第一篇：中南民大生科院 《微生物學(xué)教程 第二版 (周德慶)》 各章復(fù)習(xí)重點(diǎn)[大全]

第一章 原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

1.1.細(xì)菌 Bacteria

一、細(xì)菌的形態(tài)和大小

1.基本形態(tài)

（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根據(jù)空間排列方式不同又分為單、雙、鏈、四聯(lián)、八 疊、葡萄球菌。不同的排列方式是由于細(xì)胞分裂方向及分裂后情況不同造成的。

（2）桿菌（Bacillus）：桿狀或圓柱形，徑長(zhǎng)比不同，短粗或細(xì)長(zhǎng)。是細(xì)菌中種類最多的。

（3）螺旋菌（Spirillum）：是細(xì)胞呈彎曲桿狀細(xì)菌的統(tǒng)稱，一般分散存在。根據(jù)其長(zhǎng)度、螺旋數(shù)目和螺距等差別，分為弧菌Vibrio（菌體只有一個(gè)彎曲，形似C字）和螺旋菌（螺 旋狀，超過(guò)1圈）。

細(xì)菌的形態(tài)不是一成不變的，受環(huán)境條件影響（如溫度、培養(yǎng)基濃度及組成、菌齡等）。一般在幼齡和生長(zhǎng)條件適宜時(shí)，形狀正常、整齊。而在老齡和不正常生長(zhǎng)條件下會(huì)表現(xiàn)出畸 形、衰頹形等異常形態(tài)?；问怯捎诶砘蛩卮碳?，阻礙細(xì)胞發(fā)育引起；衰頹形是由于培養(yǎng) 時(shí)間長(zhǎng)，細(xì)胞衰老，營(yíng)養(yǎng)缺乏，或排泄物積累過(guò)多引起的。

2.細(xì)菌大小

細(xì)菌是單細(xì)胞的，大小在1μm左右，在顯微鏡下才能看到其形狀?？捎蔑@微測(cè)微尺測(cè) 量細(xì)菌大小，不同細(xì)菌大小不同，一般球菌直徑0.5-1μm；桿菌直徑0.5-1μm，長(zhǎng)為直徑 1-幾倍；螺旋菌直徑0.3-1μm，長(zhǎng)1-50μm。細(xì)菌大小也不是一成不變的。

二、細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)

細(xì)菌是單細(xì)胞的微生物，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)。基本結(jié)構(gòu)是細(xì)胞不變

部分或一般結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、核糖體等為全部細(xì)菌細(xì)胞所共有。特殊結(jié)構(gòu) 是細(xì)胞可變部分或特殊結(jié)構(gòu)，如鞭毛、纖毛、莢膜、芽孢、氣泡等，只在部分細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)。

（一）細(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

1.細(xì)胞壁(cell wall)：位于細(xì)胞表面，較堅(jiān)硬，略具彈性的結(jié)構(gòu)。

（1）細(xì)胞壁的功能

①保護(hù)細(xì)胞免受機(jī)械損傷和滲透壓的破壞，維持細(xì)胞形狀；②鞭毛運(yùn)動(dòng)支點(diǎn)；③正常細(xì) 胞分裂必需；④一定的屏障作用；⑤噬菌體受體位點(diǎn)所在。另外與細(xì)菌的抗原性、致病性有 關(guān)。

（2）革蘭氏染色

Cristein Gram于1884年發(fā)明的一種細(xì)菌染色方法。不同的細(xì)菌，細(xì)胞壁的化學(xué)組成

和結(jié)構(gòu)不同，通過(guò)革蘭氏染色法可將所有細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性（G＋）與革蘭氏陰性（G－）兩

大類，兩者在細(xì)胞壁組成上具有明顯差異。凡是不能被乙醇脫色，呈藍(lán)紫色，稱為革蘭氏陽(yáng) 性菌(G＋)；凡是經(jīng)乙醇脫色，呈復(fù)染劑顏色，稱為革蘭氏陰性菌(G－)

革蘭氏染色的過(guò)程：

①初染：結(jié)晶紫使菌體著上紫色；②媒染：碘和結(jié)晶紫形成脂溶性大分子復(fù)合物，分子大，能被細(xì)胞壁阻留在細(xì)胞內(nèi)；③脫色：酒精脫色，細(xì)胞壁成分和構(gòu)造不同，出現(xiàn)不同的反應(yīng)； ④復(fù)染：沙黃復(fù)染，增加脫色菌與背景的反差并區(qū)別于未脫色菌。

（3）革蘭氏陽(yáng)性菌

以金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）為例，G＋細(xì)胞壁：是連續(xù)層，厚20-80nm，由微纖絲組成的網(wǎng)狀骨架和基質(zhì)兩部分構(gòu)成，其化 學(xué)組成主要是肽聚糖和磷壁酸。

①肽聚糖（peptidoglycan）：是由許多亞單位交聯(lián)而成的大分子復(fù)合體，由雙糖單位、短肽、肽橋組成。

雙糖單位是N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG）通過(guò)β-1，4糖苷鍵相連而成；

短肽為L(zhǎng)-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala；肽橋由5個(gè)甘氨酸組成，連接相鄰的短肽。短肽全部或 部分連至NAM上，短肽之間也有連接，組成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁特有的成分，也是原核微生物的特有成分（古生菌沒(méi)有）。

溶菌酶使肽糖中的糖苷鏈斷裂，而青霉素是干擾短肽之間肽鍵的形成。

②磷壁酸（teichoic acid）：是大多數(shù)G＋的特有成分。通過(guò)磷酸二酯鍵與NAM相連，它是多元醇和磷酸的聚合物，能溶于水。其主要功能是：使壁形成負(fù)電荷環(huán)境，吸附二價(jià)金 屬離子，調(diào)節(jié)酶的活性；維持壁硬度；在細(xì)胞表面形成噬菌體吸附的受體位點(diǎn)；也是細(xì)胞壁 深層的一種抗原物質(zhì)。

（4）革蘭氏陰性菌

以大腸桿菌（E.coli）為例：

G－細(xì)胞壁的構(gòu)成是非連續(xù)層，包括外壁層和內(nèi)壁層；外壁層又稱為外膜，8-10 nm，由 脂多糖層、磷脂層和脂蛋白層組成，以脂類部分與肽聚糖相連；其中脂多糖

（lipopolysaccharide，LPS）是其主要成分，也是G－細(xì)菌的特有成分，它由類脂A、核心

多糖和O-側(cè)鏈組成。

脂多糖層的功能：①是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)－內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；②吸附鎂、鈣離 子；③決定G-表面抗原；④噬菌體受體位點(diǎn)。內(nèi)壁層緊貼細(xì)胞膜，厚2-3 nm，由肽聚糖組 成。與G＋區(qū)別在于：交聯(lián)低，肽鏈中的L-Lys往往被二氨庚二酸取代（DAP），無(wú)特殊肽橋。

（5）G＋與G－細(xì)菌細(xì)胞壁的比較：

革蘭氏陽(yáng)性菌 革蘭氏陰性菌：

細(xì)胞壁厚度 較厚，20－80nm 較薄10－15nm

細(xì)胞壁分層 不分層 分層，包括外膜和內(nèi)壁層

肽聚糖含量 含量高（30-70％）只占組分的5-10%

肽聚糖層數(shù) 層數(shù)多 低，一般1-2層

交聯(lián)度 交聯(lián)度高 較低

磷壁酸 有 無(wú)

脂多糖 無(wú) 有（在外膜層）

DAP 無(wú) 有

（6）革蘭氏染色機(jī)制

G＋細(xì)胞壁厚，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)致密，肽聚糖含量高，分子交聯(lián)度緊密，用乙醇處理后，肽聚糖 網(wǎng)孔會(huì)因脫水而明顯收縮，透性降低，故細(xì)菌仍保留結(jié)晶紫-碘復(fù)合物在細(xì)胞膜內(nèi)使其呈現(xiàn) 紫色。G－肽聚糖層較薄，肽聚糖含量低，交聯(lián)度松散，且含較多類脂質(zhì)，故用乙醇處理后，類脂質(zhì)被溶解，細(xì)胞壁孔徑變大，通透性增加，使初染的結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物易于滲出，細(xì) 胞被脫色，經(jīng)沙黃復(fù)染后呈紅色。

（7）古生菌

古生菌是一群具有獨(dú)特基因結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)發(fā)育生物大分子序列的單細(xì)胞生物，主要包括一 些獨(dú)特生態(tài)類型的原核生物。除熱源體屬Thermoplasma外，均有與真細(xì)菌類似細(xì)胞壁，但 化學(xué)成分差別很大，不含肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質(zhì)。

（8）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌

①原生質(zhì)體protoplast：人工條件下用溶菌酶除去細(xì)胞壁或用青霉素抑制細(xì)胞壁合成后形 成的球形結(jié)構(gòu)。一般由G＋形成。

②球形體spheroplast：殘留部分細(xì)胞壁的球形結(jié)構(gòu)，一般由G－形成。具有對(duì)滲透壓敏感； 有鞭毛也不運(yùn)動(dòng)；對(duì)噬菌體不敏感；細(xì)胞不能分裂等特點(diǎn)。

③細(xì)菌 L型：一種由自發(fā)突變形成無(wú)完整細(xì)胞壁的變異型，在固體培養(yǎng)基表面形成 “油煎 蛋 ”狀小菌落。

④支原體：長(zhǎng)期進(jìn)化形成的無(wú)細(xì)胞壁、形態(tài)多變的G－細(xì)菌。

2.細(xì)胞膜（cell membrane）

細(xì)胞膜是存在于細(xì)胞壁與細(xì)胞質(zhì)之間的一層柔軟而富有彈性的半透性膜。厚5－10nm。由蛋白和磷脂組成，蛋白質(zhì)含量高達(dá)75%，種類也多。

（1）膜結(jié)構(gòu)假說(shuō)：磷脂雙分子層構(gòu)成了膜基本骨架；磷脂分子在細(xì)胞膜中以多種形式不斷 運(yùn)動(dòng)，從而使膜具有流動(dòng)性；膜蛋白無(wú)規(guī)則的，以不同深度分布于膜的磷脂層中。

（2）細(xì)胞膜的功能：①高度選擇透性膜，參與物質(zhì)運(yùn)輸；②滲透屏障，維持正常滲透壓； ③重要代謝活動(dòng)中心，生物氧化和合成作用；④與壁、莢膜合成有關(guān)；⑤鞭毛著生點(diǎn)，提供 運(yùn)動(dòng)能量。

3.間體（mesosome）

間體是細(xì)胞膜內(nèi)陷形成。其功能是呼吸酶系發(fā)達(dá)，擬線粒體結(jié)構(gòu)；與壁合成、核分裂、芽孢形成有關(guān)。

4.細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物

細(xì)胞質(zhì)是位于細(xì)胞膜與擬核之間的無(wú)色透明膠狀物，原核與真核的細(xì)胞質(zhì)組成不同。原 核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)主要由水、蛋白、核酸、脂類及少量糖和無(wú)機(jī)鹽組成。不同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，含 不同內(nèi)含物，是細(xì)胞的貯藏物質(zhì)或代謝產(chǎn)物。

①貯藏物：異染粒是普通貯藏物聚β－羥丁酸顆粒是許多細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)常含有的碳源類 儲(chǔ)藏物。此外，還有肝糖粒和淀粉粒、硫滴等儲(chǔ)存碳源和硫元素的貯藏物顆粒。②磁小體： 在水生螺菌屬和嗜膽球菌屬等趨磁細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)，其功能是導(dǎo)向作用。磁小體可用來(lái)生產(chǎn)磁性 定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器。

③羧酶體：自養(yǎng)生物（如固氮菌）所特有，可能是固定CO2的場(chǎng)所。

④氣泡：是存在于許多光能營(yíng)養(yǎng)型、無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)水生細(xì)菌中的泡囊狀內(nèi)含物，其內(nèi)充滿 氣體。許多漂浮于湖水、海水表面的細(xì)菌如藍(lán)細(xì)菌都具有氣泡。

⑤核糖體（ribosome）：是一種無(wú)膜包裹的顆粒狀細(xì)胞器，具有合成蛋白質(zhì)的功能。每 個(gè)細(xì)胞含大量的核糖體。原核生物具有70S的核糖體，游離存在；真核生物具有70、80S 的核糖體，游離存在或結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器中。

5.細(xì)胞核（nuclear body）

原核細(xì)胞由于其核構(gòu)造簡(jiǎn)單故稱原核，擬核，核物質(zhì)等，原核無(wú)明顯核，僅有一核區(qū)。

其細(xì)胞核的特點(diǎn)是：無(wú)核膜、核仁、固定形態(tài)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；細(xì)胞分裂前核分裂。一般為單倍 體。主要成分為環(huán)狀雙鏈、超線圈結(jié)構(gòu)的DNA。

6.質(zhì)粒（plasmid）

質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為環(huán)狀DNA分子。它可以獨(dú)立復(fù)制，穩(wěn)定遺傳。質(zhì)粒 分子比染色體小的多，僅有50－100個(gè)基因。一個(gè)細(xì)胞內(nèi)可有一至數(shù)個(gè)質(zhì)粒。質(zhì)粒可以控制 抗生素的產(chǎn)生，在遺傳工程中質(zhì)?？勺髂康幕蜉d體。

（二）細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)

1.莢膜（capsule）

莢膜是某些細(xì)菌細(xì)胞壁外面覆蓋的一層透明粘性物質(zhì)。根據(jù)厚度和形態(tài)的不同可以分為 大莢膜、微莢膜和粘液層。莢膜由90%以上的水和多糖或多肽的聚合物組成。折光率低，可

用負(fù)染法觀察。它具有抵抗干燥；加強(qiáng)致病力，免受吞噬；堆積某些代謝廢物；貯存營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)等功能。

2.鞭毛和菌毛

鞭毛（flagellum）是某些細(xì)菌表面一種纖細(xì)呈波狀的絲狀物，是細(xì)菌運(yùn)動(dòng)器官。鞭毛 的直徑是20-25nm，長(zhǎng)超過(guò)菌體若干倍?？赏ㄟ^(guò)電鏡或特殊染色法觀察鞭毛。鞭毛由鞭毛絲、鞭毛鉤和基體三部分組成，其主要成分為蛋白質(zhì)。鞭毛的運(yùn)動(dòng)具有趨光性和趨化性。鞭毛的 著生位置與數(shù)目，可作為分類依據(jù)。

菌毛（fimbria，pilus）又稱纖毛，是某些菌體表面存在的短而多的附屬物。纖毛比鞭

毛更短、更細(xì)，且直而硬，數(shù)量很多，不具有運(yùn)動(dòng)功能，其作用是作為附著到哺乳動(dòng)物細(xì)胞 或其他物體的工具。

性菌毛（F菌毛）的構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長(zhǎng)。數(shù)量?jī)H一至少數(shù)幾根。性菌 毛一般見(jiàn)于革蘭氏陰性細(xì)菌的雄性菌株中。性菌毛的功能和雌性菌株的有性接合有關(guān)，在接 合中傳遞遺傳物質(zhì)。

3.芽孢（spore, endospore）

某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)形成圓形或橢圓形、壁厚、含水量極低、抗

逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢。芽孢位于菌體的中央或末端。每一細(xì)胞僅形成一個(gè)芽孢，反 之，一個(gè)芽孢經(jīng)萌發(fā)后也只能生成一個(gè)菌體，所以芽孢沒(méi)有繁殖功能，是細(xì)菌度過(guò)不良環(huán)境 的一種方式。

（1）芽孢的結(jié)構(gòu)：有多層，主要包括芽孢外壁、芽孢衣、皮層和核心。

（2）芽孢的形成過(guò)程：營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中的DNA濃縮形成束狀→質(zhì)膜內(nèi)陷→前芽孢雙層膜形成→

合成DPA →皮層合成→芽孢衣合成→芽孢囊裂解。

芽孢是細(xì)菌分類、鑒定中的重要形態(tài)指標(biāo)及滅菌標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)。

4.伴孢晶體

少數(shù)芽孢桿菌，如Bacillus thuringiensis（蘇云金芽孢桿菌）在形成芽孢的同時(shí)，會(huì)在芽孢旁形成一個(gè)菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體（即δ內(nèi)毒素）稱為伴胞晶體。它對(duì)昆 蟲(chóng)，尤其是鱗翅目昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)有毒殺作用，故可制成細(xì)菌殺蟲(chóng)劑。

三、細(xì)菌繁殖與群體形態(tài)

1.細(xì)菌的繁殖方式

細(xì)菌的繁殖方式以裂殖為主，少數(shù)有性接合。細(xì)菌分裂過(guò)程：菌體伸長(zhǎng)，核質(zhì)體分裂→ 形成橫隔壁→子細(xì)胞分離。

2.菌落形態(tài)

菌落（colony）是由單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)細(xì)胞在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖到一 定程度形成肉眼可見(jiàn)的有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。若多個(gè)菌落連成一片則稱為菌苔（lawn）。

菌落形態(tài)包括大小、形狀、隆起、邊緣、表面狀態(tài)、表面光澤、質(zhì)地、顏色等等。

3.細(xì)菌菌落的特征

一般都較小，菌落與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密，用接種針容易挑起，多數(shù)表面較光滑、濕潤(rùn)、較粘稠，易挑取，質(zhì)地均勻，色澤多樣。

1.2.放線菌（Actinomycetes）

放線菌為細(xì)菌中的一個(gè)特殊類群。因其在固體培養(yǎng)基上呈輻射狀生長(zhǎng)而得名,是絲狀分 枝細(xì)胞的細(xì)菌。細(xì)胞核屬于原核，直徑在0.5－1.5μm、長(zhǎng)度在50－600 μm之間，細(xì)胞壁 的化學(xué)成份與細(xì)菌相仿，G＋，行無(wú)性繁殖,是細(xì)菌類中進(jìn)化較高級(jí)的類群。一般分布在含水 量低、有機(jī)質(zhì)豐富的中性偏堿性土壤中，有特殊土腥味。大多數(shù)是腐生菌，少數(shù)寄生；多數(shù) 異養(yǎng)，好氧。突出特性是產(chǎn)各種抗生素。

1.形態(tài)與結(jié)構(gòu)

由菌絲構(gòu)成，直徑0.2-1.2μm，無(wú)橫隔，仍是單細(xì)胞。菌絲由于形態(tài)與功能不同分為

營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲與孢子絲。營(yíng)養(yǎng)菌絲又稱基內(nèi)菌絲，長(zhǎng)在培養(yǎng)基內(nèi)，主要功能為吸收營(yíng) 養(yǎng)物；氣生菌絲是由營(yíng)養(yǎng)菌長(zhǎng)出到培養(yǎng)基外,伸向空中的菌絲，其功能是分化產(chǎn)生孢子絲;孢子絲是放線菌生長(zhǎng)發(fā)育到一定階段，在其氣生菌絲上分化出可以形成孢子的菌絲，孢子絲 的形態(tài)多樣，孢子絲發(fā)育到一定階段，其頂端形成分生孢子。不同放線菌的基內(nèi)菌絲、氣生 菌絲的顏色可不同，孢子絲和孢子的形狀各異，是分類依據(jù)之一。

2.繁殖

放線菌通過(guò)無(wú)性孢子及菌絲片斷等進(jìn)行繁殖，其中以無(wú)性孢子為主。大多數(shù)放線菌通過(guò) 產(chǎn)生橫隔膜的方式使孢子絲分裂成為一串分生孢子。少數(shù)放線菌在菌絲上產(chǎn)生孢子囊，孢子 囊成熟后破裂，釋放出大量的孢囊孢子。放線菌可通過(guò)菌絲斷裂而繁殖。

3.放線菌的菌落特征

放線菌的菌落介于霉菌與細(xì)菌菌落之間，質(zhì)地致密、堅(jiān)實(shí)干燥、多皺，菌落較小，與培 養(yǎng)基結(jié)合緊密，由于菌絲及孢子含色素，菌落呈一定色澤。

1.3 藍(lán)細(xì)菌

藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）：是一類含葉綠素、進(jìn)行產(chǎn)氧性光合作用的大型原核生物。有

些種類的細(xì)胞特化為異形胞，具固氮功能。由于具有含水量豐富和儲(chǔ)存有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的莢膜、能進(jìn)行光合作用的類囊體、固定CO2抵的羧酶體，以及抗干燥的厚垣孢子，可在貧瘠沙灘荒

巖上生長(zhǎng)，故被稱為“先鋒生物”。

1.4 立克次氏體、支原體和衣原體

1.立克次氏體（Rickettsia）

立克次氏體是介于細(xì)菌和病毒之間、專性真核活細(xì)胞內(nèi)寄生的G－原核生物。多數(shù)無(wú)濾 過(guò)性，細(xì)胞形態(tài)多變，不運(yùn)動(dòng)。有不完整的產(chǎn)能代謝途徑，抵抗性差。

2.支原體（Mycoplasma）

支原體是介于細(xì)菌和立克次氏體之間、無(wú)細(xì)胞壁的原核生物，柔軟，可通過(guò)濾器，細(xì)胞 膜含甾醇類。已知的可獨(dú)立生活的、最小的細(xì)胞型生物。可人工培養(yǎng)，形成“油煎蛋”狀菌 落。

3.衣原體（Chlamydia）

衣原體是介于立克次氏體和病毒之間、專性活細(xì)胞的能量寄生性的G－原核生物。具濾過(guò)性，有不完整的酶系統(tǒng)。在其生活史中有原體、始體、包涵體等形態(tài)。

第二章 真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

2.1 真核微生物概述

真核生物是—大類細(xì)胞核具有核膜，能進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在 葉綠體等多種細(xì)胞器的生物。真菌、顯微藻類和原生動(dòng)物等是屬于真核生物類的微生物，故 稱為真核微生物。真核微生物主要包括屬于植物界的顯微藻類、屬于動(dòng)物界的原生動(dòng)物和屬 于“菌物界”的真菌等微生物。

