微生物学总结

绪论：

一、名词解释：

微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它们都是一些个体微小，构造简单的低等生物。

二、简答、论述：

1、为什么微生物一直不被人类所了解？

因为它们⑴个体过于微小；⑵群体外貌不显；⑶种间杂居混生；⑷其形态与其作用的后果之间很难被人认识。

2、微生物的五大共性：

⑴体积小，面积大；⑵吸收多，转化快；⑶生长旺，繁殖快；⑷适应强，易变异；⑸分布广，种类多。

3、微生物的奠基人巴斯德和柯赫对微生物学的贡献：

巴斯德：

⑴彻底否定了“自生说”。（曲颈瓶实验）

⑵免疫学——预防接种。（鸡霍乱病）

⑶证明发酵是由微生物引起的。

⑷发明巴氏消毒法。

柯赫：

(1) 微生物学基本操作技术方面的贡献

a）细菌纯培养方法的建立 b）配制培养基c）流动蒸汽灭菌 d 染色观察和显微摄影

（2） 对病原细菌的研究作出了突出的贡献：

a） 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。 b） 发现了肺结核病的病原菌

c） 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则

1 在每一病例中都出现这种微生物； 2 要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中

培养出来；3 用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生；4 从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。

第二章

无菌技术：用于分离、培养微生物的器具事先不含任何微生物；在转接、培养微生物时防止其它微生物的污染。

菌落：单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子细胞生长群体. 众多菌落连成一片成为菌苔。

二元培养物:培养物中只含有二种微生物，而且是有意识的保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。如：病毒和宿主细胞；纤毛虫、变形虫和粘细菌。

菌种保存技术：菌种保藏就是根据菌种特性及保藏目的的不同，给微生物菌株特定的条件，使其存活而得以延续。(P20)

菌种保藏目的：①存活，不丢失，不污染 ②防止优良性状丧失 ③随时为生产、科研提供优良菌种 细菌的三种基本形态:球状、杆状和螺旋状

霉菌（mold）是一些“丝状真菌”的统称，霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。霉菌菌丝直径约为2~10mm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。 酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性繁殖单细胞真菌，以与霉菌区分开。有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。

形态：酵母菌是一群单细胞的真核微生物,其形态种而异.通常为圆形、卵圆形或椭圆形。也有特殊形态，如柠檬形、三角形、藕节状、腊肠形，假菌丝等 。酵母菌比细菌粗约10倍，其直径一般为2—5μm，长度为5—30μm，最长可达100μm。

第三章

原核生物细胞壁的特殊结构：

⑴肽聚糖结构只出现于原核生物中，胞壁酸、磷壁酸、D-氨基酸以及二氨基庚二酸（m-DAP）都是细菌以及与细菌相近的原核生物细胞壁中特有的成分。

⑵具有两种D-氨基酸（D-Ala和D-Glu），有助于抵抗普通蛋白酶和肽酶的分解作用。

革兰氏染色的机制：

G＋细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交练致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，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。

G细菌细胞壁外膜中脂质含量很高，肽聚糖层，遇脱色剂乙醇时，以脂质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的复合物的溶出，因此细胞褪成无色，这时再经沙黄等红色染料复染，就使G细菌呈现红色，而G细菌仍保持紫色。

G＋细菌 ：肽聚糖层次多、厚，机械抗性强，对溶菌酶、青霉素敏感；不含类脂和脂蛋白，不形成内毒素。 G－细菌：肽聚糖层次少、薄，机械抗性差，对溶菌酶、青霉素不敏感；类脂、脂蛋白组成外膜，产生内毒素。

周质空间 又称壁膜间隙。指外膜与细胞膜之间的狭窄空间，呈胶状。其中存在多种周质蛋白。 G＋细菌和G－细菌细胞壁的区别： （P45）

G＋ G－

性质 内壁层 外壁层

厚度（nm） 20-80 8-11

层次 单层 两层

肽聚糖结构 多层，交联度75％比较坚固 1-2层，交联度25％，亚单位交联网格较疏松

与细胞膜关系 不紧密 紧密

肽聚糖 占干重30％－95％ 占干重5％－20％

磷壁酸 有 无

多糖 有 无

蛋白质 无 有

脂多糖 无 有

脂蛋白 无 有

青霉素反应 敏感 不够敏感

周质空间 无或窄 有

溶质通透性 强 弱

细菌细胞壁的功能：

⑴固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的伤害。

⑵为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必须。

⑶阻拦大分子有害物质进入细胞。

⑷赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

缺壁细胞：自然界进化及实验室菌种的自发突变，导致缺壁细菌的产生。实验室或宿主体内形成：缺壁细菌——L型细菌；人工去壁，部分去掉——球状体、原生质体。还有在自然界长期进化中形成的支原体。 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、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。芽胞成熟后可自行从芽孢囊中释放出来。因芽孢的形成都是在细胞内，故又称内生孢子。 芽孢特性：1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。

2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。 －＋－

3、芽胞内新陈代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。

4、一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞，故芽孢无繁殖能力。

5、芽孢的本质：即不是细菌生活周期的必经阶段，也 不是细菌繁殖的一种形式，又不是对环境的消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。

芽孢的组成和结构：芽孢有多层结构，主要包括孢外壁、芽孢衣、皮层和核心。芽孢的外壁层厚而致密，主要成分为脂蛋白，通透性差,不易着色。核心含有大量的DNA、RNA、蛋白质酶等物质，还含有2,6—吡啶二羧酸（DPA）,DPA是芽孢特有的成分。一般以 DPA—Ca的形式存在。皮层主要含芽孢肽聚糖、 DPA—Ca，皮层体积大，比较致密。芽孢平均含水量低,约40%.

芽孢的耐热机制：（1）皮层膨胀渗透调节学说：芽孢衣对多价阳离子的渗透性很差和皮层的离子强度很高造成皮层渗透膨胀核心高度失水，所以耐热。

（2）与其高浓度的DPA，以及含水量有关；与其所含的一些酶有关，这些酶并不抗热，只是在芽孢中与一些物质结合后才有了抗热性；Ca2+、Mg 2+和Mn2+含量有关（增进了酶的抗热性与稳定性。 芽孢与包囊的比较

糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的粘液性胶状物质。根据糖被性状分为：荚膜（粘液状物质具有一定外形，相对稳定地附着在细胞壁外，厚度＞0.2?m），微荚膜，粘液层，菌胶团。

鞭毛：生长在某些细菌体表的长丝状蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数条，具有运动功能。由鞭毛丝．鞭毛钩．基体(由若干个盘状物即环组成)三部分组成。

G–菌： 基体：L环、P环、S-M环，Mot蛋白（旋转动力）、Fli蛋白（控制方向）

钩形鞘 鞭毛丝 G+菌：S环，M环

第四章

五大营养物及其功能

1.碳源：在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质。功能，提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）。微生物可用的碳源物质主要有糖类、有机酸、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。

2.氮源：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。一般不作为能源。功能，1）提供合成细胞中含氮物质，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料 2）少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。

3.无机盐：作为酶活性中心的组成部分，维持大分子和细胞结构的稳定性，调节并维持细胞的渗透压平衡，控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质。

4．生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必须，但不能用简单的碳、氮源自行合成，需要从外界吸收的有机物。根据结构和功能不同有三大类：维生素，氨基酸，碱基。

5.水：起溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；控制细胞内温度的变化；维持细胞自身的形态；控制由多亚基组成的结构的组装与解离，如：酶、微管、鞭毛等。

加富培养基：在普通培养基中加入某些特殊的营养物，如血、血清、动、植物组织液或其他营养物质（或生长因子）的一类营养丰富的培养基。用来培养营养要求苛刻的微生物，或用以富集（数量上占优势）和分离某中微生物.

