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鞭毛是细菌的运动器官，蓝细菌因生鞭毛而运动。（)
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鞭毛是细菌的运动器官，蓝细菌因生鞭毛而运动。(&&)
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1微生物的芽孢或孢子含水量较多，抗干燥能力较强。(&&)2放线菌的营养菌丝、气生菌丝、孢子丝均可产生或不产生色素。&(&&)3Mycoplasma是细胞多形态，没有细胞壁，不能通过细菌过滤器且能人工培养的细菌。(&&)4链霉菌是霉菌，其有性繁殖形成接合孢子。(&&)
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第一篇 微生物学基础 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第一章 非细胞结构的超微生物――病毒 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 第二章 原核微生物 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第三章 真核微生物 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第四章 微生物的生理 ........................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第五章 微生物的生长繁殖与生存因子 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 第六章 微生物的遗传和变异 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。 第二篇 微生物生态 ................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第一章 微生物生态 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 第二章 微生物在环境物质循环中的作用 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 第三章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 ......................................................... 错误！未定义书签。 第四章 污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 ............................................. 错误！未定义书签。 第五章 有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落 ..................................................... 错误！未定义书签。 第六章 微生物学新技术在环境工程中的应用 ................................................................................. 错误！未定义书签。
第一篇 微生物学基础 第一章 非细胞结构的超微生物――病毒 1 病毒是一类什么样的微生物？它有什么特点？ 答：病毒没有合成蛋白质的机构――核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独立的代谢能力，必须专性寄宿在活的敏感宿主细胞内，依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。其特点是：病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的超微生物，然而，在宿主体外却呈现不具生命特征的大分子物质，但仍保留感染宿主的潜在能力，一旦重新进入活的宿主细胞内又具有生命特征，重新感染新宿主。 2病毒的分类依据是什么？分为哪几类病毒？ 答：依据是：病毒是根据病毒的宿主、所致疾病、核酸的类型、病毒粒子的大小、病毒的结构、有或无被膜等进行分类的。根据转性宿主分类：有动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒（噬藻体）、真菌病毒（噬真菌体）。按核酸分类：有DNA病毒和RNA病毒。 3病毒具有什么样的化学组成和结构？ 答：病毒的化学组成有蛋白质和核酸。还含有脂质和多糖。整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒按一定的排列组合构成的病毒外壳。核酸内芯有两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。 4叙述大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程。 答：大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程有：吸附、侵入、复制、聚集与释放。首先，大肠杆菌T系噬菌体以它的尾部末端吸附到敏感细胞表面上某一特定的化学成分，或是细胞壁，或是鞭毛，或是纤毛。噬菌体侵入宿主细胞后，立即引起宿主的代谢改变，宿主细胞内的核酸不能按自身的遗传特性复制和合成蛋白质，而由噬菌体核酸所携带的遗传信息所控制，借用宿主细胞的合成机构复制核酸，进而合成噬菌 1
体蛋白质，核酸和蛋白质聚集合成新的噬菌体，这个过程叫装配。大肠杆菌T系噬菌体的装配过程如下：先合成含DNA的头部，然后合成尾部的尾鞘、尾髓和尾丝，并逐个加上去就装配成一个完整的新的大肠杆菌T系噬菌体。噬菌体粒子成熟后，噬菌体的水解酶水解宿主细胞壁而使宿主细胞破裂，使菌体被释放出来重新感染新的宿主细胞一个宿主细胞可释放10到1000个噬菌体粒子。 5什么叫毒性噬菌体？什么叫温和噬菌体？ 答：侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。 侵入宿主细胞后，不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体。 6 什么叫溶原细胞（菌）？什么叫原噬菌体？ 答：含有温和噬菌体核酸的宿主细胞被称作溶原细胞。在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，称为原噬菌体。 7 解释Escherichia coli K12（λ）中的各词的含义。 答：该词为大肠杆菌溶原性噬菌体的全称。Escherichia为大肠杆菌的属名，coli为大肠杆菌的名种，K12是大肠杆菌的株名，括弧内的λ为溶原性噬菌体。 8 病毒（噬菌体）在固体培养基上有什么样的培养特征? 答：将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成多个菌落，当接种适度的噬菌体悬液后引起点性感染，再感染点上进行反复的感染过程，宿主细胞菌落就一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。 9 噬菌体在液体培养基和固体培养基中各有什么样的培养特征？ 答：将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中，经培养后敏感细菌均匀分布在培养基中而使培养基浑浊。然后接种噬菌体，敏感细菌被噬菌体感染后发生菌体裂解，原来浑浊的细菌悬液变成透明的裂解溶液。 将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成多个菌落，当接种适度的噬菌体悬液后引起点性感染，再感染点上进行反复的感染过程，宿主细胞菌落就一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。 10 什么叫噬菌斑？什么是PFU？ 答：将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成多个菌落，当接种适度的噬菌体悬液后引起点性感染，再感染点上进行反复的感染过程，宿主细胞菌落就一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。PFU就是病毒空斑单位， 空斑就是原代或传代单层细胞被病毒感染后，一个个细胞被病毒蚀空形成的空斑。一个空斑表示一个病毒。所以，通过病毒空斑单位的计数可知单位体积中含病毒数。 11 破坏病毒的物理因素有哪些?它们是如何破坏病毒的？ 答：1 温度，在宿主细胞外的病毒大多数在55至65℃范围内不到1小时被灭活。一般情况下，高温使病毒的核酸和蛋白质衣壳损伤。高温对蛋白质的灭活要比对病毒核酸的灭活要快。2光及其他辐射（1）紫外辐射：使核酸中的嘧啶环受到影响，形成胸腺嘧啶二聚体。尿嘧啶残基的水合作用也会损伤病毒。（2）可见光：在氧气和燃料存在的条件下，大多数肠道病毒对可见管很敏感而被杀死。燃料附着在核酸上，催化光氧化过程，引起病毒灭活。3干燥 在此条件下，病毒被灭活是由于病毒RNA释放出来而随后裂解所致。 12 紫外如何破坏病毒？ 答：日光中的紫外辐射和人工制造的紫外辐射均具有灭活病毒的作用。其灭活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶环受到影响，形成胸腺嘧啶二聚体。尿嘧啶残基的水合作用也会损伤病毒。
13 灭活宿主体外病毒的化学物质有哪些？它们是如何破坏病毒的？ 答：主要物质有：酚，低渗缓冲溶液，甲醛，亚硝酸，氨，醚类，十二烷基硫酸钠，氯仿，去氧胆酸钠，溴，碘，臭氧，乙醇，强酸，强碱等其他氧化剂。 强酸强碱除本身可以灭活病毒外，还能改变pH值，病毒对高pH值敏感，碱性环境可以破坏蛋白质衣壳和核酸，当pH值到达11时，可严重破坏病毒。氯和臭氧灭活病毒的效果极好，它们对病毒蛋白质和核酸均有作用。低渗缓冲溶液的环境能使病毒蛋白质衣壳发生细微变化，阻止病毒附着在宿主细胞上。甲醛只破坏病毒的核酸，不改变病毒的抗原特性。含脂类被膜的病毒对醚、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠等脂溶剂敏感而被破坏。 14 破坏病毒的蛋白质衣壳、核酸、脂类被膜化的化学物质有哪些？ 答：主要物质有：酚，低渗缓冲溶液，甲醛，亚硝酸，氨，醚类，十二烷基硫酸钠，氯仿，去氧胆酸钠，溴，碘，臭氧，乙醇，强酸，强碱等其他氧化剂。氯和臭氧灭活病毒的效果极好，它们对病毒蛋白质和核酸均有作用。低渗缓冲溶液的环境能使病毒蛋白质衣壳发生细微变化，阻止病毒附着在宿主细胞上。甲醛只破坏病毒的核酸，不改变病毒的抗原特性。含脂类被膜的病毒对醚、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠等脂溶剂敏感而被破坏。 15 你怎样判断病毒有、无被膜？ 答：凡对醚类等脂溶剂敏感的病毒为被膜的病毒。对醚类等脂溶剂不敏感的病毒为不具被膜的病毒。 16 病毒在水体和土壤中的存活时间主要受哪些因素的影响？ 答：病毒在水体中主要受温度的影响，与病毒的种类也有关。在土壤中主要受温度和湿度的影响。 第二章 原核微生物 1 细菌有哪几种形态?各举一种细菌为代表。 答：1球菌：金黄色葡萄球菌 2杆菌：芽孢杆菌 3 螺旋菌：弧菌 4丝状菌：铁丝菌
2 细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ 答：细菌是单细胞生物。所有细菌均有：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。部分细菌有特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用片层等。 细胞壁是包围在细菌体表面最外层的、具有坚韧而带有弹性的薄膜。可以起到：①保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用。②维持细菌的细胞形态。③细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质（格兰氏阴性菌细胞壁和细胞质之间的区域）④细胞壁为鞭毛提供指点，使鞭毛运动。 细胞质膜的生理功能有：①维持渗透压的梯度和溶液的转移。②细胞质膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁③膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。④细胞质膜上有琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶。在细胞上进行物质代谢和能量代谢。⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。 荚膜的主要功能有：①具有荚膜的S-型肺炎链球菌毒性强，有助于肺炎链球菌侵入人体。②荚膜可保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响。③当缺乏营养时，假膜可被用作碳源和能源，有的荚膜还能做氮源。④废水生物处理中细菌的荚膜有生 3