真核生物細(xì)胞與原核生物細(xì)胞相比，有顯著的差異：真核生物細(xì)胞中存在著許多由膜包 圍著的細(xì)胞器和有核膜包裹的完整細(xì)胞核。

“菌物界”這個(gè)名詞是我國(guó)學(xué)者裘維著等于1990年提出的，是指與動(dòng)物界、植物界相 并列的一大群無(wú)葉綠素、依靠細(xì)胞表面吸收有機(jī)養(yǎng)料、細(xì)胞壁一般含有幾丁質(zhì)的真核微生物。一般包括真菌、粘菌和假菌（卵菌等）3類。

真菌是最重要的真核微生物，其特點(diǎn)是：①無(wú)葉綠素，不能進(jìn)行光合作用；②一般具有 發(fā)達(dá)的菌絲體；③細(xì)胞壁多數(shù)含幾丁質(zhì)；④營(yíng)養(yǎng)方式為異養(yǎng)吸收型；⑤以產(chǎn)生大量無(wú)性和（或）有性孢子的方式進(jìn)行繁殖；⑥陸生性較強(qiáng)。真菌按其形態(tài)特征可分為酵母菌、霉菌和蕈菌3 類。

2.2 真核微生物的細(xì)胞構(gòu)造

真核微生物的細(xì)胞主要構(gòu)造有細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核（真核）和許多執(zhí)行特殊生理 功能的細(xì)胞器，有的種類還有細(xì)胞壁、鞭毛和纖毛等特殊構(gòu)造。水生真菌能產(chǎn)生“ 9+2 ” 結(jié)構(gòu)的鞭毛。

一、細(xì)胞壁

真菌細(xì)胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類。低等真菌的細(xì)胞壁成分以纖 維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌則以幾丁質(zhì)為主。其功能是具有固定細(xì)胞 外形和保護(hù)細(xì)胞免受外界不良因子的損傷等功能。

二、鞭毛與纖毛

某些真核微生物細(xì)胞表面長(zhǎng)有或長(zhǎng)或短的毛發(fā)狀、具有運(yùn)動(dòng)功能的細(xì)胞器，其中形態(tài)較

長(zhǎng)（150-200 μm）、數(shù)量較少者稱鞭毛，而形態(tài)較短（5-10 μm）、數(shù)量較多者則稱纖毛。它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)功能上雖與原核生物的鞭毛相同，但在構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)機(jī)制等方面卻差別極大。鞭毛 與纖毛的構(gòu)造基本相同，都由伸出細(xì)胞外的鞭桿、嵌埋在細(xì)胞質(zhì)膜上的基體以及把這兩者相 連的過(guò)渡區(qū)共3部分組成。鞭桿的橫切面呈“9+2”型，即中心有一對(duì)包在中央鞘中的相互

平行的中央微管，其外被9個(gè)微管二聯(lián)體圍繞一圈，整個(gè)微管由細(xì)胞質(zhì)膜包裹。每條微管二 聯(lián)體由A、B兩條中空的亞纖維組成，其中A亞纖維是一完全微管，即每條由13個(gè)球形微管

蛋白亞基環(huán)繞而成，而B(niǎo)亞纖維則是由10個(gè)亞基圍成。所缺的3個(gè)亞基與A亞纖維共用。A 亞纖維上伸出內(nèi)外2條動(dòng)力蛋白臂，它是一種能被Ca2+和Mg2+激活 的ATP酶．可水解ATP 以釋放供鞭毛運(yùn)動(dòng)的能量。通過(guò)動(dòng)力蛋白臂與相鄰的微管二聯(lián)體的作用，可使鞭毛作彎曲運(yùn) 動(dòng)。在相鄰的微管二聯(lián)體間有微管連絲蛋白相連。此外，在每條微管二聯(lián)體上還有伸向中央 微管的放射輻條?；w的結(jié)構(gòu)與鞭桿接近，直徑約120-170 μm，長(zhǎng)約200-500 μm，但在 電鏡下其橫切面卻呈“9+0”型，且其外圍是9個(gè)三聯(lián)體，中央則沒(méi)有微管和鞘。

三、細(xì)胞質(zhì)膜

細(xì)胞質(zhì)膜是一個(gè)分隔細(xì)胞內(nèi)和外的半透明屏障，與原核生物相似。

四、細(xì)胞核

細(xì)胞核由核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)等構(gòu)成。是細(xì)胞內(nèi)遺傳信息（DNA）的儲(chǔ)存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場(chǎng)所。每個(gè)細(xì)胞通常只含—個(gè)核，有的含兩至多個(gè)。

五、細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)位于細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞核間的透明、粘稠、不斷流動(dòng)并充滿各種細(xì)胞器的溶膠。組 成真核生物細(xì)胞質(zhì)的細(xì)胞基質(zhì)、細(xì)胞骨架和各種細(xì)胞器。在真核細(xì)胞中，除細(xì)胞器以外的膠 狀溶液，稱細(xì)胞基質(zhì)或細(xì)胞溶膠，內(nèi)含賦予細(xì)胞以一定機(jī)械強(qiáng)度的細(xì)胞骨架和豐富的酶等蛋 白質(zhì)、各種內(nèi)含物以及中間代謝物等，是細(xì)胞代謝活動(dòng)的重要基地。細(xì)胞骨架是由微管、肌 動(dòng)蛋白絲（微絲）和中間絲3種蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成的細(xì)胞支架，具有支持、運(yùn)輸和運(yùn)動(dòng)等功能。

六、細(xì)胞器

細(xì)胞質(zhì)中含有多種細(xì)胞器，主要有：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、溶酶體、微體、線粒 體、葉綠體、液泡、膜邊體、幾丁質(zhì)酶體、氫化酶體等。

2.3 酵母菌

酵母菌是非分類名詞，一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細(xì)胞真菌，是第一種“家養(yǎng)微生物”，與人類關(guān)系密切。主要分布在含糖較高、偏酸性環(huán)境中，又稱 “糖真菌 ”?？捎糜趩渭?xì)胞 蛋白（SCP）的生產(chǎn)。

一、酵母菌的特點(diǎn)：① 個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在；② 多數(shù)營(yíng)出芽繁殖；③ 能發(fā)酵糖類

產(chǎn)能；④ 細(xì)胞壁常含甘露聚糖；⑤ 常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中。

二、酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

1．細(xì)胞壁：呈三明治狀，外層為甘露聚糖，內(nèi)層為葡聚糖（機(jī)械強(qiáng)度），中間夾著一層蛋白

質(zhì)（包括多種酶，如葡聚糖酶，甘露聚糖酶等）?？杀晃伵Ｏ杆?。

2．細(xì)胞膜：含蛋白質(zhì)（約占干重50%）、類脂（約40%）、少量糖類。

3．細(xì)胞核：由多孔雙層單位膜包裹。除細(xì)胞核含DNA外，在酵母菌線粒體、“2μm質(zhì)?！?及少數(shù)酵母菌線狀質(zhì)粒中，也含有DNA。

三、繁殖方式：①無(wú)性繁殖包括芽殖（最普遍方式）、裂殖（少數(shù)）、產(chǎn)無(wú)性孢子（節(jié)孢子、擲孢子、厚垣孢子）；②有性繁殖（產(chǎn)子囊孢子）。

四、生活史

生活史指上一代生物個(gè)體經(jīng)一系列生長(zhǎng)發(fā)育階段而產(chǎn)生下一代個(gè)體的全部過(guò)程。酵母菌 的生活史可分為3類：①營(yíng)養(yǎng)體既能以單倍體也能以雙倍體形式存在（釀酒酵母）；②營(yíng)養(yǎng) 體只能以單倍體形式存在（八孢裂殖酵母）；③營(yíng)養(yǎng)體只能以二倍體形式存在（路德類酵母）。

五、菌落特征：與細(xì)菌相似，但大且厚。

2.4 絲狀真菌——霉菌

霉菌是非分類名詞，為絲狀真菌的統(tǒng)稱，通常指菌絲體發(fā)達(dá)而又不產(chǎn)生大型子實(shí)體的真 菌。

一、霉菌的形態(tài)和構(gòu)造

霉菌營(yíng)養(yǎng)體的基本單位是菌絲，直徑3-10μm，許多菌絲相互交織而形成的一個(gè)菌絲集

團(tuán)稱為菌絲體。菌絲體分兩類：密布在固體營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)內(nèi)部，主要執(zhí)行吸取營(yíng)養(yǎng)物功能的菌絲 體稱營(yíng)養(yǎng)菌絲體；而伸展到空間的菌絲體則稱氣生菌絲體。營(yíng)養(yǎng)菌絲體的特化形態(tài)主要包括： 假根和吸器（吸取養(yǎng)料）、附著胞和附著枝（附著）、菌核和菌索（休眠或蔓延）、匍匐菌 絲（延伸）、菌環(huán)和菌網(wǎng)（捕食）；氣生菌絲體主要特化成各種形態(tài)的子實(shí)體，如：分生孢 子頭、孢子囊、分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盤(pán)、子囊果等。真菌在液體培養(yǎng)基中進(jìn) 行通氣攪拌或振蕩培養(yǎng)時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生菌絲球的特殊構(gòu)造。

二、霉菌的繁殖

真菌的繁殖能力極強(qiáng)，主要通過(guò)產(chǎn)生大量的無(wú)性孢子或有性孢子來(lái)完成。

①無(wú)性孢子：游動(dòng)孢子（內(nèi)生孢子。壺菌）、孢囊孢子（內(nèi)生孢子。毛霉，根霉）、分生 孢子（外生孢子。曲霉，青霉）、節(jié)孢子（外生孢子。白地霉）、厚垣孢子（外生孢子。總狀 毛霉）、芽孢子（外生孢子。假絲酵母）、擲孢子（外生孢子。擲孢酵母）。

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（形態(tài)多樣。脈孢菌，紅曲）、擔(dān)孢子（擔(dān)子上。蘑菇，香菇）。

霉菌生活史是指從一種孢子開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一定的生長(zhǎng)和發(fā)育，最后又形成同一種孢子為止。

三、霉菌的菌落

霉菌的菌落形態(tài)較大，質(zhì)地硫松，外觀干燥．不透明，呈現(xiàn)或松或緊的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀、棉絮狀或氈狀；菌落與培養(yǎng)基間的連接緊密，不易挑取，菌落正面與反面的顏色、構(gòu)造，以 及邊緣與中心的顏色、構(gòu)造常不一致等。

四、與人類關(guān)系密切的幾種霉菌：

1．根霉屬（Rhizopus）：在培養(yǎng)基上或自然基物上生長(zhǎng)時(shí)，營(yíng)養(yǎng)菌絲體上產(chǎn)生匍匐枝，匍 匐枝的節(jié)間形成特有的假根，在有假根處的匍匐枝上著生成群的孢囊梗，梗的頂端膨大形成 孢子囊，囊內(nèi)產(chǎn)生孢子。孢子囊內(nèi)囊軸明顯，球形或近球形，囊軸基部與梗相連處有囊托。孢囊孢子球形、卵形或不規(guī)則。根霉的用途很廣，其淀粉酶活力很強(qiáng)，釀酒工業(yè)上多用來(lái)作 淀粉質(zhì)原料釀酒的糖化菌。我國(guó)最早利用根霉糖化淀粉(即阿明諾法)生產(chǎn)酒精。根霉能產(chǎn)生 有機(jī)酸（反丁烯二酸、乳酸、琥 珀酸等），還能產(chǎn)生芳香性的酯類物質(zhì)，轉(zhuǎn)化甾族化合物。

2.毛霉屬（Mucor）：菌絲體在基質(zhì)上或基質(zhì)內(nèi)能廣泛蔓延，無(wú)假根和匍匐枝，孢囊梗直接 由菌絲體生出，一般單生，分枝較少或不分枝。分枝有兩種類型：一為單軸式即總狀分枝，一為假軸狀分枝。分枝頂端都有膨大的孢子囊，孢子囊球形。囊壁上常帶有針狀的草酸鈣結(jié) 晶，囊軸與孢囊梗相連處無(wú)囊托。毛霉用途很廣，能糖化淀粉并能生成少量乙醇，產(chǎn)生蛋白 酶，有分解大豆蛋白的能力，我國(guó)多用來(lái)做豆腐乳、豆豉。許多毛霉能產(chǎn)生草酸，有些毛霉 能產(chǎn)生乳酸、琥珀酸及甘油等，有的毛霉能產(chǎn)生脂肪酶、果膠酶、凝乳酶。對(duì)甾族化合物有 轉(zhuǎn)化作用。

3．曲霉屬（Aspergillus）：菌絲體由具有橫隔的分枝菌絲構(gòu)成，通常無(wú)色，老熟時(shí)漸變?yōu)?淺黃色至褐色。從特化了的菌絲細(xì)胞上（足細(xì)胞）形成分生孢子梗，頂端膨大形成頂囊，頂 囊有棍棒形、橢圓形、半球形或球形。頂囊表面生輻射狀小梗，小梗單層或雙層，小梗頂端 分生孢子串生。分生孢子具各種形狀、顏色和紋飾。由頂囊、小梗以及分生孢子構(gòu)成分生孢 子頭，分生孢子頭具各種不同顏色和形狀，如球形、棍棒形或圓柱形等。曲霉菌在發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)及糧食貯藏等方面均有重要作用。

4.青霉屬（Penicillium）：營(yíng)養(yǎng)菌絲體無(wú)色、淡色或具鮮明顏色。有橫隔，分生孢子梗亦 有橫隔，光滑或粗糙，基部無(wú)足細(xì)胞，頂端不形成膨大的頂囊，而是形成掃帚狀的分枝，稱 帚狀枝。小梗頂端串生分生孢子，分生孢子球形、橢圓形或短柱形，光滑或粗糙。大部分生 長(zhǎng)時(shí)呈藍(lán)綠色。有少數(shù)種產(chǎn)生閉囊殼，內(nèi)形成子囊和子囊孢子，亦有少數(shù)菌種產(chǎn)生菌核。根 據(jù)帚狀體分枝方式不同，將青霉分為4個(gè)類群：?jiǎn)屋喩嗝谷?、?duì)稱二輪生青霉群、多輪生 青霉群、帚狀枝多次分枝且對(duì)稱、不對(duì)稱生青霉群。在工業(yè)上有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，例如青霉 素生產(chǎn)、干酪加工及有機(jī)酸的制造等。但也有不少青霉是水果、食品及工業(yè)產(chǎn)品的有害菌。

2.5產(chǎn)大型子實(shí)體的真菌——蕈菌

蕈菌也稱傘菌，指能產(chǎn)生大型肉質(zhì)子實(shí)體的真菌，主要屬于擔(dān)子菌類。

一、蕈菌的形態(tài)特征

蕈菌可形成形狀、大小顏色各異的大型肉質(zhì)子實(shí)體。典型的子實(shí)體是由頂部的菌蓋(包 括表皮、菌肉和菌褶)、中部的菌柄（常有菌環(huán)和菌托）和基部的菌絲體3部分組成。

二、蕈菌的菌絲分化

蕈菌的菌絲有三種：①一級(jí)菌絲（擔(dān)孢子萌發(fā)形成的單核細(xì)胞構(gòu)成的菌絲）；②二級(jí)菌 絲（一級(jí)菌絲接合，通過(guò)質(zhì)配形成了由雙核細(xì)胞構(gòu)成的二級(jí)菌絲，通過(guò)“鎖狀聯(lián)合”，形成 喙?fàn)钔黄鸲?lián)合兩個(gè)細(xì)胞的方式不斷使雙核細(xì)胞分裂，從而使菌絲尖端不斷向前延伸）；③ 三級(jí)菌絲；④子實(shí)體；⑤擔(dān)孢子（由擔(dān)子細(xì)胞頂端形成的4個(gè)有性孢子）。

三、鎖狀聯(lián)合蕈菌的發(fā)育過(guò)程有5個(gè)明顯的階段，其中雙核菌絲細(xì)胞的增殖方式十分特殊，稱為鎖狀 聯(lián)合。其過(guò)程為：①雙核菌絲的頂端細(xì)胞開(kāi)始分裂時(shí)，在其兩個(gè)細(xì)胞核間的菌絲壁向外側(cè)生 一喙?fàn)钔黄?，并逐步伸長(zhǎng)和向下彎曲；②兩核之一進(jìn)入突起中；③兩核同時(shí)進(jìn)行一次有絲分 裂，結(jié)果產(chǎn)生4個(gè)子核；④在4個(gè)子核中，來(lái)自突起中的兩核，其一仍留在突起中，另一則 進(jìn)人菌絲尖端；⑤在喙?fàn)钔黄鸬暮蟛颗c菌絲細(xì)胞交界處形成一個(gè)橫隔，在第二、三核間也形 成一橫隔，于是形成了3個(gè)細(xì)胞-----一個(gè)位于菌絲頂端的雙核細(xì)胞，接著它的另一個(gè)單核 細(xì)胞和由喙?fàn)钔黄鹦纬傻牡谌齻€(gè)單核細(xì)胞；⑥喙?fàn)钔黄鸺?xì)胞的前端與另一單核細(xì)胞接觸，進(jìn) 而發(fā)生融合，接著喙?fàn)钔黄鸺?xì)胞內(nèi)的一個(gè)單核順道進(jìn)入，最終在菌絲上就增加了一個(gè)雙核細(xì) 胞。

第三章 病毒和亞病毒

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

病毒是一類由核酸和蛋白質(zhì)等少數(shù)幾種成分組成的超顯微“非細(xì)胞生物”，其本質(zhì)是一

種只含DNA或RNA的遺傳因子，它們能以感染態(tài)和非感染態(tài)兩種狀態(tài)存在。病毒的特點(diǎn)：形

體極其微小；沒(méi)有細(xì)胞構(gòu)造，主要成分為核酸和蛋白質(zhì)兩種；每種病毒只含有一種核酸；缺 少完整的酶系統(tǒng)和能量合成系統(tǒng)；繁殖方式特殊；絕對(duì)的細(xì)胞內(nèi)寄生；對(duì)一般抗生素不敏感，對(duì)干擾素敏感；有些病毒的核酸還能整合到宿主的基因組中，并誘發(fā)潛伏性感染。

病毒的大小以納米為單位，直徑在20-200 nm,能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器；必須在電鏡下才能

觀察。病毒的化學(xué)組成為蛋白質(zhì)、DNA 或RNA、脂類和糖蛋白。病毒粒由衣殼(capsid)(由 衣殼粒capsomere組成的蛋白質(zhì)外殼)和核心(core)(DNA 或RNA)構(gòu)成，衣殼和核心也稱為 核衣殼，核衣殼是所有真病毒都具有的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)構(gòu)成病毒粒子外殼，起保護(hù)病毒核酸的 作用。核心貯存病毒的遺傳信息，控制病毒的遺傳變異、增殖及對(duì)宿主的感染性。在各類病 毒中，植物病毒以ssRNA為主；動(dòng)物病毒以線狀的dsDNA和ssRNA為多；噬菌體以線狀的

dsDNA居多。復(fù)雜的病毒在核衣殼外還有包膜，包膜成分為類脂或脂蛋白，是病毒以出芽方

式成熟時(shí)，由細(xì)胞膜衍生而來(lái)的；有的包膜上還長(zhǎng)有刺突。包膜的功能除具有保護(hù)作用外，還與病毒的宿主專一性和侵入有關(guān)。

病毒的基本形態(tài)：球形（多為動(dòng)物病毒）、桿形（多為植物病毒）、復(fù)雜形狀（T偶數(shù)噬 菌體）。病毒粒的對(duì)稱體制有三種：螺旋對(duì)稱（如煙草花葉病毒）、二十面體對(duì)稱（如腺病毒）以及復(fù)合對(duì)稱（如E.coli的T偶數(shù)噬菌體）。煙草花葉病毒為螺旋對(duì)稱的桿狀病毒，其衣 殼蛋白亞基和ssRNA核心都圍繞一個(gè)中心軸進(jìn)行螺旋排列。腺病毒為雙鏈DNA病毒，無(wú)包膜，由252個(gè)球形的殼粒排列成的二十面的對(duì)稱體。大腸桿菌的T4噬菌體由頭、頸和尾三部分 組成。頭部為二十面體對(duì)稱，內(nèi)含dsDNA構(gòu)成的核心；尾部長(zhǎng)由尾管、尾鞘、基板、刺突與

尾絲等5部分組成；頸部位于頭尾相連處，由頸環(huán)和頸須構(gòu)成。病毒的群體形態(tài)有包涵體(動(dòng)、植物病毒)、噬菌斑（噬菌體）、空斑(動(dòng)物病毒)以及枯斑(植物病毒)。

噬菌體為原核生物的病毒，多為蝌蚪狀，包括烈性噬菌體和溫和噬菌體。烈性噬菌體的 繁殖過(guò)程包括五個(gè)階段：吸附；侵入；增殖；成熟（裝配）；裂解（釋放）。噬菌體效價(jià)（titre）表示每毫升試樣中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又稱為噬菌斑形成單位數(shù)（pfu）。常 用于測(cè)定效價(jià)的方法為雙層平板法。一步生長(zhǎng)曲線(one-step growth curve)是定量描述烈 性噬菌體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線，包括潛伏期(latent phase)，裂解期(rise phase)和平穩(wěn)期(burst size)三個(gè)階段。溫和噬菌體（temperate phage）侵入宿主細(xì)胞后，其基因組整合

到宿主的基因組上，并隨宿主基因組的復(fù)制而同步，而不引起宿主細(xì)胞的裂解。受溫和噬菌體感染的宿主稱之為溶原菌；溫和噬菌體的三種存在形式：游離態(tài)、整合態(tài)（前噬菌體 prophage）、營(yíng)養(yǎng)態(tài)。溫和噬菌體也能發(fā)生自發(fā)和誘導(dǎo)裂解。

