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1、环境微生物考点第一章 绪 论微生物学：是研究微生物生命活动规律的科学。根本任务是发掘、利用有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物造福人类。 微生物的特点（五大特点）一、体积小，比表面积大比表面积：个体的表面积与体积之比。设定：人的比表面积=1 则：大肠杆菌的比表面积=30万。物质、能量、信息交流二、吸收多，转化快。胃口大、食谱广；环境污染治理、工业微生物、饲料微生物三、生长旺，繁殖快四、适应性强，易变异1、对营养物质的利用上的适应性。2、对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”的适应性。 -18 生长，耐0196低温； 110 115 生长，最高耐250300的高温； 耐盐（饱和盐水）； 耐干燥（产
2、芽孢细菌、真菌孢子）；耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射。世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年五、分布广，种类多微生物在自然界的分布：无处不在，无孔不入地球上的微生物： 估计有150万种以上；已发现的微生物：约有10万种；已开发利用；微生物：约1000种 第二节 微生物在生物界的地位生物分类系统（三原界系统）根据生物的16SrRNA碱基序列，对生物进行划分真细菌、古细菌、真核生物微生物学的发展史一、史前时期（直观应用时期）十七世纪中叶以前，人们长期处于“生在菌中不知菌”的状态，并任由微生物“摆布作弄”，因此，史前时期又称直观应用时期。春秋战国时期微生物分解有机物质,沤粪积肥。公元6世纪 后魏的
3、贾思勰 齐民要术谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜 ；豆科植物与其它作物轮作。英国最早提出绿肥轮作“诺福克轮作制”1703年还要早1000年。4000多年前的“龙山文化”时期已有尊等各种酒器 二、初创时期（形态学发展时期）使用显微镜观察微生物世界的时期。代表人物：列文虎克 单式显微镜三、奠基时期（生理学发展时期）（17世纪下半叶十九世纪中叶）十九世纪中叶（3060年代）；19世纪3040年代: 欧洲马铃薯晚疫病 ；5060年代 ：酒的变质、蚕病的危害等；有关微生物的两个疑难问题、巴斯德与自然发生学说2、科赫法则 发现了结核病和霍乱的病原菌等 。科赫与疾病的病菌说。主要贡献：提出了著名的科赫法则此
4、外： 建立了微生物试验技术；首创了细菌染色法；首创了细菌的纯培养固体培养基；土豆切面 营养明胶 营养琼脂（平皿）；染色观察和显微、摄影；流动蒸汽灭菌；、贝耶林克 加富培养 根瘤菌、固氮菌、硫酸还原菌等。、维诺格拉斯基 土壤微生物研究的生态学观点和原位研究路线。提出化能自养的概念，证明硝化作用的本质。四、成熟发展时期 始于二十世纪五十年代特点：一是，微生物的生命活动规律的研究深入到分子水平 ； 二是，人类能更加主动、自觉地利用微生物为人类服务。随着电子显微镜出现，DNA的发现，以及 微生物学、生物化学、遗传学结合产生的分子生物学，为生物学的发展作出了巨大的贡献。蛋白质和核酸是组成生物体的主要物质
5、； 酵母无细胞培养液 糖酵解途径（1987）； 生物体的主要的能源物质是ATP； 肺炎双球菌的转化实验 DNA是生物遗传的物质基础（1928）； 通过16S rDNA序列分析发现古细菌后，提出生物三原界学说 （20世纪70年代） 。21世纪是生物学的世纪，其突出特点之一是更加充分地挖掘和利用生物资源来解决世界面临的危机。一是，随着分子生物学进展向微观方向发展具有特殊经济价值基因的引入，如固氮基因、抗虫基因（-内毒素）、多质粒超级菌等二是，向宏观生态学方向发展第二章 病 毒第一节 病毒的特性病毒基本特征（1）没有细胞结构（2）只含有DNA或RNA（3）没有能量代谢有关的酶系统（4）在特定活细胞内
