第一篇：微生物二总结

绪论

一，什么是微生物

1.微生物：指一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。2.微生物的分类：见下表1（P1）

二，人类对微生物世界的认识史

（一）一个难以认识的微生物世界

微生物被难以认识的原因有：个体过于微小，群体外貌不显，种间杂居混生，形态与其作用的后果之间难被人认识等。

（二）微生物学发展史：见表2（P2）

三，微生物学的发展促进了人类的进步

医疗保健战线上的“六大战役”即外科消毒手术的建立，寻找人畜重大传染病的病原菌，免疫防治法的发明和广泛应用，磺胺等化学治疗剂的普及，抗生素的大规模生产和推广，以及近年来利用工程菌生产多肽类生化药物等。四，微生物的五大共性 1.体积小，面积大

比面值：某一物体单位体积所占有的表面积。即：比面值=表面积/体积=3/r 2.吸收多，转化快

3.生长旺，繁殖快。据报道全球的细菌总量约为5×10（30次方）个 4.适应强，易变异 5.分布广，种类多

种类多主要体现以下5个方面：

（1）物种的多样性（2）生理代谢类型的多样性（3）代谢产物的多样性（4）遗传基因的多样性（5）生态类型的多样性

五，微生物学及其分科 微生物学：是一门在细胞，分子或群体水平上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生命活动基本规律，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，其本质是发掘，利用，改善和保护有益微生物，控制，消灭有害微生物，为人类社会进步服务。1.分类（6类）

（1）按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分，总学科称普通微生物学。（2）按微生物应用领域来分，总学科称应用微生物学。（3）按研究的微生物对象分，如细菌学，真菌学等。

（4）按微生物所处的生态环境分，如土壤微生物，海洋微生物学等。（5）按学科间交叉，融合分，如化学微生物，分析微生物等。（6）按实验方法，技术分：如实验微生物学，微生物研究方法等。

第一章原核生物的形态、构造和功能

根据微生物的进化水平和各种性状上的明显差异可分为：原核微生物、真核微生物和非细胞微生物。

原核微生物：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的DNA的原始单细胞生物。包括真细菌，和古生菌两大类。第一节 细菌

1.细菌：是一类细胞细短（直径约0.5um，长度约0.5-5um）、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。

2.被誉为“生物界超级明显”的是大肠杆菌（Escherichia coli）。一，细胞的形态结构及其功能

（一）形态和染色

1.细菌的形态及其简单，基本上只有球状，杆状和螺旋状三大类。2.球菌：球状的细菌称为球菌。根据其分裂的方向及随后互相间的连接方式可分为单球菌，双球菌，四联球菌，八叠球菌，链球菌和葡萄球菌等。

杆菌：杆状的细菌称为杆菌，其细胞外形较球菌复杂，常有短杆状，棒杆状，梭状，梭杆状等。

螺旋菌：螺旋状的细菌称螺旋菌，若螺旋不足一环则称为弧菌，满2-6环小型，坚硬的螺旋状细菌可称为螺菌，而旋转周数多（超过6环），体长而柔软的螺旋状细菌则专称为螺旋体。

3.量度细菌大小的单位是um，E.coli作代表，它的细胞平均长度约为2um，宽度约为0.5um。fishelsoni（费氏刺尾鱼菌），细胞长达200-500um，芬兰学者E.O.Kajander报道了最小的细菌——纳米细菌。直径为大肠杆菌的十分之一（50nm或0.05um）4.染色方法见表1（P11）

各种细菌经革兰氏染色法染色后，能区分成为两大类，一类最终染成紫色，称为革兰氏阳性细菌（G+）,另一类被染成红色称为革兰氏阴性细菌（G-）

（二）构造 见图2（P11）

1.细菌细胞的一般构造

（1）细胞壁：位于细胞最外的一层厚实，坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。

细胞壁主要功能：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需3）阻挡大分子有害物质进入细胞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。

<1> G+细菌的细胞壁：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：又称粘肽，胞壁质或战质复合物，是真细菌细胞壁中特有的成分。以G +细菌金黄色葡萄球菌的肽聚糖作介绍。肽聚糖分子由肽和聚糖两部分组成，其中的肽包括四肽尾和肽桥两种。而聚糖则是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸两种单糖相互间隔连接成的长链。详见图3（P13）图4（P13）由图4知每一个肽聚糖单体由3个部分组成：○双糖单位：由一个N-乙酰葡糖胺通过β-1，4-糖苷键与另一个N-乙酰胞壁酸相连。这一对双糖单位中的β-1，4-糖苷键很容易被一种广泛存在于卵清，人泪和鼻涕以及部分细菌和噬菌体中的溶解酶水解。○四肽尾：是由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。在S.aureus中，接在N-乙酰胞壁酸上的四肽尾为L-Ala→D-Glu→L-Lys→D-Ala。○肽桥在S.aureus中，肽桥为甘氨酸五肽，它起着连接前后2个四肽尾分子的桥梁作用。肽桥的变化甚多，由此形成了“肽聚糖的多样性”。

磷酸壁：是结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。磷酸壁分为两种，一类与肽聚糖分子进行共价结合的称壁磷壁酸，其含量会随培养基成分而改变；另一类是跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的称为膜磷壁酸或脂磷壁酸。磷壁酸主要功能为○通过分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的正二价镁离子，以提高细胞膜上一些合成酶的活力○贮藏元素○调节细胞内自溶素的活力，防止细胞因自溶而死亡○作为噬菌体的特异性吸附受体○赋予G+细菌特异的表面抗原，用于菌种鉴别○增强某些致病菌对宿主细胞的粘连，避免白细胞吞噬，并有抗补体的作用。

<2> G-细菌的细胞壁：特点是厚度较G+细菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄，故机械强度较G+细菌弱。以E.coli为例：

G-细菌肽聚糖单体结构和G+细菌基本相同，差别仅在于：○四肽尾的第三个氨基酸分子不是L-Lys而是内消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替○没有特殊的肽桥，前后两单体间的连接仅通过甲四肽尾的第四个氨基酸（D-Ala）的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相连。

外膜：又称外壁，是G-细菌特有的结构，它位于最外层，化学成分为脂多糖，磷脂和若干种外膜蛋白。具有控制细胞的透性，提高二价镁离子浓度，决定细胞壁抗原多样性等作用。

脂多糖：是位于G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂A，核心多糖和O-特异侧链3部分组成。

外膜蛋白：指嵌合在LPS和磷脂层外膜上的20余种蛋白。进入外膜的三聚体跨膜蛋白称为孔蛋白。

周质空间：在G-细菌中，其外膜与细胞膜间的狭窄胶质空间。

<3> 古生菌的细胞壁：在古生菌中除Thermoplasma（热原体属）没有细胞壁外，其余都具有与真细菌功能相似的细胞壁。其细胞壁中都不含真正的肽聚糖，而含假肽聚糖，糖蛋白或蛋白质。