植物病毒大多為ssRNA病毒，一般無(wú)包膜，無(wú)特殊吸附結(jié)構(gòu)，只能靠昆蟲(chóng)媒介或創(chuàng)口等 方式被動(dòng)侵入。植物病毒感染植物的癥狀為花葉或葉片發(fā)黃、植株矮化或畸形、形成枯斑或 壞死。多數(shù)昆蟲(chóng)病毒可在宿主細(xì)胞內(nèi)形成多角體，多角體的功能是保護(hù)病毒粒免受外界不良 環(huán)境的影響。昆蟲(chóng)病毒主要有核型多角體病毒、質(zhì)型多角體病毒和顆粒體病毒等。

凡在核酸和蛋白質(zhì)兩種成分中，只含其中一種的分子病原體，稱為亞病毒，包括類病毒、擬病毒和朊病毒3類。類病毒（Viroids）是一類只含RNA成分、專性寄生在活細(xì)胞內(nèi)的分 子病原體，其代表為馬鈴薯紡錘形塊莖類病毒（PSTD）。擬病毒virusoids，又稱類類病毒、病毒衛(wèi)星，是一類包裹在植物病毒粒子中的類病毒，擬病毒的基因組也為RNA，但不具有

獨(dú)

立侵染性；朊病毒（prion）是在研究羊瘙癢病是發(fā)現(xiàn)的，是一類不含核酸的傳染性蛋白質(zhì) 分子。

病毒與人類實(shí)踐的關(guān)系極為密切。噬菌體對(duì)發(fā)酵工業(yè)的危害很大，因此應(yīng)加以控制；昆 蟲(chóng)病毒可以用于生物防治；而病毒在基因工程中的應(yīng)用主要有：噬菌體作為原核生物基因工 程的載體；動(dòng)物DNA病毒作為動(dòng)物基因工程的載體；植物DNA病毒作為植物基因工程的載體；

昆蟲(chóng)DNA病毒作為真核生物基因工程的載體。

第四章 微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

4.1 微生物的六類營(yíng)養(yǎng)要素

一、碳源

凡是被用來(lái)構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均可作碳源。其主要功能

是；構(gòu)成細(xì)胞及代謝產(chǎn)物的骨架；是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來(lái)源。碳源的種類包括： 無(wú)機(jī)含碳化合物，如CO2和碳酸鹽等；有機(jī)含碳化合物：糖類、脂類、有機(jī)酸以及各種含 氮的化合物。

二、氮源

氮源是用來(lái)構(gòu)成菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其主要功能有：提供合成 細(xì)胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸以及含氮代謝物等的原料；少數(shù)細(xì)菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮 源作為能源。如，硝化細(xì)菌。氮源的種類包括：分子態(tài)氮，只有固氮微生物以分子態(tài)氮作為 唯一氮源；無(wú)機(jī)態(tài)氮，包括硝酸鹽、銨鹽等，幾乎所有的微生物都能利用；有機(jī)態(tài)氮，主要 是蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物。

三、能源

能源為微生物生命活動(dòng)提供最初的能量來(lái)源的物質(zhì)。微生物的能源種類包括化學(xué)能和光 能，如，化能異養(yǎng)微生物利用有機(jī)物，化能自養(yǎng)微生物利用無(wú)機(jī)物，光能營(yíng)養(yǎng)微生物利用光 能作為能源。

四、生長(zhǎng)因子

生長(zhǎng)因子是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝必不可少，但又不能自行合成的極微量的有機(jī)物。主要包括維生素、AA、堿基等。其主要功能是參與合成核酸和輔酶，如嘌呤和嘧啶。提供生

長(zhǎng)因子的物質(zhì)包括酵母膏、玉米漿、麥芽汁、復(fù)合維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

五、無(wú)機(jī)鹽

為微生物細(xì)胞的生長(zhǎng)提供碳、氮源以外的多種重要的元素物質(zhì)，多以無(wú)機(jī)鹽的形式供給。其主要功能有：構(gòu)成微生物細(xì)胞的組分；調(diào)節(jié)微生物細(xì)胞的滲透壓，pH值和氧化還原電位； 有些無(wú)機(jī)鹽，如S、Fe還可作為自養(yǎng)微生物的能源；構(gòu)成酶活性基的組分，維持酶活性。無(wú)

機(jī)鹽的種類有大量元素 S、P、K、Na、Ca、Mg、Fe（以無(wú)機(jī)鹽陽(yáng)離子形式被吸收，配培養(yǎng)

基時(shí)要加磷酸鹽、硫酸鹽）和微量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等（在微生物培養(yǎng)中的濃度很

低，自來(lái)水中的就夠用，不需另加）。

六、水

微生物細(xì)胞的含水量約占細(xì)胞鮮重的70－90％，水以游離態(tài)或結(jié)合態(tài)存在。其作用包括：

是細(xì)胞生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收或排出細(xì) 胞外；水的比熱高，能有效的吸收代謝過(guò)程中放出的熱量，不致使細(xì)胞的溫度驟然上升；維 持細(xì)胞的膨壓（控制細(xì)胞形態(tài)）。

4.2 微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

微生物營(yíng)養(yǎng)類型的劃分方法很多，依碳源不同，微生物可以分為自養(yǎng)型（autotrophs）（能以CO2為主要或唯一碳源）和異養(yǎng)型（heterotrophs）（不能以CO2為主要或唯一碳源）。依能源的不同，微生物可以分為光能營(yíng)養(yǎng)型（phototrophs）（利用光反應(yīng)產(chǎn)能）和化能營(yíng)養(yǎng) 型（chemotrophs）（利用物質(zhì)氧化產(chǎn)能）。較多的是按它們對(duì)能源、氫供體和碳源的需要將 微生物分成四種營(yíng)養(yǎng)類型：

一、光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

以C02作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無(wú)機(jī)物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或 其他無(wú)機(jī)硫化物為供氫體，還原CO2合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)的微生物叫光能自養(yǎng)微生物。光能自

養(yǎng)型微生物包括藍(lán)細(xì)菌（含葉綠素）、紅硫細(xì)菌和綠硫細(xì)菌等少數(shù)微生物（含細(xì)菌葉綠素），由于它們含有光合色素，因而能使光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能（ATP），供機(jī)體直接利用。

二、化能無(wú)

機(jī)營(yíng)養(yǎng)型

以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，以氧化無(wú)機(jī)物釋放的化學(xué)能為能源，利用電子供 體如氫氣、硫化氫、二價(jià)鐵離子或亞硝酸鹽等使CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。這類微生物主要有硫

化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌與鐵細(xì)菌。它們?cè)谧匀唤缥镔|(zhì)轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著重要的作用。

三、光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型以CO2和簡(jiǎn)單有機(jī)物為基本碳源，以有機(jī)物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)。紅螺菌屬中的一些細(xì)菌屬于此種營(yíng)養(yǎng)類型。

四、化能有機(jī)

營(yíng)養(yǎng)型

這類微生物以有機(jī)化合物為碳源，利用有機(jī)化合物氧化過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)能為能源，以 有機(jī)物作為供氫體進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物，稱為化能異養(yǎng)微生物。多數(shù)微生物屬于化能異養(yǎng)型，其生長(zhǎng)所需要能源和碳源通常來(lái)自同一種有機(jī)物。其中，化能異養(yǎng)型又依據(jù)所利用的有機(jī)物 特性，分為腐生型和寄生型。

營(yíng)養(yǎng)類型的劃分不是絕對(duì)的，不同生活條件下，可相互轉(zhuǎn)變。

4.3 營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的方式

一、單純擴(kuò)散（simple diffusion）

依靠細(xì)胞內(nèi)外溶液的濃度差，順濃度梯度運(yùn)輸；不消耗能量；不需載體蛋白；被運(yùn)輸?shù)?物質(zhì)無(wú)特異性。如，水、二氧化碳、氧氣、甘油、乙醇等的運(yùn)輸。

二、促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion）

借助載體蛋白順濃度梯度運(yùn)輸；不消耗能量；被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有特異性；載體蛋白（滲透 酶）有底物的特異性，是誘導(dǎo)產(chǎn)生的。如，硫酸根、磷酸根、糖（真核）的運(yùn)輸。

三、主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）

物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸；消耗能量；需載體蛋白；被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有特異性。如，氨基酸、乳糖、鈉、鈣等物質(zhì)的運(yùn)輸。主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物的主要方式。其運(yùn)輸過(guò)程是：膜 載體與被運(yùn)送物質(zhì)結(jié)合成載體復(fù)合物進(jìn)入膜內(nèi)，在能量的參與下，載體發(fā)生構(gòu)型變化，親合 力降低，運(yùn)輸?shù)臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被釋放出來(lái)，運(yùn)輸過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不發(fā)生任何變化。

在上述3種方式中，被運(yùn)輸?shù)娜苜|(zhì)分子都不發(fā)生改變。

四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位（group translocation）

基團(tuán)轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā) 生了化學(xué)變化（如，糖在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了磷酸化）。主要是用于單（或雙）糖與糖的衍 生物，堿基以及核苷與脂肪酸的運(yùn)輸。這種運(yùn)輸方式是微生物通過(guò)磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，即磷酸 烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)，來(lái)完成的。具體的運(yùn)送分兩步進(jìn)行:

1.熱穩(wěn)載體蛋白(HPr)的激活。HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。細(xì)胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基團(tuán)通過(guò)酶 1的作用把HPr激活。

2.糖經(jīng)磷酸化后運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi)。膜外環(huán)境中的糖先與外膜表面的酶2結(jié)合，再被轉(zhuǎn)運(yùn)

到內(nèi)膜表面。這時(shí)，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過(guò)酶2的作用將糖-磷酸釋放到細(xì)胞內(nèi)。酶2是一種結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對(duì)底物具有特異性選擇作用，因此細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出 一系列與底物分子相應(yīng)的酶2。

4.4培養(yǎng)基（medium）

由人工配制供微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物所用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)叫培養(yǎng)基。

一、培養(yǎng)基的類型

1.根據(jù)對(duì)培養(yǎng)基成分的了解程度不同分

（1）天然培養(yǎng)基(complex medium)：利用化學(xué)成分還不完全清楚或不恒定的天然物質(zhì)，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養(yǎng)基，除 實(shí)驗(yàn)室使用外，更適宜于在生產(chǎn)上培養(yǎng)微生物及其產(chǎn)品。

（2）合成培養(yǎng)基(synthetic medium)：由化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，該類培養(yǎng)基的組成成分精確、清楚，重復(fù)性強(qiáng)，但微生物生長(zhǎng)較慢，且價(jià)格昂貴，故一般適 于在實(shí)驗(yàn)室，研究微生物營(yíng)養(yǎng)需要、代謝、分類鑒定、生物測(cè)定以及菌種選育、遺傳分析等。如高氏培養(yǎng)基、察氏培養(yǎng)基等。

（3）半合成培養(yǎng)基(semi-defined medium)：在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加些天然成份，以 便更有效地滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需要。如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基。

2.依據(jù)制備后培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來(lái)分

（1）固體培養(yǎng)基(solid medium)：天然固體營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)制成的培養(yǎng)基，或液體培養(yǎng)基中加

入一定量凝固劑（瓊脂1.5～2％）而呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)表面。常用于微生物的分離、純化、計(jì)數(shù)等方面的研究?？梢朗褂媚康牟煌瞥尚泵?、平板等形 式。

（2）半固體培養(yǎng)基(semi-solid medium)：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7％的瓊脂構(gòu)成的 培養(yǎng)基。常用來(lái)觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的特征，以進(jìn)行菌種鑒定和噬菌體效價(jià)滴定等方面的實(shí)驗(yàn)工作。

（3）液體培養(yǎng)基(liquid medium)：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分布均勻，菌 體與培養(yǎng)基充分接觸，操作方便，適合積累代謝產(chǎn)物，常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及在實(shí)驗(yàn) 室進(jìn)行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。

3．依培養(yǎng)基對(duì)微生物的功能不同作分類

（1）礎(chǔ)培養(yǎng)基:指含有一般微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。此外，基礎(chǔ) 培養(yǎng)基也可作為一些特殊培養(yǎng)基的基礎(chǔ)成分。（2）選擇性培養(yǎng)基：是根據(jù)某種或某一類群微 生物的特殊營(yíng)養(yǎng)需要，或?qū)δ撤N化合物的敏感性不同而設(shè)計(jì)出來(lái)的一類培養(yǎng)基。利用這種培 養(yǎng)基可將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來(lái)。

（3）加富培養(yǎng)基：在普通培養(yǎng)基中加入某些特殊的營(yíng)養(yǎng)物，如血、血清、動(dòng)、植物組織 液或其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（或生長(zhǎng)因子）成為一類營(yíng)養(yǎng)更為豐富的培養(yǎng)基。用來(lái)培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻 的微生物，或用以富集（數(shù)量上占優(yōu)勢(shì)）和分離某種微生物。（4）鑒別性培養(yǎng)基：鑒別不同 類型微生物，在普通培養(yǎng)基中加入能與某種代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的指示劑或化學(xué)藥品，從而產(chǎn) 生某種明顯的特征性變化，以區(qū)別不同的微生物。

伊紅美蘭培養(yǎng)基（Eosin Methylene Blue，EMB）是一種鑒別培養(yǎng)基，可用于檢查乳品 和飲用水中是否含有腸道致病菌。如將大腸桿菌接種在伊紅－美蘭培養(yǎng)基上，長(zhǎng)出來(lái)的大腸 桿菌菌落，是呈深紫色并帶有金屬光澤的小菌落，而產(chǎn)氣桿菌在這種培養(yǎng)基上長(zhǎng)出的是較大 的棕色菌落。

二、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法

1.選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則

（1）目的明確：培養(yǎng)基組分應(yīng)該適合微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)。

（2）營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)：營(yíng)養(yǎng)物的濃度與比例應(yīng)恰當(dāng)，尤其是C/N比。

（3）條件適宜：物理化學(xué)條件適宜。

（4）經(jīng)濟(jì)節(jié)約：根據(jù)培養(yǎng)目的，選擇原料及其來(lái)源，以粗代精、以廢代好、以簡(jiǎn)代繁等。

2.選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的方法

生態(tài)模擬；查閱文獻(xiàn)；精心設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)比較。

第五章 微生物的新陳代謝

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

新陳代謝簡(jiǎn)稱代謝是推動(dòng)一切生命活動(dòng)的動(dòng)力源，包括分解代謝和合成代謝。依據(jù)代謝 產(chǎn)物在微生物中作用不同，又分為初級(jí)代謝和次級(jí)代謝。初級(jí)代謝(primary metabolism)是與生物生存有關(guān)的、涉及產(chǎn)能和耗能的代謝，產(chǎn)物有小分子前體物、單體、多聚體等生命 必需物質(zhì)。次級(jí)代謝是指微生物在一定的生長(zhǎng)時(shí)期(一般是穩(wěn)定生長(zhǎng)期)，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為 前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)沒(méi)有明確功能的物質(zhì)的過(guò)程，產(chǎn)物有抗生素、酶抑制劑、毒素、甾體化合物等，與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)，不參與細(xì)胞組成，也不是酶活性必需。

能量代謝是新陳代謝中的核心問(wèn)題。研究能量代謝的過(guò)程就是研究微生物如何將有機(jī)

物、無(wú)機(jī)物、日光輻射能等最初能源轉(zhuǎn)化為通用能源ATP的過(guò)程。異養(yǎng)微生物依靠生物氧化

形成ATP，必需經(jīng)歷3階段：脫氫、遞氫、受氫。底物脫氫的四條主要途徑為EMP、HMP、ED 和TCA途徑。EMP途徑又稱為糖酵解途徑，是絕大多數(shù)生物所共有的一條主流代謝途徑；EMP 途徑不僅可以提供多種中間代謝物、ATP和還原力，而且是連接其它幾個(gè)重要途徑的橋梁。HMP途徑是葡萄糖不經(jīng)EMP途徑和TCA途徑而得到徹底氧化，并產(chǎn)生大量NADPH＋﹑H+形式的

還原力和多種重要中間代謝物的途徑，它能為微生物C3-C7多種碳源，是自養(yǎng)微生物固定 CO2的重要中介。ED途徑(Entner-Doudoroff pathway), 又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖 酸(KDPG)裂解途徑，是少數(shù)EMP途徑不完整的微生物所特有的一種替代途徑，細(xì)菌酒精發(fā)酵

經(jīng)ED進(jìn)行。ED途徑的特點(diǎn)是： KDPG裂解為丙酮酸和3－磷酸甘油醛的反應(yīng)為特征性反應(yīng)；

KDPG醛縮酶為特征性酶；產(chǎn)能效率低。TCA循環(huán)是由丙酮酸經(jīng)過(guò)一系列循環(huán)式反應(yīng)而徹底氧 化、脫羧，形成CO2、H2O和NADH2的過(guò)程，普遍存在于各種生物體中。三羧酸循環(huán)（TCA）中的大多數(shù)酶分別定位在原核生物的細(xì)胞質(zhì)和真核生物的線粒體中。TCA循環(huán)的特點(diǎn)有：必

須在有氧的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)；產(chǎn)能效率極高；TCA位于一切分解代謝和合成代謝中的樞紐地位。

根據(jù)遞氫特點(diǎn)以及受氫性質(zhì)不同，又可將生物氧化區(qū)分為（有氧）呼吸、無(wú)氧呼吸和發(fā) 酵3種類型。有氧呼吸以分子氧作為最終氫受體，是一種遞氫和受氫都必須在有氧條件下完 成的高效產(chǎn)能方式。在有氧呼吸中，電子經(jīng)過(guò)呼吸鏈傳遞。呼吸鏈?zhǔn)俏挥谠松锛?xì)胞膜上 或真核生物線粒體上的、由一系列氧化還原勢(shì)呈梯度差的、鏈狀排列的氫傳遞體。氧化磷酸 化又稱電子傳遞磷酸化，是指呼吸鏈的遞氫（或電子）和受氫過(guò)程與磷酸化反應(yīng)相偶聯(lián)并產(chǎn)生ATP的作

用。無(wú)氧呼吸以無(wú)機(jī)氧化物代替分子氧作為最終氫受體，是一類在無(wú)氧條件下進(jìn)行的、產(chǎn)能 效率較低的特殊呼吸。依據(jù)最終氫受體的不同，無(wú)氧呼吸有分為硝酸鹽呼吸（反硝化作用）、硫酸鹽呼吸、鐵呼吸、碳酸鹽呼吸等。廣義的發(fā)酵是指任何利用好氧或厭氧微生物來(lái)生產(chǎn)有 用代謝產(chǎn)物的一類生產(chǎn)方式，狹義的發(fā)酵是指是在無(wú)氧條件下，還原力未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直 接交某一內(nèi)源性中間代謝產(chǎn)物，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)。不同發(fā)酵 類型有：EMP途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵；HMP途徑的發(fā)酵－異型乳酸發(fā)酵；ED途徑的發(fā)酵；

氨基酸的發(fā)酵產(chǎn)能－Stickland反應(yīng)。三者之中，有氧呼吸的產(chǎn)能最高，無(wú)氧呼吸次之，發(fā) 酵最低。

自養(yǎng)微生物根據(jù)最初能源的不同，分為化能自養(yǎng)微生物和光能自養(yǎng)微生物，前者利用

NH4＋、NO2-、H2S、S、H2 和Fe2+等無(wú)機(jī)底物的氧化獲得ATP，其產(chǎn)能的途徑主要也是借助于經(jīng)

過(guò)呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)，因此，化能自養(yǎng)菌一般都是好氧菌。與異養(yǎng)微生物相比，化能 自養(yǎng)微生物的能量代謝具有產(chǎn)能效率低、無(wú)機(jī)底物的氧化與呼吸鏈直接偶聯(lián)、呼吸鏈組分更 為多樣化等特點(diǎn)。光能自養(yǎng)微生物則利用光能，并通過(guò)循環(huán)光合磷酸化、非循環(huán)光合磷酸化 以及紫膜系統(tǒng)獲取ATP。環(huán)式光合磷酸化是一種存在于自養(yǎng)光合細(xì)菌中的光合作用機(jī)制，是 在光驅(qū)動(dòng)下通過(guò)電子的循環(huán)式傳遞而完成的磷酸化產(chǎn)能反應(yīng)。環(huán)式光合磷酸化不放氧，還原 力來(lái)自無(wú)機(jī)氫供體。非循環(huán)光合磷酸化是各種綠色植物、藻類和藍(lán)細(xì)菌所共有的利用光能產(chǎn) 生的ATP磷酸化反應(yīng)，是在有氧條件下進(jìn)行的放O2 型光合作用。嗜鹽菌在無(wú)氧條件下，利

用光能所造成的紫膜蛋白上視黃醛輔基構(gòu)象的變化，可使質(zhì)子不斷驅(qū)至膜外，從而在膜兩側(cè) 建立一個(gè)質(zhì)子動(dòng)勢(shì)，再由它來(lái)推動(dòng)ATP酶合成ATP。

分解代謝與合成代謝兩者緊密聯(lián)系，EMP、HMP和TCA都是很重要的兩用代謝途徑，起 連接作用的中間代謝物有12種，其中最重要的為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環(huán)是一條重要的代謝物回補(bǔ)途徑，可以使丙酮酸和乙酸等化合物轉(zhuǎn)化 為4C二羧酸，該途徑對(duì)于在以乙酸（醋桿菌屬、固氮菌屬等）為唯一碳源的微生物來(lái)說(shuō)，有非常重要的意義。

