【文章內容簡介】 氨基酸廉價原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料，讓微生物轉化成菌體蛋白質或含氮的發(fā)酵產物供人們利用?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?第五章燃燒與生物氧化的比較：比較項目 燃燒 生物氧化 反應步驟 一步式快速反應 順序嚴格的系列反應 條件 激烈 由酶催化，條件溫和 產能形式 熱、光 大部分為ATP 能量利用率 低 高 生物氧化的形式包括某物質與氧結合、脫氫或脫電子三種；生物氧化的功能則有產能（ATP）、產還原力[H]和產小分子中間代謝物三種；呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。能進行硝酸鹽呼吸（即能使硝酸鹽還原）的細菌被稱為硝酸鹽還原細菌，主要生活在土壤和水環(huán)境中，它們當中有假單胞菌、依氏螺菌、脫氮小球菌等。在土壤及水環(huán)境中，由于好氧性機體的呼吸作用，氧被消耗，造成局部的厭氧環(huán)境，這時如果環(huán)境中有硝酸鹽存在，硝酸鹽還原細菌就能通過厭氧呼吸進行生活，但如果在有氧條件下，這些菌則是通過有氧呼吸進行生活氧的存在可抑制位于細胞膜上的硝酸鹽還原酶的活性。這類菌通常也被作為兼性厭氧菌。硝酸鹽還原菌的反硝化作用對農業(yè)生產及地球物質循環(huán)都具有重要意義：1）反硝化作用可使土壤中植物能利用的氮（硝酸鹽NO3）還原成氮氣而消失，從而降低了土壤的肥力，對農業(yè)生產不利?？朔聪趸饔玫挠行Х椒ㄖ皇撬赏?，保持土壤的疏松狀態(tài)，排除過多的水分，保證土壤中有良好的通氣條件（此時菌行有氧呼吸） 2）反硝化作用在氮素循環(huán)中也有重要作用。硝酸鹽是一種容易溶解于水的物質，通常通過水從土壤流入水域中。如果沒有反硝化作用，硝酸鹽將在水中積累，會導致水質變壞與地球上氮素循環(huán)的中斷。厭氧呼吸的產能較有氧呼吸少，但比發(fā)酵多，它使微生物在沒有氧的情況下仍然可以通過電子傳遞和氧化磷酸化來產生ATP，因此對很多微生物是非常重要的。除氧以外的多種物質可被各種微生物用作最終電子受體，充分體現(xiàn)了微生物代謝類型的多樣性。 異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物在最初能源上盡管存在著巨大的差異，但它們生物氧化的本質卻是相同的，即都包括脫氫、遞氫和受氫三個階段，其間經過與磷酸化反應相偶連，就可以產生生命活動所需要的通用能源，ATP。但從具體類型看，自養(yǎng)微生物中的生物氧化與產能的類型很多、途徑復雜，有些化能自養(yǎng)菌的生物氧化與產能過程至今還了解很少。不論是化能無機營養(yǎng)型，還是光能無機營養(yǎng)型的微生物，在它們生命活動中最重要的反應就是把CO2先還原成[CH2O]水平的簡單有機物，然后再進一步合成復雜的細胞成分。這是一個大量耗能和耗還原力[H]的過程。在化能無機營養(yǎng)型微生物中，其所需能量ATP是通過還原態(tài)無機物經過生物氧化產生的，還原力[H]則一般是通過耗ATP的無機氫的逆呼吸鏈傳遞而產生的；化能自養(yǎng)微生物以無機物作為能源，一般產能效率低，生長慢，但生態(tài)學角度看，它們所利用的能源物質是一般化能異養(yǎng)生物所不能利用的，因此它們與產能效率高、生長快的化能異養(yǎng)微生物之間并不存在生存競爭。嗜鹽菌的細胞膜可分成紅色和紫色二部分，前者主要含細胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸鏈載體，后者則十分特殊，在膜上呈斑片狀（ ?m）獨立分布，其總面積約占細胞膜的一半，這就是能進行獨特光合作用的紫膜。