【正文】 裂速度只能維持幾個小時，液體培養(yǎng)基中，細菌細胞的數(shù)量一般僅能達到108109個/ml生產(chǎn)效率高，發(fā)酵周期短，種類多（多樣性）在各種自然環(huán)境界中（土壤、水體、空氣，動植物體內(nèi)和體表，萬米高空，萬米海底，強酸、強堿、高熱的極端環(huán)境，常年封凍的冰川等）都生存有大量的微生物微生物的種類多主要體現(xiàn)在下列5個方面：物種的多樣性；微生物的生理代謝類型的多樣性；代謝產(chǎn)物的多樣性；遺傳基因的多樣性；生態(tài)類型的多樣性, 易變異微生物對極端惡劣的環(huán)境的適應能力，堪稱“世界之最”。微 生 物 學第一章緒論一、什么是微生物（一）定義：傳統(tǒng)定義：微生物（microorganism,microbe）是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。 消耗自身重量2000倍食物的時間： 大腸桿菌：1小時 人：500年（按400斤/年計算） （發(fā)酵乳糖的細菌1小時內(nèi)可以分解其自身重100010000倍的乳糖） 產(chǎn)阮假絲酵母（Candida utilis）合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強100倍，比食用公牛強10萬倍。：1953實質(zhì)：分子生物學水平研究階段開創(chuàng)者：,。螺旋狀（螺旋菌spirilla,spirilla）弧菌：菌體只有一個彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號，鞭毛偏端生。大部分革蘭氏陰性菌中的肽橋不需要短肽而直接通過D丙氨酸和堿性氨基酸的氨基相連而成。革蘭氏陽性菌與陰性菌肽聚糖結(jié)構(gòu)的差別：沒有特殊的肽橋，只形成較為疏稀、機械強度較差的肽聚糖網(wǎng)套內(nèi)消旋二氨基庚二酸（mDAP)（只在原核微生物細胞壁上發(fā)現(xiàn)）肽聚糖只存在于真細菌中，古生菌和真核生物細胞壁中沒有肽聚糖。革蘭氏陽性和陰性細菌一系列生物學特性的比較（參見周德慶P16）3）革蘭氏染色原理革蘭氏染色的陽性或陰性，與細胞的物理結(jié)構(gòu)有關。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，引起細胞壁“散架”，形成細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）。細胞膜是高度有序且不對稱的系統(tǒng)，同時又是柔韌、動態(tài)的。）功能：磷源和能量；可降低細胞的滲透壓（sulfur globules）很多光合細菌（紫硫細菌、紫色細菌、綠色細菌和藍細菌），在進行產(chǎn)能代謝或生物合成時，常涉及對還原性的硫化物（H2S，硫代硫酸鹽等）的氧化，所產(chǎn)生的折光性很強的硫粒，可在周質(zhì)空間或細胞質(zhì)中積累。氣泡的膜只含蛋白質(zhì)而無磷脂。4）形成芽孢的菌種產(chǎn)芽孢的細菌多為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)造與耐熱機制 P34芽孢與母細胞相比不論化學組成（皮層含吡啶二羧酸鈣DPACa，芽孢肽聚糖）、細微結(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)致密對多價陽離子和水分的透性很差皮層的離子強度很高，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。 經(jīng)特殊的莢膜染色，特別是負染色（又稱背景染色）后可在光學顯微鏡清楚地觀察到它的存在。趨化作用（chemotaxis）：細菌對某化學物質(zhì)敏感，通過運動聚集于該物質(zhì)的高濃度或低濃度區(qū)域。②能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素（在已報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）。細菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體。許多藍細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)團浮于水面，形成“水花”，使水體變色。三、衣原體（Chlamydia）概念（參見P41）介于立克次氏體與病毒之間，能通過細菌濾器，在真核細胞內(nèi)專性能量寄生的一類原核微生物。表13－1 支原體、立克次氏體、衣原體與細菌、病毒的比較（P41）“三體”相同點：1） 介于病毒與細菌之間的原核生物 寄生性：強 弱 病毒 衣 立 支 細菌 大?。盒? 大2）具細胞結(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/化學藥物敏感（支原體對青霉素例外），均怕熱不怕冷。特性1）無細胞壁，只有細胞膜（含甾醇），細胞形態(tài)多變；2）個體很小，能通過細菌過濾器，曾被認為是最小的可獨立生活的細胞型生物。