6、寄生（5）寄主提供原料、能量和生物合成场所（6）在寄主外具生物大分子特征病毒粒子基本形状及大小病毒的结构病毒粒子： 成熟或结构完整的，具有感染性的病毒个体。壳粒、壳体、核壳体、包膜等部分。化学组成及功能组成：病毒的主要化学组成是蛋白质和核酸，有的病毒还含有类脂、多糖（包膜的成分）。A、病毒蛋白(一种或少数几种蛋白)：是病毒的主要成分 (40%96%)；病毒蛋白的功能： A、构成病毒粒子外壳，主要起保护核酸的作用； B、决定病毒的感染的特异性等。B、核酸（150%）一种病毒只含有一种核酸，RNA或DNA。植物病毒大多数属RNA型，少数DNA型；细菌病毒多数属DNA型，少数属RNA型；而动物病毒有
7、的属DNA型，有的属RNA型；无论是DNA型还是RNA型，都可分为单链和双链、正链和负链等C、类脂和糖类 包膜部分 D、病毒包含体 寄主细胞内病毒粒子和寄主编码的蛋白质结合的聚集体，内含1至几个病毒粒子。病毒的生活周期：吸附、侵入、复制、装配与释放第二节 噬菌体 基本概念 侵染细菌、放线菌、 霉菌等微生物的病毒 形态及结构蝌蚪形、微球形、线状3种噬菌体类型及特点毒性噬菌体：导致寄主细胞裂解崩溃的噬菌体温和噬菌体：不导致寄主细胞裂解的噬菌体溶源细胞：含有温和噬菌体的细胞原噬菌体：溶源细胞中的噬菌体第三章 原核生物第一节 细菌的分类与鉴定1. 细菌分类的基本原则 界门纲目科属种2. 细菌分类鉴定的
8、依据和方法分类鉴定依据：形态学、生理生化、免疫学、遗传学、繁琐、复杂分类鉴定方法：经典方法、数值分类法、分子分类法A 、经典方法：依据细菌形态、群体形态、生理生化特性进行分类B 、数值分类法：用数理统计的方法处理细菌的各种特征，求出相似值，根据相似值大小决定细菌在分类学中的关系，并把它们分为各个类群数值分类法与经典方法的区别：采用更多的分类特征，并且各特征不分主次，同等对待。C 、分子分类法: 依据：遗传机制和生物大分子的组成原理：（1）同种细菌DNA中的碱基对的顺序、数量和比例差异不大2）不同细菌G+C百分比值的变化幅度较大（27%-75%）3. 基本概念第二节 真细菌细胞结构与功能细胞壁功
9、能：1.保护原生质体免受渗透压引起的破裂作用。2.维持细菌的形态。如溶菌酶处理不同形态的菌体细胞壁后，菌体均呈球状。3.细胞壁为多孔结构的分子筛，可以阻挡某些 大分子的进入。4.细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。革兰氏染色B、原生质体（1）细胞质膜（又称质膜、细胞膜）（厚度5-10nm）a、质膜的组成及结构组成：是由双层磷脂分子和蛋白质组成（510nm）。b、细胞膜的功能 选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送 含有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，合成细胞壁及外层结构的场所 膜上含有进行能量代谢的酶系，在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢，是细胞的产能场所 细胞质膜是鞭毛基体的着生部位
10、和鞭毛旋转的供能部位（2）细胞质和内含物细胞质（cytoplasm）是细胞质膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量约80%。 细胞质的主要成分为核糖体、内含颗粒、拟核、各种酶类、中间代谢物、各种营养物等。 核糖体由核糖核酸（RNA）和核蛋白组成的颗粒状物质。核糖体中核糖核酸约占60%，蛋白质占40%，常以游离状态或多聚核糖状态分布于细胞质中。是蛋白质的合成场所。细胞质内含物内涵颗粒是一类由不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒。当细菌生长到成熟阶段，因营养过剩而形成。主要功能是贮存营养物。异染粒 功能是贮藏磷元素和能量，在老龄细菌中，异染粒常被用作碳源和磷源。 可用蓝色的染
11、料（甲苯胺蓝或甲烯蓝）染成紫红色。颗粒大小为0.51.0m，是无机偏磷酸的聚合物，一般在含磷丰富的环境下形成。聚-羟基丁酸(PHB) 为脂溶性物质，不溶于水。很容易被脂溶性染料苏丹黑着染，在光学显微镜下清晰可见。当缺乏营养时，被用作碳源和磷源。硫粒 是元素硫的贮藏物。积累在一些硫化菌的体内，当缺乏营养时，氧化体内硫粒为SO42-,从中获得能量。硫粒具有很好的折光性，在光学显微镜下很容易看到。肝糖和淀粉粒 均可用碘染色，前者为红褐色，后者为蓝色，二者可作为碳源和能源气泡 许多光合营养型、无鞭毛的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.21.0m75nm，外有2nm厚的蛋白质膜包裹功能：
