【正文】 產(chǎn)量已耀居世界首位兩步法生產(chǎn)維生素C的技術(shù)居世界先進(jìn)水平八、主要參考書周德慶 著：微生物學(xué)教程（第一、二版）武漢大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)編：微生物學(xué).（第二版）沈萍 著： 微生物學(xué). 九、復(fù)習(xí)題1．簡述微生物的定義和類群2．試述微生物學(xué)與人類進(jìn)步的關(guān)系3．試述微生物的共性，討論其對人類的利弊4．簡述微生物的發(fā)展簡史上5個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)和代表人物5．試述微生物學(xué)的多樣性第二章原核微生物的形態(tài)、構(gòu)造與功能一、研究意義，構(gòu)造是研究的基礎(chǔ)。它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和化學(xué)、膜脂類結(jié)構(gòu)、分子生物學(xué)及代謝）既不完全相同于原核生物，也不同于真核生物，但其結(jié)構(gòu)與真細(xì)菌更為接近。螺旋體：菌旋轉(zhuǎn)周數(shù)在6環(huán)以上，菌體柔軟，用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。由四個(gè)氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成?？缭诫木厶菍硬⑴c細(xì)胞膜相交聯(lián)的膜磷壁酸（又稱脂磷壁酸），由甘油磷酸鏈分子與細(xì)胞膜上的磷脂進(jìn)行共價(jià)結(jié)合后形成。 分支菌酸被認(rèn)為與這些細(xì)菌（白喉棒桿菌，結(jié)核分支桿菌）的致病性有關(guān)。這種多變性是革蘭氏陰性細(xì)菌躲避宿主免疫系統(tǒng)攻擊，保持感染成功的重要手段。C、周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm),又稱壁膜間隙在革蘭氏陰性細(xì)菌中，一般指其外膜與細(xì)胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。大分子復(fù)合物滯留大分子復(fù)合物溶出結(jié)果紫色紅色（5）細(xì)胞壁缺陷細(xì)菌：（參見P21） 自發(fā)突變——L型細(xì)菌 實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)形成 基本去盡——原生質(zhì)體（G+） 人工去壁缺壁細(xì)菌 部分去除——球狀體（G）在自然界長期進(jìn)化中形成——枝原體1）L型細(xì)菌（Lform of bacteria）細(xì)菌在某些環(huán)境條件下（實(shí)驗(yàn)室或宿主體內(nèi)）通過自發(fā)突變而形成的遺傳性穩(wěn)定的細(xì)胞壁缺陷變異型。因它的細(xì)胞膜中含有甾醇(一般原核生物沒有)，所以即使缺乏細(xì)胞壁，其細(xì)胞膜仍有較高的機(jī)械強(qiáng)度。假肽聚糖：雙糖單位：N乙酰葡糖胺 β –1，3糖苷鍵 N乙酰塔羅糖胺 （不被溶菌酶水解）肽尾：LGlu, LAla, LLys 3個(gè)肽橋：LGlu 1個(gè)氨基酸組成 細(xì)胞膜（cell membrane）細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmic membrane），又稱質(zhì)膜（plasma membrane）、細(xì)胞膜（cell membrane）或內(nèi)膜（inner membrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。細(xì)胞膜上長鏈脂肪酸的鏈長和飽和度因細(xì)菌種類和生長溫度而異，通常生長溫度要求越高的種，其飽和度也越高，反之則低。含水量約80%。作用：細(xì)菌特有的碳源和能源儲藏物；維持胞內(nèi)中性環(huán)境；降低胞內(nèi)滲透壓用途：它無毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。③儲藏物以多聚體的形式存在，有利于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡，避免不適合的pH，滲透壓等的危害。