中南民大生科院 《微生物学教程 第二版 (周德庆)》 各章复习重点[大全]

第一篇：中南民大生科院 《微生物学教程 第二版 (周德庆)》 各章复习重点[大全]

第一章 原核生物的形态、构造和功能

学习要点

1.1.细菌 Bacteria

一、细菌的形态和大小

1.基本形态

（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根据空间排列方式不同又分为单、双、链、四联、八 叠、葡萄球菌。不同的排列方式是由于细胞分裂方向及分裂后情况不同造成的。

（2）杆菌（Bacillus）：杆状或圆柱形，径长比不同，短粗或细长。是细菌中种类最多的。

（3）螺旋菌（Spirillum）：是细胞呈弯曲杆状细菌的统称，一般分散存在。根据其长度、螺旋数目和螺距等差别，分为弧菌Vibrio（菌体只有一个弯曲，形似C字）和螺旋菌（螺 旋状，超过1圈）。

细菌的形态不是一成不变的，受环境条件影响（如温度、培养基浓度及组成、菌龄等）。一般在幼龄和生长条件适宜时，形状正常、整齐。而在老龄和不正常生长条件下会表现出畸 形、衰颓形等异常形态。畸形是由于理化因素刺激，阻碍细胞发育引起；衰颓形是由于培养 时间长，细胞衰老，营养缺乏，或排泄物积累过多引起的。

2.细菌大小

细菌是单细胞的，大小在1μm左右，在显微镜下才能看到其形状。可用显微测微尺测 量细菌大小，不同细菌大小不同，一般球菌直径0.5-1μm；杆菌直径0.5-1μm，长为直径 1-几倍；螺旋菌直径0.3-1μm，长1-50μm。细菌大小也不是一成不变的。

二、细菌细胞结构

细菌是单细胞的微生物，其细胞结构分为基本结构和特殊结构。基本结构是细胞不变

部分或一般结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核、核糖体等为全部细菌细胞所共有。特殊结构 是细胞可变部分或特殊结构，如鞭毛、纤毛、荚膜、芽孢、气泡等，只在部分细菌中发现。

（一）细菌细胞的基本结构

1.细胞壁(cell wall)：位于细胞表面，较坚硬，略具弹性的结构。

（1）细胞壁的功能

①保护细胞免受机械损伤和渗透压的破坏，维持细胞形状；②鞭毛运动支点；③正常细 胞分裂必需；④一定的屏障作用；⑤噬菌体受体位点所在。另外与细菌的抗原性、致病性有 关。

（2）革兰氏染色

Cristein Gram于1884年发明的一种细菌染色方法。不同的细菌，细胞壁的化学组成

和结构不同，通过革兰氏染色法可将所有细菌分为革兰氏阳性（G＋）与革兰氏阴性（G－）两

大类，两者在细胞壁组成上具有明显差异。凡是不能被乙醇脱色，呈蓝紫色，称为革兰氏阳 性菌(G＋)；凡是经乙醇脱色，呈复染剂颜色，称为革兰氏阴性菌(G－)

革兰氏染色的过程：

①初染：结晶紫使菌体着上紫色；②媒染：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内；③脱色：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应； ④复染：沙黄复染，增加脱色菌与背景的反差并区别于未脱色菌。

（3）革兰氏阳性菌

以金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）为例，G＋细胞壁：是连续层，厚20-80nm，由微纤丝组成的网状骨架和基质两部分构成，其化 学组成主要是肽聚糖和磷壁酸。

①肽聚糖（peptidoglycan）：是由许多亚单位交联而成的大分子复合体，由双糖单位、短肽、肽桥组成。

双糖单位是N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）通过β-1，4糖苷键相连而成；

短肽为L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala；肽桥由5个甘氨酸组成，连接相邻的短肽。短肽全部或 部分连至NAM上，短肽之间也有连接，组成一网状结构。肽聚糖是细菌细胞壁特有的成分，也是原核微生物的特有成分（古生菌没有）。

溶菌酶使肽糖中的糖苷链断裂，而青霉素是干扰短肽之间肽键的形成。

②磷壁酸（teichoic acid）：是大多数G＋的特有成分。通过磷酸二酯键与NAM相连，它是多元醇和磷酸的聚合物，能溶于水。其主要功能是：使壁形成负电荷环境，吸附二价金 属离子，调节酶的活性；维持壁硬度；在细胞表面形成噬菌体吸附的受体位点；也是细胞壁 深层的一种抗原物质。

（4）革兰氏阴性菌

以大肠杆菌（E.coli）为例：

G－细胞壁的构成是非连续层，包括外壁层和内壁层；外壁层又称为外膜，8-10 nm，由 脂多糖层、磷脂层和脂蛋白层组成，以脂类部分与肽聚糖相连；其中脂多糖

（lipopolysaccharide，LPS）是其主要成分，也是G－细菌的特有成分，它由类脂A、核心

多糖和O-侧链组成。

脂多糖层的功能：①是革兰氏阴性细菌致病物质－内毒素的物质基础；②吸附镁、钙离 子；③决定G-表面抗原；④噬菌体受体位点。内壁层紧贴细胞膜，厚2-3 nm，由肽聚糖组 成。与G＋区别在于：交联低，肽链中的L-Lys往往被二氨庚二酸取代（DAP），无特殊肽桥。

（5）G＋与G－细菌细胞壁的比较：

革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌：

细胞壁厚度 较厚，20－80nm 较薄10－15nm

细胞壁分层 不分层 分层，包括外膜和内壁层

肽聚糖含量 含量高（30-70％）只占组分的5-10%

肽聚糖层数 层数多 低，一般1-2层

交联度 交联度高 较低

磷壁酸 有 无

脂多糖 无 有（在外膜层）

DAP 无 有

（6）革兰氏染色机制

G＋细胞壁厚，网状结构致密，肽聚糖含量高，分子交联度紧密，用乙醇处理后，肽聚糖 网孔会因脱水而明显收缩，透性降低，故细菌仍保留结晶紫-碘复合物在细胞膜内使其呈现 紫色。G－肽聚糖层较薄，肽聚糖含量低，交联度松散，且含较多类脂质，故用乙醇处理后，类脂质被溶解，细胞壁孔径变大，通透性增加，使初染的结晶紫和碘的复合物易于渗出，细 胞被脱色，经沙黄复染后呈红色。

（7）古生菌

古生菌是一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物，主要包括一 些独特生态类型的原核生物。除热源体属Thermoplasma外，均有与真细菌类似细胞壁，但 化学成分差别很大，不含肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质。

（8）细胞壁缺陷细菌

①原生质体protoplast：人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后形 成的球形结构。一般由G＋形成。

②球形体spheroplast：残留部分细胞壁的球形结构，一般由G－形成。具有对渗透压敏感； 有鞭毛也不运动；对噬菌体不敏感；细胞不能分裂等特点。

③细菌 L型：一种由自发突变形成无完整细胞壁的变异型，在固体培养基表面形成 “油煎 蛋 ”状小菌落。

④支原体：长期进化形成的无细胞壁、形态多变的G－细菌。

2.细胞膜（cell membrane）

细胞膜是存在于细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半透性膜。厚5－10nm。由蛋白和磷脂组成，蛋白质含量高达75%，种类也多。

（1）膜结构假说：磷脂双分子层构成了膜基本骨架；磷脂分子在细胞膜中以多种形式不断 运动，从而使膜具有流动性；膜蛋白无规则的，以不同深度分布于膜的磷脂层中。

（2）细胞膜的功能：①高度选择透性膜，参与物质运输；②渗透屏障，维持正常渗透压； ③重要代谢活动中心，生物氧化和合成作用；④与壁、荚膜合成有关；⑤鞭毛着生点，提供 运动能量。

3.间体（mesosome）

间体是细胞膜内陷形成。其功能是呼吸酶系发达，拟线粒体结构；与壁合成、核分裂、芽孢形成有关。

4.细胞质及内含物

细胞质是位于细胞膜与拟核之间的无色透明胶状物，原核与真核的细胞质组成不同。原 核细胞的细胞质主要由水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐组成。不同细菌细胞内，含 不同内含物，是细胞的贮藏物质或代谢产物。

①贮藏物：异染粒是普通贮藏物聚β－羟丁酸颗粒是许多细菌细胞质内常含有的碳源类 储藏物。此外，还有肝糖粒和淀粉粒、硫滴等储存碳源和硫元素的贮藏物颗粒。②磁小体： 在水生螺菌属和嗜胆球菌属等趋磁细菌中发现，其功能是导向作用。磁小体可用来生产磁性 定向药物或抗体，以及制造生物传感器。

③羧酶体：自养生物（如固氮菌）所特有，可能是固定CO2的场所。

④气泡：是存在于许多光能营养型、无鞭毛运动水生细菌中的泡囊状内含物，其内充满 气体。许多漂浮于湖水、海水表面的细菌如蓝细菌都具有气泡。

⑤核糖体（ribosome）：是一种无膜包裹的颗粒状细胞器，具有合成蛋白质的功能。每 个细胞含大量的核糖体。原核生物具有70S的核糖体，游离存在；真核生物具有70、80S 的核糖体，游离存在或结合于内质网等细胞器中。

5.细胞核（nuclear body）

原核细胞由于其核构造简单故称原核，拟核，核物质等，原核无明显核，仅有一核区。

其细胞核的特点是：无核膜、核仁、固定形态；结构简单；细胞分裂前核分裂。一般为单倍 体。主要成分为环状双链、超线圈结构的DNA。

6.质粒（plasmid）

质粒是细菌染色体外的遗传物质，为环状DNA分子。它可以独立复制，稳定遗传。质粒 分子比染色体小的多，仅有50－100个基因。一个细胞内可有一至数个质粒。质粒可以控制 抗生素的产生，在遗传工程中质粒可作目的基因载体。

（二）细菌细胞的特殊结构

1.荚膜（capsule）

荚膜是某些细菌细胞壁外面覆盖的一层透明粘性物质。根据厚度和形态的不同可以分为 大荚膜、微荚膜和粘液层。荚膜由90%以上的水和多糖或多肽的聚合物组成。折光率低，可

用负染法观察。它具有抵抗干燥；加强致病力，免受吞噬；堆积某些代谢废物；贮存营养物 质等功能。

2.鞭毛和菌毛

鞭毛（flagellum）是某些细菌表面一种纤细呈波状的丝状物，是细菌运动器官。鞭毛 的直径是20-25nm，长超过菌体若干倍。可通过电镜或特殊染色法观察鞭毛。鞭毛由鞭毛丝、鞭毛钩和基体三部分组成，其主要成分为蛋白质。鞭毛的运动具有趋光性和趋化性。鞭毛的 着生位置与数目，可作为分类依据。

菌毛（fimbria，pilus）又称纤毛，是某些菌体表面存在的短而多的附属物。纤毛比鞭

毛更短、更细，且直而硬，数量很多，不具有运动功能，其作用是作为附着到哺乳动物细胞 或其他物体的工具。

性菌毛（F菌毛）的构造和成分与菌毛相同，但比菌毛长。数量仅一至少数几根。性菌 毛一般见于革兰氏阴性细菌的雄性菌株中。性菌毛的功能和雌性菌株的有性接合有关，在接 合中传递遗传物质。

3.芽孢（spore, endospore）

某些细菌在其生长发育后期，在营养细胞内形成圆形或椭圆形、壁厚、含水量极低、抗

逆性极强的休眠体，称为芽孢。芽孢位于菌体的中央或末端。每一细胞仅形成一个芽孢，反 之，一个芽孢经萌发后也只能生成一个菌体，所以芽孢没有繁殖功能，是细菌度过不良环境 的一种方式。

（1）芽孢的结构：有多层，主要包括芽孢外壁、芽孢衣、皮层和核心。

（2）芽孢的形成过程：营养细胞中的DNA浓缩形成束状→质膜内陷→前芽孢双层膜形成→

合成DPA →皮层合成→芽孢衣合成→芽孢囊裂解。

芽孢是细菌分类、鉴定中的重要形态指标及灭菌标准的重要参数。

4.伴孢晶体

少数芽孢杆菌，如Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一个菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体（即δ内毒素）称为伴胞晶体。它对昆 虫，尤其是鳞翅目昆虫的幼虫有毒杀作用，故可制成细菌杀虫剂。

三、细菌繁殖与群体形态

1.细菌的繁殖方式

细菌的繁殖方式以裂殖为主，少数有性接合。细菌分裂过程：菌体伸长，核质体分裂→ 形成横隔壁→子细胞分离。

2.菌落形态

菌落（colony）是由单个或少数几个细胞在适宜的固体培养基表面或内部生长繁殖到一 定程度形成肉眼可见的有一定形态结构的子细胞群体。若多个菌落连成一片则称为菌苔（lawn）。

菌落形态包括大小、形状、隆起、边缘、表面状态、表面光泽、质地、颜色等等。

3.细菌菌落的特征

一般都较小，菌落与培养基结合不紧密，用接种针容易挑起，多数表面较光滑、湿润、较粘稠，易挑取，质地均匀，色泽多样。

1.2.放线菌（Actinomycetes）

放线菌为细菌中的一个特殊类群。因其在固体培养基上呈辐射状生长而得名,是丝状分 枝细胞的细菌。细胞核属于原核，直径在0.5－1.5μm、长度在50－600 μm之间，细胞壁 的化学成份与细菌相仿，G＋，行无性繁殖,是细菌类中进化较高级的类群。一般分布在含水 量低、有机质丰富的中性偏碱性土壤中，有特殊土腥味。大多数是腐生菌，少数寄生；多数 异养，好氧。突出特性是产各种抗生素。

1.形态与结构

由菌丝构成，直径0.2-1.2μm，无横隔，仍是单细胞。菌丝由于形态与功能不同分为

营养菌丝、气生菌丝与孢子丝。营养菌丝又称基内菌丝，长在培养基内，主要功能为吸收营 养物；气生菌丝是由营养菌长出到培养基外,伸向空中的菌丝，其功能是分化产生孢子丝;孢子丝是放线菌生长发育到一定阶段，在其气生菌丝上分化出可以形成孢子的菌丝，孢子丝 的形态多样，孢子丝发育到一定阶段，其顶端形成分生孢子。不同放线菌的基内菌丝、气生 菌丝的颜色可不同，孢子丝和孢子的形状各异，是分类依据之一。

2.繁殖

放线菌通过无性孢子及菌丝片断等进行繁殖，其中以无性孢子为主。大多数放线菌通过 产生横隔膜的方式使孢子丝分裂成为一串分生孢子。少数放线菌在菌丝上产生孢子囊，孢子 囊成熟后破裂，释放出大量的孢囊孢子。放线菌可通过菌丝断裂而繁殖。

3.放线菌的菌落特征

放线菌的菌落介于霉菌与细菌菌落之间，质地致密、坚实干燥、多皱，菌落较小，与培 养基结合紧密，由于菌丝及孢子含色素，菌落呈一定色泽。

1.3 蓝细菌

蓝细菌（Cyanobacteria）：是一类含叶绿素、进行产氧性光合作用的大型原核生物。有

些种类的细胞特化为异形胞，具固氮功能。由于具有含水量丰富和储存有营养物质的荚膜、能进行光合作用的类囊体、固定CO2抵的羧酶体，以及抗干燥的厚垣孢子，可在贫瘠沙滩荒

