厦门大学微生物笔记

绪论

1、什么是微生物（Microorganism, microbe）

2、微生物的共性

3、微生物学发展简史

四、微生物学科发展促进了人类进步

五、微生物学及其分科

类群:

原核类：细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌

真核类：真菌（酵母菌、霉菌），原生动物，显微藻类

非细胞类：病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒什么是微生物（Microorganism, microbe

1、）

●个体微小（<0.1mm），借助显微镜观察形体；

●结构简单：简单多细胞，单细胞或非胞●低等：进化地位低。

二、微生物的共性

1、体积小，表面积大

2、吸收多、转化快

3、生长旺、繁殖快

4、适应性强、易变异

5、分布广、种类多

●一定体积的物体，分割成越细小的颗粒，这些颗粒的总表面积越大，表面积/体积比值越大。

●优点：提供巨大的吸收面，排泄面和交换面。

●体积小、表面积大是微生物其它四个共性的基础

2、吸收多、转化快

●原因：表面积/体积比值大

●例举：乳糖发酵细菌、产朊假丝酵母（Candida utilis）

3、生长旺、繁殖快

●原因：吸收多、转化快●例举：大肠杆菌

●利弊：有益--工业发酵、理论研究材料培养；有害--病原微生物、霉腐微生物

4、适应性强、易变异

●适应强原因：体积小、表面积大；灵活的代谢

调控机制（诱导酶）

●极端微生物（extreme microorganism）●易变异原因：结构简单、单倍体、巨大交换面

●利弊：有益---育种（青霉素），有害---耐药性

5、分布广、种类多

●分布广：土壤、空气、海洋、人体肠道●种类多：（1）微生物的生理代谢类型多（2）代谢产物种类繁多（3）微生物的种数多

●种类多：（1）微生物的生理代谢类型多

微生物特有：分解天然气、石油、纤维素、

木质素能力；

多种产能方式：细菌光合作用、嗜盐菌紫

膜光合作用、自养细菌的化能合成作用、

各种厌氧菌的产能途径

生物固氮作用；

合成次级代谢产物（抗生素、维生素等）

能力；

对复杂有机物的生物转化能力（甾体化合

物等）；

分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力

独特的繁殖方式（病毒、类病毒、肮病毒

的复制、增殖）

2）代谢产物种类繁多

含氮代谢产物：氨基酸、核苷酸类

糖类厌气性代谢产物：酒精、乳酸、甘油、

丙酮丁醇；

糖类好气性代谢产物：柠檬酸、苹果酸、

葡萄糖酸；

微生物多糖：黄原胶、右旋糖苷；

微生物酶类：蛋白酶、淀粉酶、酯肪酶、

工具酶；

--次级代谢产物：抗生素、维生素、激素、

生物碱

3）微生物的种类多

●目前比较肯定的微生物种数大约10万

种，

随着分离、培养方法的改进，研究工作的

深入，新种、新属、新科、新纲陆续被发

现。

4）遗传基因多样性

●微生物基因组测序

●基因组种类多样性。

●基因库资源丰富。

5）生态类型的多样性

三、微生物学发展简史

●微生物学发展经历五个时期

1、史前期（8000年前--1676年）

2、初创

期（1676-1861年）

3、奠基期（1861-1897年）

4、发展期

（1897-1953年5、成熟期（1953-迄今）

●学习微物学发展历史的目的：

--学习前人严谨治学的科学态度，培养创

新意识；

--明确科学技术和研究方法的突破在学科

发展中的重要作用；

--明确学科的发展总是与人类生活、生产

实践密切相连的。

四、微生物学科发展促进了人类进步

●近代科学中，微生物学是对人类福利贡

献最大的一门科学。

1、医疗保健

2、食品和医药行业

3、微生

物学促进农业发展

4、微生物与生态和环境保护的关系

5、基

础理论研究中的贡献

1、医疗保健

--外科消毒技术的建立--寻找人畜病原菌

--免疫防治法的应用--化学治疗剂的发明

--抗生素治疗的兴起--用工程菌生产各种

生化药物

2、食品和医药行业

--食品微生物发酵--罐头灭菌和长期保存

方法

--厌氧纯种发酵技术--深层液体通气发酵

技术

--代谢调控理论在发酵工业中的应用--生

物工程的兴起

3、微生物学促进农业发展

--微生物农药--菌肥--植物生长激素--高等

真菌--饲料

4、微生物与生态和环境保护的关系

--食物链中主要环节，物质循环，污水处

理

5、基础理论研究中的贡献

--以微生物作材料，生物学基础理论研究

取得许多重大突破:

--分子生物学是在生化、遗传学、微生物

学基础上发展起来。

--微生物与基因工程--动、植物细胞应用研

究中采用微生物培养/发酵方法。

--微生物学独特实验操作技术。

五、微生物学及其分科

●研究主要内容：从不同水平（层次）研

究生命活动五大基本规律。

●根本任务：发掘、利用、改善有益微生

物，控制、消灭、改造有害微生物。

●分科：按研究微生物的基本生活动规律

分；按微生物应用领域分等不同分种方式。

Chap 1原核生物的形态、构造和功能

§1 细菌（bacteria）

§放线菌（actinomycetes）

§3 其它原核微生物

§1 细菌（bacteria）

一细胞的形态构造及其功能

1、细菌的基本形态:球状、杆状、螺旋状

（1）形态和染色

●自然界中杆状细菌最常见、球菌次之，

螺旋状最少；量度细菌大小的单位是μm

（微米，10-6m）作单位。亚细胞构造的

量度用nm（纳米，10-9m）作单位。

2、染色

●细菌的形态和主要构造的观察：一般都要将菌体细胞染色。原因：菌体微小。含水分多，对光线吸收、反射与水溶液差别不大，借助颜色的反衬作用。

●染色方法：

--死菌：

正染色

负染色：荚膜染色法等

-- 活菌：用美蓝或TTC（氯化三苯基四氮唑）染色

二）细菌细胞构造与功能

1、细胞壁（cell wall）

（1）组成与结构

●G+菌和G-菌细胞壁构造比较

A、肽聚糖（Peptidoglycan）

●组成和结构特点

●水解肽聚糖的酶类：溶菌酶（lysozyme）、自溶酶（autolytic enzyme）

B、磷壁酸（Teichoic acid）

●存在：●成分与结构实型：磷酸多元醇聚合体，

主要有甘油磷酸型和核糖醇磷坒酸两种类型。

●结构特点（甘油型为例）：●磷壁酸的功能

C、脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）

●存在：G-菌细胞壁特存成分，组成细胞外壁外壁层的重要成分。●分子结构类脂

A、核心多糖区，0-特异侧链

●LPS的主要功能

D、外壁层中的蛋白质：基质蛋白、外壁蛋白、脂蛋白。

（2）细菌的某些特性与细胞坒组成，结构的关系

●草兰氏染色、抗酸染色、溶菌酶敏感性、青毒素敏感性

3）周质空间（periplasmic space）

●即壁膜空间，内含多种蛋白质（酶、结合蛋白、受体蛋白）。

（4）细胞坒的功能

A、固定细胞外形和提高机强度，使其免受渗透压等外力的损伤；

B、为细胞的生长、分布和鞭毛运动所必需；

C、阻拦大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；

D、赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

●缺乏细胞壁的微生物

支原体、粘菌、原生动物、某些嗜盐菌、产甲烷细菌（疵壁菌mendosicutes）原生

质体、球状体、L-型细菌

2、细胞膜与间体

●细胞膜的功能：

--控制细胞内、外的物质的运送、交换；

--维持细胞内正常渗透压的屏障作用；

--合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子的

场所；--进行氧化磷酸化或光合磷酸化的

产能基地；

--许多酶和电子传递组分的所在部位；--

鞭毛的着生点和提供其运动所需的能量

等。

3、细胞质（cytoplasn）

●聚-β-羟基丁酸（poly-β

-hydroxybutyrate PHB●羧化体

（carboxysome）

4、核质体（rcuclear booly）

●核区、拟核、核基因组、遗传信息。

（1）鞭毛（flagella）

●组成成分：鞭毛蛋白（鞭毛素flagellin）

●构造：G+ 细菌与G- 细菌鞭毛构造

差别

●鞭毛着生方式：一端单毛、一端丛毛、

两端（单毛、成束）、周生、侧生

2）菌毛（pilas）

●存在G-菌（特别是肠道菌，假单胞菌）

表面的一种蛋白质附属物，它由菌毛素

（piling）形成中空的丝状体。

●种类：一般菌毛和特化菌毛（性菌毛sex

pilus, F-Pilus）

(3)糖被（glycocalyx）:

