第二章微生物的生態(tài)和分類

第二章形態(tài)和分霉菌（Mould,定義：凡是在營養(yǎng)基質上能形成絨毛狀、網俗稱，霉菌與酵母菌同屬于真Smith分類系統，分屬真菌界的藻狀菌綱、分布心自然界分布應用心傳統發(fā) 危害心農副產品、衣物、木材等發(fā)生“霉變心引起一些動、植物疾病，產生毒素一、霉菌的形態(tài)和大菌絲菌絲體心許多菌絲分枝連接交織在一起構成的形態(tài)結心菌絲直徑心與酵母相似，比桿菌、放線菌菌絲寬幾~霉菌的菌絲和菌絲菌絲無隔膜的根霉（Rhizopus菌絲有隔膜的青霉（Penicillium菌絲和菌按功能不同營養(yǎng)（基內）菌心長在培養(yǎng)基內，以吸收營養(yǎng)為氣生菌心伸出培養(yǎng)基長在空氣心（霉菌的菌絲由孢霉菌的菌霉菌的基內菌絲、氣生菌絲和繁殖菌絲和菌按形態(tài)不同無隔膜菌絲心整根菌絲為長管狀多

[單細胞多核心生長表現：菌絲延長，核數及細胞質增加心根霉、毛霉等有隔膜菌絲 [多細胞多核心菌絲由橫隔膜分隔成成串的多個細胞，隔膜的 心生長表現：細胞數的增加心青霉、曲霉等無隔菌絲和有隔橫隔膜二、霉菌菌絲細胞構 主要結心細胞壁*、細心線粒體、內質網、高爾基體等，核糖體心各種內含物（糖原、脂肪滴、異染顆粒等 心特殊膜結構：膜菌絲細胞 組成成分十分心厚約心大部分霉菌的細胞壁主要由幾丁質:少 水生霉菌：含纖維:幾丁質：數百個，N-乙酰葡萄糖胺分子，以-1,4糖心其他：葡聚亞頂頂亞頂頂粗糙脈胞霉菌（Neurospora粗糙脈胞霉菌絲細胞菌絲頂心內層為幾丁質亞頂端：（由內到外心幾丁質層、蛋白成熟區(qū)：（由內到外原 霉菌細胞原 用酶心蝸牛消化心Yatalase絲狀真菌細胞 ，寶酒造公司，棒狀桿菌OZ-:多樣

三、霉菌的繁殖方分無性繁殖和有性心正常條件主要：形 的無性和有性孢心菌絲1、主要產生各種類型的無性孢子厚垣孢子芽生孢子（budding節(jié)孢子孢囊孢子游動孢子（zoospore）、靜孢子 分生孢子厚垣孢子（厚壁孢子代表心毛霉目的總狀毛霉：在菌厚垣圓形、紡錘形或長方心有的表面還有刺或疣心休眠體，能抗熱、干燥等不良的環(huán)境條厚垣孢子形心菌絲頂端或中間部分細胞的原生質濃心細胞壁加厚，形成厚芽生孢代表菌心毛霉和根霉，液體基，“酵母型”細心菌絲細胞如同發(fā)芽一樣，緊縮，最后脫離母細節(jié)孢代表菌：白齡：菌體為多細胞絲心衰老：菌絲內出現許多橫隔膜，然后自橫隔膜處斷節(jié)孢子心由菌絲斷裂形心短柱狀、筒狀或兩端鈍圓形的孢囊孢代表菌心藻狀菌綱毛霉目孢子囊心內生孢子心形狀、大小和紋飾因孢子囊孢子形成過孢囊梗頂端膨大形成孢子和囊軸心囊軸：孢子囊 孢子成熟后，孢子釋放出孢子囊孢游動孢代表菌：藻狀菌綱水霉游動孢子心內生孢心孢子呈梨形、頂游動孢子的產生及其發(fā)核經過有 多個 孢子自孢子囊端小孔釋放出來分生孢分生心為外生孢子（由菌絲分化并在胞外形成心代表菌：子囊菌分生孢子著生位在未明顯分化的菌絲心交鏈孢霉屬和紅曲霉屬心孢子可單著生于分生孢子梗心曲霉屬和紅曲霉交鏈孢霉曲霉青 屬的分生孢子紅曲霉屬：Monascus心分生孢子著生于氣生分支的頂木霉屬：Trichoderma心分生孢子成簇著生于分支的分 屬的分生孢子曲霉屬：Aspergillus心層（青霉屬：Penicillum心灰綠曲霉分生孢子頭形成過2、有性繁心有性孢子不及無性孢子那樣經有性繁殖有性孢接合孢子 質配階

