绪 论
一． 什么是微生物：小、简、低（小于0.1mm）
二． 发展史
（1）史前期：距今8000---公元1676年
（2）初创期：1676—1861年，1676年荷兰的列文虎克自制单式显微镜，放大倍数50-266倍，观察到细菌，发表论文400篇。
（3）奠基期：1861-1897年，建立了研究微生物的方法
法国的巴斯德---微生物学奠基人，他的主要贡献（胚种学说；微生物是传染病、发酵和腐败的真正原因；消毒灭菌；发明接种减毒疫苗）
德国的科赫-----细菌学奠基人：（建立了研究微生物的一系列重要方法，利用平板分离到多种传染病的病原菌）
（4）发展期：1987-1953进入微生物生化水平的研究
（5）成熟期：1953—今，DNA结构开始
三． 1979年10月26日由WHO宣布天花绝迹。
第一章
微生物的五大共性
1． 体积小，面积大（最为基础）
2． 吸收多，转化快
3． 生长旺，繁殖快
4． 适应强，易变异
5． 分布广，种类多
微生物约有10万种，目前我们所了解的微生物种类，至多不超过生活在自然界中微生物总数的10%，有人估计目前人类至多仅开发利用了已发现微生物种数的1%。
第二章
微生物的形态和构造----原核生物
细菌：原核、二分裂，形态大小：0.5x 0.5-5μm
大肠杆菌2μm x 0.5μm
一．个体形态：球形、杆形、螺旋形（弧菌、螺菌 、螺旋体）
杆菌最为常见、球菌次之、螺旋菌最少
度量细菌大小的单位是μm（10-6），亚细胞用nm（10-9）
每个细胞重量10-12g
1.细菌的一般构造
A细胞壁（结构、功能）
（1）肽聚糖：构造 m-DAP内消旋二氨基庚二酸
*G+（金黄色葡萄球菌）核G-（大肠杆菌）在细胞壁上的区别
*原生质体（人工脱壁）、L型细菌（实验室自发突变）、支原体（自然进化）
*少数古细菌类（嗜盐菌、产甲烷菌、嗜热嗜酸菌）细胞壁不含肽聚糖，因此称为疵壁菌
*22页，表2-2 4种肽桥的类型
*青霉素的功能：抑制转肽酶
*溶菌酶的作用：胞壁酸的1C核葡萄糖胺的4C间的β-1，4糖苷键
*革兰氏染色的步骤、原理及意义
（2）磷壁酸：壁磷壁酸，与肽聚糖结合，稀酸、稀碱提取。膜磷壁酸，45%热酚提取。有甘油磷壁酸和核醇磷壁酸5种类型
（3）脂多糖（LPS）--革兰氏阴性菌表面抗原，需要Ca稳定。
类脂A（内毒素的毒性中心）、核心多糖和O-特异侧链（可以血清学检验）。
B. 细胞膜：结构与功能
C. 细胞质：主要成分、功能
*核糖体70s（30+50）某些抗生素的作用位点，书215页
*贮藏物：28页（PHB、PHA、PLA（聚乳酸）、白喉菌的异染粒）
D .细胞核
原核：大型、环状的双链DNA
质粒：概念、如何消除
2．细菌的特殊结构
A 荚膜，定义和功能 黄原胶 葡聚糖（代血浆）
组成成分：书30页 多糖、多肽或蛋白质
碳素墨水负染色
B 鞭毛和菌毛
*鞭毛的功能
*鞭毛的观察：电子显微镜观察、染料加粗后观察、暗视野显微镜观察；半固体穿刺、菌落边缘不规则
*鞭毛的结构：由鞭毛杆串着基体（L、P、S、M），连着钩形鞘，鞭毛丝，鞭毛丝长10—20微米，由鞭毛蛋白组成。
真核生物鞭毛：9+2---9对外层微管和2根中央微管，其外由鞭毛膜包裹。
C 芽孢
*抗逆性：抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压
*螺菌无芽孢
*芽孢的结构（DPA-Ca）
*芽孢的形成
芽孢的抗热机制---渗透调节皮层膨胀学说
D 伴胞晶体—苏云金芽孢杆菌
*碱溶性蛋白晶体
细菌的其它休眠构造：固氮菌的孢囊、粘球菌的粘液孢子，蛭弧菌的蛭孢囊，以及嗜甲基核红微菌的外生孢子
二。群体特征
菌落：用于微生物的分离、纯化、鉴定、计数、选种、育种
菌苔
三．繁殖方式
放线菌
*丝状生长的原核生物、孢子繁殖、革兰氏阳性
*与细菌极为相似
*抗生素的主要产生者
弗兰克菌属（放线菌）有共生固氮能力