选择性培养基：根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。

鉴别培养基：一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只需用肉眼辨别颜色就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。

单纯扩散：疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。

促进扩散：指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助，但还不消耗能量的一类扩散性运送方式。

主动运输：指一类需提供能量并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。

基因转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化），其余特点与主动运输相同。

微生物的营养类型：

1． 光能无机自养型（光能自养型）能以 CO2 为主要唯一或主要碳源；进行光合作用

获取生长所需要的能量；以无机物如 H2、H2S、S 等作为供氢体或电子供体，使 CO2 还原为细胞物质；例如：藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。红硫细菌，以 H2S 为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。 2．光能有机异养型（光能异养型）

不能以 CO2 为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将 CO2 还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将 CO2 还原成细胞物质，同时积累丙酮。

3．化能无机自养型（化能自养型）

生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3 或NO2等无机物作为电子供体使 CO2 还原成细胞物质。 4．化能有机异养型（化能异养型）

生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；

生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。 微生物的营养类型：

营养类型, 能源, 氢供体, 基本碳源, 实例 光能无机营养型

（光能自养型）, 光, 无机物, CO2, 蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类 光能有机营养型

（光能异养型）, 光, 有机物, CO2及简单有机物, 红螺菌

化能无机营养型

（化能自养型）, 无机物, 无机物, CO2, 硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫黄细菌 化能有机营养型

（化能异养型）, 有机物, 有机物, 有机物, 绝大多数细菌和全部真核微生物

第五章

发酵：指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完成氧化的某种中间产物，同时释放能量并长生各种不同的代谢产物。

发酵的途径（以葡萄糖为例）葡萄糖→丙酮酸→称为糖酵解分为四种途径：

1）EMP途径（分为两段）（主要存在厌氧生活的细菌中）

A、不涉及氧化还原反应及能量释放的准备阶段，只生成两分子的主要中间代谢产物甘油醛－3－磷酸B、发生氧化还原反应，合成ATP并形成两分子的丙酮酸的过程。

关键酶：磷酸果糖激酶和丙糖磷酸异构酶

EMP途径为合成代谢提供：2个ATP；2个NADH;6-P葡萄糖，P-二羟丙酮；3-P甘油酸；P-烯醇式丙酮酸；丙酮酸

（2）HMP途径

分为三个阶段 ：

A、葡萄糖氧化生成核酮糖5－磷酸与二氧化碳B、核酮糖－5－磷酸同分异构为核糖5－磷酸和木酮糖－5－磷酸C、上述各种戊糖磷酸在没有氧参与下发生碳架重排产生己糖磷酸和丙糖磷酸，其再进一步代谢 关键酶为：6－P－葡萄糖脱氢酶

HMP途径为合成代谢提供：大量的还原能力NADPH,5-P核糖（核酸前体），4-P赤藓糖（合成芳香aa的前体）不作为产能途径；不完全HMP途径除提供上述物质还提供：3-P甘油酸；磷酸烯醇式丙酮酸；丙酮酸；1个NADPH；2个ATP

（3）ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解途径（好氧G-菌）

反应式：6-PG脱水-KDPG醛缩酶作用下生成丙酮酸和3-磷酸甘油醛

特点：①一分子葡萄糖只经过四步反应生成两分子丙酮酸。一分子来源于2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解直接产生，另一分子由3-磷酸甘油醛经EMP途径转化而来②特征反应KDPG裂解成丙酮酸和3－磷酸甘油醛③特征酶为2－酮－3－脱氧－6－磷酸葡萄糖酸醛缩酶④产能效率低，一分子葡萄糖经ED途径只产生一分子ATP。由于ED途径产能较EMP途径少，所以只是缺乏完整EMP途径的少数细菌产能的一条替代途径。故利用ED途径的微生物不多见，主要存在于嗜糖假单胞菌、铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌和林氏假单胞菌

ED途径为合成代谢提供：NADH、NADPH、1个ATP、2个丙酮酸、6-P葡萄糖、3-P甘油酸、P- 烯醇式丙酮酸

（4）磷酸解酮酶途径（PK和HK途径）

分解己糖、戊糖的途径。特征酶：磷酸解酮酶。没有EMP、HMP和ED途径的细菌通过该途径分解葡萄糖如：明串珠菌该途径有磷酸戊糖酮解酶途径（PK）和磷酸己糖酮解酶（HK）途径之分途径中的关键反应为5－磷酸木酮糖裂解成乙酰磷酸和3－磷酸甘油醛。关键酶是磷酸戊糖酮解酶，乙酰磷酸进一步反应生成乙醇，3－磷酸甘油醛经丙酮酸转化为乳酸。

发酵类型：（1）乙醇发酵：酵母型乙醇和细菌型乙醇发酵

A、酵母型乙醇发酵：酵母菌、解淀粉欧文氏菌和胃八叠球菌 途径：葡萄糖先经过EMP → 2分子丙酮酸→乙醛→乙醇。发生条件：PH3.5～4.5、厌氧。

B、细菌型乙醇发酵 只有发酵运动单胞菌和厌氧发酵单胞菌等少数细菌能够进行，但是这种乙醇发酵是通过ED途径分解葡萄糖为丙酮酸，然后生成乙醇的

反应式为：C6H12O6 + ADP + Pi → 2CH3CH2OH + CO2 + ATP

（2）乳酸发酵据产物的不同分为三种类型：

A、同型乳酸发酵：指由葡萄糖经EMP途径生成的丙酮酸直接作为氢受体被NADH和氢离子还原而全部生成乳酸的一种发酵。参与的细菌由乳酸乳球菌、植物乳杆菌等

B、异型乳酸发酵：指发酵终产物中除了乳酸外还有一些乙醇或乙酸和二氧化碳。这种发酵是以HMP或PK途径为基础的。如明串珠菌

C、双岐乳酸发酵：双岐双岐杆菌发酵葡萄糖产生乳酸的一条途径，这种反应中有两种磷酸酮糖酶参加反应即果糖－6－磷酸磷酸酮糖酶和木酮糖－5－磷酸酮糖酶分别催化果糖－6－磷酸和木酮糖－5－磷酸，裂解产生乙酰磷酸和丁糖－4－磷酸及甘油醛－3－磷酸和乙酰磷酸。

（3）混合酸和丁二醇发酵

沙门氏菌属、埃希氏菌属、志贺氏菌属中的一些细菌发酵葡萄糖生成乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸、乙醇、二氧化碳和氢气等产物。因为产物中有多种酸，故称为混合酸发酵。该发酵以EMP途径为基础。

肠杆菌属、沙雷氏菌属和欧文氏菌属中一些葡萄糖发酵产物中有大量2，3－丁二醇、更多H2和CO2和少量乳酸、乙醇等，此种发酵称为丁二醇发酵

呼吸作用：是指从葡萄糖或其他有机物脱下的电子（氢）经过一系列载体，最终传递给外源分子氧或其他氧化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。

有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸。

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。

有氧呼吸 三羧酸循环与电子传递是有氧呼吸中两个主要的产能环节。

电子传递链主要组分为：

NAD（P） → F（P） → FeS → CoQ → Cyt.b → Cyt.c →泛醌→ Cyt.a → Cyt.a3

光合磷酸化：将光能转变成化学能，以用于从CO2 合成细胞物质的过程。当一个叶绿素分子吸收光量子时，叶绿素性质上即被激活，导致叶绿素释放一个电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统中的传递过程中逐步释放能量光合微生物主要有：藻类、蓝细菌和光合细菌（紫色细菌、绿色细菌、嗜盐菌等）