微生物所特有的和有代表性的合成代謝途徑有：自氧微生物的CO2固定以及生物固氮、肽聚糖的合成和次級(jí)代謝物的合成。Calvin循環(huán)、厭氧乙酰-CoA途徑、逆向TCA循環(huán)和羥 基丙酮酸途徑是目前已了解的4條CO2固定途徑，其中，Calvin循環(huán)是自養(yǎng)微生物固定CO2 主要途徑，包括羧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和CO2受體的再生三個(gè)階段。生物固氮是將分子N2通過(guò)

固氮微生物作用形成NH3的過(guò)程，為原核微生物所特有。固氮微生物可以分為3種類群：自

生固氮菌、共生固氮菌、聯(lián)合固氮菌。固氮反應(yīng)需要滿足ATP的供應(yīng)、還原力[H] 及其載體、固氮酶、還原底物N2、鎂離子和嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境等6要素，測(cè)定固氮酶反應(yīng)的常用方法為

乙炔還原法。肽聚糖為絕大多數(shù)原核生物細(xì)胞壁所獨(dú)有，其合成共5步，分為3個(gè)階段，分 別在細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞膜外完成。青霉素的作用機(jī)制是抑制肽聚糖分子中肽橋的合成，因此對(duì)于處于生長(zhǎng)旺盛階段的細(xì)菌具有明顯的抑制作用，而對(duì)于生長(zhǎng)停滯狀態(tài)的休止細(xì)胞卻 無(wú)抑制作用。次級(jí)代謝物的合成是以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，主要有4條合成途徑。微生物的 次級(jí)代謝產(chǎn)物有抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等，它們大多是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合 物，是微生物在生長(zhǎng)后期合成的沒(méi)有明確生理功能的的代謝類型。

微生物細(xì)胞具有一套可塑性極強(qiáng)和正確的代謝調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式有很多，主要有細(xì)胞膜透 性的調(diào)節(jié)、代謝途徑的區(qū)域化和代謝流向的調(diào)控，后者有包括酶合成量的調(diào)節(jié)和酶活性的調(diào) 節(jié)。代謝調(diào)控對(duì)微生物代謝產(chǎn)物比如賴氨酸和肌苷酸的生產(chǎn)具有非常重要的意義。

第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

生長(zhǎng)是指生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過(guò)程。繁殖 是指生物個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，通過(guò)特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加 的生物學(xué)過(guò)程。生長(zhǎng)是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過(guò)程，繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過(guò)程。

6.1 測(cè)量生長(zhǎng)繁殖的方法

測(cè)定生長(zhǎng)量的方法適合于各種微生物，一般有稱干重法、比濁法和生理指標(biāo)法（含氮量 等）；

殖數(shù)法只適用于單細(xì)胞狀態(tài)或個(gè)體分明的細(xì)菌和酵母菌、放線菌和霉菌等的孢子，具 體方法主要為顯微鏡下直接計(jì)數(shù)法和利用固體平板的菌落計(jì)數(shù)法。

菌的菌落計(jì)數(shù)法一般可用：高層瓊脂柱、亨蓋特滾管（Hungate）滾管技術(shù)、厭氧培養(yǎng) 皿、厭氧罐、厭氧手套箱。

6.2 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律

一、同步培養(yǎng)

同步培養(yǎng)是一種培養(yǎng)方法，它能使群體中不同步的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成能同時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)或分裂的 群體細(xì)胞。以同步培養(yǎng)方法使群體細(xì)胞能處于同一生長(zhǎng)階段，并同時(shí)進(jìn)行分裂的生長(zhǎng)方式稱 為同步生長(zhǎng)。同步培養(yǎng)方法很多，可歸納為機(jī)械法與環(huán)境條件控制兩類。

二、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線

定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線稱為生長(zhǎng)曲線。如以細(xì)胞數(shù)目的 對(duì)數(shù)值作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間作橫坐標(biāo)，就可畫(huà)出一條有延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期 4個(gè)階段組成的曲線。四個(gè)時(shí)期是根據(jù)微生物的生長(zhǎng)速率常數(shù)，即每小時(shí)分裂次數(shù)（R）的 不同劃分的。

1． 延滯期

延滯期特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù)為0；②細(xì)胞變大或變長(zhǎng)；③細(xì)胞內(nèi)的RNA（特別是rRNA）含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；④合成代謝活躍，為以后的生長(zhǎng)準(zhǔn)備物質(zhì)條件；⑤對(duì)外界 不良條件反應(yīng)敏感。

影響延滯期長(zhǎng)短的因素：接種齡（它生長(zhǎng)到生長(zhǎng)曲線上的哪一階段用來(lái)作種子的）；接 種量（接種量大則延滯期短）；培養(yǎng)基成分。

2． 指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）

指數(shù)期（對(duì)數(shù)期）特點(diǎn)：①R最大，代時(shí)G最短；②細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，故菌體各部分 的成分十分均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。指數(shù)期的3個(gè)重要參數(shù)：①繁殖代數(shù)（n）； ②生長(zhǎng)速率常數(shù)（R）：R=n /（t2-t1）；③代時(shí)（G）。

影響指數(shù)期微生物代時(shí)長(zhǎng)短的因素： ①菌種；②營(yíng)養(yǎng)成分；③培養(yǎng)溫度；④營(yíng)養(yǎng)物濃

度（營(yíng)養(yǎng)物濃度很低時(shí)，會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)速率；隨著營(yíng)養(yǎng)物濃度的逐步提高，生長(zhǎng)速率 不受影響，只影響最終的菌體產(chǎn)量）。凡在較低濃度范圍內(nèi)可影響生長(zhǎng)速率和菌體產(chǎn)量的某 營(yíng)養(yǎng)物稱為生長(zhǎng)限制因子。

3． 穩(wěn)定期

穩(wěn)定期（恒定期，最高生長(zhǎng)期）特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù)R等于0，新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰 亡的細(xì)胞數(shù)相等；②菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)，菌體產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的 比例關(guān)系：生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)Y（生長(zhǎng)得率）=X-X0 / C0-C；③細(xì)胞開(kāi)始積累內(nèi)含物；④芽孢桿 菌一般在這時(shí)開(kāi)始形成芽孢；⑤次生代謝物開(kāi)始形成，是產(chǎn)物的最佳收獲期，也是生物測(cè)定 的最佳時(shí)期；

形成穩(wěn)定期的原因：①營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)限制因子的耗盡；②營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào)；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積；④pH、氧化還原勢(shì)等物理化學(xué)條件越來(lái)越不適宜。

4． 衰亡期

衰亡期特點(diǎn)：①R為負(fù)值，群體呈現(xiàn)負(fù)生長(zhǎng)狀態(tài)；②細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化，一些微生物 有自溶現(xiàn)象；③有的微生物進(jìn)一步合成或釋放抗生素等次生代謝物；④芽孢桿菌釋放芽孢。

三、連續(xù)培養(yǎng)

將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)生長(zhǎng)，最后一次收獲，此稱分批培養(yǎng)。如 果在培養(yǎng)器中不斷補(bǔ)充新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并及時(shí)不斷地以同樣速度排出培養(yǎng)物(包括菌體及代 謝產(chǎn)物)，從理論上講，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期就可無(wú)限延長(zhǎng)。只要培養(yǎng)液的流動(dòng)量能使分裂繁殖增加 的新菌數(shù)相當(dāng)于流出的老菌數(shù)，就可保證培養(yǎng)器中總菌量基本不變,此種方法就叫連續(xù)培養(yǎng) 法。連續(xù)培養(yǎng)按控制方式分為恒濁器和恒化器。根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)密度，并借光電 控制系統(tǒng)來(lái)控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長(zhǎng)速度恒定的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器 稱為恒濁器，多用于生產(chǎn)。保持培養(yǎng)液的流速不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率 的條件下進(jìn)行繁殖的連續(xù)培養(yǎng)器稱為恒化器，多用于實(shí)驗(yàn)室。

一般將微生物在液體培養(yǎng)中細(xì)胞群體密度超過(guò)常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時(shí)的生長(zhǎng)狀態(tài)或培養(yǎng) 技術(shù)稱為微生物的高密度培養(yǎng)（高密度發(fā)酵）。

6.3 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素

影響微生物生長(zhǎng)的外界因素很多，其中主要有：溫度（生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)：最低生長(zhǎng)溫度、最適生長(zhǎng)溫度、最高生長(zhǎng)溫度）、氧氣（專性好氧菌、兼性厭氧菌、微好氧菌、耐氧菌、厭 氧菌）、pH。對(duì)厭氧菌氧毒害的機(jī)制已提出了較公認(rèn)的“SOD學(xué)說(shuō)”。

6.4 微生物培養(yǎng)法概論

實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)微生物的方法和裝置很多。微生物培養(yǎng)裝置好壞的關(guān)鍵是供 氧、防污染和設(shè)法提高單位時(shí)間、單位容積和單位基質(zhì)的產(chǎn)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滅菌、消毒、防腐和化療。滅菌是采用強(qiáng)烈的理化 因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施。消毒是一種采用較溫 和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體或動(dòng)、植物有害的病原菌，而對(duì)被消毒 的對(duì)象基本無(wú)害的措施。防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，即通 過(guò)抑菌作用防止食品、生物制品等對(duì)象發(fā)生霉腐的措施?；熓侵咐镁哂懈叨冗x擇毒力即 對(duì)病原菌具高度毒力而對(duì)其宿主基本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)繁 殖，借以達(dá)到治療該宿主傳染病的一種措施。用于化學(xué)治療目的的化學(xué)物質(zhì)稱化學(xué)治療劑，包括磺胺類等化學(xué)合成藥物、抗生素、生物藥物素和若干中草藥中有效成分等。

物理滅菌方法主要有高溫、輻射（X、α、β、γ）、超聲波、微波、激光和靜高壓等。高溫滅菌方法主要包括干熱滅菌法和加壓蒸氣滅菌法。

因素包括表面消毒劑和化學(xué)治療劑。表面消毒劑是指對(duì)一切活細(xì)胞都有毒性，不能用 作活細(xì)胞或機(jī)體內(nèi)治療用的化學(xué)藥劑。用石炭酸系數(shù)作為比較各種表面消毒劑的相對(duì)殺菌強(qiáng) 度指標(biāo)?？勾x藥物是指一類在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物的結(jié)構(gòu)相似，并可干擾正常 代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)，具有良好的選擇毒力，如磺胺類藥物。抗生素是一類由微生物或其他 生物生命活動(dòng)過(guò)程中合成的次生代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，它們?cè)诤艿蜐舛葧r(shí)就能抑制或干 擾它種生物的生命活動(dòng)?？股氐幕盍ΨQ為效價(jià)，其計(jì)量用“單位”表示。

抗生素的作用機(jī)制包括：抑制細(xì)胞壁的合成，引起細(xì)胞壁降解；干擾細(xì)胞膜合成，破壞 細(xì)胞壁功能；抑制RNA轉(zhuǎn)錄，抑制蛋白質(zhì)合成；抑制核酸的合成。

第七章 微生物的遺傳變異和育種

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

微生物在遺傳上特點(diǎn)：微生物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；營(yíng)養(yǎng)體一般都是單倍體；微生物繁殖速度快； 易積累不同的中間及最終代謝產(chǎn)物；環(huán)境條件對(duì)微生物作用直接均勻；存在多種方式的繁殖 類型；微生物的變異易被識(shí)別；參與基因工程的載體、供體、受體三角色。

7.1 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

1.轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

1928年，Griffith首次發(fā)現(xiàn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：加熱殺死的致病型SIII 型細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)可能存在一種轉(zhuǎn)化物質(zhì)，它能通過(guò)某種方式進(jìn)入非致病型RII型細(xì)胞并使RII 型細(xì)胞獲得穩(wěn)定的遺傳性狀，轉(zhuǎn)變?yōu)镾III型細(xì)胞。1944年，Avery等在離體條件下，用無(wú)細(xì) 胞抽提液重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)，并對(duì)轉(zhuǎn)化本質(zhì)進(jìn)行了研究，終于證明了DNA是遺傳物質(zhì)。

2.噬菌體T2的感染實(shí)驗(yàn)

1952年，Hershey & Chase 用E.coli, phage T2做材料，利用同位素示蹤法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明DNA攜帶有包括合成蛋白質(zhì)外殼在內(nèi)的全部遺傳信息。

3.病毒拆開(kāi)與重建實(shí)驗(yàn)

1956年，F(xiàn)raenkel & Conrat 用TMV（煙草花葉病毒）和HRV（霍氏車前病毒）進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，說(shuō)明遺傳信息在RNA中。

二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)的存在方式

遺傳物質(zhì)的存在方式包括染色體DNA（核基因組）和質(zhì)粒。染色體DNA（核基因組）是微 生物遺傳信息的最主要負(fù)荷者；質(zhì)粒是存在于染色體外的遺傳物質(zhì)，為雙股環(huán)狀DNA，獨(dú)立

存在于染色體外或整合到宿主DNA上、能自主復(fù)制。

質(zhì)粒的種類：

（1）致育因子（F因子）：在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，含有F質(zhì)粒的菌株為F+（♂），無(wú)F質(zhì)粒 的菌株為F－（♀），質(zhì)粒DNA整合到染色體上的菌株為高頻重組菌株（Hfr）。F質(zhì)粒在大腸

桿菌的接合作用中起主要作用。

（2）抗性因子（R因子）：主要包括抗藥性和抗重金屬兩大類，帶有抗藥性因子的細(xì)菌 對(duì)抗生素或其它藥物呈現(xiàn)抗性；許多R質(zhì)粒能使宿主細(xì)胞對(duì)許多金屬離子呈現(xiàn)抗性。

（3）Col質(zhì)粒：該質(zhì)粒含有編碼大腸桿菌素的基因，可殺死近緣且不含Col質(zhì)粒的菌株。

（4）毒性質(zhì)粒：該質(zhì)粒含有編碼毒素的基因，許多致病菌的致病性是由其所攜帶的毒性 質(zhì)粒引起的；Ti質(zhì)粒是引起雙子葉植物冠癭病的致病因子，是植物基因工程的重要載體。

（5）降解質(zhì)粒：這類質(zhì)粒上帶有能降解某些基質(zhì)的酶的基因，能將復(fù)雜有機(jī)化合物降解 成可利用的碳源和能源的簡(jiǎn)單形式。帶有這類質(zhì)粒的細(xì)菌在污水處理、環(huán)境保護(hù)方面可發(fā)揮 重要作用。

7.2 基因突變和誘變育種

突變是遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量突然發(fā)生了可遺傳的變化。包括基因突變（點(diǎn)突變）和染色體畸變，前者是由于DNA鏈上的一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)堿基發(fā)生改變而引起的突變；后者是

染色體DNA的大段發(fā)生變化，表現(xiàn)為插入、缺失、重復(fù)、易位和倒位。

一、基因突變

1.基因突變的類型

按照突變體表型特征的不同分：

（1）形態(tài)突變型：指細(xì)胞或菌落形態(tài)的改變。

（2）生化突變型：代謝途徑發(fā)生變異所引起的營(yíng)養(yǎng)缺陷突變、抗性突變、抗原突變等。由于基因突變引起某酶合成能力的喪失，必須在原有培養(yǎng)基中添加相應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)成分才能生長(zhǎng) 的突變型稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型；能抵抗有害理化因素，包括抗藥性、抗噬菌體等突變類型稱為抗 性突變型；細(xì)胞成分，尤其是表面成分的細(xì)致變異稱為抗原突變型。

（3）致死突變型：指基因突變導(dǎo)致個(gè)體死亡的突變類型。

（4）條件致死突變型：指在某一條件下呈現(xiàn)致死效應(yīng)，如溫度敏感突變型。

2.基因突變的特點(diǎn)

（1）不對(duì)應(yīng)性：突變的性狀與引起突變的原因之間無(wú)直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。相應(yīng)的環(huán)境僅起 著淘汰原有非突變型個(gè)體的作用。

（2）自發(fā)性：各種突變可以在沒(méi)有人為的誘變因素下自發(fā)發(fā)生。

（3）稀有性：自發(fā)突變頻率較低，一般為10-6。所謂突變率是指每個(gè)細(xì)胞在每一世代中 發(fā)生某一性狀突變的幾率。

（4）獨(dú)立性：突變的發(fā)生一般是獨(dú)立的，某一基因的突變，既不提高也不降低其他基因 的突變率。突變不僅對(duì)某一細(xì)胞是隨機(jī)的，而且對(duì)某一基因也是隨機(jī)的。

（5）誘變性：在誘變劑的作用下，可提高基因的突變率。

（6）可逆性：指野生型正向突變?yōu)橥蛔冃?，而突變型可回?fù)突變?yōu)橐吧偷默F(xiàn)象

3.自發(fā)性與不對(duì)應(yīng)性的證明

影印培養(yǎng)試驗(yàn)：Lederberg在1952年設(shè)計(jì)了影印培養(yǎng)法，是在一系列培養(yǎng)皿相同位置 上出現(xiàn)相同菌落的一種接種培養(yǎng)方法。實(shí)驗(yàn)方法是：先把大量對(duì)鏈霉素敏感的E.coli K12 細(xì)胞涂布在不含鏈霉素的平板（1）上，在用影印法分別接種到在不含鏈霉素的平板（2）上 和含鏈霉素的平板（3）上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：原始敏感菌株只通過(guò)幾次轉(zhuǎn)接，在根本未接觸 過(guò)任何一點(diǎn)鏈霉素的平板（2）上，篩選到在平板（3）相同位置上也出現(xiàn)的大量抗鏈霉素的 突變株，說(shuō)明突變是自發(fā)產(chǎn)生的，鏈霉素只是起一種檢出的作用。

二、突變機(jī)制

1.誘變機(jī)制

（1）堿基對(duì)置換（點(diǎn)突變）

一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換堿基對(duì)置換，堿基對(duì)置換又分為轉(zhuǎn)換和顛換。直接引起置 換的誘變劑，可直接與堿基發(fā)生反應(yīng)，不論在體內(nèi)還是離體情況下都起作用，包括亞硝酸、羥胺和各種烷化劑（硫酸二乙酯、NTG等）。間接引起置換的誘變劑是一些堿基結(jié)構(gòu)類似物，其穩(wěn)定性比正常堿基小，易發(fā)生互變，通過(guò)活細(xì)胞的代謝活動(dòng)摻入到DNA中，只對(duì)正在生長(zhǎng)

發(fā)育的細(xì)胞有作用，即DNA復(fù)制時(shí)起作用，主要是5-BU、5-AU、2-AP、8-NG等。

堿基對(duì)的置換可導(dǎo)致同義突變、錯(cuò)義突變和無(wú)義突變。

（2）移碼突變

由一種誘變劑引起DNA分子中一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)核苷酸的增添或缺失，從而使該部位后面 的全部密碼的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯發(fā)生錯(cuò)誤。誘變劑主要是吖啶類染料。

（3）染色體畸變

DNA分子大的損傷稱為染色體畸變

（4）轉(zhuǎn)座因子

1940年，B.McClintock 在玉米的遺傳研究中發(fā)現(xiàn)染色體易位的現(xiàn)象。把在染色體組 中或染色體組間能改變自身位置的一段DNA序列稱作轉(zhuǎn)座因子。

2.自發(fā)突變機(jī)制

自發(fā)突變是指微生物在沒(méi)有人為的參與下，自然發(fā)生的突變。主要有如下兩種情況，其 儀為背景輻射和環(huán)境因素的誘變，如輻射、高溫和低濃度誘變劑的長(zhǎng)期效應(yīng)。其二是自身代 謝產(chǎn)物的誘變，如內(nèi)源誘變劑H2O2引起的突變。

三、紫外線對(duì)DNA的損傷及其修復(fù)

紫外線可使同鏈DNA的相鄰胸腺嘧啶堿基間形成共價(jià)胸腺嘧啶二聚體，阻礙堿基間正常 配對(duì)，從而引起突變或死亡。機(jī)體對(duì)損傷DNA的修復(fù)表現(xiàn)有光復(fù)活作用和暗修復(fù)作用，光復(fù)

活作用是指經(jīng)UV照射后的微生物暴露于可見(jiàn)光下，可明顯降低起死亡率的現(xiàn)象；暗修復(fù)作 用是在核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶和DNA連接酶的參與下完成的。

7.3 突變與育種

一、從自然界分離菌種

主要步驟如下：1.調(diào)查研究及查閱充分的資料；2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；3.確定采集樣品 的生態(tài)環(huán)境，采集樣品；4.對(duì)其進(jìn)行富集培養(yǎng)；5.用特殊的選擇培養(yǎng)基及可能的定性或半 定量快速檢出法對(duì)其進(jìn)行平板分離；6.接種斜面保存；7.確定發(fā)酵培養(yǎng)的基礎(chǔ)條件進(jìn)行初 篩、復(fù)篩，得到單株純種；8.進(jìn)行生產(chǎn)性能試驗(yàn)；9.最后進(jìn)行菌種的鑒定。

二、自發(fā)突變與育種

1.從生產(chǎn)中育種，指充分利用生產(chǎn)中那些生產(chǎn)性狀發(fā)生正向突變（優(yōu)于原株的產(chǎn)量突 變）的菌株。

2.采用特定的選擇條件，利用微生物的自發(fā)突變，定向培育優(yōu)良菌株。用某一特定環(huán) 境長(zhǎng)期處理某一微生物群體，同時(shí)不斷地進(jìn)行移種傳代，以達(dá)到積累和選擇合適的自發(fā)突變 體的一種育種方法。

三、誘變育種

利用物理或化學(xué)誘變劑處理均勻分散的微生物細(xì)胞群，促進(jìn)其突變率大幅度提高，然后 設(shè)法采用簡(jiǎn)便、快速、高效的篩選方法，從中挑選少數(shù)符合目的的突變株，以供生產(chǎn)科研之 用。

基本步驟：原種（出發(fā)菌株）→ 純化 → 同步培養(yǎng) → 菌懸液 → 誘變處理 →平板 分離 → 斜面 → 保藏及擴(kuò)大試驗(yàn)