*链霉菌属是最大的一属，有1000多种，单细胞，细胞中有多个核质体
根据肽聚糖种类的不同，分为四种：Ⅰ型、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ 链霉菌属为Ⅰ型，含L，L-DAP和甘氨酸
一 个体形态
*基内菌丝、营养菌丝、孢子丝----孢子形状多样
*群体形态：干燥、不透明、菌落小、与培养基结合紧密
蓝细菌
是一类含有叶绿素a、具有放氧性光和作用的原核生物
蓝细菌—非循环光和磷酸化并放氧，好氧生物，光和作用的部位是类囊体
红螺菌---循环光和磷酸化不放氧，厌氧生物或兼性
蓝细菌的几种特化形式：异形胞（有氧时固氮，不产氧但产ATP）；静息孢子—抵御不良环境；链丝段—长链断裂而成，有繁殖功能
支原体、立克次氏体和衣原体
革兰氏阴性菌 原核生物
一． 支原体
一类无细胞壁的原核生物，是独立营养的最小生物 有过滤性 病原菌，对渗透压敏感，菌落小呈“油煎蛋”状 ，二分裂，好氧或厌氧，细胞膜上含有甾醇，故对两性霉素、制霉菌素敏感
二． 立克次氏体
只能寄生在动物或植物的原核生物，无过滤性，二分裂-----斑疹伤寒、Q热
有细胞壁、不能独立生活
三． 衣原体
衣原体是一类真核细胞专性寄生的原核生物。----沙眼衣原体（形成包含体）
四．蛭弧菌：是寄生于其他细菌并能导致其裂解的一类小型细菌
第三章
微生物的形态和构造----真核生物
真核微生物：真菌、原生动物、显微藻类
酵母菌：以芽殖或裂殖进行无性繁殖单细胞真菌
一． 个体形态
球形、卵圆形等，大小：2.5—10 x 4.5-21μm
（一） 细胞壁：三层（外，甘露聚糖、蛋白质、葡聚糖，内）
壁强度主要依靠内层的葡聚糖，还有少量几丁质，蜗牛消化酶能消化酵母细胞壁及子囊壁
（二） 细胞膜：含有各种甾醇，麦角甾醇居多
（三） 细胞核：真核，面包酵母含17条染色体，线粒体和2μm质粒。
（四） 其他结构：液泡、线粒体
二． 群体特征
三． 繁殖方式
假酵母---只有无性繁殖---芽殖、裂殖、无性孢子
真酵母—具有有性繁殖---子囊孢子（质配、核配、减数分裂）
四． 生活史三类型
酿酒酵母—n+2n ，芽殖；八孢裂殖酵母n ，裂殖；路德类酵母2n，芽殖。
霉菌
一． 个体形态
无隔菌丝和有隔菌丝
58页，菌丝体的分化
二． 群体形态
疏松、干燥、不透明、与培养基连接紧密
三． 繁殖方式
无性繁殖：记住几种菌的无性孢子、有性孢子
有性繁殖：卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子-----例子
书63页 四大菌比较
第四章
微生物的形态和构造（三）-----非细胞生物
非细胞生物：（1）真病毒，含核酸、蛋白质
（2）亚病毒
a．类病毒：只含具单独侵染性的RNA组分----马铃薯纺锤形块茎病dsRNA
b．拟病毒：类类病毒，包含在植物病毒粒子中的类病毒，环状ssRNA分子，只含不具单独侵染性的RNA组分----绒毛烟斑驳病毒
c．朊病毒：只含蛋白质一种组分-----疯牛病
病毒
定义：书66页，非细胞生物，一种核酸，专性寄生，复制繁殖，大分子微生物
自然界存在的病毒总数应大大高于一切细胞生物的总和。
病毒的大小：nm
一． 个体形态
*病毒粒子：（蛋白、核酸、被膜------功能）
*对称体制：螺旋对称、二十面体对称、复合对称（68页的例子）
二． 群体形体
包含体、包含体的应用（用于病毒病的诊断、用于生物防治）
噬菌斑
空斑和病斑
枯斑
三． 病毒代表
* 烟草花叶病毒（TMV）-----ssRNA—螺旋对称代表
* 腺病毒---线状双链DNA（dsDNA）----二十面体对称
* 大肠杆菌T偶数噬菌体（T2、T4、T6）----dsDNA ---复合对称
大肠杆菌的噬菌体（书72页）
大肠杆菌φX174，M13，fd，f1-------环状ssDNA