环式光合磷酸化：光合细菌主要通过环式光合磷酸化作用产生。主要细菌为：紫色硫细菌、绿色硫细菌、紫色非硫细菌、绿色非硫细菌。厌氧条件下进行。

非环式光合磷酸化：高等植物和蓝细菌与光合细菌不同，它们可以裂解水，以提供细胞合成的还原能力。它们含有两种类型的反应中心，连同天线色素、初级电子受体和供体一起构成了光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ，这两个系统偶连进行非环式光合磷酸化。

肽聚糖生物合成的步骤：

（一）在细胞质中的合成

由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸

由N-乙酰胞壁酸合成（UDP-N-乙酰胞壁酸五肽）

（二）在细胞膜上的合成

Park核苷酸聚合成肽聚糖单体。（杆菌肽和万古霉素可以阻断合成）

（三）在细胞膜外的合成

肽聚糖单体组成肽聚糖。（青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物）

氨基酸的合成

A、氨基化作用：指a－酮酸（a－酮戊二酸和丙酮酸）与氨反应形成相应的氨基酸。如谷氨酸的合成

B、转氨基作用：在转氨酶的催化作用下，使一种氨基酸的氨基转移给酮酸，形成新的氨基酸的过程。 C前体转化：通过糖代谢的中间产物如甘油醛－3－磷酸等,经一系列的生化反应而合成

生物固氮：微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮。固氮微生物：近50属包括细菌、放线菌和蓝细菌。 目前尚未发现真核微生物具有固氮作用。

次级代谢产物：指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程，这一过程的产物即为次级代谢产物

1.

2.

3.

4.

5. 抗生素：对他种微生物有一直或者杀伤作用的一大类次级代谢产物，最常见的抗生素有：青霉素，链霉素，庆大霉素，卡拉霉素，头孢霉素，春雷霉素，灭瘟素，井冈霉素，内疗素，放线酮等。 生长刺激素：一类刺激植物生长的生理活性物质，如镰刀菌产生的赤霉素，用于杂交水稻制种中，可刺激稻穗伸长后便于授粉 毒素：某些微生物在一定条件下产生的对动植物和人有害毒的化合物，大多数是蛋白质，如白喉杆菌的白喉毒素，破伤风梭菌在厌氧条件下破伤风毒素，苏云菌杆菌产生能杀虫的苏云金素 维生素：某些微生物在特定的条件下产生的大大超过本身需要的那种维生素，如酵母菌产生的B族维生素，醋酸菌合成维生素C，某些霉菌积累维生素B 色素：微生物在代谢过程中产生有色次生代谢产物，这些产物积累在细胞内或者分泌与细胞外。如

灵杆菌产生的花青素使菌落呈红色，红曲霉产生的红曲素是菌体呈紫色，并分泌与体外，在食品商用作着色剂

第六章

群体生长：群体中个体数目的增加，可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况）个体生长?个体繁殖?群体生长。群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖

生长曲线概念：将细菌接种到均匀的液体培养基后，当细菌以二分裂法繁殖，分裂后的子细胞具有生活能力，在不补充营养物质或移去培养物，保持整个培养液体积不变条件下，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。

微生物的典型生长曲线：

（一）延滞期：

特点：

⑴生长速率为零；

⑵细胞形态变大或增长；

⑶细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；

⑷合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，易产生各种诱导酶；

⑸对外界不良条件反应敏感。

认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：

在发酵工业上尽量缩短延迟期：①增加接种量；（群体优势----

适应性增强）②采用对数生长期的健壮菌

种；③调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分；④选用繁殖快的菌种。

在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌

（二）指数期

特点：

⑴生长速率常数R最大，代时G最短；

⑵细胞进行平衡生长；

⑶酶系活跃，代谢旺盛。

应用意义：

①由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；

②发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度

③食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期

④是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。

（三）稳定期：（R=0）

稳定期到来的原因：

⑴营养物质尤其是生长限制因子的耗尽；

⑵营养物的比例失调；

⑶酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的积累；

⑷pH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜。

应用意义：

1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下： 补充营养物质（补料）；调pH；调整温度

2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。

（四）衰亡期

特点：①细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长”。 ②细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。

③因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。

生长限制因子：凡处于较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某营养物，就称生长限制因子。 连续培养：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。

恒浊培养：通过培养装置中的光电系统控制培养液中菌体浓度恒定、使细菌生长连续进行的一种培养方式

恒化培养：培养过程中控制培养基的浓度基本恒定的方式

同步生长：通过同步培养的手段而使细胞群体中各个体处于分裂步调一致的生长状态，称为同步生长。 获得同步生长的方法主要有两类：

环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。造成与正常细胞周期不同的周期变化。

选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法（离心法、过滤分离法、硝酸纤维素滤膜法），随机选择，不影响细胞代谢。

无性孢子繁殖：不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而形成新个体的过程。无性孢子有：厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等。

有性孢子繁殖：a）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞，每个核均含单倍染色体（n+n）。b）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色体数是二倍（2n）。c）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态。

有性孢子繁殖特点：

a）有性繁殖不如无性繁殖那么经常与普遍，多发生在特定

条件下，往往在自然条件下较多，在一般培养基上不常见。

b）有性繁殖方式因菌种不同而异，有的两条营养菌丝就可以直接

结合，有的则由特殊的性细胞（性器官）--------配子囊或由

配子囊产生的配子来相互交配，形成有性孢子。

c）核配后一般立即进行减数分裂，因此菌体染色体数目为单倍，

双倍体只限于接合子。

d）有性繁殖存在同宗配合和异宗配合两种情况。

e）有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。

芽殖： 酵母菌主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。 环境对微生物生长的影响：

1.温度对微生物的影响具体表现在：

影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。

影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。

影响物质的溶解度，对生长有影响。

2.ph对微生物的影响具体表现在：

影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。

改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产乙醇，在 pH6.5以上产甘油、酸。 环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。 微生物生长测定：

1. 血球计数法：

原理：将1cm2×0.1mm的薄层空间划分为400小格，从中均匀分布地选取80或100小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。

适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。

特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。

2．平板菌落计数法：把稀释后的一定量菌样通过浇注或涂布的方法，让其内的微生物单细胞一一分散在琼脂平面上，待培养后，每一活细胞就形成一个单菌落，此即菌落形成单位(cfu)。根据每皿上的cfu数乘上稀释度就可推算出菌样的含菌数。

磺胺抑菌机理：叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物，磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶——二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。

青霉素抑菌机理： b-内酰胺环结构与 D-丙氨酸末端结构相似，从而能占据 D=丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼此连接，抑制了细胞壁的合成。

抗代谢药物的作用：

⑴与正常代谢物一起共同竞争酶的活性中心，从而使微生物正常代谢所需的重要物质无法正常合成。（磺胺类）

⑵“假冒”正常代谢物，使微生物合成出无生理活性的假产物；（8-重氮鸟嘌呤）

⑶某些抗代谢药物与某一生化合成途径的终产物的结构类似，可通过反馈调节破坏正常代谢调节机制。（6-巯基腺嘌呤）

抗生素的作用原理：

⑴抑制细菌细胞壁合成；（青霉素）

⑵破坏细胞质膜；（多粘菌素）

⑶抑制蛋白质合成；（链霉素、四环素）

⑷抑制核酸合成。（利福霉素）

灭菌：采用强烈的礼花因素是任何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，称为灭菌。 消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。

防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。 化疗：即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。

第七章

噬菌斑：当寄主细胞被噬菌体感染后细胞裂解，在菌苔上出现的一些无色透明空斑（负菌落）。

病毒：病毒（真病毒）是含有DNA或RNA，能在活细胞内增殖，又能在细胞外以亚显微的大分子颗粒状态存在，可以作为致病因子，也可以当作遗传成分的非细胞型微生物。

病毒的特点：1、形体极其微小。电子显微镜下才能观察到，一般能通过细菌滤器。2、化学组成简单。主要是核酸与蛋白质3、只含一种核酸。DNA或RNA4、无细胞结构。仅为核酸包于蛋白质外壳中的病毒粒子5、缺乏独立代谢能力6、繁殖方式独特7、具有双重存在方式。主细胞内专性寄生，细胞外为大分子颗粒8、对一般抗生素不敏感。

