微生物学总复习(下)

nullnull第五章 微生物代谢null 微生物代谢 是指微生物细胞所进行的一切化学反应和物理作用。 分解代谢 是将大分子降解成小分子，并通常伴随着能量释放的过程。 合成代谢 是指导致细胞分子和结构合成的任何反应，它是分子构建和成键过程，需要消耗能量，是将小分子物质合成较大和较复杂分子的过程。相关概念null微生物分解代谢与合成代谢相互关系 null第一节 微生物产能代谢一、化能异养作用 二、化能自养作用 三、光合作用null 微生物产能代谢（fueling reactions） 微生物获得生物合成所需的前体代谢物、能量和还原力，并提供微生物细胞生命活动所需要能量的代谢过程。 微生物产能代谢特点 产能代谢的多样性，微生物作为一个类群能够通过氧化有机化合物、或氧化无机化合物、或通过俘获光能获得能量和还原力。 化能异养作用、化能自养作用和光合作用微生物产能代谢的本质微生物产能代谢的本质 有机物 最初能源 日光 通用能源(ATP) 还原态无机物 化能自养菌 化能异养菌 光能营养菌null 异养微生物利用有机物通过分解代谢途径（即生物氧化）进行产能代谢。 在化能异养微生物的分解代谢途径中，能源有机物可以在有氧或厌氧条件下经脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢三个阶段合成ATP、产生还原力[H]和小分子中间代谢物。一、化能异养作用null发酵作用 狭义概念：发酵作用是指在缺氧的条件下，葡萄糖或其他碳水化合物的不完全氧化作用，并以其中间代谢产物作为电子（氢）的最终受体，不经过呼吸电子传递链直接接受电子，还原生成发酵产物，仅通过底物水平磷酸化产生少量的ATP。 广义概念：利用微生物的作用来大规模生产各种产品的工业过程被称为发酵，尽管工业发酵甚至发生在有氧条件下，如抗生素、激素、维生素和氨基酸的生产。null（1）乙醇发酵 ① 酵母型乙醇发酵 酵母菌 （Saccharomyces cerevisiae） 解淀粉欧文氏菌（Erwinia amylovora） ② 细菌型乙醇发酵 发酵单胞菌（Zymomonas mobilis） 嗜糖假单胞菌（Pseudomonas saccharophila） 巴斯德效应巴斯德效应 乙醇发酵需在厌氧条件下进行。如果变成好氧条件，乙醇形成就停止，葡萄糖分解的速度减慢——巴斯德效应。在好氧条件下 ： (1)丙酮酸脱羧酶失活，丙酮酸脱氢酶系作用，进入TCA循环。 (2)高含量的ATP及柠檬酸别构抑制磷酸果糖激酶活性，减慢葡萄糖酵解速度。原因null 凡葡萄糖发酵后只产生2分子乳酸的发酵，称 同型乳酸发酵（homolactic fermentation）。 凡葡萄糖发酵后产生乳酸、乙醇（或乙酸）和CO2等多种产物的发酵称异型乳酸发酵（heterolactic fermentation）。第二节 分解代谢和合成代谢的联系第二节 分解代谢和合成代谢的联系一、两用代谢途径一、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，称为两用代谢途径（amphibolic pathway）。EMP、HMP和TCA循环等都是重要的两用途径。二、代谢物回补顺序二、代谢物回补顺序作用：当重要产能途径中的关键中间代谢物必须被大量用作生物合成的原料而抽走时，仍可保证能量代谢的正常进行。 代谢物回补顺序（anaplerotic sequence），又称代谢物补偿途径或添补途径（replenishment pathway），是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应。null乙醛酸循环（glyoxylate cycle）：又称乙醛酸支路（glyoxylate shunt），是TCA循环的一条回补途径，可使TCA循环不仅具有高效产能功能，而且还兼有可为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物的功能，Eg.草酰乙酸可合成天冬氨酸， α－酮戊二酸可合成谷氨酸，琥珀酸可合成叶卟啉等。null第三节 微生物特有的合成代谢途径null 二、固氮作用 生物固氮(biological nitrogen fixation) 是指微生物将大气中的分子态氮还原成氨的过程。 已知只有原核生物和 古生菌才有固氮作用贝杰林克(Beijerink)从豆科植物中第一个分离到根瘤菌 1886年分离出Rhizobium(根瘤菌属) 1901年分离出Azotobacter(固氮菌属) 目前已发现的固氮微生物已多达80余属（1992）null仅在原核微生物确认，有近50多个属和100多种。 （1）自生固氮菌：不依赖于其它生物而独立进行固氮作用。 好氧自生固氮菌，如固氮菌属，念珠蓝细菌属。 厌氧自生固氮菌，如巴氏梭菌。 （2）共生固氮菌：只有与它生物共生在一起时，才能够进行固氮作用。 