12、调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质（3） 拟核（核区、原核、类核或染色质区）原核生物所特有的、无核膜结构、无固定形态的原始细胞核（没有核膜和核仁）。u 它由DNA高度折叠组成。例如：大肠杆菌体长为12微米，但其DNA长度为1100微米，等于菌体的1000倍，由于高度折叠而只占菌体的很小一部分。u 拟核携带着细菌的全部遗传信息，其功能就是： 决定着细菌的遗传性状和传递遗传信息。（4）中间体 是质膜向内延伸的膜结构，它是一种由细胞膜内褶而形成的囊状构造，其内充满着层状或管状的泡囊。推测可能有如下一些功能。 1、相当于真核细胞的线粒体或内质网； 2、 与细胞壁的合成有关；
13、3、可能与核分裂有关染色体：是一条高度折叠的环状双链DNA集中的区域。质粒（附加体）：细菌染色体以外的遗传物质，能独立复制，环状双链DNA小分子。 C、细胞特殊结构（1）荚 膜是部分细菌向胞外分泌的附着在细胞的表面的胶粘性的物质荚膜的组分：多糖和多肽 荚膜的主要功能：.使细胞免受干燥的危害.病原菌的荚膜与致病能力有关III荚膜多糖信号物质（如根瘤菌）菌胶团：不同细胞的荚膜连在一起，形成一个内含多个菌体的胶团(2) 鞭 毛 形态特征：鞭毛是从细胞膜内长出，穿过壁伸出体外，形成细长的丝（直径20-30nm）；功能：细菌细胞运动的器官；类型：根据鞭毛着生位置和数目来分(3) 菌毛（菌须）形态特征：附
14、着在细菌表面的短而僵直的丝状附着物（须）。特点：短、细、硬、多（150-500个）；功能：菌膜、性器(4) 芽 孢 细胞内形成的抗性极强的休眠体。形状：是球形或卵形的厚壁结构（含水率40%）功能：抗逆境强（热、干燥、辐射等）类型：大小、着生部位第三节 放线菌（全面掌握）放线菌细胞结构、化学组成与细菌相似；菌体呈纤细的菌丝，且分枝，又以外生孢子的形式繁殖，这些特征又与霉菌相似。是介于细菌和真菌之间的微生物。 从分类学上，是真细菌的一大类群，G+菌。属厚壁菌门，放线菌纲放线菌在自然界的的分布与人类的关系1、放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界，土壤中最多，其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味
15、。2、能产生大量的、种类繁多的抗生素。3、有的放线菌可用于生产维生素、酶制制；此外，在石油脱蜡、烃类分解、污水处理等方面也有应用。4、少数寄生型放线菌可引起人、动物（如皮肤、脑、肺和脚部感染）、植物（如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病放线菌的形态结构基内菌丝又称营养菌丝，功能是吸收营养，直径 0.2-1.2um长度100600um，色素可有可无。气生菌丝（Aerial mycelium)基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径11.4um, 长短不一，形状不一，颜色较深孢子丝(Reproductive mycelium)：当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的
16、菌丝。孢子的形状及在气生菌丝上排列的方式因种而异。放线菌的菌落形态：菌落质地硬而且致密，菌落小而不广泛延伸；菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥多皱；接种针难以挑取，有时可挑碎，有时可将整个菌落挑起；基内菌丝呈辐射状向四周生长；幼龄菌菌落与细菌难以区分；由于菌丝和孢子常具不同色素，使菌落正面，背面呈不同色泽。放线菌生活史放线菌的繁殖方式：分生孢子、包囊孢子、其他，菌丝断裂等放线菌生理：绝大多数为异养型，能利用不同的碳水化合物。可利用氮源：有机态氮（如蛋白胨、氨基酸、尿素等）、硝酸盐、铵盐、氮气等。一般都需要金属离子。大多放线菌是好气性的。最适温度2337第三节 蓝细菌（全面掌握）在自然界分布极广