（３）羧酶體(carboxysome) （參見周德慶P21）一些自養(yǎng)細(xì)菌（藍(lán)細(xì)菌、硝化細(xì)菌和硫桿菌）細(xì)胞內(nèi)由單層膜圍成的多角形或六角形內(nèi)含物內(nèi)含1,5二磷酸核酮糖羧化酶（卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵酶）作用：自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定場所（4）氣泡（gas vocuoles）（參見P25） 許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運(yùn)動(dòng)的水生細(xì)菌中存在的充滿氣體的泡囊狀內(nèi)含物，～75nm，內(nèi)由數(shù)排柱形小空泡組成，外有2nm厚的蛋白質(zhì)膜包裹。功能：合成蛋白質(zhì)的場所鏈霉素等抗生素通過作用于細(xì)菌核糖體的30S亞基而抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，而對人的80S核糖體不起作用，故可治療細(xì)菌引起的疾病，而對人體無害。在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞（每個(gè)細(xì)胞只形成一個(gè)芽孢，一個(gè)芽孢萌發(fā)也只形成一個(gè)營養(yǎng)體細(xì)胞，所以，芽孢僅僅是芽孢細(xì)菌生活史中一部分）。這些酶本身并不抗熱，只是在芽孢中與一些物質(zhì)結(jié)合之后才有抗熱性。 棕色固氮菌( Azotobacter vinelandii)糖被（glycocalyx）1) 概念P28包被于某些細(xì)菌細(xì)胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。）（2）儲藏養(yǎng)料（營養(yǎng)缺乏時(shí)重新使用）（3）致病作用（是某些病原菌的毒力因子，如S型肺炎鏈球菌；也是某些病原菌的粘附因子，如唾液鏈球菌和變異鏈球菌附著牙齒表面 ——齲齒）（4）堆積代謝廢物（5）透性屏障（保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子毒害）（6）細(xì)菌間的信息識別6）應(yīng)用利（1）菌種鑒定：利用糖被物質(zhì)的血清學(xué)反應(yīng)（2）制備代血漿和生化試劑（腸膜狀明串珠菌的葡聚糖糖被）（3）制備黃原膠：石油開采、印染、食品等工業(yè)（4）污水處理：形成菌膠團(tuán)的細(xì)菌（如生枝動(dòng)膠菌）是活性污泥中的主要微生物。拴菌實(shí)驗(yàn)（techeredcell experiment）：研究鞭毛運(yùn)動(dòng)機(jī)制將細(xì)菌放在固定有鞭毛絲或鞭毛鉤蛋白抗體的載玻片上時(shí)，鞭毛被其抗體固定，細(xì)胞卻圍繞鞭毛迅速旋轉(zhuǎn)。有菌毛的細(xì)菌一般以革蘭氏陰性致病菌居多，借助菌毛可把它們牢固地粘附于宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等的粘膜上，進(jìn)一步定植和致病。2.、肽聚糖的構(gòu)造單體組成；G+和G菌肽聚糖結(jié)構(gòu)的異同；溶菌酶與青霉素抑菌作用的機(jī)制和特點(diǎn)LPS三個(gè)組成部分；與抗原性有關(guān)的部分和毒性的物質(zhì)基礎(chǔ)革蘭氏染色機(jī)理四類缺壁細(xì)菌形成、特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用；原生質(zhì)體的制備方法細(xì)胞膜：化學(xué)組成；結(jié)構(gòu)模型；內(nèi)含物芽孢（是休眠體，細(xì)胞分化體，不是繁殖體）耐熱機(jī)制；產(chǎn)芽孢的微生物種類；與孢囊的不同點(diǎn)；糖被、鞭毛、菌毛古生菌：種類；在結(jié)構(gòu)組分上與真細(xì)菌的不同（肽聚糖、細(xì)胞膜、16Sr RNA）三、細(xì)菌的繁殖方式四、菌落定義；細(xì)菌菌落的一般特征；細(xì)胞形態(tài)與菌落形態(tài)間的相關(guān)性；五、食品發(fā)酵工業(yè)常用微生物（菌名，用途）名詞：菌落，芽孢，伴孢晶體，肽聚糖，磷壁酸，LPS，原生質(zhì)體，間體，古生菌，S、R型菌落,L型細(xì)菌第二節(jié) 放線菌（Actinomycetes）放線菌是一類多數(shù)呈菌絲狀生長，以無性孢子繁殖 、陸生性強(qiáng)，高G+C含量的革氏陽性原核生物(60%~70%)mol% 放線菌菌落中的菌絲常從中心向四周輻射狀生長，并因此得名。