微生物期末

第一章细菌细胞壁功能：①固定细胞外形和提高机械强度，如大肠杆菌的膨压可达2个大气压，相当于汽车内胎的压力；②为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；③阻拦大分子有害物质（相对分子质量大于800）进入细胞；④赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。肽聚糖单体组成：双糖结构、四肽尾和肽桥革兰氏阴性菌G-：大肠埃希氏菌Ｅscherichiacoli革兰氏阳性菌G+：金黄色葡萄球菌革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌的主要区别：有外膜，外膜上有脂多糖，脂多糖由类脂A、核心多糖和O-特异侧链组成。蛋白质含量较高。肽聚糖含量较少，无肽桥，结构松散，无磷壁酸外膜:脂多糖、磷脂、外膜蛋白脂多糖（LPS）：类脂A、核心多糖和O-特异侧链古生菌细胞壁成分的多样性：含假肽聚糖（N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖醛酸以ß-1，3-糖苷键连接）、糖蛋白、蛋白质、独特多糖等等球状体支原体磁小体：存在于趋磁细菌中，大小均匀，数目不等，形状为平截八面体、六面体等，成分为Fe3O4,外有一层包膜，无毒，具有导向功能。细菌鞭毛结构位置：（C、S-M、P、L环。从下往上）芽孢：是某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性强的休眠构造，无繁殖功能。（抗逆性最强的一种结构，抗热、抗化学药物、抗辐射）渗透调节皮层膨胀学说：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性差，皮层的离子强度很高，皮层产生极高的渗透压夺取核心中的水分，结果核心高度失水，具有极强的耐热性。菌苔蓝细菌特化形式：异形胞（存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞链的中间）、静息孢子、内孢子、链丝段。支原体：是一类无细胞壁、介于独立生活和细胞内寄生生活间的（最）小型原核生物。立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的革兰氏阴性原核生物。是人类斑疹伤寒、恙虫热和Q热等传染病的病原体。衣原体：是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型革兰氏阴性原核生物。第二章菌物界：指与动物界、植物界相并列的一大群无叶绿素(光合自养生物有)、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含有几丁质的真核微生物，一般包括真菌、粘菌和假菌3类。卵菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌则以几丁质为主。几丁质酶体：一种活跃于各种真菌菌丝顶端细胞中的微小泡囊，内含几丁质合成酶，其功能是把其中所含的酶源源不断地运送到菌丝尖端细胞壁表面使该处不断合成几丁质纤维，从而保证菌丝不断向前延伸。酵母菌：酵母菌细胞壁：三明治状，外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖，中间是一层蛋白质，可用蜗牛消化酶进行水解，制成原生质体。酵母菌的繁殖方式酵母菌的生活史：1、营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在2、营养体只能以单倍体形式存在3、营养体只能以二倍体形式存在蕈菌：通常指那些形成大型肉质子实体的真菌，包括大多数担子菌和极少数子囊菌类。第三章核心：位于中心的核酸。衣壳：包围在核心周围的蛋白质形成衣壳，是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，有保护核酸的作用。衣壳粒：组成衣壳的形态学亚单位。核衣壳：核心和衣壳合称核衣壳。病毒粒的对称体制：二十面体对称（毒:腺病毒）、螺旋对称（烟草花叶病毒）、复合对称（T偶数噬菌体）包涵体：在某些感染病毒的宿主细胞内，出现光学显微镜下可见的大小形态和数量不等的小体。一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。（潜伏期、裂解期、平稳期）温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，由于前者基因整合到后者的基因组上，并随后者的复制而进行同步复制，这种温和噬菌的侵入并不引起宿主细胞的裂解，此即溶源性或溶源现象。（三种形式存在：游离态、整合态、营养态）亚病毒：凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分子病原体类病毒：一类只含RNA一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体。朊病毒：是一类不含核酸的传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而使宿主致病。第四章微生物的6类营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水生长因子：一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。微生物的营养类型：营养物质进入细胞的方式：单纯扩散、促进扩散、主动运送、基团移位选择培养基：用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。鉴别性培养基：用于鉴别不同类型微生物的培养基，在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化第五章新陈代谢：生物氧化类型：呼吸、无氧呼吸和发酵底物脱氢的四条途径1、EMP途径：又称糖酵解途径或己糖二磷酸途径，是绝大多数生物所共有的一条主流代谢途径。以1分子葡萄糖为底物，约经10步反应而产生2分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的过程。EMP途径的生理功能：（1）供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；（2）是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环、HMP途径和ED途径等；（3）为生物合成提供多种中间代谢物；（4）通过逆向反应可以进行多糖的合成。2、HMP途径其特点是葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力以及多种重要的中间代谢产物。HMP途径在微生物生命活动中的意义：（1）供应合成原料，该途径可产生从3C到7C的碳化合物，如戊糖-磷酸、赤藓糖-4-磷酸；（2）产生大量NADPH+H+形式的还原力；（3）作为固定CO2的中介；（4）扩大微生物利用碳源的范围；（5）连接EMP途径。3、ED途径存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有。葡萄糖只经4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步反应才能形成的丙酮酸。