[教學目標]通過本章的教學，使學生掌握什么是微生物？微生物的基本特征；微生物學和微生物[教學的重點和難點]微生物的概念和微生物的基本特征，微生物學發展過程中起重要作用的人和[教學方法和手段]主要以講授為主，實驗教學為輔。微生物(microbe,microorganism)非分類學上名詞，來自法語"Mi微生物是指大量的、極其多樣的、不借助顯微鏡看不見的微小生物類群的總稱。因此，微生物通常包括病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒、朊病毒）、具原核細胞結構的真細菌、古生菌以及具真核細但是有些例外，如許多真菌的子實體、蘑菇等常肉眼可見；相同的，某些藻類能生長幾米長。一般來即使為多細胞的微生物，也沒有許多的細胞類型。病毒甚至沒有細胞，只有蛋白質外殼包圍著的遺傳物質，且不能獨立存活。非細胞生物原核生物——真細菌、古細菌真核生物——真菌、單細胞藻類、原病毒、亞病毒生動物二、生物分界（微生物在生物界的位置）1、兩界系統（亞里斯多德）動物界Animalia：不具細胞壁，可運動，不行光合作用。五界系統是以細胞結構分化的等級以及和光合、吸收、攝食這三種主要營養方式有關的六界：前五界加上病毒界。3、三界（域）系統端嗜鹽菌和極端嗜酸嗜熱菌也和產甲烷細菌一樣，具有既不同其他細菌也不同于其核生物的序列特界(域)生物的系統樹。三、微生物的特點生命通過它的耐久性、適應性、它的生長及修復的能力和它的繁殖而延續下去，這是生命的基本新陳代謝，包括外部的和內部的，是一切生命的另一基本特征。控制與調節，是生命的又一基本特征。1、體積小、比表面積大大小以um計，但比表面積（表面積/體積）大，必然有一個巨大的營養吸收，代謝廢物排泄和環這一特點也是微生物與一切大型生物相區別的關鍵所在。）：2、吸收多、轉化快這一特性為高速生長繁殖和產生大量代謝物提供了充分的物質基礎。3、生長旺、繁殖快極高生長繁殖速度，如E.coli20～30分鐘分裂一次，若不停分裂，48小時后分列為2.2×1043個細菌，但隨著細菌數量的增加，營養物質的消耗，代謝廢物的積累，限制生長速度。這一特性可在短時間內把大量基質轉化為有用產品，縮短科研周期。也有不利一面，如疾病、糧食霉變。4、適應強、易變異極其靈活適應性，對極端環境具有驚人的適應力。分布區域廣，分布環境廣。生理代謝類型多，代謝產物種類多，種數多。所以微生物是很好的研究對象，具有廣泛的用途。微生物與人類生活所有方面緊密聯系，下面僅列出幾個：1、自然界的物質循環和環境保護微生物在碳循環、氮循環和磷循環(地球化學循環)中承擔主要作用，構成生物體的所有基本成分。它們可與植物相連系存在共生的關系，維持土壤肥力和環境中有毒化合物的清潔劑(生物除污)。某些微生物是破壞植物的病原菌，它們毀滅重要的作物，但是，也可有另外的作用，即它們是針對這些疾某些微生物可引起眾所周知的疾病如：天花(天花病毒)、霍亂(霍亂弧菌)和瘧疾(瘧原蟲屬，原生動物)。但是，微生物也能向我們提供抗生素)和其他的醫學上的重要藥物，通過此種方式控制它們。微生物在生產食品的許多加工業中已被應用了幾千年，從釀造、酒的釀制、干酪和面包制作到釀造醬油；害處方面，微生物引起食品酸敗和常由于攜帶在食品上的微生物而引起疾病。傳統的微生物已被用于合成許多重要的化合物，如丙酮、醋酸。最近，遺傳工程技術的進步已經引導可在微生物中克隆藥用的重要多肽，然后，可以大規模的生產。微生物由于比其更復雜的動物和植物更容易操作，已被廣泛用作模式生物去研究生物化學和遺傳學的過程。幾百萬個同樣的、單細胞的拷貝，能以大量、非常快速而且低值獲得均質的實驗材料。另外的益處是大多數人對用這些微生物進行實驗沒有種族上的異議。一、微生物學的基本內容微生物學是研究微生物生命活動規律的學科。它的基本內容是：①微生物細胞的結構和功能，研究細胞的構建及其能量、物質、信息的運轉；②微生物的進化和多樣性，研究微生物的種類，它們之間的相似性和區別，以及微生物的起源；③生態學規律，研究不同微生物之間以及它們同環境之間的相互作用；④微生物同人類的關系。二、微生物學的發展簡史中國古代：酒文化，"儀狄作酒，禹飲而甘之。"《書經》"若作酒醴，爾惟曲蘗（nie）"1、微生物的發現—形態學時期一個想看到的東西，雨水、污水、血液、體液、酒、醋、牙垢等，發現了微生物，稱為"微動體"。2、微生物學的奠基—生理學時期微生物學的一套基本技術在19世紀后期均已完善，包括顯微術、滅菌方法、加壓滅菌器（1）證實了微生物活動和否定了微生物自然發生學說。（2）免疫學—預防種痘生源說：認為微小動物是從微小動物的"種子"或"胚"形成的，"種子"或"胚"存在于空氣中。Spallanzani實驗，充分加熱的有機汁液中長出微生物原因是由于空氣將微生物帶進了汁液，因而采取完全密封隔絕的封閉法。①首先驗證了空氣中確實含有顯微鏡可觀察到的"有機體"。②加熱過的空氣通入汁液（煮沸過）并不導致微生物生長。③在一封閉容器內，對完全滅菌的汁液加上一些收集到的微生物，無例外地引起微生物生長。④設計鵝頸瓶進行實驗，最終否定自生說。相信一切發酵作用都和微生物的存在及繁殖有關。不同的發酵是由不同的微生物引起的。觀察丁酸發酵時，發現厭氧生命，提出好氧、厭氧術語。（1）建立微生物學研究基本技術①分離和純化細菌：劃線法，混合倒平板法。瓊脂、培養皿（Petri）②設計了培養細菌用的肉汁胨培養液和營養瓊脂培養基。③設計了細菌染色技術（2）證實疾病的病原菌學說，提出了柯赫準則。①某一種微生物，當被懷疑是病原體時，它一定伴隨著病害而存在；②必須能自原寄主分離出這種微生物，并培養成為純培養；③用已純化的純培養微生物，人工接種寄主，必須能誘發與原來病害相同病害；④必須自人工接種發病的寄主內，能重新分離出同一病原微生物并培養成純培養。其他人：3、現代微生物學發展—分子生物學階段將青霉素投入生產，是通氣培養微生物的開端，將微生物學與工程學結合。1944，Avery肺炎球菌轉化實驗，確定DNA是遺傳物質，標志著分子生物學的形成。（3）分子生物學階段20世紀70年代，基因工程的發展，工程菌的構建更促進了微生物學的發展。微生物學推動生命科學的發展，促進許多重大理論問題的突破，對生命科學研究技術的貢獻，與"人類基因組計劃"。4、微生物學的應用前景繼續采用微生物作為生命科學的研究材料。微生物生產與動植物生產并列為生物產業的三大支柱。在工業中許多產品利用微生物來生產，如各種生物活性物質(抗生素等)、化工原料(酒精等)。微生物在農業生產中也有著多方面的作用。微生物在食品加工中有廣泛用途，發酵食品和許多調味品都離不開微生物。微生物是消除污染、凈化環境的重要手段。在新興的生物技術產業中，微生物的作用更是不可替代。作為基因工程的外源DNA載體，不是微生物本身(如噬菌體)，就是微生物細胞中的質粒；被用作切割與拼接基因的工具酶，絕大多數來自各種微生物。由于微生物生長繁殖快、培養條件較簡易，當今大量的基因工程產品主要是以微生物作為受體而進行生產，尤其是大腸桿菌、枯草芽胞桿菌和釀酒醉母。借助微生物發酵法，人們已能生產外源蛋白質藥物(如人胰島素和干擾素等)。盡管基因工程所采用的外源基因可以來自動植物，但由于微生物生理代謝類型的多樣性，它們是最豐富的外源基因供體。與高等動植物相比，已知微生物種類只是估計存在數量的很小一部分。哺乳動物和鳥類的物種幾乎全部為人們所掌握，被子植物已知種類達93%，但細菌已知種數僅為估計數的12%，真菌為5%，資料，1991—1997發表的微生物學文獻大量集中在8個屬，尤其是埃希氏桿菌，其中大腸桿菌又占主要部分(Galvez等，1998)。可以想像，既然對少數已知微生物的研究就已為人類作通過對多樣性微生物的開發必然會為社會帶來巨大利益。微生物學事業方興未艾。微生物基因組學研究將全面展開，以微生物之間、微生物與其他生物、微生物與環境的相互作用為主要內容的微生物生態學、環境微生物學、細胞微生物學將基因組信息在基礎上獲得長足發展。