微生物学教程第三版(周德庆版).pdf

该【微生物学教程第三版(周德庆版) 】是由【青山代下】上传分享，文档一共【20】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【微生物学教程第三版(周德庆版) 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:..微生物学教程第三版(周德庆版)微生物是指形态微小、单细胞或个体结构简单的多细胞甚至无细胞结构的低等生物总称,包括细菌、真菌、病毒等。微生物学是研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等基本规律,并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。种是最基本的分类单位,是表型特征高度相似、亲缘关系极其相近、与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。菌株(品系)表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体极其一切后代,是微生物达到遗传性纯的标志。若菌落是由一个单细胞发展而来的,则它就是一个纯种细胞群或克隆。在适宜的培养条件下,微生物在固体培养基表面或内部生长繁殖,形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团,这就是菌落。如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面,结果长成的各“菌落”互相连成一片,这就是菌苔。微生物学发展史上分为五个时期。史前期是朦胧阶段,人们虽然没有看到微生物,但已经不自觉地利用有益微生物、防止有害微生物。初创期是形态学时期,微生物学的研究工作主:..要是对一些微生物进行形态描述,代表人物是微生物学的先驱者XXX。奠基期是生理学时期,主要工作是查找各种病原微生物,把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平,建立了系列微生物学的分支学科,代表人物是XXX和XXX。发展期是生化水平研究阶段,微生物学的研究进入分子水平,微生物学家的研究工作从上一时期的查找病原微生物转移到寻找各种有益微生物的代谢产物,üchner。成熟期是分子生物学水平研究阶段,微生物学的研究更深入地探讨微生物的分子结构、代谢、遗传等方面,代表人物是分子生物学奠基人Watson和Crick。微生物学是一门从应用学科发展为前沿基础学科的学科,其研究已经进入分子水平。微生物因其不同于高等动植物的生物学特性而成为分子生物学研究的主要对象。微生物学在应用研究方面向着更自觉、更有效和可控制的方向发展,并与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合,成为新兴生物工程的主角。。微生物共有五大共性,包括体积小,面积大;吸收多,转化快;生长旺,繁殖快;适应强,易变异;分布广,种类多。其中最基本的是体积小,面积大。这是因为微生物是一个小体:..积大面积系统,具有巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面,并由此而产生其余四个共性。微生物分类学的三项具体任务包括分类、鉴定和命名。分类的任务是解决从个别到一般或从具体到抽象的问题,通过收集大量描述有关个体的文献资料,经过科学的归纳和理性的思考,整理成一个科学的分类系统。鉴定的任务与分类相反,是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程,通过详细观察和描述一个未知纯种微生物的各种性状特征,然后查找现成的分类系统,以达到对其知类、辨名的目的。命名的任务是为一个新发现的微生物确定一个新学名,按微生物的国际命名法规给予一个新学名。种以上的分类单元分为七级,包括界、门、纲、目、科、属、种。三域学说是20世纪70年代末由XXX等人提出的,通过对大量微生物和其他生物进行16S和18SrRNA的寡聚核苷酸测序,并比较其同源性水平后,提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统,称为三域学说。三域指细菌域、古生菌域和真核生物域。:..G+C)mol%值表示DNA分子中鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)所占的摩尔百分比值。它在微生物分类鉴定中有两个应用,一是判别种与种之间亲缘关系相近程度,二是建立新分类单元时的重要指标。