古生菌：又称古细菌是一个在进化途径上很早与真细菌和真核生物相互独立的生物类群，主要包括一些独特生态类型的原核生物，如大多数嗜极菌包括极端嗜盐菌，极端嗜热菌和Thermoplasma（热原体属）等。

假肽聚糖：结构与肽聚糖类似，但其多糖骨架则由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以及β-1,3-糖苷键交替连接而成。

<4> 缺壁细菌：在自然界长期进化中和在实验室的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类的细菌。详见表7（P17）

L型细菌：专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。由英国李斯特（Lister）于1935年发现。故称L型细菌。

原生质体：指在人工条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。G+细菌最易形成原生质体。球状体：又称原生质球，指还残留了部分细胞壁的原生质体。支原体：是在长期进化过程中形成的，适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物，因为它细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，故缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。

<5> 革兰氏染色的机制：细节为通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶水的结晶紫与碘的复合物。G+细菌由于其细胞壁较厚，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，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。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，遇到脱色剂乙醇后，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，再经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈现红色，而使G+细菌则仍保留最初的紫色。（2）细胞膜：又称细胞质膜，质膜或内膜，是一层紧贴在细胞壁内侧，包围这细胞质的柔软，脆弱，富有弹性的半透性薄膜，由磷脂和蛋白质组成。

细胞膜的主要成分是磷脂，而膜是由两层磷脂分子整齐地对称排列而成的。其中每一个磷脂分子由一个带正电荷且能溶于水的极性头（磷酸端）和一个不带电荷，不溶于水的非极性端（羟端）所构成。

在常温下，磷脂双分子层呈液态，其中嵌埋着许多具运输功能，有时分子内还存在运输通道的整合蛋白，或内嵌蛋白，而在磷脂双分子层的外表面则漂浮着许多具有酶促作用的周边蛋白或膜外蛋白。它们都可以在磷脂的表层或内层作侧向运动，以执行其相应的生理功能。关于细胞膜的结构和功能的解释，较多学者倾向于液态镶嵌模型要点为：<1>膜的主体是脂质双分子层<2>脂质双分子层具有流动性<3>整合蛋白因其表面呈疏水性，故可溶于脂质双分子层的疏水性内层中<4>周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连<5>脂质双分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合<6>脂质双分子层犹如海洋，周边蛋白在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似冰山沉浸在其中作横向移动。细胞膜具有以下生理功能：<1>能选择性地控制细胞内，外的营养物质和代谢产物的运送<2>是维持细胞内正常渗透压的结构屏障<3>是合成细胞壁和糖被有关成分的重要场所<4>膜上含有与氧化磷酸或光和磷酸化等能量代谢有关的酶系<5>是鞭毛基体的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需要得能量。

间体：它是一种由细胞膜内褶而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。多见于G+细菌。

古生菌的细胞膜的独特性和多样性：<1>其磷脂的亲水头仍由甘油组成，但疏水尾却由长链烃组成，一般都是异戊二烯的重复单位<2>亲水头与疏水尾间通过特殊的醚键连接而成甘油二醚或甘油四醚，而在其他的原核生物或真核生物中则是通过酯键把甘油和脂肪酸连接的。<3>古细菌的细胞膜中存在着独特的单分子层或单，双分子层混合膜<4>在甘油分子的C3位上，可连接多种与真细菌和真核生物细胞膜上不同的基团，如磷酸酯基等<5>细胞膜上含有多种独特脂类。（3）细胞质和内含物

细胞质：是指被细胞膜包围的除核区以外的一切半透明，胶体状，颗粒状物质的总称。含水量80％。原核生物的细胞质是不流动的。主要成分为核糖体，贮藏物，酶类，中间代谢物，质粒等，细胞内含物：指细胞质内一些形状较大的颗粒状构造主要有：<1>贮藏物：一类由不同化学成分累积而成的不溶性颗粒。如聚-β-羟丁酸（简称：PHB可用尼罗蓝或苏丹黑染色）；异染粒（又称迂回体或捩转菌素，可用美兰或甲苯胺蓝染成红紫色）两者化学式见书P21。<2>磁小体：主要成分为Fe3O4，外有一层磷脂，蛋白质或糖蛋白膜包裹，无毒，具有导向功能。<3>羧酶体：又称羧化体，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。<4>气泡（4）核区：又称核质体，原核拟核或核基因组。用富尔根染色法可见呈紫色。2.细菌细胞的特殊构造

（1）糖被：包被于某些细菌细胞壁外地一层厚度不定的透明胶状物质。糖被按其有无固定层次，层次厚薄又可细分为荚膜，微荚膜，粘液层和菌胶团等数种。功能有：<1>保护作用<2>贮藏养料<3>作为透性屏障和离子交换系统，以保护细菌免受重金属离子的毒害<4>表面附着作用<5>细菌间的信息识别作用<6>堆积代谢废物。应用有：<1>用于菌种鉴定<2>用作药物和生化试剂<3>用作工业原料<4>用于污水的生物处理。

（2）鞭毛：生长在某些细菌表面的长丝状，波曲的蛋白质附属物。原核生物的鞭毛都用共同的构造，它由基体，钩形鞘和鞭毛丝3部分组成。

现在以典型的G-细菌E.coli的鞭毛为例作一介绍（见图P23）鞭毛的基体由4个环的盘状物组成，最外层为L环，接着P环，S环，M环。把鞭毛基体与鞭毛丝连在一起的构造称钩形鞘或鞭毛钩，其上着生一条长约为15-20nm的鞭毛丝。鞭毛丝是由许多鞭毛蛋白亚基沿着中央孔道作螺旋状缠绕而成。鞭毛的生长是靠其顶部延伸而非基部延伸。G+细菌的鞭毛结构较简单，除其基体仅有的S和M两环外，其余与G-相同。

鞭毛的生理功能是运动，这是原核生物实现其趋性的最有效方式。

“栓菌”试验：即设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢固的栓在载玻片上，然后在光镜下观察该细胞的行为，结果发现，该菌只能在载玻片上不断打转而未作伸缩挥动，因而肯定了“旋转论”的正确性。

（3）菌毛：又称纤毛，伞毛或须毛，是一种长在细菌体表的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能。

（4）性毛：又称性菌毛，构造和成分与菌毛相同，比菌毛长，多见G-细菌雄性菌株中，具有向雌性菌株传递遗传物质的作用，有的还是RNA噬菌体的特异性吸附受体。

（5）芽孢和其他休眠构造

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，壁厚，含水量低，抗逆性强的休眠构造。结构图见书P26 细菌的休眠构造除芽孢外还有孢囊。

（6）伴孢晶体：在芽孢旁形成一颗菱形，方形或不规则的碱溶性蛋白质晶体。伴孢晶体对鳞翅目，双翅目和鞘翅目等200多种昆虫和动植物线虫有毒杀作用，因此可作生物农药。

（三）细菌的繁殖

1.裂殖：指一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。一般细菌均进行横分裂。包括：二分裂，三分裂和复分裂三中类型。

