第一篇：中南民大生科院 《微生物學教程 第二版 (周德慶)》 各章復習重點[大全]

第一章 原核生物的形態、構造和功能

學習要點

1.1.細菌 Bacteria

一、細菌的形態和大小

1.基本形態

（1）球菌（Coccus）：球形或近球形，根據空間排列方式不同又分為單、雙、鏈、四聯、八 疊、葡萄球菌。不同的排列方式是由于細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，徑長比不同，短粗或細長。是細菌中種類最多的。

（3）螺旋菌（Spirillum）：是細胞呈彎曲桿狀細菌的統稱，一般分散存在。根據其長度、螺旋數目和螺距等差別，分為弧菌Vibrio（菌體只有一個彎曲，形似C字）和螺旋菌（螺 旋狀，超過1圈）。

細菌的形態不是一成不變的，受環境條件影響（如溫度、培養基濃度及組成、菌齡等）。一般在幼齡和生長條件適宜時，形狀正常、整齊。而在老齡和不正常生長條件下會表現出畸 形、衰頹形等異常形態。畸形是由于理化因素刺激，阻礙細胞發育引起；衰頹形是由于培養 時間長，細胞衰老，營養缺乏，或排泄物積累過多引起的。

2.細菌大小

細菌是單細胞的，大小在1μm左右，在顯微鏡下才能看到其形狀。可用顯微測微尺測 量細菌大小，不同細菌大小不同，一般球菌直徑0.5-1μm；桿菌直徑0.5-1μm，長為直徑 1-幾倍；螺旋菌直徑0.3-1μm，長1-50μm。細菌大小也不是一成不變的。

二、細菌細胞結構

細菌是單細胞的微生物，其細胞結構分為基本結構和特殊結構。基本結構是細胞不變

部分或一般結構，如細胞壁、細胞膜、細胞核、核糖體等為全部細菌細胞所共有。特殊結構 是細胞可變部分或特殊結構，如鞭毛、纖毛、莢膜、芽孢、氣泡等，只在部分細菌中發現。

（一）細菌細胞的基本結構

1.細胞壁(cell wall)：位于細胞表面，較堅硬，略具彈性的結構。

（1）細胞壁的功能

①保護細胞免受機械損傷和滲透壓的破壞，維持細胞形狀；②鞭毛運動支點；③正常細 胞分裂必需；④一定的屏障作用；⑤噬菌體受體位點所在。另外與細菌的抗原性、致病性有 關。

（2）革蘭氏染色

Cristein Gram于1884年發明的一種細菌染色方法。不同的細菌，細胞壁的化學組成

和結構不同，通過革蘭氏染色法可將所有細菌分為革蘭氏陽性（G＋）與革蘭氏陰性（G－）兩

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

革蘭氏染色的過程：

①初染：結晶紫使菌體著上紫色；②媒染：碘和結晶紫形成脂溶性大分子復合物，分子大，能被細胞壁阻留在細胞內；③脫色：酒精脫色，細胞壁成分和構造不同，出現不同的反應； ④復染：沙黃復染，增加脫色菌與背景的反差并區別于未脫色菌。

（3）革蘭氏陽性菌

以金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）為例，G＋細胞壁：是連續層，厚20-80nm，由微纖絲組成的網狀骨架和基質兩部分構成，其化 學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而成的大分子復合體，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β-1，4糖苷鍵相連而成；

短肽為L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala；肽橋由5個甘氨酸組成，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，組成一網狀結構。肽聚糖是細菌細胞壁特有的成分，也是原核微生物的特有成分（古生菌沒有）。

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G＋的特有成分。通過磷酸二酯鍵與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：使壁形成負電荷環境，吸附二價金 屬離子，調節酶的活性；維持壁硬度；在細胞表面形成噬菌體吸附的受體位點；也是細胞壁 深層的一種抗原物質。

（4）革蘭氏陰性菌

以大腸桿菌（E.coli）為例：

G－細胞壁的構成是非連續層，包括外壁層和內壁層；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－細菌的特有成分，它由類脂A、核心

多糖和O-側鏈組成。

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

（5）G＋與G－細菌細胞壁的比較：

革蘭氏陽性菌 革蘭氏陰性菌：

細胞壁厚度 較厚，20－80nm 較薄10－15nm

細胞壁分層 不分層 分層，包括外膜和內壁層

肽聚糖含量 含量高（30-70％）只占組分的5-10%

肽聚糖層數 層數多 低，一般1-2層

交聯度 交聯度高 較低

磷壁酸 有 無

脂多糖 無 有（在外膜層）

DAP 無 有

（6）革蘭氏染色機制

G＋細胞壁厚，網狀結構致密，肽聚糖含量高，分子交聯度緊密，用乙醇處理后，肽聚糖 網孔會因脫水而明顯收縮，透性降低，故細菌仍保留結晶紫-碘復合物在細胞膜內使其呈現 紫色。G－肽聚糖層較薄，肽聚糖含量低，交聯度松散，且含較多類脂質，故用乙醇處理后，類脂質被溶解，細胞壁孔徑變大，通透性增加，使初染的結晶紫和碘的復合物易于滲出，細 胞被脫色，經沙黃復染后呈紅色。

（7）古生菌

古生菌是一群具有獨特基因結構或系統發育生物大分子序列的單細胞生物，主要包括一 些獨特生態類型的原核生物。除熱源體屬Thermoplasma外，均有與真細菌類似細胞壁，但 化學成分差別很大，不含肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質。

（8）細胞壁缺陷細菌

①原生質體protoplast：人工條件下用溶菌酶除去細胞壁或用青霉素抑制細胞壁合成后形 成的球形結構。一般由G＋形成。

②球形體spheroplast：殘留部分細胞壁的球形結構，一般由G－形成。具有對滲透壓敏感； 有鞭毛也不運動；對噬菌體不敏感；細胞不能分裂等特點。

③細菌 L型：一種由自發突變形成無完整細胞壁的變異型，在固體培養基表面形成 “油煎 蛋 ”狀小菌落。

④支原體：長期進化形成的無細胞壁、形態多變的G－細菌。

2.細胞膜（cell membrane）

細胞膜是存在于細胞壁與細胞質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，蛋白質含量高達75%，種類也多。

（1）膜結構假說：磷脂雙分子層構成了膜基本骨架；磷脂分子在細胞膜中以多種形式不斷 運動，從而使膜具有流動性；膜蛋白無規則的，以不同深度分布于膜的磷脂層中。

（2）細胞膜的功能：①高度選擇透性膜，參與物質運輸；②滲透屏障，維持正常滲透壓； ③重要代謝活動中心，生物氧化和合成作用；④與壁、莢膜合成有關；⑤鞭毛著生點，提供 運動能量。

3.間體（mesosome）

間體是細胞膜內陷形成。其功能是呼吸酶系發達，擬線粒體結構；與壁合成、核分裂、芽孢形成有關。

4.細胞質及內含物

細胞質是位于細胞膜與擬核之間的無色透明膠狀物，原核與真核的細胞質組成不同。原 核細胞的細胞質主要由水、蛋白、核酸、脂類及少量糖和無機鹽組成。不同細菌細胞內，含 不同內含物，是細胞的貯藏物質或代謝產物。

①貯藏物：異染粒是普通貯藏物聚β－羥丁酸顆粒是許多細菌細胞質內常含有的碳源類 儲藏物。此外，還有肝糖粒和淀粉粒、硫滴等儲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菌中發現，其功能是導向作用。磁小體可用來生產磁性 定向藥物或抗體，以及制造生物傳感器。

③羧酶體：自養生物（如固氮菌）所特有，可能是固定CO2的場所。

④氣泡：是存在于許多光能營養型、無鞭毛運動水生細菌中的泡囊狀內含物，其內充滿 氣體。許多漂浮于湖水、海水表面的細菌如藍細菌都具有氣泡。

⑤核糖體（ribosome）：是一種無膜包裹的顆粒狀細胞器，具有合成蛋白質的功能。每 個細胞含大量的核糖體。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，游離存在或結合于內質網等細胞器中。

5.細胞核（nuclear body）

原核細胞由于其核構造簡單故稱原核，擬核，核物質等，原核無明顯核，僅有一核區。

其細胞核的特點是：無核膜、核仁、固定形態；結構簡單；細胞分裂前核分裂。一般為單倍 體。主要成分為環狀雙鏈、超線圈結構的DNA。

6.質粒（plasmid）

質粒是細菌染色體外的遺傳物質，為環狀DNA分子。它可以獨立復制，穩定遺傳。質粒 分子比染色體小的多，僅有50－100個基因。一個細胞內可有一至數個質粒。質粒可以控制 抗生素的產生，在遺傳工程中質粒可作目的基因載體。

（二）細菌細胞的特殊結構

1.莢膜（capsule）

莢膜是某些細菌細胞壁外面覆蓋的一層透明粘性物質。根據厚度和形態的不同可以分為 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

用負染法觀察。它具有抵抗干燥；加強致病力，免受吞噬；堆積某些代謝廢物；貯存營養物 質等功能。

2.鞭毛和菌毛

鞭毛（flagellum）是某些細菌表面一種纖細呈波狀的絲狀物，是細菌運動器官。鞭毛 的直徑是20-25nm，長超過菌體若干倍。可通過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。鞭毛的運動具有趨光性和趨化性。鞭毛的 著生位置與數目，可作為分類依據。

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，且直而硬，數量很多，不具有運動功能，其作用是作為附著到哺乳動物細胞 或其他物體的工具。

性菌毛（F菌毛）的構造和成分與菌毛相同，但比菌毛長。數量僅一至少數幾根。性菌 毛一般見于革蘭氏陰性細菌的雄性菌株中。性菌毛的功能和雌性菌株的有性接合有關，在接 合中傳遞遺傳物質。

3.芽孢（spore, endospore）

某些細菌在其生長發育后期，在營養細胞內形成圓形或橢圓形、壁厚、含水量極低、抗

逆性極強的休眠體，稱為芽孢。芽孢位于菌體的中央或末端。每一細胞僅形成一個芽孢，反 之，一個芽孢經萌發后也只能生成一個菌體，所以芽孢沒有繁殖功能，是細菌度過不良環境 的一種方式。

（1）芽孢的結構：有多層，主要包括芽孢外壁、芽孢衣、皮層和核心。

（2）芽孢的形成過程：營養細胞中的DNA濃縮形成束狀→質膜內陷→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。

芽孢是細菌分類、鑒定中的重要形態指標及滅菌標準的重要參數。

4.伴孢晶體

少數芽孢桿菌，如Bacillus thuringiensis（蘇云金芽孢桿菌）在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一個菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體（即δ內毒素）稱為伴胞晶體。它對昆 蟲，尤其是鱗翅目昆蟲的幼蟲有毒殺作用，故可制成細菌殺蟲劑。

三、細菌繁殖與群體形態

1.細菌的繁殖方式

細菌的繁殖方式以裂殖為主，少數有性接合。細菌分裂過程：菌體伸長，核質體分裂→ 形成橫隔壁→子細胞分離。

2.菌落形態

菌落（colony）是由單個或少數幾個細胞在適宜的固體培養基表面或內部生長繁殖到一 定程度形成肉眼可見的有一定形態結構的子細胞群體。若多個菌落連成一片則稱為菌苔（lawn）。

菌落形態包括大小、形狀、隆起、邊緣、表面狀態、表面光澤、質地、顏色等等。

3.細菌菌落的特征

一般都較小，菌落與培養基結合不緊密，用接種針容易挑起，多數表面較光滑、濕潤、較粘稠，易挑取，質地均勻，色澤多樣。

1.2.放線菌（Actinomycetes）

放線菌為細菌中的一個特殊類群。因其在固體培養基上呈輻射狀生長而得名,是絲狀分 枝細胞的細菌。細胞核屬于原核，直徑在0.5－1.5μm、長度在50－600 μm之間，細胞壁 的化學成份與細菌相仿，G＋，行無性繁殖,是細菌類中進化較高級的類群。一般分布在含水 量低、有機質豐富的中性偏堿性土壤中，有特殊土腥味。大多數是腐生菌，少數寄生；多數 異養，好氧。突出特性是產各種抗生素。

1.形態與結構

由菌絲構成，直徑0.2-1.2μm，無橫隔，仍是單細胞。菌絲由于形態與功能不同分為

營養菌絲、氣生菌絲與孢子絲。營養菌絲又稱基內菌絲，長在培養基內，主要功能為吸收營 養物；氣生菌絲是由營養菌長出到培養基外,伸向空中的菌絲，其功能是分化產生孢子絲;孢子絲是放線菌生長發育到一定階段，在其氣生菌絲上分化出可以形成孢子的菌絲，孢子絲 的形態多樣，孢子絲發育到一定階段，其頂端形成分生孢子。不同放線菌的基內菌絲、氣生 菌絲的顏色可不同，孢子絲和孢子的形狀各異，是分類依據之一。

2.繁殖

放線菌通過無性孢子及菌絲片斷等進行繁殖，其中以無性孢子為主。大多數放線菌通過 產生橫隔膜的方式使孢子絲分裂成為一串分生孢子。少數放線菌在菌絲上產生孢子囊，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菌菌落之間，質地致密、堅實干燥、多皺，菌落較小，與培 養基結合緊密，由于菌絲及孢子含色素，菌落呈一定色澤。