原核生物是一个广泛的生物类群,包括细菌、缺壁细菌、原生质体、芽孢、伴孢晶体和放线菌等。其中,细菌是最为广泛和重要的原核生物类群之一。一种渗透调节皮层膨胀的机制。当芽孢暴露于高温环境时,皮层中的水分会蒸发,导致皮层内的离子浓度升高,从而引起皮层的膨胀。这种膨胀可以有效地保护芽孢内部的细胞结构和DNA不受高温的损害。同时,由于芽孢衣对多价阳离子的渗透很差,这些阳离子会在芽孢内部积聚,进一步增强了芽孢的耐热性。这种渗透调节皮层膨胀的机制是芽孢能够在极端环境下生存的重要原因之一。极高的渗透压可以从芽孢核中夺取水分,导致皮层膨胀并使核心失水。这种失水是芽孢耐热性强的原因之一。链霉菌的形态构造特点包括基内菌丝和气生菌丝,前者贴附在固体培养基表面并向内生长,后者在营养菌丝发育到一定:..阶段后向空间内生长。真核微生物是一类有完整细胞核、多种细胞器和精巧结构的微生物。酵母菌是一群能发酵糖类的单细胞真菌。生活史是个体经过一系列生长、发育阶段产生下一代个体的全部过程。无性孢子是由菌丝分化形成的繁殖性小体,而有性孢子是经过***细胞结合形成的繁殖小体。子实体是由真菌的营养菌丝和生殖菌丝缠结而成的产孢结构。真菌的特点包括不能进行光合作用、以产生大量孢子进行繁殖、一般具有发达的菌丝体、细胞壁多数含几丁质、营养方式为异养吸收型、陆生性较强。酵母菌的特点包括个体主要以单细胞状态存在、多数营出芽繁殖、能发酵糖类、细胞壁常含甘露聚糖、喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。酵母菌细胞的结构包括细胞膜、细胞质、细胞核和细胞壁。细胞壁的结构特点是由三明治状的“酵母纤维素”构成,分为外层甘露糖、内层葡聚糖和夹层的蛋白质分子。芽痕周围有少许几丁质。酵母菌的繁殖方式包括无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖方式包括芽殖、裂殖和产生掷孢子等无性孢子,而有性繁殖则产:..生子囊及子囊孢子。酿酒酵母的生活史包括单倍体营养细胞、芽殖、菌落形成、***细胞结合、子囊形成和子囊孢子的发芽。烈性噬菌体具有裂解***史,它们首先通过吸附到宿主细胞表面,然后侵入细胞内部,释放出自己的基因组并利用宿主细胞的机器制造新的病毒粒子。随着繁殖的进行,宿主细胞最终被破坏,释放出大量的新病毒粒子,这些粒子可以感染更多的宿主细胞,继续进行繁殖。烈性噬菌体的裂解***史非常快速和有效,因此它们被广泛应用于基因工程和生物学研究中。吸附噬菌体的尾丝会散开,固定在特定的受体上。噬菌体侵入细胞,尾鞘会收缩,尾管会推出并插入到细胞壁和膜中。此时,头部的核酸会被注入到宿主细胞中,而蛋白质衣壳则留在细胞壁外。增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。注入细胞的核酸会操纵宿主细胞的代谢机构,以寄主个体及细胞降解物和培养基介质为原料,大量复制噬菌体核酸,并合成蛋白质外壳。成熟过程包括寄主细胞合成噬菌体壳体(T4噬菌体包括头部和尾部),并组装成完整的噬菌体粒子。最后,裂解过程会释放出大量子代噬菌体,其成熟后,脂肪酶和溶菌酶会促进宿主细胞裂解。:..一步生长曲线是一种实验曲线,用于定量描述烈性噬菌体的增殖规律。它可分为潜伏期、裂解期和平稳期。潜伏期是指从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短时间。隐晦期和胞内累积期均属于潜伏期。裂解期是指从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。平稳期指被感染的宿主已全部裂解,溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。裂解量指每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。自养微生物是指以二氧化碳作为主要或唯一的碳源,以无机氮化物作为氮源,通过细菌光合作用或化能合成作用获得能量的微生物。异养微生物则以有机物为碳源,通过光或有机物分解来获得能量。营养是指生物体从外部环境摄取其生命活动所必须的能量和物质,以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。营养物则是指能为机体生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境的物质。C/N比是指微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。氨基酸自养型生物不需要氨基酸作为氮源,它们能够自行合成所需的氨基酸。