岩上生长，故被称为“先锋生物”。

1.4 立克次氏体、支原体和衣原体

1.立克次氏体（Rickettsia）

立克次氏体是介于细菌和病毒之间、专性真核活细胞内寄生的G－原核生物。多数无滤 过性，细胞形态多变，不运动。有不完整的产能代谢途径，抵抗性差。

2.支原体（Mycoplasma）

支原体是介于细菌和立克次氏体之间、无细胞壁的原核生物，柔软，可通过滤器，细胞 膜含甾醇类。已知的可独立生活的、最小的细胞型生物。可人工培养，形成“油煎蛋”状菌 落。

3.衣原体（Chlamydia）

衣原体是介于立克次氏体和病毒之间、专性活细胞的能量寄生性的G－原核生物。具滤过性，有不完整的酶系统。在其生活史中有原体、始体、包涵体等形态。

第二章 真核微生物的形态、构造和功能

学习要点

2.1 真核微生物概述

真核生物是—大类细胞核具有核膜，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的微生物，故 称为真核微生物。真核微生物主要包括属于植物界的显微藻类、属于动物界的原生动物和属 于“菌物界”的真菌等微生物。

真核生物细胞与原核生物细胞相比，有显著的差异：真核生物细胞中存在着许多由膜包 围着的细胞器和有核膜包裹的完整细胞核。

“菌物界”这个名词是我国学者裘维著等于1990年提出的，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、粘菌和假菌（卵菌等）3类。

真菌是最重要的真核微生物，其特点是：①无叶绿素，不能进行光合作用；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（或）有性孢子的方式进行繁殖；⑥陆生性较强。真菌按其形态特征可分为酵母菌、霉菌和蕈菌3 类。

2.2 真核微生物的细胞构造

真核微生物的细胞主要构造有细胞质膜、细胞质、细胞核（真核）和许多执行特殊生理 功能的细胞器，有的种类还有细胞壁、鞭毛和纤毛等特殊构造。水生真菌能产生“ 9+2 ” 结构的鞭毛。

一、细胞壁

真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂类。低等真菌的细胞壁成分以纤 维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌则以几丁质为主。其功能是具有固定细胞 外形和保护细胞免受外界不良因子的损伤等功能。

二、鞭毛与纤毛

某些真核微生物细胞表面长有或长或短的毛发状、具有运动功能的细胞器，其中形态较

长（150-200 μm）、数量较少者称鞭毛，而形态较短（5-10 μm）、数量较多者则称纤毛。它们在运动功能上虽与原核生物的鞭毛相同，但在构造、运动机制等方面却差别极大。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。鞭杆的横切面呈“9+2”型，即中心有一对包在中央鞘中的相互

平行的中央微管，其外被9个微管二联体围绕一圈，整个微管由细胞质膜包裹。每条微管二 联体由A、B两条中空的亚纤维组成，其中A亚纤维是一完全微管，即每条由13个球形微管

蛋白亚基环绕而成，而B亚纤维则是由10个亚基围成。所缺的3个亚基与A亚纤维共用。A 亚纤维上伸出内外2条动力蛋白臂，它是一种能被Ca2+和Mg2+激活 的ATP酶．可水解ATP 以释放供鞭毛运动的能量。通过动力蛋白臂与相邻的微管二联体的作用，可使鞭毛作弯曲运 动。在相邻的微管二联体间有微管连丝蛋白相连。此外，在每条微管二联体上还有伸向中央 微管的放射辐条。基体的结构与鞭杆接近，直径约120-170 μm，长约200-500 μm，但在 电镜下其横切面却呈“9+0”型，且其外围是9个三联体，中央则没有微管和鞘。

三、细胞质膜

细胞质膜是一个分隔细胞内和外的半透明屏障，与原核生物相似。

四、细胞核

细胞核由核被膜、染色质、核仁和核基质等构成。是细胞内遗传信息（DNA）的储存、复制和转录的主要场所。每个细胞通常只含—个核，有的含两至多个。

五、细胞质

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。组 成真核生物细胞质的细胞基质、细胞骨架和各种细胞器。在真核细胞中，除细胞器以外的胶 状溶液，称细胞基质或细胞溶胶，内含赋予细胞以一定机械强度的细胞骨架和丰富的酶等蛋 白质、各种内含物以及中间代谢物等，是细胞代谢活动的重要基地。细胞骨架是由微管、肌 动蛋白丝（微丝）和中间丝3种蛋白质纤维构成的细胞支架，具有支持、运输和运动等功能。

六、细胞器

细胞质中含有多种细胞器，主要有：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒 体、叶绿体、液泡、膜边体、几丁质酶体、氢化酶体等。

2.3 酵母菌

酵母菌是非分类名词，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌，是第一种“家养微生物”，与人类关系密切。主要分布在含糖较高、偏酸性环境中，又称 “糖真菌 ”。可用于单细胞 蛋白（SCP）的生产。

一、酵母菌的特点：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 细胞壁常含甘露聚糖；⑤ 常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中。

二、酵母菌的细胞结构

1．细胞壁：呈三明治状，外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖（机械强度），中间夹着一层蛋白

质（包括多种酶，如葡聚糖酶，甘露聚糖酶等）。可被蜗牛消化酶水解。

2．细胞膜：含蛋白质（约占干重50%）、类脂（约40%）、少量糖类。

3．细胞核：由多孔双层单位膜包裹。除细胞核含DNA外，在酵母菌线粒体、“2μm质粒” 及少数酵母菌线状质粒中，也含有DNA。

三、繁殖方式：①无性繁殖包括芽殖（最普遍方式）、裂殖（少数）、产无性孢子（节孢子、掷孢子、厚垣孢子）；②有性繁殖（产子囊孢子）。

四、生活史

生活史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。酵母菌 的生活史可分为3类：①营养体既能以单倍体也能以双倍体形式存在（酿酒酵母）；②营养 体只能以单倍体形式存在（八孢裂殖酵母）；③营养体只能以二倍体形式存在（路德类酵母）。

五、菌落特征：与细菌相似，但大且厚。

2.4 丝状真菌——霉菌

霉菌是非分类名词，为丝状真菌的统称，通常指菌丝体发达而又不产生大型子实体的真 菌。

一、霉菌的形态和构造

霉菌营养体的基本单位是菌丝，直径3-10μm，许多菌丝相互交织而形成的一个菌丝集

团称为菌丝体。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 体称营养菌丝体；而伸展到空间的菌丝体则称气生菌丝体。营养菌丝体的特化形态主要包括： 假根和吸器（吸取养料）、附着胞和附着枝（附着）、菌核和菌索（休眠或蔓延）、匍匐菌 丝（延伸）、菌环和菌网（捕食）；气生菌丝体主要特化成各种形态的子实体，如：分生孢 子头、孢子囊、分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盘、子囊果等。真菌在液体培养基中进 行通气搅拌或振荡培养时，往往会产生菌丝球的特殊构造。

二、霉菌的繁殖

真菌的繁殖能力极强，主要通过产生大量的无性孢子或有性孢子来完成。

①无性孢子：游动孢子（内生孢子。壶菌）、孢囊孢子（内生孢子。毛霉，根霉）、分生 孢子（外生孢子。曲霉，青霉）、节孢子（外生孢子。白地霉）、厚垣孢子（外生孢子。总状 毛霉）、芽孢子（外生孢子。假丝酵母）、掷孢子（外生孢子。掷孢酵母）。

②有性孢子：卵孢子（厚壁，休眠。德氏腐霉）、接合孢子（厚壁，休眠，大，深色。毛霉，根霉）、子囊孢子（形态多样。脉孢菌，红曲）、担孢子（担子上。蘑菇，香菇）。

霉菌生活史是指从一种孢子开始，经过一定的生长和发育，最后又形成同一种孢子为止。

三、霉菌的菌落

霉菌的菌落形态较大，质地硫松，外观干燥．不透明，呈现或松或紧的蛛网状、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，菌落正面与反面的颜色、构造，以 及边缘与中心的颜色、构造常不一致等。

四、与人类关系密切的几种霉菌：

1．根霉属（Rhizopus）：在培养基上或自然基物上生长时，营养菌丝体上产生匍匐枝，匍 匐枝的节间形成特有的假根，在有假根处的匍匐枝上着生成群的孢囊梗，梗的顶端膨大形成 孢子囊，囊内产生孢子。孢子囊内囊轴明显，球形或近球形，囊轴基部与梗相连处有囊托。孢囊孢子球形、卵形或不规则。根霉的用途很广，其淀粉酶活力很强，酿酒工业上多用来作 淀粉质原料酿酒的糖化菌。我国最早利用根霉糖化淀粉(即阿明诺法)生产酒精。根霉能产生 有机酸（反丁烯二酸、乳酸、琥 珀酸等），还能产生芳香性的酯类物质，转化甾族化合物。

2.毛霉属（Mucor）：菌丝体在基质上或基质内能广泛蔓延，无假根和匍匐枝，孢囊梗直接 由菌丝体生出，一般单生，分枝较少或不分枝。分枝有两种类型：一为单轴式即总状分枝，一为假轴状分枝。分枝顶端都有膨大的孢子囊，孢子囊球形。囊壁上常带有针状的草酸钙结 晶，囊轴与孢囊梗相连处无囊托。毛霉用途很广，能糖化淀粉并能生成少量乙醇，产生蛋白 酶，有分解大豆蛋白的能力，我国多用来做豆腐乳、豆豉。许多毛霉能产生草酸，有些毛霉 能产生乳酸、琥珀酸及甘油等，有的毛霉能产生脂肪酶、果胶酶、凝乳酶。对甾族化合物有 转化作用。

3．曲霉属（Aspergillus）：菌丝体由具有横隔的分枝菌丝构成，通常无色，老熟时渐变为 浅黄色至褐色。从特化了的菌丝细胞上（足细胞）形成分生孢子梗，顶端膨大形成顶囊，顶 囊有棍棒形、椭圆形、半球形或球形。顶囊表面生辐射状小梗，小梗单层或双层，小梗顶端 分生孢子串生。分生孢子具各种形状、颜色和纹饰。由顶囊、小梗以及分生孢子构成分生孢 子头，分生孢子头具各种不同颜色和形状，如球形、棍棒形或圆柱形等。曲霉菌在发酵工业、医药工业、食品工业及粮食贮藏等方面均有重要作用。

4.青霉属（Penicillium）：营养菌丝体无色、淡色或具鲜明颜色。有横隔，分生孢子梗亦 有横隔，光滑或粗糙，基部无足细胞，顶端不形成膨大的顶囊，而是形成扫帚状的分枝，称 帚状枝。小梗顶端串生分生孢子，分生孢子球形、椭圆形或短柱形，光滑或粗糙。大部分生 长时呈蓝绿色。有少数种产生闭囊壳，内形成子囊和子囊孢子，亦有少数菌种产生菌核。根 据帚状体分枝方式不同，将青霉分为4个类群：单轮生青霉群、对称二轮生青霉群、多轮生 青霉群、帚状枝多次分枝且对称、不对称生青霉群。在工业上有很高的经济价值，例如青霉 素生产、干酪加工及有机酸的制造等。但也有不少青霉是水果、食品及工业产品的有害菌。

2.5产大型子实体的真菌——蕈菌

蕈菌也称伞菌，指能产生大型肉质子实体的真菌，主要属于担子菌类。

一、蕈菌的形态特征

蕈菌可形成形状、大小颜色各异的大型肉质子实体。典型的子实体是由顶部的菌盖(包 括表皮、菌肉和菌褶)、中部的菌柄（常有菌环和菌托）和基部的菌丝体3部分组成。

二、蕈菌的菌丝分化

蕈菌的菌丝有三种：①一级菌丝（担孢子萌发形成的单核细胞构成的菌丝）；②二级菌 丝（一级菌丝接合，通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝，通过“锁状联合”，形成 喙状突起而联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）；③ 三级菌丝；④子实体；⑤担孢子（由担子细胞顶端形成的4个有性孢子）。

三、锁状联合蕈菌的发育过程有5个明显的阶段，其中双核菌丝细胞的增殖方式十分特殊，称为锁状 联合。其过程为：①双核菌丝的顶端细胞开始分裂时，在其两个细胞核间的菌丝壁向外侧生 一喙状突起，并逐步伸长和向下弯曲；②两核之一进入突起中；③两核同时进行一次有丝分 裂，结果产生4个子核；④在4个子核中，来自突起中的两核，其一仍留在突起中，另一则 进人菌丝尖端；⑤在喙状突起的后部与菌丝细胞交界处形成一个横隔，在第二、三核间也形 成一横隔，于是形成了3个细胞-----一个位于菌丝顶端的双核细胞，接着它的另一个单核 细胞和由喙状突起形成的第三个单核细胞；⑥喙状突起细胞的前端与另一单核细胞接触，进 而发生融合，接着喙状突起细胞内的一个单核顺道进入，最终在菌丝上就增加了一个双核细 胞。

第三章 病毒和亚病毒

学习要点

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。病毒的特点：形

体极其微小；没有细胞构造，主要成分为核酸和蛋白质两种；每种病毒只含有一种核酸；缺 少完整的酶系统和能量合成系统；繁殖方式特殊；绝对的细胞内寄生；对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感；有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。

病毒的大小以纳米为单位，直径在20-200 nm,能通过细菌过滤器；必须在电镜下才能

观察。病毒的化学组成为蛋白质、DNA 或RNA、脂类和糖蛋白。病毒粒由衣壳(capsid)(由 衣壳粒capsomere组成的蛋白质外壳)和核心(core)(DNA 或RNA)构成，衣壳和核心也称为 核衣壳，核衣壳是所有真病毒都具有的结构。蛋白质构成病毒粒子外壳，起保护病毒核酸的 作用。核心贮存病毒的遗传信息，控制病毒的遗传变异、增殖及对宿主的感染性。在各类病 毒中，植物病毒以ssRNA为主；动物病毒以线状的dsDNA和ssRNA为多；噬菌体以线状的

dsDNA居多。复杂的病毒在核衣壳外还有包膜，包膜成分为类脂或脂蛋白，是病毒以出芽方

式成熟时，由细胞膜衍生而来的；有的包膜上还长有刺突。包膜的功能除具有保护作用外，还与病毒的宿主专一性和侵入有关。

病毒的基本形态：球形（多为动物病毒）、杆形（多为植物病毒）、复杂形状（T偶数噬 菌体）。病毒粒的对称体制有三种：螺旋对称（如烟草花叶病毒）、二十面体对称（如腺病毒）以及复合对称（如E.coli的T偶数噬菌体）。烟草花叶病毒为螺旋对称的杆状病毒，其衣 壳蛋白亚基和ssRNA核心都围绕一个中心轴进行螺旋排列。腺病毒为双链DNA病毒，无包膜，由252个球形的壳粒排列成的二十面的对称体。大肠杆菌的T4噬菌体由头、颈和尾三部分 组成。头部为二十面体对称，内含dsDNA构成的核心；尾部长由尾管、尾鞘、基板、刺突与