根瘤，共生固氮菌与植物共生形成的一种特殊固氮结构，如与豆科植物共生的根瘤菌属，非豆科植物共生的弗兰氏菌属。 非根瘤，如鱼腥蓝细菌属与满江红(一种水稻栽培中重要的水生蕨类植物)共生固氮。 （3）联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮作用。如植物根际存在的一些芽孢杆菌属，植物叶面存在的一些拜叶林克氏菌属。 1.固氮微生物null2.固氮作用机制关键酶：固氮酶 固氮酶分子组成：铁蛋白（Fe protein）和钼铁蛋白（MoFe protein）两种蛋白成分组成的复合体。 铁蛋白：仅含有铁离子 钼铁蛋白：含有铁离子和钼离子。钼、铁离子存在于一种称作“MoFeCo”的辅助因子结构中，实际上固氮作用过程中的N2还原反应就发生在这个钼铁中心。 固氮酶活性需要Mg2+ 固氮酶对氧极为敏感，固氮作用必须在严格厌氧条件下进行。 固氮作用需要消耗 ATP 固氮作用需要消耗NAD(P)H+H+ null（1）快速消除所产生的氧：很多固氮菌利用较强呼吸强度迅速消耗固氮酶周围的氧；豆科植物根瘤菌的类菌体周膜上存在一种能与氧发生可逆性结合的豆血红蛋白，氧浓度高时与氧结合，氧浓度低时又可释放出氧，从而既保证了类菌体生长所需的氧，又不致对其固氮酶产生氧伤害。 （2）在空间上进行氧阻隔：如根瘤菌（Azobobacter vinelandii）在高浓度氧气存在时诱导菌体产生阻滞O2扩散进入细胞的粘液层; 许多蓝细菌产生具有特殊保护结构的细胞类型异形胞，将固氮酶分隔在其中； （3）在时间上进行氧阻隔：如非异形胞蓝细菌Plectomena，将固氮作用和光合作用分不同时间段进行； （4）固氮酶构像保护作用：如褐球固氮菌等，具有一种构象保护蛋白质，在氧分压增高时，它与固氮酶结合，固氮酶构象发生改变并丧失固氮活力; 一旦氧浓度降低，该蛋白便从酶分子上解离，固氮酶恢复原有的构象和固氮能力。固氮酶保护机制小结null三、肽聚糖的合成（一）细胞质中 合成派克（Park）核苷酸 （二）细胞膜上 合成肽聚糖单体 （三）细胞膜外 交联作用形成肽聚糖 是青霉素、万古霉素、环丝氨酸（恶唑霉素）与杆菌肽等抗生素的靶物质肽聚糖合成的三个阶段肽聚糖合成的三个阶段（一）在细胞质中合成 1．由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N—乙酰胞壁酸（一）在细胞质中合成 1．由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N—乙酰胞壁酸需尿嘧啶二磷酸（UDP）作为糖载体2．由N—乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸 2．由N—乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸 (二)合成肽聚糖单体---双糖肽亚单位(二)合成肽聚糖单体---双糖肽亚单位在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体———双糖肽亚单位。类脂为细菌萜醇载体。细菌萜醇细菌萜醇细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；是一种由11个类异戊烯单位组成的C55 类异戊烯醇，运载“Park”核苷酸进入细胞膜，连接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“桥”，最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长点处。 结构式： CH3 CH3 CH3 CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH 功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂多糖的生物合成， 如：细菌的磷壁酸、脂多糖， 细菌和真菌的纤维素， 真菌的几丁质和甘露聚糖等。null（三）在细胞膜外的合成细胞膜外必须有现成的细胞壁残余（至少含有6～8个肽聚糖单体）作为引物。(β-1,4)βnull第四节 微生物的代谢调节与发酵生产微生物的代谢调节组成酶与诱导酶组成酶与诱导酶组成酶：由“持家基因”合成，在微生物细胞中始终以高浓度 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达，是维持微生物生命活动所必需的酶。 诱导酶：由“奢侈基因”合成，平时不表达，只有在其底物或诱导物存在的情况下才表达，不是维持微生物生命活动所必需的酶。