而氨基酸异养型生物则需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源。生长因子是一类对微生物正常代谢必不:..可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。大量元素指生长所需浓度在10-3~10-4mol/L范围内的元素,包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等。最后,培养基是指为微生物生长提供所需营养物质和良好生理环境的混合物。微量元素是指生长所需浓度在10-6~10-8mol/L范围内的元素,包括Cu、Zn、Mn、Mo、和Co等。培养基是一种人工配制的混合养料,适合微生物生长繁殖或产生代谢产物,具备微生物所需的六大营养元素,且其间比例合适。细菌、真菌、霉菌和放线菌分别的最适生长pH范围和常用的培养基名称分别为:细菌(—)——牛肉膏蛋白胨培养基;真菌(自然PH)——马铃薯培养基;霉菌(PH7.—)——察氏培养基;放线菌(—)——高氏一号培养基。微生物的六大营养要素包括碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。:..细胞膜运输营养物质的四种方式包括单纯扩散、促进扩散、主动运输和基因移位。它们在运送速度、溶质运送方向、运送分子、能量消耗、运送前后溶质分子、载体饱和效应、竞争性、运送抑制剂和运送对象方面有所不同。鉴别性培养基是指加入能于某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂的培养基,能使该菌菌落与外形相似的其他菌落相区分。以EMB培养基为例,其中的伊红和美蓝两种苯***染料可抑制革兰氏阳性细菌和一些难培养的革兰氏阴性细菌,能产生相互易区分的特征菌落,尤其是大肠杆菌。单功能营养物、双功能营养物和多功能营养物是指营养物对微生物生长的影响。单功能营养物只能提供一种营养物质,如葡萄糖;双功能营养物可提供两种营养物质,如酪蛋白;多功能营养物则可以提供多种营养物质,如牛肉膏蛋白胨培养基。生物氧化是指在活细胞中发生的一系列产能性氧化反应。它的形式包括有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸是指底物按常规方式脱氢后,经完整的呼吸链递氢,最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量(ATP)的生物氧化方式。无氧呼吸则是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物(少数为有机氧化物)的:..原力逐渐递送到氧化还原系统中,最终产生和水。生物氧化的功能是为细胞提供能量和还原力,维持细胞正常的生命活动。它的类型包括氧化磷酸化、光合磷酸化、底物水平磷酸化和Stickland反应。氧化磷酸化是指呼吸链的递氢(或电子)和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。光合磷酸化是由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。底物水平磷酸化是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物,并且这些高能磷酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联ATP合成。Stickland反应是一种利用氨基酸作为氢供体和氢受体的生物氧化反应,产能效率很低。某些物质与氧结合、脱氢或失去电子,这是化能异养微生物生物氧化的过程。这个过程一般包括三个环节:底物脱氢(或脱电子)作用,氢(或电子)的传递和最终氢受体接受氢(或电子)。这个过程的功能包括产能(ATP)、产还原力[H]和产小分子中间还原产物。化能异养微生物的生物氧化中,基质脱氢和产能的途径主要有EMP、HMP、ED和TCA。这些途径有各自的特点。例如,-二磷酸果糖,再裂解为两:..C化合物,最后转化为2分子***酸。HMP途径则是将葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸后,在6-磷酸葡萄糖酸脱酶作用下,再次脱氢降解为1分子CO2和1分子磷酸戊糖。ED途径则是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。TCA途径的特点是氧虽不直接参与其中反应,但必须在有氧条件下运转。***酸在进入三羧酸循环之先要脱羧生成乙酰CoA,乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三羧酸循环。