1.3 藍細菌

藍細菌（Cyanobacteria）：是一類含葉綠素、進行產氧性光合作用的大型原核生物。有

些種類的細胞特化為異形胞，具固氮功能。由于具有含水量豐富和儲存有營養物質的莢膜、能進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，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菌和病毒之間、專性真核活細胞內寄生的G－原核生物。多數無濾 過性，細胞形態多變，不運動。有不完整的產能代謝途徑，抵抗性差。

2.支原體（Mycoplasma）

支原體是介于細菌和立克次氏體之間、無細胞壁的原核生物，柔軟，可通過濾器，細胞 膜含甾醇類。已知的可獨立生活的、最小的細胞型生物。可人工培養，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、專性活細胞的能量寄生性的G－原核生物。具濾過性，有不完整的酶系統。在其生活史中有原體、始體、包涵體等形態。

第二章 真核微生物的形態、構造和功能

學習要點

2.1 真核微生物概述

真核生物是—大類細胞核具有核膜，能進行有絲分裂，細胞質中存在線粒體或同時存在 葉綠體等多種細胞器的生物。真菌、顯微藻類和原生動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、屬于動物界的原生動物和屬 于“菌物界”的真菌等微生物。

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

“菌物界”這個名詞是我國學者裘維著等于1990年提出的，是指與動物界、植物界相 并列的一大群無葉綠素、依靠細胞表面吸收有機養料、細胞壁一般含有幾丁質的真核微生物。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，其特點是：①無葉綠素，不能進行光合作用；②一般具有 發達的菌絲體；③細胞壁多數含幾丁質；④營養方式為異養吸收型；⑤以產生大量無性和（或）有性孢子的方式進行繁殖；⑥陸生性較強。真菌按其形態特征可分為酵母菌、霉菌和蕈菌3 類。

2.2 真核微生物的細胞構造

真核微生物的細胞主要構造有細胞質膜、細胞質、細胞核（真核）和許多執行特殊生理 功能的細胞器，有的種類還有細胞壁、鞭毛和纖毛等特殊構造。水生真菌能產生“ 9+2 ” 結構的鞭毛。

一、細胞壁

真菌細胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質和脂類。低等真菌的細胞壁成分以纖 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為主。其功能是具有固定細胞 外形和保護細胞免受外界不良因子的損傷等功能。

二、鞭毛與纖毛

某些真核微生物細胞表面長有或長或短的毛發狀、具有運動功能的細胞器，其中形態較

長（150-200 μm）、數量較少者稱鞭毛，而形態較短（5-10 μm）、數量較多者則稱纖毛。它們在運動功能上雖與原核生物的鞭毛相同，但在構造、運動機制等方面卻差別極大。鞭毛 與纖毛的構造基本相同，都由伸出細胞外的鞭桿、嵌埋在細胞質膜上的基體以及把這兩者相 連的過渡區共3部分組成。鞭桿的橫切面呈“9+2”型，即中心有一對包在中央鞘中的相互

平行的中央微管，其外被9個微管二聯體圍繞一圈，整個微管由細胞質膜包裹。每條微管二 聯體由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個球形微管

蛋白亞基環繞而成，而B亞纖維則是由10個亞基圍成。所缺的3個亞基與A亞纖維共用。A 亞纖維上伸出內外2條動力蛋白臂，它是一種能被Ca2+和Mg2+激活 的ATP酶．可水解ATP 以釋放供鞭毛運動的能量。通過動力蛋白臂與相鄰的微管二聯體的作用，可使鞭毛作彎曲運 動。在相鄰的微管二聯體間有微管連絲蛋白相連。此外，在每條微管二聯體上還有伸向中央 微管的放射輻條。基體的結構與鞭桿接近，直徑約120-170 μm，長約200-500 μm，但在 電鏡下其橫切面卻呈“9+0”型，且其外圍是9個三聯體，中央則沒有微管和鞘。

三、細胞質膜

細胞質膜是一個分隔細胞內和外的半透明屏障，與原核生物相似。

四、細胞核

細胞核由核被膜、染色質、核仁和核基質等構成。是細胞內遺傳信息（DNA）的儲存、復制和轉錄的主要場所。每個細胞通常只含—個核，有的含兩至多個。

五、細胞質

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

六、細胞器

細胞質中含有多種細胞器，主要有：內質網、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，一般泛指能發酵糖類的各種單細胞真菌，是第一種“家養微生物”，與人類關系密切。主要分布在含糖較高、偏酸性環境中，又稱 “糖真菌 ”。可用于單細胞 蛋白（SCP）的生產。

一、酵母菌的特點：① 個體一般以單細胞狀態存在；② 多數營出芽繁殖；③ 能發酵糖類

產能；④ 細胞壁常含甘露聚糖；⑤ 常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環境中。

二、酵母菌的細胞結構

1．細胞壁：呈三明治狀，外層為甘露聚糖，內層為葡聚糖（機械強度），中間夾著一層蛋白

質（包括多種酶，如葡聚糖酶，甘露聚糖酶等）。可被蝸牛消化酶水解。

2．細胞膜：含蛋白質（約占干重50%）、類脂（約40%）、少量糖類。

3．細胞核：由多孔雙層單位膜包裹。除細胞核含DNA外，在酵母菌線粒體、“2μm質粒” 及少數酵母菌線狀質粒中，也含有DNA。

三、繁殖方式：①無性繁殖包括芽殖（最普遍方式）、裂殖（少數）、產無性孢子（節孢子、擲孢子、厚垣孢子）；②有性繁殖（產子囊孢子）。

四、生活史

生活史指上一代生物個體經一系列生長發育階段而產生下一代個體的全部過程。酵母菌 的生活史可分為3類：①營養體既能以單倍體也能以雙倍體形式存在（釀酒酵母）；②營養 體只能以單倍體形式存在（八孢裂殖酵母）；③營養體只能以二倍體形式存在（路德類酵母）。

五、菌落特征：與細菌相似，但大且厚。

2.4 絲狀真菌——霉菌

霉菌是非分類名詞，為絲狀真菌的統稱，通常指菌絲體發達而又不產生大型子實體的真 菌。

一、霉菌的形態和構造

霉菌營養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菌絲集

團稱為菌絲體。菌絲體分兩類：密布在固體營養基質內部，主要執行吸取營養物功能的菌絲 體稱營養菌絲體；而伸展到空間的菌絲體則稱氣生菌絲體。營養菌絲體的特化形態主要包括： 假根和吸器（吸取養料）、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）、菌環和菌網（捕食）；氣生菌絲體主要特化成各種形態的子實體，如：分生孢 子頭、孢子囊、分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盤、子囊果等。真菌在液體培養基中進 行通氣攪拌或振蕩培養時，往往會產生菌絲球的特殊構造。

二、霉菌的繁殖

真菌的繁殖能力極強，主要通過產生大量的無性孢子或有性孢子來完成。

①無性孢子：游動孢子（內生孢子。壺菌）、孢囊孢子（內生孢子。毛霉，根霉）、分生 孢子（外生孢子。曲霉，青霉）、節孢子（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（形態多樣。脈孢菌，紅曲）、擔孢子（擔子上。蘑菇，香菇）。

霉菌生活史是指從一種孢子開始，經過一定的生長和發育，最后又形成同一種孢子為止。

三、霉菌的菌落

霉菌的菌落形態較大，質地硫松，外觀干燥．不透明，呈現或松或緊的蛛網狀、絨毛狀、棉絮狀或氈狀；菌落與培養基間的連接緊密，不易挑取，菌落正面與反面的顏色、構造，以 及邊緣與中心的顏色、構造常不一致等。

四、與人類關系密切的幾種霉菌：

1．根霉屬（Rhizopus）：在培養基上或自然基物上生長時，營養菌絲體上產生匍匐枝，匍 匐枝的節間形成特有的假根，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，囊內產生孢子。孢子囊內囊軸明顯，球形或近球形，囊軸基部與梗相連處有囊托。孢囊孢子球形、卵形或不規則。根霉的用途很廣，其淀粉酶活力很強，釀酒工業上多用來作 淀粉質原料釀酒的糖化菌。我國最早利用根霉糖化淀粉(即阿明諾法)生產酒精。根霉能產生 有機酸（反丁烯二酸、乳酸、琥 珀酸等），還能產生芳香性的酯類物質，轉化甾族化合物。

2.毛霉屬（Mucor）：菌絲體在基質上或基質內能廣泛蔓延，無假根和匍匐枝，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 晶，囊軸與孢囊梗相連處無囊托。毛霉用途很廣，能糖化淀粉并能生成少量乙醇，產生蛋白 酶，有分解大豆蛋白的能力，我國多用來做豆腐乳、豆豉。許多毛霉能產生草酸，有些毛霉 能產生乳酸、琥珀酸及甘油等，有的毛霉能產生脂肪酶、果膠酶、凝乳酶。對甾族化合物有 轉化作用。

3．曲霉屬（Aspergillus）：菌絲體由具有橫隔的分枝菌絲構成，通常無色，老熟時漸變為 淺黃色至褐色。從特化了的菌絲細胞上（足細胞）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。曲霉菌在發酵工業、醫藥工業、食品工業及糧食貯藏等方面均有重要作用。

4.青霉屬（Penicillium）：營養菌絲體無色、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，基部無足細胞，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 長時呈藍綠色。有少數種產生閉囊殼，內形成子囊和子囊孢子，亦有少數菌種產生菌核。根 據帚狀體分枝方式不同，將青霉分為4個類群：單輪生青霉群、對稱二輪生青霉群、多輪生 青霉群、帚狀枝多次分枝且對稱、不對稱生青霉群。在工業上有很高的經濟價值，例如青霉 素生產、干酪加工及有機酸的制造等。但也有不少青霉是水果、食品及工業產品的有害菌。

2.5產大型子實體的真菌——蕈菌

蕈菌也稱傘菌，指能產生大型肉質子實體的真菌，主要屬于擔子菌類。

一、蕈菌的形態特征

蕈菌可形成形狀、大小顏色各異的大型肉質子實體。典型的子實體是由頂部的菌蓋(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：①一級菌絲（擔孢子萌發形成的單核細胞構成的菌絲）；②二級菌 絲（一級菌絲接合，通過質配形成了由雙核細胞構成的二級菌絲，通過“鎖狀聯合”，形成 喙狀突起而聯合兩個細胞的方式不斷使雙核細胞分裂，從而使菌絲尖端不斷向前延伸）；③ 三級菌絲；④子實體；⑤擔孢子（由擔子細胞頂端形成的4個有性孢子）。

三、鎖狀聯合蕈菌的發育過程有5個明顯的階段，其中雙核菌絲細胞的增殖方式十分特殊，稱為鎖狀 聯合。其過程為：①雙核菌絲的頂端細胞開始分裂時，在其兩個細胞核間的菌絲壁向外側生 一喙狀突起，并逐步伸長和向下彎曲；②兩核之一進入突起中；③兩核同時進行一次有絲分 裂，結果產生4個子核；④在4個子核中，來自突起中的兩核，其一仍留在突起中，另一則 進人菌絲尖端；⑤在喙狀突起的后部與菌絲細胞交界處形成一個橫隔，在第二、三核間也形 成一橫隔，于是形成了3個細胞-----一個位于菌絲頂端的雙核細胞，接著它的另一個單核 細胞和由喙狀突起形成的第三個單核細胞；⑥喙狀突起細胞的前端與另一單核細胞接觸，進 而發生融合，接著喙狀突起細胞內的一個單核順道進入，最終在菌絲上就增加了一個雙核細 胞。

第三章 病毒和亞病毒

學習要點

病毒是一類由核酸和蛋白質等少數幾種成分組成的超顯微“非細胞生物”，其本質是一

種只含DNA或RNA的遺傳因子，它們能以感染態和非感染態兩種狀態存在。病毒的特點：形

體極其微小；沒有細胞構造，主要成分為核酸和蛋白質兩種；每種病毒只含有一種核酸；缺 少完整的酶系統和能量合成系統；繁殖方式特殊；絕對的細胞內寄生；對一般抗生素不敏感，對干擾素敏感；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,能通過細菌過濾器；必須在電鏡下才能

觀察。病毒的化學組成為蛋白質、DNA 或RNA、脂類和糖蛋白。病毒粒由衣殼(capsid)(由 衣殼粒capsomere組成的蛋白質外殼)和核心(core)(DNA 或RNA)構成，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構。蛋白質構成病毒粒子外殼，起保護病毒核酸的 作用。核心貯存病毒的遺傳信息，控制病毒的遺傳變異、增殖及對宿主的感染性。在各類病 毒中，植物病毒以ssRNA為主；動物病毒以線狀的dsDNA和ssRNA為多；噬菌體以線狀的

dsDNA居多。復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，由細胞膜衍生而來的；有的包膜上還長有刺突。包膜的功能除具有保護作用外，還與病毒的宿主專一性和侵入有關。

病毒的基本形態：球形（多為動物病毒）、桿形（多為植物病毒）、復雜形狀（T偶數噬 菌體）。病毒粒的對稱體制有三種：螺旋對稱（如煙草花葉病毒）、二十面體對稱（如腺病毒）以及復合對稱（如E.coli的T偶數噬菌體）。煙草花葉病毒為螺旋對稱的桿狀病毒，其衣 殼蛋白亞基和ssRNA核心都圍繞一個中心軸進行螺旋排列。腺病毒為雙鏈DNA病毒，無包膜，由252個球形的殼粒排列成的二十面的對稱體。大腸桿菌的T4噬菌體由頭、頸和尾三部分 組成。頭部為二十面體對稱，內含dsDNA構成的核心；尾部長由尾管、尾鞘、基板、刺突與