毒粒的形状大致可分为球形颗粒、杆状颗粒、复杂形颗粒、多形性，病毒壳体的结构类型有螺旋对称壳体（烟草花叶病毒）、二十面对称壳体（流感病毒）和双对称结构（T4噬菌体）。

毒粒的结构类型：裸露的二十面体；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒。 毒粒的基本化学组成是核酸和蛋白质，有包膜的病毒还含有脂类和糖类，有的病毒还含有聚胺类化合物和无机阳离子等组分，它对大多数抗生素敏感，但对干扰素不敏感。

裂解量：每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目。

其值等于潜伏期受染细胞的数目除以稳定期受染细胞所释放的全部子代病毒数目：

稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。

一步生长曲线：用来测定噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的新的噬菌体离子数量的生长曲线。

1) 用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；

2) 数分钟后，加入抗噬菌体的抗血清（中和未吸附的噬菌体）；

3) 将上述混合物大量稀释，终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞；

4) 保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进行计数）；

5) 以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线；

噬菌体复制（繁殖）：（一步生长曲线）

1、吸附期；游离的噬菌体吸附到宿主细胞

2、潜伏期；从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期

3、裂解期；随着菌体不断破裂，新噬菌体数目增加，直到最高值。

隐蔽期：自病毒吸附于细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间。

? 1）吸附：尾丝尖端与特异性受体接触，尾丝散开，附着在受体上，刺突、基板固着于细胞表面；

a 、病毒吸附蛋白VAP，是能够特异性地识别细胞受体并与之结合的病毒表面的结构、蛋白质分子，亦称反受体。

b、细胞受体，指能被病毒吸附蛋白特异性地识别并与之结合，介导病毒进入细胞，启动感染发生的细胞表面组分（为细胞的功能性物质，为细胞正常生长代谢所必须）

c、病毒的吸附过程：由于空间结构的互补性、相互间的电荷、氢键、相互作用及范德华力 ? 2)侵入：尾鞘缩短将尾管推入宿主细胞，核酸注入宿主细胞；

进入方式：

a、完整病毒穿过细胞膜的移位方式（多数病毒）

b、利用细胞的内吞功能进入细胞（病毒入胞）如：流感病毒

c、毒粒包膜与细胞膜的融和，病毒的内部组分释放到细胞质中

?

? 3)脱壳：病毒的包膜和／或壳体除去而释放出病毒核酸； 4)病毒大分子合成：噬菌体、动物病毒、植物病毒大分子合成的特点；

a.早期基因编码－－早期蛋白－－主要是参与病毒核酸复制，调节病毒基因组表达，以及改变或抑制宿主细胞大分子合成的蛋白质

b.晚期基因－－晚期蛋白－－主要是构成子代毒粒所需的结构蛋白

c.据时间顺序将此过程分为：病毒早期基因的表达－－－病毒基因组的复制－－病毒晚期基因的表达. d. 病毒核酸的复制与转录

（1）±DNA病毒 分别以±DNA链为模板复制出子代±DNA，从其中的－DNA转录出mRNA

（2）＋DNA病毒 以十DNA为模板合成互补的一DNA，组成复制型土DNA，再复制出大量新的复制型土DNA分子，然后其中的一DNA不断从复制型分子中脱离，在RNA聚合酶作用下，转录出mRNA。到了感染后期，衣壳蛋白积累多了，就把+DNA包裹在里面，形成成熟的十DNA病毒。

(3)土RNA病毒 复制是不对称的，仅用一RNA复制出新的十RNA，再由新十RNA复制出新的一RNA，组成子代土RNA。（由于子代RNA的双链都是新合成的，而原来的RNA双链均被保留在亲代中，故称这种复制方式为全保留复制）然后，用其中(一)RNA转录出病毒mRNA。

（4）一RNA病毒 利用本身所携带的依赖RNA的RNA聚合酶，从一RNA直接转录出病毒mRNA，并由它转译出RNA复制酶。然后，由一RNA制造出互补的+RNA，再以此复制子病毒的一RNA。

(5)+RNA病毒 一种是，以+RNA作为摸板复制出互补的—RNA，并构成复制型中间体，再复制出大量复制型子分子。然后，其中的一RNA不断地脱离复制型分子并转录出病毒mRNA，再由此转译出病毒蛋白质。最终，衣壳蛋白包裹(十)RNA成为成熟的+RNA病毒。

另一种方式发生在逆转录病毒中，利用本身携带的依赖于RNA的DNA聚合酶，由+RNA合成出—DNA，形成+RNA／—DNA杂交中间体，再将亲代的+RNA除去，接着在依赖于DNA的DNA聚合酶作用下，由—DNA合成出+DNA，形成±DNA双链中间体，由此复制出的大量子代± DNA，并可整合到宿主细胞的DNA分子中成为前病毒(provirus)，在细胞分裂时与宿主DNA分子同步复制而一代一代地传递给子细胞。前病毒也可以在宿主细胞RNA聚合酶Ⅱ的作用下，从它一DNA合成出前病毒RNA，加工成为mRNA，并转译成病毒的结构蛋白，或是被包裹在衣壳中成为子病毒粒子。

