過氧化氫酶。4、 水分微生物生長需要的水的活度在 0.630.99。當環(huán)境中的 aw值低于微生物生長需要時，微生物的生長受阻，甚至停止生長。 水的活度是指在一定的溫度和壓力下，溶液的蒸汽壓力和純水的蒸汽壓力之比，即： w = （P溶液）（P純水） 一般來說，細菌生長需要的aw值 細菌 > 霉菌 &g

50、t; 鹽細菌 > 耐旱真菌滲透壓 ： 水或其他溶劑經過半透性膜而進行的擴散稱為滲透，在滲透時溶劑通過半透性膜時的壓力稱為滲透壓，其大小與溶液的濃度成正比。 5、輻射 ：指通過空氣或外層空間以波動方式從一個地方傳播或傳遞到另一地方的能源。它們或是離子或是電磁波。是能量通過空間傳遞的一種物理現象。 （1）、可見光：波長在380760nm的電磁輻射。（2）、紫外線（）波長在136 400nm的電磁輻射（3）、電離輻射： 、射線 ，波長短，能量高，有較強的殺傷力。6、化學殺菌劑和抑菌劑抑制(Inhibition)：在亞致死劑量因子作用下導致微生物生長停止，但在移去這種因子后生長仍可以恢復的生物學

51、現象。 死亡(Death)：在致死劑量因子或在亞致死劑量因子長時間作用下，導致微生物生長能力不可逆喪失，即使這種因子移去后生長仍不能恢復的生物學現象防腐(Antiseptsis)：防腐是在某些化學物質或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生長的一種措施，它能防止食物腐敗或防止其他物質霉變。例如日常生活中以干燥、低溫、鹽腌或糖漬等防腐方法是保藏食品(物)的主要方式。具有防腐作用的化學物質稱為防腐劑。消毒(Disinfection)：消毒是利用某種方法殺死或滅活物質或物體中所有病原微生物的一種措施，它可以起到防止感染或傳播的作用。具有消毒作用的化學物質稱為消毒劑(Disinfectant)，一般消毒

52、劑在常用濃度下只能殺死微生物的營養(yǎng)體，對芽孢則無殺滅作用。滅菌(Sterilization)：滅菌是指利用某種方法殺死物體中包括芽孢在內的所有微生物的一種措施。滅菌后的物體不再有可存活的微生物。化療(Chemotherapy)：指利用具有選擇毒性的化學物質如磺胺、抗生素等對生物體內部被微生物感染的組織進行治療，以殺死組織內的病原微生物，但對機體本身無毒害作用的治療措施。控制微生物生長的化學物質：1. 抗微生物劑（ 抑菌劑 殺菌劑 溶菌劑）2. 抗代謝物 3. 抗生素本章思考題 p滅菌、消毒、防腐之間的區(qū)別。 p細菌的生長繁殖與高等動植物的有哪些異同?其典型生長曲線可分幾期，其劃分依據是什么？

53、如何測定微生物的生長繁殖？ 控制微生物生長繁殖的措施有哪些？第七章 病毒和亞病毒病毒的定義：病毒在細胞外環(huán)境以形態(tài)成熟的顆粒形式，即毒粒（virion）存在。 病毒為具有獨立于其宿主進化史的絕對細胞內寄生物，它的DNA或RNA基因組能利用細胞的合成系統在活細胞內復制、表達，并形成感染性顆粒的生物實體。病毒的特點 u個體極小：能通過細菌濾器，在電子顯微鏡下才可看見 u無細胞結構： 主要成分僅為核酸和蛋白質，又稱“分子生物”。 u在細胞外，以毒粒的形式存在，不表現任何生命特征： u毒粒具有感染性： u核酸類型：僅含有一種核酸，DNA或RNAu嚴格的活細胞內寄生：基因水平的寄生 u繁殖方式：不能生長

54、也不進行二均分裂，復制增值 u穩(wěn)定性：離體條件下，可長期保持侵染力 u藥物敏感性：對抗生素及磺胺藥物不敏感，對干擾素敏感 病毒的分類原則 ：依據病毒形態(tài)、毒粒結構、基因組、復制、化學組成在內的毒粒性質、抗原性質以及生物學性質進行分類。病毒的鑒定：1 根據病毒感染的宿主范圍及感染表現的鑒定 不同病毒感染宿主機體引起不同的疾病癥狀 在單層細胞培養(yǎng)上所產生的致細胞病變效應表現 2病毒的理化性質鑒定 電鏡技術；超速離心技術；脂溶劑等理化因子對病毒感 染性的作用 3血細胞凝集性質鑒定許多病毒能吸附于紅血球細胞表面產生凝集現象 4病毒的免役學鑒定免疫沉淀反應、凝集反應、酶聯免疫吸附測定、血凝抑制試驗、中和

55、試驗、免疫熒光、免疫電鏡、放射免疫以及單克隆抗體等技術病毒復制的時序性：病毒復制的時序性主要表現為基因組轉錄的時間早期轉錄： 早期蛋白主要參與病毒核酸復制、調節(jié)病毒基因組表達，以及改變或抑制宿主細胞大分子合成晚期轉錄：主要表達構成子代毒粒所需的結構蛋白亞病毒是比真病毒更小更簡單的一類單分子病毒的總稱。 衛(wèi)星病毒 擬病毒和衛(wèi)星RNA 類病毒 朊病毒 思 考 題 1. 病毒殼體結構有哪幾種對稱形式? 毒粒的主要結構類型有哪些? 螺旋對稱殼體 二十面體對稱殼體 雙對稱結構 根據病毒毒粒有無包膜以及殼體的對稱形式，可以將毒粒分為四種主要結構類型： 裸露的二十面體毒粒； 裸露的螺旋毒粒； 有包膜的二十面體毒粒；