尾絲等5部分組成；頸部位于頭尾相連處，由頸環和頸須構成。病毒的群體形態有包涵體(動、植物病毒)、噬菌斑（噬菌體）、空斑(動物病毒)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 繁殖過程包括五個階段：吸附；侵入；增殖；成熟（裝配）；裂解（釋放）。噬菌體效價（titre）表示每毫升試樣中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數，又稱為噬菌斑形成單位數（pfu）。常 用于測定效價的方法為雙層平板法。一步生長曲線(one-step growth curve)是定量描述烈 性噬菌體生長規律的實驗曲線，包括潛伏期(latent phase)，裂解期(rise phase)和平穩期(burst size)三個階段。溫和噬菌體（temperate phage）侵入宿主細胞后，其基因組整合

到宿主的基因組上，并隨宿主基因組的復制而同步，而不引起宿主細胞的裂解。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、整合態（前噬菌體 prophage）、營養態。溫和噬菌體也能發生自發和誘導裂解。

植物病毒大多為ssRNA病毒，一般無包膜，無特殊吸附結構，只能靠昆蟲媒介或創口等 方式被動侵入。植物病毒感染植物的癥狀為花葉或葉片發黃、植株矮化或畸形、形成枯斑或 壞死。多數昆蟲病毒可在宿主細胞內形成多角體，多角體的功能是保護病毒粒免受外界不良 環境的影響。昆蟲病毒主要有核型多角體病毒、質型多角體病毒和顆粒體病毒等。

凡在核酸和蛋白質兩種成分中，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、專性寄生在活細胞內的分 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

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

病毒與人類實踐的關系極為密切。噬菌體對發酵工業的危害很大，因此應加以控制；昆 蟲病毒可以用于生物防治；而病毒在基因工程中的應用主要有：噬菌體作為原核生物基因工 程的載體；動物DNA病毒作為動物基因工程的載體；植物DNA病毒作為植物基因工程的載體；

昆蟲DNA病毒作為真核生物基因工程的載體。

第四章 微生物的營養和培養基

學習要點

4.1 微生物的六類營養要素

一、碳源

凡是被用來構成細胞物質或代謝產物中碳素來源的營養物質均可作碳源。其主要功能

是；構成細胞及代謝產物的骨架；是大多數微生物代謝所需的能量來源。碳源的種類包括： 無機含碳化合物，如CO2和碳酸鹽等；有機含碳化合物：糖類、脂類、有機酸以及各種含 氮的化合物。

二、氮源

氮源是用來構成菌體物質或代謝產物中氮素來源的營養物質。其主要功能有：提供合成 細胞中含氮物，如蛋白質、核酸以及含氮代謝物等的原料；少數細菌可以銨鹽、硝酸鹽等氮 源作為能源。如，硝化細菌。氮源的種類包括：分子態氮，只有固氮微生物以分子態氮作為 唯一氮源；無機態氮，包括硝酸鹽、銨鹽等，幾乎所有的微生物都能利用；有機態氮，主要 是蛋白質及其降解產物。

三、能源

能源為微生物生命活動提供最初的能量來源的物質。微生物的能源種類包括化學能和光 能，如，化能異養微生物利用有機物，化能自養微生物利用無機物，光能營養微生物利用光 能作為能源。

四、生長因子

生長因子是一類調節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

長因子的物質包括酵母膏、玉米漿、麥芽汁、復合維生素等營養物質。

五、無機鹽

為微生物細胞的生長提供碳、氮源以外的多種重要的元素物質，多以無機鹽的形式供給。其主要功能有：構成微生物細胞的組分；調節微生物細胞的滲透壓，pH值和氧化還原電位； 有些無機鹽，如S、Fe還可作為自養微生物的能源；構成酶活性基的組分，維持酶活性。無

機鹽的種類有大量元素 S、P、K、Na、Ca、Mg、Fe（以無機鹽陽離子形式被吸收，配培養

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

低，自來水中的就夠用，不需另加）。

六、水

微生物細胞的含水量約占細胞鮮重的70－90％，水以游離態或結合態存在。其作用包括：

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

4.2 微生物的營養類型

微生物營養類型的劃分方法很多，依碳源不同，微生物可以分為自養型（autotrophs）（能以CO2為主要或唯一碳源）和異養型（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養型（phototrophs）（利用光反應產能）和化能營養 型（chemotrophs）（利用物質氧化產能）。較多的是按它們對能源、氫供體和碳源的需要將 微生物分成四種營養類型：

一、光能無機營養型

以C02作為唯一碳源或主要碳源，并利用光能，以無機物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或 其他無機硫化物為供氫體，還原CO2合成細胞有機物質的微生物叫光能自養微生物。光能自

養型微生物包括藍細菌（含葉綠素）、紅硫細菌和綠硫細菌等少數微生物（含細菌葉綠素），由于它們含有光合色素，因而能使光能轉變成化學能（ATP），供機體直接利用。

二、化能無

機營養型

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

化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌。它們在自然界物質轉換過程中起著重要的作用。

三、光能有機營養型以CO2和簡單有機物為基本碳源，以有機物（如異丙醇）作為供氫體，利用光能將CO2還原成細胞物質。紅螺菌屬中的一些細菌屬于此種營養類型。

四、化能有機

營養型

這類微生物以有機化合物為碳源，利用有機化合物氧化過程中產生的化學能為能源，以 有機物作為供氫體進行生長的微生物，稱為化能異養微生物。多數微生物屬于化能異養型，其生長所需要能源和碳源通常來自同一種有機物。其中，化能異養型又依據所利用的有機物 特性，分為腐生型和寄生型。

營養類型的劃分不是絕對的，不同生活條件下，可相互轉變。

4.3 營養物進入細胞的方式

一、單純擴散（simple diffusion）

依靠細胞內外溶液的濃度差，順濃度梯度運輸；不消耗能量；不需載體蛋白；被運輸的 物質無特異性。如，水、二氧化碳、氧氣、甘油、乙醇等的運輸。

二、促進擴散（facilitated diffusion）

借助載體蛋白順濃度梯度運輸；不消耗能量；被運輸的物質有特異性；載體蛋白（滲透 酶）有底物的特異性，是誘導產生的。如，硫酸根、磷酸根、糖（真核）的運輸。

三、主動運輸（active transport）

物質逆濃度梯度運輸；消耗能量；需載體蛋白；被運輸的物質有特異性。如，氨基酸、乳糖、鈉、鈣等物質的運輸。主動運輸是微生物吸收營養物的主要方式。其運輸過程是：膜 載體與被運送物質結合成載體復合物進入膜內，在能量的參與下，載體發生構型變化，親合 力降低，運輸的營養物質被釋放出來，運輸過程中營養物質不發生任何變化。

在上述3種方式中，被運輸的溶質分子都不發生改變。

四、基團轉位（group translocation）

基團轉位是一種特殊的主動運輸，與普通的主動運輸相比，營養物質在運輸的過程中發 生了化學變化（如，糖在運輸的過程中發生了磷酸化）。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輸。這種運輸方式是微生物通過磷酸轉移酶系統，即磷酸 烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉移酶系統，來完成的。具體的運送分兩步進行:

1.熱穩載體蛋白(HPr)的激活。HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結合在細胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。細胞內高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基團通過酶 1的作用把HPr激活。

2.糖經磷酸化后運入細胞膜內。膜外環境中的糖先與外膜表面的酶2結合，再被轉運

到內膜表面。這時，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過酶2的作用將糖-磷酸釋放到細胞內。酶2是一種結合于細胞膜上的蛋白，它對底物具有特異性選擇作用，因此細胞膜上可誘導出 一系列與底物分子相應的酶2。

4.4培養基（medium）

由人工配制供微生物生長繁殖或積累代謝產物所用的營養物質叫培養基。

一、培養基的類型

1.根據對培養基成分的了解程度不同分

（1）天然培養基(complex medium)：利用化學成分還不完全清楚或不恒定的天然物質，（如肉湯、蛋白胨、麥芽汁、酵母汁、豆芽汁、玉米粉、牛奶、血清等）制成的培養基，除 實驗室使用外，更適宜于在生產上培養微生物及其產品。

（2）合成培養基(synthetic medium)：由化學成分完全了解的物質配制而成的培養基，該類培養基的組成成分精確、清楚，重復性強，但微生物生長較慢，且價格昂貴，故一般適 于在實驗室，研究微生物營養需要、代謝、分類鑒定、生物測定以及菌種選育、遺傳分析等。如高氏培養基、察氏培養基等。

（3）半合成培養基(semi-defined medium)：在合成培養基的基礎上添加些天然成份，以 便更有效地滿足微生物對營養物的需要。如馬鈴薯蔗糖培養基。

2.依據制備后培養基的物理狀態來分

（1）固體培養基(solid medium)：天然固體營養基質制成的培養基，或液體培養基中加

入一定量凝固劑（瓊脂1.5～2％）而呈固體狀態的培養基。為微生物的生長提供營養表面。常用于微生物的分離、純化、計數等方面的研究。可依使用目的不同而制成斜面、平板等形 式。

（2）半固體培養基(semi-solid medium)：在液體培養基中加入0.2-0.7％的瓊脂構成的 培養基。常用來觀察細菌運動的特征，以進行菌種鑒定和噬菌體效價滴定等方面的實驗工作。

（3）液體培養基(liquid medium)：液體培養基不含任何凝固劑，營養物質分布均勻，菌 體與培養基充分接觸，操作方便，適合積累代謝產物，常用于大規模的工業生產以及在實驗 室進行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。

3．依培養基對微生物的功能不同作分類

（1）礎培養基:指含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養物質的培養基。此外，基礎 培養基也可作為一些特殊培養基的基礎成分。（2）選擇性培養基：是根據某種或某一類群微 生物的特殊營養需要，或對某種化合物的敏感性不同而設計出來的一類培養基。利用這種培 養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。

（3）加富培養基：在普通培養基中加入某些特殊的營養物，如血、血清、動、植物組織 液或其他營養物質（或生長因子）成為一類營養更為豐富的培養基。用來培養營養要求苛刻 的微生物，或用以富集（數量上占優勢）和分離某種微生物。（4）鑒別性培養基：鑒別不同 類型微生物，在普通培養基中加入能與某種代謝產物發生反應的指示劑或化學藥品，從而產 生某種明顯的特征性變化，以區別不同的微生物。

伊紅美蘭培養基（Eosin Methylene Blue，EMB）是一種鑒別培養基，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－美蘭培養基上，長出來的大腸 桿菌菌落，是呈深紫色并帶有金屬光澤的小菌落，而產氣桿菌在這種培養基上長出的是較大 的棕色菌落。

二、選用和設計培養基的原則和方法

1.選用和設計培養基的原則

（1）目的明確：培養基組分應該適合微生物的營養特點。

（2）營養協調：營養物的濃度與比例應恰當，尤其是C/N比。

（3）條件適宜：物理化學條件適宜。

（4）經濟節約：根據培養目的，選擇原料及其來源，以粗代精、以廢代好、以簡代繁等。

2.選用和設計培養基的方法

生態模擬；查閱文獻；精心設計；實驗比較。

第五章 微生物的新陳代謝

學習要點

新陳代謝簡稱代謝是推動一切生命活動的動力源，包括分解代謝和合成代謝。依據代謝 產物在微生物中作用不同，又分為初級代謝和次級代謝。初級代謝(primary metabolism)是與生物生存有關的、涉及產能和耗能的代謝，產物有小分子前體物、單體、多聚體等生命 必需物質。次級代謝是指微生物在一定的生長時期(一般是穩定生長期)，以初級代謝產物為 前體，合成一些對微生物的生命活動沒有明確功能的物質的過程，產物有抗生素、酶抑制劑、毒素、甾體化合物等，與生命活動無關，不參與細胞組成，也不是酶活性必需。

能量代謝是新陳代謝中的核心問題。研究能量代謝的過程就是研究微生物如何將有機

物、無機物、日光輻射能等最初能源轉化為通用能源ATP的過程。異養微生物依靠生物氧化

形成ATP，必需經歷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重要途徑的橋梁。HMP途徑是葡萄糖不經EMP途徑和TCA途徑而得到徹底氧化，并產生大量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EMP途徑不完整的微生物所特有的一種替代途徑，細菌酒精發酵

經ED進行。ED途徑的特點是： KDPG裂解為丙酮酸和3－磷酸甘油醛的反應為特征性反應；

KDPG醛縮酶為特征性酶；產能效率低。TCA循環是由丙酮酸經過一系列循環式反應而徹底氧 化、脫羧，形成CO2、H2O和NADH2的過程，普遍存在于各種生物體中。三羧酸循環（TCA）中的大多數酶分別定位在原核生物的細胞質和真核生物的線粒體中。TCA循環的特點有：必

須在有氧的條件下運轉；產能效率極高；TCA位于一切分解代謝和合成代謝中的樞紐地位。

根據遞氫特點以及受氫性質不同，又可將生物氧化區分為（有氧）呼吸、無氧呼吸和發 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 成的高效產能方式。在有氧呼吸中，電子經過呼吸鏈傳遞。呼吸鏈是位于原核生物細胞膜上 或真核生物線粒體上的、由一系列氧化還原勢呈梯度差的、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）和受氫過程與磷酸化反應相偶聯并產生ATP的作

用。無氧呼吸以無機氧化物代替分子氧作為最終氫受體，是一類在無氧條件下進行的、產能 效率較低的特殊呼吸。依據最終氫受體的不同，無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。廣義的發酵是指任何利用好氧或厭氧微生物來生產有 用代謝產物的一類生產方式，狹義的發酵是指是在無氧條件下，還原力未經呼吸鏈傳遞而直 接交某一內源性中間代謝產物，以實現底物水平磷酸化產能的一類生物氧化反應。不同發酵 類型有：EMP途徑中丙酮酸出發的發酵；HMP途徑的發酵－異型乳酸發酵；ED途徑的發酵；