null概念图代谢物质能量分解 合成产能 耗能发酵 呼吸 无机物氧化 （化能自养）CO2固定 固氮 肽聚糖合成解糖 产物有氧 无氧 硝化 硫化 氢 铁 EMP HMP ED 酒精 乳酸 混合酸 丙酮丁醇 硝酸盐呼吸 硫酸盐呼吸 碳酸盐呼吸底物磷酸化氧化磷酸化光能转换光合作用 光合磷酸化膜 卡尔文循环酶 [H] ATP 厌氧质 膜 壁null第六章 微生物的生长繁殖及其控制null一、直接计数法 （总细胞计数法）1、血球计数板法null2、薄膜过滤丫叮橙染色 荧光镜检法null1、平板菌落计数法二、间接计数法 （活细胞计数法）稀释倾注平板法 稀释涂布平板法null2、薄膜过滤平板计数法null三、微生物生物量的测定方法 1、湿重法 收集微生物菌体，或将微生物培养液离心，收集细胞沉淀物，然后称重。 2、干重法 将微生物菌体或离心得到的细胞沉淀物置100—105℃的烘箱中干燥至水份去除，然后再称重。 3、细胞成分含量法 如蛋白质、还原糖、总糖、核酸等含量的测定。因为每个细胞成分的含量是一定的，单位体积培养液中微生物群体细胞数目越多， 总的细胞成分的含量就越多。null4、比浊法null四、微生物的群体生长 （一）无分支单细胞微生物的群体生长 无分支单细胞微生物主要包括原核生物的细菌和真核生物的酵母菌，它们的群体生长是以群体中微生物细胞数量的增加来表示的，因而其生长速率就是指单位时间内细胞数目或细胞生物量的增加。 1. 无分支单细胞微生物群体生长的特征 1. 无分支单细胞微生物群体生长的特征 细胞呈指数增长示例特征: 每经历一个代时，细胞的数目就增加1倍，呈指数增加, 因而被称为指数生长，这就是无分支单细胞微生物的群体生长特征。 2. 无分支单细胞微生物的群体生长曲线 (growth curve)2. 无分支单细胞微生物的群体生长曲线 (growth curve)null（1）迟缓期 (lag phase) 特点： 生长速率等于零 细胞合成新的成分 补充消耗的材料 适应新的培养基或别的培养条件 细胞形态变大或变长 对外界不良环境敏感null（2）对数期 (log phase) 特点： 生长速率最快，细胞呈指数增长 生长速率恒定 代谢旺盛，细胞成分平衡发展 群体的生理特性较一致null（3）稳定期 (stationary phase) 特点： 活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。 细胞生长速率为零 细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合 成缓慢， G+染色发生变化。null（4）衰亡期 （death phase) 特点： 细胞以指数速率死亡，有时细胞死亡速率降低是 由于抗性细胞的积累； 细胞变形退化，有的发生自溶，G+染色发生变化。null五、微生物的连续培养 分批培养，就是指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的培养方式。 连续培养，就是在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速率流出培养物（菌体和代谢产物），以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持恒定，即处于稳态。 1.分批培养和连续培养2.连续培养类型2.连续培养类型恒化培养装置恒浊培养装置恒浊器与恒化器恒浊器与恒化器恒浊器：根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高，生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。 恒化器：与恒浊器相反，是一种设法使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖的一种连续培养装置。null 第五节 有害微生物的控制一、基本概念 二、用物理方法灭菌 三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂 一、基 本 概 念 一、基 本 概 念灭菌(Sterilization) 消毒(Disinfection) 防腐(Antisepsis) 化疗(Chemotherapy)null1、灭菌（sterilization) 采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。 高温灭菌、辐射灭菌null2、消毒（disinfection) 是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。 对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏消毒处理。null3、防腐（antisepsis) 利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。 