1.出發(fā)菌株的選擇

用作出發(fā)菌株的有野生型菌株、生產(chǎn)菌株、經(jīng)過(guò)誘變的菌株等。一般要求生長(zhǎng)快，營(yíng)養(yǎng) 要求粗放，發(fā)育早，產(chǎn)孢子多，對(duì)誘變劑敏感性高，已能積累少量產(chǎn)品或前體物的菌株。

2.菌懸液制備

一般采用單孢子或單細(xì)胞懸液。制備菌懸液時(shí)要注意生理狀態(tài)、均一性、細(xì)胞濃度、菌 懸液介質(zhì)（生理鹽水或緩沖液）。

3.誘變處理

常用的誘變劑包括紫外線（UV）、X射線、r射線、快中子（0.2-10Mev）等物理誘變劑

和硫酸二乙酯DES，甲基磺酸乙酯EMS，亞硝基胍NTG等化學(xué)誘變劑。誘變處理時(shí)選擇合適

劑量和誘變方法。合適劑量是指在高誘變率基礎(chǔ)上，既能擴(kuò)大變異幅度，又能使變異移向正變范圍的劑量；處理方法常采用復(fù)合處理，包括誘變劑先后使用，同時(shí)使用和重復(fù)使用，可 提高誘變效果。

4.變異菌株的分離和篩選

一般將篩選分為初篩和復(fù)篩。初篩重點(diǎn)在于分離培養(yǎng)盡可能多菌株，采用預(yù)先設(shè)計(jì)的 相同培養(yǎng)條件，以量為主，準(zhǔn)確性其次，減少漏篩機(jī)會(huì)。復(fù)篩以質(zhì)為主，反復(fù)多次。

四、三類突變株的篩選方法

1.產(chǎn)量突變株的篩選：可用瓊脂塊培養(yǎng)法

2.抗藥性突變株的篩選方法，常用梯度培養(yǎng)皿法

3.營(yíng)養(yǎng)缺陷型的篩選：

營(yíng)養(yǎng)缺陷型用所要求的營(yíng)養(yǎng)物的頭三個(gè)字母表示，如bio-，對(duì)應(yīng)的野生型以bio+表示。

營(yíng)養(yǎng)缺陷型篩選的一般步驟：

（1）誘變處理

（2）淘汰野生型：抗生素法、菌絲過(guò)濾法。

（3）檢出缺陷型：利用夾層培養(yǎng)法、限量補(bǔ)充培養(yǎng)法、逐個(gè)檢出法、影印接種法等。

（4）鑒定缺陷型：如生長(zhǎng)譜法：缺陷型斜面培養(yǎng)后制成菌懸液，涂布于基本培養(yǎng)基平板 上，將其劃分成不同區(qū)域，分別加上一種所需測(cè)驗(yàn)的營(yíng)養(yǎng)物，培養(yǎng)觀察。

7.4.基因重組與雜交育種

基因重組（gene recombination）：兩個(gè)不同性狀的個(gè)體的基因轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過(guò)重新 組合后，形成新的遺傳型個(gè)體的方式。

雜交（hybridization）：兩個(gè)性狀不同的菌株或變種之間進(jìn)行細(xì)胞結(jié)合，遺傳物質(zhì)經(jīng)過(guò) 交換，重新組合成新的性狀。

一、原核微生物的基因重組

1.轉(zhuǎn)化（transformation）

受體菌直接吸收來(lái)自供體菌的DNA片段，通過(guò)交換，把它組合到自己的基因組中，從而 獲得供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化后的受體菌，稱為轉(zhuǎn)化子。

轉(zhuǎn)化發(fā)生的條件：（1）能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的細(xì)胞必須是感受態(tài)的。即受體菌最易接收外源DNA 片段并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。（2）轉(zhuǎn)化因子—DNA，一般都是線狀雙鏈DNA，不小于5×105D，轉(zhuǎn)化的片段小于107D，平均含15個(gè)基因。

轉(zhuǎn)化的過(guò)程：雙鏈DNA的酶促分解→形成片段→一條單鏈降解，一條進(jìn)入感受態(tài)細(xì)胞→ 同源配對(duì)、與受體的同源區(qū)段交換→雜種DNA→復(fù)制、分離→轉(zhuǎn)化子。

2.轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

通過(guò)缺陷噬菌體作媒介，把供體細(xì)胞的DNA片段攜帶到受體細(xì)胞中，從而使后者獲得 前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)兩種。

（1）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)

噬菌體可錯(cuò)誤包裹供體菌的任何基因，并使受體菌實(shí)現(xiàn)各種性狀的轉(zhuǎn)導(dǎo)，稱為普遍性轉(zhuǎn) 導(dǎo)，可分為完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)和流產(chǎn)普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)。完全普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)是噬菌體誤包入供體菌DNA片段，形成完全不含自身DNA的缺陷噬菌體，感染受體菌后，受體不會(huì)溶源化，也不會(huì)裂解。導(dǎo)入 的DNA片段與同源區(qū)段配對(duì)，通過(guò)兩次交換而重組到受體菌DNA上，形成穩(wěn)定轉(zhuǎn)導(dǎo)子。流產(chǎn)

普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)是在獲得供體菌DNA片段的受體菌內(nèi)，如果轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA不能進(jìn)行重組和復(fù)制，其上 的基因僅通過(guò)轉(zhuǎn)錄而得到表達(dá)，此外源DNA能夠保持下去，任何時(shí)候只有一個(gè)細(xì)胞含有它，表型上仍出現(xiàn)供體菌特征，能在選擇性培養(yǎng)基上形成微小菌落。

（2）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)

通過(guò)某些部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數(shù)特定基因轉(zhuǎn)移到受體菌中的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象，稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。溫和噬菌體整合到細(xì)菌DNA特定位點(diǎn)上，誘導(dǎo)裂解時(shí)，在插入位點(diǎn)兩側(cè)的

少數(shù)宿主基因會(huì)因偶爾發(fā)生的不正常切割而連在噬菌體DNA上，一起包入噬菌體中，形成部

分缺陷噬菌體，無(wú)正常噬菌體的溶源性和增殖能力。

3.接合（conjugation）

通過(guò)供體菌和受體菌完整細(xì)胞間的直接接觸而傳遞大段DNA的過(guò)程，即為接合，也稱為 雜交?；驹恚?/p>

（1）F+ + F-= F+，F(xiàn)因子的傳遞按滾環(huán)模型進(jìn)行。

（2）Hfr + F-= F-，與F-接合時(shí)，Hfr染色體在F因子處發(fā)生斷裂，環(huán)狀變成線狀，轉(zhuǎn)移

至 F-約100分鐘，F(xiàn)因子最后轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷裂，所以重組頻率高，但很 少出現(xiàn)F+。轉(zhuǎn)移過(guò)程與F因子傳遞過(guò)程基本相同，進(jìn)入F-的單鏈DNA經(jīng)雙鏈化后，形成部

分合子，然后同源配對(duì)，經(jīng)過(guò)兩次或以上的交換才能發(fā)生重組。

Hfr菌株的F因子因不正常切割而脫離染色體時(shí)，可形成游離的帶有供體菌一小段染色 體基因的F因子，稱為F`因子。帶有F`因子的菌株稱為初生F`菌株。

4.原生質(zhì)體融合（Protoplast Fusion）

通過(guò)人為方法，使遺傳性狀不同的兩細(xì)胞的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并產(chǎn)生重組子的過(guò)程，稱為細(xì)胞融合。原生質(zhì)體融合的主要步驟包括原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、再生成正常細(xì) 胞、檢出融合細(xì)胞。

二、真核微生物基因重組

真核微生物基因重組方式有有性雜交和準(zhǔn)性生殖。有性雜交是一般指性細(xì)胞間的接合 和隨之發(fā)生染色體重組，并產(chǎn)生新遺傳型后代的一種方式；準(zhǔn)性生殖是同一生物的兩個(gè)不同 來(lái)源的體細(xì)胞經(jīng)融合后，不通過(guò)減數(shù)分裂而導(dǎo)致低頻率的基因重組。

7.5菌種的衰退、復(fù)壯和保藏

一、菌種的衰退與復(fù)壯

1.衰退（degeneration）

菌種在培養(yǎng)或保藏過(guò)程中，由于自發(fā)突變的存在，出現(xiàn)某些原有優(yōu)良生產(chǎn)性狀的劣化、遺傳標(biāo)記的丟失等現(xiàn)象，稱為菌種的衰退。

衰退的原因有基因突變和環(huán)境條件所致，包括培養(yǎng)和保藏條件。常見(jiàn)的衰退現(xiàn)象：菌落 和細(xì)胞形態(tài)的改變；生長(zhǎng)速度緩慢，產(chǎn)孢子越來(lái)越少；抵抗力、抗不良環(huán)境能力減弱等；代 謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力或其對(duì)宿主寄生能力下降。2.菌種的復(fù)壯（rejuvenation）

使衰退的菌種恢復(fù)原來(lái)優(yōu)良性狀稱為菌種的復(fù)壯。復(fù)壯有廣義和狹義之說(shuō)。廣義的復(fù)壯 是指在菌種的生產(chǎn)性能未衰退前就有意識(shí)的經(jīng)常進(jìn)行純種的分離和生產(chǎn)性能測(cè)定工作，以期 菌種的生產(chǎn)性能逐步提高。實(shí)際上是利用自發(fā)突變（正變）不斷地從生產(chǎn)中選種；狹義的復(fù) 壯是指在菌種已發(fā)生衰退的情況下，通過(guò)純種分離和生產(chǎn)性能測(cè)定等方法，從衰退的群體中 找出未衰退的個(gè)體，以達(dá)到恢復(fù)該菌原有典型性狀的措施。

菌種的復(fù)壯可采取以下措施：（1）純種分離：可用平板劃線法、涂布法、傾注法、單細(xì) 胞挑取法等；（2）通過(guò)寄主體內(nèi)生長(zhǎng)進(jìn)行復(fù)壯（如Bacillus thuringiensis的復(fù)壯）；（3）淘汰已衰退的個(gè)體（采用比較激烈的理化條件進(jìn)行處理，以殺死生命力較差的已衰退個(gè)體）；（4）采用有效的菌種保藏方法。3.防止菌種衰退的方法：（1）控制傳代次數(shù)；（2）選擇合 適的培養(yǎng)條件；(3)采用不同類型的細(xì)胞進(jìn)行傳代；④采用有效的菌種保藏方法。

二、菌種 的保藏：

菌種保藏的目的是保持菌種存活，不丟失，不污染；防止優(yōu)良性狀喪失；隨時(shí)為生產(chǎn)、科研提供優(yōu)良菌種。其原理是選用優(yōu)良的純種，創(chuàng)造降低微生物代謝活動(dòng)強(qiáng)度、生長(zhǎng)繁殖受 抑制、難以發(fā)生突變的環(huán)境條件（其環(huán)境要素包括干燥、低溫、缺氧、缺營(yíng)養(yǎng) 以及添加保 護(hù)劑等）。菌種保藏的方法有低溫保藏法、石蠟油低溫保藏法、干燥保藏法、真空冷凍干燥 法和液氮超低溫保藏法。低溫保藏法是將菌種置于4 ℃冰箱保藏，定時(shí)傳代；石蠟油低溫 保藏法是用橡皮塞取代棉塞、加石蠟油；干燥保藏法是將菌種置于土壤、細(xì)紗、濾紙、硅膠 等干燥材料上保藏，如砂土管法，適用于放線菌、芽孢菌和某些真菌的保藏，保藏時(shí)間幾至 幾十年；真空冷凍干燥法是加有保護(hù)劑的菌懸液在凍結(jié)狀態(tài)下予以真空干燥，適用于各種微 生物，便于大量保藏，菌種存活時(shí)間長(zhǎng)，是目前最好的保藏方法；液氮超低溫保藏法是將菌種置于保護(hù)劑中，預(yù)凍后保存在液氮超低溫冰箱中（-196℃），是各種微生物的較理想的保 藏方法。

第八章 微生物的生態(tài)

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

生態(tài)學(xué)是一門(mén)研究生命系統(tǒng)與其環(huán)境系統(tǒng)見(jiàn)相互作用規(guī)律的科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)是研究 微生物群體與其周圍生物和非生物環(huán)境條件間相互作用規(guī)律的科學(xué)。

8.1 微生物在自然界中的分布

土壤中的微生物主要包括細(xì)菌（約108）、放線菌（約107）、霉菌（約106）、酵母菌（約 105）、藻類（約104）、原生動(dòng)物（約103）。

水體的自凈作用主要是生物學(xué)和生物化學(xué)的作用，包括：①好氧菌對(duì)有機(jī)物的降解作用； ②原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌的吞噬作用；③噬菌體對(duì)宿主的裂解作用；④藻類對(duì)無(wú)機(jī)元素的吸收利用； ⑤浮游動(dòng)物和一系列后生動(dòng)物通過(guò)食物鏈對(duì)有機(jī)物的攝取和濃縮作用等。

人腸道內(nèi)有60-400種不同的微生物，占糞便干重1/3的是細(xì)菌，其中厭氧菌占絕大多 數(shù)。

凡依賴于極端環(huán)境（高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高毒、高滲、高壓、干旱或高輻 射強(qiáng)度等）才能正常生長(zhǎng)繁殖的微生物，稱為嗜極菌或極端微生物。包括：嗜熱微生物、嗜 冷微生物、嗜酸微生物、嗜堿微生物、嗜鹽微生物、嗜壓微生物、抗輻射的微生物。

悉生生物是凡已人為地接種上某種或某些已知純種微生物的無(wú)菌動(dòng)物或植物。

根際微生物又稱根圈微生物，是生活在根系鄰近土壤，依賴根系的分泌物、外滲物和脫 落細(xì)胞而生長(zhǎng)，一般對(duì)植物發(fā)揮有益作用的正常菌群。它們多數(shù)為G-細(xì)菌，如假單胞菌屬、土壤桿菌屬、無(wú)色桿菌屬、節(jié)桿菌屬等。

附生微生物：生活在植物地上部分表面，主要借植物外滲物質(zhì)或分泌物質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)的微生 物，主要為葉面微生物，鮮葉表面一般含106個(gè)／g細(xì)菌。此外，還有少量酵母菌和霉菌，放線菌則很少。

8.2 微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系

微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系主要有互生、共生、寄生、拮抗和捕食等5類?；ド?兩種可單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，偏利于一方 的生活方式。如：好氧性自生固氮菌與纖維素分解菌生活在一起時(shí)，后者分解纖維素的產(chǎn)物 有機(jī)酸可為前者提供固氮時(shí)的營(yíng)養(yǎng)，而前者則向后者提供氮素營(yíng)養(yǎng)物。共生是指兩種生物共 居在一起，相互分工合作、相依為命，甚至達(dá)到難分難解、合二為一的極其緊密的一種相互

關(guān)系。如：真菌與藍(lán)細(xì)菌共生的地衣；根瘤菌與豆科植物的共生；白蟻與微生物的共生，微生物分解纖維素供白蟻營(yíng)養(yǎng)，白蟻為微生物創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境而提供纖維素；瘤胃微生物與反芻 動(dòng)物的共生。寄生一般是指一種小型生物生活在另一種較大型生物的體內(nèi)（包括細(xì)胞內(nèi)）或 體表，從中奪取營(yíng)養(yǎng)并進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關(guān)系。如： 蛭弧菌寄生G-細(xì)菌。拮抗指由某種生物所產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可抑制他種生物的生長(zhǎng)發(fā)育甚

至殺死它們的一種相互關(guān)系。如：泡菜乳酸菌產(chǎn)生的乳酸對(duì)其他腐敗菌的拮抗作用。捕食一 般指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營(yíng)養(yǎng)需要的相互關(guān)系。如：生 物鏈。

8.3 微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)

物質(zhì)循環(huán)是指一切生物將所需重要化學(xué)元素自非生命物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩奈镔|(zhì)狀

態(tài)，再自有生命的物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉巧奈镔|(zhì)狀態(tài)，如此循環(huán)不已。微生物既是分解者、消費(fèi)者，又是生產(chǎn)者。

在碳素循環(huán)中，微生物是自然界有機(jī)物的最重要的分解者。在氮素循環(huán)中，只有微生物 能參與其中的8個(gè)關(guān)鍵反應(yīng)（生物固氮、硝化作用、同化性硝酸鹽還原作用、氨化作用、銨 鹽同化作用、異化性硝酸鹽還原作用、反硝化作用、亞硝酸氨化作用）。

在硫素循環(huán)中，微生物也參與同化性硫酸鹽還原作用、脫硫作用、硫化作用、異化性硫 酸鹽還原作用、異化性硫還原作用。

細(xì)菌瀝濾是利用化能自養(yǎng)細(xì)菌對(duì)礦物中的硫或硫化物進(jìn)行氧化，使它不斷生產(chǎn)和再生酸 性浸礦劑，并讓低品位礦石中的銅等金屬以硫酸銅等形式不斷溶解出來(lái)，然后再采用電動(dòng)序 較低的鐵等金屬粉末進(jìn)行置換，以此獲得銅等有色金屬或稀有金屬。

8.4微生物與環(huán)境保護(hù)

富營(yíng)養(yǎng)化是指水體中因氮、磷等元素含量過(guò)高而引起水體表層的藍(lán)細(xì)菌和藻類過(guò)度生長(zhǎng) 繁殖的現(xiàn)象?！八A”和“赤潮”就是由富營(yíng)養(yǎng)化而引起的典型事例?！八A”指發(fā)生在淡水 水體（池、河、江、湖）中的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。其特點(diǎn)：在溫暖季節(jié)，當(dāng)水體中的氮磷比例達(dá) 15~20比l時(shí)，水中的藍(lán)細(xì)菌和浮游藻類突然快速繁殖，從而使水面形成了一薄層藍(lán)、綠色 的藻體和泡沫。其中生長(zhǎng)著的藍(lán)細(xì)菌類（微囊藍(lán)細(xì)菌、魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌、束絲藍(lán)細(xì)菌）、藻類(衣 藻、裸藻、硅藻等)，其中許多種類均產(chǎn)毒素?！俺喑薄敝赴l(fā)生在河口、港灣或淺海等咸水區(qū) 水體的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。赤潮生物多達(dá)260余種，包括：藍(lán)細(xì)菌、藻類和原生動(dòng)物，已知其個(gè) 有70余種產(chǎn)毒。

水體污染程度的衡量指標(biāo)主要有：BOD（生化需氧量）、COD（化學(xué)需氧量）、TOD（總需 氧量）和TOC（總有機(jī)含碳量）等。BOD一般指在1L污水或待測(cè)水樣中所含的一部分易氧化 的有機(jī)物，當(dāng)微生物對(duì)其氧化、分解時(shí)，所消耗的水中溶解氧毫克數(shù)（其單位為mg/L）。COD是表示水體中有機(jī)物含量的一個(gè)簡(jiǎn)便的間接指標(biāo)，指1L污水中所含的有機(jī)物在用強(qiáng)氧化劑

將它氧化后，所消耗氧的毫克數(shù)（mg/L）。TOD指污水中能被氧化的物質(zhì)在高溫下燃燒變成 穩(wěn)定氧化物時(shí)所需的氧量，TOD是評(píng)價(jià)某水質(zhì)的綜合指標(biāo)之一。TOC指水體內(nèi)所含有機(jī)物中 的全部有機(jī)碳的量。

污水處理的方法主要有好氧生物處理（活性污泥法、生物膜法、氧化塘）和厭氧生物處 理。沼氣發(fā)酵又稱甲烷形成，是產(chǎn)甲烷菌在厭氧條件下，利用H2還原CO2等碳源營(yíng)養(yǎng)物以產(chǎn)

生細(xì)胞物質(zhì)、能量和代謝廢物——CH4的過(guò)程。CH4形成可分3個(gè)階段：水解階段、產(chǎn)酸階段、產(chǎn)氣階段。

生物監(jiān)測(cè)環(huán)境污染有以下幾種方法：（1）腸道菌群的數(shù)量作為水體質(zhì)量的指標(biāo)；（2）艾姆氏試驗(yàn)法檢測(cè)環(huán)境中的“三致”物質(zhì)；（3）發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)法。

第九章 感染與免疫

9.1傳染

一、有關(guān)傳染的概念

1．傳染(infection)指病原微生物侵入機(jī)體后，克服機(jī)體的防御機(jī)能，在一定部位生長(zhǎng) 繁殖，引起不同程度的病理過(guò)程。

2．病原微生物(pathogenic microorganism)是指能夠引起人體或動(dòng)物體發(fā)生傳染病的 微生物。

3．條件致病菌(opportunistic bacteria)：在一般情況下不致病但在某些條件改變的 特殊情況下可以致病的微生物，稱為病原微生物。

4．傳染病(infectious disease)：病原微生物侵入機(jī)體后，由于受其本身因素如侵人

數(shù)量、途徑及致病性(pathogenicity)和機(jī)體的抵抗力即免疫力(immunity)的影響，表現(xiàn)臨 床癥狀的現(xiàn)象。

5．隱性傳染(inapparent infection)：宿主的免疫力很強(qiáng)，而病原菌的毒力相對(duì)較弱，數(shù)量又較少，傳染后只引起宿主的輕微損害，且很快就將病原體徹底消滅，因而基本上不出 現(xiàn)臨床癥狀的現(xiàn)象。

6．帶菌狀態(tài)(carrier state)：病原菌與宿主雙方都有一定的優(yōu)勢(shì)，但病原體僅被限制 在某一局部且無(wú)法大量繁殖，兩者長(zhǎng)期處于相持的狀態(tài)。

7．外源性感染：來(lái)源于宿主體外的感染，主要來(lái)自病人、健康帶菌(毒)者和帶菌(毒)動(dòng)、植物。

8．內(nèi)源性感染：當(dāng)濫用抗生素導(dǎo)致菌群失調(diào)或某些因素致使機(jī)體免疫功能下降，宿主 體內(nèi)的正常菌群引起感染。