循环的结果是乙酰CoA被彻底氧化成CO2和H2O,每氧化1分子的乙酰CoA可产生12分子的ATP,草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。TCA途径位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位,产能效率极高。EMP途径在微生物生命活动中非常重要。它不仅供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力,而且是连接其它几个重要代谢途径的桥梁,包括TCA、HMP和ED途径等。此外,它还为生物合成提供多种中间代谢物,通过逆向反应可进行多糖合成。:..合成原料,产还原力,作为固定CO2的中介,扩大碳源的利用范围,连接EMP途径。XXX循环在微生物产能和发酵生产中也非常重要。它位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位,产能效率极高,不仅可为微生物的生物合成提供各种碳架原料,而且还与人类的发酵生产紧密相关。微生物能量代谢中ATP的产生途径有EMP、HMP、ED、TCA、呼吸、无氧呼吸和发酵。比较呼吸、无氧呼吸和发酵的异同点如下:呼吸和无氧呼吸都是产生ATP的过程,但呼吸需要氧气,而无氧呼吸则不需要氧气。发酵也是一种产生ATP的过程,但它不需要氧气,而是利用有机物代谢中间物进行代谢。呼吸和无氧呼吸都是由专性好氧微生物和兼性好氧微生物进行的,而发酵则是由细菌的酒精发酵途径ED和酵母菌的酒精发酵EMP进行的。细菌的酒精发酵途径和酵母菌的酒精发酵有所不同。细菌的酒精发酵具有代谢速率高、产物转化率高、菌体生成少、代:..造菌种等优点。但它的生长为5,容易受到细菌污染;细菌耐乙醇力较低,底物范围窄。青霉素只能抑制代谢旺盛的细菌,因为它能抑制肽聚糖的合成过程,形成破裂的细胞壁。只有代谢旺盛的细菌才存在肽聚糖的合成,因此在此时使用青霉素会导致细胞死亡。青霉素的作用机制是破坏肽聚糖合成过程中肽尾与肽桥间的转肽作用。代谢调控理论可以使微生物合成比自身需求量更多的有用代谢产物。例如,可以应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节,如赖氨酸发酵和肌苷酸的生产。也可以应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节,如黄色短杆菌的抗氨基—β—羟基戊酸菌株能累积苏氨酸。此外,还可以控制细胞膜的渗透性,如在谷氨酸发酵生产中只要把生物素浓度控制在亚适量的情况下,就能分泌出大量的谷氨酸。生长产量常数(Y)是指菌体产量与限制性营养物消耗的比例关系。最适生长温度是某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。巴氏消毒法是用较低的温度处理牛乳或其他液:..风味的消毒方法。抗生素是生物在其生命活动中产生的一种次生代谢产物或其人工衍生物,能对其他生物的生命活动产生抑制作用或致死作用。抗代谢药物是一类能够干扰代谢过程的药物。选择毒力是指某种微生物对某种化合物的敏感性。生长限制因子是指影响微生物生长的各种因素。是指最小抑菌浓度,即能抑制微生物生长的最低浓度。抗代谢药物是一类结构与生物体所需代谢物相似的药物,可以通过与正常代谢途径中的酶发生竞争性反应来阻碍酶的功能,干扰代谢的正常进行。抗生素具有选择毒力,即对人体及动、植物组织的毒力一般远小于对致病菌的毒力。生长限制因子是指处于较低浓度范围内,可影响微生物生长速率和菌体产量的营养物。典型生长曲线是将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养,适宜条件下,细胞数目以对数级数增加,群体的形态与生理特征最一致。:..延滞期的特点是生长速率常数为零,细胞形态变大或增大,细胞内RNA含量增高,合成代谢活跃,对外界不良条件的反应敏感。延滞期可通过以对数期的菌体作种子菌、适当增大接种量和调整培养基成分等方式缩短。指数期是微生物生长速率最快的阶段,处于该期的微生物在食品加工、药物生产等领域有广泛应用。微生物生长繁殖的测定方法有直接计数法、间接计数法和测定生长曲线法。直接计数法是通过显微镜或计数板直接数出微生物的数量,适用于微生物数量较少的情况。间接计数法是通过测定微生物代谢产物或细胞的生物学活性来推算微生物数量,如测定ATP含量、蛋白质含量、氧气消耗量等。测定生长曲线法是在培养基中培养微生物,通过测定一定时间内微生物数量的变化来绘制生长曲线,从而了解微生物生长速率和繁殖情况。:..这些方法各有优缺点,需要根据实际情况选择合适的方法进行测定。