尾丝等5部分组成；颈部位于头尾相连处，由颈环和颈须构成。病毒的群体形态有包涵体(动、植物病毒)、噬菌斑（噬菌体）、空斑(动物病毒)以及枯斑(植物病毒)。

噬菌体为原核生物的病毒，多为蝌蚪状，包括烈性噬菌体和温和噬菌体。烈性噬菌体的 繁殖过程包括五个阶段：吸附；侵入；增殖；成熟（装配）；裂解（释放）。噬菌体效价（titre）表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称为噬菌斑形成单位数（pfu）。常 用于测定效价的方法为双层平板法。一步生长曲线(one-step growth curve)是定量描述烈 性噬菌体生长规律的实验曲线，包括潜伏期(latent phase)，裂解期(rise phase)和平稳期(burst size)三个阶段。温和噬菌体（temperate phage）侵入宿主细胞后，其基因组整合

到宿主的基因组上，并随宿主基因组的复制而同步，而不引起宿主细胞的裂解。受温和噬菌体感染的宿主称之为溶原菌；温和噬菌体的三种存在形式：游离态、整合态（前噬菌体 prophage）、营养态。温和噬菌体也能发生自发和诱导裂解。

植物病毒大多为ssRNA病毒，一般无包膜，无特殊吸附结构，只能靠昆虫媒介或创口等 方式被动侵入。植物病毒感染植物的症状为花叶或叶片发黄、植株矮化或畸形、形成枯斑或 坏死。多数昆虫病毒可在宿主细胞内形成多角体，多角体的功能是保护病毒粒免受外界不良 环境的影响。昆虫病毒主要有核型多角体病毒、质型多角体病毒和颗粒体病毒等。

凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中一种的分子病原体，称为亚病毒，包括类病毒、拟病毒和朊病毒3类。类病毒（Viroids）是一类只含RNA成分、专性寄生在活细胞内的分 子病原体，其代表为马铃薯纺锤形块茎类病毒（PSTD）。拟病毒virusoids，又称类类病毒、病毒卫星，是一类包裹在植物病毒粒子中的类病毒，拟病毒的基因组也为RNA，但不具有

独

立侵染性；朊病毒（prion）是在研究羊瘙痒病是发现的，是一类不含核酸的传染性蛋白质 分子。

病毒与人类实践的关系极为密切。噬菌体对发酵工业的危害很大，因此应加以控制；昆 虫病毒可以用于生物防治；而病毒在基因工程中的应用主要有：噬菌体作为原核生物基因工 程的载体；动物DNA病毒作为动物基因工程的载体；植物DNA病毒作为植物基因工程的载体；

昆虫DNA病毒作为真核生物基因工程的载体。

第四章 微生物的营养和培养基

学习要点

4.1 微生物的六类营养要素

一、碳源

凡是被用来构成细胞物质或代谢产物中碳素来源的营养物质均可作碳源。其主要功能

是；构成细胞及代谢产物的骨架；是大多数微生物代谢所需的能量来源。碳源的种类包括： 无机含碳化合物，如CO2和碳酸盐等；有机含碳化合物：糖类、脂类、有机酸以及各种含 氮的化合物。

二、氮源

氮源是用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养物质。其主要功能有：提供合成 细胞中含氮物，如蛋白质、核酸以及含氮代谢物等的原料；少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮 源作为能源。如，硝化细菌。氮源的种类包括：分子态氮，只有固氮微生物以分子态氮作为 唯一氮源；无机态氮，包括硝酸盐、铵盐等，几乎所有的微生物都能利用；有机态氮，主要 是蛋白质及其降解产物。

三、能源

能源为微生物生命活动提供最初的能量来源的物质。微生物的能源种类包括化学能和光 能，如，化能异养微生物利用有机物，化能自养微生物利用无机物，光能营养微生物利用光 能作为能源。

四、生长因子

生长因子是一类调节微生物正常代谢必不可少，但又不能自行合成的极微量的有机物。主要包括维生素、AA、碱基等。其主要功能是参与合成核酸和辅酶，如嘌呤和嘧啶。提供生

长因子的物质包括酵母膏、玉米浆、麦芽汁、复合维生素等营养物质。

五、无机盐

为微生物细胞的生长提供碳、氮源以外的多种重要的元素物质，多以无机盐的形式供给。其主要功能有：构成微生物细胞的组分；调节微生物细胞的渗透压，pH值和氧化还原电位； 有些无机盐，如S、Fe还可作为自养微生物的能源；构成酶活性基的组分，维持酶活性。无

机盐的种类有大量元素 S、P、K、Na、Ca、Mg、Fe（以无机盐阳离子形式被吸收，配培养

基时要加磷酸盐、硫酸盐）和微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等（在微生物培养中的浓度很

低，自来水中的就够用，不需另加）。

六、水

微生物细胞的含水量约占细胞鲜重的70－90％，水以游离态或结合态存在。其作用包括：

是细胞生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出细 胞外；水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升；维 持细胞的膨压（控制细胞形态）。

4.2 微生物的营养类型

微生物营养类型的划分方法很多，依碳源不同，微生物可以分为自养型（autotrophs）（能以CO2为主要或唯一碳源）和异养型（heterotrophs）（不能以CO2为主要或唯一碳源）。依能源的不同，微生物可以分为光能营养型（phototrophs）（利用光反应产能）和化能营养 型（chemotrophs）（利用物质氧化产能）。较多的是按它们对能源、氢供体和碳源的需要将 微生物分成四种营养类型：

一、光能无机营养型

以C02作为唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或 其他无机硫化物为供氢体，还原CO2合成细胞有机物质的微生物叫光能自养微生物。光能自

养型微生物包括蓝细菌（含叶绿素）、红硫细菌和绿硫细菌等少数微生物（含细菌叶绿素），由于它们含有光合色素，因而能使光能转变成化学能（ATP），供机体直接利用。

二、化能无

机营养型

以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以氧化无机物释放的化学能为能源，利用电子供 体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2还原成细胞物质。这类微生物主要有硫

化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。

三、光能有机营养型以CO2和简单有机物为基本碳源，以有机物（如异丙醇）作为供氢体，利用光能将CO2还原成细胞物质。红螺菌属中的一些细菌属于此种营养类型。

四、化能有机

营养型

这类微生物以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的化学能为能源，以 有机物作为供氢体进行生长的微生物，称为化能异养微生物。多数微生物属于化能异养型，其生长所需要能源和碳源通常来自同一种有机物。其中，化能异养型又依据所利用的有机物 特性，分为腐生型和寄生型。

营养类型的划分不是绝对的，不同生活条件下，可相互转变。

4.3 营养物进入细胞的方式

一、单纯扩散（simple diffusion）

依靠细胞内外溶液的浓度差，顺浓度梯度运输；不消耗能量；不需载体蛋白；被运输的 物质无特异性。如，水、二氧化碳、氧气、甘油、乙醇等的运输。

二、促进扩散（facilitated diffusion）

借助载体蛋白顺浓度梯度运输；不消耗能量；被运输的物质有特异性；载体蛋白（渗透 酶）有底物的特异性，是诱导产生的。如，硫酸根、磷酸根、糖（真核）的运输。

三、主动运输（active transport）

物质逆浓度梯度运输；消耗能量；需载体蛋白；被运输的物质有特异性。如，氨基酸、乳糖、钠、钙等物质的运输。主动运输是微生物吸收营养物的主要方式。其运输过程是：膜 载体与被运送物质结合成载体复合物进入膜内，在能量的参与下，载体发生构型变化，亲合 力降低，运输的营养物质被释放出来，运输过程中营养物质不发生任何变化。

在上述3种方式中，被运输的溶质分子都不发生改变。

四、基团转位（group translocation）

基团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（如，糖在运输的过程中发生了磷酸化）。主要是用于单（或双）糖与糖的衍 生物，碱基以及核苷与脂肪酸的运输。这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统，即磷酸 烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统，来完成的。具体的运送分两步进行:

1.热稳载体蛋白(HPr)的激活。HPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。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 1的作用把HPr激活。

2.糖经磷酸化后运入细胞膜内。膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2结合，再被转运

到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通过酶2的作用将糖-磷酸释放到细胞内。酶2是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出 一系列与底物分子相应的酶2。

4.4培养基（medium）

由人工配制供微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养物质叫培养基。

一、培养基的类型

1.根据对培养基成分的了解程度不同分

（1）天然培养基(complex medium)：利用化学成分还不完全清楚或不恒定的天然物质，（如肉汤、蛋白胨、麦芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培养基，除 实验室使用外，更适宜于在生产上培养微生物及其产品。

（2）合成培养基(synthetic medium)：由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，该类培养基的组成成分精确、清楚，重复性强，但微生物生长较慢，且价格昂贵，故一般适 于在实验室，研究微生物营养需要、代谢、分类鉴定、生物测定以及菌种选育、遗传分析等。如高氏培养基、察氏培养基等。

（3）半合成培养基(semi-defined medium)：在合成培养基的基础上添加些天然成份，以 便更有效地满足微生物对营养物的需要。如马铃薯蔗糖培养基。

2.依据制备后培养基的物理状态来分

（1）固体培养基(solid medium)：天然固体营养基质制成的培养基，或液体培养基中加

入一定量凝固剂（琼脂1.5～2％）而呈固体状态的培养基。为微生物的生长提供营养表面。常用于微生物的分离、纯化、计数等方面的研究。可依使用目的不同而制成斜面、平板等形 式。

（2）半固体培养基(semi-solid medium)：在液体培养基中加入0.2-0.7％的琼脂构成的 培养基。常用来观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定和噬菌体效价滴定等方面的实验工作。

（3）液体培养基(liquid medium)：液体培养基不含任何凝固剂，营养物质分布均匀，菌 体与培养基充分接触，操作方便，适合积累代谢产物，常用于大规模的工业生产以及在实验 室进行微生物生理代谢等基本理论的研究工作。

3．依培养基对微生物的功能不同作分类

（1）础培养基:指含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。此外，基础 培养基也可作为一些特殊培养基的基础成分。（2）选择性培养基：是根据某种或某一类群微 生物的特殊营养需要，或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的一类培养基。利用这种培 养基可将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来。

（3）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）成为一类营养更为丰富的培养基。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）和分离某种微生物。（4）鉴别性培养基：鉴别不同 类型微生物，在普通培养基中加入能与某种代谢产物发生反应的指示剂或化学药品，从而产 生某种明显的特征性变化，以区别不同的微生物。

伊红美兰培养基（Eosin Methylene Blue，EMB）是一种鉴别培养基，可用于检查乳品 和饮用水中是否含有肠道致病菌。如将大肠杆菌接种在伊红－美兰培养基上，长出来的大肠 杆菌菌落，是呈深紫色并带有金属光泽的小菌落，而产气杆菌在这种培养基上长出的是较大 的棕色菌落。

二、选用和设计培养基的原则和方法

1.选用和设计培养基的原则

（1）目的明确：培养基组分应该适合微生物的营养特点。

（2）营养协调：营养物的浓度与比例应恰当，尤其是C/N比。

（3）条件适宜：物理化学条件适宜。

（4）经济节约：根据培养目的，选择原料及其来源，以粗代精、以废代好、以简代繁等。

2.选用和设计培养基的方法

生态模拟；查阅文献；精心设计；实验比较。

第五章 微生物的新陈代谢

学习要点

新陈代谢简称代谢是推动一切生命活动的动力源，包括分解代谢和合成代谢。依据代谢 产物在微生物中作用不同，又分为初级代谢和次级代谢。初级代谢(primary metabolism)是与生物生存有关的、涉及产能和耗能的代谢，产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命 必需物质。次级代谢是指微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期)，以初级代谢产物为 前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程，产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等，与生命活动无关，不参与细胞组成，也不是酶活性必需。

能量代谢是新陈代谢中的核心问题。研究能量代谢的过程就是研究微生物如何将有机

物、无机物、日光辐射能等最初能源转化为通用能源ATP的过程。异养微生物依靠生物氧化

形成ATP，必需经历3阶段：脱氢、递氢、受氢。底物脱氢的四条主要途径为EMP、HMP、ED 和TCA途径。EMP途径又称为糖酵解途径，是绝大多数生物所共有的一条主流代谢途径；EMP 途径不仅可以提供多种中间代谢物、ATP和还原力，而且是连接其它几个重要途径的桥梁。HMP途径是葡萄糖不经EMP途径和TCA途径而得到彻底氧化，并产生大量NADPH＋﹑H+形式的

还原力和多种重要中间代谢物的途径，它能为微生物C3-C7多种碳源，是自养微生物固定 CO2的重要中介。ED途径(Entner-Doudoroff pathway), 又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖 酸(KDPG)裂解途径，是少数EMP途径不完整的微生物所特有的一种替代途径，细菌酒精发酵

经ED进行。ED途径的特点是： KDPG裂解为丙酮酸和3－磷酸甘油醛的反应为特征性反应；

KDPG醛缩酶为特征性酶；产能效率低。TCA循环是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，普遍存在于各种生物体中。三羧酸循环（TCA）中的大多数酶分别定位在原核生物的细胞质和真核生物的线粒体中。TCA循环的特点有：必

须在有氧的条件下运转；产能效率极高；TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。

根据递氢特点以及受氢性质不同，又可将生物氧化区分为（有氧）呼吸、无氧呼吸和发 酵3种类型。有氧呼吸以分子氧作为最终氢受体，是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完 成的高效产能方式。在有氧呼吸中，电子经过呼吸链传递。呼吸链是位于原核生物细胞膜上 或真核生物线粒体上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢传递体。氧化磷酸 化又称电子传递磷酸化，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。无氧呼吸以无机氧化物代替分子氧作为最终氢受体，是一类在无氧条件下进行的、产能 效率较低的特殊呼吸。依据最终氢受体的不同，无氧呼吸有分为硝酸盐呼吸（反硝化作用）、硫酸盐呼吸、铁呼吸、碳酸盐呼吸等。广义的发酵是指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有 用代谢产物的一类生产方式，狭义的发酵是指是在无氧条件下，还原力未经呼吸链传递而直 接交某一内源性中间代谢产物，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。不同发酵 类型有：EMP途径中丙酮酸出发的发酵；HMP途径的发酵－异型乳酸发酵；ED途径的发酵；

氨基酸的发酵产能－Stickland反应。三者之中，有氧呼吸的产能最高，无氧呼吸次之，发 酵最低。

自养微生物根据最初能源的不同，分为化能自养微生物和光能自养微生物，前者利用

NH4＋、NO2-、H2S、S、H2 和Fe2+等无机底物的氧化获得ATP，其产能的途径主要也是借助于经

过呼吸链的氧化磷酸化反应，因此，化能自养菌一般都是好氧菌。与异养微生物相比，化能 自养微生物的能量代谢具有产能效率低、无机底物的氧化与呼吸链直接偶联、呼吸链组分更 为多样化等特点。光能自养微生物则利用光能，并通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化 以及紫膜系统获取ATP。环式光合磷酸化是一种存在于自养光合细菌中的光合作用机制，是 在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化产能反应。环式光合磷酸化不放氧，还原 力来自无机氢供体。非循环光合磷酸化是各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的利用光能产 生的ATP磷酸化反应，是在有氧条件下进行的放O2 型光合作用。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。