二、傳染途徑有呼吸道感染、消化道感染、創(chuàng)傷感染、接觸感染、垂直傳播。垂直傳播是由 親代通過(guò)胎盤(pán)或產(chǎn)道直接傳播給子代的方式，主要見(jiàn)于病毒。

三、傳染的三種可能結(jié)局：隱性傳染、帶菌狀態(tài)、顯性傳染。傳染病專指顯性傳染。

四、決定感染結(jié)局的三大因素：病原體、宿主的免疫力和環(huán)境。

1．病原微生物

病原微生物要造成感染，必須能抵抗機(jī)體內(nèi)的天然防御機(jī)能而不被消滅，并在侵入體內(nèi) 后能生長(zhǎng)繁殖，擾亂機(jī)體的新陳代謝，造成傳染。

要具備一些條件才能傳染：

（1）毒力或致病性病原菌致病力的強(qiáng)弱稱為毒力，其侵襲力和毒素是構(gòu)成毒力的基礎(chǔ)。

侵襲力(invasiveness)是指病原菌突破宿主防線，并能于宿主體內(nèi)定居、繁殖、擴(kuò)散的 能力。主要體現(xiàn)在菌毛的粘附作用、莢膜和微莢膜抗吞噬和抗體液殺菌物質(zhì)以及侵襲性酶的 作用等方面。

細(xì)菌產(chǎn)生的毒素有外毒素(exotoxin)和內(nèi)毒素(endotoxin)。外毒素(exotoxin)是指有

些病原菌在其生命活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生能釋放至周圍環(huán)境中的毒素稱為外毒素，是其代謝的產(chǎn) 物，化學(xué)組成為蛋白質(zhì)。用0.4％甲醛處理，可使外毒素的毒性完全喪失，但仍保留其抗原

性，這種經(jīng)過(guò)處理的無(wú)毒但保留抗原性的外毒素稱為類毒素(toxoid)。內(nèi)毒素(endotoxin)是指大多數(shù)革蘭氏陰性細(xì)菌存在于細(xì)菌細(xì)胞壁外層的組成成分，不能分泌到周圍環(huán)境中，只 有當(dāng)菌體死亡破裂或用人工方法裂解細(xì)菌后才能釋放出來(lái)的毒素。內(nèi)毒素的主要化學(xué)成分為 脂多糖（LPS)。

內(nèi)毒素與外毒素的主要區(qū)別

比較項(xiàng)目

外毒素

內(nèi)毒素

產(chǎn)生菌

革蘭氏陽(yáng)性菌為主

革蘭氏陰性菌為主

存在部位

分泌到胞外的代謝產(chǎn)物中

細(xì)胞壁的成分

化學(xué)成分

蛋白質(zhì)

脂多糖

毒性作用

較強(qiáng)，對(duì)組織器官具選擇性

較弱，無(wú)組織器官選擇性，引起發(fā)熱、腹瀉、出血休克等癥狀

抗原性

強(qiáng)，經(jīng)甲醛處理可產(chǎn)生類毒素

弱，不能制成類毒素

熱穩(wěn)定性

對(duì)熱不穩(wěn)定，60-100℃半小時(shí) 即可被破壞

耐熱性強(qiáng)

（2）數(shù)量：與毒力強(qiáng)弱有關(guān)。多數(shù)病原微生物需要足夠數(shù)量侵入機(jī)體，才能發(fā)病。

（3）侵入途徑：不同菌侵入途徑不同，只有侵入易感機(jī)體的一定部位，才能發(fā)病。

2．機(jī)體的抵抗力(免疫力)

免疫力是指機(jī)體識(shí)別“自身”和“異已”的能力或活動(dòng)。在正常條件下，它對(duì)機(jī)體有利，在異常條件下，也可使能機(jī)體有損害。

（1）免疫反應(yīng)分類

①非特異性免疫與特異性免疫：非特異性免疫是機(jī)體對(duì)所有病原微生物都有防御作用，沒(méi)有特殊的選擇性。它受遺傳控制，是機(jī)體在長(zhǎng)期的種系發(fā)育與進(jìn)化過(guò)程中逐漸建立起來(lái)的 一系列防衛(wèi)機(jī)能，在個(gè)體一出生就具有，又稱天然免疫（先天免疫）。特異性免疫是指機(jī)體 針對(duì)某一種或某一類微生物或其產(chǎn)物所產(chǎn)生的特異性抗力，是個(gè)體在生活過(guò)程中通過(guò)隱性感 染或預(yù)防接種等方式，使抗原與免疫系統(tǒng)的細(xì)胞相接觸后而獲得的防衛(wèi)機(jī)能，又稱后天獲得 性免疫。

②自動(dòng)免疫與被動(dòng)免疫：自動(dòng)免疫是指用人工方法注射抗原（菌苗、疫苗、類毒素），使機(jī)體產(chǎn)生免疫功能。被動(dòng)免疫是指用人工方法注射抗體（抗毒素、抗血清）而產(chǎn)生對(duì)病原 體的抵抗力。

③細(xì)胞免疫與體液免疫：細(xì)胞免疫是指致敏淋巴細(xì)胞與其相應(yīng)抗原作用所產(chǎn)生的特異性 免疫。體液免疫是抗體的免疫作用。

（3）免疫的功能：包括生理防御功能（免疫防御）、自身穩(wěn)定功能（免疫穩(wěn)定）、免疫 監(jiān)視作用(及時(shí)排除突變細(xì)胞。

3．環(huán)境條件

對(duì)病原微生物致病性有影響環(huán)境因素包括：宿主環(huán)境（先天，后天）、外界環(huán)境、自然 環(huán)境、社會(huì)環(huán)境。

五、傳染病的基本特征

傳染病的基本特征是有病原體、傳染性、流行性、地方性、季節(jié)性和免疫性。

9.2 非特異性免疫

非特異性免疫是機(jī)體在長(zhǎng)期的種系發(fā)育和進(jìn)化過(guò)程中逐漸建立起來(lái)的一系列天然防御 功能。

它的特點(diǎn)是：同一種的所有個(gè)體都具有；大多是機(jī)體的“常備”因素，有些是異物入侵

后很快就出現(xiàn)的反應(yīng)(炎癥)，因而能迅速發(fā)生防御作用；沒(méi)有專一性，對(duì)所有入侵的病原微 生物均發(fā)生作用。主要包括：

1．機(jī)體的屏障結(jié)構(gòu):由阻擋病原微生物侵入的皮膚和粘膜屏障，阻擋微生物從血液進(jìn)入 腦組織或腦脊液的血腦屏障以及使病原微生物和有害產(chǎn)物不能通過(guò)母體胎盤(pán)進(jìn)入胎兒機(jī)體 的胎盤(pán)屏障組成。

2．吞噬細(xì)胞的吞噬作用 人類吞噬細(xì)胞包括小吞噬細(xì)胞和大吞噬細(xì)胞。

大吞噬細(xì)胞 巨噬細(xì)胞(固定于各種組織中)

吞噬細(xì)胞 大單核細(xì)胞(血液中吞噬細(xì)胞的前體)

小吞噬細(xì)胞：中性粒細(xì)胞(存在于血液中)。

3．炎癥反應(yīng)

4．體液因素：正常體液和組織中含有多種殺傷或抑制病原體的物質(zhì)，主要有補(bǔ)體系統(tǒng)(complement system)、乙型溶素、溶菌酶和干擾素(interferon)等

補(bǔ)體是人和動(dòng)物血清中的一組球蛋白(20種以上)成分，因在抗原抗體反應(yīng)中，有補(bǔ)充

抗體的能力。補(bǔ)體的生物學(xué)作用包括溶解和殺傷細(xì)胞功能、中和病毒作用、趨化作用和免疫 粘附作用。

干擾素是宿主細(xì)胞在病毒等多種誘導(dǎo)劑（細(xì)菌、真菌、原蟲(chóng)、立克次氏體等）刺激下產(chǎn) 生的一類低分子量糖蛋白，當(dāng)它再作用于其他細(xì)胞時(shí)，使其他細(xì)胞立即獲得抗病毒和抗腫瘤 等多方面的免疫力。

9.3 特異性免疫

特異性免疫是指?jìng)€(gè)體出生后，在與抗原物質(zhì)接觸過(guò)程中所建立起來(lái)的免疫力。主要特點(diǎn) 是：具有針對(duì)性，即特異性地對(duì)某一種或幾種入侵的病原微生物或其他抗原物質(zhì)起反應(yīng)；主 要通過(guò)機(jī)體免疫應(yīng)答過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括體液免疫和細(xì)胞免疫。

一、特異性免疫類型

特異性免疫按獲得方式分為自動(dòng)和被動(dòng)免疫。

自動(dòng)免疫

被動(dòng)免疫

自然的顯性或隱性感染

經(jīng)胎盤(pán)或乳汁由母體傳遞給 嬰兒

人工的接種疫苗

輸入免疫細(xì)胞、抗血清或其它 制劑

二、免疫系統(tǒng)(immene system)

由主宰或執(zhí)行機(jī)體免疫功能的器官、組織和細(xì)胞所組成的一個(gè)系統(tǒng)稱為免疫系統(tǒng)。

參與特異性免疫的免疫器官根據(jù)其在免疫中所起作用的不同可區(qū)分為中樞免疫器官和

外周免疫器官。中樞免疫器官又稱一級(jí)淋巴器官，主要包括胸腺、骨髓和鳥(niǎo)類法氏囊等。在 胚胎發(fā)育的早期發(fā)生，造血干細(xì)胞在此增殖、發(fā)育、分化。周圍免疫器官又稱二級(jí)淋巴器官，包括脾和淋巴結(jié)。來(lái)自中樞淋巴器官的淋細(xì)胞(B細(xì)胞和T細(xì)胞)在這些淋巴器官內(nèi)遇到抗原 刺激時(shí)，增殖并進(jìn)一步分化為漿細(xì)胞和致敏細(xì)胞執(zhí)行體液免疫和細(xì)胞免疫功能。

免疫細(xì)胞是泛指所有參與免疫反應(yīng)的細(xì)胞及其前身。包括造血干細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、細(xì)胞腦和樹(shù)突狀細(xì)胞等。免疫細(xì)胞均來(lái)源于骨髓干細(xì)胞。免疫活性細(xì)胞是指能特異性地識(shí)別 抗原進(jìn)行分化增殖后產(chǎn)生抗體或淋巴因子，以發(fā)揮特異性免疫應(yīng)答的一類細(xì)胞如T、B細(xì)胞。

T淋巴細(xì)胞（胸腺依賴淋巴細(xì)胞）表面標(biāo)志有綿羊紅細(xì)胞（sRBC)受體、有絲分裂原受 體等。T細(xì)胞按功能可分為：（1）T調(diào)節(jié)細(xì)胞： 輔助性T細(xì)胞(TH)、抑制性T細(xì)胞（TS)；（2）T效應(yīng)細(xì)胞： 遲發(fā)型超敏T細(xì)胞(TD)、細(xì)胞毒T細(xì)胞(TC)。B淋巴細(xì)胞（骨髓依賴淋

巴細(xì)胞）標(biāo)志是膜表面免疫球蛋白SmIg。

在特異性免疫中，淋巴細(xì)胞不易直接接觸抗原，須經(jīng)巨噬細(xì)胞吞噬消化，將抗原信息傳 遞給淋巴細(xì)胞。此外，巨噬細(xì)胞還能釋放白細(xì)胞介素-1，參與免疫。

三、特異性體液免疫是由抗體介導(dǎo)的免疫。主要作用是：中和外毒素、調(diào)理作用、凝集 作用、阻止病原菌對(duì)粘膜的吸附。

四、特異性細(xì)胞免疫是致敏T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的免疫。主要作包括（1）TD細(xì)胞的作用： 釋放淋巴因子，其作用于免疫活性細(xì)胞而產(chǎn)生免疫效應(yīng)。淋巴因子作用無(wú)特異性，但其釋放 需特異性抗原刺激。（2）TC 細(xì)胞作用：能特異性地識(shí)別靶細(xì)胞表面抗原，與其結(jié)合，使其 溶解。

五、免疫應(yīng)答（immune response）是從一個(gè)抗原刺激開(kāi)始，機(jī)體內(nèi)抗原特異性淋巴細(xì)

胞識(shí)別抗原（感應(yīng)）后，發(fā)生活化、增殖和分化，表現(xiàn)出一定的體液免疫和細(xì)胞免疫的效應(yīng) 的過(guò)程。免疫應(yīng)答一般分為感應(yīng)階段、反應(yīng)階段和效應(yīng)階段等３個(gè)階段。

體液免疫的過(guò)程：B細(xì)胞一般在T細(xì)胞輔助下接受抗原刺激，增殖分化形成漿細(xì)胞，漿 細(xì)胞合成并分泌具有專一性的抗體。存在于血漿、淋巴和組織液等體液中的抗體與相應(yīng)的抗 原特異性結(jié)合，在補(bǔ)體參與下發(fā)揮免疫效應(yīng)，稱為體液免疫(HI)。

細(xì)胞免疫的過(guò)程為：首先是T細(xì)胞識(shí)別抗原并在抗原信息刺激后大量增殖、分化為致敏 淋巴細(xì)胞。致敏淋巴細(xì)胞再次與抗原相遇，除具有直接殺傷作用的Tc外，TDTH可釋放多種淋

巴因子，巨噬細(xì)胞趨化因子等，他們參與超敏反應(yīng)，可在反應(yīng)的局部引起以單核細(xì)胞浸潤(rùn)為 主功炎癥，在清除慢性或腦內(nèi)感染的病原體、腫瘤免疫、移植排斥反應(yīng)以及自身免疫疾病中 起重要作用。

免疫應(yīng)答的病理反應(yīng)有超敏反應(yīng)、免疫耐受性和自身免疫病。

9.4 抗原與抗體Antigen and Antibody

一、抗原

抗原（antigens，Ag)又稱免疫原(immunogen)，是一類能被機(jī)體特異性免疫系統(tǒng)所識(shí)別，能刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答并能與應(yīng)答產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)因素。抗原有兩個(gè)突出的特性，一 是抗原進(jìn)入機(jī)體后，能誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)形成特異抗體或致敏淋巴細(xì)胞的能力稱免疫原性或抗原

性。二是抗原能與其所誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體或致敏淋巴細(xì)胞發(fā)生特異性反應(yīng)的能力，稱為免疫反 應(yīng)性。具有抗原性和反應(yīng)原性的抗原稱為完全抗原, 只有反應(yīng)原性，沒(méi)有抗原性的抗原稱為 半抗原。

抗原免疫原性的物質(zhì)基礎(chǔ)是異物性(異種間物質(zhì)、同種異體間物質(zhì)、自體隔絕成分、自 體組織蛋白變性)和一定的物化特性(大分子物質(zhì)、一定的結(jié)構(gòu)和特異性)?？乖奶禺愋杂?分子表面上的特定化學(xué)基團(tuán)——抗原決定基所決定的。半抗原實(shí)際上就是抗原決定基。任何 抗原都可看成是一個(gè)載體與半抗原的復(fù)合物。

微生物抗原結(jié)構(gòu)有鞭毛抗原（H抗原）、菌體抗原（O抗原）、表面抗原（如莢膜抗原）、外毒素和類毒素。

二、抗體

抗體(antibody)是由抗原刺激機(jī)體后所形成的一類具有與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng) 的免疫球蛋白(Ig)。已知有IgG、IgA、IgM、IgD和IgE等5類免疫球蛋白，它們普遍存在 于生物體內(nèi)的血液、體液、外分泌液及某些細(xì)胞(如淋巴細(xì)胞)的細(xì)胞膜上。

5種Ig結(jié)構(gòu)基本上相似。單體由4條多肽鏈組成，兩條長(zhǎng)鏈稱重鏈（H鏈），兩條短鏈 稱輕鏈（L鏈），呈Y字形，鏈間由二硫鍵相連。不變區(qū)（C區(qū)）與可變區(qū)（V區(qū)），樞紐 區(qū)，抗原結(jié)合在V區(qū)。1個(gè)Y字抗體有2個(gè)抗原結(jié)合點(diǎn)，是兩價(jià)抗體

抗體形成一般規(guī)律有初次反應(yīng)與再次反應(yīng)、回憶反應(yīng)及幾類抗體出現(xiàn)順序。所謂初次應(yīng) 答是機(jī)體初次接觸抗原后，須經(jīng)過(guò)一段潛伏期后才能在血清中產(chǎn)生抗體，抗體量一般不高，維持時(shí)間短、很快下降的反應(yīng)。二次應(yīng)答是在對(duì)抗原發(fā)生初次應(yīng)答后，再次注射相同的抗原，潛伏期明顯縮短，抗體量迅速上升到最大幅度，可達(dá)初次注射產(chǎn)生抗體的10—100倍，且在 體內(nèi)維持時(shí)間長(zhǎng)，抗體的類別主要為IgG?；貞洃?yīng)答是當(dāng)初次注射后所產(chǎn)生的抗體在體內(nèi)完 全消失時(shí)，如再接觸抗原時(shí)，又可使該抗體突然上升。若再接觸的抗原與初次接觸的抗原相 同，所引起的回憶反應(yīng)稱為特異性回憶反應(yīng)。有時(shí)再接觸的抗原是與初次接觸的抗原不相同 的另一種抗原，也可引起與初次抗原相對(duì)應(yīng)的抗體的產(chǎn)生，稱為非特異性回憶反應(yīng)。

幾類抗體出現(xiàn)的順序：一般抗原刺激機(jī)體后，IgM出現(xiàn)最早，但很快消失，在血液中只 能維持?jǐn)?shù)周或數(shù)月。而后出現(xiàn)的是IgG。當(dāng)IgM接近消失時(shí)，IgG正達(dá)高峰，且在血液中維 持時(shí)間較長(zhǎng)，有的可達(dá)數(shù)年以上。最后出現(xiàn)的是IgA，常在IgM和IgG出現(xiàn)后2周至2個(gè)月

才能在血液中測(cè)出，含量少，但維持時(shí)間較長(zhǎng)。

抗體產(chǎn)生的規(guī)律的實(shí)際意義：（1）預(yù)防接種中一般都采用二次或多次接種法，且第一次 和第二次抗原刺激之間有時(shí)間上的間隔，使出現(xiàn)二次應(yīng)答，從而產(chǎn)生大量抗體且維持時(shí)間長(zhǎng)；（2）制備抗體中，通常采用多次注射抗原的方法；（3）疾病診斷中，根據(jù)幾類抗體出現(xiàn)的 先后規(guī)律，可作出早期快速診斷。

三、抗體形成機(jī)理有誘導(dǎo)學(xué)說(shuō)（模板學(xué)說(shuō)）、無(wú)性繁殖系選擇學(xué)說(shuō)、抗體多樣性分子 生物學(xué)機(jī)制等三種。

9.5免疫學(xué)的實(shí)際應(yīng)用

1．單克隆抗體的制備：1975年，Kohler和Milstein證明：骨髓瘤細(xì)胞與免疫動(dòng)物的 脾細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞，能分泌針對(duì)免疫抗原中的一種抗體，且雜交瘤細(xì)胞一經(jīng)建立，即具有腫瘤細(xì)胞在體外無(wú)限繁殖和脾細(xì)胞產(chǎn)生抗體的雙重功能。雜交瘤細(xì)胞在細(xì)胞培養(yǎng)中產(chǎn) 生大量單一類型的高純度抗體稱為單克隆抗體。

2．血清學(xué)反應(yīng)(凝集反應(yīng),沉淀反應(yīng),補(bǔ)體結(jié)合試驗(yàn))

在體外進(jìn)行的體液免疫反應(yīng)一般采用血清進(jìn)行試驗(yàn)，稱為血清學(xué)反應(yīng)。

抗原抗體反應(yīng)的一般規(guī)律：特異性、可逆性、定比性、階段性（特異結(jié)合階段、可見(jiàn)反 應(yīng)階段）、條件性（需電解質(zhì)、溫度、pH等）?？乖?抗體的免疫學(xué)反應(yīng)，精確靈敏，特異 性高，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)。

（1）沉淀反應(yīng)：抗原、抗體都處于溶解狀態(tài)，按適當(dāng)比例混合后，在電解質(zhì)、溫度適合 的條件下，產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象?？乖Q沉淀原，抗體稱沉淀素。實(shí)驗(yàn)方法有玻片法、試管法、環(huán) 狀試驗(yàn)、瓊脂擴(kuò)散法、免疫電泳。

（2）凝集反應(yīng)：顆粒性抗原與其特異性抗體在有電解質(zhì)情況下，結(jié)合成可見(jiàn)凝集塊?？?原稱凝集原，抗體稱凝集素。實(shí)驗(yàn)方法有直接凝集實(shí)驗(yàn)、間接凝集實(shí)驗(yàn)、間接凝集抑制實(shí) 驗(yàn)免疫妊娠試驗(yàn)）、交叉凝集與凝集素吸收實(shí)驗(yàn)。

（3）補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)：補(bǔ)體作用沒(méi)有特異性，可與任何抗原抗體復(fù)合物結(jié)合，但不能單獨(dú) 與抗原或抗體結(jié)合。補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)系統(tǒng)由結(jié)合系統(tǒng)和指示系統(tǒng)組成：

結(jié)合系統(tǒng)：主要是抗原（可溶性）、抗體及補(bǔ)體，都是液體，無(wú)可見(jiàn)反應(yīng)：

指示系統(tǒng)（溶血系統(tǒng)）：羊紅細(xì)胞與羊紅細(xì)胞抗體（溶血素），若補(bǔ)體被結(jié)合，不溶血，反應(yīng)陽(yáng)性，說(shuō)明抗原、抗體是對(duì)應(yīng)的；若補(bǔ)體不結(jié)合，則與溶血系統(tǒng)結(jié)合，出現(xiàn)溶血，反應(yīng) 陰性，說(shuō)明抗原、抗體不對(duì)應(yīng)。