2.芽殖：指在母细胞表面先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。二，细菌的群体形态

（一）在固体培养基上（内）的群体形态：呈菌落，菌苔。

菌落：细胞生长繁殖并形成细胞堆。菌苔：菌落相互连接成片。菌落的特征为：一般呈现湿润，较光滑，较透明，较粘稠，易挑取，质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。

（二）在半固体培养基上（内的群体形态）详见书P29

（三）在液体培养基上（内）的群体形态：多数表现为混浊，部分表现为沉淀。一些好氧细菌则在液面上大量生长，形成有特征性的，厚薄有差异的菌醭，菌膜或环状，小片状不连续的菌膜等。第二节 放线菌 放线菌：是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。放线菌几乎都呈革兰氏阳性细菌。广泛的分布在含水量较低，有机物较丰富和呈微碱性的土壤中。绝大多数属于有益菌。

一，放线菌的形态构造

（一）典型的放线菌——链霉菌的形态构造 链霉菌细胞呈丝状分枝，分枝会形成基内菌丝，同时其上又不断向空间方向分化为气生菌丝。大部分气生菌丝成熟会分化为孢子丝，并通过横割分裂方式，产生成串的分生孢子。详见图（P30）

（二）其他放线菌所特有的形态结构。详见书P31-P32 二，放线菌的繁殖

多数放线菌是以各种孢子繁殖，仅少数种类是以基内菌丝分裂形成孢子状细胞进行繁殖的。放线菌的孢子是横割分裂，其途径有<1>细胞膜内陷，再由外向内逐渐收缩，形成完整的横割膜，把孢子丝分割成许多分生孢子<2>细胞壁和膜同时内陷，再逐步向内缩，将孢子丝裂成一串分生孢子。

三，放线菌的群体特征

（一）在固体培养基上

菌落干燥不透明，表面呈致密的丝绒状，上有一薄层彩色的“干粉”。

（二）在液体培养基上（内）

常见到液面与瓶壁交界处粘着一圈菌苔，培养基澄清不混，其中悬浮着许多珠状菌丝团，一些大型菌丝团则沉在瓶底。第三节 蓝细菌

1.蓝细菌：旧名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久，革兰氏染色阴性，无鞭毛，含叶绿素a，能进行氧化光合作用的大型原核生物。有“先锋生物”之美称。细胞形态多样，大体有5类：<1>由二分裂形成的单细胞<2>由复分裂形成的单细胞<3>有异形胞的菌丝<4>无异形胞菌丝<5>分枝状菌丝。

2.构造与G-细菌相似，细胞壁双层，含肽聚糖。细胞内有能固定CO2的羧酶体。细胞质周围有复杂的光合色素层，通常以类囊体的形式出现，其中含叶绿素a和藻胆素。

3.蓝细菌的细胞几种特化形式：<1>异形胞<2>静息孢子：一种长在细胞链中间或末端的形大，壁厚，色深的休眠细胞<3>链丝段<4>内孢子 第四节 支原体，立克次氏体和衣原体 从支原体，立克次氏体和衣原体其寄生性逐步增强。它们是介于细菌与病毒间的一类原核生物。

一，支原体

1.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。或植原体

2.支原体特点有：<1>细胞很小<2>细胞膜含甾醇，比其他原核生物的膜更坚韧<3>因无细胞壁，故呈G-且形态易变，对渗透压较敏感<4>菌落小<5>以二分裂和出芽等方式繁殖<6>能在含血清，酵母膏和甾醇等营养丰富的培养基上生长<7>多数能以糖类作能源，能在有氧或无氧条件下进行氧化型或发酵型产能代谢<8>基因组很小。二，立克次氏体 1.立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。与支原体的区别在于有细胞壁和不能独立生活，与衣原体的区别在于细胞较大，无过滤性和存在产能代谢系统。2.特点：<1>细胞较大<2>有细胞壁<3>细胞形态多样<4>除少数外，均在真核细胞内营细胞内专性寄生<5>以二分裂方式繁殖<6>存在不完整的产能代谢途径<7>对四环素和青霉素等抗生素敏感<8>对热敏感<9>一般可培养在鸡胚，敏感动物或HeLa细胞株的组织培养物上<10>基因组很小

3.立克次氏体是人类斑疹伤寒，恙虫热和Q热等严重传染病得病原体。三，衣原体

1.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。2.特点：<1>有细胞构造<2>细胞内同时含RNA和DNA两种核酸<3>有细胞壁（但缺肽聚糖），G-<4>有核糖体<5>缺乏产生能量的酶系，须严格细胞内寄生<6>以二分裂方式繁殖<7>对抑制细菌的抗生素和药物敏感<8>只能用鸡胚卵黄囊膜，小白鼠腹腔或HeLa细胞组织培养物等活体进行培养。

3.具有感染力的细胞称作原体。无感染力的细胞称为始体或网状体。4.面前被承认的衣原体有三种即鹦鹉热，沙眼，肺炎衣原体。

第二章 真核微生物的形态，构造和功能

第一节 真核微生物概述

真核生物：是一类细胞核具有核膜，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。真菌，显微藻类和原生动物等是属于真核生物类得微生物，故称为真核微生物。其构造详见P39-40图2-1a，b 一，真核生物与原核生物的比较 详见P40表2-1 二，真核微生物的主要类群

真核微生物主要包括菌物界中的真菌，粘菌，假菌，植物界中的显微藻类和动物界中的原生动物。

1.菌物界：是指与动物界，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微生物。一般包括真菌，粘菌，假菌。

2.真菌是最重要的真核微生物，它特点是：<1>无叶绿素<2>一般具有发达的菌丝体<3>细胞壁多数含几丁质<4>营养方式为异养吸收型<5>以产生大量无性和有性孢子分方式进行繁殖<6>陆生性较强 三，真核微生物的细胞构造

（一）细胞壁

1.真菌的细胞壁 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是以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌则以几丁质为主。

2.藻类的细胞壁 其结构骨架多由纤维素组成，以微纤维的方式层状排列。

（二）鞭毛与纤毛 形态较长，数目较少的称为鞭毛，而形态较短，数量较多者称为纤毛。鞭毛与纤毛的构造基本相同，都由伸出细胞外的鞭杆，嵌埋在细胞质膜上的基体以及把这两者相连的过渡区共3部分组成。结构详见P43

（三）细胞质膜 详见P44

（四）细胞核 真核生物的细胞核由核被膜，染色质，核仁和核基质等构成。

（五）细胞质和细胞器

细胞质：位于细胞质膜和细胞核间的透明，粘稠，不断流动并充满各种细胞器的溶胶。1.细胞基质和细胞骨架

细胞基质：在真核细胞中，除细胞器以外的胶状溶液。细胞骨架：是有微管，肌动蛋白丝和中间丝3中蛋白质纤维构成的细胞支架，具有支持，运输和运动等功能。2.内质网和核糖体