有性繁殖心兩個遺傳型不同的性細胞（單倍體）結合，細胞質融合在一起，但各自獨立共存于一個細胞中，雙核細胞心5種類型：配子結合、配子囊接觸、配子囊配合、 核配階心質配完成后，雙核細胞中的兩個核進行融合，形成二倍體合子 霉菌：立即核配；高等霉菌：不一定馬上核減 階心二倍體的核減 形成四個單倍體的核，單倍體的孢心有的有性孢子為二倍體（停留在合子階段）只在萌芽時才進行減數裂，恢復成單倍卵孢子（oospore由二個大小不同二倍體孢常見于藻狀菌綱水霉屬（毛霉目除外形成過水霉卵孢子的形成過形成配子囊：雄器（小配子囊）和藏卵器（大配子囊卵器上 管進入藏卵器，并與卵球配形成卵孢子 的卵球生出厚厚的外接合孢子囊囊心菌絲無隔膜的霉菌所采的有性繁殖方形成根霉屬的接合霉菌成熟接合孢子的掃描電桃吉爾霉 la接合孢子的形成過形成原配子心配子囊）形成配子心原配子囊接觸后，頂端各自膨大并形成橫隔，分隔形2個配子囊形成接合孢子心二個配子囊相接觸，橫隔 接合孢子的形成過（a）同宗配合；（b）同宗配

接合類心（）異宗配心由不同 心＋、－心接合孢 (3)子囊孢子（Ascospore生長在子囊內的常見于子囊菌綱心有隔膜菌絲霉菌的有性生殖子囊心囊狀結構，球形、棒形、圓筒形，因種子囊孢心通常1～8或2n個。典型的子囊有8心形狀、大小、顏色各各種類型的子1.球形；2.寬卵形有柄；3.有分隔；4.棍棒形；5.圓筒各種類型的子囊孢子囊孢子的形成過形成兩性細 已有分化，形態(tài)上有明顯的區(qū) 雌性的稱產囊器，雄性的稱雄產囊器：圓柱形或圓形，較大，1或多個細胞構成，頂端形或絲狀 雄器一般比雌器小，圓柱接觸，質配 子囊孢子的形成過形成過程（續(xù)形成產囊心形成子囊母細心成對的核進入產囊絲， 成多心產囊絲中形成隔膜，隔成多細胞，每個細胞含1～2心減 心兩次有 ，一次減 ，成為8個子子囊和子囊孢子心心子囊母細胞即成為子囊子囊果的構成：子囊、側絲、包被子囊果類閉囊果：完全閉子囊殼子囊盤：開口三種類型的子囊閉囊霉菌：較粗的絲狀菌絲體，一般單菌落大而疏松酸單細胞菌絲蔓菌無性繁殖有性繁方所在屬孢子子接合孢根霉白色毛接合孢毛霉有隔膜菌絲，菌落絨足細分生子囊孢曲霉子囊孢青霉四、霉菌的代表形態(tài)結構復幾類常見1）毛霉2）根霉3）青霉4）曲霉(Aspergillus)6）鏈孢霉屬(Neurospora)、頭孢霉屬 分類學地