3．現(xiàn)代免疫標(biāo)記技術(shù)

某些小分子物質(zhì)結(jié)合到抗原或抗體上，不影響抗原抗體反應(yīng)但使之更容易觀察從而提高 檢測(cè)的靈敏度，稱為免疫標(biāo)記技術(shù)。

三大標(biāo)記技術(shù)：熒光素、放射性同位素、酶標(biāo)記。常用方法有（1）免疫熒光方法（熒 光抗體法）：熒光標(biāo)記抗體，熒光標(biāo)記抗抗體。（2）酶免疫測(cè)定：酶標(biāo)記抗體或抗抗體進(jìn)行 抗原抗體反應(yīng)。常用酶是辣根過(guò)氧化物酶HRP，以二氨基聯(lián)苯胺DRP為底物，產(chǎn)生棕褐色。雙抗體夾心法和間接免疫吸附法（酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法ELISA、酶標(biāo)法）。（3）放射免疫測(cè) 定法RIA。（4）免疫電鏡技術(shù)IEM。（5）發(fā)光免疫測(cè)定法LIA。

4．免疫印跡(Western Blot)： SDS-PAGE的高分辨率 + 免疫反應(yīng)的特異性。

5.免疫預(yù)防

人工免疫用于預(yù)防傳染病時(shí)，即為免疫預(yù)防。有人工自動(dòng)免疫和人工被動(dòng)免疫。

9.6生物制品

凡是人工免疫用的抗原和抗體制品以及診斷用的抗原和抗體制品統(tǒng)稱為生物制品。生物 制品有疫苗、類毒素和免疫血清。

1．疫苗

疫苗是由病原微生物本身加工制成的。一般由細(xì)菌、螺旋體等制成的預(yù)防用生物制品 稱為菌苗，而由病毒、立克次氏體制成的稱為疫苗。

活菌(疫)苗：用無(wú)毒的或充分減毒的病原微生物制成。

死菌(疫)苗：用物理或化學(xué)方法將病原微生物殺死后制成。

自身菌苗：是從患者自身病灶中分離的病原菌制成的死菌苗。

亞單位疫苗：將病原微生物某種抗原成分提取出來(lái)制成疫苗，可特異性地防治某種疾 病，此種疫苗稱為亞單位疫苗。

基因工程疫苗：應(yīng)用DNA重組技術(shù)將病原微生物的致病基因提取后與載體連接，然后 轉(zhuǎn)入合適的受體菌中，使致病菌基因得到表達(dá)，將表達(dá)產(chǎn)物加工制成的疫苗即基因工程疫苗。

2．類毒素

3．免疫血清

含有特異抗體的血清稱為免疫血清。有抗毒素、抗菌血清、胎盤(pán)球蛋白和血清球蛋白等。

第十章 微生物的分類和鑒定

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

一、微生物的分類單元和命名

微生物分類學(xué)(microbial taxonomy)是一門(mén)按微生物的親緣關(guān)系把它們安排成條理 清楚的各種分類單元或分類群(taxon)的科學(xué)，包括分類(classification)、命名

(nomenclature)和鑒定(identification)。

第二篇：微生物學(xué)周德慶版重點(diǎn)課后習(xí)題答案

Dp影 緒論

1.微生物：一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物的總稱。

2.列文虎克（顯微鏡，微生物的先驅(qū)）

巴斯德（微生物學(xué)）

科赫（細(xì)菌學(xué)）3.什么是微生物？習(xí)慣上它包括那幾大類群？

答：微生物是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物的總稱。它是一些個(gè)體微小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低等生物。包括①原核類的細(xì)菌（真細(xì)菌和古細(xì)菌）、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體和衣原體；②真核類的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）、原生動(dòng)物和顯微藻類；③屬于非細(xì)胞類的病毒和亞病毒（類病毒、擬病毒和朊病毒）。

4.為什么說(shuō)微生物的“體積小、面積大”是決定其他四個(gè)共性的關(guān)鍵？

答：“體積小、面積大”是最基本的，因?yàn)橐粋€(gè)小體積大面積系統(tǒng)，必然有一個(gè)巨大的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收面、代謝廢物的排泄面和環(huán)境信息的交換面，并由此而產(chǎn)生其余4個(gè)共性。第一章 原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能

1.細(xì)菌：是一類細(xì)胞極短（直徑約0.5微米，長(zhǎng)度約0.5-5微米），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，胞壁堅(jiān)韌，多以二分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核生物。

2.試圖示肽聚糖單體的模式構(gòu)造，并指出G+細(xì)菌與G-細(xì)菌在肽聚糖成分和結(jié)構(gòu)上的差別？ 答：主要區(qū)別為；①四肽尾的第3個(gè)氨基酸不是 L-lys，而是被一種只有在原核微生物細(xì)胞壁上的特殊氨基酸——內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；②沒(méi)有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體間的連接僅通過(guò)甲四肽尾的第4個(gè)氨基酸（D-Ala）的羧基與乙四肽尾的第3個(gè)氨基酸（m-DAP）的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。3.試述革蘭氏染色的機(jī)制。

答：革蘭氏染色的機(jī)制為：通過(guò)結(jié)晶紫初染和碘液媒染后，在細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)可形成不溶于水的結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物。G+由于其細(xì)胞壁較厚、肽聚糖網(wǎng)層次多和交聯(lián)致密，故遇脫色 1

Dp影 劑乙醇處理時(shí)，因失水而使網(wǎng)孔縮小，在加上它不含類脂，故乙醇的處理不會(huì)溶出縫隙，因此能把結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物牢牢留在壁內(nèi)，使其保持紫色。反之，G-細(xì)菌因其細(xì)胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯(lián)度差，遇脫色劑乙醇后，以類脂為主的外膜迅速溶解，這時(shí)薄而松散的肽聚糖網(wǎng)不能阻擋結(jié)晶紫與碘復(fù)合物的溶出，因此細(xì)胞退成無(wú)色。這時(shí)，在經(jīng)沙黃等紅色染 料復(fù)染，就使 G-細(xì)菌呈紅色，而G+細(xì)菌則仍保留最初的紫色（實(shí)為紫加紅色了）。4.滲透調(diào)節(jié)皮層膨脹學(xué)說(shuō)是如何解釋芽孢耐熱機(jī)制的？你對(duì)此有何評(píng)價(jià)？ 答：芽孢是某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量低、抗逆性強(qiáng)的休眠構(gòu)造，稱為芽孢。/芽孢的耐熱性在于芽孢衣對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子和水分的透性很差以及皮層的離子強(qiáng)度很高，這就使皮層產(chǎn)生了極高的滲透壓去奪取芽孢核心中的水分，其結(jié)果造成皮層的充分膨脹和核心的高度失水，正是這種失水的核心才賦予了芽孢極強(qiáng)的耐熱性。

5.是列表比較細(xì)菌鞭毛、菌毛和性毛的異同。

答：鞭毛，生長(zhǎng)在某些細(xì)菌表面的長(zhǎng)絲狀、波曲的蛋白質(zhì)附屬物，稱為鞭毛，數(shù)目為一至十條，具有運(yùn)動(dòng)功能；菌毛是一種長(zhǎng)在細(xì)菌體表的纖細(xì)、中空、短直且數(shù)目較多的蛋白質(zhì)附屬物，具有使菌體附著于物體表面上的功能，比鞭毛簡(jiǎn)單，無(wú)基體等構(gòu)造，直接著生于細(xì)胞膜上；性毛，構(gòu)造與成分與菌毛相同，但比菌毛長(zhǎng)，且每一個(gè)細(xì)胞僅一至少數(shù)數(shù)根。6.試以鏈霉菌為例，描述這類典型放線菌的菌絲、孢子和菌落的一般特征。答：放線菌是一類呈菌絲狀生長(zhǎng)、主要以孢子繁殖和陸生性強(qiáng)的原核生物 典型放線菌—鏈霉菌的形態(tài)構(gòu)造 鏈霉菌的細(xì)胞呈絲狀分枝，菌絲直徑很小，與細(xì)菌相似。其菌體由分枝的菌絲組成。由于菌絲的連續(xù)生長(zhǎng)和分枝所以形成網(wǎng)絡(luò)狀菌絲體結(jié)構(gòu)。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，菌絲內(nèi)無(wú)隔，內(nèi)含許多核質(zhì)體，故一般呈單細(xì)胞狀態(tài)。基內(nèi)菌絲（營(yíng)養(yǎng)菌絲“根”，吸收水、營(yíng)養(yǎng)和排泄代謝廢物）氣生菌絲生長(zhǎng)致密，覆蓋整個(gè)菌落表面，菌絲呈放射狀。鏈霉菌孢子絲的形 2

Dp影 狀和排列多種多樣，有直、波曲、鉤狀、螺旋狀、叢生、輪生等。其中以螺旋狀的孢子絲較為 常見(jiàn)，而螺旋狀孢子絲按其螺旋的松緊、大小、轉(zhuǎn)數(shù)和旋向又分為多種。孢子絲是放線菌分類鑒定的重要指標(biāo)。

第二章 真核微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能

1.試列表比較真核生物和原核生物的10個(gè)主要差別。答：①真核細(xì)胞的細(xì)胞核由染色體、核仁、核液、雙層核膜等構(gòu)成；原核細(xì)胞無(wú)核膜、核仁，故無(wú)真正的細(xì)胞核，僅有由核酸集中組成的擬核。②真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)行，蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行；而原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成交聯(lián)在一起進(jìn)行。③真核細(xì)胞有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、液泡等細(xì)胞器；原核細(xì)胞沒(méi)有。④真核生物中除某些低等類群（如甲藻等）的細(xì)胞以外，染色體上都有5種或4種組蛋白與DNA結(jié)合，形成核小體 ；而在原核生物則無(wú)。⑤真核細(xì)胞在細(xì)胞周期中有專門(mén)的DNA復(fù)制期（S期）；原核細(xì)胞則沒(méi)有，其DNA復(fù)制常是連續(xù)進(jìn)行的。⑥真核細(xì)胞的有絲分裂是原核細(xì)胞所沒(méi)有的。⑦真核細(xì)胞有發(fā)達(dá)的微管系統(tǒng)，其鞭毛（纖毛）、中心粒、紡錘體等都與微管有關(guān)，原核生物則否。⑧真核細(xì)胞有由肌動(dòng)、肌球蛋白等構(gòu)成的微纖維系統(tǒng)，后者與胞質(zhì)環(huán)流、吞噬作用等密切相關(guān)；而原核生物卻沒(méi)有這種系統(tǒng)，因而也沒(méi)有胞質(zhì)環(huán)流和吞噬作用。⑨真核細(xì)胞的核糖體為80s型，原核生物的為70s型，兩者在化學(xué)組成和形態(tài)結(jié)構(gòu)上都有明顯的區(qū)別。⑽真核細(xì)胞含有的線粒體，為雙層被膜所包裹，有自己特有的基因組、核酸合成系統(tǒng)與蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，其內(nèi)膜上有與氧化磷酸化相關(guān)的電子傳遞鏈。⑾真核生物細(xì)胞較大，一般10~100納米，原核生物細(xì)胞較小，大約1~10納米。⑿真核生物一般含有細(xì)胞器（線粒體和葉綠體等），原核生物的細(xì)胞器沒(méi)有膜包裹。⒀真核生物新陳代謝為需氧代謝（除了amitochondriats)，原核生物新陳代謝類型多種多樣。⒁真核生物細(xì)胞壁由纖維素或幾丁質(zhì)組成，動(dòng)物沒(méi)有細(xì)胞壁，原核生物真細(xì)菌中為 3

Dp影 肽聚糖。⒂真核生物動(dòng)植物中為有性的減數(shù)分裂式的受精、有絲分裂，原核生物通過(guò)一分為二或出芽生殖、裂變。⒃真核生物遺傳重組為減數(shù)分裂過(guò)程中的重組，原核生物為單向的基因傳遞。⒄真核生物鞭毛為卷曲式，主要由微管蛋白組成，原核生物鞭毛為旋轉(zhuǎn)式，由鞭毛蛋白組成。⒅真核生物通過(guò)線粒體進(jìn)行呼吸作用，原核生物通過(guò)膜進(jìn)行呼吸作用。

2.試以表解法介紹霉菌的營(yíng)養(yǎng)菌絲和氣生菌絲各分化成哪些特化構(gòu)造，并簡(jiǎn)要說(shuō)明它們的功能。

答：特化的營(yíng)養(yǎng)菌絲：吸取養(yǎng)料：①假根：具有固著和吸取養(yǎng)料的功能②吸器：專性寄生的真菌所產(chǎn)生。只在宿主細(xì)胞間隙間蔓延的營(yíng)養(yǎng)菌絲上分化出來(lái)的短枝。吸取宿主細(xì)胞內(nèi)的養(yǎng)料而不使其致死。附著：①附著胞：借附著胞牢固的粘附在宿主的表面②附著枝：休眠（或休眠及延伸）：①菌核：休眠菌絲組織，表面顏色黑或暗，顆粒狀。貯藏養(yǎng)料，抵抗逆境②菌索：具有延伸和生長(zhǎng)能力，能夠吸收營(yíng)養(yǎng)。延伸：匍匐枝：具有延伸功能，如有菌絲，就不會(huì)形成像在其它真菌中常見(jiàn)的那樣有固定大小和形態(tài)的菌落。如：根霉捕食線蟲(chóng)：菌環(huán)、菌網(wǎng)。特化的氣生菌絲：（各種子實(shí)體）簡(jiǎn)單：①無(wú)性：分生孢子頭、孢子囊②有性：擔(dān)子。復(fù)雜：①無(wú)性：分生孢子器、分生孢子座②有性（子囊果）：閉囊殼、子囊殼、子囊盤(pán)

3.請(qǐng)簡(jiǎn)要綜述一下覃菌的分類的地位、已記載種數(shù)、食用和藥用種類的數(shù)目、食用菌產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)有關(guān)研究生產(chǎn)概況等信息。（P63）

第三章 病毒和亞病毒因子

1.烈性噬菌體：凡在短時(shí)間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解這五個(gè)階段而實(shí) 現(xiàn)其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體。

2.溫和噬菌體：凡吸附并侵入細(xì)胞后，噬菌體的 DNA 只整合在宿主的核染色體上，隨宿主細(xì)胞DNA的復(fù)制而復(fù)制并不會(huì)引起其裂解的噬菌體叫溫和噬菌體。

3.溶源菌：一類被溫和噬菌體感染后能相互長(zhǎng)期共存，一般不會(huì)出現(xiàn)迅速裂解的宿主細(xì)胞。

Dp影 4.病毒粒有哪些對(duì)稱體制？各種對(duì)稱體制又有幾種特殊外形？試各舉一例。

答：對(duì)稱體制：①螺旋對(duì)稱:煙草花葉病毒 ②二十面體對(duì)稱：腺病毒 ③復(fù)合對(duì)稱：T 偶數(shù)噬菌體。

5.試以E.coli T偶數(shù)噬菌體為例，圖示并簡(jiǎn)述復(fù)合對(duì)稱型病毒的典型構(gòu)造，并指出其各部分的構(gòu)造的特點(diǎn)和功能。答：大腸桿菌T4噬菌體為典型的蝌蚪形噬菌體，由頭部和尾部組成。頭部為由蛋白質(zhì)殼體組成的二十面體，內(nèi)含DNA。尾部則由不同于頭部的蛋白質(zhì)組成，其外包圍有可收縮的尾鞘，中間為一空髓，即尾髓。有的噬菌體的尾部還有頸環(huán)、尾絲、基板和尾刺。侵染寄主時(shí)，尾鞘收縮，頭部的DNA即通過(guò)中空的尾部注入細(xì)胞內(nèi)。6.什么是烈性噬菌體？試述其裂解性增殖周期。答：烈性噬菌體：凡在短時(shí)間內(nèi)能連續(xù)完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解這五個(gè)階段而實(shí)現(xiàn)其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體。①吸附：噬菌體尾絲散開(kāi)，固著于特異性受點(diǎn)上。②侵入：尾鞘收縮，尾管推出并插入到細(xì)胞壁和膜中，頭部的核酸注入到宿主細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)衣殼留在細(xì)胞壁外。③增殖增殖過(guò)程 包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的生物合成。注入細(xì)胞的核酸操縱宿主細(xì)胞代謝機(jī)構(gòu)，以寄主個(gè)體及細(xì)胞降解物和培養(yǎng)基介質(zhì)為原料，大量復(fù)制噬菌體核酸，并合成蛋白質(zhì)外殼。④成熟（裝配）寄主細(xì)胞合成噬菌體殼體(T4 噬菌體包括頭部、尾部),并組裝成完整的噬菌體粒子。⑤裂解（釋放）子代噬菌體成熟后，脂肪酶和溶菌酶促進(jìn)宿主細(xì)胞裂解，從而釋放出大量子代噬菌體。

7.什么是效價(jià)，測(cè)定噬菌體效價(jià)的方法有幾種？最常用的是什么方法，其優(yōu)點(diǎn)如何？

答：效價(jià)表示每毫升試樣中所含有的具有侵染性的噬菌體粒子數(shù)。又稱嗜菌斑形成單位數(shù)或感染中心數(shù)。測(cè)定方法：液體稀釋法，玻片快速測(cè)定法，單層平板法，較常用且較精確的方法稱為雙層平板 法。優(yōu)點(diǎn)：加了底層培養(yǎng)基后，可彌補(bǔ)培養(yǎng)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、邊緣清晰且無(wú)重疊現(xiàn)象；又因上層培養(yǎng)基中瓊脂較稀，故可形成形 態(tài)較大、特征較明顯以及便于觀察和計(jì)數(shù)的嗜菌斑。8.何謂一步生長(zhǎng)曲線？它分幾期，各期有何特點(diǎn)？

答：一步生長(zhǎng)曲線 ：定量描述烈性噬菌體增殖規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線稱作一步生長(zhǎng)曲線或一級(jí)生長(zhǎng)曲線。潛伏期從噬菌體吸附細(xì)菌細(xì)胞至細(xì)菌細(xì)胞釋放出新的噬菌體的最短時(shí)間。又可分為隱 晦期和胞內(nèi)累積期。裂解期從被感染的第一個(gè)細(xì)胞裂解至最后一個(gè)細(xì)胞裂解完畢所經(jīng)歷的時(shí)間。平穩(wěn)期指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌體數(shù)達(dá)到最高點(diǎn)后的時(shí)期。裂解量每個(gè)被感染的細(xì)菌釋放新的噬菌體的平均數(shù)。

9.什么是溶源菌，它有何特點(diǎn)？如何檢驗(yàn)出溶源菌？

答：①一類被溫和噬菌體感染后能相互長(zhǎng)期共存，一般不會(huì)出現(xiàn)迅速裂解的宿主細(xì)胞。②溶源性的特點(diǎn)：a自發(fā)裂解 ③將少量溶源菌與大量的敏感性指示性菌（遇溶源菌裂解后所釋放的溫和噬菌體的大腸桿菌）相混合，然后與瓊脂培養(yǎng)基混勻后倒一個(gè)平板，經(jīng)培養(yǎng)后溶源菌就一一長(zhǎng)出菌落。由于溶源菌在細(xì)胞分裂過(guò)程中有極少數(shù)個(gè)體會(huì)引起自發(fā)裂解，其釋放的噬菌體可不斷侵染溶源菌周圍 的指示菌菌苔，于是就形成了一個(gè)個(gè)中央有溶源菌的小菌落，四周有透明圈圍著的這種特殊溶源菌。

第四章 微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

1.天然培養(yǎng)基：一類利用動(dòng)、植物或微生物體包括用其提取物制成的培養(yǎng)基。（培養(yǎng)多種細(xì)胞 的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、培養(yǎng)酵母菌的麥芽汁培養(yǎng)基）

2.牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基：(細(xì)菌)這是一種應(yīng)用十分廣泛的天然培養(yǎng)基，其中的牛肉膏為微生物提供碳源、磷酸鹽和維生素，蛋白胨主要提供氮源和維生素，而NaCl提供無(wú)機(jī)鹽。3.組合（合成）培養(yǎng)基：按微生物的營(yíng)養(yǎng)要求精確設(shè)計(jì)后用多種高純化學(xué)試劑配制成的培養(yǎng)基。6

Dp影（鏈霉菌：高氏一號(hào)培養(yǎng)基即淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基，真菌：察氏培養(yǎng)基即蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基）4.馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基(PDA)：（真菌）馬鈴薯是碳源又是氮源，蔗糖純粹是碳源，瓊脂即使氮源又是固化劑，另外馬鈴薯還提供一些維生素及無(wú)機(jī)鹽。5.試述通過(guò)基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)制。

答：定義：基團(tuán)移位指一類既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質(zhì)運(yùn)送方式，其特點(diǎn)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的改變。廣泛存在于原核生物中。主要用于運(yùn)送各種糖類、核苷酸、丁酸、腺嘌呤等物質(zhì)，特點(diǎn)是每輸入一份子葡萄糖分子就需要消耗一個(gè)ATP的能量。機(jī)制：在大腸桿菌中，主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。（1）熱穩(wěn)載體蛋白（HPr）的激活：細(xì)胞內(nèi)的高能化合物—磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基團(tuán)通過(guò)酶I的作用把HPr激活；（2）糖經(jīng)磷酸化而進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)：膜外環(huán)境中的糖分子先與細(xì)胞膜外表面上的底物特異蛋白—酶IIc結(jié)合，接著糖分子被由P～HPr→酶IIa→酶IIb逐級(jí)傳遞來(lái)的磷酸基團(tuán)激活，最后通過(guò)酶IIc再把這一磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。6.什么是選擇性培養(yǎng)基？試舉一實(shí)例并分析其中為何有選擇性功能。