共同特征是：①單細(xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的無隔膜菌絲組成；②菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；③細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似，革蘭氏染色陽性（少數(shù)陰性）；④細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同，根據(jù)肽聚糖的組分和結(jié)構(gòu)，即肽鏈第3位氨基酸、肽橋有無甘氨酸、糖的成分，放線菌細(xì)胞壁分4大類。鏈霉菌的各種孢子絲形態(tài)（參見P38，圖230）孢子絲的形態(tài)及分生孢子的表面結(jié)構(gòu)是鏈霉菌重要的分類鑒定指標(biāo)。與培養(yǎng)基結(jié)合緊密，不易挑起或挑起后不易破碎。以前曾歸于藻類，因?yàn)樗透叩戎参镆粯泳哂泄夂仙厝~綠素a，能進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。光合細(xì)菌3個(gè)類群：紫細(xì)菌，綠細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌 紫、綠細(xì)菌光合色素 葉綠素a 細(xì)菌葉綠素 藻膽素（輔助光合色素）光合作用 產(chǎn)氧型 不產(chǎn)氧型電子供體 水 H2S，S，H2異形胞： p40位于絲狀生長藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞鏈的中間或末端，由營養(yǎng)細(xì)胞特化而來的形大、壁厚、專司固氮功能（N2→ NH3）的細(xì)胞 。特性1）無細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜（含甾醇），細(xì)胞形態(tài)多變；2）個(gè)體很小，能通過細(xì)菌過濾器，曾被認(rèn)為是最小的可獨(dú)立生活的細(xì)胞型生物。（參見P41）①具有感染性的原體通過胞飲作用進(jìn)入宿主細(xì)胞，被宿主細(xì)胞膜包圍形成空泡。表13－1 支原體、立克次氏體、衣原體與細(xì)菌、病毒的比較（P41）“三體”相同點(diǎn)：1） 介于病毒與細(xì)菌之間的原核生物 寄生性：強(qiáng) 弱 病毒 衣 立 支 細(xì)菌 大?。盒? 大2）具細(xì)胞結(jié)構(gòu)3）含DNA、RNA兩種核酸，有核糖體，G4）二等分裂繁殖，有致病性5）對常用抗生素/化學(xué)藥物敏感（支原體對青霉素例外），均怕熱不怕冷。5）衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動(dòng)物及鳥類，少數(shù)致??；沙眼衣原體是人類砂眼的病原體，甚至引起結(jié)膜炎、角膜炎、角膜血管翳等臨床癥狀，成為致盲的重要原因。三、衣原體（Chlamydia）概念（參見P41）介于立克次氏體與病毒之間，能通過細(xì)菌濾器，在真核細(xì)胞內(nèi)專性能量寄生的一類原核微生物。特性1）某些性質(zhì)與病毒相近專性活細(xì)胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培養(yǎng)基上生長繁殖。許多藍(lán)細(xì)菌生長在池塘和湖泊中，在夏、秋兩季大量繁殖，并形成膠質(zhì)團(tuán)浮于水面，形成“水花”，使水體變色。菌落特點(diǎn)。細(xì)菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體。氣生菌絲營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個(gè)菌落表面。②能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素（在已報(bào)道過的近萬種抗生素中，約70%由放線菌產(chǎn)生；而其中90%由鏈霉菌屬產(chǎn)生）。（劃線分離、涂布分離、傾注分離） 菌苔：眾多菌落連成一片（斜面接種物）菌落特征描述：p36大小、形狀、隆起程度、邊緣情況、表面狀態(tài)、光澤、質(zhì)地、顏色、透明度細(xì)菌菌落的特點(diǎn)：濕、粘、半透明、易挑起、質(zhì)地均勻、內(nèi)外正反顏色一致不同形態(tài)結(jié)構(gòu) 細(xì)菌的菌落的特點(diǎn)：球菌菌落：小、圓、隆起、邊緣整齊桿菌菌落：較大、較圓鞭毛菌菌落：大、扁平、形態(tài)不規(guī)則或邊緣多缺刻芽孢菌菌落：不透明、粗糙、多褶皺、邊緣不規(guī)則莢膜菌菌落：光滑、粘稠、濕潤（透明蛋清狀）菌落的用途（1）分離純化（2）分類鑒定：細(xì)菌菌落也受環(huán)境的影響而產(chǎn)生變化，故在菌種鑒定時(shí)要注意檢測條件一致。