吉大农学部2014年微生物复习资料

微生物：是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小(＜0.1mm)、构造简单的低等生物。微生物学：是研究微生物生命活动规律的学科。基本内容：微生物细胞结构与功能：阐明细胞的构建及能量、物质、信息的运转规律；微生物的进化和多样性：认识微生物的种类、它们之间的相似性和区别；生态学规律：了解不同微生物之间以及它们同环境之间的相互作用；微生物同人类的关系：微生物在工农业生产和医药卫生事业以及环境保护中的作用。微生物的共同特点：1、体积小，比表面积大；2、生长旺，繁殖快；3、代谢类型多，活性强；4、易变异；5、分布广，种类多。巴斯德：（1）发现并证实发酵是由微生物引起的；(2)彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，引起腐败的细菌是本身繁殖的。(3)开创免疫学——预防接种；钝化的鸡霍乱病原体预防霍乱、首次制成炭疽病、狂犬疫苗。(4)其他贡献：巴斯德消毒法科赫：在微生物病原学和免疫学的贡献：（1）具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；（2）发现了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖；（3）提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则。在细菌学研究技术学的贡献：（1）固体培养基分离和纯化微生物的技术；（2）培养基配制技术；（3）发明了一系列微生物染色和观察方法，包括显微摄影技术。简述科赫法则的主要内容：①一种病原微生物必然存在患病动物体内，但不应出现在健康动物内；②此病原微生物可从患病动物分离得到纯培养物；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有病原微生物相同的纯培养物。无菌技术：在分离、转接和培养纯培养时，防止其被其他微生物污染的技术菌落：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长，繁殖到一定程度形成肉眼可见的、有一定把那个形态结构的子细胞群体。纯培养：从自然状态下混杂的群体中分离特定的某一种微生物进行培养。二元培养物：由两种具有特定关系的微生物组成的混合培养物。固体培养基分离纯培养的方法：1、平板划线法；2、倾注平板法；3、涂布平板法选择培养分离法：1、利用选择平板进行直接分离；2、利用鉴别平板进行直接分离；3、富集培养。获得目的微生物分离纯化的基本流程：采样，预处理，富集，分离，纯化，鉴定，保藏。菌种保藏的意义：1、微生物菌种是一种珍贵的自然资源。2、只有纯培养物才能提供可以重复的有意义的结果，纯培养技术是进行微生物学研究的基础。3、性状稳定的纯培养是微生物学工作最重要的基本要求，否则生产或可研都无法正确进行。常用菌株保藏方法：冰箱保存法（斜面、半固体）、石蜡油封藏法、沙土保存法、冷冻干燥法。影响细菌大小测量的因素：1、个体差异；2、干燥、固定后的菌体一般会由于脱水二而比活细菌缩短；3、染色方法影响：一般用负染色法观察的菌体较大；4、菌龄的影响：幼龄细菌比老龄的大；5、环境条件：培养基中渗透压影响。G+、G-细菌细胞壁的结构特点及其差异：1、G+肽聚糖层次多、后，机械性强，对溶菌酶、青霉素敏感，且不含类脂和脂蛋白，不会形成内毒素；2、G-肽聚糖层次少、薄，机械性差，对溶菌酶、青霉素不敏感，且含类脂和脂蛋白，有内毒素。磷壁酸主要功能：1、形成负电荷效应，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；2、贮藏磷元素3、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；4、革兰氏阳性细菌特异表面抗原的物质基础；5、噬菌体的特异性吸附受体；6、能调节细胞内自溶素的活力，防止细胞因自溶而死亡。脂多糖主要功能：1、类脂A是革兰氏阴性菌致病物质——内毒素的物质基础；2、带有负电荷，吸附阳离子，保证细胞膜上合成酶活性；3、结构多变决定了细胞表面抗原决定簇的多样性；4、噬菌体特异性吸附受体；5、具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。革兰氏染色程序：涂片；干燥；固定；染色；水洗；干燥；观察。