●荚膜（capsule）、微荚膜（microcapsule）、

粘液层（slime layer）、菌胶团（zoogloea）。

●糖被生理功能保护作用、贮藏养料、堆

积代谢废物菌体附着、信息识别作用、屏

障和交换系统

（4）芽孢（endospore spore）

●定义：●产生芽孢的细菌种类

●芽孢耐热机制（渗透调节皮层膨胀学说）

●研究细菌芽孢的意义：

（5）伴孢晶体（parasporal crystal）

（三）、细菌的繁殖

1、裂殖（fission）

2、芽殖（budding）

一、细菌群体培养特征

1、固体琼脂平板上菌落形态：菌落

（colony）及特征描述、菌苔（lawn）

2、液体培养基中培养特征：混浊、菌膜、

或絮状沉淀。3、半固体培养基培养特征

§2 放线菌（actinomycetes）

一、概述

●定义：●分布：●放线菌与人类的关系：

●放线菌重要类群：链霉菌属

（Streptomyces）弗兰克氏菌属（Frankia）

小单孢菌属（Micromonospora）

二、放线菌的形态构造（以链霉菌为例）

●一般形态与构造

2、放线菌的繁殖

3、●横割分裂，

4、两种途径：细胞内

陷、壁膜同5、时内陷。

三、放线菌的培养特征

●固体培养基平板培养●液体培养基振荡

培养

§3 其它原核微生物

一、蓝细菌（cyanobacteria）蓝藻或蓝绿藻

●定义：●形态：●细胞结构特点：●繁

殖：

●蓝细菌转基因研究进展：

二、支原体、立克次氏体、衣原体

1、支原体（Mycoplasma）

1）特征：

●个体微小●缺乏细胞壁●可在人工培养

基上生长

●二等分裂繁殖●对抗生素（四环素）敏

感性

2）种类：胸膜肺炎支原体，类支原体

2、立克次氏体（Rickettsia）

（1）定义：（2）种类：立克次氏体，类立

克次氏体（Rickettsia-like organisms,

RLO）。

（2）特征

●结构●繁殖●对热、四环素等抗生素敏

感●培养

（3）与人类关系：

3、衣原体（chlamydia）

●是一类在真核细胞内营专性能量寄生、

有独特生活周期（原体、始体）、小型G-

原核微生物。

●营专性能量寄生：●独特生活周期：小

型G-原核微生物

●培养●传播感染范围●支原体、立克次

氏体、衣原体三者主要区别

Chap 3 真核微生物形态构造

§1 . 真核微生物概述

●真核生物、真核微生物

一、真核生物与原核生物的比较：P40.表

2-1

二、真核微生物的主要类群

●菌物界（Mycetalia）●真核微生物的主

要类群●真菌（Fungi）的特点

三、真核微生物的细胞构造

（一）、细胞壁

1、真菌的细胞壁

●构造：微纤维（单糖的聚合物）、基质（甘露聚糖、葡萄糖、蛋白质、脂类）。

●不同分类地位真菌的细胞壁多糖

2、藻类的细胞壁

●结构骨架（纤维素）、间质多糖（杂多糖）。二）鞭毛与纤毛

●真核微生物的“9+2”型鞭毛

●存在：鞭毛（鞭毛钢的原生动物、藻类、低等水生真菌的游动孢子或配子），纤毛（纤毛纲的原生动物：草履虫属）。

三）细胞质膜

（四）细胞核

●构造：核被膜、核仁、核基质。●不同真菌的核染色体数目差别很大。

（五）细胞质和细胞器

1、细胞基质、细胞骨架、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体液泡。

2、膜边体（Iomasome）、几丁质酶体（Chitosome）、氢化酶体（Hydrogenosome）。

§1 酵母菌（yeast）

●定义

一、分布以及与人类关系

1、分布

2、与人类关系

●单细胞蛋白（Single-cell protein，SCP）二、酵母菌细胞形态特征

●细胞大而结构分化；细胞单个分散或呈假菌丝；细胞多形态。

三、酵母菌细胞构造

1、细胞壁（cell wall

●组成与结构

甘露聚糖（mannan）（外层）；蛋白质（protein）（中层）；葡聚糖（glucan）（内层类脂，几丁质

●酵母原生质体的制备：

EDTA-α-巯基乙醇蜗牛消化酶

酵母菌细胞——————————————→原生质体

（预处理）

2、细胞膜（cell membrane）

酵母细胞膜的成分和构造●膜构造与功能、控制胞内外物质交换的主要屏障。

3、细胞核（cell nuclei）

●形态结构：定形（真核）、核膜（双层单位膜）、核孔、染色体

●细胞核的观察：核（相差显微镜）、核膜（电镜）、染色体（姬姆萨染色/ 碱性品红染色）

4、酵母菌其他细胞构造

●线粒体、液泡、2μm质粒四、酵母菌繁殖和生活史

1、繁殖方法

●无性繁殖

芽殖（budding）：名属常见方式、芽痕（bud

scar）、蒂痕（brith scar）.

繁殖（fission）：裂殖酵母属

（schizosaccharomyces）

产无性孢子：节孢子：地霉属（Geotrichum）

掷孢子：掷孢酵母属（sporobolomyces）厚

垣孢子：白段丝酵母属（Candida albicans）

●有性繁殖：子囊（ascus）、孢子

（ascospore）

2、生活史（Life cycle）

●定义●酵母菌三种类型生活史

a.营养体以单倍体或二倍体形式存在

b.营养体只能以单倍体形式存在

c.营养体只能以二倍体形式存在

五、酵母菌的培养特征

●固体琼脂培养基上菌落特征

●液体培养基中培养特征

§3、丝状真菌

●定义：真菌（fungi）、霉菌（mould）

●分布、种类、与人类关系

一、1、营养体的基本单位--菌丝（hyphoe）

●菌丝直径大小，隔膜

2、真菌细胞壁成分及物理形态

●菌丝分化及其细胞壁的成分●物理形

态及成分壁的网状骨架成分：微纤维

（microfibril）纤维素、几丁质

无定形基质成分：葡聚糖、蛋白质、脱乙

酰几丁质、甘露聚糖、少量脂类无机盐等。

3、菌丝体（mycelium）

●定义、类型（营养菌丝体、气生菌丝体）

4、营养菌丝体的特化形态

●假根（rhizoid）、吸器（haustorium）、附

着胞、附着枝、菌核（selerotium）、菌索、

匍匐菌丝（stolon）、菌环（ring），菌网（net）。

5、气生菌丝体的特化形态

（1）结构简单的子实体：分生孢子头；孢

子嚢(根霉、毛霉)均产无性孢子（分生孢

子、孢囊孢子）；担子（担子菌），产有性

孢子（担孢子）。

2）结构复杂的子实体：产无性孢子

分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盘

子囊果（ascocarp）三种类型，产有性孢子：

闭囊壳、子囊壳、子囊盘

曲霉营养菌丝横；隔示木霉细胞壁及横隔；

曲霉顶囊及其分生孢子；横轴腐霉（一种

水生真菌）横轴腐霉

（示孢子头与菌丝原生质的自发荧光）

二、真菌的孢子

●类型和特点●真菌孢子与细菌芽孢的

比较

●真菌可通过菌丝碎片繁殖，但主要靠形

成有性或无性孢子繁殖

●孢子类型、形态特征是真菌分类、鉴定

重要形态学依据

三、霉菌的培养特征

●固体琼脂培养基上菌落特征

●液体培养特征

chap 3 非细胞型生物

§1 病毒（Virus）

§.2 亚病毒

chap 4 非细胞型生物

●非细胞型生物种类：病类、亚病毒（类

病毒、拟病毒、朊病毒）

●非细胞型生物与细胞型生物的主要区

别。

§1病毒（Virus）

●定义：●分布及种类

一、病毒的形态与大小

●形态：杆状、蝌蚪状、球状、砖块状、

丝状等。

●大小：极其微小、一般都可通细菌滤器、

电镜观察

二、病毒粒子（virion）

●定义：成熟、结构完整、单个病毒。

●病毒粒子结构与组成

病毒粒子核衣壳（基本构造）核心：由

DNA或RNA构成

衣壳：由许多衣壳粒蛋白构成

包膜（非基本构造）：由类脂或脂蛋白构成

●病毒粒子对称体制：螺旋对称（TMV）、

二十面体对称（腺病毒）、复合对称（T偶

数噬菌体）。

●病毒核酸

类型：ds DNA/SS DNA, ds RNA/SS RNA;