分解代谢与合成代谢两者紧密联系，EMP、HMP和TCA都是很重要的两用代谢途径，起 连接作用的中间代谢物有12种，其中最重要的为EMP的烯醇式丙酮酸和TCA的草酰乙酸。微生物特有的乙醛酸循环是一条重要的代谢物回补途径，可以使丙酮酸和乙酸等化合物转化 为4C二羧酸，该途径对于在以乙酸（醋杆菌属、固氮菌属等）为唯一碳源的微生物来说，有非常重要的意义。

微生物所特有的和有代表性的合成代谢途径有：自氧微生物的CO2固定以及生物固氮、肽聚糖的合成和次级代谢物的合成。Calvin循环、厌氧乙酰-CoA途径、逆向TCA循环和羟 基丙酮酸途径是目前已了解的4条CO2固定途径，其中，Calvin循环是自养微生物固定CO2 主要途径，包括羧化反应、还原反应和CO2受体的再生三个阶段。生物固氮是将分子N2通过

固氮微生物作用形成NH3的过程，为原核微生物所特有。固氮微生物可以分为3种类群：自

生固氮菌、共生固氮菌、联合固氮菌。固氮反应需要满足ATP的供应、还原力[H] 及其载体、固氮酶、还原底物N2、镁离子和严格的厌氧微环境等6要素，测定固氮酶反应的常用方法为

乙炔还原法。肽聚糖为绝大多数原核生物细胞壁所独有，其合成共5步，分为3个阶段，分 别在细胞质、细胞膜和细胞膜外完成。青霉素的作用机制是抑制肽聚糖分子中肽桥的合成，因此对于处于生长旺盛阶段的细菌具有明显的抑制作用，而对于生长停滞状态的休止细胞却 无抑制作用。次级代谢物的合成是以初级代谢产物为前体，主要有4条合成途径。微生物的 次级代谢产物有抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等，它们大多是分子结构复杂的化合 物，是微生物在生长后期合成的没有明确生理功能的的代谢类型。

微生物细胞具有一套可塑性极强和正确的代谢调节，调节方式有很多，主要有细胞膜透 性的调节、代谢途径的区域化和代谢流向的调控，后者有包括酶合成量的调节和酶活性的调 节。代谢调控对微生物代谢产物比如赖氨酸和肌苷酸的生产具有非常重要的意义。

第六章 微生物的生长及其控制

学习要点

生长是指生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。繁殖 是指生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加 的生物学过程。生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。

6.1 测量生长繁殖的方法

测定生长量的方法适合于各种微生物，一般有称干重法、比浊法和生理指标法（含氮量 等）；

殖数法只适用于单细胞状态或个体分明的细菌和酵母菌、放线菌和霉菌等的孢子，具 体方法主要为显微镜下直接计数法和利用固体平板的菌落计数法。

菌的菌落计数法一般可用：高层琼脂柱、亨盖特滚管（Hungate）滚管技术、厌氧培养 皿、厌氧罐、厌氧手套箱。

6.2 微生物的生长规律

一、同步培养

同步培养是一种培养方法，它能使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的 群体细胞。以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式称 为同步生长。同步培养方法很多，可归纳为机械法与环境条件控制两类。

二、单细胞微生物的典型生长曲线

定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线称为生长曲线。如以细胞数目的 对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可画出一条有延滞期、指数期、稳定期和衰亡期 4个阶段组成的曲线。四个时期是根据微生物的生长速率常数，即每小时分裂次数（R）的 不同划分的。

1． 延滞期

延滞期特点：①生长速率常数为0；②细胞变大或变长；③细胞内的RNA（特别是rRNA）含量增高，原生质呈嗜碱性；④合成代谢活跃，为以后的生长准备物质条件；⑤对外界 不良条件反应敏感。

影响延滞期长短的因素：接种龄（它生长到生长曲线上的哪一阶段用来作种子的）；接 种量（接种量大则延滞期短）；培养基成分。

2． 指数期（对数期）

指数期（对数期）特点：①R最大，代时G最短；②细胞进行平衡生长，故菌体各部分 的成分十分均匀；③酶系活跃，代谢旺盛。指数期的3个重要参数：①繁殖代数（n）； ②生长速率常数（R）：R=n /（t2-t1）；③代时（G）。

影响指数期微生物代时长短的因素： ①菌种；②营养成分；③培养温度；④营养物浓

度（营养物浓度很低时，会影响微生物的生长速率；随着营养物浓度的逐步提高，生长速率 不受影响，只影响最终的菌体产量）。凡在较低浓度范围内可影响生长速率和菌体产量的某 营养物称为生长限制因子。

3． 稳定期

稳定期（恒定期，最高生长期）特点：①生长速率常数R等于0，新繁殖的细胞数与衰 亡的细胞数相等；②菌体产量达到了最高点，菌体产量和营养物质的消耗间呈现出有规律的 比例关系：生长产量常数Y（生长得率）=X-X0 / C0-C；③细胞开始积累内含物；④芽孢杆 菌一般在这时开始形成芽孢；⑤次生代谢物开始形成，是产物的最佳收获期，也是生物测定 的最佳时期；

形成稳定期的原因：①营养物尤其是生长限制因子的耗尽；②营养物的比例失调；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；④pH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜。

4． 衰亡期

衰亡期特点：①R为负值，群体呈现负生长状态；②细胞形态发生多形化，一些微生物 有自溶现象；③有的微生物进一步合成或释放抗生素等次生代谢物；④芽孢杆菌释放芽孢。

三、连续培养

将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获，此称分批培养。如 果在培养器中不断补充新鲜营养物质，并及时不断地以同样速度排出培养物(包括菌体及代 谢产物)，从理论上讲，对数生长期就可无限延长。只要培养液的流动量能使分裂繁殖增加 的新菌数相当于流出的老菌数，就可保证培养器中总菌量基本不变,此种方法就叫连续培养 法。连续培养按控制方式分为恒浊器和恒化器。根据培养器内微生物的生长密度，并借光电 控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器 称为恒浊器，多用于生产。保持培养液的流速不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率 的条件下进行繁殖的连续培养器称为恒化器，多用于实验室。

一般将微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养 技术称为微生物的高密度培养（高密度发酵）。

6.3 影响微生物生长的主要因素

影响微生物生长的外界因素很多，其中主要有：温度（生长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度、最高生长温度）、氧气（专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌、耐氧菌、厌 氧菌）、pH。对厌氧菌氧毒害的机制已提出了较公认的“SOD学说”。

6.4 微生物培养法概论

实验室和生产实践中培养微生物的方法和装置很多。微生物培养装置好坏的关键是供 氧、防污染和设法提高单位时间、单位容积和单位基质的产率。

6.5 有害微生物的控制

有害的微生物的控制方法主要包括灭菌、消毒、防腐和化疗。灭菌是采用强烈的理化 因素使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。消毒是一种采用较温 和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒 的对象基本无害的措施。防腐就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通 过抑菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。化疗是指利用具有高度选择毒力即 对病原菌具高度毒力而对其宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁 殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。用于化学治疗目的的化学物质称化学治疗剂，包括磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分等。

物理灭菌方法主要有高温、辐射（X、α、β、γ）、超声波、微波、激光和静高压等。高温灭菌方法主要包括干热灭菌法和加压蒸气灭菌法。

因素包括表面消毒剂和化学治疗剂。表面消毒剂是指对一切活细胞都有毒性，不能用 作活细胞或机体内治疗用的化学药剂。用石炭酸系数作为比较各种表面消毒剂的相对杀菌强 度指标。抗代谢药物是指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相似，并可干扰正常 代谢活动的化学物质，具有良好的选择毒力，如磺胺类药物。抗生素是一类由微生物或其他 生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或干 扰它种生物的生命活动。抗生素的活力称为效价，其计量用“单位”表示。

抗生素的作用机制包括：抑制细胞壁的合成，引起细胞壁降解；干扰细胞膜合成，破坏 细胞壁功能；抑制RNA转录，抑制蛋白质合成；抑制核酸的合成。

第七章 微生物的遗传变异和育种

学习要点

微生物在遗传上特点：微生物结构简单；营养体一般都是单倍体；微生物繁殖速度快； 易积累不同的中间及最终代谢产物；环境条件对微生物作用直接均匀；存在多种方式的繁殖 类型；微生物的变异易被识别；参与基因工程的载体、供体、受体三角色。

7.1 遗传变异的物质基础一、三个经典实验

1.转化实验

1928年，Griffith首次发现肺炎双球菌的转化现象。实验发现：加热杀死的致病型SIII 型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入非致病型RII型细胞并使RII 型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。1944年，Avery等在离体条件下，用无细 胞抽提液重复这一实验，并对转化本质进行了研究，终于证明了DNA是遗传物质。

2.噬菌体T2的感染实验

1952年，Hershey & Chase 用E.coli, phage T2做材料，利用同位素示踪法进行实验，证明DNA携带有包括合成蛋白质外壳在内的全部遗传信息。

3.病毒拆开与重建实验

1956年，Fraenkel & Conrat 用TMV（烟草花叶病毒）和HRV（霍氏车前病毒）进行实 验，说明遗传信息在RNA中。

二、遗传物质在微生物细胞内的存在方式

遗传物质的存在方式包括染色体DNA（核基因组）和质粒。染色体DNA（核基因组）是微 生物遗传信息的最主要负荷者；质粒是存在于染色体外的遗传物质，为双股环状DNA，独立

存在于染色体外或整合到宿主DNA上、能自主复制。

质粒的种类：

（1）致育因子（F因子）：在大肠杆菌中发现，含有F质粒的菌株为F+（♂），无F质粒 的菌株为F－（♀），质粒DNA整合到染色体上的菌株为高频重组菌株（Hfr）。F质粒在大肠

杆菌的接合作用中起主要作用。

（2）抗性因子（R因子）：主要包括抗药性和抗重金属两大类，带有抗药性因子的细菌 对抗生素或其它药物呈现抗性；许多R质粒能使宿主细胞对许多金属离子呈现抗性。

（3）Col质粒：该质粒含有编码大肠杆菌素的基因，可杀死近缘且不含Col质粒的菌株。

（4）毒性质粒：该质粒含有编码毒素的基因，许多致病菌的致病性是由其所携带的毒性 质粒引起的；Ti质粒是引起双子叶植物冠瘿病的致病因子，是植物基因工程的重要载体。

（5）降解质粒：这类质粒上带有能降解某些基质的酶的基因，能将复杂有机化合物降解 成可利用的碳源和能源的简单形式。带有这类质粒的细菌在污水处理、环境保护方面可发挥 重要作用。

7.2 基因突变和诱变育种

突变是遗传物质的分子结构或数量突然发生了可遗传的变化。包括基因突变（点突变）和染色体畸变，前者是由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的突变；后者是

染色体DNA的大段发生变化，表现为插入、缺失、重复、易位和倒位。

一、基因突变

1.基因突变的类型

按照突变体表型特征的不同分：

（1）形态突变型：指细胞或菌落形态的改变。

（2）生化突变型：代谢途径发生变异所引起的营养缺陷突变、抗性突变、抗原突变等。由于基因突变引起某酶合成能力的丧失，必须在原有培养基中添加相应的营养成分才能生长 的突变型称为营养缺陷型；能抵抗有害理化因素，包括抗药性、抗噬菌体等突变类型称为抗 性突变型；细胞成分，尤其是表面成分的细致变异称为抗原突变型。

（3）致死突变型：指基因突变导致个体死亡的突变类型。

（4）条件致死突变型：指在某一条件下呈现致死效应，如温度敏感突变型。

2.基因突变的特点

（1）不对应性：突变的性状与引起突变的原因之间无直接的对应关系。相应的环境仅起 着淘汰原有非突变型个体的作用。

（2）自发性：各种突变可以在没有人为的诱变因素下自发发生。

（3）稀有性：自发突变频率较低，一般为10-6。所谓突变率是指每个细胞在每一世代中 发生某一性状突变的几率。

（4）独立性：突变的发生一般是独立的，某一基因的突变，既不提高也不降低其他基因 的突变率。突变不仅对某一细胞是随机的，而且对某一基因也是随机的。

（5）诱变性：在诱变剂的作用下，可提高基因的突变率。

（6）可逆性：指野生型正向突变为突变型，而突变型可回复突变为野生型的现象

3.自发性与不对应性的证明

影印培养试验：Lederberg在1952年设计了影印培养法，是在一系列培养皿相同位置 上出现相同菌落的一种接种培养方法。实验方法是：先把大量对链霉素敏感的E.coli K12 细胞涂布在不含链霉素的平板（1）上，在用影印法分别接种到在不含链霉素的平板（2）上 和含链霉素的平板（3）上。实验结果发现：原始敏感菌株只通过几次转接，在根本未接触 过任何一点链霉素的平板（2）上，筛选到在平板（3）相同位置上也出现的大量抗链霉素的 突变株，说明突变是自发产生的，链霉素只是起一种检出的作用。

二、突变机制

1.诱变机制

（1）碱基对置换（点突变）

一对碱基被另一对碱基所置换碱基对置换，碱基对置换又分为转换和颠换。直接引起置 换的诱变剂，可直接与碱基发生反应，不论在体内还是离体情况下都起作用，包括亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二乙酯、NTG等）。间接引起置换的诱变剂是一些碱基结构类似物，其稳定性比正常碱基小，易发生互变，通过活细胞的代谢活动掺入到DNA中，只对正在生长

发育的细胞有作用，即DNA复制时起作用，主要是5-BU、5-AU、2-AP、8-NG等。

碱基对的置换可导致同义突变、错义突变和无义突变。

（2）移码突变

由一种诱变剂引起DNA分子中一个或少数几个核苷酸的增添或缺失，从而使该部位后面 的全部密码的转录和转译发生错误。诱变剂主要是吖啶类染料。

（3）染色体畸变

DNA分子大的损伤称为染色体畸变

（4）转座因子

1940年，B.McClintock 在玉米的遗传研究中发现染色体易位的现象。把在染色体组 中或染色体组间能改变自身位置的一段DNA序列称作转座因子。

2.自发突变机制

自发突变是指微生物在没有人为的参与下，自然发生的突变。主要有如下两种情况，其 仪为背景辐射和环境因素的诱变，如辐射、高温和低浓度诱变剂的长期效应。其二是自身代 谢产物的诱变，如内源诱变剂H2O2引起的突变。

三、紫外线对DNA的损伤及其修复

紫外线可使同链DNA的相邻胸腺嘧啶碱基间形成共价胸腺嘧啶二聚体，阻碍碱基间正常 配对，从而引起突变或死亡。机体对损伤DNA的修复表现有光复活作用和暗修复作用，光复

活作用是指经UV照射后的微生物暴露于可见光下，可明显降低起死亡率的现象；暗修复作 用是在核酸内切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶和DNA连接酶的参与下完成的。

7.3 突变与育种

一、从自然界分离菌种

主要步骤如下：1.调查研究及查阅充分的资料；2.设计实验方案；3.确定采集样品 的生态环境，采集样品；4.对其进行富集培养；5.用特殊的选择培养基及可能的定性或半 定量快速检出法对其进行平板分离；6.接种斜面保存；7.确定发酵培养的基础条件进行初 筛、复筛，得到单株纯种；8.进行生产性能试验；9.最后进行菌种的鉴定。