答：一類根據(jù)某微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的原理而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。7.什么是鑒別性培養(yǎng)基？試以EMB為例分析其中為何有鑒別性功能。

答：一類在成分中加有能與目的菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只須用肉眼辨別顏色就能方便地從近似菌落中找出目的菌菌落的培養(yǎng)基。伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基（EMB）：最常見(jiàn)的鑒別性培養(yǎng)基。其中的伊紅和美藍(lán)兩種苯胺染料可抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌和一些難培養(yǎng)的革蘭氏陰性細(xì)菌。在低酸度時(shí)，這兩種染料結(jié)合形成沉淀，起著產(chǎn)酸指示劑的作用。因此試樣中的多種腸道細(xì)菌會(huì)在 EMB 培養(yǎng)基上產(chǎn)生 易于用肉眼識(shí)別的多種特征菌落，尤其是大腸桿菌，因其強(qiáng)烈分解乳搪而產(chǎn)生大量的混合酸，菌體帶 H+故可染上酸性染料伊紅，又因伊紅與美藍(lán)結(jié)合，所以菌落染上深紫色，從菌落表面的反射光中還可看到綠色金 7

Dp影 屬閃光。

第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制

1.超氧陰離子自由基:存在于生物體內(nèi)，由酶促方式形成或非酶促方式形成。

2.超氧化物歧化酶(SOD)：是一種廣泛存在于動(dòng)植物、微生物中的金屬酶。能催化生物體內(nèi)超氧自由基(O-2)發(fā)生歧化反應(yīng)，是機(jī)體內(nèi)O-2的天然消除劑。從而清除O-2，在生物體的自我保護(hù)系統(tǒng)中起著極為重要的作用；在免疫系統(tǒng)中也有極為重要的作用。3.超氧化物歧化酶學(xué)說(shuō)：（P162）

4.利用加壓蒸汽對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌時(shí)，常易招致哪些不利影響？如何防止？

答：可能使培養(yǎng)基內(nèi)不耐熱的物質(zhì)受到破壞，如使糖類形成氨基糖、焦糖，還可能使磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽(yáng)離子結(jié)合形成難溶性復(fù)合物而生成沉淀；（生產(chǎn)上可以把糖類物質(zhì)用連消的方法，可以減少有害物質(zhì)生成。培養(yǎng)基中加入螯合劑，可以減少沉淀的生成）；也可以采用在較低溫度（115℃ 即 0.7kg/cm2 或 10 磅/英寸）下維持35min的方法。5.試以磺胺以及其增效劑TMF為例，說(shuō)明這類化學(xué)治療劑的作用機(jī)制。

答： 答： 磺胺會(huì)抑制 2-氨-4-羥-7，8-二氫蝶啶酰焦磷酸與 PABA 的縮合反應(yīng)。這是由于磺胺是 PABA 的結(jié)構(gòu)類似物，可與它發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性拮抗作用，使某些磺胺分子與 2-氨-4-羥-7，8-二氫蝶啶酰焦 磷酸縮合，形成一個(gè) 2-氨-4-羥-7，8-二氫蝶酸的類似物。這樣就使那些能利用二氫蝶啶和 PABA 合成葉酸的細(xì)菌無(wú)法合成葉酸，于是生長(zhǎng)受到抑制。另外，TMF 能抑制二氫葉酸還原酶，使二 氫葉酸無(wú)法還原成四氫葉酸。這樣，TMF 就增強(qiáng)了磺胺的抑制效果。在細(xì)菌合成四氫葉酸過(guò)程 中，磺胺與 TMF 的雙重阻斷在防治有關(guān)細(xì)菌性傳染病中，起一個(gè)“雙重保險(xiǎn)”的作用。

6.什么是生長(zhǎng)曲線？典型的單細(xì)胞微生物生長(zhǎng)曲線分為哪幾個(gè)時(shí)期？有何特點(diǎn)，遇到何種問(wèn) 8

Dp影 題，如何解決？

答：生長(zhǎng)曲線：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線；分為延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期四個(gè)階段；延滯期特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù)等于零； ②細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，許多可形成絲狀 ③細(xì)胞內(nèi) RNA 尤其是 rRNA，含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性； ④合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加速，易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶； ⑤對(duì)外界不良條件 NaCl 濃度、溫度和抗生素等理、化因素反應(yīng)敏感?？s短方法：①以穩(wěn)定期的種子接種②采用較大的接種量③接種到營(yíng)養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基④選擇損傷度小的種子。

指數(shù)期特點(diǎn)：①生長(zhǎng)速率常數(shù) R 最大，因而細(xì)胞每分裂一次所需的時(shí)間—代時(shí)（G）或原生質(zhì)增 加一倍所需的倍增時(shí)間最短；②細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，故菌體內(nèi)各種成分最為均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。應(yīng)用：是用作代謝、生理等研究的良好材料，是增殖噬菌體的最適宿主，也是發(fā)酵工業(yè)中用作種子的最佳材料，革蘭氏染色鑒定時(shí)采用此期微生物。

穩(wěn)定期的特點(diǎn)： ①生長(zhǎng)速率常數(shù)R等于0，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。②開(kāi)始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物；③細(xì)胞開(kāi)始貯存糖 原、異染顆粒和脂肪等貯藏物；④多數(shù)芽孢桿菌在穩(wěn)定期開(kāi)始形成芽孢。穩(wěn)定期到來(lái)的原因：①營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)限制因子的耗盡；②營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào)，例如 C/N 比 值不合適； ③有害代謝產(chǎn)物的積累，如酸、醇、毒素、H2O2等代謝產(chǎn)物都對(duì)自身生長(zhǎng)有抑制作用；④pH、氧化還原勢(shì)等物理化學(xué)條件越來(lái)越不適宜。衰亡期特點(diǎn)：①R為負(fù)值，群體呈現(xiàn)負(fù)生長(zhǎng)狀態(tài)；②細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化，一些微生物有自溶現(xiàn)象；③有的微生物進(jìn)一步合成或釋放抗生素等次生代謝物；④芽孢桿菌釋放芽孢 7.滅菌和消毒的區(qū)別。

答：①兩者要求達(dá)到的處理水平不同。消毒只要求殺滅或/和清除致病微生物，使其數(shù)量減少到不再能引起人發(fā)病。滅菌不僅要求殺滅或/和清除致病微生物，還要求將所有微生物全 9

Dp影 部殺滅或/和清除掉，包括非致病微生物?？傊?，消毒只要求場(chǎng)所與物品達(dá)到無(wú)害化水平，而滅菌則要求達(dá)到?jīng)]有一個(gè)活菌存在。②兩者選用的處理方法不同。滅菌與消毒相比，要求更高，處理更難。滅菌必須選用能殺滅抵抗力最強(qiáng)的微生物(細(xì)菌芽孢)的物理方法或化學(xué)滅菌劑，而消毒只需選用具有一定殺菌效力的物理方法、化學(xué)消毒劑或生物消毒劑。將滅菌的處理方法用于消毒不僅是殺雞用牛刀沒(méi)有必要，而且還會(huì)產(chǎn)生本來(lái)可以不發(fā)生的副作用;而如果將消毒的處理方法用于滅菌，將會(huì)導(dǎo)致滅菌失敗。③應(yīng)用的場(chǎng)所與處理的物品也不同。滅菌主要用于處理醫(yī)院中進(jìn)入人體無(wú)菌組織器官的診療用品和需要滅菌的工業(yè)產(chǎn)品，消毒用于處理日常生活和工作場(chǎng)所的物品，也用于醫(yī)院中一般場(chǎng)所與物品的處理。

第七章 微生物的遺傳變異和育種

1.基因突變：簡(jiǎn)稱突變，是變異的一類，泛指細(xì)胞內(nèi)（或病毒體內(nèi)）遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生的可遺傳的變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。

2.營(yíng)養(yǎng)缺陷型：野生型的菌株經(jīng)過(guò)誘變劑處理以后，由于喪失某酶合成能力的突變，因而只能在加有該酶合成產(chǎn)物的培養(yǎng)基中才能生長(zhǎng)，這類突變菌株稱為營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變菌株。3.回復(fù)突變： 突變體(mutant)經(jīng)過(guò)第二次突變又完全地或部分地恢復(fù)為原來(lái)的基因型和表現(xiàn)型。完全恢復(fù)是由于突變的堿基順序經(jīng)第二次突變后又變?yōu)樵瓉?lái)的堿基順序,故亦稱真正的回復(fù)突變.部分恢復(fù)是由于第二次突變發(fā)生在另一部位上,其結(jié)果是部分恢復(fù)原來(lái)的表現(xiàn)型。亦稱為第二位點(diǎn)突變(second site mutation)或基因內(nèi)校正(intragenic suppression)。

4.點(diǎn)突變：點(diǎn)突變，也稱作單堿基替換（single base substitution），指由單個(gè)堿基改變發(fā)生的突變。

5.誘變劑：凡是能引起生物體遺傳物質(zhì)發(fā)生突然或根本的改變，使其基因突變或染色體畸變達(dá)到自然水平以上的物質(zhì)，統(tǒng)稱為誘變劑。

Dp影 6.ATCC:美國(guó)典型菌種保藏中心。

7.CCCCM:中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)。

8.質(zhì)粒有何特點(diǎn)？主要的質(zhì)?？煞謳最悾扛饔心男├碚摶?qū)嶋H意義？（可用表格比較）

答：質(zhì)粒是細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA分子；大致可以分為5類：接合性質(zhì)粒、抗藥性質(zhì)粒、產(chǎn)細(xì)菌素和抗生素質(zhì)粒、具生理功能的質(zhì)粒、產(chǎn)毒質(zhì)粒；在基因工程中質(zhì)粒常被用作基因的載體或標(biāo)記基因，抗各種抗生素，抗金屬等離子等，故凡有抗菌素抗性的細(xì)菌,其質(zhì)粒才可能用作運(yùn)載體。而在基因工程中關(guān)鍵是出發(fā)菌株的選擇和誘變方法的選擇。因?yàn)檫@些都能決定誘變的效果和方向。

9.為什么說(shuō)微生物是基因工程中的“寵兒”？

答： 基因工程是依據(jù)分子生物學(xué)的原理而發(fā)展起來(lái)的一種自覺(jué)、可操縱的和高效的定向分子育種手段。其應(yīng)用范圍和發(fā)展前景寬廣。微生物因其具有小體積大面積的優(yōu)越體質(zhì)，加上抑郁培養(yǎng)和代謝類型多樣性等一系列優(yōu)良特性，使其在基因工程中具有不可取代的重大作用，它不僅可以用作多外源基因的優(yōu)良供體、載體和受體而且還為基因工程操作提供了多種類型的必不可少的工具酶類。

10.“ATCC”是一個(gè)什么組織？目前它用于菌種保藏的方法有哪幾種？為什么？

答：ATCC是美國(guó)典型菌種保藏中心的簡(jiǎn)稱，是世界上最大的生物資源中心，由美國(guó)14家生化、醫(yī)學(xué)類行業(yè)協(xié)會(huì)組成的理事會(huì)負(fù)責(zé)管理，是一家全球性、非盈利生物標(biāo)準(zhǔn)品資源中心。ATCC向全球發(fā)布其獲取、鑒定、保存及開(kāi)發(fā)的生物標(biāo)準(zhǔn)品，推動(dòng)科學(xué)研究的驗(yàn)證、應(yīng)用及進(jìn)步。...第八章 微生物的生態(tài)

1.黃曲霉毒素：也稱作黃曲霉素，是一種有強(qiáng)烈生物毒性的化合物，常由黃曲霉及另外幾種霉 11

Dp影 菌在霉變的谷物中產(chǎn)生，如大米、豆類、花生等，是目前為止最強(qiáng)的致癌物質(zhì)。加熱至280℃以上才開(kāi)始分解，所以一般的加熱不易破壞其結(jié)構(gòu)。黃曲毒素主要有B1、B2、G1與G2等4種，又以B1的毒性最強(qiáng)。食米儲(chǔ)存不當(dāng)，極容易發(fā)霉變黃，產(chǎn)生黃曲毒素。

2.根際微生物：又稱根圈微生物。生活在根系領(lǐng)近土壤，依賴根系的分泌物、外滲物和脫落細(xì)胞而生長(zhǎng)，一般對(duì)植物發(fā)揮有益作用的菌株，稱為根際微生物。

3.瘤胃微生物：生活于反芻動(dòng)物的瘤胃中；幫助反芻動(dòng)物將植物中的纖維素和果膠消化為利于瘤胃吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；同時(shí)反芻動(dòng)物為其提供維生素和無(wú)機(jī)鹽等養(yǎng)料，水分，合適的溫度和PH，以及良好的攪拌和無(wú)機(jī)環(huán)境；與反芻動(dòng)物保持共生關(guān)系的一類微生物。

4.硝化作用：硝化作用是指異養(yǎng)微生物進(jìn)行氨化作用產(chǎn)生的氨，被硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸，再氧化成硝酸的過(guò)程。（P259）

5.反硝化作用：又稱脫氮作用，指硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮化物(N2和N2O)的作用。（硝酸還原作用。土壤中存在許多化能異養(yǎng)型反硝化細(xì)菌，在通氣不良，缺少氧氣的條件下，可利用硝酸中的氧，使葡萄糖氧化成二氧化碳和水并釋放能量。）

6.活性污泥：指一種由活細(xì)菌、原生動(dòng)物和其他微生物群聚集在一起組成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物或毒素的能力。

7.為什么說(shuō)土壤是人類最豐富的菌種資源庫(kù)？如何從中篩選出所需要的菌種？

答：土壤是微生物的大本營(yíng)： ①進(jìn)入土壤中的有機(jī)物為微生物提供了良好的碳源、氮源和能源； ②土壤中的礦質(zhì)元素的含量濃度也很適合微生物的發(fā)育（1.10-2.5g/L）； ③土壤中的水分雖然變化較大，但基本上可以滿足微生物的需要； ④土壤的酸堿度在 pH5.5-8.5 之間，適合于大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)； ⑤土壤的滲透壓大都不超過(guò)微生物的滲透壓； ⑥土壤空隙中充滿著空氣和水分，為好氧和厭氧微生物的生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境。⑦土壤具有保溫性，與空氣相比，晝夜溫差和季節(jié)溫差變化不大。

Dp影 篩選：配制PDA 培養(yǎng)基

1、原料準(zhǔn)備： 1000ml 水；200g 土豆；20g 蔗糖；15—20g 瓊脂 10g 蛋白胨;5gNaCl;15—20g 瓊脂。

8.為何說(shuō)微生物在自然界氮素循環(huán)中起著關(guān)鍵的作用？

答：在氮素循環(huán)中的8個(gè)循環(huán)中，有6個(gè)只有通過(guò)微生物才能進(jìn)行，特別是為整個(gè)生物圈開(kāi)辟氮素營(yíng)養(yǎng)源的生物固氮作用，更屬原核生物的專利，因此，我們可以認(rèn)為微生物是自然界氮素循環(huán)的中心。

9.什么是正常菌種，以人體腸道為例說(shuō)明人體腸道正常菌群與人體之間的關(guān)系？

答：人體腸道正常菌群與人體有著非常密切的利害關(guān)系。正常情況下,人體內(nèi)、外環(huán)境與腸道正常菌群保持著相對(duì)平衡狀態(tài),它確保著人體的健康,但一旦在某些因素的作用下,平衡被打破,將導(dǎo)致某些疾病的發(fā)生。

第九章 傳染與免疫

1.決定傳染結(jié)局的三大因素是什么，簡(jiǎn)述三者的關(guān)系。

答：病原體，人體免疫力，環(huán)境因素；三者間的關(guān)系：病原體作為傳播的起點(diǎn)，沒(méi)有傳染源就不會(huì)有傳染病發(fā)生，環(huán)境因素是病原體傳播的途徑，沒(méi)有這個(gè)媒介病原體就不會(huì)再傳染源和健康人群中傳播，最后是人體免疫力，免疫力較差的比如老年人和小孩比成年人更易感染。

第十章 微生物的分類與鑒定

1.何謂三域?qū)W說(shuō)，提出此學(xué)說(shuō)的依據(jù)何在？

答：三域?qū)W說(shuō)：對(duì)多種生物的16S rRNA或18S rRNA的寡核苷酸序列測(cè)序，提出了一個(gè)與以往界級(jí)分類不同新系統(tǒng)，即三域?qū)W說(shuō)。

提出此學(xué)說(shuō)的依據(jù)：綜合了L.Margulis提出的真核生物起源的內(nèi)共生假說(shuō)的精髓，認(rèn)為 13

Dp影 現(xiàn)今一切生物都由一種共同祖先進(jìn)化而來(lái)，它原是一種小細(xì)胞，先分化出細(xì)菌和古生菌這兩類原核生物，后來(lái)在古生菌分支上的細(xì)胞在喪失了細(xì)胞壁后，發(fā)展成以變形蟲(chóng)狀較大型、有真核的細(xì)胞形式出現(xiàn)，它先后吞噬了α變形細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌，并進(jìn)一步發(fā)生了內(nèi)共生，從而兩者進(jìn)化成與宿主細(xì)胞難分難解的細(xì)胞器——線粒體和葉綠體，于是，宿主最終也就發(fā)展成了各類真核生物。它在目前還存在何種挑戰(zhàn)：有些學(xué)者主要認(rèn)為１６Ｓ和１８ＳｒＲＮＡ的分子進(jìn)化很難代表整個(gè)基因組的分子進(jìn)化，其次是已知有許多真核生物的基因組和它們表達(dá)的功能蛋白更接近于細(xì)菌而并非接近于古生菌等。

2.真菌的分類類群：（《安.貝氏菌物詞典》第九版）子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)、結(jié)合菌門(mén)、壺菌門(mén)、無(wú)性型真菌類。

3.何謂五界系統(tǒng)，它有何優(yōu)缺點(diǎn)？

答：五界分類系統(tǒng)，它是由美國(guó)生物學(xué)家魏泰克（R.H.Whittaker,1924—1980）在1969年提出的。魏泰克在已區(qū)分了植物與動(dòng)物、原核生物與真核生物的基礎(chǔ)上，又根據(jù)真菌與植物在營(yíng)養(yǎng)方式和結(jié)構(gòu)上的差異，把生物界分成了原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動(dòng)物界五界。

優(yōu)點(diǎn)：從縱的方面看，它顯示了生命歷史的三大階段：原核階段、真核單細(xì)胞階段和真核多細(xì)胞階段。從橫的方面看，它展現(xiàn)了生物進(jìn)化的三大方向：營(yíng)光合作用的植物、吸收式營(yíng)養(yǎng)的真菌和攝食式營(yíng)養(yǎng)的動(dòng)物。由于有這些優(yōu)點(diǎn)，所以自70年代以來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)已為西方生物學(xué)教本所普遍采用。

缺點(diǎn)：原生生物界仍然龐雜，往往與動(dòng)、植物混淆不清；病毒這一大類非細(xì)胞生物還沒(méi)有被包括進(jìn)去等。

第三篇：電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)-中南民大自10-復(fù)習(xí)大綱

電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)大綱（2010自動(dòng)化）

一、題型

1．判斷題（每小題1.5分，共15分）

2．選擇填空題（每小題2分，共20分）3．簡(jiǎn)答題（每小題5分，共10分）4．作圖題（共10分）

二、要點(diǎn)

1．磁路

① 鐵磁材料的非線性、磁滯性、飽和性，磁化曲線、磁滯損耗、渦流損耗、鐵心損耗 ② 變壓器、電機(jī)鐵心材料及其與磁通的關(guān)系

2．直流電機(jī)

① 電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)運(yùn)行原理，結(jié)構(gòu)及各部分作用，銘牌數(shù)據(jù)定義及相關(guān)計(jì)算

② 繞組形式、特點(diǎn)、電路、適用類型

③ 電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式，電路關(guān)系，空載磁場(chǎng)，電樞反應(yīng)及影響

④ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，CT、Ce參數(shù)，電樞電路電動(dòng)勢(shì)平衡方程，功率關(guān)系 ⑤ 固有機(jī)械特性、人為機(jī)械特性，各種勵(lì)磁方式下特性的差異 ⑥ 發(fā)電機(jī)空載電壓建立的條件，各種勵(lì)磁方式下外特性的差異

⑦ 起動(dòng)形式，電樞電流變化

⑧ 制動(dòng)方式，各種方式電樞電動(dòng)勢(shì)關(guān)系，制動(dòng)機(jī)械特性，電機(jī)各種制動(dòng)方式特點(diǎn)和計(jì)算 ⑨ 調(diào)速方式，調(diào)速指標(biāo)及計(jì)算

⑩ 轉(zhuǎn)速與功率的關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

3．變壓器

① 概念、物理量、工作原理，磁路、電路組成 ② 額定值及相關(guān)計(jì)算

③ 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)

④ 參數(shù)測(cè)定方法，試驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)方法，數(shù)據(jù)處理、計(jì)算方法

4．三相交流異步電動(dòng)機(jī)

① 概念、工作原理、運(yùn)行狀態(tài)

② 單相、三相定子磁動(dòng)勢(shì)、磁場(chǎng)

③ 繞組形式與磁動(dòng)勢(shì)、磁場(chǎng)、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，短距、分布的涵義及其作用

④ 等效電路及各參數(shù)涵義

⑤ 同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率相關(guān)計(jì)算、功率關(guān)系，各功耗，功率計(jì)算，效率，轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ⑥ 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的方法及各機(jī)械特性 ⑦ 恒磁通原理及計(jì)算

5．實(shí)驗(yàn)

① 直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)實(shí)驗(yàn)電路、操作過(guò)程、注意事項(xiàng)

5．計(jì)算題（10分）6．分析題（10分）7．計(jì)算題（10分）8．設(shè)計(jì)題（15分）