链状/环状，闭环/缺口环

基因组：单组分/双组分/三组分/多组分

（RNA病毒特有）

三、病毒的群体形态

1、包涵体（inclusion body）●定义与实践

应用

2、噬菌斑（plaque）●定义与实践应用

3、空斑和病斑：定义

4、枯斑：定义

四、噬菌体（bacteriophage, phage）

1、噬菌体的模式结构

2、噬菌体的繁殖

●吸附（感染复数，m.o.i）侵入，增殖，

装配（成熟）、释放（裂解）、增殖、装配

增殖、装配：

3、噬菌体侵染的结局

●烈性噬菌体（Virulent phage）：一步生长

曲线（One-step growth curve）

●温和噬菌体（temperate phage）：定义、特点、存在形成（游离点、整合态和营养态）

●溶源菌（hysogen）：定义、特性、检查方法。

五、真核生物的病毒

1、植物病毒

●种类、形态、核酸（SSRNA）。

●增殖过程与T偶数噬菌体不同点：吸附（被动）、扩散（胞饮或包膜融入细胞膜或特异性受体转移）、衣壳（侵入后）。

2、人类和脊椎动物病毒

●种类、引起疾病

●增殖过程与T偶数噬菌体不同点：吸附（被动）、扩散（胞饮或包膜融入细胞膜或特异性受体转移）、脱衣壳（侵入后）。

●人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV

3、昆虫病毒

●病毒多角体（polyhedron）●昆虫病毒种类

§.2亚病毒

●亚病毒是一类与传统的病毒有显著区别的分子生物，仅含有侵染性RNA/侵染性蛋白质一种成分。

1、类病毒：是至今所知道的最小的、只含有侵染性RNA一种成分，专性细胞内寄生的分子生物。

2、拟病毒：类病毒、植物病毒粒子中的病毒、侵染性RNA 分子，复制需要辅助病毒。

3、朊病毒：侵染动物细胞、胞内复制、小分子无免疫性疏水Pro。●病例：羊搔痒病、疯牛病、Kuru病，中心法则的挑战。§3 病毒与实践

一、噬菌体与发酵工业●危害与预防措施，噬菌体污染出现的现象与杂菌不同。

二、人类和脊椎动物病毒的防治●预防（侵染预防、感受预防），治疗（被动免疫、干扰素、抗生素等）

三、植物病毒病的防治●指导思想（防重于治、综合防治），主要措施。

四、昆虫病毒用于生物防治●主要优点和缺点，病毒多角体的实际意义。

五、病毒在基因工程中的应用●克隆载体（charon）、科斯质粒；

●SV40（Simian Virus 40,即猴病毒40）。Chap 4 微生物的营养与物质运输

§1 微生物的营养与培养基

§2 营养物质进入细胞的方式●概述

●营养（nutrition）：生理功能、能量和物

质、生长和繁殖。

●营养物（nutrient）：营养功能，提供结

构物质,能量、代谢调节物质和生理环境。

§1 微生物的营养与培养基

一、微生物的营养要素与营养类型

●六种营养要素：碳源、氮源、能源、生

长因子、无机盐和水。

1、碳源（Carbon source）

●定义：碳元素（碳架）、营养源。

●碳源谱：碳源范围--有机碳源、无机碳

源。

●依据利用碳源情况，微生物营养类型有：

--自养型（autotroph）:CO2（唯一碳源）。

不依赖有机营养物。

--异养型（heterotroph）：至少需要一种大

量有机物、正常营养。

--混合型（mixotroph）：碳同化混合类型。

●异养微生物的适宜碳源：糖类、醇类、

有机酸类、脂类。

2、能源（energy source）

●定义：提供最初能量来源的营养物或辐

射能。异养微生物的能源就是其碳源。

●以能源分类，微生物的营养型有：

--光能营养型（phototrohp）直接利用太阳

光辐射能。

--化能营养型（chemotroph）：从脂合物化

学反应中获得能量，又分无机营养型有机

营养型。

●微生物的营养类型

3、氮源（nifrogen source）

●定义：氮元素、营养源●氮源谱：●氨

基酸自养型与氨基酸异养型

●微生物利用各种氮源的特点：N2（固N）

蛋白质及水解物。

4、生长因子（growth factor）

●定义：正常代谢必需，不能自身合成，

有机化合物，需要量少。

●微生物与生长因子的关系：

5、无机盐

●定义：C、N以外的各种重要元素，大

量元素、微量元素及配制细菌培养基时对

无机盐的选择。

●无机元素的来源和功能

6、水：营养要素之一，在微生物生命活动

过程的重要作用。

二、微生物的培养基

●培养基（medium）：人工配制，适合微

生物生长繁殖或产生代谢产物、混合养料，

具备六大营养要素，比例合适，配制后立

即灭菌。

（一）选用和设计培养基的原则

1、目的明确：菌种与目的产物类型、实验

室研究或工业生产、种子培养或发酵，C/N

比（种子培养基比发酵培养茎低）。

2、营养协调

●确定各种营养要素的数量和比例的依

据：细胞成分或元素含量（P92，表4-7）、

异养微生物碳源兼作能源、需要量大。

●培养基中各营养要素的含量顺序：水>

碳源>氮源> P.S>K.Mg>生长因子。

3、培养基PH应适宜：

4、经济节约：

（二）培养基配方设计方法

1、生态模拟：天然基质、“初级”培养基

（肉汤、水果汁、麸皮米糠、米饭面包、

肥土、玉米芯。

2、查阅文献：直接或间接相关信息。

3、精心设计：C源、N源的影响、无机盐

的影响，

正交试验设计、培养条件（PH、温度、通

气量）试验、综合试验、扩大规模试验。

（三）培养基的种类

1、按对培养基成分的了解程度划分：天然

培养基、组合培养基、半组合培养基。

2、按培养基外观的物理状态划分：固体培

养基（琼脂 1.8—2.0%），半固体培养基（琼

脂0.5%）、液体培养基。

3、接培养基的功能划分：

●选择性培养基（selected medium）：特殊

营养要求或对某一理化因素、抗性、提高

筛选效率功能。加富培养基（enriched

medium）

●鉴别性培养基（differential medium）：指

示剂

（与无色代谢物发生显色反应）、菌落易区

别，

伊红美蓝乳糖培养基（Eosin Methylene

Blue, EMB）鉴别各种肠道杆菌。

§2 .营养物质进入细胞的方式

●概述：

物质运送（material transport）

一、研究营养物质运送的意义

●与微生物营养、代谢密切相关；

●促进生物膜的结构与功能的研究；细胞

膜是物质运输的主要屏障；

●微生物发酵生产实践中有着重要意义。

二、物质运送的方式及分子机制

1、单纯扩散（simple diffusion）/被动运送

（passive transport）.

●特点：顺浓度梯度或电位梯度、物理扩

散，无特异性，扩散能量来自分子热运

动。

●存在：H2O、气体（O2、CO2、N2等）、乙醇和某些氨基酸。

2、促进扩散（facilitated diffusion）

●机理：底物特异性载体蛋白（carrier protein）膜内外侧结合底物亲和力不同（结合底物在膜上位移中载体蛋白构型变化引起）。

●·特点：顺浓度梯度或电位梯度。扩散能量来自分子热运动，有特异性，运送速度快载体蛋白）。

●存在：真核细胞（糖类）、原核（厌气微生物）细胞（等）

3、主动运送（active transport）

●特点：特异性载体，提供能量（ATP、质子势）、载体构型变化，逆浓度梯度运送、底物分子结构无变化。

●存在：各种微生物吸收营养物质的主要机制，无

机离子（、、）有机离子（氨基

酸）和一些糖类（乳糖、蜜二糖、葡萄糖）。

4、基团移位（group translocation）

●机制：依靠磷酸烯醇式丙酮酸一已糖磷酸转移酶系统。

●过程：热稳定载体蛋白（HPr, heat stable carrier protein）的激治（PEP+HP 丙酮酸+P-HPr）。糖被磷酸化后运入膜内（P-HPr+ 糖糖-P+HPr）

●特点：需PEP-已糖磷酸转移酶系统●酶对底物有特异性选择●消耗高能磷酸化合物PEP ●底物分子结物变化●逆浓度梯度运送。

●存在：兼性和严格厌氧菌●需氧菌（巨大芽孢杆菌、枯草杆菌）●糖类（葡、果、甘）以及脂肪酸、核苷、碱基。

三、四种运送方式的比较

Chap 5 微生物的代谢和发酵

1、新陈代谢（metabolism）

2、分解代谢与合成代谢的联系与调节

3、大分子营养物质的降解

§1 微生物的产能代谢§2 微生物的合成代谢§3 微生物的代谢调控与发酵生产Chap 6 微生物的代谢和发酵

1、新陈代谢（metabolism）

●概念：新陈代谢简称代谢，包括分解代谢和合成代谢。

分解代谢(catabolism)/异化作用（dissimilation）/产能代谢(energy-yielding metabolism); 合成代谢(anabolism)/同化作用

