微生物(第5章开始)

第五章：微生物的营养 微生物的六大营养物质： 碳源：提供微生物细胞或代谢产物中碳素来源的营养物质 碳素构成细胞及代谢产物的骨架 碳素是大多数微生物代谢所需的能量来源

氮源：提供微生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质 提供合成细胞物质代谢产物的原料，一般不做能源（除硝化细菌） 有速效氮源（无机氮和蛋白质降解产物）和迟效氮源（水解成胨、肽）

无机盐：构成微生物细胞的组成成分 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还可做为自养微生物的能源 构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。Mg、Ca、K是多种酶的激活剂

生长因子：微生物生长代谢所必需的微量有机营养因子（维生素，碱基，氨基酸） 水：生化反应的介质；比热高，温度不易变化；维持细胞形态 能源：提供能量来源的营养物或辐射能

不同微生物的营养类型 碳源——自养型，异养型 能源——光能营养型，化能营养型 取得有机物的死活——腐生型，寄生型 （相应野生型突变而需外加生长因子） 生长因子——生长因子自养型和生长因子异养型； 营养缺陷型和野生型 氨基酸——氨基酸自养型，氨基酸异养型

主要营养类型 电子供体 举例 光能自养型 H2、H2S、S或H2O 紫硫细菌，蓝细菌 光能异养型 有机物 紫色无硫细菌 化能自养型 Fe2+、S、NH3、NO-2 硫/硝化细菌，铁细菌 化能异养型 有机物 大多数细菌

运输营养物质的方式 简单扩散，协助扩散，主动运输（质子动力和ATP动力），基团转位 基团转位：需要载体蛋白参与，消耗能量，且被运输物质发生了分析结构修饰。 主要存在于厌氧及兼性厌氧型微生物 培养基配置的原则： ①合适的营养物质及其浓度与配比 碳氮比C/N：培养真菌较高，培养细菌尤其是病原菌较低（影响生长速度和代谢物积累） 速效氮有利于微生物生长，迟效氮有利于代谢物的积累

②物理和化学条件调节 PH: 酵母菌--3.8~6.0 霉菌--4.5~6.0 细菌--7.0~7.6 放线菌--7.5~8.0

氧化还原电势：常使用还原剂，如抗坏血酸，半胱氨酸，谷胱甘肽 （专性厌氧微生物）

③灭菌处理：控制灭菌条件，即配即灭，设置阴性对照 常用高压蒸汽灭菌--对糖要求较高时糖与其他成分分别灭菌；加入螯合剂防止沉淀

培养基类型： 天然培养基：比如肉汤培养基，培养酵母菌的麦芽汁培养基 合成培养基：由化学成分完全了解的物质配制而成，比如高氏一号培养基，察氏培养基 半合成培养基 （真菌）

基础培养基：满足微生物生长繁殖所需的基本营养物质 加富培养基：加入一些特殊营养（血清，生长因子）物质以满足要求苛刻的微生物生长 鉴别培养基：加入试剂对不同类型微生物或不同菌株进行鉴别 （伊红美蓝乳糖培养基） 选择培养基：根据微生物的特殊营养要求或者其对物理化学因素的抗性而设计 厌氧培养基：专门培养厌氧微生物的培养基

第六章 微生物的代谢 代谢类型： ①分解代谢和合成代谢 ②初级代谢：通过分解代谢和合成代谢，合成生长繁殖必须化合物及能量 次级代谢：合成对生长繁殖非必须化合物，避免初级代谢中的一些不利作用，有利于生存， 其产物大多为结构复杂的化合物，如抗生素、细菌素、生物碱、维生素、色素 ③产能代谢和耗能代谢 （对数期后期，稳定期）

葡萄糖→丙酮酸的途径： ①己糖二磷酸途径（EMP途径，糖酵解） ②己糖单磷酸途径（HMP途径），提供大量NADPH2和不同长度碳链 ③ED途径，微生物特有，KDPG缩醛酶（特征酶） ④磷酸铜解途径（PK途径），存在少数微生物中 ⑤直接氧化，没有己糖激酶，葡萄糖氧化酶 发酵： 微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同代谢产物的过程。 特点--无外源电子受体，产生能量较少，有机物积累

呼吸作用： 分解利用营养物质，氧化放出电子，经电子传递链给外源电子受体，并伴随能量产生 原核微生物呼吸链在细胞膜上（中介体），真核生物在线粒体内膜

IMViC实验： 大肠埃希菌结果++-- 产气杆菌结果--++ （色氨酸酶） I--吲哚试验：色氨酸————→吲哚 与对二甲基氨基苯甲醛生成玫瑰吲哚（红色）

M--甲基红试验：丙酮酸分解成酸类物质 使甲基红指示剂变红 V--VP试验：丙酮酸————→二乙酰 与含胍基的反应生成红色化合物 C--枸橼酸试验：枸橼酸盐—→CO2—→碳酸钠 使溴百里酚蓝由浅绿变成深蓝色 糖发酵实验： 指示剂测试产酸情况，杜氏小管测试产气情况

微生物代谢调控——酶的调控 酶活性的调节： a.酶的激活--前体激活，小分子离子激活，补偿激活 b.酶的抑制--竞争性抑制，反馈抑制

酶合成的调节： （E.coli乳糖操纵子） a.酶的诱导：环境物质祖师微生物合成酶。 顺序诱导，同时诱导 B.酶的阻遏：末端产物过量时，调节体系会阻止代谢途径中关键酶的合成 末端代谢产物阻遏和分解代谢物阻遏（葡萄糖效应）