[教學目標]通過本章的教學，使學生掌握微生物的種類和特征、掌握以細菌為代表原核微生物的形態結構、化學組成和繁殖特征等。[教學的重點和難點]細菌的基本形態、構造和特征；原核微生物之間的區別；革蘭氏染色；細菌[教學方法和手段]主要以講授為主，應用多媒體課件進行形象生動的課堂教學。設計微生物學形態學綜合實驗，從菌落形態、染色方法和顯微鏡觀察等多方面進行實驗教學。）：細胞型：原核微生物(prokaryotes)：細菌、放線菌等。特點是無明顯核，也無核膜、核仁。原核生物即廣義的細菌，指一大類細胞核無核膜包裹，只存在稱作核區（nuc本章主要介紹原核生物的六種類型：細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次氏體和衣原體。DNA與類組蛋白連系DNA與組蛋白連系原核細胞和真核細胞的區別原核生物和真核生物原核生物和真核生物細胞之間有許多差別。真核生物的主要特征是有細胞核和如線粒體、葉綠體原核細胞和真核細胞的區別核、核膜、染色體原核生物細胞沒有核膜，有一個明顯的核區，這個核區上集中了它的主要遺傳物組蛋白相聯系的雙鏈DNA構成的染色體組成。真核生物細胞則是由一條或一條以上的雙鏈DNA與組蛋白等結合成的染色體，并由核膜包圍。代謝場所原核細胞沒有獨立的內膜系統，與代謝有關的酶如呼吸酶合成酶等位于細胞膜上，因此它的能量代謝在質膜上進行。真核細胞不僅有獨立的內膜系統，還有細胞骨架，呼吸酶在線粒體中，有專用的細胞器來完成各項生理功能，如線粒體、葉綠體。核糖體的大小和分布原核細胞的核糖體大小為70S，常以游離狀態或多聚體狀態分布于細胞質中。真核細胞的核糖體大小為80S，可以游離狀態存在于細胞結合于內質網上。線粒體和葉綠體內有各自在結構上特殊的核糖體。一、細菌的形態構造及其功能（一）形態與染色1、基本外形：球狀——球菌；桿狀——桿菌；螺旋狀——螺旋菌。球形或近球形，根據空間排列方式不同又分為單、雙、鏈、四聯、八疊、葡萄球菌。不同的排列方式是由于細胞分裂方向及分裂后情況不同造成的。細胞呈球狀或橢圓形。根據這些細胞分裂產生的新細胞所保持的一定空間排列方式有以下幾種情形：見圖2-1單球菌——尿素微球菌（圖2-1-1）雙球菌——肺炎雙球菌（圖2-1-2）鏈球菌——溶血鏈球菌（圖2-1-3）八疊球菌——尿素八疊球菌（圖2-1-5）葡萄球菌——金黃色葡萄球菌（圖或圓柱形，徑長比不同，短粗或細長。是細菌中種類最多的。桿菌細胞呈桿狀或圓柱形。圖2.1中B的7為長桿菌和短桿菌，8（3）螺旋菌（Spirillum）：細胞呈彎曲桿狀的細菌統稱為螺旋菌。是細胞呈彎曲桿狀細菌統稱，一般分散存在。根據其長度、螺旋數目和螺距等差別，分為弧菌Vibrio（菌體只有一個彎曲，形似C弧菌偏端單生鞭毛或叢生鞭毛（圖2-1-10）細菌形態不是一成不變的，受環境條件影響（如溫度、培養基濃度及組成、菌齡等）。異常形態：一般，幼齡，生長條件適宜，形狀正常、整齊。老齡，不正常，異常形態。畸形：由于理化因素刺激，阻礙細胞發育引起。衰頹形：由于培養時間長，細胞衰老，營養缺乏，或排泄物積累過多引起。2、細菌染色法由于細菌細胞既小又透明，故一般先要經過染色才能作顯微鏡觀察。細菌染色法負染色：莢膜染色法鑒別染色法細菌染色法活菌：用美藍或TTC等正染色莢膜染色法革蘭氏染色抗酸性染色法芽孢染色法細菌大小的度量單位：以μm為單位。球菌一般以直徑來表示，球菌直徑0.5～1um。細菌大小的測定：在顯微鏡下使用顯微測微尺測定。細菌大小也不是一成不變的。二、細菌的細胞構造研究細菌細胞結構是分子生物學重要內容之一，有了電子顯微鏡才有可能。其結構分為基本結構（一）細菌細胞的一般構造基本結構是細胞不變部分，每個細胞都有，如細胞壁、細胞膜、細胞核。①概念：細胞壁（cellwall）是細胞質膜外面具有一定硬度和韌性的壁套，使細胞保持一定形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長，即使在不良環境中也能防止胞溶作用。真細菌的細胞壁由肽聚糖構成，而古細菌細胞壁組成物質極為多樣，從類似肽聚糖的物質、假肽聚糖，到多糖、蛋白質和糖蛋白。真細菌細胞壁由膚聚糖構成，膚聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和帶有交替排列的D-型或L-型氨基酸側鏈的N-乙酰胞壁酸(NAM)的多聚體。它是高度的交聯的分子，使得細胞具有剛性、強度和保護細胞抵抗滲透壓的裂解。肽聚糖有許多獨特的特性，如D-型氨基酸，它可作為抗生素攻擊肽聚糖的靶目標(抗生素通過抑制或干擾肽聚糖合成而使細胞壁缺損)。革蘭氏陽性細菌細胞還含有磷壁酸。保護原生質體免受滲透壓引起破裂的作用；維持細菌的細胞形態(可用溶菌酶處理不同形態的細菌細胞壁后，菌體均呈現圓形得到證明)；細胞壁是多孔結構的分子篩，阻擋某些分子進入和保留蛋白質在間質(革蘭氏陰性菌細胞壁和細胞質之間的區域)；細胞壁為鞭毛提供支點，使鞭毛運動。③革蘭氏染色類。對染色步驟反應的差別是由于兩類細菌的細胞外膜結構。革蘭氏陽性細菌有單一的膜稱作細胞膜(或原生質膜)，周圍被厚的肽聚糖層包圍(20～80nm)。革蘭氏陰性細菌只有一薄層肽聚糖(1—3nm)，但是在肽聚糖層外邊，仍有另一層的外膜，作為另外的屏障(圖2.3)。革蘭氏染色步驟如下：固定過的細胞用暗染色例如結晶紫染色，接著加碘液媒染，細菌細胞壁內由于染色形成結晶紫與碘的復合物。隨后加酒精從薄的細胞壁中洗出結晶紫與碘暗染色的復合物，但是結晶紫—碘復合物不能從厚的細胞壁中洗出。最后，用較淺的石炭酸復仍保持第一次的染色結果。保持原來染色(厚的細胞壁)的細胞稱作革蘭氏陽性，在光學顯微鏡下呈現藍紫色。脫色的細胞(薄的細胞壁和外膜)稱作革蘭氏陰性，染成粉紅色或淡紫色。④化學組成與超微結構革蘭氏陽性細菌細胞壁具有較厚（30～40nm）而致密的肽聚糖層，多達20層，占細胞壁的成分60-90%，它同細胞膜的外層緊密相連(見圖2.4)。外膜革蘭氏陰性細菌特殊的是外膜上含有許多獨特的結構（見圖示2.5如把外膜與肽聚糖層連接起來的布朗(Braun’s)脂蛋白，使營養物被動運輸通過膜的[膜]孔蛋白和起保護(LPS)。脂多糖也稱為內毒素，對哺乳動物有高度毒性。肽聚糖層G-細菌細胞壁肽聚糖層很薄，約有2-3nm厚。它與外膜的脂蛋白層相連。的一個透明的區域（見圖2.3）。它含有與營養物運輸和營養物進入有關的蛋白質，有：營養物進入細胞的蛋白；營養物運輸的酶，如蛋白[水解]酶；細胞防御有毒化合物，如破壞青霉素的-內酰胺酶。革蘭氏陽性細菌以上這些酶常分泌到胞外周圍，革蘭氏陰性細菌則依靠它的外膜，保持這些酶與菌的⑤G+與G－菌的細胞壁的特征比較缺有⑥細胞壁缺陷細菌A、原生質體（protoplast）：人工條件下用溶菌酶除去細胞壁或用青霉素抑制細胞壁合成后，所）：特點：對滲透壓敏感；長鞭毛也不運動；對噬菌體不敏感；細胞不能分裂等。C、細菌L型：一種由自發突變形成的變異型，無完整細胞壁，在固體培養基表面形成"油煎蛋D、支原體：長期進化形成，獨立成為柔膜菌綱，柔膜菌目。2、細胞膜與中間體構，使細胞具有選擇吸收性能，控制物質的吸收與排放，也是許多生化反應的重要部位。原生質膜是一個磷脂雙分子層，其中埋藏著與物質運輸、能量代謝和信號接收有關的整合蛋白。另外，有通過電荷相互作用，疏松附著于膜的外周蛋白。膜中的脂類和蛋白質互相相對運動。②成分與結構原生質膜(細胞膜)埋藏在磷脂雙分子層中的是有各種功能的蛋白(圖2.6)，包括轉運蛋白、能量代謝中的蛋白和能夠對化學刺激檢測和反應的受體蛋白。整合蛋白(integral)是完全地與膜連接而且貫穿全膜的蛋白，所以這些蛋白在此區域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。