(assimilation)/耗能代谢(energy-expended

metabolism)。

2、分解代谢与合成代谢的联系与调节

●联系：十分不同、紧密联系、伴同发生

的两个过程。

●调节：最基本方式为调节代谢流（酶活

性调节和酶合成调节）。

此外，营养物质运送、酶的定位等调节。

3、大分子营养物质的降解

●淀粉：α-淀粉酶（芽孢杆菌属、曲霉属），

β-淀粉酶（多粘芽孢杆菌，根霉），淀粉

葡萄糖酶（黑曲霉、米曲霉），异淀粉酶（黑

曲霉、米曲霉）。

●纤维素：纤维素酶（木霉、纤维单孢菌、

纤维素放线菌）。

天然纤维素（c1酶）-水合非结晶纤维素

（CX1、CX2 酶）-纤维二糖+葡萄糖（纤

维二糖酶）——葡萄糖

●果胶质：细菌（芽孢杆菌、假单胞菌）、

真菌（青霉、曲霉、根霉）。

天然果胶质（原果胶酶）-水可溶性果胶（果

胶甲酯水解酶）-果胶酸（果胶酸酶）-半

乳糖醛——糖代谢途径

●几丁质：细菌（梭菌病、芽孢杆菌病）、

放线菌。

甲壳素（甲壳素酶）甲壳=糖（甲壳=糖酶）

N-乙酰氨基葡萄糖

●脂肪(脂酶)：微生物种类较少，真菌以

及霉菌

脂肪——甘油（糖酵解、TCA循环）各种

中间产物、能量

——脂肪酸（β-氧化）乙酰COA——TCA

循环/乙醛酸循环

●蛋白质：霉菌、细菌。

蛋白质（蛋白质）——肽（肽酶）——氨

基酸

●内源代谢：贮存物质耗尽之后，利用细

胞蛋白质和RNA作为能源。

§1. 微生物的产能代谢

I 、能量来自有机物--化能异养微生物的生

物氧化与产能

●微生物生命活动所需的能量来源：氧化

有机物（化能异养菌）、氧化还原态的无机

物（化能自养菌）、来自日光辐射能（光

能营养菌）。

●生物氧化：定义、形式（氧结合、脱氢、

失电子）、阶段。

●通用能源：ATP，跨膜质子电化学梯度

(△H)/质子动势。

一、单糖的分解代谢（以葡萄糖为例）

●葡萄糖分解代谢（氧化脱氢）途径。

1、EMP途径（Embdem-Meyerhof-Parnas

Pathway）

●EMP途径的简图

●EMP途径的主要产物

●A TP和NADH的生成：位置、数量，

底物水平磷酸化。

●总反应式：葡萄糖

+2ADP+2NADT+2PI--2丙酮酸

+2A TP+2NADH+2H+

●EMP途径的生理功能

2、HMP途径（hexose monophosphate

pathway）

（1）特点：

●HMP途径又称已糖单磷酸途径,是在单

磷酸已糖基础上开始降解。

●三种戊糖相互转化。

●C4、C7（芳香族氨基酸前体）和C5（核

酸前体）的生成。

●产生大量NADPH2形式的还原剂。

（2）总反应式：6葡-6-磷酸

+12NADP+6H2O →5葡糖- 6磷酸

+12NADPH+12H+12CO2+pi

（3）HMP途径的生理功能

3、ED途径（Enter-Doudoroff pathway）

●反应细节

●关键酶及关键反应

●主要产物（ATP、NADH、NADPH的生

成数量）

4、三种途径比较（见下图）

●存在：

EMP、HMP是微生物降解葡萄糖的主要途

径，二者在同一种微生物中往往同时存在，

但在代谢的作用中的比例不同，ED途径存

在嗜糖假单胞菌和运动发酵单胞菌等细

菌。

●关键酶

产能效率：EMP（2A TP/葡糖）、ED （1A TP/

葡糖）

●还原力的产生：EMP

（2NADH2）,ED（1NADH2+1NADPH2）、

HMP （12NADPH2）

二、丙酮酸代谢

1、概述

●单糖经不同途径降解，产生丙酮酸和同

化力[NAD（P）H2、A TP]，产物的去向取

决不同微生物及不同培养条件。

●大多数好气和兼性好气性微生物，在有

氧情况下：TCA循环，电子传递磷酸化、

呼吸作用（respiration）。

●一些厌气菌和兼性好气菌，在无氧条件下，无氧呼吸。（anaerobic respiration）

●大多数厌气和兼性厌气有机化能营养微生物，在无氧条件下：发酵作用（fermentation）

2、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）

●反应部位：真核微生物（线粒体基质）、原核微生物（细胞质）

●反应历程：能量的产生（15个A TP/丙酮酸）。

●TCA循环的意义：枢纽地位，有机酸、谷氨酸发酵。

三、生物氧化中递氢和受氢

●依据受氢体性质不同，生物氧化分：有氧呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型。

1、有氧呼吸（respiration）

●定义：呼吸链、最终受氢体（O2）。

●呼吸链（respiratorychain,RC）/电子传递链（electrontransport chain,ETC）

●氧化磷酸化机理与效率：化学渗透学说（chemiosmotic hypothesis）、P/O比（molTAP/mol氧原子）。

2、无氧呼吸（anaerobic respiration）

●定义：最终受氢体为外源无机氧化物（个别是延胡索酸）

●类型：硝酸盐呼吸（nitrate respiration）/反硝化作用（denitrification）

硫酸盐呼吸（sulfate respiration）、延胡索酸呼吸（fumarate respiration）

碳酸盐呼吸（carbanate respiration）、硫呼吸（sulphur respiration）

3、发酵（fermentation）

●定义：发酵工业、微生物生理（代谢）●主要类型：由EMP途径中丙酮酸出发的发酵（6种类型）

通过HMP途径的发酵（异型乳酸发酵，肠膜状明患珠菌）

通过ED途径的发酵（细菌酒精发酵）

氨基酸发酵产能（Stickland反应）

●发酵中的产能反应：底物水平磷酸化，高能磷酸化

合物，乙酰磷酸产能是厌氧微生物产能的主要方式。

II、能量来自无机物--化能自养菌的生物氧化与产物

1、概述

●两类自养菌还原CO2所需能量和还原力的来源不同。

●化能自养菌还原CO2时ATP和[H]的来源。

●微生物生理特性及种类：多数好氧性、少数兼性厌

氧、种类有硝化细菌、硫细菌、氢细菌、

铁细菌等。

2、化能自养菌氧化产能的特点：

●还原性无机物氧化直接与

呼吸链相联。其过程比异养菌（经

EMP/TCA等）简单。

●呼吸链的组分多样化。

●主要通过电子传递磷酸化产能、少数硫

杆菌（氧

化亚铁硫杆菌）也能部分地进行底物水平

磷酸

化产能。产能效率（P/O）比异养菌低。

3、列举：硝化细菌的能量代谢。

III、能量来自光能--光能自养菌的产能代

谢

1、循环式光合磷酸化（cyclic

photophosphorylation）

特点过程：

●存在：光合细菌[着色菌属

（chromatium）、

红螺菌属（Rhodospirillum）、绿菌属

（Chlorobium）等18属]

2、非循环式光合磷酸化（noncyclic

photophosphorylation）

●过程：●特点：

●存在：绿色植物、藻类、蓝细菌。

3、嗜盐菌紫膜的光合作用

●过程：●机理（细菌视紫红质、质子泵、

△P、化学渗透学说）

●存在：盐生盐杆菌（Halobacterium

halobium），红皮盐杆菌（H.cutirubrum）

§2、微生物的合成代谢

●合成代谢（anabolism）/同化作用

（assimilaton）耗能代谢（energy-expended

metabelism）

一、微生和的合成代谢的特点

●微生物合成能力很强、但有种属差异。

●合成途径多样化比分解途径少、主要物

质的合成途径比较一致。

●合成代谢条件：能量、还原力、无机物

或简单有机物

二、自养微生物的CO2固定

1、Calvin循环（Calvin cycle）

●反应历程：

特征酶及其所催化的反应

●存在：化能自养菌、光能自养菌中蓝细

菌和绝大部分光合细菌、藻类、绝色植物。

2、厌氧乙酰-辅酶A途径

●反应历程：

●存在：一些能利用氢的严格厌氧菌（产

甲烷菌，硫酸盐还原菌）。

3、还原性TCA循环途径

●关键酶及催化反应：a -酮戊二酸合成酶，

催化琥珀酰-CoA+CO2→a-酮戊二酸

●存在：少数光合细菌（例，嗜硫代硫酸

盐绿菌Chlorobium thiosulfatophilum）。

4、三条途径比较：厌氧CO2、固定CO2

比好氧更为有效。

三、生物固氮（fixation of molecular

nitrogen）

1、定义及其作用：N2还原成NH3的过程，

生态平衡、土壤肥力、节约能源避免污染。

2、固氮微生物种类

●自生固氮菌：独立进行固氮的微生物,

种类繁多（生理营养类型）

●共生固氮菌：与它种生物共生才能固氮。

●联合固氮菌：必须生活在水稻、甘蔗、

玉米等植物的根际、叶面或动物肠道等处

才能固氮。

3、固氮的生化机制

●总反应式：N2+be+6H++12A TP——

2NH3+12ADP+12Pi

●条件：固氮酶、能量/产能体系、还原

力及其载体、还原底物N2、Mg、严格厌

氧微环境。

●固氮酶测定方法：微量克氏定氮法、同

位素法、乙炔还原法。

●固氮酶组成及其功能●固氮的生化途径

●氨的去路

4、好氧性固氮菌固氮酶的抗氧机制

●自生固氮菌：呼吸保护、构象保护

●蓝细菌：异型胞，非异胞蓝细菌（时间

分隔、束状群体、过氧化物酶活力）

●根瘤菌：豆科植物共生根瘤菌（类菌体

周膜、豆血经蛋白），非豆科植物共生根瘤

菌（植物血红蛋白、泡囊）。

四、肽聚糖的合成

●肽聚糖合成的三个阶段和合成部位。

1、在细胞质中的合成。

●由葡萄糖合成N-乙酰葡萄糖胺和N-乙

酰胞壁酸。●由N-乙酰胞壁酸合成

“park”核苷酸。

2、在细胞膜中的合成：细菌萜醇

（bactoprend）/类脂载体、肽聚糖单体（二

糖五肽亚单位）。

3、膜外组装：引物（至少含6-8个肽聚糖

单体）、转糖基作用（trans-glycosylation）、

转肽酶（transpeptidase）转肽作用。

4、某些抗生素对肽聚糖合成的抑制作用：

环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽、青霉素。

§3微生物的代谢调控与发酵生产

一、微生物的代谢调节

●酶的合成调节：诱导、阻遏。●酶的活力调节：激活、抑制（反馈抑制）。

二、代谢调控在发酵工业中的应用

●应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节：赖氨酸发酵、肌苷酸（IMP）的生产。

●应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节。

●控制细胞膜的渗透性：生理学手段，细胞膜缺损突变。

Chap.7 微生物的生长与控制

概念：

●个体生长：细胞原生质总量的增加。●繁殖：微生物生长而产生新的子代。●生长(群体生长):微生物群体数量和重量的增加。

§.1 测定生长繁殖的方法

一、研究M生长繁殖的意义：

1、生长繁殖是M和外界环境因素相互作用的综合反映，生长繁殖情况可作为M生理、生化和遗传研究的重要指标。

2、生产实践：M的应用（菌体~酵母/产物合成）、致病菌/霉腐

二、测定生长繁殖的方法

测定方法主要有两类--测生长量和计繁殖数

（一）测生长量：适用一切M

1．测体积2．称干重3．间接法：比浊法、生理指标法（测含N,/C,/P/DNA等）

二）计繁殖数：（适用：单细胞M/丝状M 的孢子）

1、直接法：血球计数板法

2、间接法：（活菌计数法）

●平板菌落计数法（计算cfu）●最大可能数量法（MPN法）

§2、微生物的生长规律

一、细菌的同步生长与同步培养

1、同步生长：群体中所有的个体细胞处于同样的细胞生长和分裂周期的状态。

2、同步培养：细胞群体中每个个体都处于同步生长状态的培养方法。4、同步培养方法

①诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应

②选择法：Helmstetter-cummings的膜洗脱技术

③同步培养方法的选择视M种类和研究目的：

a.生理学研究中，选择法优于诱导法。

b.诱导法，常用来研究DNA复制和细胞分裂机制等。

二、典型生长曲线（growth curve）定义：描述单细胞M群体规律性生长的曲

线。

1．延滞期（Lag phase）

特点：生长速率为0，细胞数目不增加，

但个体产生变化。

缩短缩短延滞期的措施：

①取对数期接种龄的种子接种。

②加大接种量，缩短延滞期（10%接种量）

③接种到营养丰富的天然培养基（种子/

发酵培养基成分尽量相近）。

2．指数期/对数期

特点：●对数期M的应用：

①作为代谢、生理研究的良好材料。②增

殖噬菌体的最适宿主菌龄。

③发酵生产中作为种子的最佳种龄。算术

值与对数值不同方法表示的对数期的生长

曲线

3．稳定期（最高生长期）

特点：①生长速率常数R=0，菌体产量达

最高；

②菌体生长产量常数Y= （x―菌体干重，

c―限制性营养物浓度）；

③处于稳定期细胞内出现贮存物（糖原、

异染颗粒、脂肪）、芽孢或开始合成抗生素

等次级代谢产物。

细胞在指数期后，如得不到特殊条件，必

然进入稳定期。

原因：

①营养物质耗尽②营养物比例失调（C/N

不合适）

③有害代谢物积累④pH氧化还原势等物

化条件不适宜。

发酵工业中，延长产物合成时间，避免菌

体过早衰老，常采用中间补料工艺（C、

N、无机盐等）。

4．衰亡期

特点：生长速率常数为负数（R为负值），

个体死亡速度＞新生的速度。

三、微生物的连续培养

1.定义：微生物菌体数目和生长速率维持

恒定的培养过程。

2.提出连续培养的根据：

在研究典型生长曲线的基础上，认识稳定

期到来的原因，采取相应有效措施而实现。

恒浊器恒化器

工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比限

制性营养物与菌生长速度正比。

控制方法：改变流量，使培养液浊度恒定

恒定流量，使限制性营养物浓度恒定。

流入培养基成分：各种营养成分都很充分

限制性营养物浓度低，其他成分充分。

容器内菌的生长速率：最大生长速率低于

最大生长速率

5．连续发酵优点及时限

优点：自控、高效、产品质量稳定，节约

人力、动力、汽、水等成本。

时限：数月~1,2年。原因：菌种退化、染

菌。

§3.影响微生物生长的主要因素

一、温度

生长温度——最低生长温度（一般-5～

-10℃，极端-30℃）

三基点：——最适生长温度嗜冷菌：-10～

20℃中温菌：20～45℃嗜热菌：45～95℃

——最高生长温度（一般80～95℃，极端

105～300℃）

●从M整体看，微生物生长温度范围：

-30～300℃，很广；但从某一具体M来说，

则不尽相同，有宽温M和窄温M之分。

●最适生长温度：微生物生长速率最高时

的培养温度。●不同生理过程存在不同的

最适温度

例：谷a.a发酵：北京棒状杆菌（菌体生

长32℃，谷a.a合成33～35℃：33～35℃,

谷a.a脱氢酶活力最高）

二、氧气

1、专性好氧菌：绝大多数真菌，许多细菌。

●特点：必须在O2条件下生长，以O2作

最终H受体，完整呼吸链。含超氧化

物岐化酶（SOD superoxidedismutase）和

过氧化氢酶。

2、兼性厌氧菌：许多酵母菌、细菌。●特

点：有O2/无O2均能生长，胞内有SOD、

过氧化氢酶。

3．微好氧菌●特点：只能在较低的氧分压

下正常生长的微生物。

4．耐氧菌●特点：可在O2存在下营厌氧

生活的厌氧菌，胞内存在SOD，过氧化物

酶，缺过氧化氢酶。

5．厌氧菌●特点：分子氧对它们有毒害，

只有在深层的固体/半固体培养基中生长；

生命活动所需能量靠发酵、无氧呼吸、循

环光合磷酸化或甲烷发酵提供；胞内缺乏

SOD、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶。

五种微生物类群主要产能途径和解毒酶系

类群主要产能途径SOD 过氧化氢酶

专性好氧菌氧化磷酸化+ +

兼性好氧菌氧化磷酸化/底物+ +

磷酸化

微好氧菌氧化磷酸化+（弱）+（弱）

耐氧菌底物磷酸化+ （有过氧化物酶）

专性厌氧菌底物（光合）磷酸化- -

●氧对厌氧菌毒害作用的机制--SOD学说。

厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（）毒害，对各种重要的生物高分子和膜破坏作用；形成其它活性氧化物