含量占紫膜75%的是一種稱為細菌視紫紅質（bacteriorhodopsin）的蛋白質，它與人眼視網膜上的柱狀細胞中所含的一種蛋白質視野紫紅質（rhodpsin）十分相似，二者都以紫色的視黃醛（retinal）作為輔基。四種生理類型的微生物在不同光照和氧下的ATP合成微生物 ATP的合成有氧 無氧光照 黑暗 光照 黑暗光合細菌 – – + –綠藻 + – – –兼性厭氧菌（E. coli） + + + +鹽生鹽桿菌 + + + –目前認為，細菌視紫紅質與葉綠素相似，在光量子的驅動下，具有質子泵的作用，產生質子的跨膜運輸而形成ATP。嗜鹽菌只有在環(huán)境中氧濃度很低和有光照的條件下才能合成紫膜。這時，通過正常的氧化磷酸化已無法滿足其能量需要，轉而由紫膜的光合磷酸化來提供。通過紫膜的光能轉化而建立的質子梯度除了可驅動ATP的合成外，還可為嗜鹽菌在高鹽環(huán)境中建立跨膜的鈉離子電化學梯度，并由此完成一系列的生理生化功能。嗜鹽菌紫膜光合磷酸化的發(fā)現(xiàn)，使經典的葉綠素和細菌葉綠素（菌綠素）所進行的光合磷酸化之外又增添了一種新的光合作用類型。紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡單的光合磷酸化反應，這是研究化學滲透作用的一個很好的研究模型。 第六章采用培養(yǎng)平板計數法要求操作熟練、準確，否則難以得到正確的結果：1）樣品充分混勻；2）每支移液管及涂布棒只能接觸一個稀釋度的菌液；3）同一稀釋度三個以上重復,取平均值；4）每個平板上的菌落數目合適，便于準確計數； 一個菌落可能是多個細胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colony forming units， CFU）來表示，而不是直接表示為細胞數。The most probable number method（液體稀釋法）1）未知樣品進行十倍稀釋； 2）取三個連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管并培養(yǎng)；3）長菌的為陽性，未長菌的為陰性； 4）查表推算出樣品中的微生物數目（統(tǒng)計學原理）；遲緩期的特點：1）細胞形態(tài)變大或增長，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細胞的平均長度比剛接種時長6倍。一般來說處于遲緩期的細菌細胞體積最大；2）細胞內RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產生誘導酶。3） 對外界不良條件反應敏感。以上特征說明細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩。在此階段后期，少數細胞開始分裂，曲線略有上升。對數期到穩(wěn)定期的轉變是細胞重要的分化調節(jié)階段：1）開始儲存糖原等內含物；2）形成芽孢或建立自然感受態(tài)（芽孢桿菌）； 3）發(fā)酵過程積累代謝產物的重要階段；某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期衰亡期特點：1）細菌代謝活性降低；　2）細菌衰老并出現(xiàn)自溶；　3）產生或釋放出一些產物；如氨基酸、轉化酶、外肽酶或抗生素等。4）菌體細胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產生畸形，細胞大小懸殊；有些革蘭氏染色反應陽性菌此時會變成陰性反應恒濁連續(xù)發(fā)酵與單批發(fā)酵相比的優(yōu)點：1） 縮短發(fā)酵周期，提高設備利用率；　　2） 便于自動控制；3） 降低動力消耗及體力勞動強度；　　　　 4） 產品質量較穩(wěn)定；磺胺是葉酸組成部分對氨基苯甲酸的結構類似物 磺胺的抑菌作用是因為很多細菌需要自己合成葉酸而生長?