物吸附作用，再爆气池中因爆气搅动和水的冲击力容易把细菌粘液冲刷入水中，以增加水中有机物，它可被其他微生物利用。 3 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？ 答：革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm，结构较简单，含肽聚糖，革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，结构复杂，分外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层是脂蛋白。内壁含肽聚糖，不含磷壁酸。 化学组成：革兰氏阳性菌含大量肽聚糖，含独磷壁酸，不含脂多糖。革兰氏阴性菌含极少肽聚糖，含独脂多糖，不含磷酸壁。 4 古菌包括哪几种？它们与细菌有什么不同? 答：古菌可分为三大类：产甲烷菌，嗜热嗜酸菌，极端嗜盐菌。古菌与细菌不同点主要表现在结构的复杂程度以及各自某些独特的结构。相对细菌而言，古菌结构比较简单。大多数古菌细胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸。他的组分大多数是脂蛋白，蛋白质是酸性的。脂类是非皂化性甘油的磷脂和糖脂的衍生物。古细菌含有内含子。古菌没有肽聚糖,。细菌细胞壁主要组份是主要成分是肽聚糖，是一层较厚（5～80nm）、质量均匀的网状结构。细菌的特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞。此外，古菌代谢过程中产生许多特殊的辅酶，因此古菌代谢呈多样性。呼吸类型方面，古菌多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。古菌繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。大多数古菌生活在极端环境里。 5 叙述细菌细胞质膜结构和化学组成，它有哪些生理功能？ 答：细胞质膜是紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。它是半渗透膜。含蛋白质60%-70%，脂类30%-40%，多糖2%，蛋白质与膜的透性及酶的活性有关。脂类是磷脂，甘油，脂肪酸和含胆碱组成。细胞质膜的结构由上下两层致密的着色层，中间夹着一个不着色的区域组成，不着色的区域具有正负电荷，有极性的磷脂双分子层组成，是两个极性分子。 细胞质膜的生理功能有：①维持渗透压的梯度和溶液的转移。②细胞质膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁③膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。④细胞质膜上有琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶。在细胞上进行物质代谢和能量代谢。⑤细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。 6 何谓核糖体？它有什么生理功能？ 答：原核微生物的核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，使合成蛋白质的部位。它有恶核糖核酸和蛋白质组成。生理功能：可以起到维持形态和稳定功能的作用，还能起到转录作用。 7 在pH为6、pH为7、pH为7.5的溶液中细菌各带有什么电荷？在pH为1.5溶液中细菌代有什么电荷？为什么? 答：在pH为6、pH为7、pH为7.5的溶液中细菌带负电荷。在pH为1.5溶液中细菌带正电荷。因为细菌的等电点为pH为2-5。若培养液的pH比细菌等电点高，细菌的游离氨基电离受抑制，游离羧基电离，细菌带负电。若培养液的pH比细菌等电点低，细菌的游离羧基电离受抑制，游离氨基电离，细菌带正电。 8 叙述革兰氏染色的机制和步骤。 答：机制：①革兰氏染色与细菌等电点有关②革兰氏染色与细胞壁有关 步骤：1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净载玻片上涂布均匀，固定。2用草酸结晶紫染液1分钟，水洗。3 4
用碘-碘化钾媒染1分钟，水洗。4用中性脱色剂（如乙醇）脱色，革兰氏阳性菌不褪色仍呈紫色，格兰仕阴性菌褪色，呈无色。5用蕃红染液复染1分钟，革兰氏阳性菌仍呈紫色，格兰仕阴性菌呈红色。革兰氏阳性菌与格兰仕阴性菌及被区别开来 9 何谓细菌菌落？细菌有哪些培养特征？这些培养特征有哪些实践意义？ 答：细菌菌落就是由一个细菌繁殖起来由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。 细菌培养特征：1在固体培养基上的培养特征:菌落特征。2在明胶培养基中的培养特征：能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同的溶菌区。3在半固体培养基中的培养特征：细菌可呈现各种生长状态，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无。4在液体培养基中的培养特征：在液体培养基中，细菌整个个体与培养基接触，可以自由扩散生长。 10 可用什么培养技术判断细菌的呼吸类型和能否运动？如何判断？ 答：细菌在半固体培养基中培养：细菌可呈现各种生长状态，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型、鞭毛有无以及能否运动。如果细菌在培养基的表面以穿刺线的上部生长者为好氧细菌。沿着穿刺线自上而下生长者为兼性厌氧菌或兼性好氧菌。如果只沿着穿刺线生长没有鞭毛，不运动的细菌；如果不沿着穿刺线生长而且穿透培养基 扩散生长者为有鞭毛。运动的细菌。 11 何谓放线菌？革兰氏染色是何种反应？ 答:在固体培养基上呈辐射状生长的菌种，成为放线菌。除枝动菌属革兰氏阴性菌，革兰氏染色呈红色外，其余全部放线菌均为革兰氏阳性菌，革兰氏染色呈紫色。 12 蓝细菌是一类什么微生物？分几纲，其中有哪几属与水体富营养化有关? 答：兰细菌使古老的微生物，只有原始核，没有核膜和核仁，只有染色体，支局叶绿素，没有叶绿体。吸收二氧化碳，无机盐和水合成有机物作为自身营养，并放出氧气。分为两纲，分别为：色球藻纲和藻殖段纲。其中微囊藻属和腔球藻属可以引起富营养化水体发生升华。鱼腥藻属在富营养化水体中形成升华。 第三章 真核微生物 1 何谓原生动物？它有哪些细胞起和营养方式？ 答：原生动物是动物中最原始、最底等、结构最简单的单细胞动物。原生动物为单细胞，没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质，有分化的细胞器，其细胞和具有核膜。营养方式有：全动性营养、植物性营养、腐生性营养 2 原生动物分几纲？在废水生物处理中有几纲？ 答：原生动物分为四纲：(1)鞭毛纲;(2)肉足纲;(3)纤毛纲;(4)孢子纲. 在废水生物处理中有(1)鞭毛纲;(2)肉足纲;(3)纤毛纲三纲。在废水生物处理中系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理的指示生物。在废水生物处理中系统中，活性污泥培养中期有变形虫出现（肉足纲）。在废水生物处理中系统中，活性污泥培养中期或在处理效果差时纤毛虫会出现。 3 你如何区分鞭毛纲中的眼虫和杆囊虫？ 答：眼虫体行小，前端钝圆，后端尖。虫体前端凹陷渗入体内的叫胞咽，胞咽末端膨胀大呈储蓄泡，鞭毛由此通过胞咽伸向体 5硅藻是单细胞有机体A.以异养为主.成群体生活B.借助鞭毛或伪足运动C.形成CaCO3双层细胞壁D.形成SiO2细胞壁 题目和参考答案——精英家教网——
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硅藻是单细胞有机体A.以异养为主，成群体生活B.借助鞭毛或伪足运动C.形成CaCO3双层细胞壁D.形成SiO2细胞壁
D硅藻是一类自养的单细胞植物体，有时连成丝状或其他形状的群体。细胞壁由硅质（SiO2）和果胶质组成，硅质在最外层。有的硅藻（羽纹硅藻）能运动，其运动并不是靠鞭毛或伪足，而是靠“脊”——壁上的裂隙。原生质体在脊处与外边的水接触，运动可能由于原生质流动所致（有的教科书上称晋为纵沟）。
科目：高中生物
硅藻是单细胞有机体： A& 以异养为主，成群体生活&&& B& 借助鞭毛或伪足运动 C& 形成CaCO3双层细胞壁&&&&& D& 形成SiO2细胞壁
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第一章绪论第二章 微生物类群与形态结构 第三章 微生物的纯培养和显微技术 第四章 微生物的营养 第五章 微生物的代谢 第六章 微生物的生长繁殖及其控制 第七章 病毒 第八章 微生物的遗传 第九章 微生物生态 第十章 感染与免疫1第一章 绪论 一 、 微生物学 ⒈定义: 研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化，遗传变异以及微生物的进化，分 类，生态等生命活动规律及其应用的一门科学。 2.研究对象――微生物 1）微生物与我们 微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。 细菌数亿/g 土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 × 10 12 吨； 每张纸币带细菌：900 万个 人体体表及体内存在大量的微生物： 皮肤表面：平均 10 万个细菌/平方厘米； 口腔：细菌种类超过 500 种； 肠道：微生物总量达 100 万亿， 粪便干重的 1/3 是细菌，每克粪便的细菌总数为：1000 亿个； 每个喷嚏的飞沫含
个细菌，重感冒患者为 8500 万 少数微生物也是人类的敌人！ 鼠疫；天花；艾滋病；疯牛病；埃博拉病毒； 可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双 刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅 是享受，而且实际上涉及到人类的生存。 微生物的特点： （1）体积小， 面积大：测量单位：微米或钠米 杆菌的平均长度：2 微米；1500 个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度；10-100 亿个 细菌加起来重量 = 1 毫克； 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30 万； 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生 物的其它很多属性都和这一特点密切相关。 对 1cm3 固体做 10 倍系列三维分割后的比面值变化边长 1.0cm 1.0mm 0.1mm 0.01mm 1.0μ m 0.1 μ m 0.01 μ m 1.0nm立方体数 1 103 106 109 18 1021总表面积 6cm2 60cm2 600cm2 O 60 O 600 O 6000 O比面值 6 60 600 6，000 60，000 600，000 6，000，000 60，000，000近似对象 豌豆 细小药丸 滑石粉粒 变形虫 球菌 大胶粒 大分子 分子（2）吸收多 ，转化快： 微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！2纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、 各种有机物均可被微生物作为粮食一头 500 kg 的食用公牛，24 小时生产 0.5 kg 蛋白质, 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24 小时可以生产 50000 kg 优质蛋白质 （3）生长旺，繁殖快 大肠杆菌一个细胞重约 10 C12 克，平均 20 分钟繁殖一代 24 小时后：