氨基酸的發酵產能－Stickland反應。三者之中，有氧呼吸的產能最高，無氧呼吸次之，發 酵最低。

自養微生物根據最初能源的不同，分為化能自養微生物和光能自養微生物，前者利用

NH4＋、NO2-、H2S、S、H2 和Fe2+等無機底物的氧化獲得ATP，其產能的途徑主要也是借助于經

過呼吸鏈的氧化磷酸化反應，因此，化能自養菌一般都是好氧菌。與異養微生物相比，化能 自養微生物的能量代謝具有產能效率低、無機底物的氧化與呼吸鏈直接偶聯、呼吸鏈組分更 為多樣化等特點。光能自養微生物則利用光能，并通過循環光合磷酸化、非循環光合磷酸化 以及紫膜系統獲取ATP。環式光合磷酸化是一種存在于自養光合細菌中的光合作用機制，是 在光驅動下通過電子的循環式傳遞而完成的磷酸化產能反應。環式光合磷酸化不放氧，還原 力來自無機氫供體。非循環光合磷酸化是各種綠色植物、藻類和藍細菌所共有的利用光能產 生的ATP磷酸化反應，是在有氧條件下進行的放O2 型光合作用。嗜鹽菌在無氧條件下，利

用光能所造成的紫膜蛋白上視黃醛輔基構象的變化，可使質子不斷驅至膜外，從而在膜兩側 建立一個質子動勢，再由它來推動ATP酶合成ATP。

分解代謝與合成代謝兩者緊密聯系，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是一條重要的代謝物回補途徑，可以使丙酮酸和乙酸等化合物轉化 為4C二羧酸，該途徑對于在以乙酸（醋桿菌屬、固氮菌屬等）為唯一碳源的微生物來說，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代謝物的合成。Calvin循環、厭氧乙酰-CoA途徑、逆向TCA循環和羥 基丙酮酸途徑是目前已了解的4條CO2固定途徑，其中，Calvin循環是自養微生物固定CO2 主要途徑，包括羧化反應、還原反應和CO2受體的再生三個階段。生物固氮是將分子N2通過

固氮微生物作用形成NH3的過程，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、聯合固氮菌。固氮反應需要滿足ATP的供應、還原力[H] 及其載體、固氮酶、還原底物N2、鎂離子和嚴格的厭氧微環境等6要素，測定固氮酶反應的常用方法為

乙炔還原法。肽聚糖為絕大多數原核生物細胞壁所獨有，其合成共5步，分為3個階段，分 別在細胞質、細胞膜和細胞膜外完成。青霉素的作用機制是抑制肽聚糖分子中肽橋的合成，因此對于處于生長旺盛階段的細菌具有明顯的抑制作用，而對于生長停滯狀態的休止細胞卻 無抑制作用。次級代謝物的合成是以初級代謝產物為前體，主要有4條合成途徑。微生物的 次級代謝產物有抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等，它們大多是分子結構復雜的化合 物，是微生物在生長后期合成的沒有明確生理功能的的代謝類型。

微生物細胞具有一套可塑性極強和正確的代謝調節，調節方式有很多，主要有細胞膜透 性的調節、代謝途徑的區域化和代謝流向的調控，后者有包括酶合成量的調節和酶活性的調 節。代謝調控對微生物代謝產物比如賴氨酸和肌苷酸的生產具有非常重要的意義。

第六章 微生物的生長及其控制

學習要點

生長是指生物個體物質有規律地、不可逆增加，導致個體體積擴大的生物學過程。繁殖 是指生物個體生長到一定階段，通過特定方式產生新的生命個體，即引起生命個體數量增加 的生物學過程。生長是一個逐步發生的量變過程，繁殖是一個產生新的生命個體的質變過程。

6.1 測量生長繁殖的方法

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

殖數法只適用于單細胞狀態或個體分明的細菌和酵母菌、放線菌和霉菌等的孢子，具 體方法主要為顯微鏡下直接計數法和利用固體平板的菌落計數法。

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

6.2 微生物的生長規律

一、同步培養

同步培養是一種培養方法，它能使群體中不同步的細胞轉變成能同時進行生長或分裂的 群體細胞。以同步培養方法使群體細胞能處于同一生長階段，并同時進行分裂的生長方式稱 為同步生長。同步培養方法很多，可歸納為機械法與環境條件控制兩類。

二、單細胞微生物的典型生長曲線

定量描述液體培養基中微生物群體生長規律的實驗曲線稱為生長曲線。如以細胞數目的 對數值作縱坐標，以培養時間作橫坐標，就可畫出一條有延滯期、指數期、穩定期和衰亡期 4個階段組成的曲線。四個時期是根據微生物的生長速率常數，即每小時分裂次數（R）的 不同劃分的。

1． 延滯期

延滯期特點：①生長速率常數為0；②細胞變大或變長；③細胞內的RNA（特別是rRNA）含量增高，原生質呈嗜堿性；④合成代謝活躍，為以后的生長準備物質條件；⑤對外界 不良條件反應敏感。

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

2． 指數期（對數期）

指數期（對數期）特點：①R最大，代時G最短；②細胞進行平衡生長，故菌體各部分 的成分十分均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。指數期的3個重要參數：①繁殖代數（n）； ②生長速率常數（R）：R=n /（t2-t1）；③代時（G）。

影響指數期微生物代時長短的因素： ①菌種；②營養成分；③培養溫度；④營養物濃

度（營養物濃度很低時，會影響微生物的生長速率；隨著營養物濃度的逐步提高，生長速率 不受影響，只影響最終的菌體產量）。凡在較低濃度范圍內可影響生長速率和菌體產量的某 營養物稱為生長限制因子。

3． 穩定期

穩定期（恒定期，最高生長期）特點：①生長速率常數R等于0，新繁殖的細胞數與衰 亡的細胞數相等；②菌體產量達到了最高點，菌體產量和營養物質的消耗間呈現出有規律的 比例關系：生長產量常數Y（生長得率）=X-X0 / C0-C；③細胞開始積累內含物；④芽孢桿 菌一般在這時開始形成芽孢；⑤次生代謝物開始形成，是產物的最佳收獲期，也是生物測定 的最佳時期；

形成穩定期的原因：①營養物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養物的比例失調；③酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產物的累積；④pH、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜。

4． 衰亡期

衰亡期特點：①R為負值，群體呈現負生長狀態；②細胞形態發生多形化，一些微生物 有自溶現象；③有的微生物進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、連續培養

將微生物置于一定容積的培養基中，經過培養生長，最后一次收獲，此稱分批培養。如 果在培養器中不斷補充新鮮營養物質，并及時不斷地以同樣速度排出培養物(包括菌體及代 謝產物)，從理論上講，對數生長期就可無限延長。只要培養液的流動量能使分裂繁殖增加 的新菌數相當于流出的老菌數，就可保證培養器中總菌量基本不變,此種方法就叫連續培養 法。連續培養按控制方式分為恒濁器和恒化器。根據培養器內微生物的生長密度，并借光電 控制系統來控制培養液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞的連續培養器 稱為恒濁器，多用于生產。保持培養液的流速不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率 的條件下進行繁殖的連續培養器稱為恒化器，多用于實驗室。

一般將微生物在液體培養中細胞群體密度超過常規培養10倍以上時的生長狀態或培養 技術稱為微生物的高密度培養（高密度發酵）。

6.3 影響微生物生長的主要因素

影響微生物生長的外界因素很多，其中主要有：溫度（生長溫度三基點：最低生長溫度、最適生長溫度、最高生長溫度）、氧氣（專性好氧菌、兼性厭氧菌、微好氧菌、耐氧菌、厭 氧菌）、pH。對厭氧菌氧毒害的機制已提出了較公認的“SOD學說”。

6.4 微生物培養法概論

實驗室和生產實踐中培養微生物的方法和裝置很多。微生物培養裝置好壞的關鍵是供 氧、防污染和設法提高單位時間、單位容積和單位基質的產率。

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。滅菌是采用強烈的理化 因素使任何物體內外部的一切微生物永遠喪失其生長繁殖能力的措施。消毒是一種采用較溫 和的理化因素，僅殺死物體表面或內部一部分對人體或動、植物有害的病原菌，而對被消毒 的對象基本無害的措施。防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，即通 過抑菌作用防止食品、生物制品等對象發生霉腐的措施。化療是指利用具有高度選擇毒力即 對病原菌具高度毒力而對其宿主基本無毒的化學物質來抑制宿主體內病原微生物的生長繁 殖，借以達到治療該宿主傳染病的一種措施。用于化學治療目的的化學物質稱化學治療劑，包括磺胺類等化學合成藥物、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治療劑。表面消毒劑是指對一切活細胞都有毒性，不能用 作活細胞或機體內治療用的化學藥劑。用石炭酸系數作為比較各種表面消毒劑的相對殺菌強 度指標。抗代謝藥物是指一類在化學結構上與細胞內必要代謝物的結構相似，并可干擾正常 代謝活動的化學物質，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 生物生命活動過程中合成的次生代謝產物或其人工衍生物，它們在很低濃度時就能抑制或干 擾它種生物的生命活動。抗生素的活力稱為效價，其計量用“單位”表示。

抗生素的作用機制包括：抑制細胞壁的合成，引起細胞壁降解；干擾細胞膜合成，破壞 細胞壁功能；抑制RNA轉錄，抑制蛋白質合成；抑制核酸的合成。

第七章 微生物的遺傳變異和育種

學習要點

微生物在遺傳上特點：微生物結構簡單；營養體一般都是單倍體；微生物繁殖速度快； 易積累不同的中間及最終代謝產物；環境條件對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 遺傳變異的物質基礎一、三個經典實驗

1.轉化實驗

1928年，Griffith首次發現肺炎雙球菌的轉化現象。實驗發現：加熱殺死的致病型SIII 型細菌細胞內可能存在一種轉化物質，它能通過某種方式進入非致病型RII型細胞并使RII 型細胞獲得穩定的遺傳性狀，轉變為SIII型細胞。1944年，Avery等在離體條件下，用無細 胞抽提液重復這一實驗，并對轉化本質進行了研究，終于證明了DNA是遺傳物質。

2.噬菌體T2的感染實驗

1952年，Hershey & Chase 用E.coli, phage T2做材料，利用同位素示蹤法進行實驗，證明DNA攜帶有包括合成蛋白質外殼在內的全部遺傳信息。

3.病毒拆開與重建實驗

1956年，Fraenkel & Conrat 用TMV（煙草花葉病毒）和HRV（霍氏車前病毒）進行實 驗，說明遺傳信息在RNA中。

二、遺傳物質在微生物細胞內的存在方式

遺傳物質的存在方式包括染色體DNA（核基因組）和質粒。染色體DNA（核基因組）是微 生物遺傳信息的最主要負荷者；質粒是存在于染色體外的遺傳物質，為雙股環狀DNA，獨立

存在于染色體外或整合到宿主DNA上、能自主復制。

質粒的種類：

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

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菌 對抗生素或其它藥物呈現抗性；許多R質粒能使宿主細胞對許多金屬離子呈現抗性。

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

（4）毒性質粒：該質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 質粒引起的；Ti質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）降解質粒：這類質粒上帶有能降解某些基質的酶的基因，能將復雜有機化合物降解 成可利用的碳源和能源的簡單形式。帶有這類質粒的細菌在污水處理、環境保護方面可發揮 重要作用。

7.2 基因突變和誘變育種

突變是遺傳物質的分子結構或數量突然發生了可遺傳的變化。包括基因突變（點突變）和染色體畸變，前者是由于DNA鏈上的一對或少數幾對堿基發生改變而引起的突變；后者是

染色體DNA的大段發生變化，表現為插入、缺失、重復、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）形態突變型：指細胞或菌落形態的改變。

（2）生化突變型：代謝途徑發生變異所引起的營養缺陷突變、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，必須在原有培養基中添加相應的營養成分才能生長 的突變型稱為營養缺陷型；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；細胞成分，尤其是表面成分的細致變異稱為抗原突變型。

（3）致死突變型：指基因突變導致個體死亡的突變類型。

（4）條件致死突變型：指在某一條件下呈現致死效應，如溫度敏感突變型。

2.基因突變的特點

（1）不對應性：突變的性狀與引起突變的原因之間無直接的對應關系。相應的環境僅起 著淘汰原有非突變型個體的作用。

（2）自發性：各種突變可以在沒有人為的誘變因素下自發發生。

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

（4）獨立性：突變的發生一般是獨立的，某一基因的突變，既不提高也不降低其他基因 的突變率。突變不僅對某一細胞是隨機的，而且對某一基因也是隨機的。

（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：指野生型正向突變為突變型，而突變型可回復突變為野生型的現象

3.自發性與不對應性的證明

影印培養試驗：Lederberg在1952年設計了影印培養法，是在一系列培養皿相同位置 上出現相同菌落的一種接種培養方法。實驗方法是：先把大量對鏈霉素敏感的E.coli K12 細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。實驗結果發現：原始敏感菌株只通過幾次轉接，在根本未接觸 過任何一點鏈霉素的平板（2）上，篩選到在平板（3）相同位置上也出現的大量抗鏈霉素的 突變株，說明突變是自發產生的，鏈霉素只是起一種檢出的作用。

