第一章微生物的生长繁殖及其控制
本章教学重点
?反映出微生物群体生长繁殖的规律——细菌生长曲线；
?微生物生长的测定；
?环境因子对微生物生长的影响；
?如何控制微生物的生长繁殖。在微生物学中提到的“生长”，一般均指群体生长，这一点与研究大生物时有所不同。
个体生长→个体繁殖→群体生长群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖第一节微生物生长的测定微生物生长：单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化
微生物生长的测定：个体计数——个体数目；群体重量测定——细胞物质的重量；群体生理指标测定——代谢活性。（一）以数量变化对微生物生长情况进行测定通常用来测定细菌、酵母菌等单细胞微生物的生长情况或样品中所含微生物个体的数量（细菌、孢子、酵母菌）1、培养平板计数法（参见P147）一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位（colony forming units， CFU）来表示，而不是直接表示为细胞数。
2、膜过滤培养法
3、The most probable number method（液体稀释法）
4、显微镜直接计数法
1）常规方法：采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接
计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。
2）其它方法：比例计数、过滤计数、活菌计数。
（二）以生物量为指标测定微生物的生长（参见P147）1、比浊法在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density, 即O.D.)表示菌量。
实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。2、重量法
以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量；通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量；
测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法
3、生理指标法（参见P148）微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。
（参见P340，表12-12）
常用于对微生物的快速鉴定与检测第二节细菌的群体生长繁殖微生物接种是群体接种，接种后的生长是微生物群体繁殖生长，对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础。
一、生长曲线（参见P130）生长曲线(Growth Curve)：细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。细菌的生长曲线一般用菌数的对数为纵坐标作图一条典型的生长曲线至少可以分为迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期：迟缓期(Lag phase)：将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期、调整期。迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢活跃 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大；
细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。
呼吸强度较高。
对外界不良条件反应敏感。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞
开始分裂，曲线略有上升。
迟缓期出现的原因：调整代谢微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。（见P130）迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段（参见P130）：
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子；
(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；
(4)适当扩大接种量
对数生长期(Log phase)：又称指数生长期(Exponential phase)以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。（参见P132）
在细菌个体生长里，每个细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时(Generation time)，在群体生长里细菌数量增加一倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time）。代时通常以G 表示。
影响微生物增代时间（代时）的因素：
1）菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；
2）营养成分，在营养丰富的培养基中生长代时短；
3）营养物浓度，在一定范围内，生长速率与营养物浓度呈正比；
凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率的营养物成分，就称为生长限制因子。
4）温度，在一定范围，生长速率与培养温度呈正相关。
稳定生长期(Stationary phase)：稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。
细胞重要的分化调节阶段；储存糖原等细胞质内含物，芽孢杆菌在此阶段形成芽孢或建立自然感受态等。也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。生产上常通过补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。
衰亡期(Decline或Death phase)：营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。
该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。二、同步培养同步培养(Synchronous culture)：使群体中的细胞处于比较一致的，生长发育均处于同一阶段上，即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。
同步生长：以同步培养方法使群体细胞能处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长。
通过同步培养方法获得的细胞被称为同步细胞或同步培养物三、连续培养（参见P135）将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获。称为分批培养（batch culture）or封闭培养（closed culture）
连续培养(Continous culture )：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。
培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则。
控制连续培养的方法：恒浊连续培养、恒化连续培养第三节微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质抗微生物剂(Antimicrobial agent)：一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质。包括生物合成的天然产物、人工合成的化合物。（一）防腐剂和消毒剂特点：对一切活细胞都有毒性，不能用于人或动物体内的化学治疗。
消毒剂：可杀死微生物，通常用于非生物材料的灭菌或消毒。
防腐剂：能杀死微生物或抑制其生长，但对人及动物的体表组织无毒性或毒性低，可作为外用抗微生物药物。各种抗微生物化学制剂杀菌能力的比较标准：石炭酸系数：指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为10分钟，而供试菌定为Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）。（二）抗代谢物有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物很相似，以至可以和特定的酶结合，从而阻碍了酶的功能，干扰了代谢的正常进行，这些物质称为抗代谢物(Antimetabolite)。
磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。
磺胺药物作用机理：磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长，磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物，磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶----二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。（三）抗生素 1、概念抗生素(Antibiotic)：是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑制其生长。自本世纪40年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近10万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。2、作用机制抑制细菌细胞壁合成、
破坏细胞质膜、
作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、
抑制蛋白质和核酸合成
等抑制微生物的生长或杀死它们。
由于不同微生物之间的细胞化学结构和代谢的差异，不同的抗生素的抗菌谱各异。青霉素 -内酰胺环结构与D-丙氨酸末端结构相似，从而能占据D-丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼此连接，抑制了细胞壁的合成。
3、细菌抗药性的产生细胞质膜透性改变，使抗生素不进入细胞或进入细胞后被细胞主动排出；
药物作用靶改变；
合成了修饰抗生素的酶；
抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取代或部分取代原来的多聚体。
避免出现细菌的耐药性的措施：(1)第一次使用的药物剂量要足；
(2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；
(3)不同的抗生素(或与其他药物)混合使用；
(4)对现有抗生素进行改造；
(5)筛选新的更有效的抗生素。二、控制微生物的物理因素（参见P152）
杀灭或抑制微生物的物理因素：温度、辐射作用、过滤、渗透压、干燥、超声波等
巴斯德消毒（pasteurization）：
第二章微生物遗传
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一遗传型：生物的全部遗传因子及基因。表型（表现型）：具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。表型饰变：表型的差异只与环境有关