万亿个后代，重量达到：4722 吨 48 小时后：2.2 × 10 43 个后代，重量达到 2.2 × 10 25 吨 相当于 4000 个地球的重量！ （4）适应强，易变异： 抗热：有的细菌能在 265 个大气压，250 ℃的条件下生长；自然界中细菌生长的最高 温度可以达到 113 ℃ ；有些细菌的芽孢，需加热煮沸 8 小时才被杀死； 抗寒：有些微生物可以在D12℃ ~ D30℃的低温生长； 抗酸碱：细菌能耐受并生长的 pH 范围：pH 0.5 ~ 13 耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中都有微生物生长； 抗压力：有些细菌可在 1400 个大气压下生长 个体小、结构简、且多与外界环境直接接触繁殖快、 数量多（突变率：10-5 C 10-10） 短时间内产生大量的变异后代。 （5）分布广，种类多： （6）起源早，发现晚：38 亿年前，生命在海洋中出现 300 多年前人们才真正发现微生物的 存在 26 亿年前，陆地上就可能存在微生物，虽然目前已定种的微生物只有大约 10 万种，远 较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的 1% 级界宽 （7）休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢） ：2.5 亿年 3.在生物界中的地位 Wittaker(1969): 五界系统 Woes(): 三原界分类系统，包括细菌，古生菌，真核生物 4.内容及分科微生物学 基础微生物学按微生物种类分应用微生物学按过程或功能分 按与疾病的关系分 按生态环境分 按技术与工艺分 按应用范围分 微生物生理学 微生物遗传学 微生物生态学 分子微生物学 细胞微生物学 微生物基因组学 流行病学 免疫学工业微生物学 农业微生物学 医学微生物学 药学微生物学 兽医微生物学 食品微生物学 预防微生物学微 生 物 学 分 类细菌学 真菌学 病毒学 菌物学 藻类学 原生动物学土壤微生物学 海洋微生物学分析微生物学 微生物学技术学 发酵微生物学 遗传工程医学微生物学 环境微生物学水微生物学 宇宙微生物学3二、微生物的发现和微生物学的建立和发展 （一）微生物的发现：我国 8000 年前就开始出现了曲蘖酿酒， ；制酱，醋 4000 年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒； 2500 年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病； 公元六世纪(北魏时期)贾思勰的巨著D齐民要术‖； 公元 2 世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物； 公元前 112 年-212 年间，华佗：D割腐肉以防传染‖； 公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花； 1346 年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人-罗马人)； 16 世纪， 古罗巴医生 G.Fracastoro： 疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures)引起的； 1641 年，明末医生吴又可也提出D戾气‖学说 显微镜的发明：列文虎克（荷兰） ：1664 年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始 的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察， 首次看见并描述微生物：1676 年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在 1680 年被选为英国皇家学会的会员。列文虎克利用业余时间制造过 400 多架单式显微镜和 放大镜，放大率一般为 50~200 倍。 （二）微生物学的建立和发展史前期 初创期：列文虎克 、显微镜 1、发展过程 奠基期 发展期2、微生物学的奠基 成熟期 法国人巴斯德（Louis Pasteur） （） (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的； (2) 彻底否定了D自然发生‖学说； 著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。 (3) 免疫学――预防接种 首次制成狂犬疫苗 (4)其他贡献 巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物 德国人柯赫（Robert Koch） （） （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 土豆切面 → 营养明胶 → 营养琼脂（平皿） b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养 c）流动蒸汽灭菌 （2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献： a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌 b）发现了肺结核病的病原菌； （1905 年获诺贝尔奖） c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 ――著名的柯赫原则4柯赫原则 1、 在每一相同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。 3、微生物学发展过程中的重大事件 1890 Von Behring ??制备抗毒素治疗白喉和破伤风 1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据； 1928 Griffith 发现细菌转化； 对其机理的研究导致 DNA 是遗传物质的确证；外源遗传物质导入 各种细胞的基因重组技术的建立； 1929 Fleming 发现青霉素； 1944 Avery 等证实转化过程中 DNA 是遗传信息的载体； 1953 Watson 和 Crick ??提出 DNA 双螺旋结构；
Arber、Smith 和 Nathans 发现并提纯了 DNA 限制性内切酶 1977 Woese 提 出 古 生 菌 是 不 同 于 细 菌 和 真 核 生 物 的 特 殊 类 群 Sanger 首次对 f×174 噬菌体 DNA 进行了全序列分析；
? Prusiner ?发现朊病毒(prion)；
? Mullis 建立 PCR 技术； 1995 第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成； 1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成 1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成 4、20 世纪的微生物学 十九世纪末到二十世纪中期： 微生物学：鉴定病原菌、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、寻找化学治疗药物、 分析微生物的化学活性。 普通生物学： 细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、 植物和动物的遗传和进化的机 制。 20 世纪 40 年代后，微生物自身的特点使其成为生物学研究的“明星” ，微生物学很快 与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学 的发展中作出了巨大的贡献。 微生物学与生物学发展的主流汇合、交叉，获得了全面、深入的发展 5、21 世纪微生物学展望 与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展学科交叉永远是科学创新的源泉！ 微生物基因组的序列测定和分析； 微生物的快速检定； 微量热技术对生命过程的研究 计算机技术与微生物学的结合。 三、 微生物学对生命科学的促进 1. 多学科交叉促进微生物学的全面发展 2. 促进重大理论问题的突破 3. 对生命科学研究技术的贡献54.微生物与人类基因组计划基础理论：分子遗传学，分子生物学生命科学研究技术：动植物细胞培养，组织培养基因组计划：模式生物（真核生物，酵母菌）四、我国微生物学界面临的机遇和挑战医学 工业 农业生物工程学遗传工程（主导） 获得工程菌（工程 细胞工程 细胞柱） 微生物工程（发酵工程） （基础） 酶工程 生物反应器工程 获得产品思 考 题： ? 试根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友。?为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的真正奠基人？第二章 微生物的纯培养和显微技术 微生物的基本特点：小！ 在绝大多数情况下都是利用微生物的群体来研究其属性； 微生物的物种（菌株）一般也是以群体的形式进行繁衍、保存； 培养技术在微生物学中具有重要意义！ 几个概念： 培养物：微生物学中，在人为规定的条件下培养繁殖得到的微生物群体称为培养物。 混合培养物：含有多种微生物的培养物； 纯培养物：只有一种微生物的培养物； 纯培养技术是进行微生物学研究的基础 微生物个体微小的特点决定了显微技术是进行微生物研究的一项重要技术， 因为绝大多数微 生物的个体形态及其内部结构只能通过显微镜才能进行观察和研究。 第一节 微生物的分离和纯培养 从混杂的群体中分离特定的某一种微生物，是研究和利用微生物的第一步。 一、无菌技术6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。 1、微生物培养的常用器具及其灭菌 常用的器具：试管、瓶子、培养皿等 常用的灭菌方法：高压蒸汽灭菌 高温干热灭菌 2、接种操作：无菌操作。 二、分离纯培养 培养基：液体培养基； 固体培养基； 半固体培养基； 1、用固体培养基分离纯培养 菌落（colony） ：单个微生物在适宜的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。 菌苔(lawn):当固体培养基表面众多菌落连成一片时便成为菌苔。 固体培养基分离方法 不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般都具有稳定的特征（形状、颜色 等） ，可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据。 同一细菌在不同的培养基平板上形成不同特征的菌落。 固体培养基分离方法包括： 稀释倒平板 涂布平板法 平板划线法 厌氧微生物分离------稀释摇管法不同形状的菌落7菌 落 的 培 养 特 征2、 液体培养基分离方法---------稀释法 稀释法进行液体分离必须在同一个稀释度的许多平行试管中， 大多数 （一般应超过 95%） 表现为不生长。 例如：若同一稀释度的试管中有 95%表现为不生长，则 生长的试管中仅含一个细胞的几率为：4.8%； 含二个细胞的几率为：0.12%； 含三个细胞的几率为：0.002% 则：0。048/（0.048+0.02）=0.975 在有细菌生长的试管中得到纯培养的几率为 97.5% 3、单细胞（孢子）分离 一般采用显微操作仪，在显微镜下进行 ? 操作难度与细胞或个体的大小成反比 ? 单细胞（单孢子）分离:可以采取显微分离法从混杂 群体中直接分离单个细胞或单 个个体进行培养以获得纯培养84、选择培养分离 用于微生物群落中数量占少数的微生物的分离纯化： 原理：抑制大多数其它微生物的生长；使待分离的微生物生长更快；使待分离的微生物在 群落中的数量上升；使待分离的微生物生长“突出” ，直接挑取待分离的微生物的菌 落获得纯培养。 1） 利用选择平板进行直接分离：根据微生物的特点选择不同的培养条件，使待分离的 微生物生长，其它微生物的生长被抑制，或使待分离的微生物的生长特征明显 不同于其它微生物。 ? 高温下培养：分离嗜热细菌； ? 培养基中不含 N：分离固氮菌； ? 培养基加抗生素：分离抗性菌； ? 牛奶平板：分离蛋白酶产生菌； ? 颜色反应：分离特定的菌株； ? 利用特定细菌的滑动特点进行分离纯化； 2） 富集培养：利用不同微生物间生命活动特点的不同，制定特定的环境条件，使 仅适应于该条件的微生物旺盛生长，待分离微生物在群落中的数量大大增加， 从自然界中分离到所需的特定微生物。 富集培养过程利用该方法，可根据微生物的特殊要求，从自然界分离出特定已知微生物种类，分离培 养在特定环境中能生长的微生物； 三、二元培养物 培养物中只含有二种微生物， 而且是有意识地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。 第二节 显微镜和显微技术 几个基本概念：放大：被观察物越小，放大倍数应越大，否则难以看清！ 分辨率：能辨别两点之间最小距离的能力 反差：被观察物区别于背景的程度 与显微镜的自身特点有关， 但也取决于进行显微观察时对显微镜的正确使用及良好的标 本制作和观察技术，这就是显微技术。 一、显微镜的种类及原理 1. 普通光学显微镜9光学显微镜一般配置的最大放大倍数是多少？为什么？ 目镜：10 ~ 15 w；物镜： 100 w；总放大倍数