如低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、高醇度、加防腐剂等。null4、化疗(chemotherapy) 是指利用具有高度选择毒力即对病原菌具高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。 null这样即可杀死病原微生物。又不致损坏营养，可保留食品饮料原有风味。一般在63 ºＣ处理30min或72 ºＣ处理15min，依据是结核杆菌在62ºＣ下15min能够被杀死。巴氏消毒法是食品（牛奶）酿造（啤酒）工业中常用的方法。null是实验室和生产中常用的方法，在高压蒸汽灭菌锅中进行，是湿热灭中最好方法，通常在1.05kg/cm2, （15磅／英寸）的压力下面（此时温度121ºＣ）处理15－30min。高压蒸气灭菌灭菌时在开压之前要将锅内的冷空气排净，否则会形成假压，虽然压力达到要求，温度却达不到相应高度，而影响及菌效果。耐热品培养基用此法。null3、抗生素 是一类由微生物或其他生物生命活动过程中合成的在很低浓度时就能抑制或干扰它种生物（包括病原菌、病毒、癌细胞等）的生物活动的次生代谢产物或其人工衍生物。null抗生素作用机理1）抑制细胞壁的形成 2）破坏细胞膜的功能 3）干扰蛋白质合成 4）抑制核酸复制 5）干扰能量代谢null抗生素抗药性1、改变细胞膜的透性而导致抗药性的产生 这类抗性菌株具有阻挠抗微生物剂进入或排出已进入细胞药物的能力。 2、细胞内被药物作用的靶位点发生了改变 目前典型的例子是核糖体发生了改变 3、菌体内产生了钝化或分解药物的酶，将有活性的药物转成没有抗菌作用的产物。 如修饰β-内酰胺抗生素的β-内酰胺酶，修饰氨基糖苷抗生素的乙酰化酶、磷酸化酶和腺苷化酶。抗生素抗性标记抗生素抗性标记R因子——耐药因子，是存在于质粒上的易于传播的耐药基因。 AmpR KanR ZoecinR 抗生素抗性标记常常用于基因工程操作中，作为克隆载体和表达载体的选择性标记。null第七章 微生物遗传变异与育种一、三个经典实验 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式一、三个经典实验 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式第一节 遗传变异的物质基础null1.肺炎链球菌的转化试验 1944年美国科学家Avery 1928年，英国科学家Griffith 一、三个经典实验证明核酸是遗传物质null2.噬菌体感染实验1952 年，美国科学家Hershey 和 Chase 大肠杆菌T2噬菌体 null 3.烟草花叶病毒重建试验 (Fraenkel-Conrat, 1956) 烟草花叶病毒霍氏车前花叶病毒null 1.原核微生物的染色体 null(1) 双链环状的DNA分子（单倍体） (2) 遗传信息的连续性 (3) 功能相关的结构基因组成操纵子结构 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。 基因：是合成一种功能蛋白或RNA分子所必须的全部DNA序列． (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null2.真核微生物的染色体 null双螺旋的DNA如何形成染色体？ （真核染色体DNA的包装）核小体是染色质的基本结构单位 电镜所见：串珠状结构，直径约10nm； 核心颗粒，连接DNA（linker）， 146bp的DNA，绕核心颗粒约两圈 核心颗粒：组蛋白的八聚体，H2A，H2B，H3，H4，各两分子 连接DNA（linker ），平均50bp 包装为核小体后，为原来DNA的长度的1/3null 质粒：一般指存在于细菌、真菌等生物的细胞中，独立于染色体以外，能进行自我复制的小型共价环状dsDNA分子。 附加体：有些质粒既可以整合到染色体上随染色体进行复制，又可以再次游离出来，并且可能连带宿主的一些染色体基因同时脱离染色体，这些质粒又叫做附加体。 （三）原核生物的质粒null （1）分子结构和组成 ①共价闭合环状双链DAN分子 ②线型双链DAN分子 ③单链DNA分子 ④RNA分子 （2）质粒大小和数量 ①大质粒：>60kb， 1/cell ②小质粒：≤60kb，10-20/cell1.质粒的特点高拷贝数质粒（松弛型质粒）： 10~100拷贝数； 低拷贝数质粒（严谨型质粒）： 1~4个拷贝数。null（3）自主复制能力：型复制、滚环复制(4）转移性：有转移性和非转移性两种(5）可自行丢失与消除：理化因子处理(6）不相容性：两种亲缘关系相近的质粒不能稳定地存在于同一个 细胞中null(1)F质粒（致育因子 Fertility factor， F因子) 控制 E. coli 性毛形成, 94.5kb 约占染色体2% 有F质粒的为雄性菌, 能长出性菌毛； 无F质粒的为雌性菌, 无性菌毛2.