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为遗传型变异（基因变异、基因突变）：遗传物质改变，导致表型改变特点：遗传性、群体中极少数个体的行为（自发突变频率通常
为10-6-10-9）微生物是遗传学研究中的明星：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
第一节遗传的物质基础
一、证明核酸是遗传物质基础的三个经典实验：（参见 P194）
（一）转化实验
（二）噬菌体的感染实验
（三）病毒的拆开和重建实验
三、朊病毒的发现与思考（参见 P191 和 P195）亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
第二节微生物的基因组结构一、概念（参见 P197）基因组（genome）：一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称。
原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体）
真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。有时为双倍体
二、微生物与人类基因组计划
人类基因组计划（Human Genome Project）
1985年提出；
1990年正式开始实施；
2003年6月，测序工作完成；后基因组时代（Postgenome Era）微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的，最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学的最有力的手段。被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物
2、与人类生活关系密切的微生物
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物三、微生物基因组结构的特点（参见 P197-200）1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组：1）染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）；2）基因组上遗传信息具有连续性；
3）功能相关的结构基因组成操纵子结构；
4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；5）基因组的重复序列少而短。操纵子（operon）：
功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组：
1）典型的真核染色体结构；
2）没有明显的操纵子结构；
3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；
4）重复序列多。
第三节质粒和转座因子质粒（plasmid）：一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，主要存在于各种微生物细胞中。转座因子（transposable element）：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列，广泛分布于原核和真核细胞中。质粒和转座因子是细胞中除染色体以外的另外二类遗传因子一、质粒的分子结构1、结构通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；
也发现有线型双链DNA质粒和RNA质粒；
质粒分子的大小范围从1kb左右到1000kb；（细菌质粒多在10kb以内）。2、质粒的检测
提取所有胞内DNA后电镜观察；
超速离心或琼脂糖凝胶电泳后观察；
对于实验室常用菌，可用质粒所带的某些特点，如抗药性初步判断。
二、质粒的主要类型质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；
在某些特殊条件下，质粒有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，
从而使宿主得到生长优势。质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应致育因子（Fertility factor，F因子）
抗性因子（Resistance factor，R因子）
产细菌素的质粒（Bacteriocin production plasmid）
毒性质粒（virulence plasmid）
代谢质粒（Metabolic plasmid）
隐秘质粒（cryptic plasmid）第四节基因突变及修复基因突变：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变（参见 P 206）。基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物变化的根源，连同基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。
突变：自发突变——环境因素的影响，DNA复制过程的偶然错误等而导致，一般频率较低，通常为10-6-10-9 ；诱变——某些物理、化学因素对生物体的DNA进行直接
作用，突变以较高的频率产生。
一、基因突变的特点：（参见 P 209）
1、特点
1）非对应性
2）稀有性
3）规律性
4）独立性
5）遗传和回复性
6）可诱变性
2、实验证据如何证明基因突变的非对应性？三个经典实验变量实验、涂布实验、影印实验
证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！二、常见的微生物突变类型1）营养缺陷型（auxotroph）：一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物（precursor）才能生长。
表型判断的标准：在基本培养基上能否生长。
营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和育种的重要手段。
营养缺陷型的表示方法：基因型：所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：his C （组氨酸缺陷型，其中的大写字母C同一表型中不同基因的突变）；表型：同前，但第一个字母大写，且不用斜体：HisC。2）抗药性突变型（resistant mutant）基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性。表示方法：所抗药物的前三个小写斜体英文
字母加上“r”表示str r 和str s 分别表示对链霉素的抗性和敏感性。
3）条件致死突变型（conditional lethal mutant）：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。常用的条件致死突变是温度敏感突变，用ts（temperature sensitive）表示，这类突变在高温下（如42℃）是致死的，但可以在低温（如25-30℃）下得到这种突变。三、诱变剂与致癌物质——Ames试验（参见 P 212）美国加利福尼亚大学的Bruce Ames教授于1966年发明，因此称为Ames试验具体操作：检测鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhmurium)组氨酸营养缺陷型菌株(his-)的回复突变率。回复突变(reverse mutation或back mutation)：突变体失去的野生型性状，可以通过第二次突变得到恢复，这种第二次突变称为回复突变。由于生物体内、体外可能存在的差异，可在体外加入哺乳动物（如大鼠）微粒体酶系统，使待测物活化，使Ames试
验的准确率达80-90%。第五节细菌基因转移和重组细菌的三种水平基因转移形式：接合、转导、自然转化
（参见 P 215）接合 (conjugation)：
细胞与细胞的直接接触（由F因子介导）转导(transduction)：
由噬菌体介导
自然遗传转化(natural genetic transformation)：
游离DNA分子 + 感受态细胞
一、细菌的接合作用(conjugation)通过细胞与细胞的直接接触而产生的遗传信息的转移和重组过程。1.实验证据 参见P 216
1946年，Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm细菌的多重营养缺陷型杂交实验。
证实接合过程需要细胞间的直接接触的“U”型管实验（ Bernard Davis，1950 ）。2. 机
制（参见P 215）F因子的四种细胞形式 (参见P202)1） F+×F-杂交
F+菌株的F因子向F-细胞转移，但含F因子的宿主细胞的染色体DNA一般不被转移。
杂交的结果：给体细胞和受体细胞均成为F+细胞。理化因子的处理可将F因子消除而使F+菌株变成F-菌株。
2）Hfr ×F-杂交（参见P 217）Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转
移过程，就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生
重组，由此而得名为高频重组菌株。
Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一样与F-细胞进行接合。所不
同的是，当OriT序列被缺刻螺旋酶识别而产生缺口后，F因子的先导区(leading region)结合着染色体DNA向受体细胞转移，F因子除先导区以外，其余绝大部分是处于转移染色体
的末端，由于转移过程常被中断，因此F因子不易转入受体细胞中，故Hfr×F-杂交后的受体细胞(或接合子)大多数仍然是F-。
染色体上越靠近F因子的先导区的基因，进入的机会就越多，在F-中出现重组子的的时间就越早，频率也高。F因子不易转入受体细胞中，故Hfr×F-杂交后的受体细胞（或称接合子）大多数仍然是F-。（参见P218）3）F′×F-杂交（参见P218）细胞基因的这种转
移过程又常称为性导（sexduction）、F因子转导（F-duction），或F因子媒介的转导（F-mediated transduction）。Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成
游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子。F′×F-与F+×F-的不同：给
体的部分染色体基因随F′一起转入受体细胞。
二、细菌的转导（transduction）（参见P218）由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式：一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA带到另一个细菌的噬菌体称为转导噬菌体。细菌转导的二种类型：普遍性转导、局限性转导
1、普遍性转导（generalized transduction）（参见P218）
噬菌体可以转导给体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程
（1）意外的发现（参见P218）转导模型（参见P219）普遍性转导的三种后果：A.进入受体的外源DNA通过与细胞染色体的重组交换而形成稳定的转导子;
B.流产转导（abortive transduction）转导DNA不能进行重组和复制，但其携带的基因可经过转录而得到表达。DNA不能复制，因此群体中仅一个细胞含有DNA，而其它细胞只能得到其基因产物，形成微小菌落。
特点：在选择培养基平板上形成微小菌落。C.外源DNA被降解，转导失败。