w； 如何实现光学显微镜一般配置的最大放大倍数？其原理？ 使用油镜，即在 100 w物镜和载玻片之间滴加香柏油； 分辨率（最小可分辨距离）= 0.5λ /n sinθ θ 为物镜镜口角的半数，它取决于物镜的直径和工作距离 n：玻片与物镜间介质的折射率 空气 (n=1.0)、水 (n=1.33)、香柏油 (n=1.52)、玻璃 ( n=1.54) 显微观察时可根据物镜的特性而选用不同的介质 用浸没油取代空气的作用： 介质折射率提高 → 数值孔径值和分辨率均得到提高 浸没油与玻璃的折射率相近→很多原来由于在透镜及载片表面的反射和折射而损失的 光线可以进入物镜，使照明亮度提高，改善观察效果。 光学显微镜物镜的特性物镜 特性 放大倍数 数值孔径值 焦距（f） 工作距离450nm 光源（蓝 搜索物镜 4× 0.10 40 mm 17-20 mm 2.3 ?m 低倍镜10×高倍镜 40-45× 0.55-0.65 4 mm 0.5-0.7 mm 0.35 ?m油镜90-100×0.25 16 mm 4-8 mm 0.9 ?m1.25-1.4 1.8-2.0 mm 0.1 mm 0.18 ?m光）时的分辨率人眼的分辨能力在 0.2 mm 左右，因此光学显微镜的最大有效放大倍数（使用油镜）是 1,000×到 1,500× 暗视野显微镜 相差显微镜 形成亮背景暗物象的结果 4. 荧光显微镜 5. 透射电子显微镜； 6. 扫描电子显微镜 能否用扫描电镜来观察样品的内部结构，而用透射电镜来观察样品的表面结构？ 7. 扫描隧道显微镜 二、显微观察样品的制备 光学显微镜的制样 1. 活体观察：压滴法、悬滴法、菌丝埋片法 1. 染色观察 原因： 加大反差，便于观察 细菌染色法：死菌：正染色：简单染色法 鉴别染色法：革兰氏染色法；抗酸性染色法； 姬姆萨染色法；芽孢染色法； 2. 3.10负染色：荚膜染色法等 活菌：用美蓝或 TTC（氧化三苯基四氮唑）等做活菌染色 思考题： 1、 为什么说 Koch 等建立的微生物纯培养技术是微生物学建立与发展的基石？一般可用 哪些方法获得微生物的纯培养？ 2、微生物的最显著特征就是个体微小，通常只能通过显微镜进行观察。试列举在显微 观察中通过改变样品的反差以改善观察效果的技术及方法。11第三章 微生物类群与形态结构 第一节 原核微生物 原核微生物的种类 : 真细菌 、放线菌、 蓝细菌、 支原体、 衣原体、 立克次氏体、古细菌 一、真细菌 （一）一般形态 基本形态：球状， 杆状， 螺旋状。 1、球状 细胞个体呈球形或椭圆形， 不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式， 常 被作为分类依据。 （金黄色葡萄球菌，淋病奈瑟氏球菌， 肺炎链球菌） 2、杆状 细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条 件不同而有较大变化。 杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。 如：枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌， 铜绿假单胞菌， 炭疽杆菌，破伤风梭菌 3、螺旋状 弧菌 螺旋菌 螺旋体菌 弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。 如：霍乱弧菌， 寄生性弧菌-----蛭弧菌 螺旋菌：菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异，鞭毛二端生，细胞壁坚韧，菌体 较硬。 螺旋体菌：菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。如：梅毒密螺旋体 4、其它形状 1）柄杆菌（prosthecate bacteria） 细胞上有柄（stalk） 、菌丝（hyphae） 、附器（appendages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状 或梭状，并有特征性的细柄。 一般生活在淡水中固形物的表面，其异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加，能有 效地吸收有限的营养物； 2）星形细菌（star-shaped bacteria ） 3）方形细菌（square-ahaped bacteria） 4）异常形态 环境条件的变化： 物理、化学因子的刺激 阻碍细胞正常发育 培养时间过长 细胞衰老 环境条件恢复正常 营养缺乏 异常形态……………………正常形态… 自身代谢产物积累过多 （二）大小 最小：与无细胞结构的病毒相仿（50 nm； ） 最大：肉眼可见（0.75 mm） ； 费氏刺骨鱼菌(0.08 mm x 0.6 mm)(Epulopiscium fishelsoni)比大肠杆菌大 100 万倍 （1985 年发现）12德国科学家 H. N. Schulz 等 1999 年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫 磺细菌（sulfur bacterium） ，其大小可达 0.75 mm，Thiomargarita namibiensis， ---------“纳米比亚硫磺珍珠” 最大和最小细菌的个体大小悬殊：Thiomargarita namibiensis（0.75mm）是 T.nanobacteria（50 nm） 的 10 亿 ~ 100 亿倍。 一般细菌的大小范围：球菌 0.5 ~ 1 ?m （直径） 杆菌 0.2~ 1 ?m （直径） X 1~ 80 ?m （长度） 螺旋菌 0.3~ 1 ?m （直径） X 1~ 50 ?m （长度） (长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度) （三）细胞的结构与功能 一般构造：一般细菌都有的构造。 特殊构造：部分细菌具有的或一般细菌在特殊环境下才有的构造。 1、细胞壁 1）概念：细胞壁（cell wall）是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性 的细胞结构。 2）证实细胞壁存在的方法： （1）细菌超薄切片的电镜直接观察； （2）质、壁分离与适当的染色，可以在光学显微镜下看到细胞壁； （3）机械法破裂细胞后，分离得到纯的细胞壁； （4）制备原生质体，观察细胞形态的变化； 3）细胞壁的功能： （1）固定细胞外形和提高机械强度； （2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需； （3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于 800）进入细胞，保 护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤； （4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础； 4）革兰氏染色与细胞壁： （1）革兰氏染色 细菌染色法：死菌：正染色 ：简单染色法 鉴别染色法 革兰氏染色法 抗酸性染色法 芽孢染色法 死菌姬姆萨染色法 负染色： 荚膜染色法等 活菌：用美蓝或 TTC（氧化三苯基四氮唑）等作活菌染色 革兰氏染色 1、用碱性染料结晶紫对菌悬液涂片进行初染； 2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固； 3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细 菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色； 4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的 革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。13表 3-1成分革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁成分的比较占细胞壁干重的%革兰氏阳性细菌 革兰氏阴性细菌 含量很低（~10） 无 含量较高（~20） 含量较高肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质含量很高（50~90） 含量较高（＜50） 一般无（＜2） 无（2）革兰氏阳性细菌的细胞壁： 肽聚糖（90%） ：聚糖 肽：四尾肽，肽桥 磷壁酸（10%） ：壁磷壁酸，膜磷壁酸 周质空间 A、 肽聚糖(peptidoglycan)： 又称粘肽(mucopeptide)、胞壁质(murein)或粘质复合物 (mucocomplex)，是真细菌 细胞壁中的特有成分。结合在革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖 厚约 20~80nm，由 40 层左右的网格状分子交织成的网套覆盖在整个细胞上。 双糖单位中的β -1,4-糖苷键很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，从而引起细菌因肽 聚糖细胞壁的“散架”而死亡。 目前所知的肽聚糖已超过 100 种，在这一“肽聚糖的多样性”中，主要的变化发生 在肽桥上。 B、 磷壁酸： 革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。 壁磷壁酸：与肽聚糖分子间进行共价结合，用稀酸或稀碱可以提取。跨越肽聚糖层并与细 膜磷壁酸：与细胞膜相交联，又称脂磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共 价结合后形成，可用 45%热酚水提取，也可用热水从脱脂的冻干细菌中提取。 主要生理功能： ①细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收； ②二价阳离子，特别是高浓度的 Mg2+的存在，对于保持膜的硬度，提高细胞膜上需 Mg2+的合成酶的活性极为重要； ③增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用； ④革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础； ⑤噬菌体的特异性吸附受体； （可作为细菌分类、鉴定的依据） ⑥能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。 ⑦贮藏磷元素； （3）革兰氏阴性细菌的细胞壁： 例如： 大肠杆菌 肽聚糖（&10%） ； 外膜：脂多糖，磷脂 ； 外膜蛋白（脂蛋白，孔蛋白，其他未知蛋白 ） ； 周质空间；14A、 肽聚糖：埋藏在外膜层之内，是仅由 1~2 层肽聚糖网状分子组成的薄层(2~3nm)； 含量约占细胞壁总重的 10%，故对机械强度的抵抗力较革兰氏阳性菌弱； 没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套； 具内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)（只在原核微生物细胞壁上发现） ； B、外膜(outer membrane) :位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等若 干种蛋白质组成的膜，有时也称为外壁。 脂多糖（lipopolysaccharide, LPS） ：位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层的一层较厚 （8~10nm）的类脂多糖类物质，由类脂 A、核心多糖(core polysaccharide)和 O特异侧链（O-specific side chain，或称 O-多糖或 O-抗原）三部分组成。 