质粒的主要类型null（2）抗药性质粒 （抗性因子，Resistance factor，R因子，R质粒）决定细菌抗一种或几种抗生素或其他药物, 与耐药性有关拷贝数不等(1~2 至几十个)结构 ： 含2个DNA片段 ①抗性转移因子（RTF）： 11x106Da，调节DNA复制和拷贝数， 以及基因转移。有时带有四环素 (tet) 抗性基因几百万~100 x 106Da，含抗多种抗生素的基因，不能移动。②抗性决定因子（r-determinant）：null (3) Col质粒（产大肠杆菌素因子） 大肠杆菌素 (colicin): 一种由 E. coli 某些菌株分泌的蛋白类细菌素，由质粒 Col 因子编码。 功能: 专一杀死亲缘关系近、不具Col因子的其它肠道菌。null(4) Ti质粒 诱癌质粒(冠瘿质粒)，侵入植物根部后，将自身基因与植物基因组整合，常用于植物基因工程。 (5) Ri质粒 与Ti质粒类似，可将外源基因整合到植物基因组中，但不形成瘤。 (6) Mega质粒 巨大质粒，存在于根瘤菌属，与固氮有关。 (7) 降解性质粒 编码降解复杂有机物的酶，用于污水处理。null3、质粒作为载体的优点 1、体积小，便于DNA的分离与操作 2、呈环状，使其在化学分离过程中能保持性能稳定。 3、有不受核基因组控制的独立复制起始点。 4、拷贝数多，使外源DNA可很快扩增。 5、存在抗药性基因等选择性标记。典型的质粒构造典型的质粒构造null第二节 基因突变与诱变育种 null基因突变：泛指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。 野生型：自然界中分离得到的菌株一般称为野生型菌株（Wild type）。 突变株：野生型经突变后形成新性状的菌株，称为突变株/突变体（mutant）。一、基因突变（三）基因突变的特点1、自发性：突变可以在没有人为的诱变因素处理下自发地产生。 2、不对应性：突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。 3、稀有性 ：通常自发突变的几率一般在10-6～10-9 4、独立性：某一基因的突变，既不提高也不降低其他药物的突变率。（三）基因突变的特点null5、可诱变性：通过诱变剂可以提高突变的机率。提高10～105倍 6、稳定性 ：突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化，所以产生的新的变异性状是稳定的，可遗传的。 7、可逆性：由原始的野生型基因变异为突变型基因的过程，称为正向突变，相反的过程则称为回复突变，任何性状都可发生正向突变，也都可以发生回复突变。（四）基因突变自发性和不对 应性的实验证明（四）基因突变自发性和不对 应性的实验证明1、Luria等的变量试验 2、Newcombe的涂布实验 3、Lederberg等的影印平板培养法null1、Luria等变量实验null结果表明,来自甲管的50皿中,各皿间抗性菌落数相差极大(图左),而来自乙管的则各 皿数目基本相同(图右)。这就说明, E.coli抗噬菌体性状的突变,不是由所抗的环境 因素— —噬菌体诱导出来的,而是在它接触到噬菌体前,在某一次细胞分裂过程中随机地自发产生的 。这一自发突变发生得越早,则抗性菌落出现得越多,反之则越少,噬菌体在这里仅起着淘汰 原始的未突变的敏感菌和鉴别抗噬菌体突变型的作用。null2、Newcombe的涂布试验（1949） null结果发现,在涂布过的一组中,共有抗性菌落353个,要比未经涂布过的(仅28个菌落)高得多。这也意味着该抗性突变发生在未接触噬菌体前。噬菌体的加入只起甄别这类突变是否发生的作用，而不是诱导突变的因素。3、平板影印培养试验3、平板影印培养试验null结果发现,在涂布过的一组中,共有抗性菌落353个,要比未经涂布过的(仅28个菌 落)高得多。这也意味着该抗性突变发生在未接触噬菌体前。噬菌体的加入只起甄别这类突变是否发生的作用，而不是诱导突变的因素。诱发突变诱发突变1）诱变剂的定义及种类： 定义：能够使突变率提高到自发突变水平（10-6~10-10）以上物理、化学和生物因子称为诱变剂。 种类：碱基类似物(5-BU）、插入染料、直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂（HNO2 )、辐射和热。