内质网：指细胞质中一个与细胞基质相隔离，但彼此相通的囊腔和细管系统，它由脂质分子层围成。

核糖体：又称核糖蛋白，是存在于一切细胞中的无膜包裹的颗粒状细胞器，具有蛋白质合成功能。由40％蛋白质和60％RNA共价结合而成。

3.高尔基体：又称高尔基复合体，是一种由4-8个平行堆叠的扁平膜囊和大小不等的囊泡所组成的膜聚合体，其上无核糖体。功能是将糙面内质网合成的蛋白质进行浓缩，并与自身合成的糖类，脂类结合，形成糖蛋白，脂蛋白分泌泡，通过外排作用分泌到细胞外。4.溶酶体：是一种由单层膜包裹，内含多种酸性水解酶的小球形，囊泡状细胞器，主要功能是细胞内的消化作用。

5.微体：是一种由单层膜包裹的，与溶酶体相似的小球形细胞器，但其内所含的酶与溶酶体不同，主要是含氧化酶和过氧化酶的微体，又称过氧化物酶体。功能是使细胞免受H2O2毒害，并能氧化分解脂肪酸。

6.线粒体：是进行氧化磷酸化反应的重要细胞器，其功能是把蕴藏在有机物中的化学潜能转化为生命活动所需能量，是一切真核细胞的“动力车间”。

线粒体外形呈囊状，构造十分复杂，由内外两层膜包裹，囊内充满液态的基质，内膜向基质内伸展，形成了大量有双层内膜构成的嵴。结构图见P46线粒体内膜表面上着生着许多基粒。

7.叶绿体：一种由双层膜包裹，能转化光能为化学能的绿色颗粒状细胞器，只存在于绿色植物的细胞中，具有进行光合作用——把CO2和H2O合成葡萄糖释放O2的功能。叶绿体是自养型真核生物的“炊事房”

叶绿体外形多为扁平的圆形或椭圆形，略呈凸透镜状。

叶绿体构造由3个部分组成，包括叶绿体膜，内囊体和基质。叶绿体膜又分为内膜，外膜和内囊膜三种。结构图详见P46 8.液泡：存在于真菌和藻类等真核微生物细胞中的细胞器，由单位膜分隔。有维持细胞渗透压和贮藏营养物质的功能，而且还有溶酶体的功能。

9.膜边体：是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间，由单层膜包裹的细胞器。内含泡状物或颗粒状物。可由高尔基体或内质网的特定部位形成。

10.几丁质酶体：又称壳体。一种活跃于各种真菌菌丝体顶端细胞中的微小泡囊，内含几丁质合成酶，功能是把其中所含的酶源源不断地输送到菌丝尖端细胞壁表面，使该处不断合成几丁质微纤维，从而保证菌丝不断向前延伸。

11.氢化酶体：一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶，氧化还原酶，铁氧还蛋白和丙酮酸。通常只存在于鞭毛基体附近。只存在于厌氧性原生动物和厌氧真菌中。第二节 酵母菌

酵母菌：一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。有5个特点：<1>个体一般以单细胞状态存在<2>多数营出芽繁殖<3>能发酵糖类产能<4>细胞壁常含有甘露聚糖<5>常生活在含糖量较高，酸度较大的水生环境中。

一，分布及与人类的关系 可认为它是人类的“第一种家养微生物” 二，细胞的形态和构造 结构图见P48

（一）细胞膜

酵母菌细胞膜由3层结构组成，主要成分是蛋白质，类脂和少量糖。细胞膜上含有丰富的维生素D的前体——麦角甾醇，经紫外线照射能转化成维生素D2，故可作为维生素D的来源。

（二）细胞壁

主要成分是“酵母纤维素”，呈三明治状——外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖，中间夹杂着一层蛋白质。

（三）细胞核

酵母菌具有多孔核膜包裹起来的定形的细胞核。可用品红或姬姆萨染色法，可见核内染色体。除核外，酵母菌线粒体，2um质粒以及少数酵母菌线状质粒中，也含有DNA。线粒体DNA呈环状。2um质粒：是一个闭合环状超螺旋DNA分子，长约2um，故名。

（四）其他构造 成熟的酵母菌细胞中有一个大形液泡，少数酵母菌中存在微体。三，酵母菌的繁殖方式和生活史

繁殖方式见表P49。只进行无性繁殖的酵母菌称为“假酵母”或“拟酵母”，具有有性生殖的酵母菌称为“真酵母”。

（一）无性繁殖 1.芽殖

一种最常见的繁殖方式。酵母菌细胞上长出芽体，芽体上可形成新的芽体，形成了呈簇状的细胞团。当它们进行一连串的芽殖后，长大的子细胞与母细胞不立即分离，其间仅以狭小的面积相连，则这种藕节状的细胞串就称为假菌丝。如果细胞相连，且其间的横隔面积与细胞直径一致，这种竹节状的细胞串称为真菌丝。芽体又称芽孢子。

2.裂殖 少数酵母菌如（掷孢酵母属）具有与细菌相似的二分裂繁殖方式。3.产生无性孢子

（二）有性繁殖

酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行有性繁殖，（三）酵母菌的生活史

生活史：又称生命周期，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。不同酵母菌生活史可分为3类。

1.营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在。代表菌：S.cerevisiae。其特点是<1>一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖<2>营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在<3>在特定的条件下才进行有性繁殖。其生活史为：<1>子囊孢子在合适的条件下发芽产生单倍体营养细胞<2>单倍体营养细胞不断地进行出芽繁殖<3>两个性别不同的营养细胞彼此接合，在质配后发生核配，形成二倍体营养细胞<4>二倍体营养细胞不进行核分裂，而是不断进行出芽繁殖<5>在以醋酸盐为唯一或主要碳源，同时又缺乏氮源等特定条件下，二倍体营养细胞最易转变成子囊，这时细胞核才进行减数分裂<6>子囊经自然或人为破壁后，可释放出其中的子囊孢子。2.营养体只能以单倍体形式存在

代表：八孢裂殖酵母。特点：<1>营养细胞为单倍体<2>无性繁殖为裂殖<3>二倍体细胞不能独立生活。

生活史分5阶段：<1>单倍体营养细胞借裂殖方式进行无性繁殖<2>两个营养细胞接触后形成结合管，发生质配后即行核配<3>二倍体的核分裂3次，第一次为减数分裂<4>形成8个单倍体的子囊孢子<5>子囊破裂，释放子囊孢子 3.营养体只能以二倍体形式存在

代表：路德类酵母。特点：<1>营养体为二倍体，不断进行芽殖，此阶段最长<2>单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合<3>单倍体阶段仅以子囊孢子的形式存在，不能进行独立生活。生活史：<1>单倍体子囊孢子在子囊内成对接合，并发生质配和核配<2>接合后的二倍体细胞萌发，穿破子囊壁<3>二倍体的营养细胞可独立生活，通过芽殖方式进行无性繁殖<4>在二倍体营养细胞内的核发生减数分裂。四，酵母菌菌落

固体培养基上与细菌菌落相仿，一般呈较湿润，较透明，表面较光滑，容易挑起，菌落质地均匀，正面与反面以及边缘与中央部位的颜色较一致。详见P52 第三节 丝状真菌——霉菌