2、局限性转导（specialized transduction）（参见P219）局限性转导与普遍性转导的主要区别：a）被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中。而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。
b）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体，故称为局限性转导。而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。
三、细菌的遗传转化（genetic transformation）（参见P220）定义：同源或异源的游离DNA 分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程。感受态细胞：具有摄取外源DNA能力的细胞。1、自然遗传转化（简称自然转化）（参见P221）
1928年，Griffith发现肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）的转化现象。
进行自然转化，需要二方面必要的条件：
建立了感受态的受体细胞;外源游离DNA分子。转染(transfection)：噬菌体DNA被感受态
细胞摄取并产生有活性的病毒颗粒。特点：提纯的噬菌体DNA以转化的（而非感染）途径进入细胞并表达后产生完整的病毒颗粒。
现在把DNA转移至动物细胞的过程也称转染。“接合” “转导” 及“自然转化”这三种在自然界中存在的细菌遗传重组过程各自的特点：a）外源DNA的来源及进入途径有差异；b）决定因素也各有不同。
如何设计实验对三种途径进行区分？2、人工转化（参见P222）四、基因定位和基因组测序（参见P223）
基因定位：通过遗传重组等手段确定不同的基因在染色体上的位置及相对距离，从而获得遗传图谱。
细菌基因转移的三种方式（接合、转导、转化）都可以用来进行细菌基因组作图。
基因组测序：测定待测生物基因组的所有碱基排列顺序，并在此基础上对遗传信息进行研究和分析。1、中断杂交（interrupted mating）技术2、基因连锁
3、遗传图谱
4、基因组测序
5、基因组序列的注释和意义第八节菌种保藏性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求，否则生产或科研都无法正常进行。影响微生物菌种稳定性的因素：a）变异；b）污染；c）死亡；一、菌种的衰退与复壮菌种衰退的特点：大量群体中的自发突变
菌种的复壮：1）从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来，重新获得具有
原有典型性状的菌种。
a）纯种分离； b）通过寄主体进行复壮；2）有意识地利用微生物会发生自发突变的特性，在日常的菌种维护工作中不断筛选“正变”个体。
二、防止衰退的措施1）减少传代次数；
2）创造良好的培养条件；
3）经常进行纯种分离，并对相应的性状指标进行检查；
4）采用有效的菌种保藏方法。
第三章微生物生态
生态系统：在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。
生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。
微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 各种环境中的微生物的种类、分布；
微生物和其它生物的关系；
微生物与物质循环；
第一节自然界中的微生物（参见P293）一、空气中的微生物二、水体中的微生物一）江河水
1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；
2）分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；
3）多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）；
4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；水中的病原微生物会对水质产生重要影响：a）致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；
b）水表微生物会受辐射等作用而被杀灭；
c）原生动物等的吞噬作用；
d）由固形物吸附再沉积到水底；活的非可培养状态（viable but nonculturable state , VBNC state）：细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方式或休眠状态。
在常规培养条件下培养时不能生长繁殖，但仍然是具有代谢活性的活菌。
一般表现为细胞保持完整，胞内酶维持活性，染色体及质粒DNA均保持稳定，而用显微镜观察，其细胞会表现为缩小成球状，细胞表面产生皱折等。VBNC现象是我国青岛海洋研究所的徐怀恕和美国University of Maryland的R R Colwell等于1982年通过对霍乱弧菌和大肠杆菌在海洋与河口环境中的存活规律进行研究后首次提出的，近年来已成为微生物学研究的一个热点。
（二）海水1）嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的。
2）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌。
3）大多数海洋细菌为G—细菌，并具有运动能力。
4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。
（三）水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”水体大量的有机物或无机物，特别是磷酸盐和无机氮化合物——水的富营养化——藻类等过量生长，产生大量的有机物——异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌开始大量生长和代谢,分解含硫化合物，
产生H2S，从而导致水有难闻的气味,鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异
常颜色。
上述过程又称富营养化作用，它是水体受污染并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。“水花”或“水华”（water bloom）：藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。赤潮或红潮（red tides）：在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使海水出现红色或褐色。
引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡。三、土壤中的微生物土壤是固体无机物(岩石和矿物质)、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境。土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营。四、工农业产品上的微生物（参见P301）五、极端环境下的微生物（参见P295~298）六、不可培养的微生物不可培养微生物（uncultured microorganisms）
从环境中直接分离并克隆rRNA并分析其序列和在分子进化树上的位置等方法而发现的目前尚不能在人工条件下获得培养的微生物。
参见P372：不可培养的微生物与生物多样性研究意义：生物多样性和系统发生的多样性（Biodiversity and Phylogenetic diversity）；
微生物生态学的研究提出新的要求；
寻找新的致病微生物；
从不可培养微生物中寻找新的基因、新的蛋白。第二节微生物与生物环境间的相互关系群体（population）：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群，是组成群落的基本组分。
群落（community）：在一定区域或一定生态环境内，各种生物群体构成的一个生态学结构单位，群落中各生物群体之间存在各种相互作用。生态系统（ecosystems）：生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体，是生物圈的组成单元。
任何一个相对完整的自然整体都可以被看作为一个生态系统，如一个池塘，一片森林，一个污水处理池，等等。生物圈（biosphere）：地球上所有生物及其所生活的非生命环境的总称。
微生物生态的研究特点： (参见P293)
以微生物群体，即种群作为主要研究单位。生态系统中生物之间的相互关系：
有利关系：一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；
有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；
中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响；
主要介绍微生物间及微生物与其它生物间最常见的几种相互关系：一、互生二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。
“可分可合，合比分好”一）微生物间的互生关系二）人体肠道正常菌群
互生关系（正常情况）
寄生关系（某些特殊条件下）条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。二、共生二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。互惠共生：二者均得利
偏利共生：一方得利，但另一方并不受害
一）微生物间的共生关系地衣-----藻类和真菌的共生体二）微生物和植物间的共生关系
根瘤菌与豆科植物间的共生------形成根瘤共生体三）微生物与动物的共生关系1. 与昆虫的共生关系
2. 与反刍动物的共生关系反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。
瘤胃也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件----食物和严格的厌氧环境三、寄生一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。一）微生物间的寄生二）微生物与动植物间的寄生关系四、拮抗某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。五、竞争两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。六、捕食
一种种群被另一种种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。第三节微生物在生态系统中的作用（参见P288）思考题：1）试论微生物与水体富营养化作用，你认为对此类污染该如何进行防治？2）试用一些典型例子说明微生物与生物环境之间的相互关系。3）微生物在生态系统中的地位怎样？
第十章
传染与免疫病原微生物感染机体对抗免疫学免疫(immunity)：生物体能够辩认自我与非自我，对非我做出反应以保持自身稳定的功能。
传统的免疫概念:机体抵抗病原微生物的能力，即抗传染免疫。
现代免疫的概念
免疫功能的分类：第一节感染的一般概念（参见P376）
病原微生物(Pathogenic microorganism)，或病原体(pathogen)：寄生于生物(包括人)
机体并引起疾病的微生物。感染(infection)，又称传染：机体与病原体在一定条件下相互作用而引起的病理过程。
感染不是疾病的同义词！传染病：由有生命力的病原体引起的疾病，与由其它致病因素引起的疾病在本质上是有区别的。
病原体、传染性、流行性、地方性、季节性、免疫性