脂多糖的主要功能： ①LPS 结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性； ②LPS 负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附 Mg2+、Ca2+等阳离子以提高其在细 胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。 ③具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能； ④许多噬菌体在细胞表面的吸附受体； ⑤类脂 A 是革兰氏阴性细菌致病物质――内毒素的物质基础； C、外膜蛋白(outer membrane protein)：嵌合在 LPS 和磷脂层外膜上的蛋白。 孔蛋白（porins） ：是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的一种三聚体跨膜蛋白， 中间有一直径约 1nm 的孔道，通过孔的开、闭，可对进入外膜层的物质进行选 择。 非特异性孔蛋白： 可通过分子量小于 800~900 的任何亲水性分子 特异性孔蛋白： 只容许一种或少数几种相关物质通过， 如维生素 B12 和核苷酸等。 脂蛋白(lipoprotein)：是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋 白，分子量约为 7200。 D、 周质空间(periplasmic space, periplasm)，又称壁膜间隙 在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约 12~15nm） ，呈胶 状。 周质空间是进出细胞的物质的重要中转站和反应场所， 在周质空间中， 存在着多种周质 蛋白（periplasmic proteins） ，如水解酶类；合成酶类；结合蛋白；受体蛋白。 革兰氏阳性和阴性细菌的比较项 目1、革兰氏染色反应 2、肽聚糖层 3、磷壁酸 4、外膜 5、脂多糖（LPS） 6、类脂和脂蛋白含量 7、鞭毛结构 8、产毒素 9、对机械力的抗性 10、细胞壁抗溶菌酶 11、对青霉素和磺胺革兰氏阳性菌能阻留结晶紫而染成紫色 厚，层次多 多数含有 无 无 低（仅抗酸性细菌含类脂） 基体上着生两个环 以外毒素为主 强 弱 敏感革兰氏阴性菌可经脱色而复染成红色 薄，一般单层 无 有 有 高 基体上着生四个环 以内毒素为主 弱 强 不敏感155）细胞壁缺陷细菌： 缺壁细菌：实验室或宿主体内形成：缺壁突变------L 型细菌 人工去壁：基本去尽------原生质体（G+） 部分去除------球状体（G-） 在自然界长期进化中形成------支原体 （1）L 型细菌（L-form of bacteria） 细菌在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定 的细胞壁缺陷变异型。 特点：没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态； 有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌” ； 对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在 0.1mm 左右） ； （2）原生质体（protoplast） 在人为条件下， 用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合 成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰 氏阳性细菌形成。 特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂； 有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染； 在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细 胞壁的正常结构。 比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质， 是研究遗传规律和进行原生质体 育种的良好实验材料 （3）球状体(sphaeroplast) ，又称原生质球 采用上述同样方法， 针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁 （外壁 层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基 上生长。 （4）支原体(Mycoplasma) 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。因它的细 胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的 机械强度。 2、细胞膜 1）概念：细胞质膜（cytoplasmic membrane） ，又称质膜（plasma membrane） 、细胞膜（cell membrane）或内膜（inner membrane） ，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一 层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚约 7～8nm，由磷脂（占 20%～30%） 和蛋白质（占 50%～70%）组成。 2）观察方法 质壁分离后结合鉴别性染色在光学显微镜下观察； 原生质体破裂； 超薄切片电镜观察； 3）细胞膜的化学组成与结构模型 非极性尾则由长链脂肪酸通过酯键连接在甘油的 C1 和 C2 位上组成， 其链长和饱和度因 细菌种类和生长温度而异。 在极性头的甘油 3C 上，不同种微生物具有不同的 R 基，如磷脂酸、磷脂酰甘油、磷脂16酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇等。 液态镶嵌模型(fluid mosaic model) 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脂质双分子层犹如一“海洋” ，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动，而整合蛋白则似“冰 山”状沉浸在其中作横向移动。 4）甾醇类物质 原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有 hopanoid。 5）细胞膜的功能 ①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屏障； ③合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地； ④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所； ⑤是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位； 6）间体（mesosome，或中体） 细胞质膜内褶而形成的囊状构造，其中充满着层状或管状的泡囊。多见于革兰氏阳 性细菌。 3、细胞质和内含物 1） 概念 细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的 总称。含水量约 80%。 细胞质的主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和 大分子的单体等，少数细菌还有类囊体、羧酶体、气泡或伴孢晶体等。 2）颗粒状贮藏物(reserve materials)： 贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，主要功能是贮存营养物。 贮藏物： 碳源及能源类；糖原；聚β -羟丁酸（PHB） ；硫粒；藻青素；藻青蛋白； 磷源（异染粒） ；淀粉粒 3）磁小体(megnetosome) 趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的 Fe3O4 颗粒，外有一层磷脂、蛋白或 糖蛋白膜包裹。 功能是导向作用，即借鞭毛游向对该菌最有利的泥、水界面微氧环境处生活实用前 景，包括生产磁性定向药物或抗体，以及制造生物传感器等 4）羧酶体(carboxysome) 一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，其大小与噬菌体相仿，约 10nm，内 含 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的 CO2 固定中起着关键作用。 5）气泡（gas vocuoles） 许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小 为 0.2～1.0μ m×75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有 2nm 厚的蛋白质膜包裹。 功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2 和营养物质176）载色体（Chromatophore） 光合细菌进行光和作用的部位相当于绿色植物的叶绿体。 4、核区（nuclear region or area） 原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。 5、特殊的休眠构造――芽孢 1）概念 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，称为芽孢（endospore 或 spore，偶译“内生孢子”。 ） 2）细菌芽孢的特点 ①整个生物界中抗逆性最强的生命体，耐高温，抗紫外； ②芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞； ③无繁殖功能，一个营养细胞仅形成一个芽孢； 3）芽孢的形成与芽孢的萌发过程 4）芽孢的耐热机制 渗透调节皮层膨胀学说 芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差， 皮层的离子强度很高， 产生极高的渗透压夺 取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，因 此，具极强的耐热性。 5）研究芽孢的意义 ①是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 ②产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。 ③芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 6）伴孢晶体（parasporal crystal） 少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在 芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体――δ 内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。 伴孢晶体对 200 多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用，因而可将这类产伴孢晶体 的细菌制成有利于环境保护的生物农药――细菌杀虫剂。 6、细菌细胞壁以外的构造 ――― 糖被（glycocalyx） 1) 概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。 糖被分为： 荚膜（capsule 或 macrocapsule，大荚膜） 微荚膜(microcapsule) 粘液层(slimelayer) 菌胶团(zoogloea) 2）特点 （1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色 （又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。 （2）产生糖被是微生物的一种遗传特性，其菌落特征及血清学反应是是细菌分类鉴定的指 标之一。 （3）荚膜等并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。 （详见 P 57-58） （4）细菌糖被与人类的科学研究和生产实践有密切的关系。 （详见 P58）187、细菌细胞壁以外的构造 ――― 鞭毛(flagellum,复 flagella) 1) 概念： 某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、 螺旋形的附属物， 具有推动细菌运动功能， 为细菌的“运动器官” 。 鞭毛长度：15～20μ m；直径：0.01～0.02μ m 2）观察和判断细菌鞭毛的方法 电子显微镜直接观察； 光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜； 根据培养特征判断：半固体穿刺、菌落（菌苔）形态； 3）鞭毛的结构及其运动机制 结构：基体（basal body） 钩形鞘（hook） 鞭毛丝（filament） 鞭毛的生长方式是在其顶部延伸 着生方式：单端鞭毛，端生丛毛，周生鞭毛，两端生鞭毛。 4）鞭毛推动细菌运动的特点 （1）速度 一般速度在每秒 20～80μ m 范围；最高可达每秒 100μ m（每分钟达到 3000 倍体长） ； 超过了陆上跑得最快的动物――猎豹猎豹的速度 （每分钟 1500 倍体长或每小时 110 公里） 。 （2）方式 细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动 （3）细菌的趋避运动 鞭毛的功能是运动，这是原核生物实现其趋性（taxis）即趋向性的最有效方式。 化学趋避运动或趋化作用（chemotaxis） ：细菌对某化学物质敏感，通过运动聚集于该 物质的高浓度区域或低浓度区域。 光趋避运动或趋光性（phototaxis） ：有的细菌能区别不同波长的光而集中在一定波长 光区内。 趋磁运动或趋磁性（magnetotaxis） ，趋磁细菌根据磁场方向进行分布。 8、细菌细胞壁以外的构造 ――― 菌毛(fimbria，复数 fimbriae) 定义：长在细菌体表的纤细、中空、短直、数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附 着于物体表面的功能。 每个细菌约有 250～300 条菌毛。 有菌毛的细菌一般以革兰氏阴性致病菌居多， 借助菌毛 可把它们牢固地粘附于宿主的呼吸道、 消化道、 泌尿生殖道等的粘膜上， 进一步定植和致病。 9、细菌细胞壁以外的构造 ―――性毛(pili,单数 pilus) 一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株 （即供体菌） 中， 其功能是向雌性菌株 （即受体菌） 传递遗传物质。有的性毛还是 RNA 噬菌体的特异性吸附受体。 二、放线菌 （一）概念：放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物， 属于真细菌范畴。 在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖。 介于细菌与丝状真菌之间又接近细菌的一类丝状原核生物。 放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。 （二）形态与结构 单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成；菌丝直径与杆菌类似，约1?m；细胞壁组 成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性） ；细胞的结构与细菌基本相同，按形态19和功能可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。 1、营养菌丝：匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径 0.2-0.8 ?m ，长度差别很大，有的可产生色素。 2、气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可 覆盖整个菌落表面。 在光学显微镜下观察， 颜色较深， 直径较粗 （1-1.4 ?m ） ， 有的产色素。 3、孢子丝：气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产 孢丝或繁殖菌丝。 其形状和排列方式因种而异， 常被作为对放线菌进行分类的依 据。（三）生长与繁殖孢子丝释放孢子繁殖菌丝 （孢子丝）孢子在适宜 的条件下萌 发，长出1-3 个芽管气生菌丝营养菌丝20（三）生长与繁殖 凝聚孢子 横隔孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚壁孢子无性孢子存在多种 孢子形成方式繁殖方式菌丝断裂常见于液体培养中，工业发酵生产 抗生素时都以此法大量繁殖放线菌细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体（四）菌落形态 能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌） 菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不 蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。菌落形态不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌） 粘着力差，粉质，针挑起易粉碎 （五）分布特点及与人类的关系 放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界， 土壤中最多， 其代谢产物使 土壤具有特殊的泥腥味； 能产生大量的、种类繁多的抗生素（其中 90%由链霉菌产生） ； 有的放线菌可用于生产维生素、 酶制剂；此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、 污水处理等方面也有应用； 少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染） 、植物（如马铃 薯和甜菜的疮痂病）的疾病。 三、支原体（Mycoplasma） 、立克次氏体（Rickettsia）和衣原体（Chlamydia） 革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间。 （一）立克次氏体（Rickettsia） 1、概念：立克次氏体是大小介于细菌与病毒之间，类似细菌的专性活细胞内寄生的原核微 生物，具细胞壁，革兰氏染色阴性21H.T.Ricketts 1909 年，首次发现斑疹伤寒的病原体，并因研究此病而牺牲，1916 年人 们以他的名字命名这类病原体作为纪念。 2、特性 1）某些性质与病毒相近 专性活细胞寄生物，除五日热（战壕热）立克次氏体（Rickettsia wolhynica）外均 不能在人工培养基上生长繁殖；体内酶系不完全，一些必需的养料需从宿主细胞获得； 细胞膜比一般细菌的膜疏松， 使它们有可能容易从宿主细胞获得大分子物质， 但也决定 了它们一旦离开宿主细胞则易死亡。 大小介于病毒与一般细菌之间， 球状体：0.2-0.5 ?m；杆状体：0.3-0.5 x 0.3-2 ?m。 2）特殊生活方式：从一种宿主传至另一宿主。 主要以节肢动物（虱、蜱、螨等）为媒介，寄生在它们的消化道表皮细胞中，然后 通过节肢动物叮咬和排泄物传播给人和其他动物。 有的立克次氏体酿成严重疾病，如人类的流行性斑疹伤寒、羌虫热、Q 热等，并常 伴随着灾害、战争和饥饿，曾长期与人类的痛苦、灾难联系在一起。防治以预防为主。 （二）支原体（Mycoplasma） 1、概念 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。 2、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，被认为是最小的可独立生活的细胞型生物； 球状体：0.2-0.25 ?m，最小达0.1 ?m；丝状体最长可达150 ?m，因细胞柔软且具扭 曲性，致使细胞能通过孔径比自身小得多的过滤器。 3）可进行人工培养，但营养要求苛刻，菌落微小，呈典型的 D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。 （三）衣原体（Chlamydia） 1、概念 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。 2、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 ?m，能通过细菌滤器； 具有类似的细胞壁，细胞壁内也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖体也是由30S 和50S二个亚基组成。 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； 沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，甚至引起结膜炎、角膜炎、角膜血管翳等临床 症状，成为致盲的重要原因。 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。 1956年， 我国微生物学家汤飞凡等应用鸡胚卵黄囊接种法， 在国际上首先成功地分离培养 出沙眼衣原体。22表13－1特 征 直径(μ m) 可见性 过滤性 革兰氏染色 细胞壁 繁殖方式 培养方法 核酸种类 核糖体 大分子合成 产生 ATP 系统 增殖过程中结 构的完整性 入侵方式 对抗生素 对干扰素支原体、立克次氏体、衣原体与细菌、病毒的比较细 菌0.5-0.2 光学显微镜 不能过滤 阳性或阴性支 原 体0.2-0.25 光镜勉强可见 能过滤 阴性 缺 二均分裂 人工培养基 DNA 和 RNA 有 有 有 保持立克次氏体0.2-0.5 光学显微镜 不能过滤 阴性 与细菌相似 二均分裂 宿主细胞 DNA 和 RNA 有 进行 有 保持衣 原 体0.2-0.3 光镜勉强可见 能过滤 阴性 与细菌相似 二均分裂 宿主细胞 DNA 和 RNA 有 进行 无 保持病 毒＜0.25 电子显微镜 能过滤 无 无细胞结构 复制 宿主细胞 DNA 或 RNA 无 只利用宿主机器 无 失去有坚韧的细胞壁 二均分裂 人工培养基 DNA 和 RNA 有 有 有 保持多样 敏感 某些菌敏感直接 敏感(青霉素例外) 不敏感昆虫媒介 敏感 有的敏感不清楚 敏感 有的敏感决定宿主细胞性质 不敏感 敏感四、粘细菌（myxobacteria） 一、概念 粘细菌又名子实粘细菌，是一类具有最复杂的行为模式和生活史的原核微生物。 二、生活史 1、营养细胞：杆状、柔软、缺乏坚硬的细胞壁，无鞭毛，产生粘液，可在固体表面作“滑 行”运动，以分裂方式进行繁殖。 2、子实体：营养细胞发育到一定阶段，在适宜的条件下彼此向对方移动，在一定位置聚集 成团，形成形态各异，肉眼可见的子实体。 粘孢子（mycospore） ：单个子实体中可能含有 109 个或更多由某些营养细胞转变而成的休 眠结构，称为粘孢子。 子实体干燥后，可借助风力、水力等到处传播，遇到适宜的环境又萌发成为营养细胞。 在营养生长阶段如果有足够的养料就不形成子实体。 能形成子实体是粘细菌区别于其它原核微生物的最主要标志 五、蛭弧菌（Bdellovibrio） （一）概念 寄生于其它细菌并导致其裂解的一类弧菌，其行为类似噬菌体。 （二）特点 1、鞭毛多为偏端单生； 2、生活方式多样：寄生、兼性寄生，极少数腐生。一般认为后者为突变株； 3、可能成为防治有害细菌的一种有力武器；23（三）寄生方式 1、高速猛烈碰撞、附着于宿主细胞； 2、100 转/秒以上转速“钻孔” 、收缩、进入宿主细胞的周质空间，同时失去鞭毛； 3、生长繁殖，并使宿主细胞裂解； 六、蓝细菌（Cyanobacteria） 1、概念 也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae） ，是一类含有叶绿素 a、能以水作为供氢体和电子 供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化 CO2 为有机物质的光合细菌。 