2）诱发突变机制2）诱发突变机制（1）碱基置换（substitution) （2）移码突变(frame-shift mutation) （3）染色体畸变（Chromosomal aberration) null 紫外光照射引起胞嘧啶和胸腺嘧啶产生的衍生物 DNA损伤及其修复DNA损伤及其修复1、光复活 (Photoreactivation) 2、切除修复 (Excision repair) 3、重组修复 (Recombination repair) 4、SOS修复 (SOS repair)null第二节 基因突变与诱变育种 （二）诱变育种（二）诱变育种是指利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，在促进其突变频率显著提高的基础上，从中挑选少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实践使用。 1、诱变育种的过程1、诱变育种的过程（1）选择合适的出发菌株 （2）制备待处理的菌悬液 （3）诱变处理 （4）筛选 （5）保藏和扩大试验null3、诱变育种工作中应考虑的几个原则（1）选择简便有效的诱变剂 （2）选优良的出发菌株 （3）处理单孢子（或单细胞）悬液 （4）选用最适剂量 （5）利用复合处理的协同效应 （6）利用和创造形态，生理与产量间的相关性 （7）设计或采用高效筛选 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 或方法 null艾姆氏试验：是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便有效方法。 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：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。艾姆氏试验null 利用回变检测致癌剂 ——艾姆斯试验法第三节 基因重组杂交育种第三节 基因重组杂交育种一、原核微生物的基因重组 转化、转导、接合、原生质体融合 二、真核微生物的基因重组 有性杂交、准性杂交基 因 重 组基 因 重 组凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移在一起重新组合，形成新遗传型个体的方式，称基因重组 一、原核微生物的基因重组一、原核微生物的基因重组（一）转化（Transformation) （二）转导(Transduction) （三）接合(Conjugation) （四）原生质体融合（ 一）转化(Transformation)（ 一）转化(Transformation)1、定义：受体菌直接吸收供体菌的 DNA 片段而获得后者部分遗传性状的现象，称为转化或转化作用。 感受态（competence）：细菌细胞能从周围环境中摄取DNA的某一种特定的生理状态。感受态的发生和持续时间长短因微生物种类而异，并且随生长条件而变。 （二）转导(Transduction)（二）转导(Transduction) 通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，通过交换和整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称转导。 转导又分为: 普遍性转导 局限性转导（三）接合(Conjugation)（三）接合(Conjugation) 通过供体菌和受体菌完整细胞间的直接接触而传递大段DNA的过程，称为接合。 在细菌中，接合现象研究得最清楚的是大肠杆菌。发现大肠杆菌有性别分化， 决定它们性别的因子称为F因子（致育因子 ）。null 根据细胞中是否存在F因子以及F因子存在状态，大肠杆菌的菌株被分成四种类型： ①F－型：细胞内不含F因子； ②F＋型：细胞含有游离于染色体之外的F因子； ③Hfr型：F因子整合在染色体之中的细胞； ④F´型： 含有带有宿主基因的F因子的细胞。接合作用机制：通过一种接合质粒- F因子参与。大肠杆菌为例：（四）原生质体融合(Cytoplasmic fusion)（四）原生质体融合(Cytoplasmic fusion) 通过人为方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体发生融合，并发生重组子的过程，称为原生质体融合或细胞融合。null 第四节 基因工程 Gene Engineering 一、基因工程定义 一、基因工程定义 基因工程： 指通过人工方法将目的基因与载体DNA分子连接起来，然后导入受体细胞，从而使受体细胞获得新的遗传性状的一种崭新的育种措施。二、基因工程基本操作二、基因工程基本操作1、目的基因的取得 2、优良载体的选择 3、目的基因与载体DNA体外重组 4、重组载体导入受体细胞 5、重组子的筛选与鉴定 6、工程菌的大批量培养nullnull 微生物生态学(microbiological ecology): 是研究微生物群体与其周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律的一门分支学科。 