外周蛋白(peripheralproreins)是由于磷脂帶正電荷極性頭，只是通過電荷作用與膜松散連接的一類，用鹽溶液洗滌可以從純化的膜上除去。脂類和蛋白質均在運動，而且是彼此之間相對運動。這就是被廣泛接受的稱作液態鑲嵌模式的脂雙分子層細胞膜由含有親水區域的和疏水區域的兩親性分子磷脂組成。在膜中磷脂以雙分子層排列，極性頭部親水區指向膜的外表面，而其疏水區脂肪酸的尾部指向膜的內層。結果，膜對于大分子或電荷高的分子成為一個選擇滲透屏障，它們不易通過磷脂雙分子的疏水性內層。③功能a維持滲透壓的梯度和溶質的轉移；b細胞質膜是半滲透膜，具有選擇性的滲透作用，能阻止高分子通過，并選擇性地逆濃度梯度吸收某些低分子進入細胞；c由于膜有極性，膜上有各種與滲透有關的酶，還可使兩種結構相類似的糖進入細胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子；d細胞質膜上有合成細胞壁和形成橫隔膜組分的酶，故在膜的外表面合成細胞壁；e膜內陷形成的中間體(相當于高等植物的粒線體)含有細胞色素，參與呼吸作用；f中間體與染色體的分離和細胞分裂有關，還為細胞質膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細胞色素氧化酶、電子傳遞系統、氧化磷酸化酶及細胞質膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長出，即為鞭毛提供附著點。④內膜結構間體（mesosome）是從質膜向內伸展的細胞質中主要單位膜結構，常常同核質相聯系，位于細胞分裂處。間體的功能可能參與呼吸作用、同DNA的復制和細胞的分裂有關。載色體(chromatophore)也稱為色素體，是光合細菌進行光合作用的部位，由單層的與細胞膜相連的內膜所圍繞，主要化學成分是蛋白質和脂類。它們含有菌綠素、胡蘿卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和電子傳遞體。在綠硫菌科和紅硫菌科中存在。類囊體（thylakoid）由單位膜組成，含有葉綠素、胡蘿卜素等光合色素和有關酶類，在藍細菌3、細胞質及其內含物①概念細胞質：是指除核以外，質膜以內的原生質。②細胞質的主要成分細菌細胞質是含水的、含有細胞功能所需的各種分子、RNA和蛋白質的混合物。對所有的細菌都是一樣的，細胞質中的主要結構是核糖體。③核糖體核糖體由一個小的亞基和一個大的亞基組成，核糖體的亞基是由蛋白質和RNAs組成的復合物，是細胞中合成蛋白質的場所。原核細胞中的核糖體，盡管在形狀上和功能上與真核細胞相似，但是組建核糖體亞基的蛋白質和RNAs性質上有差別。古細菌的核糖體與真細菌的核糖體(70S)同樣大小，但是對于白喉毒素和某些抗生素的敏感性卻不同，而與真核生物的核糖體相似。業已證明抗生素對人類是非常有用的，因為抑制細菌蛋白質合成的抗生素，對真核生物蛋白質合成無效果，這樣就有④內含體某些細菌含有與特殊功能相連系的結構，稱作內含體(inclusionbodies)它常常在光學顯微鏡下觀察到。這些顆粒常是儲存物，可以與膜結合，例如聚-β-經丁酸鹽(PHB)顆粒；細胞質中發現的分散顆粒如多聚磷酸鹽顆粒(也稱為異染粒)。某些細菌中也能看到脂肪滴。一個有趣的內含體是在藍細菌(藍綠藻)和生活在水環境中的其他光合細菌內發現的氣泡，在細胞內四周排列的由蛋白質構成的氣泡提供浮力，使得細菌漂浮靠近水的表面。詳情見表2.4①原核細菌的DNA在細胞質中為單個環狀染色體，有些時候稱為擬核。細菌的DNA位于細胞質中，由一個染色體構成，不同種的細菌之間染色體大小不同(大腸桿菌染色體有4×106堿基對長)。DNA是環狀、致密超螺旋，而且與真核細胞中發現的組蛋白相類似的蛋白質結合。雖然染色體沒有核膜包圍，但在電子顯微鏡中常可看到細胞內分離的核區，稱為擬核分子大小通常小于大腸桿菌的DNA。②質粒常在細菌中發現小的、染色體外的環狀DNA片段，稱作質粒。某些細菌還含有染色體外的小分子DNA稱作質粒(p1asmids)。其上攜帶的基因對細菌正常生活并非必需，但在某些情況下對細胞有利，如抗生素抗性質粒。質粒常以不同大小的環狀雙螺旋存在，它可以獨立進行復制，也可整合到染色體上。（二）細菌細胞的特殊構造而特殊結構是細胞可變部分，不是每個都有，如鞭毛、莢膜、芽孢等。包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的透明膠狀物質。糖被的有無、厚薄與菌種的遺傳性相糖被的功能：①保護作用，如保護細胞免受干旱損傷，保護細胞免受吞噬等；②貯藏養料，以備營養缺乏時重新利用；③作為滲透屏障和離子交換系統，以保護細菌免受金屬離子的毒害；④表面附細菌間的信息識別作用；⑥堆積代謝廢物。2、鞭毛和菌毛鞭毛（flagellum，flagella）是從細胞質膜和細胞壁伸出細胞外面的蛋白質組成的絲狀體結構，鞭毛與細菌運動有關，如趨化性和趨滲性等。菌毛（pili）細菌細胞表面發現的特殊的象頭發樣的蛋白質表膜附屬物，有幾微米長。性菌毛（sexpili）與遺傳物質從一個細菌轉移到另一個細菌有關，即在細菌接合交配時起作用。性菌毛比菌毛稍長，數量少，只有一根或幾根。①概念和外部多層蛋白質及膚聚糖包圍而構成，芽孢對干燥和熱具有高度抗性。形成芽孢的細clostridium,Spirillum,Vibrio,Sarcina，每一細胞僅形成一個芽孢，所以其沒有繁殖功能。形成芽孢屬于細胞分化（形態發生）。②形態與結構芽孢結構相當復雜最里面為核心，含核質、核糖體和一些酶類，由核心壁所包圍；核心外面為皮層，由肽聚糖組成；皮層外面是由蛋白質所組成的芽孢衣；最外面是芽孢外壁。一般含內生芽孢的細），聚糖和吡啶-2,6-二羧酸鈣（DPA-Ca）。伴胞晶體——蘇云金芽孢桿菌，生物農藥。③生理特性芽孢在許多細菌中，主要是芽孢桿菌屬和梭菌屬產生一種特化的繁殖結構，(它無繁殖功能，為抗逆性休眠體)。在光學顯微鏡下用特殊的芽孢染色(如孔雀綠染色)或通過相差顯微鏡能夠觀察到芽例如熱、紫外線輻射、化學消毒劑和干燥。由于許多重要的病原菌可產生芽孢，因此，必需設計滅菌措施以除去這些堅硬的結構，因為某些菌能經受住在沸水中煮沸幾小時。④芽孢形成過程細菌芽孢的形成過程是細胞分化的一個典型例子，如圖2.9和表2.5所示。Ⅲ前階段形成的較大部分細胞膜繼續沿著小的細胞部分延伸并逐步將它包圍，形成具有雙層膜的Ⅵ皮層形成，芽胞繼續發育形成具有對熱和化學藥物等特殊抗性的芽胞，芽胞成熟Ⅶ營養細胞自溶，芽孢游離而出三、細菌的繁殖和菌落的形成當細菌從周圍環境中吸收了營養物質后，發生一系列的系列化合成反應，把進入的營養物質轉變成為新的營養物質——DNA、RNA、蛋白質、酶及其他大分子，之后菌體開始了繁殖過程形成兩個①裂殖裂殖是細菌最普遍、最主要的繁殖方式，通常表現為橫分裂。②細菌的分裂過程首先是核的分裂和隔膜的形成第二步橫隔壁的形成最后子細胞的分離①菌落菌落（colony）單個微生物在適宜的固體培養基表面或內部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞生長群體，稱為菌落。當固體培養基表面眾多菌落連成一片時，便②菌落特征各種細菌在一定條件下形成的菌落特征具有一定的穩定性和專一性，這是衡量菌種純度，辨認和鑒定菌種的重要依據。③如何描述菌落特征菌落特征包括大小，形狀，隆起形狀，邊緣情況，表面狀態，表面光澤，質地，顏色，透明度等④影響菌落特征的因素組成菌落和細胞結構和生長行為；鄰近菌落影響菌落的大小；培養條件。），因菌落呈放射狀而得名，是絲狀分枝細胞的細菌。一般分布在含水量低，有機質豐富的中性偏堿性土壤中，特殊土腥味。大多數是腐生菌，少數寄生；多數異養，好氧。突出特性是產各種抗生素。一、放線菌與人類生活及生產的關系放線菌是真細菌的一個大類群，放線菌多為腐生，少數為寄生。寄生型放線菌會引起放線菌病和諾卡同時放線菌能產生大量的、種類繁多的抗生素。