二、突變機制

1.誘變機制

（1）堿基對置換（點突變）

一對堿基被另一對堿基所置換堿基對置換，堿基對置換又分為轉換和顛換。直接引起置 換的誘變劑，可直接與堿基發生反應，不論在體內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構類似物，其穩定性比正常堿基小，易發生互變，通過活細胞的代謝活動摻入到DNA中，只對正在生長

發育的細胞有作用，即DNA復制時起作用，主要是5-BU、5-AU、2-AP、8-NG等。

堿基對的置換可導致同義突變、錯義突變和無義突變。

（2）移碼突變

由一種誘變劑引起DNA分子中一個或少數幾個核苷酸的增添或缺失，從而使該部位后面 的全部密碼的轉錄和轉譯發生錯誤。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）轉座因子

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

2.自發突變機制

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

三、紫外線對DNA的損傷及其修復

紫外線可使同鏈DNA的相鄰胸腺嘧啶堿基間形成共價胸腺嘧啶二聚體，阻礙堿基間正常 配對，從而引起突變或死亡。機體對損傷DNA的修復表現有光復活作用和暗修復作用，光復

活作用是指經UV照射后的微生物暴露于可見光下，可明顯降低起死亡率的現象；暗修復作 用是在核酸內切酶、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.調查研究及查閱充分的資料；2.設計實驗方案；3.確定采集樣品 的生態環境，采集樣品；4.對其進行富集培養；5.用特殊的選擇培養基及可能的定性或半 定量快速檢出法對其進行平板分離；6.接種斜面保存；7.確定發酵培養的基礎條件進行初 篩、復篩，得到單株純種；8.進行生產性能試驗；9.最后進行菌種的鑒定。

二、自發突變與育種

1.從生產中育種，指充分利用生產中那些生產性狀發生正向突變（優于原株的產量突 變）的菌株。

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

三、誘變育種

利用物理或化學誘變劑處理均勻分散的微生物細胞群，促進其突變率大幅度提高，然后 設法采用簡便、快速、高效的篩選方法，從中挑選少數符合目的的突變株，以供生產科研之 用。

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

1.出發菌株的選擇

用作出發菌株的有野生型菌株、生產菌株、經過誘變的菌株等。一般要求生長快，營養 要求粗放，發育早，產孢子多，對誘變劑敏感性高，已能積累少量產品或前體物的菌株。

2.菌懸液制備

一般采用單孢子或單細胞懸液。制備菌懸液時要注意生理狀態、均一性、細胞濃度、菌 懸液介質（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等化學誘變劑。誘變處理時選擇合適

劑量和誘變方法。合適劑量是指在高誘變率基礎上，既能擴大變異幅度，又能使變異移向正變范圍的劑量；處理方法常采用復合處理，包括誘變劑先后使用，同時使用和重復使用，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篩。初篩重點在于分離培養盡可能多菌株，采用預先設計的 相同培養條件，以量為主，準確性其次，減少漏篩機會。復篩以質為主，反復多次。

四、三類突變株的篩選方法

1.產量突變株的篩選：可用瓊脂塊培養法

2.抗藥性突變株的篩選方法，常用梯度培養皿法

3.營養缺陷型的篩選：

營養缺陷型用所要求的營養物的頭三個字母表示，如bio-，對應的野生型以bio+表示。

營養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、菌絲過濾法。

（3）檢出缺陷型：利用夾層培養法、限量補充培養法、逐個檢出法、影印接種法等。

（4）鑒定缺陷型：如生長譜法：缺陷型斜面培養后制成菌懸液，涂布于基本培養基平板 上，將其劃分成不同區域，分別加上一種所需測驗的營養物，培養觀察。

7.4.基因重組與雜交育種

基因重組（gene recombination）：兩個不同性狀的個體的基因轉移到一起，經過重新 組合后，形成新的遺傳型個體的方式。

雜交（hybridization）：兩個性狀不同的菌株或變種之間進行細胞結合，遺傳物質經過 交換，重新組合成新的性狀。

一、原核微生物的基因重組

1.轉化（transformation）

受體菌直接吸收來自供體菌的DNA片段，通過交換，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象，稱為轉化，轉化后的受體菌，稱為轉化子。

轉化發生的條件：（1）能進行轉化的細胞必須是感受態的。即受體菌最易接收外源DNA 片段并實現轉化的生理狀態。（2）轉化因子—DNA，一般都是線狀雙鏈DNA，不小于5×105D，轉化的片段小于107D，平均含15個基因。

轉化的過程：雙鏈DNA的酶促分解→形成片段→一條單鏈降解，一條進入感受態細胞→ 同源配對、與受體的同源區段交換→雜種DNA→復制、分離→轉化子。

2.轉導（transduction）

通過缺陷噬菌體作媒介，把供體細胞的DNA片段攜帶到受體細胞中，從而使后者獲得 前者部分遺傳性狀的現象，稱為轉導。轉導普遍性轉導和局限性轉導兩種。

（1）普遍性轉導

噬菌體可錯誤包裹供體菌的任何基因，并使受體菌實現各種性狀的轉導，稱為普遍性轉 導，可分為完全普遍轉導和流產普遍轉導。完全普遍轉導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，受體不會溶源化，也不會裂解。導入 的DNA片段與同源區段配對，通過兩次交換而重組到受體菌DNA上，形成穩定轉導子。流產

普遍轉導是在獲得供體菌DNA片段的受體菌內，如果轉導的DNA不能進行重組和復制，其上 的基因僅通過轉錄而得到表達，此外源DNA能夠保持下去，任何時候只有一個細胞含有它，表型上仍出現供體菌特征，能在選擇性培養基上形成微小菌落。

（2）局限性轉導

通過某些部分缺陷的溫和噬菌體把供體菌的少數特定基因轉移到受體菌中的轉導現象，稱為局限性轉導。溫和噬菌體整合到細菌DNA特定位點上，誘導裂解時，在插入位點兩側的

少數宿主基因會因偶爾發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，無正常噬菌體的溶源性和增殖能力。

3.接合（conjugation）

通過供體菌和受體菌完整細胞間的直接接觸而傳遞大段DNA的過程，即為接合，也稱為 雜交。基本原理：

（1）F+ + F-= F+，F因子的傳遞按滾環模型進行。

（2）Hfr + F-= F-，與F-接合時，Hfr染色體在F因子處發生斷裂，環狀變成線狀，轉移

至 F-約100分鐘，F因子最后轉移。轉移過程中經常會發生斷裂，所以重組頻率高，但很 少出現F+。轉移過程與F因子傳遞過程基本相同，進入F-的單鏈DNA經雙鏈化后，形成部

分合子，然后同源配對，經過兩次或以上的交換才能發生重組。

Hfr菌株的F因子因不正常切割而脫離染色體時，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.原生質體融合（Protoplast Fusion）

通過人為方法，使遺傳性狀不同的兩細胞的原生質體發生融合，并產生重組子的過程，稱為細胞融合。原生質體融合的主要步驟包括原生質體制備、原生質體融合、再生成正常細 胞、檢出融合細胞。

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性生殖。有性雜交是一般指性細胞間的接合 和隨之發生染色體重組，并產生新遺傳型后代的一種方式；準性生殖是同一生物的兩個不同 來源的體細胞經融合后，不通過減數分裂而導致低頻率的基因重組。

7.5菌種的衰退、復壯和保藏

一、菌種的衰退與復壯

1.衰退（degeneration）

菌種在培養或保藏過程中，由于自發突變的存在，出現某些原有優良生產性狀的劣化、遺傳標記的丟失等現象，稱為菌種的衰退。

衰退的原因有基因突變和環境條件所致，包括培養和保藏條件。常見的衰退現象：菌落 和細胞形態的改變；生長速度緩慢，產孢子越來越少；抵抗力、抗不良環境能力減弱等；代 謝產物生產能力或其對宿主寄生能力下降。2.菌種的復壯（rejuvenation）

使衰退的菌種恢復原來優良性狀稱為菌種的復壯。復壯有廣義和狹義之說。廣義的復壯 是指在菌種的生產性能未衰退前就有意識的經常進行純種的分離和生產性能測定工作，以期 菌種的生產性能逐步提高。實際上是利用自發突變（正變）不斷地從生產中選種；狹義的復 壯是指在菌種已發生衰退的情況下，通過純種分離和生產性能測定等方法，從衰退的群體中 找出未衰退的個體，以達到恢復該菌原有典型性狀的措施。

菌種的復壯可采取以下措施：（1）純種分離：可用平板劃線法、涂布法、傾注法、單細 胞挑取法等；（2）通過寄主體內生長進行復壯（如Bacillus thuringiensis的復壯）；（3）淘汰已衰退的個體（采用比較激烈的理化條件進行處理，以殺死生命力較差的已衰退個體）；（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；（2）選擇合 適的培養條件；(3)采用不同類型的細胞進行傳代；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；防止優良性狀喪失；隨時為生產、科研提供優良菌種。其原理是選用優良的純種，創造降低微生物代謝活動強度、生長繁殖受 抑制、難以發生突變的環境條件（其環境要素包括干燥、低溫、缺氧、缺營養 以及添加保 護劑等）。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，保藏時間幾至 幾十年；真空冷凍干燥法是加有保護劑的菌懸液在凍結狀態下予以真空干燥，適用于各種微 生物，便于大量保藏，菌種存活時間長，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劑中，預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

學習要點

生態學是一門研究生命系統與其環境系統見相互作用規律的科學。微生物生態學是研究 微生物群體與其周圍生物和非生物環境條件間相互作用規律的科學。

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菌（約108）、放線菌（約107）、霉菌（約106）、酵母菌（約 105）、藻類（約104）、原生動物（約103）。

水體的自凈作用主要是生物學和生物化學的作用，包括：①好氧菌對有機物的降解作用； ②原生動物對細菌的吞噬作用；③噬菌體對宿主的裂解作用；④藻類對無機元素的吸收利用； ⑤浮游動物和一系列后生動物通過食物鏈對有機物的攝取和濃縮作用等。

人腸道內有60-400種不同的微生物，占糞便干重1/3的是細菌，其中厭氧菌占絕大多 數。

凡依賴于極端環境（高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高毒、高滲、高壓、干旱或高輻 射強度等）才能正常生長繁殖的微生物，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菌動物或植物。

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 落細胞而生長，一般對植物發揮有益作用的正常菌群。它們多數為G-細菌，如假單胞菌屬、土壤桿菌屬、無色桿菌屬、節桿菌屬等。

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或分泌物質為營養的微生 物，主要為葉面微生物，鮮葉表面一般含106個／g細菌。此外，還有少量酵母菌和霉菌，放線菌則很少。

8.2 微生物與生物環境間的關系

微生物與生物環境間的相互關系主要有互生、共生、寄生、拮抗和捕食等5類。互生是 兩種可單獨生活的生物，當它們在一起時，通過各自的代謝活動而有利于對方，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，后者分解纖維素的產物 有機酸可為前者提供固氮時的營養，而前者則向后者提供氮素營養物。共生是指兩種生物共 居在一起，相互分工合作、相依為命，甚至達到難分難解、合二為一的極其緊密的一種相互

關系。如：真菌與藍細菌共生的地衣；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養，白蟻為微生物創造無氧環境而提供纖維素；瘤胃微生物與反芻 動物的共生。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（包括細胞內）或 體表，從中奪取營養并進行生長繁殖，同時使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關系。如： 蛭弧菌寄生G-細菌。拮抗指由某種生物所產生的特定代謝產物可抑制他種生物的生長發育甚

至殺死它們的一種相互關系。如：泡菜乳酸菌產生的乳酸對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養需要的相互關系。如：生 物鏈。

8.3 微生物與自然界物質循環

物質循環是指一切生物將所需重要化學元素自非生命物質狀態轉變為有生命的物質狀

態，再自有生命的物質狀態轉變為非生命的物質狀態，如此循環不已。微生物既是分解者、消費者，又是生產者。

在碳素循環中，微生物是自然界有機物的最重要的分解者。在氮素循環中，只有微生物 能參與其中的8個關鍵反應（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。

細菌瀝濾是利用化能自養細菌對礦物中的硫或硫化物進行氧化，使它不斷生產和再生酸 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，然后再采用電動序 較低的鐵等金屬粉末進行置換，以此獲得銅等有色金屬或稀有金屬。

8.4微生物與環境保護

富營養化是指水體中因氮、磷等元素含量過高而引起水體表層的藍細菌和藻類過度生長 繁殖的現象。“水華”和“赤潮”就是由富營養化而引起的典型事例。“水華”指發生在淡水 水體（池、河、江、湖）中的富營養化現象。其特點：在溫暖季節，當水體中的氮磷比例達 15~20比l時，水中的藍細菌和浮游藻類突然快速繁殖，從而使水面形成了一薄層藍、綠色 的藻體和泡沫。其中生長著的藍細菌類（微囊藍細菌、魚腥藍細菌、束絲藍細菌）、藻類(衣 藻、裸藻、硅藻等)，其中許多種類均產毒素。“赤潮”指發生在河口、港灣或淺海等咸水區 水體的富營養化現象。赤潮生物多達260余種，包括：藍細菌、藻類和原生動物，已知其個 有70余種產毒。

水體污染程度的衡量指標主要有：BOD（生化需氧量）、COD（化學需氧量）、TOD（總需 氧量）和TOC（總有機含碳量）等。BOD一般指在1L污水或待測水樣中所含的一部分易氧化 的有機物，當微生物對其氧化、分解時，所消耗的水中溶解氧毫克數（其單位為mg/L）。COD是表示水體中有機物含量的一個簡便的間接指標，指1L污水中所含的有機物在用強氧化劑

