《微生物学教程(周德庆)》各章复习重点

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A TP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，另一则进入菌丝尖端；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（A TP），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。

7.2 基因突变和诱变育种