17、是一类含有叶绿素a，能以水作为供氢体和电子供体，通过光合作用将光能转变成化学能，同化CO2为有机物质的真细菌。 过去也称蓝藻或蓝绿藻。特征： 没有细胞核；没有有丝分裂；细胞壁含有肽聚糖；核糖体为70S；没有叶绿体；G-菌。2、形状：球状、杆状等，单细胞或多细胞连接的丝状。大小：直径范围，0.560m, 大多3-10m3、生理：是光能自养型生物，只需空气、光、水分、少量无机盐；没有有性生殖，以裂殖为主，也可出芽生殖，极少数有孢子；已知蓝细菌有20多种具固氮作用4、蓝细菌代表类群典型代表类群：鱼腥蓝细菌属固氮；念珠蓝细菌属固氮；螺旋蓝细菌属蛋白质50-60%异形胞：蓝细菌进行固氮作用的场所。第五节
18、 立克次氏体、衣原体、支原体（全面掌握）革兰氏阴性细菌，其大小和特性均介于通常的细菌与病毒之间立克次氏体：只能寄生于真核细胞内。形态：球状、杆状、 丝状等；没有鞭毛，不能运动大小：介于细菌和病毒之间，不能通过细菌滤器（0.360.60.82m ）病害：斑疹伤寒，Q热等大多是人兽共患病的病原体，对多种抗生素敏感。 衣原体：是脊椎动物细胞中生活的专性寄生菌，能通过细菌滤器的原核细胞型微生物 。形态：球形、椭圆形，个体小；有原体和始体之分。病害：沙眼衣原体是人类砂眼的病原体，可引起结膜炎、角膜炎、角膜血管等临床症状，成为致盲的重要原因支原体：最小的细胞生物，大小一般为0.20.25um；无细胞壁，
19、柔软，呈多种形态（球状、丝状、杆状等）； 可通过细菌滤器；菌落呈煎鸡蛋状；对抑制蛋白质的抗生素敏感一些支原体能引起人类、牲畜、家禽类胸膜肺炎和作物的病害第六节 古细菌（一般性了解）古菌的形态：细胞很薄，扁平。有的细菌精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞。 古菌的细胞结构：组成多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。有内含子等。 古菌的代谢：代谢有多样性。在代谢过程中有特殊的辅酶，如绝对厌氧的产甲烷菌有辅酶M、F420、F430等。 古菌的呼吸类型：多为严格厌氧、兼性厌氧，少数为好氧。古菌的繁殖：以细胞分裂的方式繁殖，但繁殖速度较慢古菌的生活习性：大多数生活
20、在极端环境。高盐分、极热、极酸和绝对 厌氧的环境中。它有特殊的代谢途径。按照古菌的生活习性和生理特点，古菌可分为三大类型：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌第四章 真核微生物第一节 霉 菌真菌特点：1、具有细胞核、核膜； 2、细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用， 无根、茎、叶的分化； 3、以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖； 4、营养方式为化能有机营养（异养），多数为好氧型； 5、大多数真菌不运动，仅少数种类的游动孢子有1-2根鞭毛； 6、种类繁多，形态各异，大小悬殊，细胞结构多样。真菌菌丝的特异化结构；菌丝的特异化：部分真菌的营养菌丝和气生菌丝，在长期进化过程中产生各种形态和
21、功能不同的特异化结构。假根：根霉的匍匐枝分化形成的根状假丝，起固着和吸收营养的作用。吸器：寄生性真菌用以吸收寄主细胞养料的器官（球状、脂状、丛枝）；子实体：担子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核（担子菌）：菌丝团组成的一种硬的休眠体霉菌的基本概念 霉菌（丝状真菌）在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状、毛状、皮革状或絮状菌丝体的真菌。霉菌隶属于藻状菌纲、子囊菌纲、半知菌类等霉菌的繁殖方式（有性、无性孢子种类及其特点）(二)有性孢子繁殖(1)质配（形成双核细胞）(2)核配（产生二倍体接合子核）(3)减数分裂（单倍体核）1、卵孢子：由菌丝体分化而形成的雄器和藏卵器相结合，形成具双
22、层外壁的孢子。2、接合孢子：由菌丝生出的形态相同或略有不同的配子囊接合，分化而成的厚壁、粗糙、黑壳孢子。3、子囊孢子：子囊孢子：在子囊中形成的有性孢子。子 囊：两性细胞结合形成的一种圆球形或为棒状囊状的结构子 囊 果：子囊下面的菌丝有规律地将子囊包围而形成的菌丝体组织。 霉菌的菌落特征：(1)菌落形态：绒毛状、絮状、蜘蛛网状、毛状、皮革状等(2)菌落大小：较放线菌、细菌大得多(3)菌落外形：圆形或无限发展(4)颜色：孢子或孢子梗色素、胞外色素霉菌的代表属的异同点（毛霉、根霉、青霉、曲霉）（一）毛霉1.形态特征：菌丝发达、生长迅速；污白色无隔，多核2.繁殖：孢囊孢子、接合孢子3.功能及应用：蛋白