e．病毒蛋白质的生物合成 病毒一转录出其mRNA，就由这些mRNA合成出病毒蛋白质(酶、衣壳粒等)。

? 5)装配与释放 1、噬菌体的装配与释放

包括四个完全独立的亚装配途径：无尾丝的尾部装配；头部的装配；尾部与头部自发结合；单独装配的尾丝与前已经装配好的颗粒相连

2、动物病毒的装配与释放

3、植物病毒的装配与释放

卫星病毒：是寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。

类病毒：是裸露的仅含一个单链环状低相对分子质量RNA分子的病原体，迄今为止，所知的都是侵入植物的。

朊病毒：具有侵染性并在宿主细胞内复制的蛋白质颗粒；是一类能引起动物的亚急性海绵脑病的病原因子

第八章

发现DNA作为遗传物质的过程：

1. Griffith的转化实验——加热杀死的S型细菌，在其细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式

进入R型细胞，并使R型细胞获得稳定的遗传性状，发现了转化现象，将引起转化现象的遗传物质叫转化因子。

2. Avery的实验——分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于有毒的S型菌细胞抽提物，只有DNA

被酶降解破坏的抽提物无转化活性，证明DNA是转化所必需的转化因子。

3. T2噬菌体感染实验——噬菌体感染细菌时，进入细胞内的是DNA，但增殖的结果，产生了完整的噬

菌体颗粒，既有DNA核心，又有蛋白质外壳——证明噬菌体DNA中，包含了包括合成蛋白质外壳在内的全套遗传性息——DNA是噬菌体的遗传物质基础。

操纵子：功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。

1、原核生物（大肠杆菌）的基因组

1）双链环状的 DNA 分子（单倍体）

2）基因组上遗传信息具有连续性，绝大部分原核生物无内含子，遗传信息连续，即基因组DNA绝大部分是基因，非基因的DNA序列很少。

3）功能相关的结构基因组成操纵子结构

4）结构基因的单拷贝及 rRNA 基因的多拷贝 5）基因组的重复序列少而短；

2、真核微生物的基因组（啤酒酵母）

1）遗传信息的不连续，啤酒酵母的基因组DNA分布在16个不连续的染色体中； 基因组中含内含子系列——断裂基因 2）无明显的操纵子结构

3）存在大量重复序列 4）基因组远大于原核生物

3、古生菌的基因组（詹氏甲烷球菌）

1）基因组的独特性，几乎一半的基因与其他二界生物不同源，在现有基因数据库中找不到同源序列

2）与真细菌相似，基因组序列一部分与真细菌同源；基因组结构类似真细菌： 基因组较小；环状双链DNA；具操纵子结 构；无内含子；无核膜等。

3）与真核生物相似，与真核生物相似处是：转录起始系统一

样；RNA聚合酶类似；启动子类似；具组蛋白基因和组蛋白。

质粒：是一类小型共价闭合环状核外DNA，能独立于细胞核进

行自主复制。可以通过交换掺入细胞核成为附加体；可以从寄

主细胞中消除。

致育因子（F因子、性因子、F质粒） 约100kb，决定大肠杆

菌的“性别”，与大肠杆菌的有性生殖（接合作用）有关。

F+菌株（雄性）：携带游离F质粒的菌株。

F-菌株（雌性）：无 F质粒的菌株。

Hfr菌株：高频重组菌株，F质粒整合到宿主染色体上的菌株

F’菌株：携带含有一段宿主DNA片段的游离F质粒的菌株

转座因子：在染色体组中或染色体组间能改变自身位置的一段DNA顺序称为转座因子，也称作跳跃基因或可移动基因。

证明基因突变的非对应性的三个经典实验：变量实验、涂布实验、影印实验

基因突变的类型：

1. 同义突变：某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列的密码子变化。

2. 错义突变：碱基序列的改变引起了产物氨基酸的改变。

3. 无义突变：某个碱基的改变，使代表氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子。

4. 移码突变：由于DNA序列中发生1~2个核苷酸的缺失或插入，是翻译的阅读框发生改变，从而导致

改变位置以后的氨基序列的完全变化。

按表型变化分：

1. 营养缺陷型：野生型菌株由于基因突变而丧失了合成一种或几种生长因子的能力，因而无法在基本培

养基上正常生长繁殖的突变型，它们可在加有某种生长因子的基本培养基平板（补充培养基）上选出。

2. 抗药性突变型：由于基因突变，原始菌株产生了对某些化学药物（如抗生素）抗性的变异类型。

3. 条件致死突变型：指在某一些条件下具有致死效应。

4. 形态突变型：该类突变型造成细胞、菌落或噬菌斑的形态、颜色不同于原始菌株。

基因突变的分子基础（P220）：碱基“互变异构”——碱基置换；DNA插入或缺失：DNA复制时，小段DNA的插入或缺失

自发突变的特点：1）非对应性2）稀有性3）规律性

4）独立性5）遗传和回复性6）可诱变性

光复活作用：紫外线照射后的微生物立即暴露在可见光下，可明显降低其死亡率称为光复活作用。由于光复活作用在一般微生物中普遍存在，所以紫外线诱变育种时，只能在红光下进行照射及处理。(紫外线引起GC→AT转换)

化学因素

(1.) 碱基类似物：一类结构类似正常碱基的物质，能整合入DNA分子中，但比正常碱基产生异构体的频率

高，由于互变异构导致碱基错配的概率也高，从而提高了突变频率。常见的如：5-溴尿嘧啶（5-BU）：（胸腺嘧啶T结构类似物），与T的区别在于-Br取代了-CH3（甲 基），也有酮式和烯醇式两种异构体。酮式可和A配对，烯醇式可和G配对。5-BU在以酮式或烯醇式状态存在时引起AT=GC双向转换

(2.) 染料：——移码诱变剂。扁平，具有三个苯环结构，是碱基对类似物，一旦插入DNA分子的碱基对之

间，常引起移码突变。常见的有：丫啶澄、丫啶黄和溴化乙锭等。

(3.) 反应物：这类诱变剂直接与DNA碱基起化学反应，引起突变，常见的有亚硝酸、羟胺和烷化剂。 亚硝酸：具脱氨基作用，可使含-NH2基的碱基氧化脱氨转变为酮基，改变配对性质，导致碱基置换，

C→U;A→H（次黄嘌呤）;G→X（黄嘌呤），引起双向转换.

羟胺：可与胞嘧啶反应，使其能与腺嘌呤配对，引起GC→AT的转换。

烷化基：能与核苷酸中的磷酸基、嘌呤、嘧啶起烷化作用，造成DNA损伤。常见的有：甲磺酸乙酯、亚硝基胍、硫酸二乙酯等。

Ames实验：是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变株来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的实验方法。

原理：诱变剂的共性原则，检测某种化学物质（待测物）能否引起his—菌株（鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型）回复突变，待测物往往需活化（待测物中加入一些微粒体酶系统）。

方法：在含有可疑化学致癌剂的试样中加入鼠肝匀浆液，经一段时间保温后，吸入滤纸片中，然后将滤纸片放置于涂有组氨酸营养缺陷型菌悬液的基本培养基平板中央。经过培养后，出现3种情况：1）在平板上无大量菌落产生，说明试样中不含致癌剂；2)在纸片周围有一抑菌圈，其外周有大量菌落，说明试样中有较高浓度致癌剂存在；3）在纸片周围有大量菌落，说明试样中有适量致癌剂存在。

接合作用：接合作用是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。大肠杆菌的接合作用是供体菌F因子单向转移的结果。

转导：由病毒介导的细胞间遗传物质的交换，即一个细胞的DNA或RNA通过噬菌体感染转移到另一个细胞中。

转导噬菌体：又叫转导颗粒，指携带供体菌部分遗传物质（DNA片断）的噬菌体。

转导子：转导后获得了供体部分遗传特性的重组受体细胞。

普遍性转导： 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。

局限性转导： 通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌，并与后者的基因组整合；、重组，形成转导子的现象。

转化：受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，通过交换，把它整合到自己的基因组中，再经复制受体菌就变成了一个转化子，从而使受体菌获得部分供体菌的遗传性状。

转化的条件：感受态形成；转化因子；菌株间亲缘关系密切。

自然遗传转化的过程是1.感受态受体的形成；2.DNA在细胞表面的结合；3.DNA的进入；4.同源重组；5.复制分裂形成转化子。

转染：把噬菌体或其它病毒的DNA（或RNA）抽提出来，让它去感染感受态的宿主细胞，并进而产生正常的噬菌体或病毒的后代，这种现象称为转染。

与转化的区别：病毒或噬菌体并非遗传基因的供体菌；中间不发生任何遗传因子的交换或整合；最后不产生具有杂种性质的转化子。

准性生殖：某些不产生有性孢子的丝状真菌，通过体细胞的融合，不经过减数分裂就能导致染色体单元化和基因重 组。（如构巢曲霉，常见于一些真菌尤其是半知菌中）

准性生殖的意义： 在准性生殖的过程中，可出现许多新的基因组合，是遗传育种的重要手段。准性生殖和有性生殖的比较见。

诱变育种：利用诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机突变频率，通过一定的筛选方法获得所需的优良菌株。包括菌悬液的制备、诱变处理和突变型的筛选三大步骤。

常用诱变剂的使用（以UV和5-BU为代表）：UV；5-BU；

复合诱变：将物理和化学两种诱变剂同时或交替使用，由于不同诱变剂具有不同的诱变机制，利用这种协同效应来进一步提高诱变频率。

体内基因重组育种：采用接合、转化、转导和原生质体融合等遗传学方法和技术使微生物细胞内发生基因重组，以增加优良性状组合，或导致多倍体的出现，从而获得优良菌株。

原生质体融合：是将遗传性状不同的两种菌融合为一个新细胞的技术。

原生之体融合过程：1.原生质体的制备；2.原生质体的融合；3.原生质体的再生；4.融合子检出(关键步骤)：检出稳定高产的融合子。（直接检出法、间接检出法）5.鉴定；

