微生物复习材料

微生物学复习一The first known description of microorganisms by Robert Hooke (1635–1703)The first person to see bacteria Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723)Cohn was the first to identify the granules as sulfurThe defeat of spontaneous generation (自然发生说）Louis Pasteur科赫法则(KOCH’S POSTULATES )：①一种病原微生物必然存在于患病动物体内，但不应出现在健康动物体内。

②此病原微生物可从患病动物（寄主）分离得到纯培养物。

③将分离出的纯培养物人工接种敏感动物时，必定出现该疾病所特有的症状。

④从人工接种的动物可以再次分离出性状与原有病原微生物相同的纯培养物。

Morphology• A bacterium that is spherical or ovoid in morphology is called a coccus.• A bacterium with a cylindrical shape is called a rod.•Some rods twist into spiral shapes and are called spirilla.The function of cell’s shape (Selective forces):1.optimization for nutrient uptake (small cells and those with high surface-to-volumeratios),2.swimming motility in viscous environments or near surfaces (helical or spiral-shapedcells), gliding motility (filamentous bacteria), and so on.微生物由于其体形微小，有以下5个共性：（1）体积小，面积大。

小体积大面积系统必然有一个巨大的营养物吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的接受面。

（2）吸收多，转化快。

新陈代谢能力强，为产生大量代谢产物提供了物质基础，人类对微生物的利用，主要体现在它们的生物转化能力上，如单细胞蛋白质生产。

（3）生长旺，繁殖快。

微生物具有极高的生长和繁殖速度，微生物的这一特性在发酵工业上具有重要的实践意义，体现生产效率高，发酵周期短。

（4）适应强，易变异。

微生物因体积小，面积大，有极灵活的适应性，在长期进化过程中产生了许多灵活的代谢调控机制，其对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”具有惊人的适应力。

同时，微生物由于有繁殖快、数量多，与外界环境直接接触，其变异频率虽然十分低，但在短时间内也可产生大量变异后代。

（5）分布广、种类多。

微生物种数多，生理代谢类型多，代谢产物种类多，又因其体积小，重量轻，在万米高空中、地层下和海底深渊都无处不在。

Composition of Membranes: The general structure of biological membranes is a phospholipid bilayer. Phospholipids contain both hydrophobic (fatty acid) and hydrophilic (glycerol–phosphate) components.integral membrane proteins 内在膜蛋白peripheral membrane proteins 外周膜蛋白Membrane-Strengthening Agents: Sterols and Hopanoids（固醇和类何帕烷）与大多数细菌不同，古细菌只有一层细胞膜而缺少肽聚糖细胞壁。

绝大多数细菌和真核生物的细胞膜中的脂类主要由甘油酯组成（酯键连接甘油和脂肪酸），古菌的膜脂由甘油醚构成（不含脂肪酸，甘油和疏水的异戊二烯侧链）。

1)Permeability Barrier—Prevents leakage and functions as a gateway for transport of nutrients into and out of the cell2)Protein Anchor—Site of many proteins involved in transport, bioenergetics, and chemotaxis 3)Energy Conservation—Site of generation and use of the proton motive forceTransport Systems•Simple transport consists only of a membrane-spanning transport protein,•Group translocation involves a series of proteins in the transport event•The ABC system consists of three components: a substrate-binding protein, a membrane-integrated transporter, and an A TP-hydrolyzing protein•All transport systems require energy in some form, either from the proton motive force or ATP (or some other energy-rich organic compound).O-polysaccharide.纯培养(pure culture)微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养.Catabolism（分解代谢）anabolism(同化作用)根据在底物进行氧化时，脱下的氢和电子受体的不同，微生物的呼吸可以分为三个类型，即：好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵。

⑴好氧呼吸(aerobic respiration)以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸。

许多异养微生物在有氧条件下，以有机物作为呼吸底物，通过呼吸而获得能量。

以葡萄糖为例，通过EMP途径和TCA循环被彻底氧化成二氧化碳和水，生成38个ATP，化学反应式为：C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi→6CO2+6H2O+38ATP⑵厌氧呼吸(anaerobic respiration)以无机氧化物作为最终电子受体的生物氧化过程，称为厌氧呼吸。

能起这种作用的化合物有硫酸盐、硝酸盐和碳酸盐。

这是少数微生物的呼吸过程。

例如脱氮小球菌利用葡萄糖氧化成二氧化碳和水，而把硝酸盐还原成亚硝酸盐（故称反硝化作用），反应式如下：C6H12O6+12NO3–→6CO2+6H2O+12NO2–+429000卡⑶发酵作用(fermentation)如果电子供体是有机化合物，而最终电子受体也是有机化合物的生物氧化过程称为发酵作用。

在发酵过程中，有机物既是被氧化了基质，又是最终的电子受体，但是由于氧化不彻底，所以产能比较少。

酵母菌利用葡萄糖进行酒精发酵，只释放2.26×105J热量，其中只有9.6×104J贮存于ATP中，其余又以热的形式丧失，反应式如下：C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP电子载体有黄素蛋白（由一条多肽结合1个辅基组成的酶类，结合的辅基可以是FAD或FMN,它们是维生素B2的衍生物，每个辅基能够接受和提供两个质子和电子）、NADH脱氢酶、泛醌（辅酶Q，能够接受和提供两个质子和电子）、铁硫中心和各种细胞色素等，在质膜上按其氧化还原电位大小依次排列成链，将代谢物脱下的氢和电子逐级传递，最后传给氧分子生成水，完成代谢物的生物氧化。

Many bacteria have minimum generation times of 0.5–6 h under the best growth conditions. Growth in nature - Monod model µ = µmax S / (K S + S)测定微生物的数量1.全数测定(直接计数法) (1)计数器直接计数法(2)涂片染色计数(3)比浊法Direct microscopic countingTo calculate number per milliliter of sample: 12 cells (Average) ⨯ 25 large squares ⨯ 50 ⨯ 103 Turbidity measurements of microbial growthOptical density (OD)=Log(I/I0)∝Cell numbers or mass (dry weight)2.活菌计数(间接计数法) (1)平板计数法(Spread-plate method &pour-plate method )(2)薄膜过滤计数法嗜盐菌多生长于盐湖、盐碱湖、死海、盐场和海洋中，腌鱼、咸肉等盐制品上也常有存在。

1．嗜盐菌的细胞结构稳定和细胞内K+等离子浓度的维持需要高盐浓度2．嗜盐菌的酶产生、稳定和活性发挥需要高盐浓度3．嗜盐菌细胞膜对高盐浓度的适应4．嗜盐菌细胞内积累或产生相容性溶质以适应高盐浓度嗜盐菌积累或产生一些既能使细胞内外渗透压维持平衡，又有助于细胞正常代谢活动的相容性溶质。

如靠积累K+来调节渗透压是极端嗜盐菌的生理特性之一。

除此之外，嗜盐菌普遍能合成糖（主要有蔗糖、海藻糖、甘油葡糖苷）、氨基酸等，以调节渗透压，维持细胞在高盐环境下正常地进行代谢活动。

温度对微生物的影响具体表现在：▪影响酶活性。

温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。

▪影响细胞膜的流动性。

温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。

▪影响物质的溶解度。

微生物处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短；超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡；超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。

嗜冷微生物主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中；嗜冷机制：（1）酶系在低温下仍能起催化作用（2）细胞膜含较多的不饱合脂肪酸在低温下仍具有通透性。