；前穼θ梭w細胞無毒性，因為人缺乏從對氨基苯甲酸合成葉酸的相關酶二氫葉酸合成酶，不能用外界提供的對氨基苯甲酸自行合成葉酸，而必須直接利用葉酸為生長因子進行生長。青霉素b內酰胺環(huán)結構與D丙氨酸末端結構相似，從而能占據D丙氨酸的位置與轉肽酶結合，并將酶滅活，肽鏈之間無法彼此連接，抑制了細胞壁的合成。濕熱比干熱滅菌更好：1）更易于傳遞熱量；2）更易破壞保持蛋白質穩(wěn)定性的氫鍵等結構；濕熱對一般營養(yǎng)體和孢子的殺滅條件：1） 多數細菌和真菌的營養(yǎng)細胞：在60℃左右處理510分鐘；2）酵母菌和真菌的孢子：用80℃以上溫度處理；2） 3）細菌的芽孢：121℃處理15分鐘以上第七章1939年，Max Delbruck amp。 Emory Ellis對噬菌體（E. coli / bacteriopage）生長特征的測定：用噬菌體的稀釋液感染高濃度的宿主細胞；數分鐘后，加入抗噬菌體的抗血清（中和未吸附的噬菌體）；將上述混合物大量稀釋，終止抗血清的作用和防止新釋放的噬菌體感染其它細胞；保溫培養(yǎng)并定期檢測培養(yǎng)物中的噬菌體效價（對噬菌體含量進行計數）；以感染時間為橫坐標，病毒的感染效價為縱坐標，繪制出病毒特征性的繁殖曲線； 有尾噬菌體：注射方式將噬菌體核酸注入細胞1）通過尾部刺突固著于細胞；2）尾部的酶水解細胞壁的肽聚糖，使細胞壁產生小孔；3）尾鞘收縮，核酸通過中空的尾管壓入胞內，蛋白質外殼留在胞外；λ噬菌體的的溶源性反應：1）早期基因表達，產生gpcII，gpcro及gpcIII，后者可防止宿主的裂解酶對gpcII的降解。2）gpcII的積累促使阻遏蛋白cI的表達3）阻遏蛋白cI的積累導致噬菌體基因轉錄的終止，形成原噬菌體。3） 早期表達的gpcro與cI的競爭最終確定λ噬菌體是進入溶源狀態(tài)，還是進入裂解循環(huán)。4） （ gpcro表達得早，但與基因組的結合能力較cI弱）5）阻遏蛋白cI的同樣可以抑制其它新侵入的λ噬菌體的表達，從而使溶源性細菌具有“免疫性”6）阻遏蛋白cI在一般情況下通過自身的轉錄激活保持低水平的表達，但有時種種原因轉錄水平下降，會偶爾導致溶源性噬菌體進入裂解循環(huán)（105~10 2）。7）外界因素如紫外線可引起宿主的染色體的破壞，宿主產生應急反應合成具有DNA重組活性的RecA蛋白，導致cI的被降解，噬菌體進入裂解循環(huán)。8）誘發(fā)裂解是檢查是否存在溶原性細菌的有效方法第八章遺傳型：是指生物所攜帶的全部遺傳因子及基因，是遺傳的物質基礎；表型（表現(xiàn)型）：具有一定遺傳型的個體，在特定環(huán)境條件下通過生長發(fā)育所表現(xiàn)出來的形態(tài)等生物學特征的總和。表型飾變：同樣遺傳型的生物，在不同的外界條件下，會呈現(xiàn)不同的表型，但這種表型的差異只與環(huán)境有關，表現(xiàn)為暫時性和不可遺傳性，并且表現(xiàn)為全部個體的行為！ 遺傳型變異（基因變異、基因突變）：由于環(huán)境因素等的影響，導致遺傳物質改變，導致生物特性改變，與表型的飾變相比，這種變異是可以遺傳的，而由于遺傳物質的變異的頻率一般很低，所以這種變異也常常表現(xiàn)為群體中極少數個體的行為（突變頻率通常106109）。基因組（genome）一個物種的單倍體的所有染色體及其所包含的遺傳信息的總稱。微生物基因組結構的特點：原核生物（細菌、古生菌）的基因組1）雙鏈環(huán)狀的DNA分子（單倍體），2）基因組上遺傳信息具有連續(xù)性，大腸桿菌和其它原核生物中基因數基本接近由它的基因組大小所估計的基因數；一般不含內含子，遺傳信息是連續(xù)的而不是中斷的。3）功能相關的結構基因組成操縱子結構