毛霉心藻狀菌 毛霉心外形呈毛心屬于單細胞，菌絲無隔，多心有分枝，主要類型 用途心分解蛋心糖化能力強 、有機酸發(fā)酵原料的糖化和發(fā)心引起食毛霉 形1.單軸式孢囊梗；2.假軸式孢囊梗；3.孢子囊結根霉分類學地心藻狀菌綱，毛霉根霉菌絲無分心屬于單細胞真核假根·根霉因心功能：固著在培根霉的完 形態(tài)與結——匍匐菌絲心弧形匍匐菌心靠近培養(yǎng)基表面孢囊心單生或成心頂端形成孢子心孢子囊的囊軸毛霉與根霉的形態(tài)結構差假匍匐菌孢子囊囊毛無無根有有青霉分類學地菌絲心多細胞，菌絲有分隔，有分枝；心與曲霉相似，但大多無足細分生孢子心頂端不膨大，無頂囊心經多次分枝產生幾輪心小梗頂端產生成串分生孢子，狀如掃帚心小梗著生方式：單輪生，對稱分生孢子結構與青霉的孢子穗（帚狀枝）類單輪枝，常對

1.單輪生；2.3.多輪生；4. （上）分生孢 （左）分生孢子TheStoryofBacterialGrowthWhatIsthePenicilliumLike?MorePenicillin=MoreLife曲霉分類學地曲霉菌心多細心營養(yǎng)菌絲大多匍匐生長，無假分生孢子心從足細胞生出，并略垂 足細胞：厚壁而膨大心（）心曲霉 形具有單層足細胞；3.具隔曲霉的分生孢子穗掃描電（左）Aspergillusniger;（右）Aspergillus紅曲霉分類學地菌心多細胞，菌絲有隔，多核，分枝繁且不規(guī)則心能形成紅 心不具有與營養(yǎng)菌絲有區(qū)別的分生孢心直接著生在菌絲及其心單生或以向基式生出，2～6個成紅曲 閉囊殼、子囊心球形閉囊殼，有柄（長短不一心閉囊殼內散生十多個心子囊：球形，含8個子囊五、霉菌生活史示意霉菌的生活無性世心心工業(yè)發(fā)酵，主要是利有性世心（代表菌的生活煙色紅青霉 無性繁殖：產有性繁殖：異黑根霉的生 心無性繁殖：產生心有性繁殖：產生紅曲霉的孢子類倍外/內數外特實游動孢n內多圓/梨/有鞭毛能游壺孢囊孢n內多近圓長在孢囊根霉/毛分生孢n外極極多形成各種特化曲霉/青節(jié)孢n外多柱各個孢子同時白地厚垣孢n外少近圓在菌絲頂或中成總狀毛卵孢內1~幾近圓厚壁，休德氏腐接合孢內1近圓根霉/毛子囊孢n內一般多長在各囊紅曲脈孢擔孢n外一般近圓長在特有的擔蘑菇/香六、霉菌的培養(yǎng)特霉菌接種在培養(yǎng)基上，經歷一定時間的生長繁菌落特心心有變化：同一種霉菌，不同成分培養(yǎng)基，菌落部分霉菌菌落MonascuspurpureaAspergillusnigerAspergillusoryzae霉菌菌落的形態(tài)特 特征隨種而心形狀、大小、顏色、紋飾及結構1、菌落的質地心菌落與培養(yǎng)基之間連接緊密，不易挑起心比放線菌疏松，外觀干燥，不透明2、菌落的直心一般為1～2cm心有些無固定大?。ǜ?、毛霉、鏈孢霉菌絲蔓延霉菌菌落的形態(tài)特3、菌落的外心蛛網狀、棉絮狀::棉絮狀：由底部菌絲體長出氣生菌絲，再由它分生孢子心有些菌落由于形成孢子絲或菌核，表面呈顆粒狀霉菌菌落的形態(tài)特4、菌落的顏 邊緣與中心、正面 的顏色往往不一心越近中心的氣生菌絲：生理 心氣生菌絲的顏色往往比營養(yǎng)菌絲的顏色心有的孢子產生水溶性色素使菌落和培養(yǎng)霉菌的分類依心形態(tài)特征為主，生理生化特征分類系統：Smith心I.菌絲 心II.菌絲有橫隔，如無菌絲體靠出1有性世代存有性孢子為內生在子囊內的子囊孢子——子囊菌 2.有性世代