一、感染的途径与方式外源性感染：来源于宿主体外的感染，主要来自病人、健康带菌(毒)者和带菌(毒)动、植物。
内源性感染：当滥用抗生素导致菌群失调或某些因素致使机体免疫功能下降时，宿主体内正常菌群引起的感染。
1. 感染的途径（参见P376）
2. 感染的部位及方式病原体侵入机体的途径：a）绝大多数病原体不能穿过完整的皮肤，而是通过机体的自然开口、皮肤表面的创伤裂口，或通过导管、静脉注入或外科切口等医源性的途径，进入机体内部。
b）极少数能穿过皮肤(如血吸虫、钩虫)；
c）有的能穿过粘膜(如脊髓灰质炎病毒、麻诊病毒) ，然后通过血循环达到特定组织部位、造成病变；有的(如白喉杆菌)能附着在粘膜上生长繁殖形成局部病灶，产生毒素，引起各种症状。病原体侵入人体后寄生和造成病变的方式：（参见P377）细胞外感染、细胞内感染（兼性细胞内感染、专性细胞内感染）二、微生物的致病性感染致病1. 细菌的致病性：细菌的致病性是对特定宿主而言，能使宿主致病的为致病菌，反之为非致病菌，但二者并无绝然界限。
病原菌致病力的强弱：侵袭力、毒素1）侵袭力(invasiveness)：（参见P377）病原菌突破宿主防线，并能于宿主体内定居、繁殖、扩散的能力，称为侵袭力。 吸附和侵入能力； 繁殖与扩散能力；
对宿主防御机能的抵抗能力
2）毒素(toxin)细菌毒素按其来源、性质和作用的不同: 外毒素、内毒素（1）外毒素（exotoxin）：
病原细菌，主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒素，如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；也有存在于胞内，当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素。特点：通常为蛋白质，抗原性强，可选择作用于各自特定的组织器官，不同病原菌产生的外毒素不同，所引起的症状也不同。其毒性作用强，但毒性不稳定，对热和某些化学物质敏感。
类毒素（toxoid）和抗毒素（antitoxin）：利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点，用0.3-0.4%甲醛处理，使其毒性完全丧失，但仍保持抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素，常用来预防注射。也可用类毒素注射动物（如马），以制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。
（2）内毒素（endotoxin）
革兰氏阴性菌的细胞壁物质，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌体裂解时释放，作用于白细胞、血小板、补体系统、凝血系统等多种细胞和体液系统，引起发热、白细胞增多、血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用，但相对毒性较弱。各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。
外毒素与内毒素的比较：*1mg肉毒毒素纯品可杀死2亿（2000万）只小鼠或一百万只豚鼠，
中毒的死亡率几近100%，但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降低。1mg破伤风毒素可杀死100万只小鼠，1mg白喉毒素可杀死1000只豚鼠。2. 病毒的致病性（参见P377）病毒感染的特点：活细胞中寄生、基因水平感染
3. 真菌的致病性：（参见P377）真菌中毒与一般细菌病毒感染不同，有地区性与季节性，但没有传染性，不引起流行。
三、传染后的表症病原体侵入其宿主后，二者之间的力量对比决定着传染的结局：
隐性传染
带菌状态
显性传染第二节宿主的非特异免疫非特异免疫(non-specific immunity)，是机体的一般生理防卫功能，又称天然免疫(innate immunity)；是在种系发育过程中形成的，由先天遗传而来，防卫任何外界异物对机体的侵入而不需要特殊的刺激或诱导。主要包括生理屏障、细胞因素和体液因素。 天然免疫的组成（参见P381）一、生理屏障:皮肤与粘膜、生理上的屏障结构1、皮肤与粘膜：
1）机械的阻挡和排除作用：
健康机体的外表面覆盖着连续完整的皮肤和粘膜结构，其外面的角质层是坚韧的，不可渗透的，组成了阻挡微生物入侵的有效屏障。
2）分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用：
3）共生菌群
人的体表和与外界相通的腔道中存在大量正常菌群，通过在表面部位竞争必要的营养物，或者产生如象大肠杆菌素、酸类、脂类等抑制物，而抑制多数具有疾病潜能的细菌或真菌生长。
临床上长期大量应用广谱抗菌素，肠道内对药物敏感的细菌被抑制，破坏了菌群间的拮抗作用，则往往引起菌群失调症，如耐药性金黄色葡萄球菌性肠炎。
2.生理上的屏障结构体内的某些部位具有特殊的结构而形成阻挡微生物和大分子异物进入的局部屏障，对保护该器官，维持局部生理环境恒定有重要作用。
1）血脑屏障：
2）血胎屏障：二、细胞因素主要是指体内的各种吞噬细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力。
1.吞噬细胞(phagocytes)的种类：
吞噬细胞分为大、小吞噬细胞两类。具有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力，并且由于吞噬细胞表面存在补体受体、抗体受体等多种受体，当有相应配体存在并与之结合时，将刺激吞噬细胞活化，大大增强其吞噬杀伤能力。
2．吞噬过程： 完全吞噬：病原体被吞噬后，被杀死并消化分解，不能消化的残渣排出体外。
不完全吞噬：有些病原体，如结核杆菌、麻风杆菌、布氏杆菌等胞内寄生菌，具有抗吞噬溶酶体形成或抗溶菌酶等逃避机制，在免疫力低下的机体内，虽被吞噬，却不能杀死，反而随吞噬细胞移动，造成扩散。
此外，巨噬细胞还可分泌多种可溶性因子，不但有加强杀菌促进
炎症的作用，还具有免疫调节等重要功能。同时，作为抗原提呈细胞，是特异性免疫的重要组成部分。3.自然杀伤细胞(Natural killer cells, NK)：NK细胞属于淋巴细胞，主要分布于外周血和脾脏，具有不须事先致敏，不须其它辅助细胞或分子的参与而直接杀伤靶细胞的功能。NK细胞通过释放穿孔素(perforin)和颗粒酶造成靶细胞死亡，也可通过释放肿瘤坏死因子(TNF)杀伤靶细胞。某些肿瘤细胞和微生物感染细胞可以成为N K细胞的靶细胞，而且NK细胞活性较其它杀伤细胞更早出现，因此在抗肿瘤抗感染特别是病毒感染中起重要作用。
三、体液因素正常体液和组织中抵抗病原体的成分：补体系统、干扰素、溶菌酶等。1.补体系统（complement system）：存在于正常机体体液中的非特异性的杀菌物质，包括廿余种蛋白质成分，主要由肝细胞和巨噬细胞产生，通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。当在一定条件下促发补体系统的一系列酶促级联反应，使补体由无活性形式转变为对病原体具有杀灭作用的活性形式称补体激活。（参见P 382）
对病原体具有杀灭作用的补体活性形式----引起膜不可逆损伤，导致细胞溶解（革兰氏阴性菌、具有脂蛋白膜的病毒颗粒、红细胞和有核细胞）。
补体激活的经典途径---被任何抗原抗体复合物所激活，起补充抗体的作用-----补体
补体激活的替代途径---酵母多糖、LPS等多种微生物及其产物所激活
补体的生物学功能： 溶解或杀伤细胞: C5 – 9能溶解或杀伤某些抗原细胞；
趋化作用: C3a、C5a、C567是吞噬细胞的趋化因子；
免疫粘附作用：Ag · Ab · C4b · 2a · 3b 复合物中，C3b为吞噬细胞所具有的C3b 受体； 中和病毒：
过敏毒素（促进炎症）作用： C3a、C5a既是趋化因子，又是过敏毒素；2.干扰素（interferon，IFN）：（参见P382）干扰素是由干扰素诱导剂作用于活细胞后，由细胞产生的一种蛋白质，当它再作用于其它细胞时，该细胞即获得了抗病毒和抗肿瘤等方面的免疫力。
宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生的一类低分子量糖蛋白，分 、 、 三组。干扰素作用于宿主细胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白质合成，影响病毒的组装释放，具有广谱抗病毒功能；同时，还有多方面的免疫调节作用。3.溶菌酶（lysozyme）：
14.7KD不耐热、含精氨酸丰富的碱性蛋白，主要来源于吞噬细胞并可分泌到血清及各种分泌液中，能水解革兰氏阳性菌胞壁肽聚糖而使细胞裂解。溶菌酶也存在于鸡蛋清和某些细菌中，可提纯并加工制成各种制剂，用于治疗中耳炎、咽喉炎、副鼻窦炎等慢性疾病。体液中还有β溶解素(β-lysin)、转铁蛋白、血浆铜蓝蛋白、C反应蛋白等多种能杀菌或抑菌的因素，但直接作用很弱，仅在机体免疫中起辅助作用。四、炎症（inflammatory）（参见P384）炎症是机体受到有害刺激时所表现的一系列局部和全身性防御应答，可以看作是非特异免疫的综合作用结果，其作用是清除有害异物、修复受伤组织，保持自身稳定性。
炎症(红、肿、痛、热和功能障碍)既是一种病理过程，又是一种防御病原体的积极方式： 动员了大量的吞噬细胞聚集在炎症部位；
血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩；
死亡宿主细胞的堆积可释放抗微生物物质；
炎症中心氧浓度下降和乳酸积累，进一步抑制病原菌的生长；
适度的体温升高可以加速免疫反应的进程。
第三节宿主的特异性免疫一、特异性免疫的一般概念
1.特异性免疫（specific immunity）的概念：（参见P385）特点：获得性、高度特异性、记忆性
2.免疫系统(immune system)：
免疫系统：（获得性免疫的物质基础）包括免疫器官、免疫细胞、免疫分子。1）免疫器官：中枢免疫器官、周围免疫器官中枢免疫器官：免疫细胞发生和分化的场所，包括骨髓、胸腺等。
周围免疫器官：免疫细胞居住和发生免疫应答的场所，包括淋巴结、脾脏和粘膜相关淋巴组织。
2)免疫细胞：主要包括淋巴细胞、粒细胞和肥大细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞，广义地还包括红细胞和血小板及其各类细胞的祖细胞。
它们均来自骨髓多能造血干细胞！
免疫活性细胞：一类能接受抗原刺激，并引起特异性免疫反应的细胞。
T细胞：起源于骨髓，在胸腺中成熟，然后转移到外周淋巴器官，其功能是执行细胞免疫。 B细胞：骨髓中的多能干细胞分化成淋巴细胞，再分化成前B细胞，进一步发育成为成熟B细胞。当受抗原刺激后，B细胞先转化为浆母细胞，再分化为浆细胞，产生并分泌抗体，进行体液免疫。
3）免疫分子：膜表面免疫分子和体液免疫分子（参见P388）
二、抗原和抗体1.抗原（Antigen，Ag）
抗原是能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质。
免疫原性（immunogenicity）：抗原在体内激活免疫系统，使其产生抗体和特异效应细胞的特性。免疫反应性（immunoreactivity）或反应原性（reactinogenicity）：抗原能与相对应的免疫应答产物(抗体及致敏淋巴细胞)发生特异结合和反应的能力。
完全抗原（complete antigen）或免疫原（immunogen）：具有免疫原性和反应原性的抗原。
不完全抗原（incomplete antigen）或半抗原（hapten）：只有反应原性而没有免疫原性的抗原。
抗原免疫原性的物质基础：（参见P388）
异物性：异种物质、同种异体物质、
自身异物； 分子量大小； 化学结构与组成；
抗原决定簇（antign determinant），或表位（epitope）：