意义：是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径，可与其他途径相互协调，满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢产物的需要。细菌的酒精发酵：经ED途径发酵生产乙醇的方法意义：是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径，可与其他途径相互协调，满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢产物的需要。4、TCA循环即三羧酸循环，Krebs循环或柠檬酸循环，是指由丙酸酸经过一系列循环反应而彻底氧化、脱羧，形成CO2、H2O、NADH2的过程。意义：TCA循环在绝大多数化能异养微生物的氧化性代谢中起着关键性的作用，是产能的主要途径。是分解代谢和合成代谢的枢纽。葡萄糖经不同脱氧途径后的产能效率氧化磷酸化（电子传递磷酸化）：是指呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。无氧呼吸：又称厌氧呼吸，是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（个别为有机氧化物）的生物氧化。硝酸盐呼吸：1、在有氧或无氧条件下微生物利用硝酸盐作为氮源营养物，称为同化性硝酸盐还原作用。2、在无氧条件下，某些厌氧微生物利用硝酸盐作为呼吸链末端氢受体，把它还原成亚硝酸、NO、N2O、直至N2的过程，称为异化性硝酸盐还原作用，发酵：在生物氧化或能量代谢中，指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]不经过呼吸链的传递而直接交给某一内源性中间代谢产物的一类低能反应。(1)EMP途径中丙酮酸出发的发酵：酵母菌的酒精发酵、同型乳酸发酵(2)通过HMP途径的发酵：异型乳酸发酵(3)通过ED途径进行的发酵：细菌的酒精发酵氨基酸发酵产能——Stickland反应少数厌氧梭菌如生孢梭菌能利用一些氨基酸同时当作碳源、氮源和能源，经深入研究后，发现其产能机制是通过部分氨基酸（如丙氨酸等）的氧化与另一些氨基酸（如甘氨酸等）的还原相偶联的发酵方式。这种以一种氨基酸作氢供体和以另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特发酵类型，底物水平磷酸化：指直接由一个代谢中间产物（例如磷酸烯醇式丙酮酸）上的磷酸基团转移到ADP分子上形成ATP。主要产ATP的方式：呼吸、无氧呼吸和发酵的比较化能自养微生物（一般是好氧菌）：硝化细菌、亚硝化细菌、硝酸化细菌循环光合磷酸化：特点：（1）在光能的趋动下，电子从菌绿素分子逐出后，通过类似呼吸链的循环，又回到菌绿素，其间产生了ATP；（2）产ATP与产还原力[H]分别进行；（3）还原力来自H2S、有机物等氢供体；（4）不产生氧。非循环光合磷酸化：各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的利用光能产生ATP的磷酸化反应。特点：（1）电子的传递途径属非循环式的；（2）在有氧条件下进行；（3）有两个光合系统;（4）反应中同时有ATP（产自系统1）还原力和氧气产生（5）还原力NADPH2中的[H]是来自H2O分子光解后的H+和e-。嗜盐菌紫膜的光介导ATP合成：在无氧条件下，利用光能所造成的紫膜蛋白上视黄醛辅基构象的变化，可使质子不断驱至膜外，从而在膜两侧建立一个质子动势，再由它来推动ATP酶合成ATP，此即光介导ATP合成。两用代谢途径：凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径，代谢物回补顺序：指补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间产物的那些反应。在EMP途径和TCA循环进行代谢物回补时，围绕着回补EMP途径中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和TCA循环中的草酰乙酸（OA）这两种关键性的中间代谢物来进行的。微生物中固定CO2的途径有4条：Calvin循环、厌氧乙酰-CoA途径、逆向TCA循环和羟基丙酸途径。Calvin循环是光能自养生物和化能自养生物固定CO2的主要途径。核酮糖二磷酸羧化酶和磷酸核酮糖激酶是本途径的两种特有酶。本循环分三个阶段：羧化反应、还原反应、CO2受体的再生生物固氮：指空气中的分子氮通过固氮酶的催化而还原成氨的过程。固氮微生物包括三大类群：自生固氮菌（固氮菌属）、共生固氮菌（根瘤菌属）、联合固氮菌（肠杆菌属）生物固氮反应的6要素：ATP、还原力[H]及其传递载体、固氮酶、还原底物——氮气、镁离子、严格的厌氧环境微生物结构大分子——肽聚糖的生物合成过程：（一）在细胞质中的合成1、由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸2、由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸（二）在细胞膜中合成肽聚糖单体（三）在细胞膜外的合成青霉素的抑菌机制：青霉素是肽聚糖单体五肽尾的D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，可相互竞争转肽酶的活力中心，一旦与转肽酶结合，前后两个肽聚糖单体间不能形成肽桥。次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物作前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的各种结构复杂的化学物。第六章同步培养：单细胞微生物的典型生长曲线（一）延滞期：指少量单细胞微生物接种到新鲜培养液中后，在开始培养的一段时间内，因代谢系统适应新环境的需要，细胞数目没有增加的一段时间。特点：1）生长速率常数为零2）细胞形态变大或增长3）细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性4）合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，易产生各种诱导酶5）对外界不良条件如NaCl溶液浓度、温度等反应敏感。延滞期对生产的指导意义：（1）接种龄：用对数期接种龄接种（2）接种量：种子：发酵培养基=1：10，V/V（3）培养基成分：发酵培养基的成分与种子培养基的成分尽量接近。（二）指数期：在生长曲线中，紧接着延滞期的一段细胞数以几何级数增长的时期。（1）生长速率常数R最大，代时最短（2）细胞进行平衡生长，菌体各部分成分十分均匀（3）酶系活跃，代谢旺盛影响指数期的因素主要有：（1）菌种（2）营养成分（3）营养物浓度（4）培养温度指数期对实践的指导意义：是用作代谢、生理等研究的良好材料，是增殖噬菌体的最适宿主，也是发酵工业中用作种子的最佳材料。（三）稳定期特点：（1）生长速率常数R等于零，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡中。（2）细胞内开始积累糖原、异染颗粒和脂肪等内含物，开始合成次生代谢产物，芽孢杆菌开始形成芽孢。指导意义：（1）是生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期（2）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定的最佳时期（3）对稳定期的研