將它氧化后，所消耗氧的毫克數（mg/L）。TOD指污水中能被氧化的物質在高溫下燃燒變成 穩定氧化物時所需的氧量，TOD是評價某水質的綜合指標之一。TOC指水體內所含有機物中 的全部有機碳的量。

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。沼氣發酵又稱甲烷形成，是產甲烷菌在厭氧條件下，利用H2還原CO2等碳源營養物以產

生細胞物質、能量和代謝廢物——CH4的過程。CH4形成可分3個階段：水解階段、產酸階段、產氣階段。

生物監測環境污染有以下幾種方法：（1）腸道菌群的數量作為水體質量的指標；（2）艾姆氏試驗法檢測環境中的“三致”物質；（3）發光細菌檢測法。

第九章 感染與免疫

9.1傳染

一、有關傳染的概念

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

2．病原微生物(pathogenic microorganism)是指能夠引起人體或動物體發生傳染病的 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)：病原微生物侵入機體后，由于受其本身因素如侵人

數量、途徑及致病性(pathogenicity)和機體的抵抗力即免疫力(immunity)的影響，表現臨 床癥狀的現象。

5．隱性傳染(inapparent infection)：宿主的免疫力很強，而病原菌的毒力相對較弱，數量又較少，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 現臨床癥狀的現象。

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

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

8．內源性感染：當濫用抗生素導致菌群失調或某些因素致使機體免疫功能下降，宿主 體內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、創傷感染、接觸感染、垂直傳播。垂直傳播是由 親代通過胎盤或產道直接傳播給子代的方式，主要見于病毒。

三、傳染的三種可能結局：隱性傳染、帶菌狀態、顯性傳染。傳染病專指顯性傳染。

四、決定感染結局的三大因素：病原體、宿主的免疫力和環境。

1．病原微生物

病原微生物要造成感染，必須能抵抗機體內的天然防御機能而不被消滅，并在侵入體內 后能生長繁殖，擾亂機體的新陳代謝，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弱稱為毒力，其侵襲力和毒素是構成毒力的基礎。

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

細菌產生的毒素有外毒素(exotoxin)和內毒素(endotoxin)。外毒素(exotoxin)是指有

些病原菌在其生命活動過程中產生能釋放至周圍環境中的毒素稱為外毒素，是其代謝的產 物，化學組成為蛋白質。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，這種經過處理的無毒但保留抗原性的外毒素稱為類毒素(toxoid)。內毒素(endotoxin)是指大多數革蘭氏陰性細菌存在于細菌細胞壁外層的組成成分，不能分泌到周圍環境中，只 有當菌體死亡破裂或用人工方法裂解細菌后才能釋放出來的毒素。內毒素的主要化學成分為 脂多糖（LPS)。

內毒素與外毒素的主要區別

比較項目

外毒素

內毒素

產生菌

革蘭氏陽性菌為主

革蘭氏陰性菌為主

存在部位

分泌到胞外的代謝產物中

細胞壁的成分

化學成分

蛋白質

脂多糖

毒性作用

較強，對組織器官具選擇性

較弱，無組織器官選擇性，引起發熱、腹瀉、出血休克等癥狀

抗原性

強，經甲醛處理可產生類毒素

弱，不能制成類毒素

熱穩定性

對熱不穩定，60-100℃半小時 即可被破壞

耐熱性強

（2）數量：與毒力強弱有關。多數病原微生物需要足夠數量侵入機體，才能發病。

（3）侵入途徑：不同菌侵入途徑不同，只有侵入易感機體的一定部位，才能發病。

2．機體的抵抗力(免疫力)

免疫力是指機體識別“自身”和“異已”的能力或活動。在正常條件下，它對機體有利，在異常條件下，也可使能機體有損害。

（1）免疫反應分類

①非特異性免疫與特異性免疫：非特異性免疫是機體對所有病原微生物都有防御作用，沒有特殊的選擇性。它受遺傳控制，是機體在長期的種系發育與進化過程中逐漸建立起來的 一系列防衛機能，在個體一出生就具有，又稱天然免疫（先天免疫）。特異性免疫是指機體 針對某一種或某一類微生物或其產物所產生的特異性抗力，是個體在生活過程中通過隱性感 染或預防接種等方式，使抗原與免疫系統的細胞相接觸后而獲得的防衛機能，又稱后天獲得 性免疫。

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

③細胞免疫與體液免疫：細胞免疫是指致敏淋巴細胞與其相應抗原作用所產生的特異性 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）、自身穩定功能（免疫穩定）、免疫 監視作用(及時排除突變細胞。

3．環境條件

對病原微生物致病性有影響環境因素包括：宿主環境（先天，后天）、外界環境、自然 環境、社會環境。

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、季節性和免疫性。

9.2 非特異性免疫

非特異性免疫是機體在長期的種系發育和進化過程中逐漸建立起來的一系列天然防御 功能。

它的特點是：同一種的所有個體都具有；大多是機體的“常備”因素，有些是異物入侵

后很快就出現的反應(炎癥)，因而能迅速發生防御作用；沒有專一性，對所有入侵的病原微 生物均發生作用。主要包括：

1．機體的屏障結構: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物不能通過母體胎盤進入胎兒機體 的胎盤屏障組成。

2．吞噬細胞的吞噬作用 人類吞噬細胞包括小吞噬細胞和大吞噬細胞。

大吞噬細胞 巨噬細胞(固定于各種組織中)

吞噬細胞 大單核細胞(血液中吞噬細胞的前體)

小吞噬細胞：中性粒細胞(存在于血液中)。

3．炎癥反應

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，主要有補體系統(complement system)、乙型溶素、溶菌酶和干擾素(interferon)等

補體是人和動物血清中的一組球蛋白(20種以上)成分，因在抗原抗體反應中，有補充

抗體的能力。補體的生物學作用包括溶解和殺傷細胞功能、中和病毒作用、趨化作用和免疫 粘附作用。

干擾素是宿主細胞在病毒等多種誘導劑（細菌、真菌、原蟲、立克次氏體等）刺激下產 生的一類低分子量糖蛋白，當它再作用于其他細胞時，使其他細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

特異性免疫是指個體出生后，在與抗原物質接觸過程中所建立起來的免疫力。主要特點 是：具有針對性，即特異性地對某一種或幾種入侵的病原微生物或其他抗原物質起反應；主 要通過機體免疫應答過程來實現，包括體液免疫和細胞免疫。

一、特異性免疫類型

特異性免疫按獲得方式分為自動和被動免疫。

自動免疫

被動免疫

自然的顯性或隱性感染

經胎盤或乳汁由母體傳遞給 嬰兒

人工的接種疫苗

輸入免疫細胞、抗血清或其它 制劑

二、免疫系統(immene system)

由主宰或執行機體免疫功能的器官、組織和細胞所組成的一個系統稱為免疫系統。

參與特異性免疫的免疫器官根據其在免疫中所起作用的不同可區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淋巴器官，主要包括胸腺、骨髓和鳥類法氏囊等。在 胚胎發育的早期發生，造血干細胞在此增殖、發育、分化。周圍免疫器官又稱二級淋巴器官，包括脾和淋巴結。來自中樞淋巴器官的淋細胞(B細胞和T細胞)在這些淋巴器官內遇到抗原 刺激時，增殖并進一步分化為漿細胞和致敏細胞執行體液免疫和細胞免疫功能。

免疫細胞是泛指所有參與免疫反應的細胞及其前身。包括造血干細胞、淋巴細胞、單核細胞、細胞腦和樹突狀細胞等。免疫細胞均來源于骨髓干細胞。免疫活性細胞是指能特異性地識別 抗原進行分化增殖后產生抗體或淋巴因子，以發揮特異性免疫應答的一類細胞如T、B細胞。

T淋巴細胞（胸腺依賴淋巴細胞）表面標志有綿羊紅細胞（sRBC)受體、有絲分裂原受 體等。T細胞按功能可分為：（1）T調節細胞： 輔助性T細胞(TH)、抑制性T細胞（TS)；（2）T效應細胞： 遲發型超敏T細胞(TD)、細胞毒T細胞(TC)。B淋巴細胞（骨髓依賴淋

巴細胞）標志是膜表面免疫球蛋白SmIg。

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

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

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

五、免疫應答（immune response）是從一個抗原刺激開始，機體內抗原特異性淋巴細

胞識別抗原（感應）后，發生活化、增殖和分化，表現出一定的體液免疫和細胞免疫的效應 的過程。免疫應答一般分為感應階段、反應階段和效應階段等３個階段。

體液免疫的過程：B細胞一般在T細胞輔助下接受抗原刺激，增殖分化形成漿細胞，漿 細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的抗 原特異性結合，在補體參與下發揮免疫效應，稱為體液免疫(HI)。

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

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

免疫應答的病理反應有超敏反應、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)，是一類能被機體特異性免疫系統所識別，能刺激機體產生免疫應答并能與應答產物發生反應的物質因素。抗原有兩個突出的特性，一 是抗原進入機體后，能誘導免疫系統形成特異抗體或致敏淋巴細胞的能力稱免疫原性或抗原

性。二是抗原能與其所誘導產生的抗體或致敏淋巴細胞發生特異性反應的能力，稱為免疫反 應性。具有抗原性和反應原性的抗原稱為完全抗原, 只有反應原性，沒有抗原性的抗原稱為 半抗原。

抗原免疫原性的物質基礎是異物性(異種間物質、同種異體間物質、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、一定的結構和特異性)。抗原的特異性由 分子表面上的特定化學基團——抗原決定基所決定的。半抗原實際上就是抗原決定基。任何 抗原都可看成是一個載體與半抗原的復合物。

微生物抗原結構有鞭毛抗原（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)是由抗原刺激機體后所形成的一類具有與該抗原發生特異性結合反應 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 于生物體內的血液、體液、外分泌液及某些細胞(如淋巴細胞)的細胞膜上。

5種Ig結構基本上相似。單體由4條多肽鏈組成，兩條長鏈稱重鏈（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（C區）與可變區（V區），樞紐 區，抗原結合在V區。1個Y字抗體有2個抗原結合點，是兩價抗體

抗體形成一般規律有初次反應與再次反應、回憶反應及幾類抗體出現順序。所謂初次應 答是機體初次接觸抗原后，須經過一段潛伏期后才能在血清中產生抗體，抗體量一般不高，維持時間短、很快下降的反應。二次應答是在對抗原發生初次應答后，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，可達初次注射產生抗體的10—100倍，且在 體內維持時間長，抗體的類別主要為IgG。回憶應答是當初次注射后所產生的抗體在體內完 全消失時，如再接觸抗原時，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，所引起的回憶反應稱為特異性回憶反應。有時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應的抗體的產生，稱為非特異性回憶反應。

幾類抗體出現的順序：一般抗原刺激機體后，IgM出現最早，但很快消失，在血液中只 能維持數周或數月。而后出現的是IgG。當IgM接近消失時，IgG正達高峰，且在血液中維 持時間較長，有的可達數年以上。最后出現的是IgA，常在IgM和IgG出現后2周至2個月

才能在血液中測出，含量少，但維持時間較長。

抗體產生的規律的實際意義：（1）預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間上的間隔，使出現二次應答，從而產生大量抗體且維持時間長；（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，根據幾類抗體出現的 先后規律，可作出早期快速診斷。

三、抗體形成機理有誘導學說（模板學說）、無性繁殖系選擇學說、抗體多樣性分子 生物學機制等三種。

9.5免疫學的實際應用

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

2．血清學反應(凝集反應,沉淀反應,補體結合試驗)

在體外進行的體液免疫反應一般采用血清進行試驗，稱為血清學反應。

抗原抗體反應的一般規律：特異性、可逆性、定比性、階段性（特異結合階段、可見反 應階段）、條件性（需電解質、溫度、pH等）。抗原-抗體的免疫學反應，精確靈敏，特異 性高，廣泛應用于醫學、生物學。

（1）沉淀反應：抗原、抗體都處于溶解狀態，按適當比例混合后，在電解質、溫度適合 的條件下，產生沉淀現象。抗原稱沉淀原，抗體稱沉淀素。實驗方法有玻片法、試管法、環 狀試驗、瓊脂擴散法、免疫電泳。

（2）凝集反應：顆粒性抗原與其特異性抗體在有電解質情況下，結合成可見凝集塊。抗 原稱凝集原，抗體稱凝集素。實驗方法有直接凝集實驗、間接凝集實驗、間接凝集抑制實 驗免疫妊娠試驗）、交叉凝集與凝集素吸收實驗。

（3）補體結合反應：補體作用沒有特異性，可與任何抗原抗體復合物結合，但不能單獨 與抗原或抗體結合。補體結合反應系統由結合系統和指示系統組成：

結合系統：主要是抗原（可溶性）、抗體及補體，都是液體，無可見反應：

指示系統（溶血系統）：羊紅細胞與羊紅細胞抗體（溶血素），若補體被結合，不溶血，反應陽性，說明抗原、抗體是對應的；若補體不結合，則與溶血系統結合，出現溶血，反應 陰性，說明抗原、抗體不對應。