抗原物质上能够刺激淋巴细胞产生应答并与其产物特异反应的化学基团。它是抗原特异性的物质基础。抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原价，一般抗原是多价的。 2.抗体（antibody， Ab）机体在抗原物质刺激下所形成的一类能与抗原特异结合的血清活性成分称为抗体，又称免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig）。
抗体是由B细胞合成并分泌的。（1）Ig 的基本结构与分类 （参见P 391）Ig 基本上只有五种， IgG、IgM、IgA、IgD和IgE。
2） IgG的生理功能：（参见P 390）
在血清中它是主要的IgG ，占血清中Ig总量的80%左右， IgG 主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞合成，是主要的抗传染抗体。它是唯一能通过胎盘的抗体；抗原免疫动物，血液中首先出现IgM，其后才出现IgG，IgA出现得最晚。
三、免疫应答（一）免疫应答的基本过程: 感应阶段、反应阶段、效应阶段1. 感应阶段：机体接受抗原刺激的阶段
免疫活性细胞表面有抗原受体，所以能够识别抗原。每个淋巴细胞表面只有一种抗原受体，只能识别一种抗原，当它们结合后，抗原刺激细胞增殖、分化而产生免疫应答。
2. 反应阶段：淋巴细胞识别抗原后，即被活化进行增殖、分化
被特异性抗原激活的T细胞转化为淋巴母细胞，再增殖、分化，成为有免疫效应的致敏淋巴细胞；
被特异性抗原激活的B细胞被活化后，转化为浆母细胞，再增殖、分化为浆细胞，分泌抗体。受抗原刺激的淋巴细胞，在分化过程中，还有一部分细胞在中途停顿下来，不再增殖分化，成为记忆细胞，在体内能较长时间存在。当再次受到同种抗原刺激时，能迅速分化增殖成大量致敏淋巴细胞和浆细胞，分别产生大量淋巴因子及抗体。3. 效应阶段：抗原成为被打击的对象 B细胞介导的体液免疫：体液中的抗体与相应的抗原进行特异性结合，发挥免疫效应的过程 与抗原特异结合
激活补体
结合细胞
通过胎盘 T细胞介导的细胞免疫：致敏淋巴细胞通过与相应的抗原接触直接杀伤病原靶细胞，或释放多种可溶性的生物活性物质（淋巴因子），发挥免疫效应。
发酵技术指标 沃蒙特发酵技术服务平台 NO 项目英文技术名称名称指标 1他克莫司Tacrolimus 发酵单位：大于 1.0g/L, 发酵周期： 240 小时 , 提取收 率： 60-70% 2西罗莫司Sirolimus\Rapamyci 发酵单位： 1000±200 mg/L，发酵周期： 192hrs ，收率：35- 40% n产品含量：≥ 98% 3乳酸链球菌素Nisin 发酵水平 : 12-15g /L ，发酵时间：16-20小时，收率 :65% 以上。 4霉酚酸mycophenolate 发酵单位： 12g/L 以上，发酵时 间：160 小时，提取得率：mofetil, MMF 75% 5去甲金霉素DMCT,Demethylchlor 发酵单位： 10± 2g/L ，发酵时间： 200 小时，产品收率： 75％ tetracycline 6雄烯二酮Androstenedione 发酵时间 96 ± 24 hrs ，每 3- 3.3 公斤植物甾醇可获 得 1 公斤雄烯二酮。 7利福霉素Rifamycin 发酵周期 220 小时，发酵单位大于 20g/L ，收率 65% 86- 羟基烟酸6-Hydroxynicotinic 纯度：≥ 98%，用途说明：用于合成维 生素 A Acid 9L- 缬氨酸Valine 发酵产酸： 60±5 克 /L ，发酵周 期： 60 ± 5 小时，提取 收 率： 65%（医药级） 10 L- 异亮氨酸Isoleucine 发酵产酸： 25-30 克 / 升，发酵周期 : 60-72 小时， 提取收 率： 80% 发酵单位 :35 ± 3g/L ，发酵时间 :33-35 小时，产品 得率 : 饲 11 L- 色氨酸Tryptophan 料级≥ 85%，药品级 ≥ 70%，产品质量 :>98.0%( 纯度 ) ， 糖转化率： 18% 12 糖化酶Glucoamylase 发酵周期： 6～7 天，酶 活： 8 万- 10 万 U 13 耐高温淀粉酶Amylase 发酵周期： 140h，酶活： 17 万单位 14 纤维素酶Cellulase 发酵周期： 6～7 天，酶活： 80-100IU 15 超级泰乐菌素Super tylosin 发酵单位： 14000- 16000U/ml 发酵时间： 130-150 小时提 取 收率： 70-75%
1?间歇培养或分批培养：微生物在化学成分一定的培养基中进行培养。 同步培养：培养基中所有细胞处于同一生长阶段，群体与个体的行为一致。 2?芽抱：某些细菌在生长的一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具有较强抗性的休眠体。 3?伴抱晶体：有些芽抱杆菌在形成芽抱的同时，在细胞内产生晶体状内含物。 4. 连续培养：在对数生长期的培养容器中不断加入新鲜的培养基，同时不断放出代谢物，使微生物所需 的营养及时得到补充，有害的代谢产物及时排除，菌体的生长不受影响。 5. 发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 6. 原生质体融合：通过人工的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并产生重组子的过程。 7. 营养缺陷型菌株：野生菌株经过人工诱变处理后，丧失了合成某种营养物质的能力，这些菌株生长的培养基中必需添加该种营养物质。 8. 接合：通过供体菌和受体菌的细胞直接接触、传递大段DNA （包括质粒）遗传信息的现象。 整合：外来DNA片段插入染色体中的过程。 9. 转导：借助噬菌体，把供体细胞中DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。 10. 转染：将病毒的DNA （或RNA）人为地抽提分离出来，用它来感染感受态的受体细胞，并进而产生正常病毒的后代，是特殊的“转化”。 11. 转化：某一基因型的细胞直接从周围介质中吸收另一基因型细胞的DNA，并将它整合到自己的基因组中，造成基因型和表型发生相应变化的现象。 12. 巴斯德效应：指在厌氧条件下，向高速发酵的培养基中通入氧气，抑制糖酵解的现象。 13. 半合成抗生素：通过人工化学合成的方法对它的结构进行修饰与改造，把它的“短板”弥补上，扬长避短，发挥更好的效力。因为是基于它原有的结构作为起始原料。 14. 组成酶：它的合成与环境无关，随菌体形成而合成，是细胞固有酶，在菌体内的含量相对稳定。 15. 诱导酶：只有在环境中存在诱导剂时，才开始合成，一旦环境中没有了诱导剂，合成就终止。 同工酶：催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。 16. 初级代谢产物：对微生物的生产是必需的，与微生物细胞的形成过程同步。如氨基酸、核苷酸、乙醇
浙江大学2000年工业微生物考研试题 一、是非题（共16分。只需注明 “ 对 ” 或 “ 错 ” ） ? 遗传型相同的个体在不同环境条件下会有不同的表现型。 EMP 和 HMP 代谢途径往往同时存在于同一种微生物的糖代谢中。 如果碱基的置换，并不引起其编码的肽链结构的改变，那么，这种突变现象称为沉默突变。 低剂量照射紫外线，对微生物几乎没有影响，但以超过某一阈值剂量的紫外线照射，则会导致微生物的基因突变。 在宿主细胞内， DNA 病毒转录生成 mRNA ，然后以 mRNA 为模板翻译外壳蛋白、被膜蛋白及溶菌酶。 总状毛霉和米根霉同属藻状菌纲。 大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。 产子囊孢子的细胞一定是双倍体，而出芽生殖的细胞可以是双倍体，也可以是单倍体。 E.coli K12( l ) 表示一株带有 l 前噬菌体（ Prophage) 的大肠杆菌 K12 溶源菌株。 因为不具吸收营养的功能，所以，将根霉的根称为“假根”。 因为细菌是低等原核生物，所以，它没有有性繁殖，只具无性繁殖形式。 与单独处理相比，诱变剂的复合处理虽然不能使微生物的总突变率增大，但能使正突变率大大提高。 微生物系统分类单元从高到低依次为界、门、纲、科、目、属、种。 在自然条件下，某些病毒DNA 侵染宿主细胞后，产生病毒后代的现象称为转染（transfect) 。 一个操纵子中的结构基因通过转录、转译控制蛋白质的合成，而操纵基因和启动基因通过转录、转译控制结构基因的表达。 蓝细菌是一类含有叶绿素 a 、具有放氧性光合作用的原核生物。 二填充题（共 30分）： 实验室常见的干热灭菌手段有 a 和 b 等。 实验室常用的有机氮源有 a 和 b 等，无机氮源有 c 和 d 等。为节约成本，工厂中常用e 等作为有机氮源。 细菌的个体形态主要有 a 、 b 和 c 等。 细菌肽聚糖由 a 和 b 交替交联形成基本骨架，再由 c 交差相连，构成网状结构。 a 是芽孢所特有的化学物质。一般它随着芽孢的形成而形成，随芽孢的萌发而消失。 微生物系统命名采用 a 法，即 b 加 c 。 中体 (mesosome) 是 a 内陷而成的层状、管状或囊状结构。它主要功能 b 。 鞭毛主要化学成分为 a ，鞭毛主要功能为 b 。 荚膜的主要化学成分有 a 和 b 等，常采用 c 方法进行荚膜染色。 霉菌细胞壁化学组成是 a 等；酵母菌细胞壁化学组成是 b 和 c 等。 培养基按其制成后的物理状态可分为 a 、 b 和 c 。 枝原体突出的形态特征是 a ，所以，它对青霉素不敏感。 碳源对微生物的主要作用 a 。 Actinomycetes 是一类介于 a 和 b 之间，又更接近于 a 的原核微生物。它的菌丝因其形态和功能不同可分为 c 、 d 和 e 。 霉菌的有性繁殖是通过形成 a 、 b 和 c 三类孢子而进行的。其过程都经历 d 、 e 、 f 三阶段。大多数霉菌是 g 倍体。
浙江大学工业微生物92-97 1992 年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一填空（共15分） 1、细菌一般进行a 繁殖，即b 。酵母的繁殖方式分为有性和无性两类，无性繁殖又可分为c ，d 两种形式，有性繁殖时形成 e ；霉菌在有性繁殖中产生的有性孢子种类有 f ，g ，h ；在无性繁殖中产生的无性孢子种类有i ，j ，k ；放线菌以l 方式繁殖，主要形成m ，也可以通过n 繁殖。 2、一摩尔葡萄糖通过EMP途径和TCA循环彻底氧化，在原核微生物中产生a 摩尔ATP，在真核微生物中产生b 摩尔ATP，这是因为在真核微生物中，c 不能通过线粒体膜，只能借助于d 将EMP途径产生的磷酸二羟丙酮还原成 e ，后者可进入线粒体，将氢转移给f ，形成g ，自身又回复到磷酸二羟丙酮。这一过程称为“穿梭”，每次穿梭实际损失h 个ATP。 3、微生物基因突变的机制包括a 、b 及c 。诱发突变的方法分为物理方法和化学方法，物理方法主要是d ， e ， f 和g ；化学诱变剂包括h ，i 和j 。 二是非题（叙述正确的在括号写T，错误的写F，共10分） 1、自养型、专性厌氧型微生物不是真菌（） 2、在酵母细胞融合时，用溶菌酶破壁（） 3、从形态上看，毛霉属细菌都有假根（） 4、营养缺陷型菌株不能在基本培养基上正常生长（） 5、产黄青霉在工业生产上只用于生产青霉素（） 6、分子氧对专性厌氧微生物的抑制和制死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶（） 7、同工酶是指能催化同一个反应，有相同控制特征的一组酶（） 8、基因位移是借助于酶或定向酶系统实现的主动输送，因此不需要消耗能量（） 9、培养基中加入一定量NaCl的作用是降低渗透压（） 10、噬菌体的RNA必须利用寄主的蛋白质合成体系翻译，因此只能在寄主体内繁殖（） 三. 名词解释（共15分） 1、抗代谢物 2、温和噬菌体 3、阻遏酶 4、转化 5、活性污泥 四在恒化器中培养微生物，在稳态操作时，μ=D，D为稀释率，μ可用Monod公式描述：求：a. 恒化器出口底物浓度S0和微生物浓度X0 b. 当稀释率D增加到一定程度后会产生“清洗”现象，求发生清洗现象的最小稀释率Dcrit c. 单位体积细胞产率可以用细胞出口浓度X0与稀释率的乘积DX0表示。求当DX0达到最大值时的稀释率Dmax 五. 简要叙述工业微生物研究和实验中的微生物培养基必须具备的要素和对于大规模生产 时对培养基的基本要求。（15分） 六. 以肌苷酸生产菌为例，说明营养缺陷型菌株筛选的机理及筛选的方法。（15分） 七. 试述革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁组成上的差别，并判断下述几种微生物的染色结果是什么。 a. 枯草芽孢杆菌 b. 金黄葡萄球菌 c. 大肠杆菌 d. 乳链球菌 e.假单孢菌 1993年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一填空（共15分，每格0.5分）