23、酶、淀粉酶；制作腐乳等（二）根霉1.形态特征：与毛霉的形态相似；主要区别假根和匍匐菌丝2.繁殖：孢囊孢子、接合孢子3.功能与应用：糖化酶、淀粉酶；酿造各种食品（三）曲霉（半知菌）1.形态特征：菌丝有隔，具足细胞、分生孢子梗及膨大顶囊。2.繁殖：分生孢子3.应用：酿酒、制酱、生产各种有机酸及多种酶制剂。（四）青霉（半知菌）1.形态特征：菌丝有隔，具分子孢子梗及扫帚状分生孢子头。2.繁殖：分生孢子3.应用：抗生素等第二节 酵 母 菌基本概念（如假菌丝）是一群单细胞的真核微生物。通常以芽殖或裂殖来进行无性繁殖;有些可产生子囊孢子进行有性繁殖。喜欢在含糖量高、偏酸性的环境中生长基本特征：单细胞；椭圆形
24、、圆形或柱形。宽1-5m,长5-30 m 个体及菌落特征 菌落特征：表面湿润，粉粒状、粗糙、粘稠等，易被提取，较细菌大而厚，培养时间长呈皱缩壮、较干燥，通常带有乳白色、红色等颜色。主要繁殖方式(一)无性繁殖芽殖细胞表面的芽细胞发育成熟，脱离母细胞形成子细胞的过程。a.多边出芽 b.两端出芽 c.三边出芽第三节 担 子 菌初生菌丝由担孢子萌发而成较细的菌丝（有隔，通常单核） 。次生菌丝（锁状联合）由两个性别不同的初生菌丝结合而成（双核菌丝） 。次生菌丝形成方式同宗结合、异宗结合。次生菌丝的分裂方式：锁状联合。三级菌丝菌丝体的双核菌丝经过分化密集而成的组织担孢子担子菌的子实体成熟时从子实体皱折中放
25、射出来的孢子洋蘑菇：双孢蘑菇、香菇：香蕈、冬菇第四节 藻 类（一般性了解）一|、形态：单细胞：球形、椭圆形；多细胞：球状、片状 大小：若干微米二、繁殖方式：三、实际应用：1、食用（发菜、紫菜、石花菜等）；2、工业原料（硅藻、红藻）或药用、3、高蛋白饲料、4、环境的监测第五节 原生动物（一般性了解）一、形态大小：形态：单细胞，多呈圆形、卵形、长形、扁平状等。大小：直径100-300um二、结构特点（1）无细胞壁（2）细胞膜（较厚与韧度）（3）原生质体分外质（均匀透明）和内质（呈流体状）（4）每个细胞以单核为主，个别含有两个或以上细胞核三、独特的动物行为方式胞器1、运动胞器：鞭毛，纤毛，伪足2、营
26、养胞器：口器，体表吸收，和光合生物共生3、排泄胞器：伸缩泡，体表渗透4、感觉胞器：眼点，刚毛等四、生殖：无性（裂殖），有性五、呼吸：多数为好氧，少数厌氧六、原生动物的代表种类1、眼虫；2、变形虫；3、草履虫第五章 微生物营养与代谢第一节 微生物营养物质和营养类型微生物的特点食谱广、胃口大营养物质：能满足微生物生长、繁殖和进行各种生理活动需要的物质。微生物营养:微生物摄取和利用营养物质的过。营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是生物维持和延续其生命形式的一种生理过程微生物营养物质及其功能1、碳素化合物(碳源)：碳源：是微生物细胞内碳素物质或代谢产物中的C的来源。占细胞干重的50%。功能：（1）
27、构成微生物体有机分子的骨架（2）大多数微生物的能源物质2、氮素化合物（氮源） 氮源：是构成微生物细胞含氮物质或代谢产物中的N素的来源。 氮素化合物的功能：构成细胞物质，少数微生物的能源物质（如硝化细菌氨）。微生物可利用的氮素化合物：3、矿质元素 为机体提供了必要的金属元素。 无机盐磷酸盐、硫酸盐、氯化物等.大量元素： P、S、Fe、Mg、K、Ca 微量元素： Mn、Cu、Zn、Mo 功能：a. 构成微生物细胞成分b. 参与酶的组成（Mg、Mn等）c. 维持细胞结构的稳定性（Ca 、Mg等）d. 维持细胞渗透压平衡，有利于物质的运输(K+、Na+等)e. 部分元素可作为少数类型微生物的能源(Fe
28、、S等)4、生长因子 是指微生物生长必需的但本身不能合成，需要从外界吸收的且需要量又很小的有机物质。功能：构成酶的辅基或辅酶生长因子分类（化学结构、生理作用）:氨基酸、碱 基（嘌呤、嘧啶）、维生素5、水分生长、代谢必不可少的物质微生物水分含量：营养细胞70%-90%，孢子40%。功能：a. 机体内生理生化反应的基础b. 溶剂与运输介质（营养物质吸收与代谢产物的分泌必须以水为介质）c. 细胞内温度的缓冲剂作用（水比热高，是良好的热导体）d. 维持蛋白质、核酸等生物大分子天然构象e. 维持细胞正常形态水的活度（Aw） （有效性）一定温度和压力条件下，溶液中水的蒸汽压力与同样条件(T、P)下纯水蒸汽