霉菌：是丝状真菌的一个俗称，指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。一，分布以及与人类的关系

<1>工业上，柠檬酸，葡萄糖酸，L-乳酸的发酵生产<2>食品制造上，如酱油和干酪<3>在基础理论研究方面，是良好的实验材料<4>可引起工农业产品霉变<5>是植物最主要的病原菌<6>引起动物和人体传染病 二，细胞形态和构造

（一）菌丝及其延伸过程 霉菌营养体的基本单位是菌丝

（二）菌丝体及其各种分化形式 菌丝体：许多菌丝相互交织而成的一个菌丝集团。菌丝体分两类：密布在固体营养基质内部，主要执行吸取营养物功能的菌丝体称为营养菌丝体。而伸展到空间的菌丝体称为气生菌丝体。

1.营养菌丝体的特化形态

（1）假根（2）匍匐菌丝（3）吸器：可侵入细胞内形成指状，球状或丝状结构，用以吸取宿主细胞内养料而不使其致死。（4）附着胞（5）附着枝（6）菌核：是一种形态，大小不一的休眠菌丝组织（7）菌索（8）菌环和菌网 2.气生菌丝的特化形态

气生菌丝主要特化成各种形态的子实体。

（1）结构简单的子实体 无性孢子如青霉菌的分生孢子头，Mucor的孢子囊。有性孢子的简单子实体如担子菌的担子

（2）结构复杂的子实体 无性孢子有分生孢子器，分生孢子座和分生孢子盘等。能产生有性孢子的，结构复杂的子实体，称为子囊果。子囊果有3类：<1>闭囊壳<2>子囊壳<3>子囊盘

3.菌丝体在液体培养基的特化形态 真菌在液体培养基中进行通气搅拌或振荡培养时，往往会产生菌丝球。三，真菌的孢子

特点是：小，轻，干，多以及形态色泽各异，休眠期长和有较强的抗逆性。四 霉菌的菌落

菌落形态较大，质地疏松，外观干燥，不透明，呈现或松或紧的蜘蛛网，绒毛状，棉絮状或毡状；菌落与培养基间的连接紧密，不易挑取，正面与反面的颜色，构造，以及边缘与中心的颜色，构造常不一致。

第四节 产大型子实体的真菌——蕈菌

蕈菌：又称伞菌，通常指那些能形成大型肉质子实体的真菌，包括大多数担子菌类和极少数的子囊菌类。如木耳，银耳，香菇等食用菌。

蕈菌发育过程中，菌丝分化分为5个阶段：<1>形成一级菌丝<2>形成二级菌丝<3>形成三级菌丝<4>形成子实体<5>产生担孢子 锁状联合：形成喙状突起而连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。蕈菌的最大特征是形成形状，大小，颜色各异的大型肉质子实体。

第三章 病毒和亚病毒

第一节 病毒

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，它们能以感染态和非感染态两种状态存在。其特点有<1>形体极其微小，一般都能通过细菌滤器<2>没有细胞构造，其主要成分仅为蛋白质和核酸两种，故又称“分子生物”<3>每一种病毒只含有一种核酸<4>既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分<5>以核酸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，但对于干扰素敏感<8>有些病毒的核酸还能整合道宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。一，病毒的形态构造和化学成分

（一）病毒的形态 1.典型病毒粒的构造

病毒粒：有时也称病毒颗粒或病毒粒子，专指成熟，结构完整的和有感染性的单个病毒。病毒粒的基本成分是核酸和蛋白质，核酸位于它的中心，称为核心或基因组。蛋白质包围在核心周围，形成了衣壳，衣壳是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位——衣壳粒构成。核心和衣壳合称核衣壳，其核衣壳外还被一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜覆盖着，这层膜称为包膜，有的包膜上还长有突刺等附属物。2.病毒粒的对称体制

病毒粒的对称体制只有两种，即螺旋对称和二十面体对称。另一些结构较复杂的病毒，实质上是上述两种对称相结合的结果，故称作复合对称。3.病毒的群体形态

病毒粒无法用光镜观察，但是其群体可见，如：植物细胞中的病毒包涵体，噬菌体形成的噬菌斑，动物病毒形成的空斑，植物病毒在植物叶片上形成的枯斑等。

（二）3类典型形态的病毒及其代表 1.螺旋对称的代表——烟草花叶病毒 简称：TMV,外形直杆状，长300nm，宽15nm，中空，由95％衣壳蛋白和5％单链RNA（ssRNA）组成。衣壳含2130个皮鞋状的蛋白亚基即衣壳粒。亚基以逆时针方向作螺旋状排列，共130圈。

2.二十面体对称的代表——腺病毒

腺病毒：是一类动物病毒，首次从手术切除的小儿扁桃体中分离到，主要侵染呼吸道，眼结膜和淋巴组织。外形呈球状，实质却是一典型的二十面体。衣壳由252个衣壳粒组成，包括称作五邻体的衣壳粒12个，以及称作六邻体的衣壳粒240个。每个五邻体上突出一根末端带有顶球的蛋白纤维，称为刺突。核心是由36500bp的线状双链DNA（dsDNA）构成。3.复合对称的代表——T偶数噬菌体

E.coli的T偶数噬菌体共有3种，即T2，T4，T6。T4有头部，颈部和尾部3部分构成。由于头部呈二十面体对称，尾部呈螺旋对称，故是一种复合对称结构。衣壳由8种蛋白质组成。头部内藏dsDNA构成的核心。颈部为一六角形的盘状构造，用以裹住吸附前得尾丝。尾部由尾鞘，尾管，基板，刺突和尾丝5部分组成。

（三）病毒的核酸 病毒的核酸种类很多，主要有以下几个指标<1>是DNA还是RNA<2>是单链还是双链<3>呈线状还是环状<4>是闭环还是缺口环<5>基因组是单分子，双分子，三分子还是多分子<6>核酸的碱基或碱基对数，以及核苷酸序列等。总得来说，动物病毒以线状的dsDNA和ssRNA居多，植物病毒以ssRNA为主，噬菌体以线状dsDNA居多。

（四）病毒的大小 多数在100nm上下。二，4类病毒及其繁殖方式

（一）原核生物的病毒——噬菌体

噬菌体：即原核生物的病毒，包括噬细菌体，噬放线菌体和噬蓝藻菌体等。噬菌体种类很多，主要有种主要形态，即<1>A型，dsDNA，蝌蚪状，收缩性尾<2>B型，dsDNA，蝌蚪状，非收缩性长尾<3>C型，dsDNA，非收缩性短尾<4>D型，ssDNA，球状，无尾，大顶衣壳粒<5>E型，ssRNA，球状，无尾，小顶衣壳粒<6>F型，ssDNA，丝状，无头尾 1.噬菌体的繁殖

噬菌体的繁殖一般为5个阶段即吸附，侵入，增殖，成熟和裂解。短时间内能连续完成以上5个阶段称为烈性噬菌体，反之，是温和噬菌体。烈性噬菌体所经历的繁殖过程，称为裂解性周期或增殖性周期。