工业微生物学3章 1、 什么是营养物质？营养物质有哪些生理功能？ 营养指物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的过程，这些能量和物质即为营养物质。 营养物质的生理功能有：为生物提供必需的能量，结构合成物质，调节生物体的新陈代谢，为生物提供良好的生理环境。 4、什么是能源？试以能源为主，对微生物营养类型进行分类能源是指能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。 能源是指能为微生物的生命活动提供必需的能量来源的营养物质和辐射能。 以能源，碳源不同可将微生物分成四大类: 7、什么是生长因子？它主要包括哪几类化合物？是否任何微生物都需要生长因子？如何才能满足微生物对生长因子的需求？ 生长因子：某些微生物不能从普通的碳源。氮源合成，而需要另处少量加入来满足生长需要的有机物质。 主要包括：氨基酸，维生素，嘌呤和嘧啶及其衍生物、甾醇、胺类、C4～C6 的分枝或直链脂肪酸等。 各种微生物所需的生长因子互不相同，有的需要多种，有的不需要，培养条件也会影响微生物对生长因子的需求。 为了满足微生物对生长因子的需求，一般要在培养基本中添加少量的该种生长因子。 9、为什么实验室配制培养基时，一般采用蛋白胨而不是以蛋白质为氮源？为什么枯草杆菌能水原明胶，而大肠杆菌则不能？ 蛋白胨是水解产物，微生物可直接利用，另处蛋白胨比蛋白质更易保存，所以实验室一般用蛋白质胨作氮源。 大肠杆菌是G+ 菌，它的细胞壁中含有脂多糖和外壁层，使蛋白分解酶无法穿过细胞壁，来到胞外水解明胶，而枯草杆菌是G-菌，情况相反，因而可以水解明胶。 13、什么是选择性培养基？它在工业微生物学工作中有何重要性？试举一例并分析其中的选择性原理。 根据某种某类微生物的特殊营养要求，或对某些物理，化学条件的抗性而设计的培养基，称为选择性培养基，其重要性在于它可以使混合菌样中的劣势变成优势菌，从而提高该菌的筛选效率。 例如，已知结晶紫可以抑制革兰氏阳性菌，那么，在革兰氏阳，阴性菌的混合培养物中加入结晶紫，即可使革兰氏阳性菌的生长受到抑制，而分离对象革兰氏阴性菌则可趁机大大增殖，在数量占据优势。 16、什么是微生物的最适生长温度？温度对同一微生物的生长速度，生长量代谢速度及各代谢产物的累积的影响不否相同？研究这一问题有何实践意义？ 最适生长温度是某微生物分裂代时最短成生长速率最高时的培养温度。同一微生物的不同生理过程有着不同的最适温度，温度对同一微生物的生长速度，生长量，代谢速度及各代谢产物的累积量的影响各不相同。 研究这一问题，使我们能根据目标产物的情况，选择最适温度，以提高发酵生产效率。 19、 24、导酵母菌接种到含有葡萄糖和最低限度无机盐的培养液中，并分装到烧瓶A 和B 中，将烧瓶A 放在30 的好氧培养中，烧瓶B 放在30 的 氧培养。问： A 哪个培养能获得更多的A TP ？A B 哪个培养能获得更多的酒精：B C 哪个培养中的细胞世代时间更短？A D 哪个培养能获得更多的细胞量？A E 哪个培养液的吸光更高？A 能 源 CO2(自养型)------- 自养型 有机碳化物-------光能异养型 光： 光能营养型 化合物： 化能营养型
1.工业微生物育种在发酵工业中的作用如何？其目的是什么？ 工业微生物育种建立在： （1）遗传和变异（微生物遗传学）的基础之上； （2）物理和化学诱变剂的发现和应用； （3）工业自动化（自动仪表装置和微机）。 工业微生物育种在发酵工业中占有重要地位，是决定该发酵产品能否具有工业化价值及发酵过程成败与否的关键。 2.工业微生物发展经历了哪几个阶段？ 1)自然选育阶段 2)人工诱变选育阶段 3)杂交育种阶段 4)代谢控制育种阶段 5)基因工程育种阶段 3.工业微生物育种的核心指标有哪些？ 1)在遗传上必须是稳定的。稳定性。 2)易于产生许多营养细胞、孢子或其它繁殖体。 3)必须是纯种，不应带有其他杂菌及噬菌体。 4)种子的生长必须旺盛、迅速。 5)产生所需要的产物时间短。转化率。 6)比较容易分离提纯。 7)有自身保护机制，抵抗杂菌污染能力强。 8)能保持较长的良好经济性能。产率。
9)菌株对诱变剂处理较敏感，从而可能选育出高产菌株。 10）在规定的时间内，菌株必须产生预期数量的目的产物，并保持相对地稳定。 4.革兰氏阳性和阴性菌的细胞壁结构有何差异？它们对溶菌酶和青霉素的敏感有何不同？ 5.缺壁细菌有哪些类型和异同？制备缺壁细菌主要有哪些途径？原生质体：G+菌经溶菌酶或青霉素处理； 球状体：G-菌，残留部分细胞壁。 是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。 L型细菌：自发突变形成细胞壁缺陷菌株； 6.原生质体制备时，为什么不同微生物要选择不同的酶？举例说明。 酶在原生质体制备中主要用来酶解细胞壁的，不同的微生物其细胞壁成分及含量可能不同，所以要用不同的酶。 酵母菌的细胞壁主要成分有葡聚糖、甘露聚糖蛋白质、几丁质。霉菌的细胞壁：主要成分是纤维素、几丁质、葡聚糖等。
第一章绪论 4．什么是微生物？它主要包括哪些类群？ 答：微生物并不是生物分类学上的名词，他是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。它包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体和衣原体，属于真核类的真菌（酵母菌，霉菌），原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒，拟病毒和阮病毒）。 13．微生物有哪五大共性？其中最基本共性的是哪个？为什么？ 答：微生物五大共性分别是：(1)体积小，面积大；(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。其中最基本的特性是体积小，面积大。微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。 第二章微生物的结构与分类 8．微生物学名的命名原则有哪些？“Bacillus subtilis (Ehrenberg)Cohn”的含义是什么？ 答：命名原则在书本32页最后1行到33页倒数第3行或课件第二章（1）的37-41张（二、微生物的命名）。含义是：芽孢杆菌属的一种 9.试绘出细菌的结构简图，注明其一般结构和特殊结构，以及它们的主要生理功能。 答：细菌的结构简图（见图2.3.9） 一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，是所有细菌都有的构造。 特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢等，并非所有细菌都有的构造。 细胞壁的功能：1、决定了革兰氏染色的性质；2、决定细菌的基本形态；3、决定细胞的抗膨压（保护细胞免受渗透压变化的破坏）4、决定对溶菌酶的敏感性；5、决定了对青霉素的抗性；6、为鞭毛运动提供支点；7、决定细胞的抗原性；8、决定细菌的毒性（致病性） 细胞膜的功能：a控制细胞内外物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换；b 维持细胞内正常渗透压的渗透屏障作用；c细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜物质等大分子的合成
一、填空题 (每小题2.5分，共25分) 1.微生物是指所有形体微小，单细胞或结构简单的多细胞，或没有细胞结构的一群最低等生物。 2.工业微生物主要包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、噬菌体等五大类, 其主要特性是(l) 种类多 (2) 分布广(3) 繁殖快 (4) 代谢强 (5) 易变异。 3.细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，它是由许多肽聚糖单体聚合而成的大分子化合物, 其结构是由N—乙酰葡萄糖胺与N—乙酰胞壁酸重复交替连接构成骨架, 短肽接在N—乙酰胞壁酸上，相邻的短肽交叉相联而形成致密的多层网状结构。 4.原核生物的细胞核比较原始简单，没有核膜包住，不具核仁和典型染色体，故称拟核,它实际上是一条很长的环状双链DNA 与少量类组蛋白及RNA结合, 经有组织地高度压缩缠绕而成的一团丝状结构, 其功能是起贮存遗传信息和传递遗传性状的作用。 5.噬菌体是侵染原核生物(细菌、放线菌和蓝细菌)的病毒，它是一种超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞寄生的大分子微生物, 其生长繁殖过程可分为吸附、侵入、增殖、成熟、裂解五个阶段。 6.微生物的四大营养类型是光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。微生物的营养五要素是水、碳源、氮源、无机盐和生长因子。 7.从自然界中分离筛选菌种一般可分为样品采集、增殖培养、纯种分离、性能测定等四个步骤。营养缺陷型的选育过程一般可分为诱变、中间培养、淘汰野生型、营养缺陷型检出、营养缺陷型鉴定、变异株的筛选等六个步骤。 8.能够满足野生型菌株生长要求的最低成分合成培养基称为基本培养基。能够满足各种营养缺陷型菌株生长要求的培养基称为完全培养基。 9.化学诱变剂按其作用方式可分为天然碱基类似物、烷基化剂、移码诱变剂、亚硝酸等四大类。紫外线(uv)是物理诱变剂, 它引起DNA结构改变的形式主要有氢键断裂、DNA链断裂、水合作用、T二聚体形成。 10.常用的六种菌种保藏方法是斜面冰箱保藏法、石蜡油封藏法、麸曲保藏法、砂土管保藏法、甘油低温保藏法、冻干法。 二、名词解释 (每小题３分，共18分) 1.革兰氏染色法一种重要的细菌鉴别染色法。该染色法的步骤是：（1）先用结晶紫液初染；（2）再用碘液媒染（与结晶紫形成不溶于水的复合物）；（3）接着用95%乙醇进行脱色；（4）最后再用番红（沙黄）液复染。经过这种染色方法可以将所有细菌基本上区分为两大类：革氏阳性细菌被染上紫色，革氏阴性细菌被染上红色。 2.巴斯德消毒法一种低温消毒法，具体的处理温度和时间各有不同，一般在60~85℃下处理15s至30min。用于牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体的消毒方法，主要目的是杀死其中无芽孢的病原菌，而又不影响它们的风味。 3.营养缺陷型是指在某些营养物质(如氨基酸、核苷酸、维生素等)的合成能力上出现缺陷，必须在培养基中外加这些营养成分才能正常生长的变异菌株。 4. 溶源性细菌受到温和噬菌体侵染而带有原噬菌体却又没有形态上可见到的噬菌体粒子的宿主菌，称为溶源性细菌，简称溶源菌。 5.活性污泥是由污水中繁殖的好气性微生物群体组成的絮状污泥，具有很强的吸咐、凝聚和氧化分解污水中有机物质和其它物质的能力。 6.生物传感器生物传感器是一种利用生物活性物质的分子识别能力, 选择性地识别和测定各种生物化学物质的传感器。它是分析生物学与传感器技术交叉的产物。 三、问题解答 (共57分) l.何谓大肠菌群? 简述食品中大肠菌群数的测定方法。(6分) 大肠菌群是指一群在37℃、24小时内能发酵乳糖、产酸产气、需氧或兼性需氧, 革兰氏阴性、无芽孢的杆状细菌。主要包括大肠杆菌、产气杆菌和一些中间类型的杆菌。 