三、pH

●总体情况，M绝大多数种类都生长在pH 5～9之间；多数真菌和酵母菌偏酸生长；细菌和放线菌偏碱。

●同一种M，菌体生长阶段和产物合成阶段，往往要求不同的最适pH，例

因此，发酵生产上对pH的控制很重要。

●微生物培养过程，引起pH值改变的原因：

1、培养基中性成分被M利用的结果，一般培养基培养时间延长，变酸。

2、与培养基C/N比值有关，C/N高（真菌培养基），培养后pH↓；C/N低（细菌）pH↑

●生产实践中保证M生长处在较稳定和合适pH，方法：

pH调节措施治标（酸碱中和）

治本——过酸：适当N源（尿素、NaNO3、NH4OH等）通气量↑

——过碱：糖、乳酸、油脂等C源；通气量↓

§4.微生物培养法

一、实验室常规的微生物培养

1.固体培养

1.1好氧微生物：●斜面●培养皿●茄子瓶

●浅盘

1.2厌氧微生物：●高层琼脂柱●亨盖特氏滚环技术

●厌氧罐（袋）●厌氧手套箱

厌氧罐（袋）工作原理

●除氧

柠檬酸+NaCO3——H2O+CO2 KBH4+H2O——H2

H2+O2——H2O（钯粒催化剂）

●除水●密闭系统（美兰指示剂）

2.液体培养

2.1好氧微生物

●摇瓶●小型发酵罐

2.1厌氧微生物

●液体培养

一、工业生产的微生物培养

1.固体培养●曲法培养●堆积培养

2.液体培养●浅盘●深层液体通气培养（发酵罐）

§5.有害微生物的控制

一、概念●灭菌：采用强烈的理化因素，使处理物

体内外一切微生物永远丧失繁殖能力的措

施。

●消毒：采用较温和理化因素，杀死有害

病原菌。

●防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐

微生物的生长繁殖。

●化疗：利用高度选择毒力的化学物质抑

制宿主体内病原微生物生长繁殖的治疗措

施。

二、高温灭菌种类及操作

1.干热灭菌法：金属制品：150～170℃，

2hr，烘箱；接种环火焰灼烧。

2．湿热灭菌法：

●常压法--巴氏消毒法、煮沸消毒法、间

歇灭菌法。

●加压法--常规加压灭菌法，连续加压灭

菌法（连消法）

三、影响加压蒸汽灭菌效果的因素

●物体的含菌量●灭菌锅内空气排除程

度

●灭菌对象pH：●灭菌对象体积

●加热与散热速度（上磅/下磅）

四、高温对培养基成份的有害影响及其防

止

1.有害影响

●形成沉淀物;（有机物：多肽类，无机物：

碳酸盐、磷酸盐沉淀）

●破坏营养，提高色泽；（氨基糖、焦糖、

黑色素-褐变）

●改变培养基pH；（pH↓一般状况）

●降低培养基浓度。（冷凝水）

2.防止措施：

●采用特殊加热灭菌法：

●过滤除菌法：膜过滤、石棉板过滤、硅

藻土过滤

●其他方法：按配方逐一加入（顺序很重

要），此外，螯合剂防止金属离子沉淀。

五、化学杀菌剂或抑菌剂

1．表面消毒剂：石碳酸（3～5%）、酒精

（75%）、新洁尔灭（0.05～0.1%）

2．磺胺类药物：磺胺类药物具有高度选择

毒力性能·机理：

病原菌：二氢喋啶酰焦磷酸+PABA（二氢

叶酸合成酶；二氢叶酸、合成酶；二氢叶

酸、还原酶）——四氢叶酸（COF,转移-

碳基的重要辅酶）

●磺胺与病原菌生长因子（PABA）结构

类似，可竞争与另一底物

二氢喋啶酰焦磷酸）结合→假二氢叶酸·病

原菌无法合成叶酸，无法正常生长。

●磺胺增效剂―三甲基苄二氨嘧啶

（TMP）抑制二氢叶酸还原酶活性，与磺

胺配合对四氢叶酸合成起双重阻断·双保

险。

●人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在

营养物中直接提供。因此，磺胺对人类无

毒。

3．抗生素

●定义：

一类由M及其它生物在生命活动中合成

的次级代谢产物或人工合成衍生物，它们

在很低的浓底时就能抑制或干扰它种生物

的生命活动，因而可用作优良的化学治疗

剂。

●抗生素的效价及计量单位

Chap.7 微生物遗传变异和育种

概念：遗传、变异是生物体的最本质属性

之一。

●遗传（heredity）:●遗传型（genotype）：

●表型（phenotype）：●变异（variation）：

●饰变（modification）：

§.1 遗传变异的物质基础

一、证明核酸是遗传物质基础的三个典型

实验

1、细菌转化实验

●动物实验、细菌培养试验、S型菌的无

细胞提取液试验。

●S菌提纯各种成分(DNA、pro.、荚膜

多糖、RNA等）作为转化因子，在离体条

件下进行

转化实验。

2．噬菌体感染实验

3．植物病毒的重建实验

二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式

（1）七个水平

（2）1、细胞水平：DNA集中在细胞核/

核质体中

●细胞核的数目：单核、多核

●核质体的数目：杆菌2个，球菌1个；

放线菌菌丝细胞多核，孢子单核。

●核质体的数目：杆菌2个，球菌1个；

放线菌菌丝细胞多核，孢子单核。

2．细胞核水平3．染色体水平

●代表性生物染色体数目

●单倍体：一个细胞中只有一套染色体，

多数M都是单倍体。

●双倍体：含有两套相同功能染色体的细

胞，少数M（酿酒酵母）营养体。

4．核酸水平

●种类：DNA（绝大部分生物）/RNA（部

分病毒）●结构：

DNA双链（多数M）；单链（少数病毒）RNA 双链（多数真菌病毒）；单链（多数RNA噬菌体）

●长度：真核生物DNA比原核生物长得多

●基因数量：枯草杆菌约含104个，E.coli 7500，T2360个，最小的RNA噬菌体MS2只有3个基因。

●状态：原核生物都呈环状，病毒粒子中呈环状/线状，细菌质粒中DNA则呈超螺旋状。

5．基因水平：原核生物的基因是通过基因调控制系统发挥其功能的。

●基因调控系统——操纵子——启动基因、操纵基因；结构基因

——调节基因

6. 密码子水平：●遗传密码：●密码子：

7. 核苷酸水平：

●DNA组分中，核苷酸种类（A.T.G.C/5-羟甲基胞嘧啶）

●基因调控：乳糖操纵子(operon)模型（二）、原核生物的质粒

●质粒：游离原核生物染色体外，独立复制，小型共价、环状、闭合DNA分子，即cccDNA。

●质粒特点：

（1）超螺旋状结构（2）是一种复制子（3）特殊基因→特殊功能（4）质粒消除（5）质粒转移（6）质粒DNA重组

（7）不相容性

代表性质粒：

●F因子(fertility factor)：致育因子/性因子。----Tra区：编码转移相关蛋白、性纤毛合成

●R因子（resistance factor）：抗药因子----抗性转移因子（RTF）----抗性决定子（r-决定子）

●Col因子（colicinogenic factor）：产大肠杆菌素因子----ColEl：小，无接合作用，松弛型控制，多拷贝；----ColIb：较大，有接合作用，严谨型控制，1～2拷贝