世界上絕大多數的抗二、形態結構放線菌菌體為單細胞，大多數由分枝發達的菌絲組成。根據放線菌菌絲的形態和功能分為營養菌絲、氣生又稱為初級菌絲體或一級菌絲體或基內菌絲，匍匐生長于培養基內，主要生理功能是吸收營養物。營養菌絲一般無隔膜；直徑0.2-0.8微米；長度差別很大；短的小又稱為二級菌絲體。營養菌絲體發育到一定時期，長出培養基外并伸向空間的菌絲為所生菌絲。它疊生于營養菌絲之上，直徑比營養菌絲粗，當氣生菌絲發育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌絲即為孢子絲，又名產孢絲或繁殖菌絲三、菌落特征放線菌的菌落由菌絲體組成，一般圓形、光平或有許多皺褶。在光學顯微鏡下觀察，菌落周圍具有輻射狀菌絲。總的特征介于霉菌和細菌之間。據種的不同分為兩類。由大量產生分枝的和氣生菌絲的菌種所形成的菌落，如鏈霉菌。干燥，多皺，菌落小而不蔓延，營養菌絲長在培養基內，所以菌落與培養基結合緊密，不易挑取，或挑起后不易破碎。有時氣生菌絲體呈同心圓環狀，當孢子絲產生大量孢子并布滿整個菌落表面后，才形成絮狀，粉狀或顆粒狀的典型放線菌菌落。有的產生色素。由不產生大量菌絲的種類形成，如諾卡氏菌。菌落粘著力差，結構呈粉質狀，用針挑取則粉碎。放線菌主要通過形成無性孢子的方式進行繁殖，也可利用菌絲片斷進行繁殖。放線菌生長到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子，這稱為分生五、幾種常見的放線菌無氣生菌絲，基內菌絲頂端著生一孢子。原放線菌屬，降解能力強。只有基內菌絲，不形成孢子，厭氧。形成孢子囊，孢囊孢子。久、革蘭氏陰性、無鞭毛、含葉綠素（但不形成葉綠體），能進行產氧性光合作用的大型原核生物。藍細菌形態差異極大，有單細胞和絲狀體兩類形態。細胞的直徑從0.5～1μm到60μm，絲狀體的長度差異很大。多個個體聚集在一起，可形成肉眼可見的很大的群體。在水體中繁茂生長時，可使水體顏色隨菌體而發生變化。二、細胞生理特性藍細菌屬于原核生物，細胞壁與G－細菌相似，由肽聚糖等多粘復合物組成，并含有二氨基庚二酸，革蘭氏陰性，細胞壁可以分泌許多膠粘物質使一群群的細胞或絲狀結合在一起形成膠團或膠鞘；細胞核無核膜，沒有有絲分裂器；細胞質中有汽泡，可使細胞漂浮。藍細菌具有它所特有結構——光合器，光合器有兩種不同的構型，一是位于細胞膜的外膜下面呈一連續層；但大多數是位于類囊體的膜層中。光合器中含有光合作用色素有葉綠素a、藻膽素和類胡蘿卜素。藍細菌可進行光合作用。它可利用ATP和還原性物質來還原自由態的氮成為氨。光合作用的產物從鄰近的營養細胞向異形胞轉移，而固氮作用產物則移向營養細胞。三、常見的藍細菌類群常見的藍細菌類群及其特性見表2.6。古細菌是根據16SrRNA寡核苷酸序列分析，顯示出三個主要的生物域（真細菌、古細菌和真核一、古細菌的細胞結構特點古細菌的細胞壁和表面古細菌細胞壁的物質極為多樣，從類似肽聚糖的物質、假肽聚糖(假胞壁質)，到多糖、蛋白質和糖蛋白。有的古細菌細胞壁含假肽聚糖(假胞壁質)，而有的古細菌則是由兩個雙向的、不完全結晶的蛋白質或糖蛋白在細胞表面排列而成的表層，其他古細菌在原生質膜外有厚的多糖的細胞壁。古細菌有鑒別性的特征之一是在原生質膜中脂類的性質不像真細菌的脂類由酯鍵連接甘油，和真核生物一樣由醚鍵連接甘油，它們的脂類也是長鏈和分支的脂肪酸。古細菌的DNA與真細菌的染色體相似由不含核膜的單個環狀DNA分子構成，但大小通常小于大腸桿菌的DNA。如對抗生素鏈霉素和氯霉素的抗性及對白喉毒素的敏感性。二、真細菌和古細菌的差異三、古細菌的類群和生長環境古細菌類群包括能夠在極端環境中生存的細菌，如熱泉(例如硫化葉菌屬Sulfolobus和熱球菌屬產甲烷菌；極端嗜鹽菌；極端嗜熱菌；無細胞壁的古細菌重要了解大小、G、培養、細胞及代謝。介于細菌、病毒之間，專性真核活細胞內寄生，不能人工培養。不濾過，直徑0.3-0.6um，存在與寄主細胞質和核中。細胞球狀或桿狀，不運動。G-，膜疏松，酶系統不完全，不完整的產能代謝，已知可獨立生活的最小的細胞型生物。可人工培養，營養要求苛刻，油煎蛋菌落。介于立克次氏體、病毒之間。可濾過，專性活細胞內寄生。G-，"能量寄生物"。各類原核微生[教學目標]通過本章的教學，使學生掌握真核微生物的種類和特征、掌握以酵母菌和絲狀真菌為代表真核微生物的形態結構、化學組成和繁殖特征等。[教學的重點和難點]酵母菌和絲狀真菌的基本形態、構造和特征；酵母菌和絲狀真菌的菌落形態特征和繁殖方式。[教學方法和手段]主要以講授為主，應用多媒體課件進行形象生動的課堂教學。真核生物真核生物細胞具有復雜的，有膜包被的亞細胞器，使細胞功能區域化。真核生物細胞由膜分隔。細胞含有幾種不同類型的由膜包被的細胞器，其中進行著可調控的不同的生理生化過程。膜還可以傳遞信息，傳遞新陳代謝的中間產物和終產物，從生物合成位點到使用位質膜質膜是半透膜，把細胞的內外部分隔絕開來，它還參與細胞間的識別，細胞內吞作用和胞吐作用，并附著在細胞表面。膜內的運輸體系使它能有選擇性地把物質輸送到細胞內部。真核生物的質膜是一個分隔細胞內和外的半透明(seml-permeable)屏障，這一點與原核生物相似，但是真核生物的質膜含有固醇，這種扁平分子使膜的硬度增強，使真核細胞更加穩定。膜上還有運輸系統，選擇重要的物質進入細胞，并參與內吞作用和胞吐作用，在此處，食物顆粒被吞入，廢物以膜包被成小泡的形式從細胞內排出。質膜還參與了細胞之間的重要相互作用過程，例如，細胞間的識別系統及細胞在固體表面的附著作用。細胞質細胞質內的水分占70%-85%，溶液中有蛋白質、糖類和鹽類。細胞器懸浮在細胞質中。真菌和藻類細胞中還有單層膜包被的液泡。的特點，即其分子組構可以是液體，也可以是半固體。在極稀的溶液中，液泡作為營養物和廢物的儲藏場所，液泡的高含水量保持了細胞的高膨脹壓。細胞骨架細胞骨架由微管、中間纖維和微絲組成，它們維持了細胞的形狀。微絲(直徑4-7nm)和一種類似于收縮肌的肌動蛋白構成的中等纖維(直徑8-10nm)。細胞骨架是一種動力結構，不但支持細胞，還支持變形蟲式運動、細胞質流、以及核和細胞的分裂。核及核糖體細胞核是由雙層膜包被的細胞器，含有細胞的染色體DNA。核內部有核仁，這是核糖體RNA(rRNA)合成的場所。核糖體由蛋白質和BNA兩種亞單位構成，他們是DNA翻譯和蛋白核包含有微生物DNA。真核微生物中的核通常包含不止一條染色體，在染色體中，DNA被組蛋白保護起來。在二倍體生物中，這些染色體是成對的。核由雙層核膜包被，膜上有孔，在核膜孔處內外膜融合在一起。正是通過這些孔，細胞核能通過mRNA和核糖體對細胞進行穩定的調控。核膜在此處也是與內質網相連的。核內有核仁，它富含RNA，核糖體在此處被合成。真核生物的核糖體基本上與原核生物的相類似，但它們的更大一些，兩個亞單位分別為60體。其功能與原核生物的相同。內質網內質網(ER)是由管狀和盤狀膜組成的復合體，與核膜相連。內質網可以是滑面型，或被核糖體附著而變成粗面型。這種細胞器的主要功能是合成和輸送蛋白質和脂類。核的外膜與復雜的、具三維結構的膜管狀及層狀結構的內質網(ER)相聯系。管狀ER可被核糖體附著，稱為粗面型內質網(RER)，核糖體的翻譯和蛋白質的修飾作用在此處進行。這些蛋白質或是分泌到ER腔中，或是插人到膜內。滑面型ER的盤狀結構與脂類合成及蛋白質和脂類的細胞間運輸有高爾基體高爾基體是一系列扁平的、有膜包被并具孔的囊和泡。從ER分泌而來的小泡與高爾基體(Golgi)融合，其內含物在此進一步進行生化加工。加工后的物質以小泡的形式從Golgi中分泌出來，然后與其他細胞器或質膜融合。高爾基體由一系列扁平的膜包被的囊或潴泡堆積在一起而成，并環繞著管和泡囊的復合體。這個堆積體有著嚴格的極性，順式面或形成面接受從ER來的泡囊，泡囊內的物質被高爾基體加工，然后從細胞器的反式面(成熟面)或其邊緣以出芽方式放出。