第一节 自然环境中微生物的分布第一节 自然环境中微生物的分布一、土壤中的微生物 二、水体中的微生物 三、空气中的微生物 四、生物体内外生存的微生物 五、极端环境中的微生物 六、菌种资源的保护与开发 第二节 微生物与生物环境间的关系第二节 微生物与生物环境间的关系一、互生关系（metabiosis） 二、共生关系（symbiosis） 三、寄生关系（parasitism） 四、捕食关系（predatism） null 互生关系 指两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。 1.微生物与微生物之间的互生关系一、互生关系（metabiosis）二、共生关系（symbiosis） 二、共生关系（symbiosis） 植物的内生菌根和外生菌根的横切面共生关系 两种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的一种相互关系。 1.微生物间的共生关系：地衣 2.微生物与植物间的共生关系：根瘤、菌根三、寄生关系（parasitism） 三、寄生关系（parasitism） 寄生关系 一种小型生物生活在另一种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。 1.微生物间的寄生关系 细菌与噬菌体或蛭弧菌 2.微生物与植物间的寄生关系 小麦白粉菌 、小麦黑粉菌 、白菜腐烂病细菌 3.微生物与动物间的寄生关系 结核杆菌、肝炎病毒、苏云金杆菌、冬虫夏草四、捕食关系（predatism） 四、捕食关系（predatism） 食线虫真菌扑食线虫 捕食关系 指一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。 第四节 微生物与环境污染第四节 微生物与环境污染一、微生物引起的环境污染 二、微生物对环境污染的指示作用 三、微生物对环境污染的修复作用null水体富营养化水体富营养化作用是指大量氮、磷等营养物质进入水体，使水中藻类等浮游生物旺盛增殖，从而破坏水体的生态平衡的现象。赤潮（又称红潮，red tide）是在富营养化海域中一些浮游生物爆发性繁殖所引起的水色异常现象，主要发生在近海海域，形成赤潮的主要藻种多属甲藻类。 水华（又称水花，water bloom），是在富营养化淡水中主要由蓝细菌、或绿藻、硅藻等爆发性繁殖所引起的生态现象；也有部分的水华现象是由浮游动物—腰鞭毛虫引起。 三、微生物对环境污染的修复作用三、微生物对环境污染的修复作用1.微生物处理废水的原理和应用 （1）水处理指标 BOD（biochemical oxygen demand）即生化需氧量：是指在1L待测水样中所含的一部分易氧化的有机物，在20℃、5昼夜条件下微生物对其氧化分解时，所消耗的水中溶解氧毫克数（单位为mg/L）, 常用BOD5(5日生化需氧量)来表示。 COD（chemical oxygen demand）即化学需氧量：是指1L待测水样中所含的有机物在强氧化剂将其氧化后，所消耗水中溶解氧的毫克数（单位为mg/L）。常用的氧化剂是KMnO4。COD的方法比BOD的方法更为快速和简便。 TOD(total oxygen demand)即总需氧量:指待测水样中的能被氧化的物质（主要指有机物）在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。 DO（dissolved oxygen）即溶解氧量：是指溶于水体中的分子态氧的量。DO值的大小是水体能否进行自净作用的关键。 TOC（total organic carbon）即总有机碳含量：指水体内所含有机物中的全部有机碳的量。可通过把水样中的所有有机物全部氧化成CO2和H2O，然后测定生成CO2的量计算。null（3）废水好氧微生物处理法 活性污泥法处理法 活性污泥法（activated sludge process）是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团(zoogloea)来大量絮凝和吸附废水中悬浮的胶体或溶解的污染物，并将这些物质摄入细胞体内，在氧的作用下，将这些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质完全氧化为CO2、H2O 等物质。 null生物膜处理法 生物膜法(biofilm treatment)是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理废水的一种方法。 生物膜是指生长在潮湿、通气的固体(如石头)表面上的一层有多种活微生物构成的粘滑、暗色的菌膜，呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，具有很强的吸附作用。生物膜的外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。