第九章

操纵子：为在代谢途径中功能密切相关的一组蛋白质编码的结构基因区域加上其调控区域组成的控制单元就叫操纵子。其调控区域又分为三个部分：操纵区、启动子和其他有关调控基因相连接的区域。

正调节：没有调节蛋白时操纵子内结构基因活性是关闭的，而加入调节蛋白后结构基因活性被开启，这种调节称正调节。

负调节：没有调节蛋白时操纵子内结构基因是表达的，

而加入调节蛋白后结构基因的表达活性被关闭，这种调

节称负调节。

正、负调控存在着诱导和阻遏的4种控制类型：

1）有活性的阻遏物，对结构基因实行负调控，阻遏转录

进行，诱导物使阻遏蛋白失去活性，从操纵区脱离，成

为可诱导的负调控（负控诱导）。例如大肠杆菌lacI基因与乳糖操纵子的作用

2）无活性的阻遏蛋白不能与基因操纵区结合，辅阻遏物能使阻遏蛋白活化，结合于操纵基因，对结构基因实行可阻遏的负调控。

3）无辅基的诱导物对操纵区无活性，只有与小分子辅基结合后成为活性诱导物，因此可诱导而对结构基因实行可诱导的正调控。如大肠杆菌麦芽糖操纵子。

4）无辅基诱导物结合于操纵基因，结构基因可以转录，呈正调控，当辅阻遏物与之结合成为无活性的诱导物，结构基因被关闭、阻遏，为可阻遏的正调控。

分解代谢物阻遏调控（葡萄糖效应）：是指当葡萄糖和其它糖类一起作为细菌的碳源时葡萄糖总是优先被利用，葡萄糖的存在阻止了其它糖类的利用的现象。

葡萄糖的存在降低了细胞内cAMP的含量，而细胞内cAMP与CRP（cAMP受体蛋白）或CAP（分解代谢物激活蛋白）形成的复合物是启动基因转录的正调节物质（CRP与启动子结合是激活转录的必要条件，而cAMP与CRP的结合能增强CRP对DNA双链的亲和力），所以葡萄糖存在时，不能形成复合物，从而抑制糖类代谢操纵子的表达。如果葡萄糖不存在或量极少时，cAMP合成增加，cAMP与CRP(CAP)形成复合物启动操纵子的表达。“分解代谢物阻遏调控” 是CAP（分解物激活蛋白）对转录作用的正调控，受葡萄糖的阻遏。 乳糖操纵子的转录受“负控诱导”和“葡萄糖效应”这一正一负两个独立的调控体系作用。乳糖操纵子要转录应该在有诱导物而无葡萄糖的情况下才能进行。

二次生长曲线：在培养液中同时存在两种均能为微生物利用的主要营养物时，微生物将首先利用较易利用的营养物，进入稳定期后再利用第二营养物，再次开始新的对数期、稳定期，从而表现二阶式的双峰生长曲线。对于大肠杆菌来说，葡萄糖代谢酶类总是不断合成，而乳糖代谢酶则只有当代谢底物存在时才会合成。

第十章

基因工程：用人工方法将所需要的某一供体生物的遗传物质（外源基因）——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，进行正常的扩增（复制）和表达，从而获得大量基因产物，或者令生物表现出新性状。

基因工程的基本过程

1.目的基因及载体的获得

2.目的基因与载体的体外重组

3.重组载体导入受体细胞

4.重组体克隆

5.重组体克隆的筛选鉴定或测序

6.控制外源基因的表达

7.获得基因产物或转基因动植物

基因文库：是指生物染色体基因组各DNA片断的克隆总体。文库中的每一个克隆只含有基因组中某一特定的DNA片段。 构建：A、提取DNAB、剪切或水解DNA片段C、选择克隆载体D、将基因组中某一特定的DNA片段与载体进行体外连接E、直接转化细菌或感染敏感细菌细胞。F、得到携带重组DNA群体或噬菌体群体－基因文库

cDNA 文库构:是指生物体全部mRNA 的cDNA克隆总体。cDNA 的每一个克隆只含一种mRNA信息。构建：A、提取mRNAB、利用逆转录酶以寡聚或随机寡聚核苷酸为引物合成cDNA 的第一条链C、利用DNA 聚合酶Ⅰ，以cDNA 的第一链为模板，合成cDNA第二条链D、与载体的体外连接E 、体外包装及感染或质粒的转化

基因治疗：是指向靶细胞中引入具有正常的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的。(噬菌体表面展示技术 P293)

第十一章

微生物在生态系统中的角色：

⑴有机物的主要分解者；

⑵物质循环的重要成员；

⑶生态系统中的初级生产者；

⑷物质和能量的贮存者；

⑸地球生物演化中的先锋种类。

互生：两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自

的代谢活动而有利于对方，或偏利于一 方的生活方式。（二

步发酵生产维生素C）人体肠道正常菌群与宿主间的关系，

主要是互生关系，但在某些特殊条件下，也会转化为寄生关

系。

共生：是指两种

生物共居在一起，相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密。（地衣） 微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快矿化和

释放，从而使生物解处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约

90%的CO2是由微生物分解作用形成的。

微生物在氮循环中的作用：生物固氮；铵同化；氨化作用；硝化作用；反硝化作用。（P299） 微生物在硫循环中的作用：硫的氧化；硫酸盐还原；硫化氢的释放。（P300）

群落：同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成

相依赖、相制约的生物集团。

种群：生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同

种别地的种群有隔离、有界限。 减少。 而有很大变化。 土壤中微生物的数量：按种类递减 细菌——放线菌——霉菌——酵母菌——藻类——原生动物 ~108 ~107 ~106 ~105 ~104 ~103个/g 1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同2）土壤微生物的数量和分布受季节影响； 3）微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步

极端环境下微生物的研究的重要意义(嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌、抗辐射微生物)：

(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；

(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；

(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。

生物降解：是微生物对物质（特别是环境污染物）的分解作用。

1)降解有毒有机物：农药、是有、洗涤剂、多氯联苯、氰和腈

2)转化重金属：改变金属在环境中的存在状态

3)污染污处理：微生物体内有能水解污染物的酶(活性污泥法、生物膜法、堆肥法P319)

活性污泥：指一种由活细菌、原生动物和其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。

生物膜：是指生长在潮湿、通气的固体表面上的一层由多种微生物构成的粘滑、暗色菌膜，能氧化、分解污水中的有机物或某些有毒物质。

第十二章

16SrRNA作为进化的指征原因：

1）其参与微生物的蛋白质的合成过程，功能保持不变

2）16S rRNA既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域。

3）16S rRNA相对分子质量大小适中，便于序列分析

4）16S rRNA普遍存在于真核和原核微生物

建立16 S r RNA系统发育树的意义：a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；传统的生物进化

研究，主要基于复杂的形态学和化石记载，因此多限于研究后生生物，而后者仅占整个生物进化历程的1/5 b）提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法； c）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据； d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全新的微生物分类、鉴定理论； e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进行研究。

培养物：是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。

菌株：从自然界中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。常用数字编号、字母、人命、地名等表示。

种：具有高度特征相似性的菌株群，这个菌株群与其他类群的菌株有很明显的区别。

种名：双命名法命名即种的学名由属名和种加词两部分组合而成。

DNA的碱基组成(G+Cmol%)：DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别基因突变，碱基组成也不会发生明显变化。分类学上，用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%)来表示各类生物的DNA碱基因组成特征。

在疑难菌株鉴定、新种命名、建立一个新的分类单位时，G+C含量是一项重要的，必不可少的鉴定指

标。其分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本特征和把那些G+C含量差别大的种类排除出某一分类单元。