恒浊器和恒化器是微生物学实验室中常用的装置。恒浊器用于控制培养物中微生物的密度,通过自动调节培养物的流速来保持恒定的菌体浓度。恒化器则是用于控制培养物的化学环境,例如pH值和氧气浓度等,以维持微生物的生长速率和产物生成。两者的应用范围略有不同,恒浊器适用于需要精确控制微生物密度的实验,而恒化器则适用于需要控制微生物生长速率和产物生成的实验。无限制生长因子会导致菌体数量和代谢产物的产量不稳定,因此内控制对于菌体的生长和代谢产物的生产非常关键。恒化器培养基的流速也是内控制的重要因素。根据微生物与氧气的关系,可以将微生物分为好氧、微好氧、耐氧型、兼性厌氧和专性厌氧五种类型。缺乏SOD的微生物只能进行专性厌氧生活,因为它们无法将O2-歧化成H2O2,而O2-会对细胞造成毒害。抗代谢药物有竞争酶的活性中心、假冒正常代谢物和代谢途径终产物结构类似物的反馈调节三种作用。:..菌种衰退指生产菌株生产性状的劣化或遗传研究菌株遗传标记的丢失。其原因包括自发突变、通过诱变获得的高产菌株本身不纯和培养、保藏条件等。菌种复壮是指通过纯种分离和测定生产性能等方法,从衰退的菌群中找出尚未衰退的个体,以达到恢复该菌原有性状的一种措施。广义的复壮则是指在菌种的生产性能尚未衰退前,有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作,以期菌种的生产性能逐步提高。在微生物的生态中,有许多重要的名词需要了解,如水体自净作用、大肠菌群数、正常菌群、微生态制剂、无菌动物、悉生动物、根际微生物、附生微生物、互生、共生、寄生、拮抗、混菌培养、BOD5、COD和活性污泥等。这些名词对于我们深入理解微生物的生态和环境污染治理等方面都非常重要。大肠菌群数是指在37℃24小时内能够发酵乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌的总称,包括大肠埃希氏杆菌、产气杆菌、柠檬酸盐杆菌和副大肠杆菌等。微生态制剂是根据微生态学理论制成的含有有益菌的活菌制剂,可改善肠道菌群、治:..疗急、慢性肠炎以及其他保健功能。无菌动物指在其体内外检查不到任何正常菌群的动物,而悉生生物是人为地接种上某已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物。根际微生物是生活在植物根际,以植物根系分泌的各种外渗物为营养的微生物,而附生微生物则是指生活在植物体表面,以其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。互生是指两种生物可以单独生活,但在一起则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。共生则指两种生物共居在一起,相互分工协作、相依为命,甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。寄生则指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表,从中摄取营养进行生长繁殖,并使后者蒙受损害甚至死亡的现象。拮抗则指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。混菌培养则是指在发酵工业中采用两种或两种以上的具有互补性质的菌种进行混合培养。在检验饮用水的质量时,大肠菌群数被选用作为主要指标,因为由水传播的最重要的传染病是痢疾、霍乱和伤寒,它们都是肠道传染病。肠道病原菌都是通过粪便污染水源而传播的,因此防治饮用水传染病的关键是要严防水源被粪便污染。我国卫生部门对此有相应的规定。:..抗原是指能够引起机体免疫反应的物质,它应该具备一定的条件,如具有免疫原性、化学稳定性、分子量适宜、易于制备、易于纯化等特点。抗原是一种能够刺激人或动物产生抗体或致敏淋巴细胞的物质,同时能够与这些产物在体内或体外发生特异性反应。抗原的异物性指其理化性质与所刺激机体的自身物质之间的差异程度。抗原具有一定的化学组成和结构,是一种大分子物质,其特异性是由抗原决定簇决定。抗体是一种免疫球蛋白,由高等动物体在抗原物质的刺激下,由浆细胞产生。抗体能够与相应抗原发生特异性结合。抗原抗体反应的一般规律包括特异性、可逆性、定比性、阶段性和条件依赖性。抗原抗体间的主要反应包括凝集反应、沉淀反应和补体结合实验。凝集反应是指在合适条件下,颗粒性抗原与相应的抗体反应,出现凝集团的现象。沉淀反应是指在合适条件下,可溶性抗原与相应抗体反应,出现沉淀物的现象。补体结合实验:..是一种检测抗体的方法,利用补体与抗体结合的现象来检测抗体的存在。交叉反应是由于甲乙两菌存在共同抗原而引起的甲菌的抗原或抗体与乙菌的抗体或抗原发生较弱的免疫反应的现象。