●Ti质粒：诱癌（tumor induction）质粒----大型质粒，植物遗传工程重要载体。

●Ri质粒：根毛诱导质粒----诱导产生根毛，植物遗传工程重要载体。

●巨大质粒：根瘤菌中，含与固N有关的基因。MW达108

●降解质粒：假单胞菌属·编码降解物质的酶基因，以分解底物命名：CAM（樟脑）质粒，OCT（辛烷）质粒等。●人工质粒

§.2 基因突变和诱变育种

一、基因突变

●基因突变：简称突变，泛指胞内遗传物

质发生可遗传的变化，可自发或诱导产生。

●突变率：

（一）突变类型

（二）基因突变的自发性和不对称性

1.变量试验——涂布试验——平板影印培

养试验

1.变量试验(fluctuation test)：波动/彷徨试

验

2.涂布试验

3.平板影印培养试验（replica

plating）

未接触链霉素可筛选到大量抗链霉素突变

株。

（三）基因突变的机制

1．诱变

2.自发突变：没有人工参与下生物体自然

发生的突变。

不是没有原因，只是没有很好/很具体认识

原因。

可能原因：

①背景辐射和环境因素诱变。宇宙短波辐

射·低浓度诱变物质·长期综合·

②微生物自身有害代谢物质（过氧化氢）

③互变异构效应：碱基对发生自发突·变

频率10-8～10-9

④环出效应：环状突出效应上链：B突出，

只有A、C复制；下链：正常ABC复制。

（四）紫外线对DNA的损伤及其修复

1．损伤的机理：

●同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合

的胸腺嘧啶二聚体·减弱双链间氢键的作

用·双链结构扭曲变形，阻碍碱基间正常

配对，引起突变或死亡。

2.修复作用

●光复活作用：

U-V照射·立即暴露可见光·死亡率显著

下降·现象。

机理：

U.V照射形成带有胸腺嘧啶二聚体的

DNA分子，可与光激活

酶结合，形成的复合物暴露在可见光下，

光激活酶获得光能将复

合物裂解，二聚体重新分解成单体·诱变

育种时只能在红光下操作。

●.暗修复作用（dark repair）：●重组修

复和SOS修复

二、突变与育种

（一）自发突变与育种

1、从生产中选育自发突变优良菌株。例：

谷a.a抗噬菌株的筛选。

2、定向培育优良品种

●定向培育：某一特定因素长期处理M群

体·传代接种·累积并选择相应自发突变

株。例：卡介苗培育

●抗代谢拮抗物突变株的筛选：（吡哆醇高

产菌株选育）

梯度平板法（gradient plate)异烟肼是吡哆

醇结构类似物（代谢拮抗物）抗异烟肼突

变株能高产吡哆醇，克服竞争性抑制。

●定向培育不等于定向变异：

（二）诱变育种

●定义：

1.诱变育种的基本环节：诱变、筛选；重

要性

2. 诱变育种工作中应考虑的原则

（1）选择简便有效的诱变剂

●一种化学药品用作提高产量的诱变剂之

前，应先测定它是否有效地引起营养缺陷

型的回变·抗药性突变或形态突变等定性

功能。

●一切生物遗传物质基础为核酸，改变核

酸结构因素都可引起核酸生物学功能的改

变，例：引起生物学致突变、致畸变、致

癌变（三致）（生化统一性法则）；

凡能引起回复突变因素，一般也会引起正

变（产量提高）。

●艾姆斯试验：利用诱变剂作用共性原理，

利用营缺的回变检出化学致癌剂。

拟辐射物质：有些烷化剂（氮芥、硫芥、

环氧乙烷），点突变和染色体畸变（一般只

有辐射才能诱发）

超诱变剂：NTG（N-甲基-N-硝基-N-亚硝

基胍），产氨短杆菌/大肠杆菌。未经淘汰

野生型，直接得到12～80%营缺菌株（一

般诱变剂仅为几%），因此NTG被称为超

诱变剂。

2）挑选优良出发菌株（original strain）：育

种效率·实际经验

（3）处理单细胞/单孢子：均匀接触诱变

剂，避免不纯菌落。

4）选用最适剂量：多次试验·突变率随剂

量升高而升高，到一定程度突变率下降。

●U.V、X-射线、乙烯亚胺：正变―偏低

剂量（U.V杀菌率70～75%）。

（5）充分利用复合处理的协同效应。

（6）利用和创造形态、生理与产量间的相

关指标·提高育种初筛效率。

●利用：高产菌株形态（菌落大小、色泽、

表面光滑粗糙等）

●创造：鉴别性培养基/其它方法。

（7）设计/采用高效筛选方法、方案。

●筛造方案：

初筛以是（选留菌株数量）为主，复筛（以质为主）

●筛选方法：

初筛培养皿平板（变色圈，透明圈、抑菌圈）·摇瓶

复筛（比较精确定量）在△瓶作振荡培养（摇瓶）

●琼脂块培养法的原理（每个小块所含养料、接触空气的面积基本相同，且产生代谢产物不扩散，测得数据与摇瓶条件相似，工作效率提高。）

3. 营养缺陷型突变株的筛选

（1）三类遗传型个体

野生型：自然界分离的任何原始菌株。

营养缺陷型：野生型菌株经诱变发生丧失某酶合成能力的突变；只能在加该酶合成产物培养基才生长的突变株。

原养型：营缺突变株经回变突变或重组后产生的菌株，其营养要求与野生型相同。

(2)有关培养基：

[-]基本培养基（MM）：满足野生型菌株生长所需要的最低成分的组合培养基。[+]完全培养基（CM）：满足一切营缺型营养需要的天然或半组合培养。

补充培养基（SM）：满足相应营缺型生长需要的组合培养基。

（3）营缺筛选方法：诱变→淘汰野生型→检出→鉴定

●诱变●淘汰野生型：抗生素法/菌丝过滤法。

●检出：——夹层培养法（layer pllating method）——影印平板法

●营缺型的鉴定-------生长谱法

§.3 基因重组

●基因重组：

基因重组

原核生物：转化、转导、接合、原生质体融合

真核生物：有性杂交、准性杂交、原生质体融合

一、原核微生物的基因重组

（一）转化（transformation）

受体菌直接吸收供体菌游离的DNA片段而获得部分遗传性状的现象。

1.转化的基本条件

（1）感受态：

●遗传因素●外界环境条件：Ca2+，cAMP （2）转化因子：●大小：每一转化DNA 片段分子量＜1×107。

●结构：一般转化因子都是线状双链

DNA，少数为线状单链DNA。

●DNA浓度

2．转化过程：

5．转染：

提纯的病毒DNA（或RNA）进入宿主细

胞并增殖出正常病毒后代的现象。

●与转化区别：噬菌体或病毒并非遗传基

因的供体菌，不发生遗传因子交换、整合，

不产生转化子。

（二）转导(transduction)

1．定义：

完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介,使受

体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现

象。

2．种类：普遍转导、局限转导、溶源转变。

（1）普遍转导（generalized transduction）：

完全缺陷噬菌体对供体任何DNA小片段

进行“误包”,而将其遗传性状传递给受体

菌的现象。

●完全普遍转导(过程和结果略有别于流

产普遍转导)

●流产普遍转导：

●经转导进入受体菌的供体菌DNA片段，

在受体菌不交换、整合、复制，也不迅速

消失，仅进行转录、转译、性状表达转导

现象。

●流产转导子特点：在选择性培养基上形

成微小菌落。

（2）局限转导（restricted transduction）：

部分缺陷温和噬菌体把供体菌少数、特定

基因携带到受体菌中并获得表达的转导现

象。

●特点：①只能转导供体菌的个别特定基

因，

②特定基因由部分缺陷噬菌体携带，

③缺陷噬菌体的形成过程发生低频率“误

切”或双重溶源菌裂解。

●类型：

依转导频率高低，局限转导又分两种类型。

低频转导（LFT）：

LTF ( 低m.o.I感染 E.coli) 转导子

(gal+;bio+)

高频转导（HFT）：

双重溶源菌裂解物中，含等量λ和λdgal

粒子，称为高频转导裂解物（HFT裂解物）

用低m.o.I的HFT裂解物感染E.coli gal―，

得到高的转化E.coli gal+频率，这种方式

的转导现象称之。

●双重溶源菌：正常温和噬菌（例λ）和

部分缺陷温和噬菌体（例：λdgal）·同

时整合在一个受体菌的核染色体组。

（3）溶源转变（lysogenic conversion）：

表面上与转导相似但本质不同的现象，温

和噬菌体、感染宿主、溶源化、噬菌体

DNA整合到宿主核基因组上，宿主通过

溶源化，获得免疫性以外新性状的现象。

例：白喉棒杆菌不产毒素，β-温和噬菌体

感染，溶源化，产毒。

（三）接合（conjugation）

1．定义：通过细胞间直接接触，由质粒

介导的遗传物质转移的现象。

2．接合子：通过接合而获得新的遗传性状

的受体细胞。

3．存在：G--菌：

4．F因子：（凡有F因子均有性菌毛存在）

决定性别一种质粒，属于附加体质粒（脱

离/整合核染色体组上；接合获得/吖啶消

除）它决定细菌性别。

5．F因子的存在方式及其相互关系：

?F+菌株：F因子（1～4个）游离

?F-菌株：不含F因子

?Hfr菌株：F因子整合（核染～特定位点）

?F'菌株：

特殊F因子（携带小段核染～基因）游离

?接合中断法（杂交中断法）：

1.细胞配对

2.形成接合管，单链DNA进

入受体细胞

3.接合中断，合成互补DNA

4.形成接合子

（四）原生质体融合（protoplast fusion）：

?定义：

通过人为方法,使遗传性状不同的两个细

胞的原生质体融合,继而遗传重组,借以获

得兼有双亲性状,遗传性稳定的融合子

(fusant)的过程。

?主要步骤：

二、真核微生物的基因重组

有性杂交；准性杂交；原生质体融合；遗

传转化

§.4 菌种衰退、复壮和保藏

一、菌种的衰退与复壮

1．菌种衰退及其防止

●菌种衰退（degeneration）：●衰退的防

止：

2．菌种复壮

●复壮方法介绍

二、菌种的保藏（实验课教学涉及各种方

法操作）

1．菌种保藏原则：

2．实验室常用的七种菌种保藏方法比较：

Chap.8 微生物生态

●生态：探讨生物系统与环境条件间相互作用规律性的科学

●微生物生态学：微生物与周围生物和非生物环境相互作用的科学.

§.1 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发

一、微生物在自然界中的分布

(一) 微生物的多样性

现有估计

细菌4,700 130,000

真菌69,000 1,500,000

病毒5,000 130,000

藻类3,000 100,000

线虫15,000 500,000

合计96 ,700 2,363,000

1. 在生物体上的微生物

-----皮肤-----口腔-----胃肠道：胃, 小肠, 大肠

●正常菌群●条件致病菌●益生菌剂2．土壤中的微生物

----植物体上微生物

●叶瘤菌; 病原菌;木腐菌;植物内生真菌●根际微生物; 菌根菌; 根瘤菌----土壤微生物

3．水体中微生物

●海洋微生物

----海岸带:

----浅海带: 藻类; 光合微生物; 化能异养菌;化能自养菌;

----深渊带:嗜特异生境微生物

●饮用水微生物----大肠菌群

4.空气中的微生物

●微生物种类和数量●微生物的采样和计数：

(二) 极端环境微生物

----嗜热菌:Topt>45oC

●极端嗜热菌Topt：70~105oC●耐热菌Tmax >45oC，室温可生长

----嗜冷菌：0~20oC，Topt< 20oC

----嗜酸菌;嗜碱菌●耐酸菌;耐碱菌

----嗜盐菌

●微生物与盐份的关系

类型最适NaCl 代表

非嗜盐菌＜0.2M 多数陆生微生物

低度嗜盐菌0.2~0.5M 海洋微生物

中度嗜盐菌0.5~2.5M 副溶血性弧菌

极端嗜盐菌 2.5~5.2M 古细菌

----嗜压菌

●嗜压：POPT >1atm●耐压：POPT =1atm，>1atm；可生长----抗辐射微生物§.2 微生物与生物环境间的相互关系一、互生：互利或偏利

●固氮微生物----纤维素分解菌

●混菌发酵：1.双（多）菌同时培养；

2.双（多）菌先后培养

VitC的混菌发酵；莱氏一步发酵法：

G--------->山梨醇--------->山梨糖--------->

古龙酸--------->VitC

（化学）（醋杆菌）（化学）（化学）

二步发酵法：

G--------->山梨醇--------->山梨糖--------->

古龙酸--------->VitC

（化学）（醋杆菌）（混菌*）（化学）

*混菌：氧化葡萄糖杆菌+假单孢菌

二、共生：共居?分工协作?相依为命?