高爾基體加工并包裝物質使之分泌到其它亞細胞器或細胞膜上。真菌高爾基體不如藻類發達，只有很少幾個或單個潴泡。有時稱它們為(分散)高爾溶酶體和過氧化物酶體溶酶體和過氧化物酶體是由高爾基體分泌的、有膜包被的囊泡。溶酶體含有的酸性水解酶參與胞內的消化作用。過氧化物酶體含有氨基酸和脂肪酸降解酶以及過氧化氫酶，后者對降解過程中產生的過氧化氫有解毒作用。高爾基體產生了這些單層膜包被的含酶的細胞器(溶酶體中含酸性水解酶，過氧化物酶體中含胺化酶(aminase)、酰胺酶、脂酶和過氧化氫酶)，這些酶對消化許多不同的大分子是必須的。溶酶體內的pH是酸性的(pH3.5～5)，可使酶在最佳pH下發揮作用，而此pH值是由膜上的質子泵維持的。過氧化物酶體內氨基酸和脂肪酸的降解產生了過氧化氫，這是一種具有潛在細胞毒性的副產物。然而過氧化物酶體中也存在過氧化氫酶，可把此過氧化物降解成水和氧氣，從而保護了細胞。線粒體和氫化酶體線粒體是需氧生物呼吸作用和氧化磷酸化作用的場所。它們由雙層膜包被，內層膜折疊成盤狀或管狀，稱為嵴。ATP的產生部位就在附著于嵴上的顆粒中。在一些無線粒體的厭線粒體是由雙層膜包被的細胞器，呼吸作用和氧化磷酸化作用在此處發生，大約2～3nm長，直徑1mm。其數目在細胞中是變化的。其內含有一個小的環形DNA分子，負責編碼部分線粒體蛋白和ATP產生于附著在線粒體嵴上的顆粒中，此嵴由線粒體內膜折疊而成(圖2.14)。其結構在三個原生生物類群中稍有不同。并非所有的原生動物中都有線粒體，而且這些細胞的新陳代謝基本上是厭氧的。在需氧類型中，最原始的真核生物的線粒體嵴是盤狀的。真菌的線粒體是大的、高度分裂的扁平板狀嵴，而藻類則具有更多的膨大的嵴。在厭氧原生動物中發現了氫化物酶體，它們是由膜包被的細胞器，具有電子轉運途徑，即氫化酶轉運電子到最終電子受體，生成氫分子。葉綠體葉綠體是由雙層膜包被的細胞器，內含光合色素葉綠素。在葉綠體內是成層排列的扁平的泡囊，稱為類囊體(thylakoids)，光合系統位葉綠體是含葉綠素的細胞器，能利用光能固定二氧化碳成碳水化合物(光合作用)。葉綠體有雙層膜包被，并含有扁平的膜囊稱為類囊體，是光合作用中光反應的發生場所(圖2.15)。藻類中這些細胞器較大，幾乎充滿整個細胞。淀粉核是葉綠體內的蛋白性區域，是多糖生物合成的場所。細胞壁細胞壁見于藻類(纖維素為主)和真菌(殼多糖為主)中。它們是細胞與環境的分界，在維持細胞硬度及在控制水分因滲透而過度進入胞內是重要的。植物和真菌細胞的原生質體在大多數情況下由堅硬的細胞壁包被。真菌細胞壁是由殼多糖(以β-1，4-連接的NAG重復單位)和無定型的β-葡聚糖形成的微晶聚合物組成，而植物的細胞壁則是由纖維素(β-1，4-連接的葡萄糖重復單位)和半纖維素組成。鞭毛鞭毛是含微管的細胞膜的延伸。因其可彎曲而導致細胞可運動。鞭毛是由膜包被的細胞延伸物，內含有微管。微管以9對束狀排列圍繞在鞭毛的外緣，在其內部有一對微管不停地運動。這種結構稱軸絲。由于供給ATP后鞭毛可柔軟彎曲，故為細胞提供運動性。非分類名詞，一群單細胞微生物，屬真菌類。第一種"家養微生物"，與人類關系密切。主要分布在含糖較高偏酸性環境中，又稱“糖真菌”。特點：①個體一般以單細胞狀態存在；②多數營出芽繁殖；③能發酵糖類產能；④細胞壁常含甘露聚糖；⑤常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環境中。一、酵母菌的形態（菌體、菌落）和細胞結構酵母菌菌落大多數與細菌菌落相似，表面濕潤，粘稠，易挑取，但比細菌菌落大而厚，顏色多為白色，少數為紅色，若培養時間太長，其表面可產生皺褶。在液體培養時，有的生長在底部，有的生長均勻，有的則在表面形成菌醭。酵母菌細胞結構有細胞壁、細胞質膜、細胞核、細胞質及細胞壁組分有：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質及脂類等。細胞質膜與原核生物基本相同，但含有固醇。細胞核具有核膜、核仁、和染色體，核膜上有大量核孔。細胞質含有大量RNA、核工業糖體、中心體、線粒體、中心染色質、內質膜、液泡等。異染顆粒、肝糖，脂肪粒、蛋白質和多糖。二、繁殖方式芽殖（budding出芽繁殖是酵母菌進行無性繁殖的主要方式。成熟的酵母菌細胞，先長出一個小芽，芽細胞長到一定程度，脫離母細胞繼續生長，爾后雙形成新個體。有多邊出芽、兩端出芽、和三邊出芽。芽裂：母細胞總在一端出芽，并在芽基處形成隔膜，子細胞呈瓶狀。這種方式很少。裂殖（fission）：少數種類的酵母菌與細菌一樣，借細胞橫分裂而繁殖。酵母菌以形成子囊孢子進行有性繁殖。當酵母菌發育到一定階段，兩個性別不同的細胞（單倍體核）接近，各伸出一個小的突起而相互接觸，使兩個細胞結合起來。然后接觸處細胞壁溶解，兩個細胞的細胞質通過所形成的融合管道進行質配，兩個單倍體核也移至融合管道中發生核配形成二倍體核的接合子。接合子可在融合管道的垂直方向形成芽細胞，然后二倍體核移入芽細胞內。此二倍體細胞可以從融合管道上脫離下來，再開始二倍體營養細胞的生長繁殖。很多酵母菌細胞的二倍體細胞可以進行多代的營養生長繁殖，因而酵母菌的單倍體、雙倍體細胞都可以獨立存在。在合適的條件下接合子經減數分裂，雙倍體核分裂為4～8個單倍體核，其外包以細胞質逐漸形成子囊孢子，包含在由酵母菌細胞壁演變來的子囊中。子囊孢子又可萌發成單倍體營養細胞。三、生產上常用的酵母菌非分類名詞，絲狀真菌統稱。通常指菌絲體發達而又不產生大型子實體的真菌。霉菌是異養的真核生物，具有絲狀或管狀結構，單個分支稱為菌絲（霉菌是絲狀的、無光合作用的、營異養性營養的真核微生物。其細胞基本單位是菌絲(圖2.18)。分支而形成微細的網絡結構，稱為菌絲體。在原生質膜包被的菌絲細胞質中有核、線粒體、核糖體、高爾基體以及膜包被的囊泡。亞細胞結構由微管和內質網支持和組構。菌絲內細胞質的組分趨向于朝生長點的位置集中。菌絲較老的部位有大量液泡，并可能與較幼嫩的區域以橫隔(稱為隔膜)分開。菌絲分有隔菌絲和無隔菌絲兩種（圖2.19有隔菌絲有隔菌絲中有橫隔膜將菌絲分隔成多個細胞，在菌絲生長過程中細胞核的分裂伴隨著細胞的分裂，每個細胞含有1至多個細胞核。橫隔膜可以使相鄰細++++胞之間的物質相互溝通。無隔菌絲菌絲中無橫隔膜，整個細胞是一個單細胞，菌絲內有許多核，在生長過程中只有核的分裂和原生質量的增加，沒有細胞數目的增多。2、真菌細胞壁結構及生長真菌的細胞壁是由多層半晶體殼多糖微原纖維鑲嵌在無定型的-葡聚糖基質中而形成的堅硬結構，也可含某些蛋白質。菌絲生長發生在頂端，通過菌絲頂端的細胞膜與囊泡的融合而生長(圖2.20)，囊泡內含來自高爾基體的聚合化酶、細胞壁單體酶及軟化細胞壁的酶。真菌細胞壁被軟化，在膨壓的作用下延伸，然后變堅硬。隔膜是橫壁，形成于菌絲體內。低等真菌的生長并不隨之形成隔膜，只有在菌絲體形成繁殖結構協同進行的，此雙核狀態是在形成鎖狀聯合(clampconnection)時形成的。這些隔膜與子囊形成中產囊過去認為真菌是多源性的類群，所包含的微生物具有不同的祖先。現在則傾向于單源性分類，認為同一亞門中的所有類群來自于一個祖先。依據形態學及有性生殖，目前把真菌分成4個亞門。接合菌亞門和壺菌亞門稱為低等真菌。低等真菌的營養菌絲體是無隔膜的，完整的隔膜僅見于繁殖結構。無性繁殖通過形成孢子囊，有性繁殖則通過形成接合孢子。另外兩亞門稱為高等真菌，它們有更加復雜的菌絲體和復雜的、有穿孔的隔膜。分為子囊菌亞門和擔子菌亞門。子囊菌亞門產生無性的分生孢子和在一種叫子囊的囊形細胞中產生有性的子囊孢子。擔子菌亞門中的真菌幾乎不產生無性孢子，而是在復雜的子實體上形成棒形的擔子，在擔子上產第五大類群屬于更高等的真菌，它包含所有與有性生殖無關的類型，稱為半知菌亞門。分若干亞綱或目，以-ales結尾，其下又分屬和種，真菌間用于分類鑒定的最主要區別概括于表2.8。