检测大肠菌群的方法有多管发酵法与滤膜法两种: 多管发酵法又称水的标准分析方法,大多数卫生单位与水厂均普遍采用此法。多管发酵法检测食品中大肠菌群数的操作过程为：(l) 培养基的制备, (2) 食品检样稀释, (3) 乳糖初发酵试验, (4) 平板分离培养, (5) 证实试验, (6) 报告MPN (大肠菌群的最可能数)。 滤膜法是一种快速的测定方法, 其结果重复性较好, 又能测定较大体积的水样, 目前巳有很多供水公司采用此法。其检测程序为：滤膜洗涤灭菌→滤膜过滤器安装→加水样抽滤→移滤膜贴于培养基上→培养与计数。 2.现有一培养基配方如下:可溶性淀粉5%、蛋白胨1.5%、磷酸二氢钾0.5%、硫酸镁0.1%、琼脂2%, pH5.0,试回答下列问题: (l)按营养物质来源分类, 属何种类型培养基? 为什么? (2)此培养基适于培养哪类微生物? 为什么? (3)简述配制200ml该斜面培养基的操作过程。 (7分) (1) 属半合成培养基。因培养基中，一部分采用天然材料，另一部分用已知的化学药品组成。 (2) 此培养基适于培养霉菌。因pH5.0适于培养霉菌和酵母菌, 但酵母菌不能直接利用可溶性淀粉为碳源。 (3) 操作过程：准确称量可溶性淀粉10g、蛋白胨3g、 磷酸二氢钾1g、硫酸镁0.2g、琼脂4g于500ml烧杯中→加入200ml水溶解→调节pH5.0 →加热融解→补足水分→分装试管→灭菌→摆斜面。 3.现拟从自然界中分离筛选出α-淀粉酶产量较高的枯草芽抱杆菌,试回答下列问题: (l)你认为应该到什么地方采集含此菌的样品较为适宜? (2)进行纯种分离时,为提高效率,根据该菌的何种特性可采用哪些相应的措施? (3)可采用哪些纯种分离方法? (4)在进行性能测定时, 可采用何种简化的初筛方法? (l) 应该到富含淀粉质的地方采集含此菌的样品。 (2) 根据该菌的耐热特性可采用将含菌样品加热80℃处理10min后，杀死不耐热杂菌, 再进行纯种分离的相应措施。 (3) 可采用划线分离、稀释分离、刮棒连续涂布等纯种分离方法。 (4) 可采用平皿淀粉透明圈法进行初筛。 4.对于分支合成途径, 怎样才能积累大量的末端产物? 试以简图表示并说明之。(4分)
课程名称：工业微生物学 课程编码：04043100 英文名称：Industrial Microbiology 学时：54 学分：3 适用专业：生物工程，制药工程，食品科学与工程，生物技术，食品质量与安全 课程类别：必修 课程性质：学科基础课 先修课程：生物化学 教材：《微生物学》路福平等，中国轻工业出版社，2005 一、课程性质与任务 工业微生物学是为生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业开设的一门重要技术基础课。通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位、在自然界中的分布与作用、特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。 虽然工业微生物学是我校生物工程，制药工程，食品科学与工程，食品质量与安全，生物技术专业重要的一门基础生物学课程，但因为学习时间有限，因而本课程不能详尽无遗地讲解微生物学的各个方面，在内容的选择和安排上要注意做到主次分明、概念清楚、由浅入深、理论联系实际，为提高教学质量与教学效果创造有利条件。 二、课程教学的基本要求 工业微生物学是生物工程、制药工程、食品科学与工程、食品质量与安全和生物技术专业的一门重要技术基础课，以阐述微生物的形态结构与功能、微生物的营养、环境因素对微生物生长的影响以及微生物的遗传育种为主，同时适当介绍微生物的生态学、微生物的分类以及传染与免疫等知识。考虑到学生已经在生物化学课中学过各种物质代谢的知识，所以在工业微生物学中不再讲解，只介绍微生物的产能方式如呼吸和发酵。通过本课程的学习，要求学生掌握微生物的基本知识，包括微生物的形态、结构、营养、生长、环境因素对微生物的影响、菌种选育、菌种保藏以及新陈代谢和遗传变异等；了解微生物在生物界中的地位，在自然界中的分布与作用，特别是在食品、发酵与制药工业中的实际应用等，为其它专业课的学习奠定良好基础。 为适应相应专业的发展，还要求比较系统地掌握发酵专业中有关微生物的形态、生理、培养、鉴别、检出、筛选、保藏等方面的知识；了解微生物对营养物质的需要和营养物质在生命活动中的功能，具有选择与配制培养基的能力；掌握灭菌的原理与方法；了解环境因素与微生物生命活动的关系、了解微生物的生长发育、呼吸与发酵之间的关系、了解微生物在自然界中的分布及微生物间的相互关系和寻找新菌种的途径。通过对遗传变异知识的学习使学生具有分离、筛选和培育微生物新菌种的能力。 三、课程内容及教学要求 第一章绪论
第一章绪论 3．将下列人物与他们对微生物学的贡献进行划线配对。 爱尔利希（Ehrlich）(f) a第一个观察细菌的人 弗莱明(Fleming)(e) b第一个观察植物细胞并取名的人 胡克(Hooke)(b) c彻底否定自生论 科赫(Koch)(d) d证明微生物引起疾病 李斯特(Lister)(g) e第一个发现青霉素 巴斯德(Pasteur)(c) f首先使用人工合成化学治疗剂 列文虎克(Van Leeuwenhoek)(a) g第一个在外科手术中使用消毒剂 4．什么是微生物？它主要包括哪些类群？ 答：微生物并不是生物分类学上的名词，他是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的 多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。它包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体和衣原体，属于真核类的真菌（酵母菌，霉菌），原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒，拟病毒和阮病毒）。 13．微生物有哪五大共性？其中最基本共性的是哪个？为什么？ 答：微生物五大共性分别是：(1)体积小，面积大；(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。其中最基本的特性是体积小，面积大。微生物是一个突 出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大 面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而 产生了其余四个共性。巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转 化快，生长旺，繁殖快的特点。环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。而正 是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。 第二章微生物的结构与分类 8．微生物学名的命名原则有哪些？“Bacillus subtilis (Ehrenberg)Cohn”的含义是什么？ 答：命名原则在书本32页最后1行到33页倒数第3行或课件第二章（1）的37-41张（二、微生物的命名）。含义是：芽孢杆菌属的一种 9.试绘出细菌的结构简图，注明其一般结构和特殊结构，以及它们的主要生理功能。 答：细菌的结构简图（见图 2.3.9） 一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，是所有细菌都有的构造。 特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢等，并非所有细菌都有的构造。 细胞壁的功能：1、决定了革兰氏染色的性质；2、决定细菌的基本形态；3、决定细胞的抗膨压（保护细胞免受渗透压变化的破坏）4、决定对溶菌酶的敏感性；5、决定了对青霉素的抗性；6、为鞭毛运动提供支点；7、决定细胞的抗原性；8、决定细菌的毒性（致病性） 细胞膜的功能：a控制细胞内外物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换； b 维持细胞内正常渗 透压的渗透屏障作用；c细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜物质等大分子的合成
“微生物与人类健康”与我 你知道流感的致病机理吗，你晓得曾经猖狂一时的非典是由什么引起的吗，你知道你喝的酸奶是怎么由牛奶变来的吗，你知道富含丰富营养物质的菌类食品的主要成分是什么吗，你知道我们每天接触最多的物质是什么吗，你知道…… 是的，就是它——微生物。它无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。我知道很多人都跟我刚开始一样，对微生物不是很了解，存在很多的误解，以为微生物就是那些对人体有害的细菌，病毒，于是我们谈起微生物总是会联想到那些坏的东西，就连我们看电视广告时都只是会看到放到类似于不注意清洁卫生的话就容易被细菌病毒感染滋生疾病等等这些广告，所以大家对微生物的了解甚少。 于是，这学期我怀着对微生物这块领域的好奇，凭着想多学点关于微生物与健康方面的知识，多了解我所生活的世界，生活环境，毫不犹豫的选择了“微生物与人类健康”这门课。一学期下来，通过在课堂上听老师讲解的一些知识以及自己在课外通过课外书和网络所了解到的一些与微生物有关的东西，再加上在实际生活中的看到的一些现象以及从周围的人所了解到的实际知识，我觉得自己对微生物这一领域的知识丰富了很多，对微生物也有了个比较全面跟正确的认识，再也不会出现那些片面的观点了。 一、什么是微生物 微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。形体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。（但有些微生物是可以看见的，像属于真菌的蘑菇、灵芝等。）微生物在这个世界上出现的时间特别早，最早的微生物是蓝藻，看来生命来源于微生物。其实，微生物“出生”最早，地球诞生至今已有46亿多年，最早的微生物35亿年前就已出现在地球上，人类出现在地球上则只有几百万年的历史。但微生物与人类"相识"甚晚，人类认识微生物只有短短的几百年。1676年荷兰人列文虎克用自制的显微镜观察到了细菌，从而揭示出一个过去从未有人知晓的微生物世界。 微生物主要由病毒，原核生物和真核生物组成。病毒比如我们最熟知的流感病毒，SARS 病毒，乙肝病毒等；原核生物主要包括真细菌和古细菌，支原体，衣原体，放线菌等；真核生物又主要由真菌（酵母菌，霉菌等），单细胞藻类，原生动物如草履虫等。 微生物的结构非常简单。有的没有细胞结构，比如病毒；有的是单细胞生物，像草履虫就是的；最复杂的也只是有一个简单的多细胞结构。正是因为微生物的结构简单，表面积与体积之比非常之大，所以微生物的繁殖速度非常的快，大约二十到三十分钟繁殖一代，慢的也这是几个小时而已，可想而知我们生活的世界里该有多少的微生物啊！微生物的体积非常的小，一般都在0.1毫米一下，虽然我们用肉眼看不到单个的微生物细胞，但是当微生物大量繁殖在某种材料上形成一个大集团时，或是把微生物培养在某些培养基上，我们就能看到它们了。我们把这一团由几百万个微生物细胞组成的集合体称为菌落。例如腐败的馒头和面包上长的毛，烂水果上的斑点，皮鞋上的霉点，皮肤上的藓块等就是许多微生物形成的菌落，这些就是我们平时见到的微生物最直观的部分。微生物虽小，但它们和人类的关系非常密切。有些对人类有益，是人类生活中不可缺少的伙伴；有些对人类有害，对人类生存构成了威胁；有的虽然和人类没有直接的利害关系，但在生物圈的物质循环和能流中具有关键作用。物质