29、压力之比。定义公式是： Aw=Pw/P0w Pw:溶液中水的蒸汽压；P 0 w:纯水的蒸汽压 微生物最适水的活度值细菌：0.93 0.99；酵母菌：0.880.91；霉菌：0.80左右微生物的营养类型 从营养的角度分 异养型生物 自养型生物 所需要营养物质 有机物 无机物 生物种类 动物 植物1、光能自养型（光能无机营养型）能够利用光能并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物（如蓝细菌）。基本特点：A、光合色素叶绿素a、细菌叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素等B、供氢体（或电子供体） 还原性无机物（如水）C、碳源 还原CO2H2OCO2 (CH2O)+O2（蓝细菌）2H2S+CO2 (CH2O)+
30、H2O+2S（绿硫细菌和紫硫细菌）2、光能异养型(光能有机营养型） 利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。基本特点：A. 光合色素B. 供氢体有机物C、碳源 还原有机物或利用CO2合成细胞物质利用这类细菌能利用低分子量有机物迅速增殖特点，可净化高浓度有机废水 。3、化能自养型(化能无机营养型）利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源，利用CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。基本特点： a. 能源：无机物氧化；b. 供氢体：无机物；c. 碳源为CO2典型实例：硫化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌 H2S、NH4+、H2、Fe在自然界物质转换过程中起重要作用。
31、 4、化能异养型（化能有机营养型）以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源而生长的一类微生物基本特点： a. 能源：有机物氧化b. 碳源：有机物腐生菌腐生菌：利用无生命的有机物作为营养物质 (大多数) 。寄生菌：只能在活寄主体吸收营养物生活的。兼性寄主菌：既营寄生又营腐生生活的 (结核杆菌) 第二节 微生物营养物质的吸收机制微生物吸收营养物质的影响因素1、第一因素：细胞膜等细胞结构；细胞膜选择性半透膜（主要）；细胞壁、荚膜、粘液层2、第二因素：微生物细胞生活的环境；pH值、温度 (溶解度、细胞膜的流动性和运输系统的活性)3、第三因素：被吸收物质的特性。分子量、溶解度等微生
32、物对营养物质的吸收方式1、单纯扩散（称被动扩散） 被吸收物质依靠其在细胞内外的浓度梯度为动力，从浓度高的地区向浓度低的胞内扩散的过程。特点：a. 非特异性的 不需要载体b. 吸收过程不发生化学变化c. 不需要能量 浓度梯渡分子量小、脂溶性、极性小的物质易吸收2、促进扩散 以细胞内外的浓度梯度为动力，在载体物质参与下，物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。 特点：a. 载体的专一性b. 运输速率提高3、主动运输 以代谢能为动力，在载体蛋白的参与下，将物质从胞外向胞内转运。特点：主动运输动力代谢能，促进扩散动力浓度梯度大肠杆菌对K离子的吸收，可以使细胞内离子的浓度比细胞外高2000余倍。4、基团转
33、位：被吸收物质以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。 第四节 培养基培养基：是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。培养基的作用：为微生物提供理想的人工培养环境，以进行微生物生命活动规律的研究和微生物生物制品的生产。任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理一、配制培养基的基本原则1、适合不同微生物的营养特点。2、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。3、控制培养条件(1) 培养基的pH值的控制。 (2) O2浓度的调节（3）CO2的调节三、 培养基第四节 微生物的代谢（一）合成代谢产物类型初级代谢（初级代谢产物）合成细胞物质（ 蛋白质