3．現代免疫標記技術

某些小分子物質結合到抗原或抗體上，不影響抗原抗體反應但使之更容易觀察從而提高 檢測的靈敏度，稱為免疫標記技術。

三大標記技術：熒光素、放射性同位素、酶標記。常用方法有（1）免疫熒光方法（熒 光抗體法）：熒光標記抗體，熒光標記抗抗體。（2）酶免疫測定：酶標記抗體或抗抗體進行 抗原抗體反應。常用酶是辣根過氧化物酶HRP，以二氨基聯苯胺DRP為底物，產生棕褐色。雙抗體夾心法和間接免疫吸附法（酶聯免疫吸附試驗法ELISA、酶標法）。（3）放射免疫測 定法RIA。（4）免疫電鏡技術IEM。（5）發光免疫測定法LIA。

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

5.免疫預防

人工免疫用于預防傳染病時，即為免疫預防。有人工自動免疫和人工被動免疫。

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。一般由細菌、螺旋體等制成的預防用生物制品 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：應用DNA重組技術將病原微生物的致病基因提取后與載體連接，然后 轉入合適的受體菌中，使致病菌基因得到表達，將表達產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、胎盤球蛋白和血清球蛋白等。

第十章 微生物的分類和鑒定

學習要點

一、微生物的分類單元和命名

微生物分類學(microbial taxonomy)是一門按微生物的親緣關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，包括分類(classification)、命名

(nomenclature)和鑒定(identification)。

第二篇：微生物學周德慶版重點課后習題答案

Dp影 緒論

1.微生物：一切肉眼看不見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）

巴斯德（微生物學）

科赫（細菌學）3.什么是微生物？習慣上它包括那幾大類群？

答：微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。它是一些個體微小結構簡單的低等生物。包括①原核類的細菌（真細菌和古細菌）、放線菌、藍細菌、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）、原生動物和顯微藻類；③屬于非細胞類的病毒和亞病毒（類病毒、擬病毒和朊病毒）。

4.為什么說微生物的“體積小、面積大”是決定其他四個共性的關鍵？

答：“體積小、面積大”是最基本的，因為一個小體積大面積系統，必然有一個巨大的營養物質吸收面、代謝廢物的排泄面和環境信息的交換面，并由此而產生其余4個共性。第一章 原核生物的形態、構造和功能

1.細菌：是一類細胞極短（直徑約0.5微米，長度約0.5-5微米），結構簡單，胞壁堅韌，多以二分裂方式繁殖和水生性較強的原核生物。

2.試圖示肽聚糖單體的模式構造，并指出G+細菌與G-細菌在肽聚糖成分和結構上的差別？ 答：主要區別為；①四肽尾的第3個氨基酸不是 L-lys，而是被一種只有在原核微生物細胞壁上的特殊氨基酸——內消旋二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；②沒有特殊的肽橋，其前后兩個單體間的連接僅通過甲四肽尾的第4個氨基酸（D-Ala）的羧基與乙四肽尾的第3個氨基酸（m-DAP）的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機械強度較差的肽聚糖網套。3.試述革蘭氏染色的機制。

答：革蘭氏染色的機制為：通過結晶紫初染和碘液媒染后，在細菌的細胞膜內可形成不溶于水的結晶紫與碘的復合物。G+由于其細胞壁較厚、肽聚糖網層次多和交聯致密，故遇脫色 1

Dp影 劑乙醇處理時，因失水而使網孔縮小，在加上它不含類脂，故乙醇的處理不會溶出縫隙，因此能把結晶紫與碘的復合物牢牢留在壁內，使其保持紫色。反之，G-細菌因其細胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯度差，遇脫色劑乙醇后，以類脂為主的外膜迅速溶解，這時薄而松散的肽聚糖網不能阻擋結晶紫與碘復合物的溶出，因此細胞退成無色。這時，在經沙黃等紅色染 料復染，就使 G-細菌呈紅色，而G+細菌則仍保留最初的紫色（實為紫加紅色了）。4.滲透調節皮層膨脹學說是如何解釋芽孢耐熱機制的？你對此有何評價？ 答：芽孢是某些細菌在其生長發育后期，在細胞內形成的一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量低、抗逆性強的休眠構造，稱為芽孢。/芽孢的耐熱性在于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差以及皮層的離子強度很高，這就使皮層產生了極高的滲透壓去奪取芽孢核心中的水分，其結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的耐熱性。

5.是列表比較細菌鞭毛、菌毛和性毛的異同。

答：鞭毛，生長在某些細菌表面的長絲狀、波曲的蛋白質附屬物，稱為鞭毛，數目為一至十條，具有運動功能；菌毛是一種長在細菌體表的纖細、中空、短直且數目較多的蛋白質附屬物，具有使菌體附著于物體表面上的功能，比鞭毛簡單，無基體等構造，直接著生于細胞膜上；性毛，構造與成分與菌毛相同，但比菌毛長，且每一個細胞僅一至少數數根。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、主要以孢子繁殖和陸生性強的原核生物 典型放線菌—鏈霉菌的形態構造 鏈霉菌的細胞呈絲狀分枝，菌絲直徑很小，與細菌相似。其菌體由分枝的菌絲組成。由于菌絲的連續生長和分枝所以形成網絡狀菌絲體結構。在營養生長階段，菌絲內無隔，內含許多核質體，故一般呈單細胞狀態。基內菌絲（營養菌絲“根”，吸收水、營養和排泄代謝廢物）氣生菌絲生長致密，覆蓋整個菌落表面，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，而螺旋狀孢子絲按其螺旋的松緊、大小、轉數和旋向又分為多種。孢子絲是放線菌分類鑒定的重要指標。

第二章 真核微生物的形態、構造和功能

1.試列表比較真核生物和原核生物的10個主要差別。答：①真核細胞的細胞核由染色體、核仁、核液、雙層核膜等構成；原核細胞無核膜、核仁，故無真正的細胞核，僅有由核酸集中組成的擬核。②真核細胞的轉錄在細胞核中進行，蛋白質的合成在細胞質中進行；而原核細胞的轉錄與蛋白質的合成交聯在一起進行。③真核細胞有內質網、高爾基體、溶酶體、液泡等細胞器；原核細胞沒有。④真核生物中除某些低等類群（如甲藻等）的細胞以外，染色體上都有5種或4種組蛋白與DNA結合，形成核小體 ；而在原核生物則無。⑤真核細胞在細胞周期中有專門的DNA復制期（S期）；原核細胞則沒有，其DNA復制常是連續進行的。⑥真核細胞的有絲分裂是原核細胞所沒有的。⑦真核細胞有發達的微管系統，其鞭毛（纖毛）、中心粒、紡錘體等都與微管有關，原核生物則否。⑧真核細胞有由肌動、肌球蛋白等構成的微纖維系統，后者與胞質環流、吞噬作用等密切相關；而原核生物卻沒有這種系統，因而也沒有胞質環流和吞噬作用。⑨真核細胞的核糖體為80s型，原核生物的為70s型，兩者在化學組成和形態結構上都有明顯的區別。⑽真核細胞含有的線粒體，為雙層被膜所包裹，有自己特有的基因組、核酸合成系統與蛋白質合成系統，其內膜上有與氧化磷酸化相關的電子傳遞鏈。⑾真核生物細胞較大，一般10~100納米，原核生物細胞較小，大約1~10納米。⑿真核生物一般含有細胞器（線粒體和葉綠體等），原核生物的細胞器沒有膜包裹。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真核生物細胞壁由纖維素或幾丁質組成，動物沒有細胞壁，原核生物真細菌中為 3

Dp影 肽聚糖。⒂真核生物動植物中為有性的減數分裂式的受精、有絲分裂，原核生物通過一分為二或出芽生殖、裂變。⒃真核生物遺傳重組為減數分裂過程中的重組，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式，由鞭毛蛋白組成。⒅真核生物通過線粒體進行呼吸作用，原核生物通過膜進行呼吸作用。

2.試以表解法介紹霉菌的營養菌絲和氣生菌絲各分化成哪些特化構造，并簡要說明它們的功能。

答：特化的營養菌絲：吸取養料：①假根：具有固著和吸取養料的功能②吸器：專性寄生的真菌所產生。只在宿主細胞間隙間蔓延的營養菌絲上分化出來的短枝。吸取宿主細胞內的養料而不使其致死。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。貯藏養料，抵抗逆境②菌索：具有延伸和生長能力，能夠吸收營養。延伸：匍匐枝：具有延伸功能，如有菌絲，就不會形成像在其它真菌中常見的那樣有固定大小和形態的菌落。如：根霉捕食線蟲：菌環、菌網。特化的氣生菌絲：（各種子實體）簡單：①無性：分生孢子頭、孢子囊②有性：擔子。復雜：①無性：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

3.請簡要綜述一下覃菌的分類的地位、已記載種數、食用和藥用種類的數目、食用菌產業的優勢有關研究生產概況等信息。（P63）

第三章 病毒和亞病毒因子

1.烈性噬菌體：凡在短時間內能連續完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解這五個階段而實 現其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體。

2.溫和噬菌體：凡吸附并侵入細胞后，噬菌體的 DNA 只整合在宿主的核染色體上，隨宿主細胞DNA的復制而復制并不會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期共存，一般不會出現迅速裂解的宿主細胞。

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

答：對稱體制：①螺旋對稱:煙草花葉病毒 ②二十面體對稱：腺病毒 ③復合對稱：T 偶數噬菌體。

5.試以E.coli T偶數噬菌體為例，圖示并簡述復合對稱型病毒的典型構造，并指出其各部分的構造的特點和功能。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。頭部為由蛋白質殼體組成的二十面體，內含DNA。尾部則由不同于頭部的蛋白質組成，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、尾絲、基板和尾刺。侵染寄主時，尾鞘收縮，頭部的DNA即通過中空的尾部注入細胞內。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：凡在短時間內能連續完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解這五個階段而實現其繁殖的噬菌體，稱為烈性噬菌體。①吸附：噬菌體尾絲散開，固著于特異性受點上。②侵入：尾鞘收縮，尾管推出并插入到細胞壁和膜中，頭部的核酸注入到宿主細胞中，而蛋白質衣殼留在細胞壁外。③增殖增殖過程 包括核酸的復制和蛋白質的生物合成。注入細胞的核酸操縱宿主細胞代謝機構，以寄主個體及細胞降解物和培養基介質為原料，大量復制噬菌體核酸，并合成蛋白質外殼。④成熟（裝配）寄主細胞合成噬菌體殼體(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宿主細胞裂解，從而釋放出大量子代噬菌體。

7.什么是效價，測定噬菌體效價的方法有幾種？最常用的是什么方法，其優點如何？

答：效價表示每毫升試樣中所含有的具有侵染性的噬菌體粒子數。又稱嗜菌斑形成單位數或感染中心數。測定方法：液體稀釋法，玻片快速測定法，單層平板法，較常用且較精確的方法稱為雙層平板 法。優點：加了底層培養基后，可彌補培養皿底部不平的缺陷；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、邊緣清晰且無重疊現象；又因上層培養基中瓊脂較稀，故可形成形 態較大、特征較明顯以及便于觀察和計數的嗜菌斑。8.何謂一步生長曲線？它分幾期，各期有何特點？

答：一步生長曲線 ：定量描述烈性噬菌體增殖規律的實驗曲線稱作一步生長曲線或一級生長曲線。潛伏期從噬菌體吸附細菌細胞至細菌細胞釋放出新的噬菌體的最短時間。又可分為隱 晦期和胞內累積期。裂解期從被感染的第一個細胞裂解至最后一個細胞裂解完畢所經歷的時間。平穩期指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌體數達到最高點后的時期。裂解量每個被感染的細菌釋放新的噬菌體的平均數。

9.什么是溶源菌，它有何特點？如何檢驗出溶源菌？

答：①一類被溫和噬菌體感染后能相互長期共存，一般不會出現迅速裂解的宿主細胞。②溶源性的特點：a自發裂解 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，然后與瓊脂培養基混勻后倒一個平板，經培養后溶源菌就一一長出菌落。由于溶源菌在細胞分裂過程中有極少數個體會引起自發裂解，其釋放的噬菌體可不斷侵染溶源菌周圍 的指示菌菌苔，于是就形成了一個個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 微生物的營養和培養基

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

2.牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基：(細菌)這是一種應用十分廣泛的天然培養基，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提供無機鹽。3.組合（合成）培養基：按微生物的營養要求精確設計后用多種高純化學試劑配制成的培養基。6

Dp影（鏈霉菌：高氏一號培養基即淀粉硝酸鹽培養基，真菌：察氏培養基即蔗糖硝酸鹽培養基）4.馬鈴薯蔗糖培養基(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機鹽。5.試述通過基團轉移運送營養物質的機制。

答：定義：基團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運送方式，其特點是溶質在運送前后會發生分子結構的改變。廣泛存在于原核生物中。主要用于運送各種糖類、核苷酸、丁酸、腺嘌呤等物質，特點是每輸入一份子葡萄糖分子就需要消耗一個ATP的能量。機制：在大腸桿菌中，主要靠磷酸轉移酶系統（PTS）即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉移酶系統。（1）熱穩載體蛋白（HPr）的激活：細胞內的高能化合物—磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基團通過酶I的作用把HPr激活；（2）糖經磷酸化而進入細胞內：膜外環境中的糖分子先與細胞膜外表面上的底物特異蛋白—酶IIc結合，接著糖分子被由P～HPr→酶IIa→酶IIb逐級傳遞來的磷酸基團激活，最后通過酶IIc再把這一磷酸糖釋放到細胞質中。6.什么是選擇性培養基？試舉一實例并分析其中為何有選擇性功能。