核酸分子杂交：

1)DNA－DNA杂交 DNA－DNA杂交同源性在60％以上认为是同一个种；同源性超过70％为同一亚种；同源性在20％－60%是同属不同种的关系。应用于种水平上的分类。

2)DNA－rRNA杂交：比较亲缘关系更远的菌株之间的关系。进行属和属以上的等级分类单元的分类。

3)核酸探针：是指能识别特异核苷酸序列的、带标记的一段单链DNA或RNA分子。即它是能与被检测的特定核苷酸序列互补结合，而不是与其他序列结合的带标记的单链核苷酸片段。应用于微生物鉴定、传染病诊断、流行病调查、食品卫生微生物检测以及分子生物学许多领域。

第十三章

据16SrRNA寡核甘酸序列将细菌的发育分为12个独特的类群(P360)

立克次氏体：是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。 支原体：又称类菌质体，是介于一般细菌与立克次氏体之间的原核微生物。

特性：（1）无细胞壁，只有细胞膜，细胞形态多变；2）个体很小，能通过细菌过滤器，曾被认为是最小的可独立生活的细胞型生物。3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “油煎荷包蛋”形状；4）一些支原体能引起人类、牲畜、家禽和作物的病害疾病（5）应用活组织细胞培养病毒或体外组

织细胞培养时，常被支原体污染；

衣原体：介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。特性：（1）细胞结构与细菌类似；（2）细胞呈球形或椭圆形，直径0.2-0.3 mm，能通过细菌滤器；（3）专性活细胞内寄生；（4）在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体和始体两种形态。（5）衣原体广泛寄生于人类、哺乳动物及鸟类，少数致病；（6）衣原体不耐热，60度10分钟即被灭活，但它不怕低温，冷冻干燥可保藏多年。对红霉素、氯霉素、四环素敏感。

生物资源：对人类具有实际或潜在用途或价值的遗传资源、生物体或其部分、生物群体或生态系统中任何其他生物组成部分。（《生物多样性公约》）

微生物资源特点：1）具有潜在用途或价值的遗传资源特别丰富，代谢种类繁多；2）微生物多样性未知处太多；3）微生物繁殖快、易变异、个体小，是工业化大规模自动化生产和提高效率到的理想资源。

第十四章

细菌的致病性：毒力和数量

毒力：又称致病力，病原体致病能力的大小。是病原体在结构和功能上对传染的适应。包括侵袭力和毒素。 1）侵袭力：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。

（1）吸附和侵入能力：细菌通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体，于局部繁殖，积聚毒力或继续侵入机体内部。

（2）繁殖与扩散能力：产生、分泌水解性酶类，使组织疏松、通透性增加，有利于病原菌扩散。例如链球菌产生的透明质酸酶（水解机体结缔组织中的透明质酸，从而使该组织疏松、通透性增加，有利于病原菌迅速扩散，引起全身感染）、链激酶、链道酶等可协助细菌扩散。

（3）对宿主防御机能的抵抗能力： a）细菌的荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力，有助于病原菌于在体内存活，例如肺炎球菌的荚膜。b）致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用（加速血浆凝固成纤维蛋白屏障，以保护病原菌免受宿主的吞噬细胞和抗体的作用）；c）有些可分泌一些活性物质如溶血素，抑制白细胞的趋化作用；d）有的具抵抗在吞噬细胞内杀被死的能力，能在吞噬细胞内寄生（二者力量平衡时，则细胞内寄生状态可持续存在，若失去平衡，则必有一方受到伤害），等等。

2）毒素：

非特异性免疫：又叫先天（天然）免疫，是在生物进化过程中形成的，由先天遗传而来，相对稳定、无特殊针对性的对任何外界异物（含病原微生物）的天然抵抗力。（包括生理屏障，体液因素，细胞因素，炎症）

生理屏障：1. 皮肤与粘膜：

1）机械的阻挡和排除作用：健康机体的外表面覆盖着连续完整的皮肤和粘膜结构，其外面的角质层是坚韧的，不可渗透的，组成了阻挡微生物入侵的有效屏障。

2）分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用：汗腺分泌物中的乳酸和皮肤腺分泌物中的长链不饱和脂肪酸均有一定的杀菌抑菌能力。

3）共生菌群 人的体表和与外界相通的腔道中存在大量正常菌群，通过在表面部位竞争必要的营养物，或者产生如象大肠杆菌素、酸类、脂类等抑制物，而抑制多数具有疾病潜能的细菌或真菌生长。

2.生理上的屏障结构：体内的某些部位具有特殊的结构而形成阻挡微生物和大分子异物进入的局部屏障，对保护该器官，维持局部生理环境恒定有重要作用。

1）血脑屏障：不是一种专有的解剖结构，主要由软脑膜、脉络丛、脑毛细血管壁及其外的脑星形细胞组成的，具有细胞间连接紧密、胞饮作用弱的特点，可阻挡病原体及其有毒产物从血液透入脑组织或脑脊液，从而保护了中枢神经系统的稳定。婴幼儿因其血脑屏障还未发育完善，故易患脑膜炎或流行性乙型脑炎等传染病。

2）血胎屏障：由怀孕母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同组成，当它发育成熟（一般在妊娠 3 个月）后，能阻挡病原微生物由母体通过胎盘感染胎儿，但并不妨碍母子间的物质交换。

体液因素：正常体液中含有多种抗菌物质，它们一般不是直接杀灭病原体，却能配合免疫细胞、抗体或其他防御因子，使它们发挥较强的免疫功能。主要有：补体系统、干扰素、溶菌酶等。

补体系统：补体主要由肝细胞、肠道上皮细胞、脾细胞和巨噬细胞产生，存在于正常人体或动物血清中的一组球蛋白（20余种非特异性血清蛋白），通常以无活性的酶原状态存在，补体激活后，有溶解细胞膜、杀灭病毒、促进吞噬细胞的吞噬和释放组胺等多种功能。由于它在抗原抗体反应中有补充抗体作用的功能，故称补体。

2.补体激活：酶原状态的补体，通过复杂的连锁反应，而形成可引起膜不可逆损伤的“膜攻击复合物”的过程。

激活途径：1）经典激活途径：由抗原-抗体复合物结合Clq启动激活，依次顺序为Cl（Clq、Clr、C1s）、C2、C4、C3；

2）甘露聚糖结合凝集素（MBL）激活途径：起始于炎症期产生的蛋白与病原体结合之后，而并不依赖于抗原-抗体复合物的形成。；

3）旁路激活途径：由病原微生物(细菌脂多糖（LPS）)等提供接触表面，不经C1、C4、C2途径，而从C3开始激活的途径，经B因子、D因子参与的激活过程；

上述三条途径的共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8和C9，即膜攻击复合物（MAC）的形成及其溶解细胞效应。

干扰素：由病毒等干扰素诱导剂作用于活细胞后，由活细胞产生的一类相对分子质量低的糖蛋白，当该干扰素再次作用于其他细胞时，使其他细胞立即获得抗病毒和抗肿瘤等多方面的免疫力。

溶菌酶：来源于吞噬细种类：α干扰素：单核细胞产生。β干扰素：成纤维细胞产生。—γ干扰素：T淋巴细胞产生。

胞，并可分泌到血清及各种分泌液（眼

泪、唾液、乳汁等）中的多糖水解酶。

能水解革兰氏阳性菌细胞壁上的肽聚

糖的β—1，4糖苷键而导致溶菌。

炎症：机体对病原微生物感染所表现出

的一系列局部或全身性的防御应答。

特异性免疫：又称后天获得性免疫，机

体针对某一种或某一类微生物或其产

物所产生的特异性免疫力，是个体在生

活过程中获得的，具有获得性，高度特

异性和记忆。

抗原：是一类能刺激人或动物机体产生抗体（体液免疫）或致敏淋巴细胞（细胞免疫），并能与这些产物在体内或体外发生特异性反应的物质。

抗原的性质：（具备以下三点的物质才能成为抗原）

1）异物性：进入机体内的抗原物质必须与该机体组织细胞和体液成分不同，抗原物质一般为异种或异体物质。（异种间物质、同种异体间的不同成分、自体内隔绝成分、自身变性组织蛋白）