——半知特放線霉菌呈菌絲體；有氣生菌絲和營米肽聚糖，革表面呈絨毛狀、粉狀，不易子和菌絲易有的無性繁殖（分生特酵母霉菌絲相菌落一般為絨狀、氈狀或孢子繁殖有的無性繁殖（分生有的有性繁殖（子囊細胞成主要為甘露聚糖和一般對氧好氧或兼性專性第二章擔子菌綱是真菌 的一個蘑菇、木耳、馬勃和鬼形成特殊的產孢器—“擔子”，產生“擔孢子沒有明顯 兩性的接合是 分化的菌絲接合或孢子接合，以鎖狀聯合的方式形成新的雙核細 ，產生單倍體的擔孢擔子菌及其擔孢子形一種擔擔孢子的電 ，擔孢子的基部為擔擔子菌的一般形態(tài)構擔子菌的菌發(fā)育良好擴展生成通常為白菌絲體的類型——初生二生三生擔子菌

初生菌絲：為單倍體單核的擔孢子萌擔子菌

二生菌絲：為雙核體從初生菌絲發(fā)育二生菌絲以鎖狀聯合方式每個子細二生雙核菌絲的發(fā)育鎖狀聯合機菌絲的雙核細胞開 前，兩核之間生出一鉤狀分細胞內兩核同 成4個 的兩個核移入到細胞的一端，一個核仍留在鉤鎖狀聯合的形成過擔子菌

三生菌絲：為雙核體由二生菌絲特化特化菌絲形成 實子實體——真菌產生孢子的由繁殖菌絲和營蘑菇、香菇等子擔子菌的繁殖方無性生殖和有性無性繁芽菌絲體裂產生分生有性擔孢擔孢子的產生過擔子：擔子菌中產生擔孢子的構造，是成核配和減 的細擔子產擔孢子的過雙核菌絲的頂細其中二個核發(fā)生核配，減單倍

，產生4擔子頂端長出4個小梗，頭部膨大，4個核進入小梗育成4個擔孢子（單倍體擔子及擔孢子的形成過1.雙核菌絲的頂端；2.核配；3.減 第一段；4.減 第二階段；5.幼擔孢子在小梗上育；6帶有四個單核擔孢子的子實擔孢子的萌擔孢子——菌絲——產生菌絲體——子實體：系真菌的產孢產孢組 大小、形態(tài)因種擔子菌的子實體結構及其形菌絲體→菌蕾→菌蕾長大形成子實體(蘑菇蘑菇子實體的形成擔子菌的子靈擔子菌的生活 典型生活即其有性擔子菌的生活史--二生菌絲特化形成子子實體的菌褶處形成棒狀細胞（擔子兩個單倍體的核，短暫雙倍體接合接著減 ，形成單倍體擔孢釋放擔擔子菌有性生殖的過擔孢子