染色：涂片固定；结晶紫初染；碘液媒染，乙醇脱色；番红复染。革兰氏染色机制：由于不同细菌细胞壁化学成分的不同而引起的物理性状的差别是导致革兰氏染色反应不同的原因。通过结晶紫初染和碘液媒染，在任何细菌的细胞膜内都可形成不溶于水的结晶紫—碘复合物。G+细菌因壁厚，肽聚糖网的层次多和结构致密，以及不含类脂等原因，故用脱色剂(乙醇)处理后，可把结晶紫—碘复合物仍阻拦在细胞内，故呈现紫色；反之，G-细菌因细胞壁薄，外膜层类脂含量高(脂多糖、脂蛋白)，以及肽聚糖层薄且交联松散，故用脱色剂乙醇处理后，就可把类脂和结晶紫—碘复合物溶出细胞，这种无色的细胞再经番红复染，就呈现红色。缺壁细菌的类型及定义：1、L-型细菌：细菌在某些环境条件下通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型。2、原生质体：人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制细胞壁生成的仅有一层细胞膜包裹的圆球、对渗透压变化敏感的细胞，一般为革兰氏阳性细菌。3、球状体：采用上述同样的方法，针对格兰仕阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁的球形体。4、支原体：长期进化中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物。芽孢概念：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、折光性极强、抗逆性极强的休眠体。耐热机制：渗透调节皮层膨胀学说。芽孢衣对多价阳离子和水分的渗透压很差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。核心部分的细胞质却变得高度失水，因此具极强的耐热性。半孢晶体：在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体。应用：可以制成有利于环境保护的生物农药—细菌杀虫剂。观察和判断细菌鞭毛的方法：1、电子显微镜直接观察；2、光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜；3、根据培养特征判断：办固体刺穿，菌落（菌苔）形态营养要素：碳源：1，构成为生物细胞物质；2，形成代谢产物；3，提供生命活动的能源。氮源：1，构成微生物细胞含氮物质；2，形成代谢产物。无机盐：1，细胞内分子成分；2，生理调节物质；3，化能自养菌能源；4，无氧呼吸时的氢受体。生长因子:1,生物体内各种酶的辅基和辅酶；2，生长必要物质。水：1，良好溶剂和运输介质；2，参与化学反应；3，维持细胞内稳态。微生物四大营养类型及其定义：1、光能无机自养型：以CO2为唯一或主要碳源，进行光合作用获取生长所需要的能量，以无机盐作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质。2、光能有机异养型：不能以CO2为碳源，以有机物为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质，需要外源生长因子。3、化能无机自养性：生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的能量，以二氧化碳或碳酸盐作为唯一碳源进行生长时，利用无机物作为工体使二氧化碳还原为细胞物质。4、化能有机异养性：生长所需的能量均来自有机物氧化过程放出的化学能，碳源主要是有机物，电子供体也是有机物。培养基配制原则：1、根据目的，选择适宜的营养物质；2、营养协调，合适的浓度及配比；3、物理化学条件适宜PH,aw（水活度），氧化还原电位；4、经济节约；5、精心设计，试验比较；6、灭菌处理；营养物质运输方式及特点：1、单纯扩散：细胞膜再无载体的参与下，单纯依靠物理扩散方式让小分子、非电离的亲水性分子被动通过的一种物质运输方式。2、促进扩散：细胞膜在载体的参与下，单纯依靠物理扩散方式让小分子、非电离的亲水性分子被动通过的一种物质运输方式。3、主动运输：在物质运输过程中需要消耗能量，可以进行逆浓度运输。（基因转位：既需要特异载体蛋白参与，有消耗能量，同时被运输的物质在运输前后发生分子结构变化的运输方式，主要用于各种糖类、核苷、碱基等的运输）4、膜泡运输：胞吞，胞饮。