二、自发突变与育种

1.从生产中育种，指充分利用生产中那些生产性状发生正向突变（优于原株的产量突 变）的菌株。

2.采用特定的选择条件，利用微生物的自发突变，定向培育优良菌株。用某一特定环 境长期处理某一微生物群体，同时不断地进行移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变 体的一种育种方法。

三、诱变育种

利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后 设法采用简便、快速、高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的突变株，以供生产科研之 用。

基本步骤：原种（出发菌株）→ 纯化 → 同步培养 → 菌悬液 → 诱变处理 →平板 分离 → 斜面 → 保藏及扩大试验

1.出发菌株的选择

用作出发菌株的有野生型菌株、生产菌株、经过诱变的菌株等。一般要求生长快，营养 要求粗放，发育早，产孢子多，对诱变剂敏感性高，已能积累少量产品或前体物的菌株。

2.菌悬液制备

一般采用单孢子或单细胞悬液。制备菌悬液时要注意生理状态、均一性、细胞浓度、菌 悬液介质（生理盐水或缓冲液）。

3.诱变处理

常用的诱变剂包括紫外线（UV）、X射线、r射线、快中子（0.2-10Mev）等物理诱变剂

和硫酸二乙酯DES，甲基磺酸乙酯EMS，亚硝基胍NTG等化学诱变剂。诱变处理时选择合适

剂量和诱变方法。合适剂量是指在高诱变率基础上，既能扩大变异幅度，又能使变异移向正变范围的剂量；处理方法常采用复合处理，包括诱变剂先后使用，同时使用和重复使用，可 提高诱变效果。

4.变异菌株的分离和筛选

一般将筛选分为初筛和复筛。初筛重点在于分离培养尽可能多菌株，采用预先设计的 相同培养条件，以量为主，准确性其次，减少漏筛机会。复筛以质为主，反复多次。

四、三类突变株的筛选方法

1.产量突变株的筛选：可用琼脂块培养法

2.抗药性突变株的筛选方法，常用梯度培养皿法

3.营养缺陷型的筛选：

营养缺陷型用所要求的营养物的头三个字母表示，如bio-，对应的野生型以bio+表示。

营养缺陷型筛选的一般步骤：

（1）诱变处理

（2）淘汰野生型：抗生素法、菌丝过滤法。

（3）检出缺陷型：利用夹层培养法、限量补充培养法、逐个检出法、影印接种法等。

（4）鉴定缺陷型：如生长谱法：缺陷型斜面培养后制成菌悬液，涂布于基本培养基平板 上，将其划分成不同区域，分别加上一种所需测验的营养物，培养观察。

7.4.基因重组与杂交育种

基因重组（gene recombination）：两个不同性状的个体的基因转移到一起，经过重新 组合后，形成新的遗传型个体的方式。

杂交（hybridization）：两个性状不同的菌株或变种之间进行细胞结合，遗传物质经过 交换，重新组合成新的性状。

一、原核微生物的基因重组

1.转化（transformation）

受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换，把它组合到自己的基因组中，从而 获得供体菌部分遗传性状的现象，称为转化，转化后的受体菌，称为转化子。

转化发生的条件：（1）能进行转化的细胞必须是感受态的。即受体菌最易接收外源DNA 片段并实现转化的生理状态。（2）转化因子—DNA，一般都是线状双链DNA，不小于5×105D，转化的片段小于107D，平均含15个基因。

转化的过程：双链DNA的酶促分解→形成片段→一条单链降解，一条进入感受态细胞→ 同源配对、与受体的同源区段交换→杂种DNA→复制、分离→转化子。

2.转导（transduction）

通过缺陷噬菌体作媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得 前者部分遗传性状的现象，称为转导。转导普遍性转导和局限性转导两种。

（1）普遍性转导

噬菌体可错误包裹供体菌的任何基因，并使受体菌实现各种性状的转导，称为普遍性转 导，可分为完全普遍转导和流产普遍转导。完全普遍转导是噬菌体误包入供体菌DNA片段，形成完全不含自身DNA的缺陷噬菌体，感染受体菌后，受体不会溶源化，也不会裂解。导入 的DNA片段与同源区段配对，通过两次交换而重组到受体菌DNA上，形成稳定转导子。流产

普遍转导是在获得供体菌DNA片段的受体菌内，如果转导的DNA不能进行重组和复制，其上 的基因仅通过转录而得到表达，此外源DNA能够保持下去，任何时候只有一个细胞含有它，表型上仍出现供体菌特征，能在选择性培养基上形成微小菌落。

（2）局限性转导

通过某些部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的转导现象，称为局限性转导。温和噬菌体整合到细菌DNA特定位点上，诱导裂解时，在插入位点两侧的

少数宿主基因会因偶尔发生的不正常切割而连在噬菌体DNA上，一起包入噬菌体中，形成部

分缺陷噬菌体，无正常噬菌体的溶源性和增殖能力。

3.接合（conjugation）

通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程，即为接合，也称为 杂交。基本原理：

（1）F+ + F-= F+，F因子的传递按滚环模型进行。

（2）Hfr + F-= F-，与F-接合时，Hfr染色体在F因子处发生断裂，环状变成线状，转移

至 F-约100分钟，F因子最后转移。转移过程中经常会发生断裂，所以重组频率高，但很 少出现F+。转移过程与F因子传递过程基本相同，进入F-的单链DNA经双链化后，形成部

分合子，然后同源配对，经过两次或以上的交换才能发生重组。

Hfr菌株的F因子因不正常切割而脱离染色体时，可形成游离的带有供体菌一小段染色 体基因的F因子，称为F`因子。带有F`因子的菌株称为初生F`菌株。

4.原生质体融合（Protoplast Fusion）

通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程，称为细胞融合。原生质体融合的主要步骤包括原生质体制备、原生质体融合、再生成正常细 胞、检出融合细胞。

二、真核微生物基因重组

真核微生物基因重组方式有有性杂交和准性生殖。有性杂交是一般指性细胞间的接合 和随之发生染色体重组，并产生新遗传型后代的一种方式；准性生殖是同一生物的两个不同 来源的体细胞经融合后，不通过减数分裂而导致低频率的基因重组。

7.5菌种的衰退、复壮和保藏

一、菌种的衰退与复壮

1.衰退（degeneration）

菌种在培养或保藏过程中，由于自发突变的存在，出现某些原有优良生产性状的劣化、遗传标记的丢失等现象，称为菌种的衰退。

衰退的原因有基因突变和环境条件所致，包括培养和保藏条件。常见的衰退现象：菌落 和细胞形态的改变；生长速度缓慢，产孢子越来越少；抵抗力、抗不良环境能力减弱等；代 谢产物生产能力或其对宿主寄生能力下降。2.菌种的复壮（rejuvenation）

使衰退的菌种恢复原来优良性状称为菌种的复壮。复壮有广义和狭义之说。广义的复壮 是指在菌种的生产性能未衰退前就有意识的经常进行纯种的分离和生产性能测定工作，以期 菌种的生产性能逐步提高。实际上是利用自发突变（正变）不断地从生产中选种；狭义的复 壮是指在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和生产性能测定等方法，从衰退的群体中 找出未衰退的个体，以达到恢复该菌原有典型性状的措施。

菌种的复壮可采取以下措施：（1）纯种分离：可用平板划线法、涂布法、倾注法、单细 胞挑取法等；（2）通过寄主体内生长进行复壮（如Bacillus thuringiensis的复壮）；（3）淘汰已衰退的个体（采用比较激烈的理化条件进行处理，以杀死生命力较差的已衰退个体）；（4）采用有效的菌种保藏方法。3.防止菌种衰退的方法：（1）控制传代次数；（2）选择合 适的培养条件；(3)采用不同类型的细胞进行传代；④采用有效的菌种保藏方法。

二、菌种 的保藏：

菌种保藏的目的是保持菌种存活，不丢失，不污染；防止优良性状丧失；随时为生产、科研提供优良菌种。其原理是选用优良的纯种，创造降低微生物代谢活动强度、生长繁殖受 抑制、难以发生突变的环境条件（其环境要素包括干燥、低温、缺氧、缺营养 以及添加保 护剂等）。菌种保藏的方法有低温保藏法、石蜡油低温保藏法、干燥保藏法、真空冷冻干燥 法和液氮超低温保藏法。低温保藏法是将菌种置于4 ℃冰箱保藏，定时传代；石蜡油低温 保藏法是用橡皮塞取代棉塞、加石蜡油；干燥保藏法是将菌种置于土壤、细纱、滤纸、硅胶 等干燥材料上保藏，如砂土管法，适用于放线菌、芽孢菌和某些真菌的保藏，保藏时间几至 几十年；真空冷冻干燥法是加有保护剂的菌悬液在冻结状态下予以真空干燥，适用于各种微 生物，便于大量保藏，菌种存活时间长，是目前最好的保藏方法；液氮超低温保藏法是将菌种置于保护剂中，预冻后保存在液氮超低温冰箱中（-196℃），是各种微生物的较理想的保 藏方法。

第八章 微生物的生态

学习要点

生态学是一门研究生命系统与其环境系统见相互作用规律的科学。微生物生态学是研究 微生物群体与其周围生物和非生物环境条件间相互作用规律的科学。

8.1 微生物在自然界中的分布

土壤中的微生物主要包括细菌（约108）、放线菌（约107）、霉菌（约106）、酵母菌（约 105）、藻类（约104）、原生动物（约103）。

水体的自净作用主要是生物学和生物化学的作用，包括：①好氧菌对有机物的降解作用； ②原生动物对细菌的吞噬作用；③噬菌体对宿主的裂解作用；④藻类对无机元素的吸收利用； ⑤浮游动物和一系列后生动物通过食物链对有机物的摄取和浓缩作用等。

人肠道内有60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌，其中厌氧菌占绝大多 数。

凡依赖于极端环境（高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐 射强度等）才能正常生长繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物。包括：嗜热微生物、嗜 冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物、抗辐射的微生物。

悉生生物是凡已人为地接种上某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物。

根际微生物又称根圈微生物，是生活在根系邻近土壤，依赖根系的分泌物、外渗物和脱 落细胞而生长，一般对植物发挥有益作用的正常菌群。它们多数为G-细菌，如假单胞菌属、土壤杆菌属、无色杆菌属、节杆菌属等。

附生微生物：生活在植物地上部分表面，主要借植物外渗物质或分泌物质为营养的微生 物，主要为叶面微生物，鲜叶表面一般含106个／g细菌。此外，还有少量酵母菌和霉菌，放线菌则很少。

8.2 微生物与生物环境间的关系

微生物与生物环境间的相互关系主要有互生、共生、寄生、拮抗和捕食等5类。互生是 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，偏利于一方 的生活方式。如：好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌生活在一起时，后者分解纤维素的产物 有机酸可为前者提供固氮时的营养，而前者则向后者提供氮素营养物。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的一种相互

关系。如：真菌与蓝细菌共生的地衣；根瘤菌与豆科植物的共生；白蚁与微生物的共生，微生物分解纤维素供白蚁营养，白蚁为微生物创造无氧环境而提供纤维素；瘤胃微生物与反刍 动物的共生。寄生一般是指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内（包括细胞内）或 体表，从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。如： 蛭弧菌寄生G-细菌。拮抗指由某种生物所产生的特定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。如：泡菜乳酸菌产生的乳酸对其他腐败菌的拮抗作用。捕食一 般指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。如：生 物链。

8.3 微生物与自然界物质循环

物质循环是指一切生物将所需重要化学元素自非生命物质状态转变为有生命的物质状

态，再自有生命的物质状态转变为非生命的物质状态，如此循环不已。微生物既是分解者、消费者，又是生产者。

在碳素循环中，微生物是自然界有机物的最重要的分解者。在氮素循环中，只有微生物 能参与其中的8个关键反应（生物固氮、硝化作用、同化性硝酸盐还原作用、氨化作用、铵 盐同化作用、异化性硝酸盐还原作用、反硝化作用、亚硝酸氨化作用）。

在硫素循环中，微生物也参与同化性硫酸盐还原作用、脱硫作用、硫化作用、异化性硫 酸盐还原作用、异化性硫还原作用。

细菌沥滤是利用化能自养细菌对矿物中的硫或硫化物进行氧化，使它不断生产和再生酸 性浸矿剂，并让低品位矿石中的铜等金属以硫酸铜等形式不断溶解出来，然后再采用电动序 较低的铁等金属粉末进行置换，以此获得铜等有色金属或稀有金属。

8.4微生物与环境保护

富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长 繁殖的现象。“水华”和“赤潮”就是由富营养化而引起的典型事例。“水华”指发生在淡水 水体（池、河、江、湖）中的富营养化现象。其特点：在温暖季节，当水体中的氮磷比例达 15~20比l时，水中的蓝细菌和浮游藻类突然快速繁殖，从而使水面形成了一薄层蓝、绿色 的藻体和泡沫。其中生长着的蓝细菌类（微囊蓝细菌、鱼腥蓝细菌、束丝蓝细菌）、藻类(衣 藻、裸藻、硅藻等)，其中许多种类均产毒素。“赤潮”指发生在河口、港湾或浅海等咸水区 水体的富营养化现象。赤潮生物多达260余种，包括：蓝细菌、藻类和原生动物，已知其个 有70余种产毒。

水体污染程度的衡量指标主要有：BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）、TOD（总需 氧量）和TOC（总有机含碳量）等。BOD一般指在1L污水或待测水样中所含的一部分易氧化 的有机物，当微生物对其氧化、分解时，所消耗的水中溶解氧毫克数（其单位为mg/L）。COD是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标，指1L污水中所含的有机物在用强氧化剂

将它氧化后，所消耗氧的毫克数（mg/L）。TOD指污水中能被氧化的物质在高温下燃烧变成 稳定氧化物时所需的氧量，TOD是评价某水质的综合指标之一。TOC指水体内所含有机物中 的全部有机碳的量。

污水处理的方法主要有好氧生物处理（活性污泥法、生物膜法、氧化塘）和厌氧生物处 理。沼气发酵又称甲烷形成，是产甲烷菌在厌氧条件下，利用H2还原CO2等碳源营养物以产

生细胞物质、能量和代谢废物——CH4的过程。CH4形成可分3个阶段：水解阶段、产酸阶段、产气阶段。

生物监测环境污染有以下几种方法：（1）肠道菌群的数量作为水体质量的指标；（2）艾姆氏试验法检测环境中的“三致”物质；（3）发光细菌检测法。

第九章 感染与免疫

9.1传染

一、有关传染的概念

1．传染(infection)指病原微生物侵入机体后，克服机体的防御机能，在一定部位生长 繁殖，引起不同程度的病理过程。

2．病原微生物(pathogenic microorganism)是指能够引起人体或动物体发生传染病的 微生物。

3．条件致病菌(opportunistic bacteria)：在一般情况下不致病但在某些条件改变的 特殊情况下可以致病的微生物，称为病原微生物。

4．传染病(infectious disease)：病原微生物侵入机体后，由于受其本身因素如侵人

数量、途径及致病性(pathogenicity)和机体的抵抗力即免疫力(immunity)的影响，表现临 床症状的现象。

5．隐性传染(inapparent infection)：宿主的免疫力很强，而病原菌的毒力相对较弱，数量又较少，传染后只引起宿主的轻微损害，且很快就将病原体彻底消灭，因而基本上不出 现临床症状的现象。