大肠杆菌P1、P2、Mu------------------ -线状dsDNA
沙门氏菌的P22-------------- 线状dsDNA
大肠杆菌λ------------------- 环状dsDNA
大肠杆菌的MS2、f2--------线状-ssRNA
各种真菌病毒-----------------线状dsRNA
动物病毒----------线状dsDNA和ssRNA为主
口蹄疫、灰质炎病毒ssRNA
植物病毒----------以ssRNA为主
噬菌体-------------线状dsSDNA 为主
四 病毒的繁殖
吸附---15秒--侵入---增殖---成熟---裂解（小于60分）
mRNA为+RNA
只有-DNA 链才能转录为mRNA
病毒+- DNA、+DNA、+-RNA、+RNA、 -RNA 5种（书77页）
噬菌体效价的测定方法
一步生长曲线
温和性噬菌体的特点（dsDNA、整和态、同步复制）
存在的三种形式（游离态、整合态、营养态）
溶源菌的特征（自发裂解、诱导、免疫性、复愈、溶源转变）
E.coliK12（λ）
溶源菌的检测方法
植物病毒-----大部分为ssRNA，主要通过昆虫口器、植物伤口、嫁接等侵入，通过胞间连丝实现扩散
动物病毒
HIV-- 80年代发现的艾滋病毒又称HIV—人类免疫缺陷病毒。是一种逆转病毒，1983年，法国巴斯德研究所Gallo首次发现HIV是艾滋病的病因。该病在短时间内席卷全球，成为世界上危害人类健康和生命最严重的病毒病。
形状：圆球状，直径在100nm，粒子包裹着由两层类脂构成的脂膜，蛋白质P24和P28组成其核心，外膜蛋白主要是P41和P120，主要来自于基因组ssRNA链，RNA链上附着逆转录酶，其功能是催化病毒RNA的反转录，RNaseH（可降解RNA-DNA中的RNA）。
艾滋病毒的寄主细胞是T4淋巴细胞。HIV依靠血液、血液制品及人体分泌液，如奶液和精子进行传播。寄主细胞是T4淋巴细胞，病毒进入T4淋巴细胞后使其功能丧失，因此自身免疫力丧失。
昆虫病毒
可在宿主细胞中形成多角体，核形多角体NPV、质形多角体CPV
噬菌体与发酵
侵染现象，如何实验证明
λ噬菌体作为基因工程的载体
动物病毒SV40
根癌土壤杆菌Ti质粒
第五章
微生物的营养和培养基
一． 微生物的六种营养要求
碳源、氮源
、能源、生长因子、无机盐、水
*碳源：p100页 表5-2
*氮源：101页 表5-4
*能源 102页：化学物质、光能
能作为化能自养微生物能源的物质都是一些还原态的无机物质，例如NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等，能氧化这些物质的微生物都是细菌，例如，硝酸细菌、亚硝酸细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌。
*生长因子：一些瘤胃微生物需要C4—C6分支或直链脂肪酸
酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁等
玉米浆的制法：45-50℃，0.1-0.2%亚硫酸溶液浸泡玉米48h，可溶物成分浓缩而成，pH为3.7-4.1
*无机盐：书，105页，表5-10
培养基配制首选K2HPO4 、MgSO4
*水
是溶剂、维持生物分子结构的稳定、参与反应。
性质：高比热、高汽化热、高沸点、固态水的密度小
二． 微生物的营养类型
能源、碳源、供氢体
三． 营养物质进入细胞
书：109 表5-14
四． 培养基
*设计原则
*酸碱调节、
氧化还原势数值：好氧为Eh值为+0.3-+0.4V，在0.1V以上的环境中均能生长，兼性厌氧菌在+0.1以上为好氧呼吸，+0.1以下为发酵，厌氧菌在0.1以下才生长。
*培养基的种类：天然培养基、组合培养基、半组合培养基、固体培养基、液体培养基、半固体培养基---用途