以前曾歸于藻類，因為它和高等植物一樣具有光合色素葉綠素a，能進行產(chǎn)氧型光合作用。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。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制和特點LPS三個組成部分；與抗原性有關的部分和毒性的物質(zhì)基礎革蘭氏染色機理四類缺壁細菌形成、特點和實際應用；原生質(zhì)體的制備方法細胞膜：化學組成；結(jié)構(gòu)模型；內(nèi)含物芽孢（是休眠體，細胞分化體，不是繁殖體）耐熱機制；產(chǎn)芽孢的微生物種類；與孢囊的不同點；糖被、鞭毛、菌毛古生菌：種類；在結(jié)構(gòu)組分上與真細菌的不同（肽聚糖、細胞膜、16Sr RNA）三、細菌的繁殖方式四、菌落定義；細菌菌落的一般特征；細胞形態(tài)與菌落形態(tài)間的相關性；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，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。拴菌實驗（techeredcell experiment）：研究鞭毛運動機制將細菌放在固定有鞭毛絲或鞭毛鉤蛋白抗體的載玻片上時，鞭毛被其抗體固定，細胞卻圍繞鞭毛迅速旋轉(zhuǎn)。 棕色固氮菌( Azotobacter vinelandii)糖被（glycocalyx）1) 概念P28包被于某些細菌細胞壁外的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細胞（每個細胞只形成一個芽孢，一個芽孢萌發(fā)也只形成一個營養(yǎng)體細胞，所以，芽孢僅僅是芽孢細菌生活史中一部分）。（３）羧酶體(carboxysome) （參見周德慶P21）一些自養(yǎng)細菌（藍細菌、硝化細菌和硫桿菌）細胞內(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)的關鍵酶）作用：自養(yǎng)細菌的CO2固定場所（4）氣泡（gas vocuoles）（參見P25） 許多光合營養(yǎng)型、無鞭毛運動的水生細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。作用：細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，被認為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。細胞膜上長鏈脂肪酸的鏈長和飽和度因細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。因它的細胞膜中含有甾醇(一般原核生物沒有)，所以即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機械強度。C、周質(zhì)空間(periplasmic space, periplasm),又稱壁膜間隙在革蘭氏陰性細菌中，一般指其外膜與細胞膜之間的狹窄空間（寬約12~15nm），呈膠狀。 分支菌酸被認為與這些細菌（白喉棒桿菌，結(jié)核分支桿菌）的致病性有關。由四個氨基酸分子按L型與D型交替方式連接而成。它們的細胞結(jié)構(gòu)（如細胞壁結(jié)構(gòu)和化學、膜脂類結(jié)構(gòu)、分子生物學及代謝）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)與真細菌更為接近。因此，微生物學家就從“微生物獵人”而發(fā)展為“維生素獵人”、“酶獵人”、“抗生素獵人”和“基因獵人”了。 禍：鼠疫 艾滋病(AIDS) 癌癥 肺結(jié)核 虐疾 霍亂 埃博拉病毒 瘋牛病 SARS 禽流感三、微生物學與人類進步的關系（一）微生物與醫(yī)療保?。ㄔ卺t(yī)療保健戰(zhàn)線上的六大“戰(zhàn)役”） 1．外科消毒術的建立 2．尋找人畜病原菌 3．免疫防治法的應用 4．化學治療劑的發(fā)明5．抗生素治療的興起 6．用遺傳工程和生物工程技術使微生物生產(chǎn)生化藥物（二）微生物與工業(yè)發(fā)展（微生物在工業(yè)發(fā)展過程中的六個里程碑）1．自然發(fā)酵與食品、飲料的釀造 2．罐頭保藏 3．厭氧純種發(fā)酵技術4．深層液體通氣攪拌培養(yǎng) 5．代謝調(diào)控理論在發(fā)酵工業(yè)上的應用 6．生物工程的興起（三）微生物學促進了農(nóng)業(yè)進步（四）微生物與能源、生態(tài)和環(huán)境保護 （五）微生物學對生物學基礎理論研究的貢獻1．以微生物作為研究對象解決了生物學上的許多重大爭論問題 2．是分子生物學的三大來源和三大支柱之一 3．遺傳學研究對象的微生物化促使經(jīng)典遺傳學發(fā)展為分子遺傳學 4．微生物與基因工程 5．高等生物研究和利用中的微生物化趨向方興末艾 6．