增殖过程包括核酸复制和蛋白质的生物合成。

裂解量：平均每一宿主细胞裂解后产生的子代噬菌体数。2.噬菌体效价测定 效价：表示每毫升式样中所含有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，较常用的测定效价的方法为双层平板法。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，称作一步生长曲线或一级生长曲线。反映每种噬菌体的3个最重要的特征参数——潜伏期，裂解期和裂解量。

（1）潜伏期 指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个成熟噬菌体粒子装配前得一段时间。分为两段：<1>隐晦期<2>胞内累积期

（2）裂解期 紧接在潜伏期后的宿主细胞迅速裂解，溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。

（3）平稳期 指感染后的宿主细胞已经全部溶解，溶液中噬菌体效价达到最高点时期。4.溶源性：温和噬菌体侵入并不引起宿主细胞裂解，称溶源性或溶源现象。

温和噬菌体存在的形式有3种：<1>游离态<2>整合态<3>营养态

温和噬菌体代表：E.coli的入，Mu-1，P1，P2等，其中入噬菌体是迄今研究最清楚的一种温和噬菌体。

（二）植物病毒

植物病毒大多为ssRNA病毒，基本形态为杆状，丝状和球状，一般无包膜。其症状为<1>因叶绿体被破坏或不能合成叶绿素，而使叶片发生花叶，黄化或红化症状<2>植株发生矮化，丛枝或畸形<3>形成枯斑或坏死。

（三）人类和脊椎动物病毒 “世纪瘟疫”或“黄色妖魔”的获得性免疫缺陷综合症即艾滋病，由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起，其结构见P75

（四）昆虫病毒

多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成光镜下呈多角形的包涵体，称为多角体。

昆虫病毒的种类主要有3种（1）核型多角体病毒（NPV），如棉铃虫，粘虫和桑毛虫。（2）质型多角体病毒（CPV）：一类在昆虫细胞质内增殖的，可形成蛋白质包涵体的球状病毒，如家蚕，马尾松松毛虫，茶毛虫，棉铃虫，舞毒蛾，小地老鼠和黄地老鼠等昆虫。（3）颗粒体病毒（GV）：一类具有蛋白质包涵体，而每个包涵体内通常仅含一个病毒粒的昆虫病毒。第二节 亚病毒

凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分子病原体，称为亚病毒。一，类病毒

类病毒：是一类只含RNA一种成分，专性寄生在活细胞内的分子病原体。面前只在植物体中发现，其所含核酸为裸露的环状ssRNA，在马铃薯纺锤形块茎病中发现。典型的类病毒是PSTD类病毒（PSTV）。二，拟病毒 拟病毒：又称类病毒，壳内病毒或病毒卫星，是指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。被拟病毒寄生的真病毒又称辅助病毒。拟病毒首次在绒毛烟的斑驳病毒中分离到。

拟病毒有：苜蓿暂时性条斑病毒（LTSV），莨菪斑驳病毒（SNMV）和地下三叶草斑驳病毒（SCMoV）三，朊病毒

阮病毒：又称“普利昂”或蛋白侵染子，是一类不含核酸的传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。在羊瘙痒病中发现。由阮病毒引起的有：羊瘙痒病，海绵状脑病（疯牛病）等。它与真病毒的区别是：<1>呈淀粉样颗粒<2>无免疫原性<3>无核酸成分<4>由宿主细胞内的基因编码<5>抗逆性强，能耐杀菌剂和高温

第三节 病毒与实践

病毒在基因工程中的应用

载体：在基因工程操作中，把外源目的基因导入受体细胞并使之表达的中介体。除原核生物的质粒外，病毒式最好的载体。

（一）噬菌体作为原核生物基因工程的载体

优点有：<1>遗传背景清楚<2>载有外源基因，仍可与宿主的染色体整合并同步复制<3>宿主范围狭窄，使用安全<4>由于其两端各具12个核苷酸组成的粘性末端，故可组成科斯质粒<5>感染率极高。

（二）动物DNA病毒作为动物基因工程的载体 主要为SV40即猴病毒40

（三）植物DNA病毒作为植物基因工程的载体 主要有花椰菜花叶病毒（CaMV）

（四）昆虫DNA病毒作为真核生物基因工程的载体

杆状病毒在昆虫中有广泛的宿主，包括鳞翅目，膜翅目等它们最为外源基因载体的有点有：<1>具有在宿主细胞核内复制的cccDNA<2>不侵染脊椎动物，对人畜十分安全<3>核型多角体蛋白基因是病毒的非必要基因区<4>可作为重组病毒的选择性标志<5>对外源基因有很大容量<6>有强启动子作病毒的晚期启动子。

第四章 微生物的营养和培养基

营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。

营养物：则指具有营养功能的物质，在微生物学中，它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

碳源：一切能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。碳源谱详见P83 异养微生物：必需利用有机碳源的微生物。自养微生物：以无机碳源作主要碳源的微生物。双功能营养物：对一切异养微生物来说，其碳源同时又兼作能源的，这种碳源称双功能营养物。糖蜜：原是制糖工业中一种当作废液处理的副产品，内含丰富的糖类，氨基酸，有机酸，维生素，无机盐和色素等。二，氮源

氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。

氮源谱：把微生物作为一个整体观察，它们能利用的氮源范围。其谱详见P84 异养微生物对氮源的利用顺序是：N.C.H.O或N.C.H.O.X优于N.H优于N.O优于N类。

氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源，它们能把尿素，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。

氨基酸异养型生物：需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源的微生物。三，能源

能源：能为微生物什么活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。微生物的能量谱为：见P85表

化能自养微生物的能源，都是一些还原态的无机物质，例如：NH4+,NO2-,S,H2S,H2和Fe2+等。代表微生物有：亚硝酸细菌，硝酸细菌，硫化细菌，硫细菌，氢细菌和铁细菌等。四，生长因子 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。微生物对生长因子的需要与否，把它们分成3中类型。即（1）生长因子自养型微生物，即不需要从外界吸收任何生长因子，如多数的真菌，放线菌和不少细菌。如大肠杆菌（2）生长因子异养型微生物，如乳酸菌，动物致病菌，支原体和原生动物等。（3）生长因子过量合成的微生物。

作为生长因子的常用种类：酵母膏，玉米浆，肝浸液，麦芽汁或其它新鲜动植物的汁液等。五，无机盐

凡生长所需浓度在10（-3）—10（-4）mol/L范围内的元素，可称为大量元素。如P,S,K,Mg,Na等。凡所需浓度在10（-6）—10（-8）mol/L范围的元素，则称微量元素。如Cu，Zn，Mn，Mo，Co和Ni，Sn,Se等。无机盐营养功能，详见表P86 六，水 详见P86 第二节 微生物的营养类型 营养类型：是指根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型。详见表P87 第三节 营养物质进入细胞的方式 除原生动物外，其它各大类有细胞的微生物都是通过细胞膜的渗透和选择吸收作用从外界吸收营养物的。细胞膜运送营养物质有4种方式，即单纯扩散，促进扩散，主动运送和基因移位。