無菌落生長菌絲頂端的生長使得真菌可以從一個點或一個接種物(inoculum)向新的區域延伸。老的菌絲通常缺乏內含物，因為細胞質流向生長點。這使得在瓊脂板上的菌落呈放射狀(見圖2.21)，在感染的皮膚上呈環癬狀，在草地上呈蘑菇圈狀。菌落特征霉菌菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網狀，比細菌菌落大幾倍到十幾倍；霉菌孢子的形狀、構造和顏色以及產生的色素使得霉菌菌落表現出不同結構和色澤特征。5、菌絲的特異化結構(見圖2.22)假根是根霉屬(Rhizopus)真菌的匍匐枝與基質接觸處分化形成的根狀菌絲，在顯微鏡下假根的顏色比其它菌絲要深，它起固著和吸收營養的作用。吸器是某些寄生性真菌從菌絲上產生出來的旁枝，侵入寄主細胞內形成指狀、球狀或叢枝狀結構，用以吸收寄主細胞中的養料。菌核是由菌絲團組成的一種硬的休眠體，一般有暗色的外皮，在條件適宜時可以生出分生孢子梗、菌絲子實體等。子實體是由真菌的營養菌絲和生殖菌絲纏結而成的具有一定形狀的產孢結構，如傘菌的子實體二、繁殖方式生活周期所有的真菌都經過一個營養生長期，菌絲體在基質上生長。這一階段后則是無性和有性繁殖，而四類真菌中的每一類群在其生活周期中均有獨特性。真菌的特點是都有一個營養生長時期，這時它們的生物量增加。而在孢子形成之前，其時間的長短以及所需生物量的多少則有多種變化。幾乎所有真菌都以產生孢子進行繁殖，但有一些真菌已經喪失了所有產孢結構，而形成不育菌絲體。生活周期的不同階段產生不同類型的孢子。壺菌綱的無性繁殖通常是在孢子囊中形成能動的(motile)、有單鞭毛的游動孢子，有性繁殖是形壺菌與其他真菌區別極為明顯，因為它們具有極為簡單的枝(thalli)和能游動的游動孢子。其中一些種類簡單到了在宿主細胞內(內生型的)或在宿主細胞上(外生型的)只含有一單個的營養細胞，整個細胞轉變成一個含有許多孢子的結構即孢子囊。這種方式稱為整體產果式(holocarpic)。這一群中的其他種類則有比較復雜的形態，有假根及簡單的菌絲體。壺菌的無性繁殖是通過在孢子囊中產生能動的游動孢子，孢子囊以完全隔膜與營養菌絲隔離。游動孢子具有單根后生鞭毛。在一些壺菌中，有性繁殖是形成二倍體孢子，其形成或是通過單倍體細胞的體細胞融合，或是兩種不同配子型的菌絲體融合，或是兩種游動配子的融合，或是一個游動配子和一種不動卵的融合(圖2.23)。產生的孢子可能經過減數分裂產生單倍體的菌絲體，或是萌發產生一個二倍體的營養菌絲體，通過產生產生單倍體的游動孢子，然后萌發產生單倍體的營養菌絲體。接合菌綱的無性繁殖是在孢子囊中形成非游動的孢囊孢子，有性繁殖是形成接合孢子。在低等真菌中，無性繁殖開始于氣生菌絲。此時氣生菌絲的頂端，成為孢子囊梗，以一種稱作囊軸(columella)的完全隔膜與營養菌絲相隔離(圖2.24)。頂端的細胞質分化形成一個孢子囊，內含許多無性孢子。這些孢子中含有單倍體的核，來自于營養菌絲體中核的反復有絲分裂。孢子借助風或水進行傳播。在有性繁殖中，不同交配類型的2個核在一個稱為接合孢子的特化細胞中融合(圖2.24)。在一些種類中，不同的交配型的核可能是在一個菌絲體中(同宗配合)。在另一些種類中，必須具有不同交配型核的兩個菌絲體才能融合(異宗配合)。這兩種情況下，融合發生在經修飾的菌絲頂端之間稱作原配子囊(progametangia)的區域，一旦發生融合，便稱作接合孢子。在正在發育的接合孢子中發生減數分裂，通常3個核退化，僅有一個核存留在萌發的菌絲體中。子囊菌綱真菌的無性繁殖是通過在菌絲頂端形成分生孢子。有性繁殖是通過形成子囊孢子。在子囊菌綱的營養階段，其生活周期的延續是通過形成無性孢子，這些稱作分生孢子的單個孢子來自氣生菌絲頂端形成的稱作分生孢子梗的結構(圖2.25)。這些孢子被一完全橫隔壁隔離，隨后是孢稱為芽孢子的形成(blasticsporeformation)(圖2.25b)。這些孢子是多細胞的，含有幾個來自有絲分裂的單倍體核。分生孢子梗可以聚集形成柄狀結構，產生的孢子露在頂端(菌絲束或孢梗束)。另一種情況，數量不同的不育真菌組織，可以保護分生孢子，就像在瓶狀的分生孢子器中。一些種類在植物組織中產生分生孢子，分生孢子的聚集體以一種杯狀分生孢子盤或墊形式分生孢子座形式穿出植物表皮。這一類群真菌的有性繁殖，發生在不同的交配型菌絲體體細胞融合之后。經過一個短暫的二倍體期后緊接著子囊孢子形成，這是在修飾后的菌絲頂端分化成的囊狀子囊中發生的。在子囊發育的最基部形成特殊的隔膜以保證2個不同交配型核能保持在末端細胞內。隔的形成與核分裂相一致(圖在較復雜一些的子囊菌綱中，許多子囊在一起形成，成為一個能育組織，稱為子實層，在一些類群中，子實層可被大量的營養菌絲體支撐或包被。整個結構稱作子實體，作為主要的分類學特征(圖播，但子實層并不受水的影響。4、擔子菌綱的繁殖擔子菌綱的真菌很少進行無性繁殖。有性繁殖則是通過在巨大子實體的菌褶或陷孔中形成擔孢這一類群真菌的特點是具有最復雜和最大的結構。它們也以極少產生無性孢子而著稱。生活周期的大部分為營養菌絲體形式，可利用復雜的基質。有性繁殖開始的先決條件是通過相容性菌絲的融合獲得2個交配型核。2個交配型核單獨存在，并存留在延伸期的每個菌絲細胞內，稱為雙核期。該時期的維持需要在生長過程中形成復雜的隔膜和核的分裂。有性孢子形成的第一步是由環境條件和子實體原基的開始形成而引發的。雙核菌絲體延伸并分化形成大的子實體，我們稱其為蘑菇和毒草(toad-stool)。在修飾的菌絲頂端形成二倍體并進行減數分裂擔子發芽長出4個孢子，擔子在一起構成一子實層，對自由水極為敏感。子實層生長在不育的雙核支撐組織上可避免雨水沖刷。子實層可存在于子實體下面的菌褶或小孔中，如各種毒蕈和檐狀菌三、農業上常見的霉菌接合菌亞門：毛霉、根霉壺菌亞門：綿霉子囊菌亞門：酵母菌、脈孢菌、赤霉）：半知菌亞門：曲霉、青霉、木霉、頭孢霉蕈菌包括食用真菌和藥用真菌兩大類，在分類上分屬于子囊菌綱和擔子菌綱，具有豐富的營養價一、形態結構蕈菌菌絲分為單核菌絲和雙核菌絲單核菌絲由擔孢子萌發形成的菌絲，其細胞內含有一個細胞核，也稱為初生菌絲。它通常是雙核菌絲兩條相同或不同的單核菌絲發生細胞質融合，而核不融合。細胞內含有兩個核的稱為雙核菌絲。亦叫次生菌絲或二級菌絲。在大多數蕈菌中，雙核菌絲的隔膜處有一個鎖狀突起叫鎖狀聯合，它是雙核菌絲所具有的結實性標志，即能產生子實體。2、子實體和擔孢子的形成這種結構稱為子實體。子實體就是常稱為菇和耳的食用部分，是蕈菌的繁殖器官。擔孢子在蕈菌的有性繁殖過程中，雙核菌絲的頂端細胞發育成擔子，在擔子上形成的有性孢子二、中國食用和藥用大型真菌(一)食用真菌1、種類資源：擔子菌675種，子囊菌45種2、營養：蛋白含量高，AA多達18種左右，特別是人體必需AA。還含有多種維生素、糖類和3、栽培：發展栽培同時，重視采用菌絲體的深層培養，特別是風味特殊而鮮美的種類。菌絲體培養物可新鮮食用，或冷凍干燥成粉，制成食品。目前栽培廣而產而產量大的品種：雙孢菇、大肥菇、香菇、草菇、金針菇、側耳（平菇）、鳳尾側耳、滑菇、銀耳、木耳、猴頭菌、長裙竹蓀等。培養料來源多且廣，棉子殼、鋸末、秸桿、蔗渣、酒糟等。4、應用：食用子實體、菌絲體深層培養。作調味品、香味、飲料等。（二）藥用真菌2、應用：有20多個方面，主要抗癌、抑菌。目前認為抗癌物質主要是多糖，如香菇多糖、銀耳酸性異多糖、蕓芝多糖（PSK）、茯苓多糖、豬苓多糖、靈芝多糖等。細胞型生物小結真核、原核區別第四章病毒與亞病毒[教學目標]通過本章的教學，使學生掌握病毒與亞病毒的基本屬性、形態結構和化學成分和繁殖[教學的重點和難點]病毒的基本屬性、形態特點和繁殖特征，細胞型生物與非細胞型生物的比[教學方法和手段]主要以講授為主，應用多媒體課件進行形象生動的課堂教學。病毒（virus）是在19世紀末才被發現的一類微小病原體。