微生物學中的一套獨特實驗技術迅速擴散到生命科學的各研究領域 四、微生物的共性(五大共性), 結(jié)構(gòu)簡單，表面積/體積比值大 桿菌的平均長度：2 微米； 1500個桿菌首尾相連= 一粒芝麻的長度；10100億個細菌加起來重量 = 1毫克大的比表面積特別有利于它們和周圍環(huán)境進行物質(zhì)、能量、信息的交換。：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生動物，顯微藻類：病毒，亞病毒（類病毒，擬病毒，朊病毒）（三）特點： 小（個體微?。? 181。 ：16761861實質(zhì)：形態(tài)描述階段開創(chuàng)者：列文虎克（Robert Hooke）1664年，英國人虎克（Robert Hooke）曾用原始的顯微鏡對生長在皮革表面及薔薇枯葉上的霉菌進行觀察。 。其它形狀1）柄桿菌（prosthecate bacteria）細胞上有柄（stalk）、菌絲（hyphae）、附器（appendages）等細胞質(zhì)伸出物，細胞呈桿狀或梭狀，并有特征性的細柄。其含量與培養(yǎng)條件關系不大。也可依此用靈敏的血清學方法對病原菌進行鑒定，在傳染病的診斷中有其重要意義。因英國李斯德（Lister）預防研究所首先發(fā)現(xiàn)而得名（1935年，念珠狀鏈桿菌 Streptobacillus moniliformis）大腸桿菌、變形桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、分枝桿菌和霍亂弧菌等20多種細菌中均有發(fā)現(xiàn)，被認為可能與針對細胞壁的抗菌治療有關。觀察方法：質(zhì)壁分離后結(jié)合鑒別性染色在光學顯微鏡下觀察；原生質(zhì)體破裂；超薄切片電鏡觀察；電鏡觀察到的細胞質(zhì)膜，是在上下兩暗色層之間夾著一淺色中間層的雙層膜結(jié)構(gòu)，這與細胞膜的化學組成有關。細胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、酶類、中間代謝物、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等有特定功能的組分。（例如羥基丁酸分子呈酸性，而當其聚合成聚β羥丁酸（ PHB）就成為中性脂肪酸了，這樣便能維持細胞內(nèi)中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性增高。（6）質(zhì)粒（plasmid）（放第八章“微生物學遺傳學”講）核區(qū)（nuclear region or area）又稱核質(zhì)體，原核，擬核、核基因組、細菌染色體無核膜、無固定形態(tài)的原始細胞核細菌染色體DNA：1個環(huán)狀雙鏈（通常），高度折疊細菌染色體DNA也與一些堿性蛋白結(jié)合（不是組蛋白，稱為類組蛋白），這種結(jié)合使DNA 得以超螺旋，具有穩(wěn)定細菌染色體DNA 、適應和調(diào)節(jié)DNA復制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯的作用。（如蠟狀芽孢桿菌中的丙氨酸消旋酶附著在芽孢衣上時抗熱，與芽孢衣分離后不抗熱。弊（1）食品發(fā)粘變質(zhì)（2）污染發(fā)酵液，阻礙發(fā)酵的正常進行（3）增強致病力（4）發(fā)生齲齒鞭毛(flagellum,復flagella)1) 概念 P29某些細菌細胞表面著生的一至數(shù)十條長絲狀、螺旋形附屬物，具有推動細菌運動功能，為細菌的“運動器官”。性毛(pili,單數(shù)pilus)構(gòu)造和成分與菌毛相同，但比菌毛長，數(shù)量僅一至少數(shù)幾根。細胞壁類型DAP肽橋上的甘氨酸特征糖代表屬ⅠL,L+NA類諾卡氏菌屬，鏈霉菌屬Ⅱ內(nèi)消旋+NA小單胞菌屬，發(fā)仙菌屬，游動放線菌屬Ⅲ內(nèi)消旋–NA杜馬拉放線菌屬，弗蘭克氏菌屬Ⅳ內(nèi)消旋–NA糖單胞菌屬，諾卡氏菌屬NA：表示不適用或無特征性糖以典型的絲狀放線菌——鏈霉菌，說明放線菌的一般形態(tài)結(jié)構(gòu)。不能產(chǎn)生大量菌絲體的菌種（如諾卡氏菌屬）：菌落外形與細菌接近，粘著力差，粉質(zhì)，針挑起易粉碎四、生長要求培養(yǎng)基：高氏一號培養(yǎng)基培養(yǎng)條件：中性偏堿（pH ~ ）；需氧；23 ℃—37 ℃；5—7d五、有重要應用價值的放線菌鏈霉菌屬（Streptomyces）氨基糖苷類抗生素： 灰色鏈霉菌（Str. griseus）：鏈霉素(streptomycin) 卡那霉素鏈霉菌（Str. kanamyceticus）：卡那霉素(kanamycin) 弗氏鏈霉菌（ Str. fradiae）：新霉素(neomycin)四環(huán)類抗生素：金色鏈霉菌（ Str. aureofaciens ）:四環(huán)素(tetracycline)；金霉素(氯四環(huán)素)龜裂鏈霉菌（ Str. rimosus ）:土霉素(氧四環(huán)素)大環(huán)內(nèi)酯類抗生素： 紅霉素鏈霉菌（ Str. e