一，单纯扩散

单纯扩散：又称被动运送，指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。主要有：O2，CO2乙醇和氨基酸分子。二，促进扩散

促进扩散：指溶质在运送过程中，必须借助在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助下，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。载体蛋白有时称渗透酶，移位酶或移位蛋白。三，主动运送 主动运送：指一类须提供能量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。四，基因移位

基因移位： 指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构变化。基因移位主要用于运送各类糖类，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物质。

其运送机制在E.coli中研究较为清楚，主要靠磷酸转移酶系统，具体运送分两步进行：（1）热稳载体蛋白的激活：细胞内高能化合物——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团通过酶I的作用而把HPr激活。见公式：P89。（2）糖经磷酸化而运入细胞膜内 第四节 培养基

培养基：是指由人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养料。一，选用和设计培养基的原则和方法

（一）4个原则

1.目的明确2.营养协调如：碳氮比 3.理化适宜（1）PH 细菌为7.0-8.0，放线菌为7.5-8.5，酵母菌为3.8-6.0，霉菌为4.0-5.8，藻类为6.0-7.0 由于微生物的生长，代谢过程中会产生引起培养基PH变化的代谢产物，要考虑培养基成分对PH的调节能力，这种通过培养基内在成分所起的调节作用可称为PH的内源调节，主要有两种：<1>借磷酸缓冲液进行调节如，调节K2HPO4和KH2PO4两者浓度比即可获得PH6.0-7.6间一系列稳定的PH。反应原理见P93<2>以CaCO3作制备碱进行调节（2）渗透压和水活度 渗透压：是某水溶液中一个可用压力来度量的物化指标，它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透膜隔开时，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液，直至两边水分子的进出达到平衡为止。水活度：即aw，表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量涵义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P0）之比。因此水活度也等于该溶液的百分相对湿度值（ERH），各种微生物生长繁殖范围的水活度在0.998-0.60之间。

（3）氧化还原势：又称氧化还原电位是量度某氧化还原系统中还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标。一般以Eh表示，单位是V或mV。一般好氧菌生长的Eh是+0.3—+0.4。（4）经济节约 原则有8条即以粗代精；以废代好；以简代繁；以氮代朊；以纤代糖；以烃代粮；以国代进。

（二）4种方法

1.生态模拟 2.参阅文献 3.精心设计 4.试验比较 二，培养基的种类

（一）按対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包括用其提取物制成的培养基，这是一类营养成分及复杂又丰富，难以确切化学组成的培养基。如：牛肉膏蛋白胨培养基，麦芽汁培养基等。优点是：营养丰富，种类多样，配制方便，价格低廉。缺点是：成分不清楚，不稳定。

2.组合培养基 又称合成培养基或综合培养基，是一类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。如：葡萄糖铵盐培养基，淀粉硝酸盐培养基，蔗糖硝酸盐培养基。优点是：成分精确，重演性高，缺点是价格较贵，配制麻烦，且微生物生长比较一般。3.半组合培养基 又称半合成培养基，指一类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。如：马铃薯蔗糖培养基。

（二）按培养基外观的物理状态作分类

1.液体培养基2.固体培养基（1）固化培养基，由液体培养基中加入适量凝固剂而成。（2）非可逆性固化培养基，指一类一旦凝固后不能再重新融化的固化培养基。（3）天然固态培养基（4）滤膜3.半固体培养基4.脱水培养基

（三）按培养基对微生物的功能作分类

1.选择性培养基，一类根据某些微生物特殊营养要求或对某化学，物理因素的抗性而设计的培养基。常用的四种选择性培养基：酵母菌富集培养基；Ashby无氮培养基（富集好氧性自生固氮菌用）；Martin培养基（富集土壤真菌用）；含糖酵母膏培养基（在厌氧条件下富集乳酸菌用）

2.鉴别性培养基，一类在充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，从而达到只须用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。最常用的培养基是伊红美兰乳糖培养基即EMB培养基。

第五章 微生物的新陈代谢

新陈代谢：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和合成代谢的总和。分解代谢又称异化作用，是指复杂的有机分子通过分解代谢酶的催化产生简单分子，能量和还原力的作用。合成代谢又称同化作用，它与分解代谢正好相反，是指在合成酶系的催化下，由简单小分子，ATP形式的能量和【H】形式的还原力一起，共同合成复杂的生物大分子的过程。第一节 微生物的能量代谢 研究能量代谢的根本目的，是要追踪生物体如何把外界环境中许多形式的最初能源转换成对一切生命活动都能利用的通用能源——ATP的。一，化能异养微生物的生化氧化和产能 生物氧化：就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。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）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；而生物氧化的类型则包括了呼吸，无氧呼吸和发酵3种。

（一）底物脱氢的4条途径（以葡萄糖作为生物氧化的典型底物）

1.EMP途径：又称糖酵解途径或己糖二磷酸途径。可概括为两个阶段（耗能和产能），3种产物和10个反应。简图见P103

EMP途径的总反应式为：C6H12O6+2NAD﹢+2ADP+2Pi——→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O,其中产物2NADH+H+在有氧条件下可经呼吸链的氧化磷酸化反应产生6ATP，在无氧条件下，则可把丙酮酸还原成乳酸，或把丙酮酸的脱羧产物——乙醛还原成乙醇。

EMP重要的生理功能：（1）供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力（2）是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环（TCA），HMP途径和ED途径（3）为生物合成提供多种中间代谢（4）通过逆向反应可进行多糖合成

2.HMP途径：又称己糖一酸途径，己糖一磷酸支路，戊糖磷酸途径，磷酸葡萄糖酸途径或WD途径。特点是：葡萄糖不经过EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，产生大量的NADPH+H+形式的还原力以及多种重要的中间代谢产物。

HMP途径的总反应式：6葡糖—6—磷酸+12NADP++6H2O——→5葡糖—6—磷酸+12NADPH+12H++6CO2+Pi见图P104 HMP途径在微生物生命中的重大意义：（1）提供合成原料（2）产还原力（3）作为固定CO2的中介（4）扩大碳源利用范围（5）连接EMP途径

3.ED途径：又称2—酮—3—脱氧—6—磷酸葡糖酸（KDPC）途径见图P105。特点：葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步反应才能形成的丙酮酸。ED途径总反应式：C6H12O6+ADP+Pi+NADP++NAD+——→2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+详见P105 ED 途径特点：（1）具有一特征性反应——KDPG裂解为丙酮酸和3—磷酸甘油醛（2）存在一特征性酶——KDPG醛缩酶（3）其终产物2分子丙酮酸的来历不同其一由KDPG直接裂解形成，另一则由3—磷酸甘油醛经EMP途径转化而来（4）产能效率低