选择培养基---提高效率
鉴别培养基---伊红美蓝培养基
第六章
微生物的代谢
新陈代谢=分解代谢+合成代谢
一． 分解代谢
生物氧化的形式包括：加氧、脱氢、失去电子
生物氧化的过程：脱氢（或电子）、递氢（或电子）、受氢（或电子）
1．化能异养微生物
*底物脱氢的四条途径：EMP、HMP、ED、TCA
*递氢和受氢：
呼吸链————O2为受体，有氧呼吸
呼吸链------电子受体为无机物，无氧呼吸
硝酸盐呼吸--NO3----NO2、NO、N2O、N2（反硝化作用） 如：地衣芽孢杆菌
硫酸盐呼吸（反硫化细菌），最终产物H2S-脱硫弧菌
SO42-
----SO32-、S3O62-、S2O32-、H2S
硫呼吸—S—S-2 硫酸盐呼吸
电子受体为氧化中间产物----发酵（乙醇、乳酸、丙酸等）
2．化能自养微生物
绝大多数的化能自养菌为好氧菌
脱氢、递氢、受氢主要利用呼吸链，产生ATP、[H]--书149页
硝化细菌代谢
3．光能自养微生物
*循环光合磷酸化----ATP （ 还原力来自H2S）不放氧-红螺菌
*非循环光合磷酸化---ATP、[H]、O2
*嗜盐菌紫膜的光和作用（古细菌）--细菌视紫红质—最简单的光和磷酸化—化学渗透作用的一个实验模型
二． 自养微生物的合成代谢
（一） Calvin循环---CO2的固定（细菌用NADH2，植物用NADPH2）
（二） 厌氧乙酰-辅酶A途径—利用H2的严格厌氧菌（甲烷菌）
（三） 还原性TCA循环----少数光合细菌
三． 分解与合成代谢
代谢物回补顺序
（一） 合成草酰乙酸的回补顺序
（二） 合成PEP的回补顺序
四． 生物固氮
*100多种，原核生物：自生、共生、联合固氮菌
*固氮酶：钼铁蛋白、铁蛋白
*固氮反应需要：ATP、还原力、固氮酶、N2、镁离子、厌氧微环境
*固氮酶的测定：C2H2（乙炔）---C2H4（乙烯）
2H+---H2
*NH+对固氮酶有抑制作用
*O2对固氮酶有抑制作用
*好氧固氮菌的抗氧机制：呼吸、构象、蓝细菌的异形胞、非光合时间固氮，根瘤菌的豆血红蛋白
五． 肽聚糖的合成
*细胞质合成N-乙酰胞壁酸---合成Park核苷酸
*细胞膜合成双糖亚单位
*细胞膜外合成肽聚糖
杆菌肽、万古霉素、青霉素抑制肽聚糖的合成。
六． 微生物的代谢与发酵
*酶活调节
激活和抑制
*酶量调节
诱导和阻遏---分解代谢阻遏及机理
*赖氨酸发酵机理----谷氨酸棒杆菌的高丝氨酸缺陷型（苏氨酸、甲硫氨酸双缺陷）
*控制细胞膜透性----生物素缺陷、加青霉素、油酸缺陷型 、甘油缺陷型
第七章
微生物的生长及控制
一． 测定生长的方法
（一） 测生长量
（二） 计繁殖数
二． 微生物的生长规律
*生长曲线：延滞期、指数期、稳定期、衰亡期
*微生物的连续培养：恒浊期、恒化期---优点、缺点
* 影响微生物生长的因素：温度（嗜冷菌、中温菌、高温菌）、氧气（SOD）书196页表7-6、ph（变化的机理）
*厌氧培养---Hungate滚管技术
*大规模厌氧培养—丙酮丁醇发酵
三． 有害微生物的控制
（一） 灭菌、消毒、防腐、化疗的概念
（二） 灭菌措施：物理方法—高温（干热、湿热[常压、加压]）
物理方法—辐射（紫外、X光、快中子）
化学方法---高剂量表面消毒剂
（三） 消毒措施：物理方法—巴氏消毒法
化学方法---低剂量的表面消毒剂
（四） 防腐措施：物理方法--低温、缺氧、干燥、高渗
化学方法—高酸、防腐剂
（五） 化疗----抗代谢药物（磺胺药的作用机理）
抗生素（定义）--常见抗生素的作用机理，书215页 表7-21；中草药
第八章
微生物的遗传变易和育种
一． 遗传型、表型、变异、饰变
二． 物质基础---三个经典实验的年份、研究者、用的菌
*CccDNA（共价、闭合、环状DNA）--质粒
*质粒的消除—丫叮类染料、丝裂霉素C、紫外线、利福平、重金属离子或高温等因素