34、、碳水化合物、脂肪、核酸）与微生物的产能代谢和耗能代谢的有关的代谢类型次级代谢（次生代谢产物）微生物的生命活动没有直接相关的代谢类型避免初级代谢过程中某种中间产物积累造成的毒害的而产生的一类有利于生存的代谢类型（二）微生物合成代谢的生化过程异养菌合成代谢分三层次进行：第一层次：降解反应（碳的骨架、能量） 多糖单糖小分子碳的化合物（C1-C7）第二层次：小分子合成反应（大分子合成的前提） 碳化合物小分子（氨基酸、氨基已糖、核苷酸）第三层次：小分子合成大分子 蛋白质、核酸、多糖1、发酵（代谢发酵）2、呼吸3、无机物氧化4、光合磷酸化（光能转换）第六章 微生物生长与生活环境第一节 微生物纯培养基本概
35、念；纯培养：实验室条件下，由一个细胞或一种微生物繁殖得到的后代。微生物纯培养技术(全面掌握)纯培养基本步骤： (1) 分 离；(2) 培 养 唯一 、隔离分离方法：稀释平皿法、划线法、单细胞挑取法1、稀释平皿分离法：倾注平皿法和涂布平皿法。基本过程：（1）梯度稀释过程；（2）分离培养过程1) 梯度稀释度的确定：需分离微生物在样品中的数量（30-300个/皿）2) 选择菌落接种的依据： a、菌落特征； b、细菌个体的特征3) 微生物纯培养的标准：菌落和个体特征一致性；无杂菌菌落 4) 操作要点：无菌操作2、单细胞挑取法：从待分离材料中挑取单个细胞来培养，从而获得纯培养的过程。3、划线分离法：用接
36、种环粘取少许待分离的材料，在培养基表面进行多次平行划线，使微生物细胞分开生长以获得微生物纯培养的过程。保存方式：低温、干燥、隔绝空气 等注意点：1、灭菌彻底；2、无菌操作；3、防止污染第二节 微生物纯培养群体生长规律生长：生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。繁殖：生物个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程微生物生长量的测定(全面掌握)一、微生物数量的测定1、显微镜直接计数法：使用细菌计数板或血球计数板在显微镜下直接计数。优点：操作简便，计数直观缺点：不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小
37、的细菌在显微镜下难以观察；2、稀释平板计数法 对分离样品进行稀释培养，据形成的菌落数计数。 优点：传统计数方法；对设备要求不高 缺点：不能测定不形成菌落的微生物；难以做到细胞完全分开3、最大概率法（液体稀释法）：优点： 含菌量少的样品和固体培养基上不易生长的细菌样品的测数。缺点：只能进行特殊生理群的测定，结果粗放。二、微生物重量的测定1、称重法 收集培养好的菌体，冼净，称湿重或干重。 优 点：简单可靠2、含氮量测定法：原理：（1）微生物细胞蛋白质含量稳定。（2）氮是蛋白质中稳定的主要成分。 蛋白质量=6.25总含N 优点：测定结果较为准确三、其他方法 比浊法：原理：在一定范围内菌悬液中细胞数量
38、和光密度（OD值）成正比。 优点：操作简单；快速测定 缺点：不能分死细胞；培养液的颜色不易过深；易受颗粒性杂质干扰 代谢活性（呼吸强度、酶活性、耗氧量等）DNA、ATP分批培养群体生长规律分批培养 指将少量的细菌接种到一定体积的液体培养基中，在适宜的条件下培养，最后一次性收获的过程。延缓期特 点：分裂迟缓、代谢活跃产生原因：（1）机械损伤（2）缺乏细胞分裂必需因子影响滞留适应期长短的因素：1、培养基成分2、接种物菌龄3、接种量4、菌株的遗传性对数生长期（指数生长期）特点：（1）代谢活性最强生命力旺盛；（2）世代时最短而稳定；（3）细胞数量成倍地增加研究微生物基本代谢的良好材料； 这个时期菌种生
39、产上作为种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益稳定期特 点：1、增加率为 0；2、积累代谢产物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。衰亡期特 点：代谢活性降低、死亡、自溶、畸变、不稳定对数生长期：细菌细胞生长速度最快、世代时间短而稳定、细菌细胞代谢活性最强最高生长期：细菌细胞总数最多、菌体代谢产物最多三、连续培养使微生物的培养长时间稳定在对数生长时期控制连续培养的方法：1、恒浊连续培养：不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定2、恒化连续培养：保持恒定的流速优 点：制作