4.TCA循环：即三羧酸循环，又称Krebe循环或柠檬酸循环。是指由丙酮酸经过一系列循环式反应而彻底氧化，脱羧形成CO2，H2O和NADH2的过程。

TCA循环总反应式：（1）丙酮酸+4NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O——→3CO2+4(NADH+H+)+FADH2+GTP。

若认为TCA循环起始于乙酰—CoA则总反应为：（2）乙酰—CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O——→2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+CoA+GTP TCA特点：（1）氧虽不直接参与反应，但必须在有氧条件下运转（2）每分子丙酮酸可产4个NADH+H+,一个FADH2和1个GTP，总共相当于15个ATP，因此产能效率极高（3）TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。

（二）递氢和受氢

根据递氢特点尤其是受氢体性质的不同，可把生物氧化区分为呼吸，无氧呼吸和发酵3中类型。

1.呼吸：又称好氧呼吸，特点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链又称电子传递链传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出ATP形式的能量。

呼吸链：是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的，由一系列氧化还原势呈梯度差的，链状排列的氢传递体，其功能是把氢或电子从低氧还原势的化合物处逐级传递道高氧化还原势的分子氧或其他无机，有机氧化物，并使它们还原。

氧化磷酸化：又称电子传递链磷酸化，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AYTP的作用。

2.无氧呼吸：又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物的生物氧化。其特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。

根据呼吸链末端氢受体的不同，可把无氧呼吸分为以下几种：（1）硝酸盐呼气：又称反硝化作用。分两种，其一是在有氧或无氧条件下所进行的利用硝酸盐作为氮源营养物，称为同化性硝酸盐还原作用，另一是在无氧条件下，某些兼性厌氧微生物利用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体，把它还原成亚硝酸，NO，N2O直至N2的过程，称为异化性硝酸盐还原作用，又称硝酸盐呼吸或硝化作用。（2）硫酸盐呼吸：是一类称作硫酸盐还原细菌的严格厌氧菌在无氧条件下获取能量的方式。特点是：底物脱氢后，经呼吸链递氢，最终由末端氢受体硫酸盐受氢，在递氢过程中与氧化磷酸化作用相偶联而获得ATP。（3）硫呼吸（4）铁呼吸（5）碳酸盐呼吸（6）延胡索酸呼吸 3.发酵：有两个涵义，一，泛指任何利用好氧性或厌氧微生物来产生有用代谢产物或食品，饮料的一类生产方式。狭义的指，在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。（1）由EMP途径中丙酮酸出发的发酵 见图P114（2）通过HMP途径的发酵——异型乳酸发：凡葡萄糖经发酵后除主要产生乳酸外，还产生乙醇，已算和CO2等多种产物的发酵。可细分两条发酵途径：<1>异型乳酸发酵的“经典”途径：以L.mesenteroides为代表，它在利用葡萄糖时，发酵产物为乳酸，乙醇和CO2，并产生1H2O和1ATP；利用核糖时的产物为乳酸，乙酸，2H2O和2ATP；利用果糖时则为乳酸，乙酸，CO2和甘露醇<2>异型乳酸发酵的双歧杆菌途径：特点是2分子葡萄糖可产生3分子乙酸，2分子乳酸和5分子ATP（3）通过ED途径进行的发酵（4）由氨基酸发酵产能——Stickland反应（5）佛教中的产能反应

二，自养微生物产ATP和产还原力

自养微生物按其最初能源的不同，可分为两大类：一类是能对无机物进行氧化而获得能量的微生物，称作化能无机自养型微生物，另一类是能利用日光辐射能的微生物，称作光能自养型微生物。两种根本的区别在于，前者生物合成的起点是建立在对氧化程度极高的CO2进行还原的基础上，而后者的起点则建立在对氧化还原水平适中的有机碳源直接利用的基础上。

（一）化能自养型微生物

化能自养型微生物还原CO2所需要的ATP和H是通过氧化无机底物，例如NH4+，NO2-，H2S，H2，Fe2+等获得。一般是好氧菌。

与异养微生物相比，化能自养微生物的能量代谢主要右臂3个特点：<1>无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系<2>呼吸链的组分更为多样化，氢或电子可以从任一组分直接进入呼吸链<3>产能效率即P/O比一般要低于化能异养微生物。化能自养型微生物中硝化细菌为例子加以说明

硝化细菌：从生理类型看，可分为两类，其一称亚硝化细菌或氨氧化细菌，可把NH3氧化成NO2-；另一类则称硝化细菌或亚硝酸氧化细菌，可把NO2-氧化为NO3-。反应式为：<1> 氨单加氧酶

NH3+O2+2H++2e+ —————→ NH2OH+H2O（在细胞膜上）

<2>

NH2OH+H2O —————→ HNO2+4H++4e-（在周质上）

<3> 亚硝酸氧化酶

NO2-+H2O —————→ NO3-+2H++2e-（在细胞膜上）

（二）光能营养微生物

1.循环光合磷酸化 一种存在于光合细菌中的原始光合作用机制，因可在光能驱动下通过电子的循环式传递而完成磷酸化产能反应。特点是：（1）电子传递途径属循环方式（2）产能与产还原力分别进行（3）还原力来自H2S等无机氢供体（4）不产生氧 2.非循环光合磷酸化 这是各种绿色植物，藻类和蓝细菌所共有的利用光能产生ATP的磷酸化反应。特点是：（1）电子的传递途径属非循环式的（2）在有氧条件下进行（3）有PS I和PS II个光合系统，PS I含叶绿素a，有利于红光吸收，PS II含叶绿素b，利用蓝光吸收。（4）反应中可同时产ATP，还原力H（5）还原力NADPH2中的H来自H2O分子光解产物H+和电子。羟胺氧还酶 3.嗜盐菌紫膜的光介导ATP合成

嗜盐菌在无氧条件下，利用光能所造成的紫膜蛋白上视黄醛辅基构象的变化，可使质子不断驱至膜外，从而在膜两侧建立一个质子动势，再由它来推动ATP酶合成ATP，此即为光介导ATP合成。

第二节 分解代谢和合成代谢的联系 一，两用代谢途径

凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径，称为两用代谢途径。EMP，HMP和TCA循环都是重要的两用代谢途径。如：葡萄糖通过EMP途径可分解为2个丙酮酸，反之2个丙酮酸也可通过EMP途径的逆转而合成1个葡萄糖，此即葡糖异生作用。

三，代谢物回补顺序 又称代谢物补偿途径或添补途径，是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应。

乙醛酸循环为例，又称乙醛酸支路，它是TCA循环的一条回补途径，可使TCA循环不仅具有高效产能功能，而且兼有可为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物的功能。

第三节 微生物独特合成代谢途径举例 一，自养微生物的CO2固定

在微生物中CO2固定途径有四条：

（一）Calvin循环：又称Calvin-Benson循环，Calvin-Bassham循环，核酮糖二磷酸途径或还原性戊糖磷酸循环。此循环是光能自养型生物固CO2的主要途径。核酮糖二磷酸羧化酶和磷酸核酮糖液激酶是本途径的两种特