1．微生物间的共生关系：

●地衣:子囊菌----藻类（绿藻/兰细菌）。

2．微生物与植物间的共生关系

●外生菌根:哈蒂网●内生菌根:泡囊-丛枝

状菌根（V A菌根）

3．微生物与动物间的共生关系

三、寄生：

2．微生物与植物间的寄生关系

●专性寄生：白粉菌、锈菌、植物病毒-

植物宿主（活的组织/细胞）

●兼性寄生：以腐生为主,也可营寄生生

活。

3．微生物与动物间的寄生关系

●病原菌、昆虫寄生M（苏云金杆菌、

白僵菌、病毒杀虫剂）、冬虫夏草（真菌）

四、拮抗

某种生物产生的代谢产物抑制或杀灭它

种生物的相互关系。

●拮抗试验: 拮抗菌, 敏感菌

五、捕食

●真菌捕食线虫和其它原生动物-----菌

网、菌环

§.3 微生物在自然界物质循环中的作用

●生物地球化学循环

---蓝细菌、绿色植物―生产者；--- 细菌、

真菌―分解者；---动物-消费者

一、碳素循环二、氮素循环三、硫素循环

与金属的细菌冶金

1．自然界中的硫素循环

2．细菌冶金（细菌沥滤）：---溶矿·---置

换·---浸矿剂再生·

§.4 微生物与环境保护

一.水体的污染--富营养化

-----有机、无机物的大量排入-----异养微生

物的大量繁殖

-----藻类过度生长----溶解氧降低，水生生

物死亡----湖泊沼泽化

二、微生物处理污水的原理

●污水三级处理及污染指标

●BOD（生化需氧量）：

在一定条件下，微生物分解水中有机物生

化过程所需溶解氧的量，以mg/L表示。

●COD（化学需氧量）：

用K2Cr2O7和KMnO4强氧化剂使水中有

机物氧化所需溶解氧的量，以mg/L表示。

微生物处理污水的基本过程：

●微生物处理污水的原理

1.高的吸附能力：---- 表体比；多糖粘质层

2.强的氧化分解能力----污染物多数为直接

C源（少数共代谢）

3.良好的食物链关系-- 有机物→细菌→小

型原生动物→较大型原生动物

4.良好的沉淀性能

三、污水处理的主要装置：以耗能或产能

情况分类：（略）

§.5 沼气发酵与环境保护

●沼气发酵的重要意义：

1.可再生资源的利用，良性循环的农业生

态工程。

2.消除环境固体污染物的重要方法。

一、沼气发酵的三个阶段

沼气：混合可燃气体-甲烷、H2、N2、CO2

沼气发酵：产甲烷菌在厌氧的条件下利用

H2还原CO2

等碳源形成甲烷的过程。包括三个阶段：

1．第一阶段：水解（厌氧、兼性厌氧M）

2．第二阶段：产酸（产氢产乙酸细菌群）

3．第三阶段：产气（产甲烷群）

●产甲烷菌：一类严格厌氧产甲烷的古

生菌。

----营养：CO2型；甲基类；乙酸型；----O2：

严格厌氧

二、甲烷形成的生化机制：

●独特生理类型（属古细菌）有多种独特

辅酶参与甲烷的形成：

①甲烷呋喃（CO2还原因子）②甲烷蝶

呤（F342）

③辅酶M（CoM）即：磺酸基硫基乙酸

④F420，属于黄素单核苷酸（FMN）的衍

生物。

⑤其它辅酶：辅酶B，F430（镍四吡咯）

Chap.9 传染与免疫

免疫学技术的应用

●疫苗（常规疫苗、新型疫苗）●抗体导

向治疗药物

●免疫调节剂（免疫增强剂、免疫抑制剂）

●疾病早期诊断（试剂盒）●微生物的分

类鉴定技术

●微量成分分析●其他各种免疫标记技术Chap.10 传染与免疫

§.1 传染

一、传染与传染病

●传染：病原突破宿主的免疫防卫系统，在宿主的特

定部位生长繁殖并引起系列病理生理变化的过程。

●传染病：能够从一个宿主传播到另一个宿主的疾病。

●流行病：同一时间群体患病个数迅速增加的疾病。

二、决定传染结局的三大因素

一、病原体

1．毒力（侵袭力、毒素）

——侵袭力——吸附和侵入能力：——繁殖与扩散能力：——对宿主防御机能的抵抗力：

毒素（toxin）

●细菌毒素主要分外毒素和内毒素两大点

●外毒素与内毒素的比较：（略）●类毒素：细菌外毒素脱毒后仍保留抗原性的生物制品

●测定内毒素的鲎试剂法:

原理：内毒素激活鲎变形细胞中的B因子引发系列的激活过程，使凝固原成为可见的凝胶状态。

鲎试剂检查内毒素：

2、侵入的病原菌数量

不同病原菌致病剂量差异很大

3、侵入门径：

（1）消化道（2）呼吸道（3）皮肤伤口（4）泌尿生殖道（5）其它

（二）、宿主的免疫力

●不同个体间免疫力不同；●免疫：●免疫功能：免疫防御；免疫稳定；免疫监视

（三）环境因素：良好的环境因素有助于提高机体的免疫力

三、传染的三种可能结局

1.隐性传染

2.带菌状态

3.显性传染

●按发病部位，显传传染

——局部感染——全身感染

●全身感染（按其性质严重性）：毒血症：菌血症：败血症：脓毒血症：

§2.非特异性免疫

●非特异性免疫：先天即有、相对稳定、对病原无特殊针对性的免疫现象。

●特异性免疫：后天产生，对异物（病原）具有特异性反应的免疫现象，包括体液免

疫和细胞免疫。

●非特异免疫组成

表皮和屏障结构；吞噬细胞的吞噬功能

正常组织和体液中的抗菌物质；炎症反应

一、表皮屏障结构

1.皮肤和粘膜

----机械性排阻----分泌杀菌物质----正常

菌群

2．血脑屏障和血胎屏障

--血脑屏障：可阻挡病原菌及其毒物随血

流透入脑组织的结构；

--血胎屏障：由母体子宫内膜和胎儿绒毛

膜共同组成。

二、吞噬细胞及其吞噬作用

人体血细胞有：红细胞、白细胞、血小板

三种。

1.嗜中性粒细胞及其吞噬作用

吞噬过程：

1.活化：吞噬细胞受炎症因子激活；

2.趋化：

吞噬细胞向感染部位移动；

3.识别与附着：

4.吞噬：利用伪足，形成吞

噬体；

5.消化杀灭：形成吞噬溶酶体；

6.排出：

2.巨噬细胞（Mф）及其功能

●功能：

①吞噬和杀菌作用：②抗原递呈作用：

MHC（主要组织相容性复合物）：引起组

织移植排斥；帮助T细胞识别外来抗原的

一种蛋白。非特异性吞噬作用

Mф↗

↘Ag- Mф（MHC）→传递给T淋巴细

胞

③免疫调节作用：分泌IL-1、IFN、TNF

等等。

④抗癌作用：细胞毒作用。

三、炎症反应

四、正常体液或组织中的抗菌物质

1、补体：

-----热不稳定----酶原----作用非特异性

2、干扰素（IFN）：

●特性

1.化学成分：糖蛋白

2.广谱抗病毒和免疫

调节作用

3.通过干扰素诱生剂诱导产生

4.作用机

制：合成抗病毒蛋白，降解mRNA

●干扰素的诱生和作用机制

●诱生剂：活/灭活病毒；多糖；PHA(植

物血凝素)等

●抗病毒蛋白：A VP（antiviral protein）

§3特异性免疫

●特异性免疫（specific immunity）

●特点：

--后天获得--有特异性--体液免疫和细胞免

疫

--个体的差异--个体的差异

特异免疫力的获得方式（略）自动获得

一、免疫器官

1．中枢免疫器官：

①骨髓：②胸腺：③法氏囊/类囊器官：

2．外周免疫器官：淋巴结、脾脏

二、免疫细胞及其在细胞免疫中的作用

（一）T细胞（T淋巴细胞）

1．来源

●T细胞又称胸腺依赖性淋巴细胞，来源

于多能干细胞，随血流输送到胸腺，并在

胸腺素的作用下分化，成熟。成熟的T细

胞再随血液进入淋巴结，在此接受抗原刺

激，成为效应T细胞，行使免疫功能。

●T细胞的来源和功能（略）2．T细胞

主要亚群（以功能划分）

①调节T细胞（TR）

A 辅助性T细胞(TH)：辅助B细胞，产生

抗体。

ＴＤ抗原：胸腺依赖性抗原

TD-TH →释放THＦ→促使Ｂ细胞活化，

增殖转化为浆细胞．

B 抑制性T细胞(T usppersor, TS)：抑制

TH，Tc和B细胞的功能。

②效应T细胞( TE)：

●迟发型超敏T细胞(TDTH )：释放淋巴

因子，引起迟发型超敏反应。

●细胞毒T细胞( TC)：直接杀伤带TC抗

原的

靶细胞。

3.T细胞表面标志：

●表面受体：

绵羊红细胞受体（E受体），E玫瑰花结试

验（检测、计数T细胞）。

有丝分裂原受体（例：PHA，Con A等）

●抗原受体：1.T细胞受体(TCR)识别Ag

的物质基础：●FC受体

（二）B淋巴细胞（骨髓依赖性淋巴细胞）

1．B细胞的表面受体

●有丝分裂原受体：●膜表面抗原受体：

SmIg

●补体受体：●Fc受体：

2．B细胞的表面抗原：SmIg

3. B细胞的亚群和功能

B1--T细胞非依赖性；B2--T细胞依赖性

（三）其他淋巴细胞

1、K细胞（杀伤细胞Killer cell）：

占人外周血淋巴细胞总数5～10%，能专一杀伤IgG抗体复盖的靶细胞。

2、NK细胞（自然杀伤细胞natural killier cell）

大颗粒性淋巴细胞(large granular lymphocyte, LGL)，可直接杀伤某些肿瘤细胞或被病毒感染细胞。

三、免疫应答(immune response)：

●免疫应答的过程

1. 感应阶段：抗原识别、呈递

2. 增殖分化阶段：分化为浆细胞/致敏淋巴细胞

3. 效应阶段：产生抗体/淋巴因子

免疫应答的类型和过程示意图

四、免疫分子及其在体液免疫中的作用（一）抗原( Ag)

一类能诱导机体发生免疫应答，并能与相应抗体或T淋巴细胞受体发生特异性免疫反应的大分子。

●Ag的免疫原性、免疫反应性●完全抗原、半抗原

2．免疫原性的物质基础

①分子量：M＞１×104Da

②结构复杂：抗原性强弱依次蛋白＞复杂多糖＞核酸（半抗原），类脂一般不具抗原性。

③异物性：异种/异体,种族关系越远，组织结构差异越大，抗原性越强。

3．抗原决定簇（又称：抗原表位epirope）●定义:存在抗原表面决定其抗原特异性的特定化学基团。●组成：

●抗原结合价：抗原决定簇的总数.