2、特性 以前曾归于藻类，因为它和高等植物一样具有光和色素----叶绿素 a，能进行产氧型光 合作用； 形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态； 具有原核生物的典型细胞结构；细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸和 二氨基庚二酸，革兰氏染色阴性； 蓝细菌被认为是地球上生命进化过程中第一个产氧的光合生物， 对地球上从无氧到有氧 的转变、真核生物的进化起着里程碑式的作用； 营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮，其异形细胞 （heterocyst）是进行固氮的场所； 无鞭毛，但能在固体表面滑行，进行光趋避运动； 许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。 第二节 古生菌（Archaea） 一、概念的提出 1977 年，Carl Woese 以 16S rRNA 序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之 外的生命的第三种形式。 在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域（Domain） ，并且在进化谱系上更接近真 核生物。 多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。 原名：古细菌（Archaebacteria） ；后改名：古生菌（Archaea） 古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列， 且与后者关系更近， 而其细胞构造 却与真细菌较为接近，同属于原核生物。 二、细胞形态 在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态。 三、细胞结构 在细胞的结构与功能上，古生菌既有类似真细菌之处，也有类似真核生物之处，还具有 一些自己独特的特点。 （一）细胞壁 具有与真细菌类似功能的细胞壁；细胞壁的结构和化学成分均差别甚大； 如：细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖） 、糖蛋白或蛋白质构成的。 热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁； （二）细胞膜 亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）间是通过醚键而不是酯键连接的； 细胞膜的化学组分存在多样性；古生菌的细胞质膜中存在着独特的单分子层膜或单、24双分子层混合膜，而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。 （三）细胞质和内含物 （详见 P319，表 12-2 细菌、古生菌和真核生物的特征比较） 无复杂内膜的细胞器；核糖体为 70 S；有些种类的细胞质中具有有一定功能的颗粒状 内含物。 （四）核区 没有具有核仁、核膜的细胞核，染色体 DNA 为共价闭和环状 第三节 真核微生物真核微生物：凡是细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿 体等细胞器的微小生物。 本节主要内容----------菌物（真菌） ： 特点： 1、具有细胞核，进行有丝分裂； 2、细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化； 3、以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖； 4、营养方式为化能有机营养（异养） 、好氧； 5、不运动（仅少数种类的游动孢子有 1-2 根鞭毛） ； 6、种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样。 一、 霉菌（mold） （一）概念：是一些“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。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） 。 （二）分布特点及与人类的关系 在自然界分布极广；同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利 用的一类微生物。 食物、工农业制品的霉变，全世界平均每年由于霉变而不能食（饲）用的谷物约占 2%； 有用物品的生产；风味食品、酒精、抗生素（青霉素、灰黄霉素） 有机酸（柠檬 、 酸、葡萄糖酸、延胡索酸等） 、酶制剂（淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等） 维生素、甾体 、 激素等；在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素（赤霉素） 杀虫农药（白僵菌剂）等； 、 腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用； 引起动植物疾病；我国在 1950 年发生的麦锈病和 1974 年发生的稻瘟病，使小麦和 水稻分别减产了 60 亿公斤。 （三）形态结构 1、菌丝 据菌丝的功能，霉菌菌丝分为：营养菌丝；气生菌丝；繁殖菌丝。 据有无隔膜，分为：无隔菌丝；有隔菌丝。 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。25整个菌丝为长管状单细胞，细胞质 内含有多个核。其生长过程只表现（三）形态结构 为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多以及细胞质的增加。1、菌丝无隔膜菌丝 细胞形态 有隔膜菌丝菌丝由横隔膜分隔成成串多细胞， 每个细胞内含有一个或多个细胞 核。有些菌丝，从外观看虽然像 多细胞，但横隔膜上有小孔，使 细胞质和细胞核可以自由流通， 而且每个细胞的功能也都相同。2、菌丝的特化 对于不同的菌物， 在它们的长期进化过程中， 营养菌丝和气生菌丝对于相应的环境条件有 了高度的适应性， 并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上。 也称菌丝的变态。 1）菌环：菌丝交织成套状 2）菌网：菌丝交织成网状 捕虫菌目 （Zoopagales） 在长期的自然进化中形成的特化结构， 特化菌丝构成巧妙的网， 可以捕捉小型原生动物或无脊椎动物，捕获物死后，菌丝伸入体内吸收营养。 3）附枝：匍匐菌丝、假根（类似树根，吸收营养） ，功能是固着和吸收营养。 4）附着枝：若干寄生真菌由菌丝细胞生出 1-2 个细胞的短枝，以将菌丝附着于宿主上，这 种特殊的结构即附着枝。 5）吸器：一些专性寄生菌物从菌丝上分化出来的旁枝，侵入细胞内分化成指状、球状或丝 状，用以吸收细胞内的营养 6）附着胞：许多植物寄生菌物在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，并分泌粘性物，借以牢固 地粘附在宿主的表面，这一结构就是附着胞，附着胞上再形成纤细的针状感染菌 丝，以侵入宿主的角质层而吸取营养。 当感染植物的时候， 这种附着胞牢牢地附着到宿主的叶片表面， 并且通过提高附着 胞内渗透压活性物质的浓度产生巨大的膨压， 射出一钉状结构进入植物细胞， 为真菌的 感染炸开一条通道。 真菌禾生刺盘孢（C. Graminicola）的附着胞的压力为 5.35Mpa；M. grisea 附着胞的 压力 8.0Mpa，相当于我们用高压蒸汽灭菌压力（0.1Mpa）的 50-80 倍。 7）菌核：是一种休眠的菌丝组织。由菌丝密集地交织在一起，其外层较坚硬、色深，内层26疏松，大多呈白色。 假菌核：是寄生性真菌与宿主共同形成，例如冬虫夏草，真菌寄生于鳞翅目昆虫，使虫体转 变为假菌核，当孢子萌发，虫体死亡，菌自虫体内生长出子实体。含有虫草酸，是名贵 中药。 8）子座：菌丝交织成垫状、壳状等，在子座外或内可形成繁殖器官。 （四）菌落 由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比细菌菌落大 几倍到几十倍，有的没有固定大小。 各种霉菌，在一定培养基上形成的菌落大小、形状、颜色等相对稳定，所以菌落特征 也为分类依据之一。 （五）霉菌繁殖方式及生活史 1、繁殖方式：无性孢子，有性孢子，菌丝断片。 1）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。 2）有性孢子繁殖：两个性细胞结合产生新个体的过程。 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。 霉菌有性孢子繁殖的特点： （a）霉菌的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）霉菌的有性繁殖存在同宗配合和异宗配合两种情况。 （e）霉菌的有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。 2、生活史 无性繁殖阶段：菌丝体（营养体）在适宜的条件下产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌 丝体，多次重复。 有性繁殖阶段：在发育后期，在一定条件下，在菌丝体上分化出特殊性器官（细胞） ，经质 配、核配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新的菌丝体。 有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类菌物称为半知菌。273、霉菌孢子与细菌芽孢的比较项目 大小 数目 形态 形成部位 细胞核 功能 抗热性 产生菌霉菌孢子大 一条菌丝或一个细胞产多个 形态、色泽多样 可在细胞内或细胞外形成 真核 最重要的繁殖方式 不强，在60-70℃下易杀死 绝大多数种类可以产生细菌芽孢小 1个细胞只产1个 形态简单 只在细胞内形成 原核 不是繁殖方式，是抗性构造（休眠方式） 极强，一般100℃数十分钟才能杀死 少数细菌可产生二、 酵母菌 （一）概念 个体一般以单细胞存在；多数营出芽生殖，也有的裂殖；能发酵糖类产能；细胞壁常含 甘露聚糖；喜在含糖量较高 酸度较大的水环境。 （二）分布及与人类的关系 1、多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。如水果、蔬菜、叶子、树皮等处， 及葡萄园和果园土壤中等。 2、重要的微生物资源；酵母菌是人类的第一种“家养微生物” 。 3、重要的科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomyces cerevisae）第一个完成全基因 组序列测定的真核生物（1997） 。 4、有些酵母菌具有危害性；有些酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾 病。 （三）形态结构 1、个体形态 卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌宽 10 倍左右。 有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母 2 细胞结构 细胞的构造： 细胞壁 甘露聚糖；蛋白质；葡聚糖；几丁质；脂质。 细胞膜 细胞核 细胞器 其他细胞构造:大型液泡 （四）菌落特征 与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白 色，少数呈红色。 （五）酵母菌的繁殖方式 1、无性繁殖：芽殖 裂殖28产生无性孢子：厚垣孢子，节孢子，掷孢子。 2、有性繁殖；子囊孢子 酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖。 1）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触； 2）接触处细胞壁消失，质配； 3）核配，形成二倍体核的接合子： A、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活；下次有性繁殖前进行减数分 裂。 B、进行减数分裂，形成4个或8个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。子囊 孢子萌发形成单倍体营养细胞。 3、生活史 酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型： 1）营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂） 2）营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂） 3）营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。 酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母 （五）繁殖方式和生活史3、生活史思考题 1、试根据细菌细胞结构的特点，分析并举例说明为什么它们能在自然界中分布广泛。 2、细菌、 放线菌、霉菌、酵母菌在繁殖方式上各有什么特点？29第四章 微生物的营养 基本概念: 营养物质：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。 营养：微生物获得和利用营养物质的过程。 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种 生理过程。 第一节 微生物的营养要求 一、微生物细胞的化学组成 微生物细胞：水： 70%-90% 干物质：无机物（盐） 有机物 蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物 细胞化学元素组成： 主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等； 微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。 微生物、动物、植物之间存在“营养上的统一性” 二、营养物质及其生理功能 微生物与动植物营养要素的比较动物 （异养） 碳源 氮源 能源 生长因子 无机元素 水分糖类、脂肪 蛋白质及其降解物 与碳源同 维生素 无机盐 水微生物异养 糖、醇、有机酸等 蛋白质及其降解 物、有机氮化物、 无机氮化物、氮 与碳源同 有些需要维生素等 生长因子 无机盐 水 自养 二氧化碳、碳酸盐等 无机氮化物、氮 氧化无机物或利用日 光能 不需要 无机盐 水绿色植物 （自养）二氧化碳 无机氮化物 利用日光能 不需要 无机盐 水1、 碳源: 功能： ?构成机体的细胞物质和代谢产物。 ?为机体提供完成整个生理活动所需要的能量。 2、 氮源: 功能：作为合成细胞物质中含氮物质的原料，一般不作为能源物质。 3、生长因子（定义、功能） 4、无机盐（功能） 6、能源（功能）30三、微生物的营养类型 据生长所需要的营养物质分为：自养型生物；异养型生物。 据生长过程中所需能量的来源分为：光能营养型；化能营养型。 一般分为四种： 1、光能自养型微生物；2、光能异养型微生物 ； 3、化能自养型微生物；4、化能异养型微生物； 微生物营养类型(Ⅰ)划分依据 碳源 能源 电子供体营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)特点 以CO2 为唯一或主要碳源 以有机物为碳源 以光为能源 以有机物氧化释放的化学能为能源 以还原性无机物为电子供体 以有机物为电子供体微生物的营养类型(Ⅱ)营养类型 光能无机自养型 （光能自养型） 光能有机异养型 （光能异养型） 化能无机自养型 （化能自养型）电子供体 H2、H2S、S 或H2O 有机物H2、H2S、 Fe2+、NH3 或NO2有机物碳源 CO2 碳酸盐 有机物CO2能源 举例 光能 着色细菌、蓝细菌、藻类光能 红螺细菌 化学能 氢 细 菌 、 硫 杆 菌 、 亚 硝 化 单 胞 菌 属 (无机物 (Nitrosomonas) 、 甲 烷 杆 菌 属 氧化) (Methanobacterium) 、 醋 杆 菌 属 (Acetobacter) 化学能 假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真 （有机 菌、原生动物 物氧化)化能有机异养型 （化能异养型）有机物四、微生物的营养类型 1． 光能无机自养型（光能自养型） ?以 CO2 为主要或唯一碳源； ?利用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，还原 CO2 为细胞物质； 如：藻类、蓝细菌：以水为电子供体（供氢体） ，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（供氢体） ，不产氧光合作用，合成细胞物质，并伴 随有硫元素产生。31光能 CO2+ 2H2S 光合色素 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； ?生长时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。 H3C CHOH + CO2 H3C 光合色素 光能 2 CH3C0CH3 +[ CH2O] + H2O [ CH2O] + 2S+ H2O3． 化能无机自养型（化能自养型） ?以还原态无机物氧化时释放的化学能为能源； ?以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源； ?利用 H2、H2S、Fe2+、NH3 或 NO2-等作为电子供体还原 CO2 成细胞物质。 化能无机自养型只存在于微生物中， 可在完全无机及无光的环境中生长。 它们广泛分布于 土壤及水环境中,参与地球物质循环； 如: 硝化细菌 氢细菌 铁细菌 硫化细菌等 4． 化能有机异养型（化能异养型） ?以有机物氧化过程中释放出的化学能作为能源； ?以有机化合物为主要碳源；如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等 ?以有机物为电子供体。 有机物通常既是碳源也是能源；大多数细菌、 菌物、原生动物都是化能有机异养型微生 物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物； 腐生型(metatrophy)：可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳 寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存。 腐生型与寄生型之间的中间类型：兼性腐生型(facultive metatrophy)； 兼性寄生型(facultive paratrophy)； 不同营养类型之间的界限并非是绝对的！ 异养型微生物并非绝对不能利用 CO2；自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变； 例如紫色非硫细菌(purple nonsulphur bacteria)： 没有有机物时，同化 CO2， 为自养型微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物；325． 营养缺陷型 定义：某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生 长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质 才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型(auxotroph)。相应的野生型菌株称为原养型 (prototroph)。 营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。 第二节 培养基 培养基（medium） ：人工配制的，适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。 任何培养基都应该具备微生物生长所需要的六大营养要素： 碳源、氮源、无机盐、生长因子、水、能源 需经常规高压蒸汽灭菌： 1.05kg/cm2, 121.3℃，15-30 分钟； 0.56kg/cm2, 112.6℃，15-30 分钟； 其中的某些成分进行分别灭菌；过滤除菌； 一、选用和设计培养基的原则和方法 在微生物学研究和生长实践中，配置合适的培养基是一项最基本的要求。 1、选择适宜的营养物质 培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同； 实验室的常用培养基： 细菌： 牛肉膏蛋白胨培养基（或简称普通肉汤培养基） ； 放线菌： 高氏 1 号合成培养基； 酵母菌： 麦芽汁培养基； 霉菌： 查氏合成培养基； 实验室一般培养：普通常用培养基； 遗传研究：成分清楚的合成培养基； 生理、代谢研究：选用相应的培养基配方； 例如枯草芽孢杆菌：一般培养：肉汤培养基或 LB 培养基； 自然转化：基础培养基； 观察芽孢：生孢子培养基； 产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基； 2、 养物的浓度及配比合适 营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜； 高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到 抑制或杀菌作用。 培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的 形成和积累，其中碳氮比(C/N)的影响较大。 如：发酵生产谷氨酸时： 碳氮比为 4/1 时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少； 碳氮比为 3/1 时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。333、物理、化学条件适宜 1） pH 培养基的 pH 必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢 产物。 通常培养条件：细菌与放线菌：pH7~7.5 酵母菌和霉菌：pH4.5~6 范围内生长 为了维持培养基 pH 的相对恒定，通常在培养基中加入 pH 缓冲剂，或在进行工业发酵 时补加酸、碱。 2） 水活度 定义：在天然环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。 一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表 示，即： αw=Pw/Pow 式中 Pw 代表溶液蒸汽压力, Pow 代表纯水蒸汽压力。 纯水α w 为 1.00, 溶液中溶质越多,α w 越小。 微生物一般在α w 为 0.60～0.99 的条件下生长, α w 过低时, 微生物生长的迟缓期延长, 比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适α w 不同。 3） 氧化还原电位 氧化还原电位又称氧化还原电势（redox potential） ，是度量某氧化还原系统中的还原剂 释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是 V（伏）或 mV（毫伏） 。 就象微生物与 pH 的关系一样，不同类型微生物对氧化还原电位(Ф )的要求不同好氧性 微生物：+0.1 伏以上时可正常生长,以+0.3～+0.4 伏为宜； 厌氧性微生物：低于+0.1 伏条件下生长； 兼性厌氧微生物：+0.1 伏以上时进行好氧呼吸, +0.1 伏以下时进行发酵。 氧化还原电位与氧分压和 pH 有关,也受某些微生物代谢产物的影响。 增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加Ф 值； 在培养基中加入抗坏血酸（0.1%） 、硫化氢(0.025%)、半胱氨酸(&0.05%)、谷胱甘肽、 二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低Ф 值。 培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定 4、经济节约 配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份,特别是在发酵工业 中,以降低生产成本。 以粗代精：对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。而且在经济上也节约。 以“野”代“家” ：以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀 粉质的野生植物，可以部分取代粮食用于工业发 以废代好：以工农业生产中的废弃物作为培养微生物的原料。 例如，糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液)； 乳清(乳制品工业中含有乳