隨著研究的深入，現代病毒學家已把這類非細胞生物分成真病毒（Euvirus，簡稱病毒）和亞病毒（subvirus）兩大類。一、什么是病毒病毒是超顯微的、沒有細胞結構的、專性活細胞內寄生的實體，在活細胞外呈一般化學大分子特征，一旦進入宿主細胞又具有生命特征。①形體及其微小，一般都能通過細菌濾器，電鏡可見；②沒有細胞構造，其主要成分僅為核酸和蛋白質兩種，故又稱“分子生物”；③每一種病毒只含有一種核算，不是DNA就是RNA；④既無產能酶系，也無蛋白質和核酸合成酶系，只能利用宿主活細胞內現成代謝系統合成自身的⑤以核酸和蛋白質等“元件”的裝配實現大量繁殖；⑥在離體條件下，能以無生命的生物大分子狀態存在，并可長期保持其侵染活力；⑦對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感；⑧有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發潛伏性感染。二、大小和形態蝌蚪狀——蝌蚪狀病毒。細菌病毒也即噬菌體多呈蝌蚪狀三、化學組成和結構殼粒（capsomer）是構成病毒粒子的最小形態單位，每個殼粒由1-6個同種多肽分子折疊纏繞而成的蛋白質亞單位。也稱為衣殼粒殼體（capsid）由殼粒以對稱的形式，有規律地排列成桿狀、球狀、廿面體或其他形狀，構成病毒的外殼。也稱作衣殼，蛋白質外殼。包膜（envelope）在殼體外層還具有一層由病毒編碼的封套，有包膜病毒粒子是以出芽的方式穿過被侵染細胞的核膜或原生質膜。包膜可能含有少量的糖蛋白，例如人類免疫缺陷性病毒(HIV)，也可能含有大量的糖蛋白，例如單純疤疹病毒(HSV)。病毒的包膜上具有受體，它能使粒子附著并感病毒的對稱性病毒的衣殼具有螺旋體對稱或二十面體對稱。在很多情況下，衣殼被一種膜狀結構包圍(病毒包膜)。螺旋體對稱可以看作蛋白亞基通過有序的螺旋方式，排列在病毒核酸周圍，二十面體是一種有規則的立體結構，它由許多蛋白亞基的重復聚集組成，從而形成一種類似于球形的結病毒蛋白病毒蛋白，無論是結構蛋白(衣殼、包膜)還是非結構蛋白(例如，酶)都是由病毒的基因組編碼的，這些蛋白在組織培養的復制中可以是必要或非必要的。結構蛋白是核衣殼、基質，或者是包膜中的蛋白，這些蛋白對病毒基因組起保護作用，并且能夠利用宿主上的受體在宿主間傳遞基因組。同樣在病毒粒子的裝配過程中也起到了主要作用。非結構蛋白包含在病毒體內的非結構蛋白(并不作為病毒體的結構)，它們通常具有酶的活性，這對啟動病毒的感染是必要的。其他一些非結構蛋白并不在病毒中存在，但在被感染的細胞中起作用，這DNA連接酶活性，基因調控作用。病毒的核酸病毒基因組在大小、結構和核昔酸的組成上是多種多樣的，有線狀、環狀、雙鏈DNA(dsDNA)、單鏈DNA(ssDNA)、病毒的基因組攜帶有作為病毒遺傳密碼的核酸序列。在被感染的細胞中，基因組被轉錄(transcribed)和翻譯(translated)成氨基酸序列，正是由這些氨基酸序列組成了病毒的蛋白，不論是結構蛋白，還是脂類和糖類病毒所含的脂類主要是一些磷脂、膽固醇和中性脂肪，多數存在于包膜。病毒所含的糖類主要是葡萄糖、龍膽二糖、巖藻糖、半乳糖等。病毒的包含體有的病毒在寄主細胞內還形成包含體結構，它們多數位于細胞質內，具嗜酸性；少數位于細胞核內，具嗜堿性；也有細胞核內和細胞質都存在的類型。寄主細胞被病毒感染后形成的蛋白質結晶體，內含有1至幾個病毒粒子。四、病毒的繁殖（烈性噬菌體為例）1、吸附：分兩階段。感染復數m.o.i；2、侵入：頭部DNA通過尾管注入至細胞中，外殼留在胞外，自外裂解；3、增殖：包括DNA復制和蛋白質合成。雙鏈DNA噬菌體三階段轉錄：遺傳信息轉移：4、成熟（裝配）：潛伏期5、裂解（釋放）：裂解期上述烈性噬菌體的生長方式，稱為一步生長。稱為一步生長曲線。裂解量：每個被感染的細菌釋放新的噬菌體的平均數。生物，可以噬菌體顆粒在細菌細胞外存在，但只能在細胞內繁殖。它們由核酸基因組和四周稱為衣殼的病毒外殼包圍而構成。噬菌體具有侵染細菌的能力，而且在細胞內指令合成噬菌體的成分。一、噬菌體形態、結構像病毒一樣噬菌體有許多的類型。它們可以是20面體，幾乎是含有20個三角形的面構成的特殊的類型或由20面體的頭與螺旋的尾構成的復合結構。基因組是DNA或RNA；單鏈(ss)或雙鏈(ds)，而其他的是大噬菌體像T4噬菌體，其基因組編碼大約135個不同的蛋白。噬菌體由核酸基因組和四周稱為衣殼的蛋白質外殼的包圍而構成，衣殼蛋白具有保護遺傳物質和幫助侵染新的宿主的作用。某些噬菌體也攜帶有另外的酶和衣殼內部的核酸。外殼是由排列高度有序的結構蛋白亞單位所組成，給噬菌體以特別明顯的形狀。構成衣殼不同蛋白類型的數目，從如MS2與噬菌體結構相連系有三種噬菌體的形態(圖2.32)：遍的形狀，因為它非常容易裝配成一個由亞單位包裹的外殼。絲狀(filamentous)這是由衣殼蛋白裝配成的螺旋狀結構的長的蛋白管。復合體(complex)某些噬菌體由20面體頭部和連接螺旋狀尾部復合構成。此類中有T型偶數類群噬菌體頭部確為拉長的20面體。尾部能收縮或不能收縮，有尾鞘或沒有尾鞘，可有基片(基板)或尾絲相連接。尾部作用是幫助遺傳物質注入細胞。二、噬菌體的生活周期典型噬菌體生活周期一個噬菌體典型的生活周期，從噬菌體在細菌細胞表面的特異受體吸附開始，隨后遺傳物質注入宿主。細菌含有降解外源DNA的限制修飾系統，許多侵染是不成功的。接著核酸復制開始，噬菌體基因編碼的酶被合成。最后，合成噬菌體衣殼蛋白，裝配成新的噬菌體外殼，同時包裝一個拷貝的基因。然后，噬菌體釋放，普遍通過裂解進入周圍培養基。也即經過吸附，侵入，復制，組裝和釋放5性質不同，是蛋白質或多糖，它們可在任何時間存在細胞表面或只在某些條件下產生。T4噬菌體結合在大腸桿菌外膜的脂蛋白上(T2、T4、T7、的吸附位點是脂多糖，T2、T6的吸附位點是脂蛋白)，而噬菌體只有當細菌在含有麥芽糖的培養基上生長時，才能結合在外膜的麥芽糖轉運蛋白上。侵入(Pentration)。一般只有遺傳物質注射進入宿主，留下空蛋白外殼在細胞表面。在噬菌體頭部的溶菌酶溶解宿主細胞壁肽聚糖。噬菌體侵入方式視噬菌體結構而定。在T4噬菌體的例子中，T4噬菌體有高度復合結構的收縮性尾，噬菌體通過長的尾絲吸附和基板接觸細胞壁之后，尾鞘收縮DNA注入細胞。多數情況進來的DNA可以被內切核酸酶降解，它們是宿主的部分限制修復防御系統，偶然噬菌體的DNA可以存活引起侵染。此防御內切核酸酶稱為限制酶，結合在外源DNA的特異序列，并在此位點切離DNA。微生物自己的DNA通常通過甲基化被修飾，阻止這些限制酶降解。某些噬菌體如T偶數噬菌體有包括糖基化作用或甲基化作用和修飾自己DNA的機制，阻止它們在注射時被限在新的噬菌體核酸指導下合成所需的酶。有時這些稱為早期蛋白，許多噬菌體切斷宿主蛋白質合成和通常轉換到產生大量噬菌體結構蛋白、噬菌體裝配所需的支架蛋白和裂解及噬菌體釋放所需的蛋白。這些稱為晚期蛋白。裝，同時衣殼包裝核酸。釋放(release)。許多噬菌體通過裂解細菌細胞壁而釋放，這就是生活周期常稱為裂解周期，而噬菌體稱為烈性噬菌體。酶軟化細胞壁和每個細胞釋放裂解50-1000個之間的噬菌體。T4噬菌體37℃從侵染到釋放時間大約22分鐘。其它噬菌體如M13絲狀噬菌體穿過細胞壁釋放噬菌體并不損傷細胞，所以噬菌體釋放經歷一個長的時期。宿主細菌仍可繼續生長，但以減低的速率生長。溶源性噬菌體生活周期某些噬菌體，典型例子是λ菌體，在細胞進入裂解周期開始，產生終止噬菌體復制的阻遏蛋白。噬菌體進入稱為溶源化的階段，噬菌體的基因組隨染色體復制而復制，而且通過一個世代傳至下一個世代。噬菌體可從溶源階段自發誘導，進入裂解周期。隨宿主復制，大多數溶源性噬菌體(有時稱為溫和噬菌體)以原噬菌體狀態整合至染色體上，但某些噬菌體，如P1噬菌體，卻像一個質粒存在細胞許多噬菌體，典型的為λ噬菌體，在宿主內替代裂解生活周期。