答：一類根據某微生物的特殊營養要求或其對某化學、物理因素的原理而設計的培養基。7.什么是鑒別性培養基？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色代謝產物發生顯色反應的指示劑，從而達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基。伊紅美藍乳糖培養基（EMB）：最常見的鑒別性培養基。其中的伊紅和美藍兩種苯胺染料可抑制革蘭氏陽性細菌和一些難培養的革蘭氏陰性細菌。在低酸度時，這兩種染料結合形成沉淀，起著產酸指示劑的作用。因此試樣中的多種腸道細菌會在 EMB 培養基上產生 易于用肉眼識別的多種特征菌落，尤其是大腸桿菌，因其強烈分解乳搪而產生大量的混合酸，菌體帶 H+故可染上酸性染料伊紅，又因伊紅與美藍結合，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 微生物的生長及其控制

1.超氧陰離子自由基:存在于生物體內，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植物、微生物中的金屬酶。能催化生物體內超氧自由基(O-2)發生歧化反應，是機體內O-2的天然消除劑。從而清除O-2，在生物體的自我保護系統中起著極為重要的作用；在免疫系統中也有極為重要的作用。3.超氧化物歧化酶學說：（P162）

4.利用加壓蒸汽對培養基進行滅菌時，常易招致哪些不利影響？如何防止？

答：可能使培養基內不耐熱的物質受到破壞，如使糖類形成氨基糖、焦糖，還可能使磷酸鹽、碳酸鹽與某些陽離子結合形成難溶性復合物而生成沉淀；（生產上可以把糖類物質用連消的方法，可以減少有害物質生成。培養基中加入螯合劑，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，說明這類化學治療劑的作用機制。

答： 答： 磺胺會抑制 2-氨-4-羥-7，8-二氫蝶啶酰焦磷酸與 PABA 的縮合反應。這是由于磺胺是 PABA 的結構類似物，可與它發生競爭性拮抗作用，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 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 合成葉酸的細菌無法合成葉酸，于是生長受到抑制。另外，TMF 能抑制二氫葉酸還原酶，使二 氫葉酸無法還原成四氫葉酸。這樣，TMF 就增強了磺胺的抑制效果。在細菌合成四氫葉酸過程 中，磺胺與 TMF 的雙重阻斷在防治有關細菌性傳染病中，起一個“雙重保險”的作用。

6.什么是生長曲線？典型的單細胞微生物生長曲線分為哪幾個時期？有何特點，遇到何種問 8

Dp影 題，如何解決？

答：生長曲線：定量描述液體培養基中微生物群體生長規律的實驗曲線；分為延滯期、指數期、穩定期和衰亡期四個階段；延滯期特點：①生長速率常數等于零； ②細胞形態變大或增長，許多可形成絲狀 ③細胞內 RNA 尤其是 rRNA，含量增高，原生質呈嗜堿性； ④合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加速，易產生各種誘導酶； ⑤對外界不良條件 NaCl 濃度、溫度和抗生素等理、化因素反應敏感。縮短方法：①以穩定期的種子接種②采用較大的接種量③接種到營養豐富的天然培養基④選擇損傷度小的種子。

指數期特點：①生長速率常數 R 最大，因而細胞每分裂一次所需的時間—代時（G）或原生質增 加一倍所需的倍增時間最短；②細胞進行平衡生長，故菌體內各種成分最為均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。應用：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，也是發酵工業中用作種子的最佳材料，革蘭氏染色鑒定時采用此期微生物。

穩定期的特點： ①生長速率常數R等于0，即處于新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等，或正生長與負生長相等的動態平衡之中。②開始合成抗生素等次生代謝產物；③細胞開始貯存糖 原、異染顆粒和脂肪等貯藏物；④多數芽孢桿菌在穩定期開始形成芽孢。穩定期到來的原因：①營養物尤其是生長限制因子的耗盡；②營養物的比例失調，例如 C/N 比 值不合適； ③有害代謝產物的積累，如酸、醇、毒素、H2O2等代謝產物都對自身生長有抑制作用；④pH、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜。衰亡期特點：①R為負值，群體呈現負生長狀態；②細胞形態發生多形化，一些微生物有自溶現象；③有的微生物進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.滅菌和消毒的區別。

答：①兩者要求達到的處理水平不同。消毒只要求殺滅或/和清除致病微生物，使其數量減少到不再能引起人發病。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。總之，消毒只要求場所與物品達到無害化水平，而滅菌則要求達到沒有一個活菌存在。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的微生物(細菌芽孢)的物理方法或化學滅菌劑，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有必要，而且還會產生本來可以不發生的副作用;而如果將消毒的處理方法用于滅菌，將會導致滅菌失敗。③應用的場所與處理的物品也不同。滅菌主要用于處理醫院中進入人體無菌組織器官的診療用品和需要滅菌的工業產品，消毒用于處理日常生活和工作場所的物品，也用于醫院中一般場所與物品的處理。

第七章 微生物的遺傳變異和育種

1.基因突變：簡稱突變，是變異的一類，泛指細胞內（或病毒體內）遺傳物質的分子結構或數量發生的可遺傳的變化，可自發或誘導產生。

2.營養缺陷型：野生型的菌株經過誘變劑處理以后，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物的培養基中才能生長，這類突變菌株稱為營養缺陷型突變菌株。3.回復突變： 突變體(mutant)經過第二次突變又完全地或部分地恢復為原來的基因型和表現型。完全恢復是由于突變的堿基順序經第二次突變后又變為原來的堿基順序,故亦稱真正的回復突變.部分恢復是由于第二次突變發生在另一部位上,其結果是部分恢復原來的表現型。亦稱為第二位點突變(second site mutation)或基因內校正(intragenic suppression)。

4.點突變：點突變，也稱作單堿基替換（single base substitution），指由單個堿基改變發生的突變。

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

Dp影 6.ATCC:美國典型菌種保藏中心。

7.CCCCM:中國微生物菌種保藏管理委員會。

8.質粒有何特點？主要的質粒可分幾類？各有哪些理論或實際意義？（可用表格比較）

答：質粒是細菌體內的環狀DNA分子；大致可以分為5類：接合性質粒、抗藥性質粒、產細菌素和抗生素質粒、具生理功能的質粒、產毒質粒；在基因工程中質粒常被用作基因的載體或標記基因，抗各種抗生素，抗金屬等離子等，故凡有抗菌素抗性的細菌,其質粒才可能用作運載體。而在基因工程中關鍵是出發菌株的選擇和誘變方法的選擇。因為這些都能決定誘變的效果和方向。

9.為什么說微生物是基因工程中的“寵兒”？

答： 基因工程是依據分子生物學的原理而發展起來的一種自覺、可操縱的和高效的定向分子育種手段。其應用范圍和發展前景寬廣。微生物因其具有小體積大面積的優越體質，加上抑郁培養和代謝類型多樣性等一系列優良特性，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是美國典型菌種保藏中心的簡稱，是世界上最大的生物資源中心，由美國14家生化、醫學類行業協會組成的理事會負責管理，是一家全球性、非盈利生物標準品資源中心。ATCC向全球發布其獲取、鑒定、保存及開發的生物標準品，推動科學研究的驗證、應用及進步。...第八章 微生物的生態

1.黃曲霉毒素：也稱作黃曲霉素，是一種有強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生，如大米、豆類、花生等，是目前為止最強的致癌物質。加熱至280℃以上才開始分解，所以一般的加熱不易破壞其結構。黃曲毒素主要有B1、B2、G1與G2等4種，又以B1的毒性最強。食米儲存不當，極容易發霉變黃，產生黃曲毒素。

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

3.瘤胃微生物：生活于反芻動物的瘤胃中；幫助反芻動物將植物中的纖維素和果膠消化為利于瘤胃吸收的營養物質；同時反芻動物為其提供維生素和無機鹽等養料，水分，合適的溫度和PH，以及良好的攪拌和無機環境；與反芻動物保持共生關系的一類微生物。

4.硝化作用：硝化作用是指異養微生物進行氨化作用產生的氨，被硝化細菌、亞硝化細菌氧化成亞硝酸，再氧化成硝酸的過程。（P259）

5.反硝化作用：又稱脫氮作用，指硝酸鹽轉化為氣態氮化物(N2和N2O)的作用。（硝酸還原作用。土壤中存在許多化能異養型反硝化細菌，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：指一種由活細菌、原生動物和其他微生物群聚集在一起組成的凝絮團，在污水處理中具有很強的吸附、分解有機物或毒素的能力。

7.為什么說土壤是人類最豐富的菌種資源庫？如何從中篩選出所需要的菌種？

答：土壤是微生物的大本營： ①進入土壤中的有機物為微生物提供了良好的碳源、氮源和能源； ②土壤中的礦質元素的含量濃度也很適合微生物的發育（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，適合于大多數微生物的生長； ⑤土壤的滲透壓大都不超過微生物的滲透壓； 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提供了良好的環境。⑦土壤具有保溫性，與空氣相比，晝夜溫差和季節溫差變化不大。

Dp影 篩選：配制PDA 培養基

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

8.為何說微生物在自然界氮素循環中起著關鍵的作用？

答：在氮素循環中的8個循環中，有6個只有通過微生物才能進行，特別是為整個生物圈開辟氮素營養源的生物固氮作用，更屬原核生物的專利，因此，我們可以認為微生物是自然界氮素循環的中心。

9.什么是正常菌種，以人體腸道為例說明人體腸道正常菌群與人體之間的關系？

答：人體腸道正常菌群與人體有著非常密切的利害關系。正常情況下,人體內、外環境與腸道正常菌群保持著相對平衡狀態,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,將導致某些疾病的發生。

第九章 傳染與免疫

1.決定傳染結局的三大因素是什么，簡述三者的關系。

答：病原體，人體免疫力，環境因素；三者間的關系：病原體作為傳播的起點，沒有傳染源就不會有傳染病發生，環境因素是病原體傳播的途徑，沒有這個媒介病原體就不會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.何謂三域學說，提出此學說的依據何在？

答：三域學說：對多種生物的16S rRNA或18S rRNA的寡核苷酸序列測序，提出了一個與以往界級分類不同新系統，即三域學說。

提出此學說的依據：綜合了L.Margulis提出的真核生物起源的內共生假說的精髓，認為 13

Dp影 現今一切生物都由一種共同祖先進化而來，它原是一種小細胞，先分化出細菌和古生菌這兩類原核生物，后來在古生菌分支上的細胞在喪失了細胞壁后，發展成以變形蟲狀較大型、有真核的細胞形式出現，它先后吞噬了α變形細菌和藍細菌，并進一步發生了內共生，從而兩者進化成與宿主細胞難分難解的細胞器——線粒體和葉綠體，于是，宿主最終也就發展成了各類真核生物。它在目前還存在何種挑戰：有些學者主要認為１６Ｓ和１８ＳｒＲＮＡ的分子進化很難代表整個基因組的分子進化，其次是已知有許多真核生物的基因組和它們表達的功能蛋白更接近于細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、擔子菌門、結合菌門、壺菌門、無性型真菌類。

3.何謂五界系統，它有何優缺點？

答：五界分類系統，它是由美國生物學家魏泰克（R.H.Whittaker,1924—1980）在1969年提出的。魏泰克在已區分了植物與動物、原核生物與真核生物的基礎上，又根據真菌與植物在營養方式和結構上的差異，把生物界分成了原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界五界。

優點：從縱的方面看，它顯示了生命歷史的三大階段：原核階段、真核單細胞階段和真核多細胞階段。從橫的方面看，它展現了生物進化的三大方向：營光合作用的植物、吸收式營養的真菌和攝食式營養的動物。由于有這些優點，所以自70年代以來，這個系統已為西方生物學教本所普遍采用。

缺點：原生生物界仍然龐雜，往往與動、植物混淆不清；病毒這一大類非細胞生物還沒有被包括進去等。

第三篇：電動機拖動基礎-中南民大自10-復習大綱

電機及拖動基礎復習大綱（2010自動化）

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．簡答題（每小題5分，共10分）4．作圖題（共10分）

二、要點

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、電機鐵心材料及其與磁通的關系

2．直流電機

① 電動機、發電機運行原理，結構及各部分作用，銘牌數據定義及相關計算

② 繞組形式、特點、電路、適用類型

③ 電動機和發電機的勵磁方式，電路關系，空載磁場，電樞反應及影響

④ 感應電動勢和電磁轉矩的計算，CT、Ce參數，電樞電路電動勢平衡方程，功率關系 ⑤ 固有機械特性、人為機械特性，各種勵磁方式下特性的差異 ⑥ 發電機空載電壓建立的條件，各種勵磁方式下外特性的差異

⑦ 起動形式，電樞電流變化

⑧ 制動方式，各種方式電樞電動勢關系，制動機械特性，電機各種制動方式特點和計算 ⑨ 調速方式，調速指標及計算

⑩ 轉速與功率的關系，功率與轉矩的關系

3．變壓器

① 概念、物理量、工作原理，磁路、電路組成 ② 額定值及相關計算

③ 聯結組標號

④ 參數測定方法，試驗電路，實驗方法，數據處理、計算方法

4．三相交流異步電動機

① 概念、工作原理、運行狀態

② 單相、三相定子磁動勢、磁場

③ 繞組形式與磁動勢、磁場、感應電動勢，短距、分布的涵義及其作用

④ 等效電路及各參數涵義

⑤ 同步轉速，轉差率相關計算、功率關系，各功耗，功率計算，效率，轉矩計算 ⑥ 異步電動機起動、制動、調速的方法及各機械特性 ⑦ 恒磁通原理及計算

5．實驗

① 直流電機、變壓器、交流電機實驗電路、操作過程、注意事項

5．計算題（10分）6．分析題（10分）7．計算題（10分）8．設計題（15分）