擔孢子（N）減 單核菌絲 單核菌絲核配擔子

質雙核菌絲（鎖狀聯合子實體小結

擔子菌的特具有雙核菌絲 能形成外生的有性孢 擔孢子許多擔子菌能形成肉眼可見的子實 游動孢 孢囊孢 無 分生孢 孢子節(jié)孢 厚垣孢 卵孢 接合孢 有

外

數極

外近圓極多近圓

特形成各種特形各個孢子同形在菌絲頂或厚壁，休

實根霉/曲霉/青總狀毛根霉/ 子囊孢 孢子擔孢

一8 一4

多近圓

長在 內長在特有的子

紅曲脈孢蘑菇/香第二章微生物學—— .1892年，（俄）伊萬諾夫斯基，首次發(fā)現 .1898年，（荷）貝哲林克 因子稱 概：（特殊性 細胞內的繁殖 形式的獨特生物類型 ·繁殖方式：依靠宿主的代謝體系進行 對一般的抗生素不敏感，但對干擾素敏“道高一尺，魔高一丈 脊髓灰質炎（BC1400，古埃及，象形文字[中國]10多例/ 狂犬病難消滅 丙型肝炎HCV，HIV 難 FMDV，流·抗原變異太快（抗原漂移現象 H5N1中的藍色部分就是H5N1，下面的紅色部分則是健細胞，顯示H5N1正在健康的細胞非細胞生 ：至少含有核酸和蛋白質兩種組 ，簡 -- oid，只含不具單獨侵染性RNA ---prion，只含蛋白質一種組分 的定 的種:分布很廣，幾乎所有生物 相應:根據宿主動 、植 、微生:總數大 細胞生物的總人 有300多脊椎動 有931昆 有1671植 有600余真 有近100噬菌體至少有2850種或一 的大小和形心大?。喉毥柚陔娮语@微鏡才能·納米（nm，10-9m)單位；一般范圍心形態(tài)：電鏡下 較示 彈 腮腺噬菌 皰 狀 ,的郁各 的大小和形動 ：多為球、卵或磚·最大： ，200～350×200～250nm，大小近似最小的原核微生物（支原體最小 ，直徑僅10～22nm，相當于最大蛋白質分子（血紅素蛋白質植 ：多為桿、絲狀，也有球較短的桿 (苜?；?)，長約較長的桿 (甜菜黃 )，長約煙草花 長300nm，直徑噬菌體是一 細菌或放線菌 大多為蝌蚪狀，也有微球二 顆粒的結 粒子（viron）: 衣殼衣殼粒結構單位（structural核衣殼包膜包膜子粒刺突 的典型形態(tài):螺旋對:二十面體對:復合對稱：T偶數系列噬的六種基本露二十面體有包膜二十面稱露螺旋有包膜螺旋不 顆粒結構的分結分布情細植動無外膜螺旋結非常普尚未有外膜螺旋結植物呼腸很普無外膜的二十面體結相當很普有外膜的二十面體結相當少僅有很普有外膜螺旋體＋二十面尚未僅在RNA瘤有頭部和尾部結尚未三 的化學組大多 ：核酸和蛋白核酸：每 （DNA或蛋白質：主要成分，構成 少數較大 ：含脂類和多糖的核酸：動 ：以線狀的dsDNA和ssRNA為多：植 ：以ssRNA為主：噬菌體：以線狀的dsDNA居多四 的增 繁殖方 周期

[不同于細菌 吸附、侵入和脫殼、生物合成、裝配及 增殖的時間：因種脊髓灰質 ，在神經細胞中增殖，6- ，在呼吸道細胞 五、干擾現象與干 干擾一 宿主細胞后，可以抑制另一 的增殖 干擾現象沒有異 之間、同種異 株之 并非任 之間都有干擾現·麻 與脊 和預防接 判斷是否存在不引起CPE（細胞病變）干擾現象與干干擾許 —細胞系統中有缺損性干擾顆粒的存在，擾完 誘導宿主細胞產生一種活性物質干擾素，抑制了另 的增3種人類干干擾素 分泌到胞 具有多種生物學活性，廣譜 藥 增殖活性，抑制細 、免疫調節(jié)、抗腫瘤其活性的發(fā)揮又受細胞另 組的調節(jié)和控可溶性糖蛋六、微生噬菌噬菌體 細菌或放線菌 無細胞結構，僅含一種類型的核不能進行獨立的代謝作嚴格的活細胞內寄生極小，能通過細菌過對宿主細胞有高度特異（一）噬菌體的生物學1）噬菌體的形態(tài)：蝌蚪2）噬菌體的類類 核噬菌1蝌蚪六角形頭部，可收縮性2蝌蚪六角形頭部，非收縮性T1,T5,3蝌蚪六角形頭部，非收縮性4微球5微球f2,6絲狀絲狀(線狀fd,f1,大腸桿菌噬菌體