大肠杆菌乳糖操纵子： 调节基因 启动子 操纵子 RNA聚合酶结合位点，CAP-cAMP复合物结合位点，这两个位点都位于启动子上，当CAP-cAMP复合物结合上了后，聚合酶才能结合在启动子上。 葡萄糖和乳糖同时存在时，分解葡萄糖的组成酶将葡萄糖分解为中间产物X，X会阻止ATP环化成cAMP，并且促进cAMP分解成AMP，使聚合酶不能结合到启动子上，阻止了与乳糖降解有关的诱导酶合成。 第七章 微生物的生长与控制 微生物生长： ①固体培养基 纯培养的方法： 稀释法（平板划线法、平板涂布法），倾注平板法，单细胞分离法出，富集培养法 ②半固体培养基 无动力细菌--沿穿刺线线形生长，周围培养基透明澄清 有动力细菌--沿穿刺线呈羽毛状或云雾状浑浊生长 ③液体培养基 静置培养，摇瓶培养，发酵罐培养 用于观察微生物的生长状况，检测生化反应和积累代谢

微生物的培养方法： 分批培养 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。 连续培养 在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长，并能 持续生长下去的一种培养方法（使微生物生长长时间处于对数生长期的稳定状态或达到 平衡生长）。 基本原则--培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物 恒浊培养（培养液浊度恒定）和恒化培养（营养物质浓度恒定） 同步培养 使群体中不同步的细胞转变成生长发育在同一阶段的方法 选择法和诱导法

微生物生长测定 计数法： 显微计数法（计数板）：不能区分死菌和活菌 比浊法：结果包括死菌和活菌；样品中不能有杂质，颜色不能太深 平板计数法：计数活菌菌落数，所需时间长，且菌落可能由相邻较近的菌 液体稀释法：只有不能使用平板计数时使用 膜滤器法：测定空气，水等量大且含菌浓度低的，通过微孔膜滤器

生长曲线： P233 少量菌种接种到一恒定容积的液体培养基中，提供最适培养条件培养，定时测定培养 液中的细胞数，以培养时间为横座标，以细胞数的对数或生长速率为纵座标作图。 a.延滞期 (影响因素--菌种生理活性，培养基组分，接种量) 细胞需要合成分裂所需的酶、ATP和其他成分，为细胞分裂作准备 b.对数生长期 （影响因素--遗传特性，培养条件和环境） 细胞代谢活动旺盛，分裂速度最快、代时最短，细胞数以几何级数的方式增加 c.稳定期-- 体系内新生细胞数与死亡细胞数相等，活菌数达到最大值，产生次级代谢产物 d.衰退期-- 菌体老化、生长环境进一步恶化 生长曲线指导意义： ①使用合适的菌种、菌龄、接种量和培养条件能尽量缩短延迟期，缩短生产周期 ②灭菌工序应控制在迟缓期，以保证制剂质量及减少热原质污染 ③对数期细菌广泛用作生产种子和科研材料 ④发酵工业上尽量延长对数生长期，以达到较高的菌体密度 ⑤在稳定期采取补加营养物质、移去代谢产物等措施延长该期，以收获更多次级代谢产物 ⑥芽胞于对数生长期末期开始形成、稳定期大量形成、衰亡期释放，有利于菌种保藏

影响微生物生长的因素 营养物质，物理条件（温度、pH、氧气、水活度）

微生物的控制（消毒与灭菌） 物理方法： ①热力灭菌法 （杀灭包括芽孢的一切微生物） 干热灭菌法--灼烧法（接种环，管口），焚烧法，干烤法（玻璃，瓷器，金属工具） 湿热灭菌法--巴氏消毒法（63℃下30min或72℃下30s），煮沸法（外科器械，食具， 注射器），流通蒸汽消毒法（外科器械，注射器），高压蒸汽灭菌法， 间歇灭菌法（不耐高温的培养基，如血清，卵黄），连续加压灭菌 （发酵工厂培养基灭菌） ②紫外线与电离辐射 紫外线原理--核酸吸收峰在265nm，被照射时，DNA吸收紫外线，在链间或链内相邻 的胸腺嘧啶之间形成二聚体，改变分子构型，影响DNA复制 ③膜滤过除菌法--滤菌器 ④其他方法--超声波，渗透作用，沉积法，干燥法

化学方法： 消毒剂，防腐剂--高锰酸钾，硫酸铜，龙胆紫，过氧化氢，过氧乙酸，苯酚 化学疗剂--磺胺类，抗生素

第八章 遗传与变异 质粒的特性 ①大多数为共价，闭合，环状，双链DNA（ccc dsDNA） ②自主复制（可游离也可整合入染色体） ③具相容性和不相容性（干扰近缘质粒） ④非细胞生长所必需，赋予细胞某些特性，如抗药性、致育性、重金属抗性等 ⑤质粒可自行消失或人工驱除 ⑥转移性，分接合型和非接合型 几种重要的质粒： F因子-——编码细胞壁外的性纤毛，又称为致育因子 R质粒-——即抗药质粒，分为接合型（抗药决定簇和抗药转移因子组成）和非接合型 Col质粒——编码大肠菌素的质粒，大肠菌素是蛋白质类的抗菌物质