趨化作用（chemotaxis）：細(xì)菌對某化學(xué)物質(zhì)敏感，通過運(yùn)動(dòng)聚集于該物質(zhì)的高濃度或低濃度區(qū)域。2）觀察和判斷細(xì)菌鞭毛的方法電子顯微鏡直接觀察鞭毛長度：15～20μm；直徑：～光學(xué)顯微鏡下觀察：鞭毛染色和暗視野顯微鏡根據(jù)培養(yǎng)特征判斷：半固體穿刺接種：菌體沿穿刺線擴(kuò)散生長平板培養(yǎng)基上的菌落形狀：大、薄、不規(guī)則，邊緣不整齊3）結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)機(jī)制 基體三部分 鉤形鞘（鞭毛鉤） （參見P31圖225）鞭毛絲 革蘭氏陰性菌的鞭毛構(gòu)造鞭毛的生長方式是在其頂部延伸鞭毛的合成是的自裝配的一個(gè)極好例子。 經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負(fù)染色（又稱背景染色）后可在光學(xué)顯微鏡清楚地觀察到它的存在。8）伴孢晶體（parasporal crystal） 少數(shù)芽孢桿菌，例如蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensis，簡稱“Bt”）在其形成芽孢的同時(shí)，會在芽孢旁形成一顆菱形或雙錐形的堿溶性蛋白晶體——δ內(nèi)毒素，稱為伴孢晶體。4）形成芽孢的菌種產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為G+桿菌，也有一些球菌桿菌 （好氣性）芽孢桿菌屬（Bacillus）主要產(chǎn)芽孢菌 （厭氣性）梭菌屬(Clostridium)球菌：芽孢八疊球菌屬5）構(gòu)造與耐熱機(jī)制 P34芽孢與母細(xì)胞相比不論化學(xué)組成（皮層含吡啶二羧酸鈣DPACa，芽孢肽聚糖）、細(xì)微結(jié)構(gòu)、生理功能等方面都完全不同：（參見P33圖2－27）芽孢衣結(jié)構(gòu)致密對多價(jià)陽離子和水分的透性很差皮層的離子強(qiáng)度很高，產(chǎn)生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結(jié)果造成皮層的充分膨脹。功能：負(fù)載遺傳信息的主要物質(zhì)基礎(chǔ)芽孢（spore）P331）概念某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（偶譯“內(nèi)生孢子” ，endospore ）。氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無磷脂。存在：少數(shù)水生螺菌屬等。）功能：磷源和能量；可降低細(xì)胞的滲透壓（sulfur globules）很多光合細(xì)菌（紫硫細(xì)菌、紫色細(xì)菌、綠色細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌），在進(jìn)行產(chǎn)能代謝或生物合成時(shí)，常涉及對還原性的硫化物（H2S，硫代硫酸鹽等）的氧化，所產(chǎn)生的折光性很強(qiáng)的硫粒，可在周質(zhì)空間或細(xì)胞質(zhì)中積累。（１）顆粒狀貯藏物(reserve materials) P26各種有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)的顆粒，主要功能是貯存（碳化合物、無機(jī)物和能源），也可將分子連接為特定的形式來降低滲透壓。細(xì)胞膜是高度有序且不對稱的系統(tǒng)，同時(shí)又是柔韌、動(dòng)態(tài)的。在生理溫度下，脂肪酸末端排列成固定的晶格。溶菌酶的作用：通過水解N乙酰葡萄糖胺與N乙酰胞壁酸間的β1,4糖苷鍵，引起細(xì)胞壁“散架”，形成細(xì)胞壁完全脫去或部分除去的原生質(zhì)體（革氏陽性菌）或球狀體（革氏陰性菌）。及恢復(fù)成有細(xì)胞壁的正常結(jié)構(gòu)；比正常有細(xì)胞壁細(xì)菌更易導(dǎo)入外源遺傳物質(zhì)，是研究遺傳規(guī)律和進(jìn)行原生質(zhì)體育種良好實(shí)驗(yàn)材料。革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌一系列生物學(xué)特性