葡萄糖到丙酮酸的四个主要途径及其特点1、EMP途径：最常见途径；产生能量ATP,还原力NADH喝多种中间产物；是连接其他代谢途径的桥梁；与多种发酵产物生产密切相关；逆向可生成糖类物质。2、HM途径：产生大量NADPH型还原力，用于生物合成中；供应生物合成原料；连接CO2固定；扩大了微生物的碳源利用范围；该途径的中间体NADPH能转化成NADH产生大量能量。3、ED途径：产生特征性化合物KDPG；有特征酶KDPG醛缩酶。4、HK&PK途径：是许多发酵的基础，特征酶是磷酸解酮酶。发酵：把好养和厌氧微生物在通气或厌气的条件下产生产品的过程。（只释放一小部分能量）。呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原性产物并释放能量的过程。有氧呼吸：以分子氧作为最终外援电子受体；有氧存在；底物氧化彻底；产能量大。无氧呼吸：以氧化性化合物作为最终外援电子受体；产能少。同型乳酸发酵：发酵产物中仅有乳酸，没有其他有机酸的乳酸发酵。异性乳酸发酵：产物中除乳酸外，还有乙醇，乙酸和CO2等其他产物硝酸盐呼吸：在电子传递过程中以硝酸盐作为最终电子受体，并将NO3-逐步还原成N2的生物学过程。硝酸盐呼吸意义：1，降低土壤肥力；2，加速氮素循环。次生代谢：指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程。产物：抗生素、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等。特点：1、次级代谢生理意义不如初级代谢明确，次级代谢途径某个环节发生障碍，致使不能合成某个次级代谢产物，而不影响菌体的生长繁殖。2、次级代谢与初级代谢关系密切，初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体。3、次级代谢一般发生在菌体指数生长后期或稳定期，也会受到环境条件的影响。4、次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关，两种完全不同来源的微生物可以产生同一种次级代谢产物。5、质粒与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成。6、次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此与现代发酵产业密切相关。7、次级代谢产物的合成通常被细胞严密控制。生物固氮：将分子态的氮还原为氨的过程。六要素：1、能量ATP的供应；2、还原力及其传递载体；3、固氮酶；4、还原底物；5、镁离子；6、严格厌氧环境。嗜盐菌光合作用的方式：1、无叶绿素或菌绿素参与，也不存在电子传递链，是最简单的光合磷酸化反应；2、代表生物：极端嗜盐古菌；3、嗜盐古菌获能的途径，有氧存在：氧化磷酸化途径，有光存在：光合磷酸化途径。4、含有细菌视紫红质（视黄醛），功能与叶绿素相似；5、通过视黄醛吸收光能，并在光量子的驱动下起着质子泵的作用。比较酵母菌和细菌的乙醇发酵：主要差别是葡萄糖生成丙酮酸的途径不同。酵母菌和某些细菌(胃八叠球菌、肠杆菌)的菌株通过EMP途径生成丙酮酸，而某些细菌(运动发酵单胞菌、厌氧发酵单胞菌)的菌株通过ED途径生成丙酮酸。丙酮酸之后的途径完全相同。霉菌菌丝的特化形式及其定义：假根：1、根霉属真菌的匍匐枝与营养基质接触处分化出的根状结构，有固着和吸收养料的功能。2、从假根向上形成孢子囊梗和孢子囊。附着胞：许多病原真菌和菌根真菌孢子萌发形成的牙管或菌丝顶端的膨大部分，可以牢固地附着在寄主体表面，其下方产生侵入钉，穿透寄主的表层细胞壁进入细胞内吸取营养。吸器：某些寄生性真菌从菌丝上分化出来的旁枝,侵入寄主的细胞内分化成指状、球状或丝状结构，用以吸收寄主细胞内的养料。子座：菌丝或菌丝与寄主组织构成的，具有一定形状的结构。呈垫状、柱状、棍棒状、头状等多种形状，主要是形成产孢结构，也能抵抗不良环境。菌核：大量菌丝聚集成的紧密组织，是一种休眠体，可抵抗不良的环境条件。其外层组织坚硬，颜色较深；内层疏松，大多呈白色。如药用的茯苓、麦角都是菌核。子实体：是由真菌的营养菌丝和生殖菌丝缠结而成的具有一定形状的产孢结构。菌网和菌环：菌丝交织成套状或网状，用以捕捉线虫和微小动物，然后进一步从环上或网上生出菌丝侵入虫体吸收养料。酵母菌、霉菌的繁殖方式：酵母菌：无性繁殖：芽殖、裂殖、无性孢子。有性繁殖：子囊孢子。真菌无性孢子、有性孢子类型：无性孢子：节孢子；游动孢子；厚