内层因氧的扩散受到影响而供氧不足，厌氧菌大量繁殖称为厌氧层。氧化塘法氧化塘法氧化塘法（oxidation pond）是利用细菌和藻类的共生关系来分解有机物的一种处理废水方法。 在一个大面积、敞开式的污水处理池塘内，细菌利用藻类光合作用产生的氧和空气溶解在水中的氧对有机物质进行氧化分解，藻类则利用细菌分解产生的无机物和小分子有机物进行生长繁殖，结果使得有机物不断减少，污水得以净化，形成的菌体和藻体细胞可供微型动物捕食。第十章 微生物的分类与鉴定第十章 微生物的分类与鉴定第一节 通用分类单元 第二节 微生物在生物界的地位 第三节 各大类微生物的分类系统纲要 第四节 微生物的鉴定第一节 通用分类单元第一节 通用分类单元一、种以上的系统分类单元 二、学名 三、亚种以下的几个分类名词一、种以上的系统分类单元一、种以上的系统分类单元（一）七级分类单元 　　界（Kingdom）、门（Phylum）、纲（Class）、目（Order）、科（Family）、属（Genus）、种（Species），在以上七个主要级别中，当必要时都可补充若干辅助单元，包括加上“亚”、“超”或添上“族”等。null　　　学名=属名+种的加词+（首次定名人）+现名定名人+现名定名年份 　　　 前两项排斜体字，后三项排正体字(一般可省略)。 　　　如大肠埃希氏菌（简称“大肠杆菌”） 　Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers 1919 　　　枯草芽孢杆菌（简称“枯草杆菌”） 　Bacillus subtilis（Ehrenberg）cohn 1872第二节 微生物在生物界的地位第二节 微生物在生物界的地位一、生物的界级分类学说 二、三域学说五界系统五界系统原核生物界植物界真菌界原生生物界动物界null第三节 各大类微生物的分类系统纲要第三节 各大类微生物的分类系统纲要一、伯杰氏原核生物分类系统纲要 二、Ainsworth等人的菌物分类系统纲要一、伯杰氏手册一、伯杰氏手册　　《伯杰氏手册》最早成书于1923年，第一版名为《伯杰氏鉴定细菌学手册》，主要编者为美国学者D.Bergey等人。此后由其它学者不断修订，从1974年的第八版起，编写队伍进一步国际化和扩大化，至1994年已出至第九版。1980年代初起，书名改为《伯杰氏系统细菌学手册》。《伯杰氏系统细菌学手册》分为五卷出版，内容极其丰富。手册把原核生物分为古生菌界和细菌界，相当于三域学说中的两个域。古生菌界共包括2 门、5 组、 8 纲、11 目、17 科和 63 属，共 208 个种；而细菌界包括 16 门、26 组、 27 纲、62 目、163 科和 814 属，共有 4727 个种。二、Ainsworth等人的菌物分类系统纲要二、Ainsworth等人的菌物分类系统纲要Ainsworth系统 《 The fungi 》, Ainsworth, 1973 《 Ainsworth and Bisby’s Dictionary of the Fungi》 ----7版，1983年，Hawksworth ----8版，1995年， Hawksworth 《安·贝氏菌物辞典》第四节　微生物分类鉴定的方法第四节　微生物分类鉴定的方法一、微生物分类鉴定中的经典方法 二、微生物分类鉴定中的现代方法一、微生物分类鉴定中的经典方法一、微生物分类鉴定中的经典方法　　　不管鉴定哪一类微生物，其工作步骤都离不开以下三项： 　　　①获得该微生物的纯培养物； 　　　②测定一系列必要的鉴定指标； 　　　③查找权威性的菌种鉴定手册。null（一）经典的鉴定指标 　　　　形态（个体、群体）；生理生化反应；生态特性；生活史，有性生殖情况；血清学反应；对噬菌体的敏感性等。 （二）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定技术 　　　　国内外都有系列化、标准化和商品化的鉴定系统出售，较有代表性的有以下几种：二、微生物分类鉴定中的现代方法二、微生物分类鉴定中的现代方法（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型 １、DNA碱基比例的测定即G和C所占的摩尔百分比，这是目前发表任何微生物新种时所必须具备的重要指标。 ２、核酸分子杂交法 　　　　是测定核酸分子同源程度和不同物种间亲缘关系的有效手段。null３、rRNA寡核苷酸编目分析 （oligonucleotide catalog） 　 　　通过分析细胞中最稳定的rRNA寡核苷酸序列同源性程度，以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法。微生物学实验微生物学实验试述从环境中筛选某种微生物并对其进行初步鉴定和研究的具体实验步骤（结合一种具体的微生物进行阐述）。