6．带菌状态(carrier state)：病原菌与宿主双方都有一定的优势，但病原体仅被限制 在某一局部且无法大量繁殖，两者长期处于相持的状态。

7．外源性感染：来源于宿主体外的感染，主要来自病人、健康带菌(毒)者和带菌(毒)动、植物。

8．内源性感染：当滥用抗生素导致菌群失调或某些因素致使机体免疫功能下降，宿主 体内的正常菌群引起感染。

二、传染途径有呼吸道感染、消化道感染、创伤感染、接触感染、垂直传播。垂直传播是由 亲代通过胎盘或产道直接传播给子代的方式，主要见于病毒。

三、传染的三种可能结局：隐性传染、带菌状态、显性传染。传染病专指显性传染。

四、决定感染结局的三大因素：病原体、宿主的免疫力和环境。

1．病原微生物

病原微生物要造成感染，必须能抵抗机体内的天然防御机能而不被消灭，并在侵入体内 后能生长繁殖，扰乱机体的新陈代谢，造成传染。

要具备一些条件才能传染：

（1）毒力或致病性病原菌致病力的强弱称为毒力，其侵袭力和毒素是构成毒力的基础。

侵袭力(invasiveness)是指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。主要体现在菌毛的粘附作用、荚膜和微荚膜抗吞噬和抗体液杀菌物质以及侵袭性酶的 作用等方面。

细菌产生的毒素有外毒素(exotoxin)和内毒素(endotoxin)。外毒素(exotoxin)是指有

些病原菌在其生命活动过程中产生能释放至周围环境中的毒素称为外毒素，是其代谢的产 物，化学组成为蛋白质。用0.4％甲醛处理，可使外毒素的毒性完全丧失，但仍保留其抗原

性，这种经过处理的无毒但保留抗原性的外毒素称为类毒素(toxoid)。内毒素(endotoxin)是指大多数革兰氏阴性细菌存在于细菌细胞壁外层的组成成分，不能分泌到周围环境中，只 有当菌体死亡破裂或用人工方法裂解细菌后才能释放出来的毒素。内毒素的主要化学成分为 脂多糖（LPS)。

内毒素与外毒素的主要区别

比较项目

外毒素

内毒素

产生菌

革兰氏阳性菌为主

革兰氏阴性菌为主

存在部位

分泌到胞外的代谢产物中

细胞壁的成分

化学成分

蛋白质

脂多糖

毒性作用

较强，对组织器官具选择性

较弱，无组织器官选择性，引起发热、腹泻、出血休克等症状

抗原性

强，经甲醛处理可产生类毒素

弱，不能制成类毒素

热稳定性

对热不稳定，60-100℃半小时 即可被破坏

耐热性强

（2）数量：与毒力强弱有关。多数病原微生物需要足够数量侵入机体，才能发病。

（3）侵入途径：不同菌侵入途径不同，只有侵入易感机体的一定部位，才能发病。

2．机体的抵抗力(免疫力)

免疫力是指机体识别“自身”和“异已”的能力或活动。在正常条件下，它对机体有利，在异常条件下，也可使能机体有损害。

（1）免疫反应分类

①非特异性免疫与特异性免疫：非特异性免疫是机体对所有病原微生物都有防御作用，没有特殊的选择性。它受遗传控制，是机体在长期的种系发育与进化过程中逐渐建立起来的 一系列防卫机能，在个体一出生就具有，又称天然免疫（先天免疫）。特异性免疫是指机体 针对某一种或某一类微生物或其产物所产生的特异性抗力，是个体在生活过程中通过隐性感 染或预防接种等方式，使抗原与免疫系统的细胞相接触后而获得的防卫机能，又称后天获得 性免疫。

②自动免疫与被动免疫：自动免疫是指用人工方法注射抗原（菌苗、疫苗、类毒素），使机体产生免疫功能。被动免疫是指用人工方法注射抗体（抗毒素、抗血清）而产生对病原 体的抵抗力。

③细胞免疫与体液免疫：细胞免疫是指致敏淋巴细胞与其相应抗原作用所产生的特异性 免疫。体液免疫是抗体的免疫作用。

（3）免疫的功能：包括生理防御功能（免疫防御）、自身稳定功能（免疫稳定）、免疫 监视作用(及时排除突变细胞。

3．环境条件

对病原微生物致病性有影响环境因素包括：宿主环境（先天，后天）、外界环境、自然 环境、社会环境。

五、传染病的基本特征

传染病的基本特征是有病原体、传染性、流行性、地方性、季节性和免疫性。

9.2 非特异性免疫

非特异性免疫是机体在长期的种系发育和进化过程中逐渐建立起来的一系列天然防御 功能。

它的特点是：同一种的所有个体都具有；大多是机体的“常备”因素，有些是异物入侵

后很快就出现的反应(炎症)，因而能迅速发生防御作用；没有专一性，对所有入侵的病原微 生物均发生作用。主要包括：

1．机体的屏障结构:由阻挡病原微生物侵入的皮肤和粘膜屏障，阻挡微生物从血液进入 脑组织或脑脊液的血脑屏障以及使病原微生物和有害产物不能通过母体胎盘进入胎儿机体 的胎盘屏障组成。

2．吞噬细胞的吞噬作用 人类吞噬细胞包括小吞噬细胞和大吞噬细胞。

大吞噬细胞 巨噬细胞(固定于各种组织中)

吞噬细胞 大单核细胞(血液中吞噬细胞的前体)

小吞噬细胞：中性粒细胞(存在于血液中)。

3．炎症反应

4．体液因素：正常体液和组织中含有多种杀伤或抑制病原体的物质，主要有补体系统(complement system)、乙型溶素、溶菌酶和干扰素(interferon)等

补体是人和动物血清中的一组球蛋白(20种以上)成分，因在抗原抗体反应中，有补充

抗体的能力。补体的生物学作用包括溶解和杀伤细胞功能、中和病毒作用、趋化作用和免疫 粘附作用。

干扰素是宿主细胞在病毒等多种诱导剂（细菌、真菌、原虫、立克次氏体等）刺激下产 生的一类低分子量糖蛋白，当它再作用于其他细胞时，使其他细胞立即获得抗病毒和抗肿瘤 等多方面的免疫力。

9.3 特异性免疫

特异性免疫是指个体出生后，在与抗原物质接触过程中所建立起来的免疫力。主要特点 是：具有针对性，即特异性地对某一种或几种入侵的病原微生物或其他抗原物质起反应；主 要通过机体免疫应答过程来实现，包括体液免疫和细胞免疫。

一、特异性免疫类型

特异性免疫按获得方式分为自动和被动免疫。

自动免疫

被动免疫

自然的显性或隐性感染

经胎盘或乳汁由母体传递给 婴儿

人工的接种疫苗

输入免疫细胞、抗血清或其它 制剂

二、免疫系统(immene system)

由主宰或执行机体免疫功能的器官、组织和细胞所组成的一个系统称为免疫系统。

参与特异性免疫的免疫器官根据其在免疫中所起作用的不同可区分为中枢免疫器官和

外周免疫器官。中枢免疫器官又称一级淋巴器官，主要包括胸腺、骨髓和鸟类法氏囊等。在 胚胎发育的早期发生，造血干细胞在此增殖、发育、分化。周围免疫器官又称二级淋巴器官，包括脾和淋巴结。来自中枢淋巴器官的淋细胞(B细胞和T细胞)在这些淋巴器官内遇到抗原 刺激时，增殖并进一步分化为浆细胞和致敏细胞执行体液免疫和细胞免疫功能。

免疫细胞是泛指所有参与免疫反应的细胞及其前身。包括造血干细胞、淋巴细胞、单核细胞、细胞脑和树突状细胞等。免疫细胞均来源于骨髓干细胞。免疫活性细胞是指能特异性地识别 抗原进行分化增殖后产生抗体或淋巴因子，以发挥特异性免疫应答的一类细胞如T、B细胞。

T淋巴细胞（胸腺依赖淋巴细胞）表面标志有绵羊红细胞（sRBC)受体、有丝分裂原受 体等。T细胞按功能可分为：（1）T调节细胞： 辅助性T细胞(TH)、抑制性T细胞（TS)；（2）T效应细胞： 迟发型超敏T细胞(TD)、细胞毒T细胞(TC)。B淋巴细胞（骨髓依赖淋

巴细胞）标志是膜表面免疫球蛋白SmIg。

在特异性免疫中，淋巴细胞不易直接接触抗原，须经巨噬细胞吞噬消化，将抗原信息传 递给淋巴细胞。此外，巨噬细胞还能释放白细胞介素-1，参与免疫。

三、特异性体液免疫是由抗体介导的免疫。主要作用是：中和外毒素、调理作用、凝集 作用、阻止病原菌对粘膜的吸附。

四、特异性细胞免疫是致敏T淋巴细胞介导的免疫。主要作包括（1）TD细胞的作用： 释放淋巴因子，其作用于免疫活性细胞而产生免疫效应。淋巴因子作用无特异性，但其释放 需特异性抗原刺激。（2）TC 细胞作用：能特异性地识别靶细胞表面抗原，与其结合，使其 溶解。

五、免疫应答（immune response）是从一个抗原刺激开始，机体内抗原特异性淋巴细

胞识别抗原（感应）后，发生活化、增殖和分化，表现出一定的体液免疫和细胞免疫的效应 的过程。免疫应答一般分为感应阶段、反应阶段和效应阶段等３个阶段。

体液免疫的过程：B细胞一般在T细胞辅助下接受抗原刺激，增殖分化形成浆细胞，浆 细胞合成并分泌具有专一性的抗体。存在于血浆、淋巴和组织液等体液中的抗体与相应的抗 原特异性结合，在补体参与下发挥免疫效应，称为体液免疫(HI)。

细胞免疫的过程为：首先是T细胞识别抗原并在抗原信息刺激后大量增殖、分化为致敏 淋巴细胞。致敏淋巴细胞再次与抗原相遇，除具有直接杀伤作用的Tc外，TDTH可释放多种淋

巴因子，巨噬细胞趋化因子等，他们参与超敏反应，可在反应的局部引起以单核细胞浸润为 主功炎症，在清除慢性或脑内感染的病原体、肿瘤免疫、移植排斥反应以及自身免疫疾病中 起重要作用。

免疫应答的病理反应有超敏反应、免疫耐受性和自身免疫病。

9.4 抗原与抗体Antigen and Antibody

一、抗原

抗原（antigens，Ag)又称免疫原(immunogen)，是一类能被机体特异性免疫系统所识别，能刺激机体产生免疫应答并能与应答产物发生反应的物质因素。抗原有两个突出的特性，一 是抗原进入机体后，能诱导免疫系统形成特异抗体或致敏淋巴细胞的能力称免疫原性或抗原

性。二是抗原能与其所诱导产生的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性反应的能力，称为免疫反 应性。具有抗原性和反应原性的抗原称为完全抗原, 只有反应原性，没有抗原性的抗原称为 半抗原。

抗原免疫原性的物质基础是异物性(异种间物质、同种异体间物质、自体隔绝成分、自 体组织蛋白变性)和一定的物化特性(大分子物质、一定的结构和特异性)。抗原的特异性由 分子表面上的特定化学基团——抗原决定基所决定的。半抗原实际上就是抗原决定基。任何 抗原都可看成是一个载体与半抗原的复合物。

微生物抗原结构有鞭毛抗原（H抗原）、菌体抗原（O抗原）、表面抗原（如荚膜抗原）、外毒素和类毒素。

二、抗体

抗体(antibody)是由抗原刺激机体后所形成的一类具有与该抗原发生特异性结合反应 的免疫球蛋白(Ig)。已知有IgG、IgA、IgM、IgD和IgE等5类免疫球蛋白，它们普遍存在 于生物体内的血液、体液、外分泌液及某些细胞(如淋巴细胞)的细胞膜上。

5种Ig结构基本上相似。单体由4条多肽链组成，两条长链称重链（H链），两条短链 称轻链（L链），呈Y字形，链间由二硫键相连。不变区（C区）与可变区（V区），枢纽 区，抗原结合在V区。1个Y字抗体有2个抗原结合点，是两价抗体

抗体形成一般规律有初次反应与再次反应、回忆反应及几类抗体出现顺序。所谓初次应 答是机体初次接触抗原后，须经过一段潜伏期后才能在血清中产生抗体，抗体量一般不高，维持时间短、很快下降的反应。二次应答是在对抗原发生初次应答后，再次注射相同的抗原，潜伏期明显缩短，抗体量迅速上升到最大幅度，可达初次注射产生抗体的10—100倍，且在 体内维持时间长，抗体的类别主要为IgG。回忆应答是当初次注射后所产生的抗体在体内完 全消失时，如再接触抗原时，又可使该抗体突然上升。若再接触的抗原与初次接触的抗原相 同，所引起的回忆反应称为特异性回忆反应。有时再接触的抗原是与初次接触的抗原不相同 的另一种抗原，也可引起与初次抗原相对应的抗体的产生，称为非特异性回忆反应。

几类抗体出现的顺序：一般抗原刺激机体后，IgM出现最早，但很快消失，在血液中只 能维持数周或数月。而后出现的是IgG。当IgM接近消失时，IgG正达高峰，且在血液中维 持时间较长，有的可达数年以上。最后出现的是IgA，常在IgM和IgG出现后2周至2个月

才能在血液中测出，含量少，但维持时间较长。

抗体产生的规律的实际意义：（1）预防接种中一般都采用二次或多次接种法，且第一次 和第二次抗原刺激之间有时间上的间隔，使出现二次应答，从而产生大量抗体且维持时间长；（2）制备抗体中，通常采用多次注射抗原的方法；（3）疾病诊断中，根据几类抗体出现的 先后规律，可作出早期快速诊断。

三、抗体形成机理有诱导学说（模板学说）、无性繁殖系选择学说、抗体多样性分子 生物学机制等三种。

9.5免疫学的实际应用

1．单克隆抗体的制备：1975年，Kohler和Milstein证明：骨髓瘤细胞与免疫动物的 脾细胞融合形成的杂交瘤细胞，能分泌针对免疫抗原中的一种抗体，且杂交瘤细胞一经建立，即具有肿瘤细胞在体外无限繁殖和脾细胞产生抗体的双重功能。杂交瘤细胞在细胞培养中产 生大量单一类型的高纯度抗体称为单克隆抗体。

2．血清学反应(凝集反应,沉淀反应,补体结合试验)

在体外进行的体液免疫反应一般采用血清进行试验，称为血清学反应。

抗原抗体反应的一般规律：特异性、可逆性、定比性、阶段性（特异结合阶段、可见反 应阶段）、条件性（需电解质、温度、pH等）。抗原-抗体的免疫学反应，精确灵敏，特异 性高，广泛应用于医学、生物学。