4．细菌的抗原：

5.共同抗原与交叉反应

共同抗原（多种复杂Ag系统中共有的抗原，又称类属抗原/交叉反应性Ag）(二)抗体（antibody, Ab）

1．定义：在Ag刺激下产生一类能够与该Ag发生反应的免疫球蛋白（Ig）。

Ab特征：

1 脊椎动物的浆细胞；②Ag刺激；③与相应Ag特异性结合；

④化学本质是一类具有免疫功能的球蛋白。

2．免疫球蛋白的基本结构

●链：H链，L链●区：V区，C区，铰链区

●类：IgG，IgA，IgM，IgD，IgE，●亚类：

●型：λ和κ型●肽链的a.a数：

●IgG的酶解和化学分解片段

Fab（抗原结合片段）；Fc（可结晶片段）●Ig的体和抗原结合价：

单体——2价；双体——分泌型IgA （4

价）；五体——IgM（5价）

●Ig的功能区（domain）

抗原结合部位由VL、CL、VH、CH四个

功能区组成

●Ig的构象变化

Ig分子在未与Ag结合时，呈“T”形，当

Fab与Ag结合后，通过柔软的铰链区的弯

曲，变成“Y”形。补体结合部位暴露。

4．产生抗体细胞的激活和抗体的形成

●相关的细胞表面标志和受体

----MHCII：主要组织相容性复合物II（抗

原呈递）

-----TCR：T细胞受体（识别特异性抗原）

----CD4：T细胞表面抗原（识别MHCII）

抗体细胞的激活和抗体的形成

1.Mф的抗原呈递作用；

2.B细胞的激活；

3.浆细胞产生抗体

（1）巨噬细胞：处理和传递抗原，但无特

异性识别抗原的功能。

（2）T细胞：在抗体形成过程起调节细胞

的作用，有特异性识别抗原作用。

（3）B细胞：产生抗体的效应细胞，有特

异识别Ag的功能。

5.机体产生抗体的一般规律

初次应答：再次应答：

6.抗体形成的机制

●Burnet的克隆选择学说识别?记忆?自

身禁忌抗体的多样性

7．淋巴细胞杂交瘤技术与单克隆抗体

（McAb）

McAb:纯系B淋巴细胞克隆产生的单一成

分、单一特异性的免疫球蛋白。

淋巴细胞杂交瘤制备技术（略）

McAb的应用

●生物导弹●疾病的快速准确诊断

●高纯度药物制备●微量成分检测分析

§4 免疫方法及应用

一、抗原抗体的主要反应

●凝集反应：颗粒性抗原与相应抗体产生

可见凝集块的反应。

●沉淀反应：可溶性抗原与相应抗体产生

可见沉淀物的反应。

补体结合实验：Ag+Ab+C+E+溶血素

二.免疫标记技术

酶联免疫吸附法（ELISA）

●基本原理●标记物和底物（如HRP和

DAB）

●方法------双抗体夹心法（测Ag）-----

间接免疫吸附法（测Ab）

酶联免疫吸附法测定

Chap.10 微生物的分类和鉴定

●微生物分类学（microbial taxonomy）

●分类:在研究微生物相似性的基础上，把

每一微生物编排在一定的分类单元中，制

定出检索表。

------传统分类：形态、生化、血清-----系

统分类：化石证据、RNA,DNA

●鉴定：运用现代分类系统，通过具体菌

株描述，给未知物一个具体的分类位置。

-----典型菌株（type strain）----模式种（type

species）

●命名：按照国际命名法规，给每个新的

分类群一个新的学名。------《国际植物命

名法规》

-----《国际细菌学命名法规》

§.1 通用分类单元

（一）种的概念

●种：微生物的基本分类单位，具有许多

共同特征的菌株的集合。

●亚种：Bacillus cereus subsp. mycoides●

型

●菌株（Bacillus subtilis ACCC11060）

ATCC (美国标准菌种保藏中心）CCCMS

（中国微生物菌种保藏管理委员会）

NIH （美国国立卫生研究所）NCTC （英

国国立标准菌种收藏所）

二、学名的命名及有关法规

●双名法：Bacillus subtilis(属名+种名加

词）

●三名法：Acetobacter pasteurianus subsp.

pasteurianus

●名字的引用：Bacillus subtitles CMCC

63501

Bacillus subtitles Cohn 1874

Bacillus sp. Bacillus sop.

●缩写：Escherichia coli——E.coli

§.2 微生物在生物界的地位

●五界系统：

●真核生物起源于原核细胞间的内共生-

内共生学说

内共生学说：

●共同起源，同一主先；●细菌、古生菌

先于真核生物产生；

●古生菌吞噬了朊细菌、兰细菌进化为真

核生物。

●古细菌特点：（略）

古生菌的假肽聚糖

●古生菌与细菌、真核生物膜脂结构的差

别

CH2OH

HC--0--C-CH2-(CH2)13-CH3 (细菌，真核生物）

CH2 O

细菌、真核生物：甘油-酯键---脂肪酸）CH2OH

HC-0-C-CH2-CH-(CH2)3-

CH2-CH-(CH2)3 CHCH3

C H2 CH3 CH3 CH3

(古生菌：甘油-醚键-植烷基型碳水化合物) §.3 各大类微生物的分类系统纲要

一、细菌、古生菌分类系统纲要《Bergey’s Manual of Systematic Bacterialogy》1,2版

《Bergey’s Manual of Determinative Bacterialogy 》1~9版

1.古生菌：《系统手册》（二版，2000年--）原核生物----古生菌界（2门63属208种）----泉古生菌门---广古生菌门----细菌界

2.细菌的分类

●《系统手册》（一版，1984~1989年，共4卷）

卷类型群（Section）主要代表

V ol. 1 G- 1~11 section 肠杆菌，假单孢菌，V ol. 2 G+ 12~17 section 芽孢杆菌，梭菌，V ol. 3 古生菌等18~25 section 甲烷菌，嗜盐菌，

光合细菌V ol. 4 产孢放线菌26~33 section 链霉菌

3.真菌（Fungi）的分类系统

●Ainsworth系统

《The fungi 》, Ainsworth, 1973 《Ainsworth and Bisby’s Dictionary of the Fungi》

----7版，1983年，Hawksworth----8版，1995年，Hawksworth

真菌界5个亚门的分类特征（略）

§.4 微生物分类鉴定方法

1、经典分类鉴定方法（略）

二、现代分类鉴定方法

1．微生物遗传型的鉴定

（1）DNA碱基比例的测定（G+C）mol%：●测定方法：解链温度法（Tm值法）

●特点：

----(G+C)mol%值只能做否定判断；----（G+C）mol%值差别>5，属不同的种；

差别>10，属不同的属。

（2）核酸分子杂交法(DNA-DNA杂交) ●DNA-DNA分子杂交法原理：DNA分子解链的可逆性和碱基配对的专一性。DNA-DNA杂交（固相杂交法）单链DNA（待测菌株）

转硝酸纤维素膜——加入放射性标志参照

菌DNA杂交（单链）——洗去未杂交DNA

——闪烁计数器计数

结论：

1. DNA同源性≥60%——（同种）

2. DNA

同源性≥70%——（同亚种）

3. DNA同源性60~ 70%——（不同亚种）

4. DNA同源性20~ 60%——（同属）

16s rRNA分析作为细菌进化的计时器

●生物共有的●一定的信息量（1542个核

苷酸）

●一定的保守性●便于比较研究

（3）16s rRNA寡核苷酸编目分析

待测菌株rRNA（放射标志）——RNA酶

水解——双向电泳——寡核苷酸系列（6

个以上核苷酸）——测序→求SAB

（4）16s rRNA核苷酸序列分析

●DNA-PCR法

提取DNA——PCR扩增16SrRNA基因—

—PCR产物纯化分析——16SrRNA基因

序列测定

●相似性结果判断：

1. SAB≥95 %——同种

2. SAB为85~95%

——同属3. SAB≤85 %——不同属

已知序列的ｒＲＮＡ分类表（--1998.8）

序列真核生物古细菌细菌质体线粒

体合计

LSUrRNA* 96 31 213 51 217 608

5ＳrRNA 1318 60 439 63 9 1889

SSUrRNA 3166 324 7336 120 601 11547

LSUrRNA:大亚基核糖体rRNA；

SSUrRNA：小亚基核糖体rRNA

2．细胞化学组分的鉴定

细胞结构成分

壁肽聚糖、化学组分

膜枝菌酸（棒杆菌酸；分枝菌酸）甲基萘

醌

全细胞水解糖类

1.细胞壁化学类型（分为9种类型）

----- 氨基酸：DAP、Gly、Lys、Asp、Orn----

糖类：阿拉伯糖、半乳糖

●测定方法：TLC （薄层层析法）

（2）全细胞水解液的糖型

糖类型特征糖类

A 半乳糖、阿拉伯糖、

B 马杜拉糖

C 无特征糖类

D 木糖、阿拉伯糖

E 半乳糖

主要放线菌属的细胞壁类型和全细胞水解

糖类

属细胞壁化学类型全细胞水解糖类

Streptomyces I（L-DAP；Gly）C（无特

征糖类）

Micromonospora II（Meso-DAP；Gly）D

（阿拉伯糖，木糖）

3．数值分类法

（1）菌株选择（OUT-操作分类单位）（2）

选择实验项目

（3）数字编码（4）计算机分析

------ 相似系数的计算；

结果分析：

1. S （相似值）≥85%——（同种）

2. S （相似值）≥65%——（同属）

3. S （相似值）≤65%——（亲缘关系较

远）