在進人宿主時，這些噬菌體不進入裂解循環，而是它們進入稱為溶源性(lysgeny)的階段。在此階段它們或者整合至染色體上形成原噬菌體(prophage)(如λ噬菌體)或者像質粒存在細胞質中(如P1噬菌體)。結果，這些溶源性噬菌體(有時稱為溫和噬菌體)隨著宿主染色體復制而復制，然后分配到子細胞(圖2.34)溶源性噬菌體具有特別的特性，因為它們能攜帶改變宿主表型的功能性基因。稱為溶源性轉變時改變細菌脂多糖(LPS)O—抗原的組分，因此改變細菌抗原的特性。許多細菌的毒素基因也由溫和噬導致寄主細胞裂解，這種現象稱為溶源細菌的自發裂解；若用低劑量的紫外線照射處理或其他物理、化學方法處理，能夠誘發溶源細胞大量潰溶，釋放成熟噬菌體粒子，這就是溶源細菌的誘發裂解。溶源細菌細胞復愈：溶源細胞中的原噬菌體有時會消失，成為非溶源細胞，不會裂解，稱為溶源AIDS獲得性免疫缺陷綜合征年WHO定名為人類免疫缺陷病毒（HIV）。HIV專門侵犯淋巴細胞，造成免疫缺陷。傳播途徑：血液、母嬰、體液凡在核酸和蛋白質兩種成分中，只含其中一種成分的分子病原體，成為亞病毒，包括類病毒、擬一、類病毒（viroid）是一類只含RNA一種成分，專性寄生在活細胞內的分子病原體。類病毒自1970年代在馬鈴薯紡錘形塊莖病（PSTD）中發現。類病毒的發現是生命科學中的一件重大事件，因為它可為生物學家探索生命起源提供一個新的低層次的好對象；可為分子生物學家研究功能生物大分子提供一個絕好的材料；可為病理學家揭開人類和動植物各種傳染病疑難雜癥的病因帶來一個新的視角；也可為哲學家對生命本質問題的認識提供一個新的革命性的例證。），一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒。擬病毒及其微小，一般僅由裸露的RNA（300～400個核苷酸）或DNA組成。被擬病毒“寄生”的真病毒又稱輔助病毒，擬病毒則成為它的衛星。三、朊病毒（prion）：一類不含核酸的傳染性蛋白質分子，因能引起宿主體內現成的同類蛋白質分子發生與其相似的構象變化，從而使宿主治病。朊病毒引起的疾病：羊搔癢癥（scrapieinsheep牛海綿狀腦病（boivnespongiform第五章微生物的營養和培養基[教學目標]通過本章的教學，使學生掌握微生物的營養方式和營養要素構成；微生物的營養類型；培[教學的重點和難點]微生物的營養要素；培養基和種類與功能；特殊培養基的組成和食品科學相關專[教學方法和手段]主要以講授為主，應用多媒體課件進行形象生動的課堂教學。設計微生物營養學綜合實驗，從培養基的制造、自然環境和食品中微生物的分離和純化、微生物的培養特征等多方面進行實微生物要不斷地生長繁殖，這就要從它的生活的外部環境中吸取所需要的各種營養物質，合成本身的細胞物質，提供機體進行各種生理活動所需要的能量，保證機體進行正常的生長與繁殖，保證其生命能維持和延續同時將代謝活動產生的廢棄物排出體外。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稱為營養物質(nutrient)。而微生物獲得和利用營養物質的過程稱為營養(nutrition)。一、微生物細胞的化學組成胞的化學元素組成的比例常因微生物種類的不同而各異。組成微生物細胞的化學元素分別來自微生物生長的所需要的營養物質，即微生物生長所需的營養物質應該包含有組成細胞的各種化學元素。這些物質概括為提供構成細胞物質的碳素來源的碳源物質，構成細胞物質的氮素來源的氮源物質和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo二、微生物的營養物質及其生理功能微生物生長所需要的營養物質主要是以的有機物和無機物的形式提供的，小部分由氣體物質供給。微生物的營養物質按其在機體中的生理作用可區分為：碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水五大從簡單的無機含碳化合物如CO2和碳酸鹽到各種各樣的天然有機化合物都可以作為微生物的碳碳源的生理作用主要有：碳源物質通過復雜的化學變化來構成微生物自身的細胞物質和代謝產物；同時多數碳源物質在細胞內生化反應過程中還能為機體提供維持生命活動的能量，但有些以又CO2為唯一或主要碳源的微生物生長所需的能源則不是來自CO2。糖醇脂烴凡是可以被微生物用來構成細胞物質的或代謝產物中氮素來源的營養物質通稱為氮源(sourceof嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物(見表5.2)。氮源物質常被微生物用來合成細胞中含氮物質，少數情況下可作能源物質，如某些厭氧微生物在厭氧條件下可利用某些氨基酸作為能源。作為氮源時會導致培養基pH值下降，稱為生理酸性鹽，而以硝酸鹽作為氮源時培養基pH值會升高，降解產物(胨、肽、氨異養微生物的能源就是其碳源，因此，它們的能源譜就顯得十分簡單。化能自養微生物的能源十分獨特，它們都是一些還原態的無機物質，2+等。能利用這種能源的微生物都是一些原核生物，包括亞硝酸細菌、硝酸細菌、硫化細菌、硫細菌、氫細菌和鐵細菌等。一部分微生物能夠利用輻射能（光能）進行光合作用獲得能源，稱為光能營養型。在能源中，更容易理解的是某一具體營養物質可同時兼有幾種營養要素功能。例如光輻射能是單為酶活性中心的組成部分、維持生物大分子和細胞結構的穩定性、調節并維持細胞的滲透壓平衡、控制細胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質等(表5.3)。細胞色素及某些酶的組分，某些鐵細菌的能源物需微生物生長所需的無機鹽一般有磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬元在微生物的生長過程中還需要一些微量元素，微量元素是指那些在微生物生長過程中起重要作用，而機體對這些元素的需要量極其微小的元素，通常需要量在10-6～10-8mol/L(培養基中含量)。微量元素一般參與酶的組成或使酶活化(表5.4)。如果微生物在生長過程中缺乏微量元素，會導致細胞生理活性降低甚至停止生長。由于不同微生無機化學試劑、自來水、蒸餾水、普通玻璃器皿中，如果沒有特殊原因，在配制培養基時沒有必要另而且單獨一種微量元素過量產生的毒害作用更大，因此有必要將培養基中微量元素的量控制在正常范圍內，并注意各種微量元素之間保持恰當比例。生長因子(growthfactor)通常指那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。根據生長因子的化學結構和它們在機體中的生理功能的不同，可將生長因子分為維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類(見表5.5)。維生素在機體中所起的作用主要是作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝；有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必須在培養基中補充這些氨基酸或含有這些氨基酸的小肽類物質，微生物才能正常生長；嘌呤與嘧啶作為生長因子在微生物機體內的作用主要是作為酶的輔酶或輔基，以及用來合成核苷、核苷酸和核酸。水是微生物生長所必不可少的。水在細胞中的生理功能主要有：①起到溶劑與運輸介質的作用，營養物質的吸收與代謝產物的分泌必須以水為介質才能完成；②是熱的良好導體，能有效地吸收代謝過程中產生的熱并及時地將熱迅速散發出體外，從而有效地控制細胞內溫度的變化；⑤保持充足的水分是細胞維持自身正常形態的重要因素；⑥微生物通過水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的結構，如酶、微管、鞭毛及病毒顆粒