（1）沉淀反应：抗原、抗体都处于溶解状态，按适当比例混合后，在电解质、温度适合 的条件下，产生沉淀现象。抗原称沉淀原，抗体称沉淀素。实验方法有玻片法、试管法、环 状试验、琼脂扩散法、免疫电泳。

（2）凝集反应：颗粒性抗原与其特异性抗体在有电解质情况下，结合成可见凝集块。抗 原称凝集原，抗体称凝集素。实验方法有直接凝集实验、间接凝集实验、间接凝集抑制实 验免疫妊娠试验）、交叉凝集与凝集素吸收实验。

（3）补体结合反应：补体作用没有特异性，可与任何抗原抗体复合物结合，但不能单独 与抗原或抗体结合。补体结合反应系统由结合系统和指示系统组成：

结合系统：主要是抗原（可溶性）、抗体及补体，都是液体，无可见反应：

指示系统（溶血系统）：羊红细胞与羊红细胞抗体（溶血素），若补体被结合，不溶血，反应阳性，说明抗原、抗体是对应的；若补体不结合，则与溶血系统结合，出现溶血，反应 阴性，说明抗原、抗体不对应。

3．现代免疫标记技术

某些小分子物质结合到抗原或抗体上，不影响抗原抗体反应但使之更容易观察从而提高 检测的灵敏度，称为免疫标记技术。

三大标记技术：荧光素、放射性同位素、酶标记。常用方法有（1）免疫荧光方法（荧 光抗体法）：荧光标记抗体，荧光标记抗抗体。（2）酶免疫测定：酶标记抗体或抗抗体进行 抗原抗体反应。常用酶是辣根过氧化物酶HRP，以二氨基联苯胺DRP为底物，产生棕褐色。双抗体夹心法和间接免疫吸附法（酶联免疫吸附试验法ELISA、酶标法）。（3）放射免疫测 定法RIA。（4）免疫电镜技术IEM。（5）发光免疫测定法LIA。

4．免疫印迹(Western Blot)： SDS-PAGE的高分辨率 + 免疫反应的特异性。

5.免疫预防

人工免疫用于预防传染病时，即为免疫预防。有人工自动免疫和人工被动免疫。

9.6生物制品

凡是人工免疫用的抗原和抗体制品以及诊断用的抗原和抗体制品统称为生物制品。生物 制品有疫苗、类毒素和免疫血清。

1．疫苗

疫苗是由病原微生物本身加工制成的。一般由细菌、螺旋体等制成的预防用生物制品 称为菌苗，而由病毒、立克次氏体制成的称为疫苗。

活菌(疫)苗：用无毒的或充分减毒的病原微生物制成。

死菌(疫)苗：用物理或化学方法将病原微生物杀死后制成。

自身菌苗：是从患者自身病灶中分离的病原菌制成的死菌苗。

亚单位疫苗：将病原微生物某种抗原成分提取出来制成疫苗，可特异性地防治某种疾 病，此种疫苗称为亚单位疫苗。

基因工程疫苗：应用DNA重组技术将病原微生物的致病基因提取后与载体连接，然后 转入合适的受体菌中，使致病菌基因得到表达，将表达产物加工制成的疫苗即基因工程疫苗。

2．类毒素

3．免疫血清

含有特异抗体的血清称为免疫血清。有抗毒素、抗菌血清、胎盘球蛋白和血清球蛋白等。

第十章 微生物的分类和鉴定

学习要点

一、微生物的分类单元和命名

微生物分类学(microbial taxonomy)是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理 清楚的各种分类单元或分类群(taxon)的科学，包括分类(classification)、命名

(nomenclature)和鉴定(identification)。

第二篇：微生物学周德庆版重点课后习题答案

Dp影 绪论

1.微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。

2.列文虎克（显微镜，微生物的先驱）

巴斯德（微生物学）

科赫（细菌学）3.什么是微生物？习惯上它包括那几大类群？

答：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它是一些个体微小结构简单的低等生物。包括①原核类的细菌（真细菌和古细菌）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体；②真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）、原生动物和显微藻类；③属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒）。

4.为什么说微生物的“体积小、面积大”是决定其他四个共性的关键？

答：“体积小、面积大”是最基本的，因为一个小体积大面积系统，必然有一个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4个共性。第一章 原核生物的形态、构造和功能

1.细菌：是一类细胞极短（直径约0.5微米，长度约0.5-5微米），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.试图示肽聚糖单体的模式构造，并指出G+细菌与G-细菌在肽聚糖成分和结构上的差别？ 答：主要区别为；①四肽尾的第3个氨基酸不是 L-lys，而是被一种只有在原核微生物细胞壁上的特殊氨基酸——内消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；②没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸（D-Ala）的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相连，因而只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。3.试述革兰氏染色的机制。

答：革兰氏染色的机制为：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色 1

Dp影 剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，在加上它不含类脂，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，在经沙黄等红色染 料复染，就使 G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色（实为紫加红色了）。4.渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？你对此有何评价？ 答：芽孢是某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠构造，称为芽孢。/芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差以及皮层的离子强度很高，这就使皮层产生了极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，其结果造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，正是这种失水的核心才赋予了芽孢极强的耐热性。

5.是列表比较细菌鞭毛、菌毛和性毛的异同。

答：鞭毛，生长在某些细菌表面的长丝状、波曲的蛋白质附属物，称为鞭毛，数目为一至十条，具有运动功能；菌毛是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直且数目较多的蛋白质附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能，比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞膜上；性毛，构造与成分与菌毛相同，但比菌毛长，且每一个细胞仅一至少数数根。6.试以链霉菌为例，描述这类典型放线菌的菌丝、孢子和菌落的一般特征。答：放线菌是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物 典型放线菌—链霉菌的形态构造 链霉菌的细胞呈丝状分枝，菌丝直径很小，与细菌相似。其菌体由分枝的菌丝组成。由于菌丝的连续生长和分枝所以形成网络状菌丝体结构。在营养生长阶段，菌丝内无隔，内含许多核质体，故一般呈单细胞状态。基内菌丝（营养菌丝“根”，吸收水、营养和排泄代谢废物）气生菌丝生长致密，覆盖整个菌落表面，菌丝呈放射状。链霉菌孢子丝的形 2

Dp影 状和排列多种多样，有直、波曲、钩状、螺旋状、丛生、轮生等。其中以螺旋状的孢子丝较为 常见，而螺旋状孢子丝按其螺旋的松紧、大小、转数和旋向又分为多种。孢子丝是放线菌分类鉴定的重要指标。

第二章 真核微生物的形态、构造和功能

1.试列表比较真核生物和原核生物的10个主要差别。答：①真核细胞的细胞核由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核。②真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行；而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。③真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器；原核细胞没有。④真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体 ；而在原核生物则无。⑤真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期（S期）；原核细胞则没有，其DNA复制常是连续进行的。⑥真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。⑦真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。⑧真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。⑨真核细胞的核糖体为80s型，原核生物的为70s型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。⑽真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链。⑾真核生物细胞较大，一般10~100纳米，原核生物细胞较小，大约1~10纳米。⑿真核生物一般含有细胞器（线粒体和叶绿体等），原核生物的细胞器没有膜包裹。⒀真核生物新陈代谢为需氧代谢（除了amitochondriats)，原核生物新陈代谢类型多种多样。⒁真核生物细胞壁由纤维素或几丁质组成，动物没有细胞壁，原核生物真细菌中为 3

Dp影 肽聚糖。⒂真核生物动植物中为有性的减数分裂式的受精、有丝分裂，原核生物通过一分为二或出芽生殖、裂变。⒃真核生物遗传重组为减数分裂过程中的重组，原核生物为单向的基因传递。⒄真核生物鞭毛为卷曲式，主要由微管蛋白组成，原核生物鞭毛为旋转式，由鞭毛蛋白组成。⒅真核生物通过线粒体进行呼吸作用，原核生物通过膜进行呼吸作用。

2.试以表解法介绍霉菌的营养菌丝和气生菌丝各分化成哪些特化构造，并简要说明它们的功能。

答：特化的营养菌丝：吸取养料：①假根：具有固着和吸取养料的功能②吸器：专性寄生的真菌所产生。只在宿主细胞间隙间蔓延的营养菌丝上分化出来的短枝。吸取宿主细胞内的养料而不使其致死。附着：①附着胞：借附着胞牢固的粘附在宿主的表面②附着枝：休眠（或休眠及延伸）：①菌核：休眠菌丝组织，表面颜色黑或暗，颗粒状。贮藏养料，抵抗逆境②菌索：具有延伸和生长能力，能够吸收营养。延伸：匍匐枝：具有延伸功能，如有菌丝，就不会形成像在其它真菌中常见的那样有固定大小和形态的菌落。如：根霉捕食线虫：菌环、菌网。特化的气生菌丝：（各种子实体）简单：①无性：分生孢子头、孢子囊②有性：担子。复杂：①无性：分生孢子器、分生孢子座②有性（子囊果）：闭囊壳、子囊壳、子囊盘

3.请简要综述一下覃菌的分类的地位、已记载种数、食用和药用种类的数目、食用菌产业的优势有关研究生产概况等信息。（P63）

第三章 病毒和亚病毒因子

1.烈性噬菌体：凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解这五个阶段而实 现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。

2.温和噬菌体：凡吸附并侵入细胞后，噬菌体的 DNA 只整合在宿主的核染色体上，随宿主细胞DNA的复制而复制并不会引起其裂解的噬菌体叫温和噬菌体。

3.溶源菌：一类被温和噬菌体感染后能相互长期共存，一般不会出现迅速裂解的宿主细胞。

Dp影 4.病毒粒有哪些对称体制？各种对称体制又有几种特殊外形？试各举一例。

答：对称体制：①螺旋对称:烟草花叶病毒 ②二十面体对称：腺病毒 ③复合对称：T 偶数噬菌体。

5.试以E.coli T偶数噬菌体为例，图示并简述复合对称型病毒的典型构造，并指出其各部分的构造的特点和功能。答：大肠杆菌T4噬菌体为典型的蝌蚪形噬菌体，由头部和尾部组成。头部为由蛋白质壳体组成的二十面体，内含DNA。尾部则由不同于头部的蛋白质组成，其外包围有可收缩的尾鞘，中间为一空髓，即尾髓。有的噬菌体的尾部还有颈环、尾丝、基板和尾刺。侵染寄主时，尾鞘收缩，头部的DNA即通过中空的尾部注入细胞内。6.什么是烈性噬菌体？试述其裂解性增殖周期。答：烈性噬菌体：凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体。①吸附：噬菌体尾丝散开，固着于特异性受点上。②侵入：尾鞘收缩，尾管推出并插入到细胞壁和膜中，头部的核酸注入到宿主细胞中，而蛋白质衣壳留在细胞壁外。③增殖增殖过程 包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。注入细胞的核酸操纵宿主细胞代谢机构，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。④成熟（装配）寄主细胞合成噬菌体壳体(T4 噬菌体包括头部、尾部),并组装成完整的噬菌体粒子。⑤裂解（释放）子代噬菌体成熟后，脂肪酶和溶菌酶促进宿主细胞裂解，从而释放出大量子代噬菌体。

7.什么是效价，测定噬菌体效价的方法有几种？最常用的是什么方法，其优点如何？

答：效价表示每毫升试样中所含有的具有侵染性的噬菌体粒子数。又称嗜菌斑形成单位数或感染中心数。测定方法：液体稀释法，玻片快速测定法，单层平板法，较常用且较精确的方法称为双层平板 法。优点：加了底层培养基后，可弥补培养皿底部不平的缺陷；可使所有 5

Dp影 的嗜菌斑都位于近乎同一平面，因而大小一致、边缘清晰且无重叠现象；又因上层培养基中琼脂较稀，故可形成形 态较大、特征较明显以及便于观察和计数的嗜菌斑。8.何谓一步生长曲线？它分几期，各期有何特点？

答：一步生长曲线 ：定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线。潜伏期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。又可分为隐 晦期和胞内累积期。裂解期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。裂解量每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。

9.什么是溶源菌，它有何特点？如何检验出溶源菌？

答：①一类被温和噬菌体感染后能相互长期共存，一般不会出现迅速裂解的宿主细胞。②溶源性的特点：a自发裂解 ③将少量溶源菌与大量的敏感性指示性菌（遇溶源菌裂解后所释放的温和噬菌体的大肠杆菌）相混合，然后与琼脂培养基混匀后倒一个平板，经培养后溶源菌就一一长出菌落。由于溶源菌在细胞分裂过程中有极少数个体会引起自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌周围 的指示菌菌苔，于是就形成了一个个中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈围着的这种特殊溶源菌。

第四章 微生物的营养和培养基

1.天然培养基：一类利用动、植物或微生物体包括用其提取物制成的培养基。（培养多种细胞 的牛肉膏蛋白胨培养基、培养酵母菌的麦芽汁培养基）

2.牛肉膏蛋白胨琼脂培养基：(细菌)这是一种应用十分广泛的天然培养基，其中的牛肉膏为微生物提供碳源、磷酸盐和维生素，蛋白胨主要提供氮源和维生素，而NaCl提供无机盐。3.组合（合成）培养基：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。6

Dp影（链霉菌：高氏一号培养基即淀粉硝酸盐培养基，真菌：察氏培养基即蔗糖硝酸盐培养基）4.马铃薯蔗糖培养基(PDA)：（真菌）马铃薯是碳源又是氮源，蔗糖纯粹是碳源，琼脂即使氮源又是固化剂，另外马铃薯还提供一些维生素及无机盐。5.试述通过基团转移运送营养物质的机制。

答：定义：基团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会发生分子结构的改变。广泛存在于原核生物中。主要用于运送各种糖类、核苷酸、丁酸、腺嘌呤等物质，特点是每输入一份子葡萄糖分子就需要消耗一个ATP的能量。机制：在大肠杆菌中，主要靠磷酸转移酶系统（PTS）即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统。（1）热稳载体蛋白（HPr）的激活：细胞内的高能化合物—磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基团通过酶I的作用把HPr激活；（2）糖经磷酸化而进入细胞内：膜外环境中的糖分子先与细胞膜外表面上的底物特异蛋白—酶IIc结合，接着糖分子被由P～HPr→酶IIa→酶IIb逐级传递来的磷酸基团激活，最后通过酶IIc再把这一磷酸糖释放到细胞质中。6.什么是选择性培养基？试举一实例并分析其中为何有选择性功能。

答：一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的原理而设计的培养基。7.什么是鉴别性培养基？试以EMB为例分析其中为何有鉴别性功能。

答：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。伊红美蓝乳糖培养基（EMB）：最常见的鉴别性培养基。其中的伊红和美蓝两种苯胺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。在低酸度时，这两种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。因此试样中的多种肠道细菌会在 EMB 培养基上产生 易于用肉眼识别的多种特征菌落，尤其是大肠杆菌，因其强烈分解乳搪而产生大量的混合酸，菌体带 H+故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，所以菌落染上深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金 7

Dp影 属闪光。

第六章 微生物的生长及其控制

1.超氧阴离子自由基:存在于生物体内，由酶促方式形成或非酶促方式形成。

2.超氧化物歧化酶(SOD)：是一种广泛存在于动植物、微生物中的金属酶。能催化生物体内超氧自由基(O-2)发生歧化反应，是机体内O-2的天然消除剂。从而清除O-2，在生物体的自我保护系统中起着极为重要的作用；在免疫系统中也有极为重要的作用。3.超氧化物歧化酶学说：（P162）