2）理化性质：组成，抗原物质都是分子量相当大，化学组成及结构较复杂的化合物，分子量越大，结构越复杂，免疫原性越强；物理状态，聚集状态较可溶性抗原；应答能力，对同一种抗原，不同物种或同一物种的不同品系产生的免疫应答能力不同，这是遗传决定的，另外感染途径及剂量也影响应答反应强弱。

3）特异性：抗原分子表面的抗原决定基决定了抗原的特异性，抗原决定基既是供产生抗体的细胞作为异物来识别的“标志”，又是同相应抗体特异结合的构型。

抗体：抗原刺激机体的B细胞，由B细胞转化成浆细胞所产生的具特异性的免疫球蛋白，抗体能与抗原特异性的结合，主要存在于血清中。也存在于其他体液、外分泌液及某些细胞（如淋巴细胞）的细胞膜上。 免疫球蛋白的基本结构：四条多肽链通过二硫键连接，形成Y

字形结构。(p406)

1）链：重链（H链）；轻链（ L链）；

2）键：链内二硫键；链间二硫键；

3）端：C端；N端；

4）区：稳定区（C区）；可变区（V区）；

V区的功能：与抗原特异结合，V区识别并特异性结合抗

原，该特异性是由免疫球蛋白的V区，特别是HVR（CDR）

的空间构型所决定的。

C区的功能：激活补体；结合细胞表面的Fc受体；穿过

胎盘和粘膜；正、负调节作用。 N端 VH CH1 N端 VL CL CH2 CH3

(CH4) C端

体液免疫根据抗原性质分为两类：

1.T非依赖性体液免疫应答（TI抗原）

2.依赖于T细胞的体液免疫应答（TD抗原）

体液免疫的免疫应答过程分为三个阶段：

①抗原识别阶段；②B 细胞活化、增殖、分化阶段；③效应阶段

免疫应答基本过程：

1． 感应阶段：机体接受抗原刺激的阶段。抗原进入机体后，一般到达周围淋巴器官，在那里发生免疫应答。除少数可溶性物质可直接作用于淋巴细胞外，大多数抗原都经过巨噬细胞的处理，抗原决定簇与巨噬细胞的 RNA 组成复合物，可增强免疫原性，巨噬细胞将抗原信息传递给 T 细胞，引起细胞免疫。大多数引起体液免疫的抗原，也要经巨噬细胞处理后，将抗原信息传递给辅助性 T 细胞，再传给 B 细胞，少数抗原可不经巨噬细胞，直接刺激 B 细胞，由抗原诱导免疫应答，免疫活性细胞表面有抗原受体，所以能够识别抗原。每个淋巴细胞表面只有一种抗原受体，只能识别一种抗原，当它们结合后，抗原刺激细胞增殖、分化而产生免疫应答。

2． 反应阶段：淋巴细胞识别抗原后，即活化进入反应阶段。在这一阶段中，T 细胞转化为淋巴母细胞，再增殖、分化，成为有免疫效应的致敏淋巴细胞。

B 细胞被活化后，转化为浆母细胞，再增殖、分化为浆细胞，分泌抗体。

致敏淋巴细胞和浆细胞是终末细胞，不再分化，寿命短，只有几天。

受抗原刺激的淋巴细胞，在分化过程中，还有一部分细胞在中途停顿下来，不再增殖分

化，成为记忆细胞，在体内能较长时间存在。当再次受到同种抗原刺激时，能迅速分化

增殖成大量致敏淋巴细胞和浆细胞，分别产生大量淋巴因子及抗体。

3． 效应阶段：抗原成为被打击的对象。抗体和致敏淋巴细胞都可以与抗原结合产生特异性免疫反应。当同种抗原再次侵入机体时，致敏 T 细胞可直接作用于抗原，同时释放多种淋巴因子消灭抗体，行使细胞免疫功能。抗体也可直接作用于抗原，或与巨噬细胞、补体等协同作用，消灭或破坏抗原，完成体液免疫作用。

抗体产生的一般规律

1）TD抗原： 初次反应：TD抗原初次进入机体后，经过一定的较长潜伏期（一周以上），才能产生抗体，抗体量不高，以IgM为主，然后逐渐下降。这种机体初次接触抗原后的反应叫初次反应。

再次反应：一定时期后，再次注射同样的抗原，抗体量迅速上升到最高水平（潜伏期短），可达初次注射水平的10~100倍，在体内维持时间也较长，抗体类型以IgG为主。又叫增强反应。

回忆反应：初次反应所产生的抗体在体内完全消失时，机体若再次接触同一抗原时，又可使该抗体突然上升，这种反应更快更强的现象叫回忆反应。回忆反应的发生是由于机体在初次反应中留下了免疫记忆细胞。这也是某些传染病在患者病愈后产生终生免疫的原因，如天花、麻疹、伤寒等。

2）TI抗原：只有初次应答，没有再次应答，因为初次反应不产生记忆细胞，抗体主要为IgM。由TI抗原引起的疾病可反复感染，不能获得持久免疫力。如肺炎链球菌的多糖抗原、大肠杆菌的LPS抗原等。 联合抗感染免疫：机体对大多数病原微生物的免疫应答是体内非特异免疫与特异免疫，体液免疫与细胞免疫的综和作用。

交叉反应：具有共同抗原的不同个体之间所产生的抗体既能与产生抗体的该菌反应，又能与含有相同抗原的它菌反应。

交叉抗原分子模拟：病原体与机体组织具有共同抗原决定簇，病原体侵入导致机体产生的抗体或致敏淋巴细胞也可与相关自身组织反应，即所谓交叉免疫而导致自身免疫病。

单克隆抗体：1.骨髓瘤细胞：一种癌变的浆细胞，可自发或诱发形成。能不断地增殖，但不能产生免疫球蛋白。2.B细胞：能产生抗体，但在体外组织培养基上不能长期生存。

3.杂交瘤细胞：骨髓瘤细胞与B细胞的融合

单克隆抗体制备：指由单个B细胞增殖所产生的抗体，各种生物学性质都完全相同。通过细胞之间的融合，

将肿瘤细胞的体外无限增值能力与B细胞的分泌抗体能力相结合，筛选出杂交瘤细胞，这种杂交瘤细胞既能在体外组织培养基上长期增殖（似肿瘤细胞），又可以产生一种抗体（似B细胞）。（P421）

免疫预防（人工免疫）：人为的给机体输入抗原以调动机体的免疫系统；或直接输入免疫细胞及免疫分子，使获得某种特殊抵抗力，用以预防或治疗某些传染病。

人工自动免疫（预防接种）：模仿自然自动免疫，人为给机体输入抗原物质，刺激 机体产生特异免疫力。用于预防接种抗原制剂称疫苗。

人工被动免疫：输入免疫血清（含特异性抗体）或致敏淋巴细胞或细胞因子，使机体获得一定的免疫力，以达到防治某些疾病的目的。维持时间较短，一般用于应急预防及治疗，如：精制破伤风抗毒素、抗狂犬病血清及一些细胞因子等。

第十五章

微生物生物技术：根据自然科学和工程学的原理，利用微生物的有机体或其产物，将物料转化为社会服务的技术。

连续发酵：是连续培养技术在发酵工业上的应用，就是连续培养放大后用于大规模生产微生物的产品（P441）