40、理想的实验材料提高生产效益和自动化水平缺 点：菌种易退化；易污染杂菌； 营养物质的利用率低分批培养与连续培养特征的比较不同点：分批培养：经历四个时期； 连续培养：对数生长期相同点：群体培养特征不能反映各个体的生长状况四、同步培养使群体中所有个体都处于同一生长阶段的培养方法。同步培养生长曲线特点：维持的代数1-2代；跳跃过程第三节 微生物的生活环境生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。 微生物遗传（一般性了解）遗传：在一定的环境条件下，微生物形态、结构、代谢、繁殖等形状相对稳定，并能代代相传。遗传：子代与亲代之间表现出的相似形状。亲代与子代之间传递的遗传物质基础是DNA。微生物细胞内的DNA
41、集合，从根本上决定了这种微生物的潜质。第三节 微生物变异（一般性了解）变异：是指亲代和子代之间，在形态结构和、生理机能等方面所表现出的差异。遗 传与变异是生物最基本属性，遗传保证了种的存在与延续，而变异则推动了种的进化与发展。遗传和变异相辅相成、相互依存，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传是相对的，变异是绝对的，有些变异了的形状，又会以相对稳定的形式遗传下去，但是并非所有变异具有遗传性。第六节 菌种保藏与复壮（全面掌握）一、菌种退化退化（衰退）：菌种在培养或保藏过程中，所出现的原有优良性状的劣化，遗传 标记的丢失等现象。常见表现： 菌种个体和菌落形态改变，如生长缓慢，产孢子变少；对外界环境的抵抗
42、力减弱；代谢产物生产能力减弱；对寄主寄生能力下降等。菌种退化的主要方式： 自然突变：在DNA快速复制过程中，出现某些基因的差错而发生的突变（微生物特性之一）。环境条件：环境条件对菌种退化有很大影响。如高温条件下突变率高，低温下突变率低；紫外线加速菌种退化 等。二、菌种保藏目 的：保持微生物原有性状，以利于生产和科研的应用。在菌种保藏过程中要做到不死亡、不变异、不被杂菌污染，原理： 通过降低微生物新陈代谢水平，使微生物生长繁殖处于不活跃状态。原则： 1. 采用菌种的休眠体，如芽孢、孢子； 2. 创造适合的环境条件，使微生物代谢活性处于不活跃、生长繁殖受到抑制且难以发生突变的状态。如干燥、低温、缺
43、氧、避光、缺乏营养、添加保护剂等。 3. 尽量减少传代次数。几种常用的保藏方法 ：一种良好的保持方法，首先要保持保持原种的优良状态，还要考虑方法的通用性和简便性。a) 斜面保藏方法：将菌种接种在试管斜面培养基上，待菌种生长后，置于4冰箱中保 藏，每隔一段时间转接，按相同方法保藏。特点：方法简单、存活率高。缺点：菌株仍有一定代谢强度，传代多时易变异，故不能长时间保藏。保藏时间一般不超过3个月。b) 石蜡封存法：在试管斜面或穿刺培养基中覆盖灭菌的液体石蜡，置于室温或4冰箱中保藏。适用菌种：霉菌、酵母菌、放线菌、好氧细菌等。保藏时间： 一般为12年，有的可长达10年。缺点：对多数厌氧微生物及能分解烃
44、类的微生物，保藏效果差。c) 载体保藏法：将微生物吸附在载体（土壤、沙子等）上，进行干燥保藏的方法。适合微生物： 能形成孢子或芽孢微生物的保藏。在低温或抽气密封条件下保藏效果更加。保藏时间： 110年。d) 冷冻干燥保藏法：在低于-15温度下，快速冻结细胞，然后在真空中使水分升华致干。优点： 在此环境中微生物生长和代谢暂时停止，不易发生变异，故可长时间保藏。保藏时间: 515年，甚至更长。缺点：实验操作麻烦，对仪器设备要求较高。注意点： 冷冻过程中防止对细胞的损伤，细胞保存液中添加保护剂，如甘油、脱脂牛奶等。e) 寄主保藏法：菌种（野生或工程菌）是一个重要的生物资源。国内部分外菌种保藏机构：中
45、国微生物菌种保藏委员会（CCCCCM）美国典型菌种保藏中心（ATCC）英国典型菌种保藏所（NCTC）法国里昂巴斯德研究所（IPL）等。二、菌种复壮必须在未发生衰退现象之前妥善保藏菌种，但当出现衰退现象之后，就应设法加以复壮。菌种的复壮：是指使衰退的菌种恢复原来优良性状。主要措施：纯种分离：通过纯种分离方法，从退化菌种群体中分离仍保持原有性状的单细胞。通过寄主体进行复壮：对于寄生性的退化菌株，通过回接寄主，恢复或提高其寄生性的方法。淘汰已衰退的个体：通过采用较为极端的方法（如高温、干燥等），杀死生命力较差的已退化个体，保留具有原有性状的个体。第七章 微生物生态基本概念一、生物圈与生态系统生物圈：是地球表面进行生命活动的有机圈层。