4.利用加压蒸汽对培养基进行灭菌时，常易招致哪些不利影响？如何防止？

答：可能使培养基内不耐热的物质受到破坏，如使糖类形成氨基糖、焦糖，还可能使磷酸盐、碳酸盐与某些阳离子结合形成难溶性复合物而生成沉淀；（生产上可以把糖类物质用连消的方法，可以减少有害物质生成。培养基中加入螯合剂，可以减少沉淀的生成）；也可以采用在较低温度（115℃ 即 0.7kg/cm2 或 10 磅/英寸）下维持35min的方法。5.试以磺胺以及其增效剂TMF为例，说明这类化学治疗剂的作用机制。

答： 答： 磺胺会抑制 2-氨-4-羟-7，8-二氢蝶啶酰焦磷酸与 PABA 的缩合反应。这是由于磺胺是 PABA 的结构类似物，可与它发生竞争性拮抗作用，使某些磺胺分子与 2-氨-4-羟-7，8-二氢蝶啶酰焦 磷酸缩合，形成一个 2-氨-4-羟-7，8-二氢蝶酸的类似物。这样就使那些能利用二氢蝶啶和 PABA 合成叶酸的细菌无法合成叶酸，于是生长受到抑制。另外，TMF 能抑制二氢叶酸还原酶，使二 氢叶酸无法还原成四氢叶酸。这样，TMF 就增强了磺胺的抑制效果。在细菌合成四氢叶酸过程 中，磺胺与 TMF 的双重阻断在防治有关细菌性传染病中，起一个“双重保险”的作用。

6.什么是生长曲线？典型的单细胞微生物生长曲线分为哪几个时期？有何特点，遇到何种问 8

Dp影 题，如何解决？

答：生长曲线：定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线；分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期四个阶段；延滞期特点：①生长速率常数等于零； ②细胞形态变大或增长，许多可形成丝状 ③细胞内 RNA 尤其是 rRNA，含量增高，原生质呈嗜碱性； ④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； ⑤对外界不良条件 NaCl 浓度、温度和抗生素等理、化因素反应敏感。缩短方法：①以稳定期的种子接种②采用较大的接种量③接种到营养丰富的天然培养基④选择损伤度小的种子。

指数期特点：①生长速率常数 R 最大，因而细胞每分裂一次所需的时间—代时（G）或原生质增 加一倍所需的倍增时间最短；②细胞进行平衡生长，故菌体内各种成分最为均匀；③酶系活跃，代谢旺盛。应用：是用作代谢、生理等研究的良好材料，是增殖噬菌体的最适宿主，也是发酵工业中用作种子的最佳材料，革兰氏染色鉴定时采用此期微生物。

稳定期的特点： ①生长速率常数R等于0，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。②开始合成抗生素等次生代谢产物；③细胞开始贮存糖 原、异染颗粒和脂肪等贮藏物；④多数芽孢杆菌在稳定期开始形成芽孢。稳定期到来的原因：①营养物尤其是生长限制因子的耗尽；②营养物的比例失调，例如 C/N 比 值不合适； ③有害代谢产物的积累，如酸、醇、毒素、H2O2等代谢产物都对自身生长有抑制作用；④pH、氧化还原势等物理化学条件越来越不适宜。衰亡期特点：①R为负值，群体呈现负生长状态；②细胞形态发生多形化，一些微生物有自溶现象；③有的微生物进一步合成或释放抗生素等次生代谢物；④芽孢杆菌释放芽孢 7.灭菌和消毒的区别。

答：①两者要求达到的处理水平不同。消毒只要求杀灭或/和清除致病微生物，使其数量减少到不再能引起人发病。灭菌不仅要求杀灭或/和清除致病微生物，还要求将所有微生物全 9

Dp影 部杀灭或/和清除掉，包括非致病微生物。总之，消毒只要求场所与物品达到无害化水平，而灭菌则要求达到没有一个活菌存在。②两者选用的处理方法不同。灭菌与消毒相比，要求更高，处理更难。灭菌必须选用能杀灭抵抗力最强的微生物(细菌芽孢)的物理方法或化学灭菌剂，而消毒只需选用具有一定杀菌效力的物理方法、化学消毒剂或生物消毒剂。将灭菌的处理方法用于消毒不仅是杀鸡用牛刀没有必要，而且还会产生本来可以不发生的副作用;而如果将消毒的处理方法用于灭菌，将会导致灭菌失败。③应用的场所与处理的物品也不同。灭菌主要用于处理医院中进入人体无菌组织器官的诊疗用品和需要灭菌的工业产品，消毒用于处理日常生活和工作场所的物品，也用于医院中一般场所与物品的处理。

第七章 微生物的遗传变异和育种

1.基因突变：简称突变，是变异的一类，泛指细胞内（或病毒体内）遗传物质的分子结构或数量发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。

2.营养缺陷型：野生型的菌株经过诱变剂处理以后，由于丧失某酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长，这类突变菌株称为营养缺陷型突变菌株。3.回复突变： 突变体(mutant)经过第二次突变又完全地或部分地恢复为原来的基因型和表现型。完全恢复是由于突变的碱基顺序经第二次突变后又变为原来的碱基顺序,故亦称真正的回复突变.部分恢复是由于第二次突变发生在另一部位上,其结果是部分恢复原来的表现型。亦称为第二位点突变(second site mutation)或基因内校正(intragenic suppression)。

4.点突变：点突变，也称作单碱基替换（single base substitution），指由单个碱基改变发生的突变。

5.诱变剂：凡是能引起生物体遗传物质发生突然或根本的改变，使其基因突变或染色体畸变达到自然水平以上的物质，统称为诱变剂。

Dp影 6.ATCC:美国典型菌种保藏中心。

7.CCCCM:中国微生物菌种保藏管理委员会。

8.质粒有何特点？主要的质粒可分几类？各有哪些理论或实际意义？（可用表格比较）

答：质粒是细菌体内的环状DNA分子；大致可以分为5类：接合性质粒、抗药性质粒、产细菌素和抗生素质粒、具生理功能的质粒、产毒质粒；在基因工程中质粒常被用作基因的载体或标记基因，抗各种抗生素，抗金属等离子等，故凡有抗菌素抗性的细菌,其质粒才可能用作运载体。而在基因工程中关键是出发菌株的选择和诱变方法的选择。因为这些都能决定诱变的效果和方向。

9.为什么说微生物是基因工程中的“宠儿”？

答： 基因工程是依据分子生物学的原理而发展起来的一种自觉、可操纵的和高效的定向分子育种手段。其应用范围和发展前景宽广。微生物因其具有小体积大面积的优越体质，加上抑郁培养和代谢类型多样性等一系列优良特性，使其在基因工程中具有不可取代的重大作用，它不仅可以用作多外源基因的优良供体、载体和受体而且还为基因工程操作提供了多种类型的必不可少的工具酶类。

10.“ATCC”是一个什么组织？目前它用于菌种保藏的方法有哪几种？为什么？

答：ATCC是美国典型菌种保藏中心的简称，是世界上最大的生物资源中心，由美国14家生化、医学类行业协会组成的理事会负责管理，是一家全球性、非盈利生物标准品资源中心。ATCC向全球发布其获取、鉴定、保存及开发的生物标准品，推动科学研究的验证、应用及进步。...第八章 微生物的生态

1.黄曲霉毒素：也称作黄曲霉素，是一种有强烈生物毒性的化合物，常由黄曲霉及另外几种霉 11

Dp影 菌在霉变的谷物中产生，如大米、豆类、花生等，是目前为止最强的致癌物质。加热至280℃以上才开始分解，所以一般的加热不易破坏其结构。黄曲毒素主要有B1、B2、G1与G2等4种，又以B1的毒性最强。食米储存不当，极容易发霉变黄，产生黄曲毒素。

2.根际微生物：又称根圈微生物。生活在根系领近土壤，依赖根系的分泌物、外渗物和脱落细胞而生长，一般对植物发挥有益作用的菌株，称为根际微生物。

3.瘤胃微生物：生活于反刍动物的瘤胃中；帮助反刍动物将植物中的纤维素和果胶消化为利于瘤胃吸收的营养物质；同时反刍动物为其提供维生素和无机盐等养料，水分，合适的温度和PH，以及良好的搅拌和无机环境；与反刍动物保持共生关系的一类微生物。

4.硝化作用：硝化作用是指异养微生物进行氨化作用产生的氨，被硝化细菌、亚硝化细菌氧化成亚硝酸，再氧化成硝酸的过程。（P259）

5.反硝化作用：又称脱氮作用，指硝酸盐转化为气态氮化物(N2和N2O)的作用。（硝酸还原作用。土壤中存在许多化能异养型反硝化细菌，在通气不良，缺少氧气的条件下，可利用硝酸中的氧，使葡萄糖氧化成二氧化碳和水并释放能量。）

6.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、分解有机物或毒素的能力。

7.为什么说土壤是人类最丰富的菌种资源库？如何从中筛选出所需要的菌种？

答：土壤是微生物的大本营： ①进入土壤中的有机物为微生物提供了良好的碳源、氮源和能源； ②土壤中的矿质元素的含量浓度也很适合微生物的发育（1.10-2.5g/L）； ③土壤中的水分虽然变化较大，但基本上可以满足微生物的需要； ④土壤的酸碱度在 pH5.5-8.5 之间，适合于大多数微生物的生长； ⑤土壤的渗透压大都不超过微生物的渗透压； ⑥土壤空隙中充满着空气和水分，为好氧和厌氧微生物的生长提供了良好的环境。⑦土壤具有保温性，与空气相比，昼夜温差和季节温差变化不大。

Dp影 筛选：配制PDA 培养基

1、原料准备： 1000ml 水；200g 土豆；20g 蔗糖；15—20g 琼脂 10g 蛋白胨;5gNaCl;15—20g 琼脂。

8.为何说微生物在自然界氮素循环中起着关键的作用？

答：在氮素循环中的8个循环中，有6个只有通过微生物才能进行，特别是为整个生物圈开辟氮素营养源的生物固氮作用，更属原核生物的专利，因此，我们可以认为微生物是自然界氮素循环的中心。

9.什么是正常菌种，以人体肠道为例说明人体肠道正常菌群与人体之间的关系？

答：人体肠道正常菌群与人体有着非常密切的利害关系。正常情况下,人体内、外环境与肠道正常菌群保持着相对平衡状态,它确保着人体的健康,但一旦在某些因素的作用下,平衡被打破,将导致某些疾病的发生。

第九章 传染与免疫

1.决定传染结局的三大因素是什么，简述三者的关系。

答：病原体，人体免疫力，环境因素；三者间的关系：病原体作为传播的起点，没有传染源就不会有传染病发生，环境因素是病原体传播的途径，没有这个媒介病原体就不会再传染源和健康人群中传播，最后是人体免疫力，免疫力较差的比如老年人和小孩比成年人更易感染。

第十章 微生物的分类与鉴定

1.何谓三域学说，提出此学说的依据何在？

答：三域学说：对多种生物的16S rRNA或18S rRNA的寡核苷酸序列测序，提出了一个与以往界级分类不同新系统，即三域学说。

提出此学说的依据：综合了L.Margulis提出的真核生物起源的内共生假说的精髓，认为 13

Dp影 现今一切生物都由一种共同祖先进化而来，它原是一种小细胞，先分化出细菌和古生菌这两类原核生物，后来在古生菌分支上的细胞在丧失了细胞壁后，发展成以变形虫状较大型、有真核的细胞形式出现，它先后吞噬了α变形细菌和蓝细菌，并进一步发生了内共生，从而两者进化成与宿主细胞难分难解的细胞器——线粒体和叶绿体，于是，宿主最终也就发展成了各类真核生物。它在目前还存在何种挑战：有些学者主要认为１６Ｓ和１８ＳｒＲＮＡ的分子进化很难代表整个基因组的分子进化，其次是已知有许多真核生物的基因组和它们表达的功能蛋白更接近于细菌而并非接近于古生菌等。

2.真菌的分类类群：（《安.贝氏菌物词典》第九版）子囊菌门、担子菌门、结合菌门、壶菌门、无性型真菌类。

3.何谓五界系统，它有何优缺点？

答：五界分类系统，它是由美国生物学家魏泰克（R.H.Whittaker,1924—1980）在1969年提出的。魏泰克在已区分了植物与动物、原核生物与真核生物的基础上，又根据真菌与植物在营养方式和结构上的差异，把生物界分成了原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界五界。

优点：从纵的方面看，它显示了生命历史的三大阶段：原核阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。从横的方面看，它展现了生物进化的三大方向：营光合作用的植物、吸收式营养的真菌和摄食式营养的动物。由于有这些优点，所以自70年代以来，这个系统已为西方生物学教本所普遍采用。

缺点：原生生物界仍然庞杂，往往与动、植物混淆不清；病毒这一大类非细胞生物还没有被包括进去等。

第三篇：电动机拖动基础-中南民大自10-复习大纲

电机及拖动基础复习大纲（2010自动化）

一、题型

1．判断题（每小题1.5分，共15分）

2．选择填空题（每小题2分，共20分）3．简答题（每小题5分，共10分）4．作图题（共10分）

二、要点

1．磁路

① 铁磁材料的非线性、磁滞性、饱和性，磁化曲线、磁滞损耗、涡流损耗、铁心损耗 ② 变压器、电机铁心材料及其与磁通的关系

2．直流电机

① 电动机、发电机运行原理，结构及各部分作用，铭牌数据定义及相关计算

② 绕组形式、特点、电路、适用类型

③ 电动机和发电机的励磁方式，电路关系，空载磁场，电枢反应及影响

④ 感应电动势和电磁转矩的计算，CT、Ce参数，电枢电路电动势平衡方程，功率关系 ⑤ 固有机械特性、人为机械特性，各种励磁方式下特性的差异 ⑥ 发电机空载电压建立的条件，各种励磁方式下外特性的差异

⑦ 起动形式，电枢电流变化

⑧ 制动方式，各种方式电枢电动势关系，制动机械特性，电机各种制动方式特点和计算 ⑨ 调速方式，调速指标及计算

⑩ 转速与功率的关系，功率与转矩的关系

3．变压器

① 概念、物理量、工作原理，磁路、电路组成 ② 额定值及相关计算

③ 联结组标号

④ 参数测定方法，试验电路，实验方法，数据处理、计算方法

4．三相交流异步电动机

① 概念、工作原理、运行状态

② 单相、三相定子磁动势、磁场

③ 绕组形式与磁动势、磁场、感应电动势，短距、分布的涵义及其作用

④ 等效电路及各参数涵义

⑤ 同步转速，转差率相关计算、功率关系，各功耗，功率计算，效率，转矩计算 ⑥ 异步电动机起动、制动、调速的方法及各机械特性 ⑦ 恒磁通原理及计算

5．实验

① 直流电机、变压器、交流电机实验电路、操作过程、注意事项

5．计算题（10分）6．分析题（10分）7．计算题（10分）8．设计题（15分）