工业微生物特征及其应用 微生物的五大特点分别是. 1.体积小面积大大多数微生物都是用肉眼看不到的，体积很小 2.吸收快转化快。微生物有很多繁殖很快吸收营养很快例如大肠杆菌在最适宜的条件下培养会以幂次方增长 3.生长旺繁殖快，很多微生物以其惊人的速度繁殖生长例如葡萄球菌，hiv等 4.易变异适应性强，现在社会之所以禁止生化武器就是因为其易变异适应性超强一旦变异后果不堪设想，拿青霉素举例，很多年前的青霉素生产单位和使用单位都很小而现在已经增长了几十倍几百倍足以说明其对环境的适应性之强 5.种类多分布广，微生物会在我们日藏生活的方方面面出现，包括衣食住行等等足以说明其重要性。 应用举例如下： 1.酶制剂 酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质，主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应，改进食品加工方法 2.污水处理 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化. 3.能源开发 ——微生物与石油开采
——微生物与氢气制造 ——微生物与沼气发酵 ——微生物与乙醇发酵 4有机酸发酵 由微生物发酵产生的有机酸有60多种 柠檬酸Aspergillus niger（黑曲霉） 葡萄糖酸Aspergillus niger（黑曲霉） 醋酸Acetobacter aceti（醋化醋杆菌） 乳酸Lactobacilus delbrackii（德氏乳杆菌） 酮戊二酸Candida sp. （一种假丝酵母） 衣康酸等Aspergillus terreus（土曲霉） 水杨酸Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌） 丙酸Propioni bacterium shermanii(谢氏丙酸杆菌) 有机酸在食品和饮料中的应用 酸味剂: 汽水、硬糖、冰淇淋水果罐头、果冻、果酱保色用；抑制腐败微生物生长；柠檬酸及钠盐是很好的抗凝血剂，葡萄糖酸钙补钙；在化学工业中作为洗涤剂（脱锈）:无毒、无污染；无毒电镀: 柠檬酸盐镀锌溶液代替氰化物。 5单细胞蛋白（scp)
1997年攻读硕士学位研究生入学考试试题 一、填空（共20分，每格0.5分） 1. 革兰氏染色法是鉴别细菌的重要方法， 2. 染色的要点如下：先用a 染色， 3. 再加b 处理， 4. 使菌体着色， 5. 然后用c 脱色， 6. 最后用d 复 7. 染， 8. 呈e 为革兰氏阳性反应。 9. 放线菌菌丝体分为 a 菌丝和 b 菌丝，10. 在无性繁殖中分化为 c ，11. d 和 e 等。 12. 酵母的出芽过程包括：首先在 a 邻近的中心体产生小的突起点，同13. 时细胞 b 向外突出，14. 冒出小芽，15. 然后部分已增大和伸长的c 、d 、e 进入芽内，16. 最后芽细胞从母细胞得到 f 、 g 、 h 、 i 等，17. 与母细胞分离并成为独立的细胞。 18. 将需要某种a 的微生物先在不19. 含该种b 的培养基中c 一段时间，20. 再转达移到 d 培养基中培养，21. 可诱使细胞 e 。 22. 基团移位不同23. 于简单的a ，24. 它借助于b 或c 系统进行输送，而25. 且分别在 d 的基质和 e 在 f 上也有不同26. 。 27. 大多数厌氧菌接触氧后停止活动的可能原因有：缺乏a 、不28. 能分解b ，29. 或是不30. 能产生c ，31. 无法免除氧接受d 产生的e 的毒性作用；或是分子氧阻碍了f 的合成， 32. 导致菌体一些重要结构破坏。 33. 菌种保藏温度影响 a 和 b 。斜面保藏于 c ℃时突变的可能性。 二、选择题（共10分，每小题1分） 1. 细菌细胞的哪一部分结构与其抗原性相关？ a. 鞭毛 b. 荚膜 c. 芽孢 d. 液泡 2. 鉴定大肠杆菌所用的IMVPC方法中Vp是指 3. ____试验 a. 吲哚 b. 产硫化氢 c. 甲基乙酰甲醇 d. 甲基红 4. 下列微生物中， 5. _____属于革兰氏阴性菌 a. 大肠杆菌 b. 金黄葡萄球菌 c. 巨大芽孢杆菌 d. 肺炎双球菌 6. 化学消毒剂_____是能损伤细菌外膜的阳离子表面活性剂 a. 福尔马林 b. 结晶紫 c. 漂白粉 d. 新洁而灭 7. 光能细菌能从_____等物质取得电子 a. H2O、CO2、H2 b. H2O、H2、H2S c. H2O、O2、CO2 d. O2、CO2、H2 8. 采用含40%葡萄糖的培养基分离耐高渗透压酵母时，9. pH应控制在____. a. 2.0-4.0 b. 4.0-6.0 c. 6.0-8.0 d. 8.0-10.0 7．MM培养基是指----培养基 a. 基本 b. 完全 c. 含蛋白胨的 d. 最高 8．分离定律的子二代的性状组合和基因组合分别为____. a. 1：2：1，3：1 b. 1：3：1，2：1 c. 2：1，1：3：1 d. 3：1，1：2：1 9．具有Killer的酵母菌株_____. a. 易受毒素感染 b. 能用于酒类的酿造 c. 不能用于酿造 d. 易受野生酵母感染 10．巴斯德灭菌的温度一般控制在_____℃ a. 53-55 b. 63-65 c. 73-75 d. 83-85 三、名词解释（共25分，每小题5分） 1. 伴孢晶体 2. 半知菌 3. 能荷 4. 自由组合定律 5. 完全的EMP途径
第一章 1、列文虎克·巴斯德和科赫等在微生物学的建立和发展中有哪些重要的贡献。 (1)列文虎克：①利用单式显微镜观察了许多微小物体和生物，并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍；②一生制作了419架显微镜或放大镜，最大放大率达266倍；③发表过约400篇论文，其中375篇寄往英国皇家学会发表。 (2) 巴斯德：①提出了生命只能来自生命的胚种学说，并认为只有活的微生物才是传染病，发酵和腐败的真正原因；②发展了有效的加热灭菌技术，发明了巴斯德消毒法；③研究了蚕病、炭疽病、狂犬病等传染病，发明了用接种减毒菌苗的办法进行防治。 (3) 科赫：①建立了研究微生物的一系列重要方法，如平板培养技术，细菌染色法、悬滴培养法以及显微摄影技术；②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌；③于1884年提出了科赫法则，指导特定微生物与特定疾病相关性研究。 4、什么是微生物？它主要包括哪些类群？ 解：微生物是包括所有形体微小的单细胞，或个体结构简单的多细胞，或没有细胞结构的低等生物的通称。它主要包括三大类：①原核微生物：如细菌，放线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体和支原体；②真核微生物：如酵母菌、霉菌、担子菌等真菌及单细胞藻类和一些原生动物。③无细胞结构的病毒等。 6、将下列科学家所从事的工作与其属于微生物学的研究领域划线配对。 (a)研究有毒废物的生物降解免疫学（d） (b)研究爱滋病病因微生物生态学（a） (c)研究利用细菌生产人体蛋白微生物遗传学（f） (d)研究爱滋病症状微生物生理学（e） (e)研究细菌毒素产生分子生物学（c） (f)研究微生物生活史病毒学（b） 10、试举例说明微生物在其他生物难以生存的条件下正常活动。 解：微生物对环境尤其是极端恶劣的环境具有很强的适应能力。如：在海洋深处某些硫细菌可在250℃甚至300℃的高温条件下正常生长；大多数细菌能耐0~-196℃的任何低温，甚至在-253℃液体氢下仍能保持生命；某些产芽孢细菌可在干燥环境中保存几十年、几百年甚至上千年；此外还有一些耐酸菌、耐碱菌、耐辐射菌等均能在其他生物难以生存的条件下正常活动。 12、工业微生物学的研究和应用对工农业生产和环境保护有何重要的意义？ 解：工业微生物学是微生物学在工业生产中的应用学，它在医药、食品、轻工及农业生产、环境保护等等诸多领域得到广泛应用和发展。微生物的工业发酵已成为现代发酵工业的核心和灵魂，利用它在医药、食品、工农业生产等方面已经为人类提供了丰富多彩的产品，如各种抗生素、食品和饲料添加剂、有机酸、维生素等。微生物发酵工业已成为不少国家的支柱产业。同时在生态系统中，微生物还默默地承担着在各种环境条件下降解有机物和参与元素循环的任务，为保持生态平衡做出了贡献。微生物法已经成为污水、废气和固体废弃物处理的主要方法。 3、爱尔利希（Ehrlich）：首先使用人工合成化学治疗剂 弗莱明（Fleming）：第一个发现青霉素 虎克（Hooke）：第一个观察植物细胞并取名的人 科赫（Koch）：证明微生物引起疾病 李斯特（Lister）：第一个在外科手术中使用消毒剂 巴斯德（Pasteur）：彻底否定自生论 列文虎克（Van Leeuwenhoek）：第一个观察细菌的人 5、为什么人类直到19世纪中叶才真正开始研究认识微生物世界？微生物学的建立必需要有哪些前提条件？ 答：因为十九世纪中叶有两个焦点问题的争论促使了微生物研究技术的诞生，一是微生物能不能自发产生，二是传染病的性质是什么。微生物学的建立必要的前提条件有：显微镜的发明和使用；灭菌技术的发展；微生物纯培养的方法。 9、微生物的哪些特点可以称得上是生物界之最？ 答：体积小，面积大；吸收最快，转化最快；生长旺，繁殖最快，种类最多，分布最广。 11、微生物对分子生物学的建立和发展有何贡献？ 答：1928年格里菲斯发现了细菌的转化现象。1944年加拿大细菌学家艾费里等人通过对转化现象化学本质的研究，证实了核酸是真正的生物遗传物质。1953年，沃森和克里克通过DNA X射线衍射图片的分析，提出了DNA双螺旋结构模型，从此微生物学研究进入了分子时态。在此后的二十多年内，科学家们都是通过对微生物的研究发展了DNA 理论，20世纪70年代以来，基因工程发展，能按人们需要去定向地改造和创建新的微生物类型，获得新型微生物。 13、试分析微生物的五大共性以人类的利与弊。 答：①体积小，面积大：体积小,使其不易发现，不易研究，比表面积大使其增大吸收面积，有助于其降解有机物。 ②吸收快，转化快：结果使微生物能迅速地生长繁殖，同时能为人类生产大量的发酵产品，不利是使食物很快变质。 ③生长旺，繁殖快，其高速繁殖特性，为工业发酵生产等实际应用提供了产量高，周转快等有利条件，如为生物学基本理论研究带来极大便利——使科研周期大大缩短，效率提高。但对于危害人、动植物的病原微生物或使物品霉
天津科技大学生物工程学院 生物工程专业 2006~2007学年第一学期工业微生物学试卷（A）答案 一、名词解释（每题2分，共20分） 1. 芽孢：某些细菌在其生长发育后期，可在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的折光性很强的抗逆性休眠体，称为芽孢。 2. 烈性噬菌体：感染宿主细胞后，能引起宿主迅速裂解的噬菌体。（或：在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟（装配） 和裂解5个阶段而实现其繁殖的噬菌体。） 3. 化能异养型：能源和碳源都来自有机物的营养类型。 4. 巴氏消毒法：专用于牛奶、啤酒、酱油等不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料的低温消毒方法，此法可杀灭物料中无芽孢病原菌，又不影响其风味。具体方法可分为：低温维持法（63℃，30分）和高温瞬时法（72℃，15秒）。 5. 发酵：指有机物氧化释放的氢（电子）最终传递给某种中间代谢产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程。 6. 抗代谢物：一类在化学结构上与微生物所必需的代谢物（即生长因子）很相似，可干扰微生物正常代谢活动的化学物质。 7. 营养缺陷型：某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子（碱基、氨基酸或维生素等）的能力，因而无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷性。 8. Hfr菌株：即高频重组菌株。在该菌株细胞中，F因子整合在核染色体组的特定位点，Hfr菌株与F–菌株接合后，发生基因重组的频率要比F+与F–接合后的频率高出数百倍。 9. 质粒：指一种独立于染色体之外的、能进行自主复制的双链闭合环状的DNA分子。也有极少的质粒是线性的DNA分子。 10. 完全抗原：同时具有免疫原性和反应原性的抗原。 二、填空（每空0.5分，共30分） 1. 原核微生物主要有六类，即细菌、放线菌、蓝细菌、 支原体、衣原体和立克次氏体。