噬菌體的結構（E.coliT4 頭部：正DNA（雙鏈、線狀·大小 頭部 尾部刺突：約噬菌體的化學:蛋白構成噬有的噬:存在于每種噬菌雙鏈線狀DNA、雙鏈環(huán)狀DNA、單鏈環(huán)狀DNA鏈線狀RNA、單鏈線狀稀有堿基：5-羥甲基胞嘧啶、5-羥甲基尿嘧（二）噬菌體:大腸桿菌T系列噬菌體的繁殖吸附侵入增殖 成熟（Maturity，裝配釋放噬菌體的繁殖過程（T-even系列吸 侵 增 成 釋吸 噬菌 寄主的第一吸 與受體細胞的特殊位點的接觸和結 吸附吸附位點與細菌表面的受體特異 兩者之間的 大腸桿菌T尾絲首先觸及細胞表面，然后用吸附的專：寄主專棒桿菌的噬菌體只會侵 棒桿：位點專噬菌體吸附位點是細菌表面的特定受特定受體大腸桿菌T3、T4和T7噬菌體的受體為脂大腸桿菌T2和T6噬菌體的受體為脂M13吸附位點就在大腸桿菌的噬菌體的侵入：噬菌體核酸物質進侵入過程：大腸桿菌T系列,.,.·侵噬菌體f1,fd：性纖毛中空管吸附與噬菌體的噬菌體核酸物質及蛋白質在寄主細胞內大腸桿菌4噬菌體繁殖的過增殖利用宿主的RNA聚合酶等進行轉錄，生成噬菌體的轉錄分早期、次早期及后期三個階合成的早期和中期RNA用于編碼核酸酶和DNA聚合酶等與制有關的蛋白質；后期合成的mRNA用來編 粒子的結構蛋白和T4溶菌酶等 （4-5）噬菌體的成熟和:成熟（裝配）：增殖期合成的噬菌體的核 質參與，至少要動用47種功能:釋放：寄主細胞裂解釋放出:噬菌體繁殖：無生長過程，只有兩種（三）噬菌斑及噬菌 效價又稱噬菌斑形成單位 que-formingunit,每毫升試 層瓊脂法形成噬菌（四）噬菌體的一步生長噬菌體 培養(yǎng)時間為橫坐標，噬菌斑數為縱坐標作圖，繪成的即噬菌體的一步生長T2噬菌體的一步生長裂解量T4為 ，f2為谷氨酸生產菌的噬菌體為裂解量

（五）生烈性噬菌體 大腸桿菌T4、T7和X174烈性噬菌體的生活 溫和性噬：定義： ：原噬菌體附著于細菌遺傳物質上的噬菌體的：溶源性細帶有原名稱，如E.coliB()溶源性細菌的 具有遺 能自發(fā) 能被誘發(fā)裂 具有抗同源噬菌 的“免疫性 可以·溶源性細菌有時（溶源性細菌非溶源化 可以獲得新的溫和性噬菌體的存 六、噬菌體的分離分離樣品 誘導噬菌體的產生(UV或絲裂霉素樣品接噬菌體存在的表細菌培養(yǎng)液變清 板上出現噬菌七、噬菌體的污染污染現象 污染預防選育和幾株親緣(4)藥物防發(fā)酵過程 后的補 八、酵母 （Killer因子因 killer是具有dsRNA作遺傳物質的病毒樣顆粒 VLP)，其本質是酵母的 ，需要輔助 有關酵母菌的類毒性株：能分泌一種多肽毒素或糖蛋白中性株：不分泌毒素，也不為毒性株所敏感株：不分泌毒素，但能為毒性株所微生物學——第三章本章內第一節(jié)、微生物的營第二節(jié)、微生物的生長與微生物 生長與繁第一節(jié)微生物的營營養(yǎng)物質營養(yǎng)一、微生物的營養(yǎng)形成結構（參與細胞組成提供能量（機體進行各種生理活動所需的能量調節(jié)作用（構成酶的活性成分和物 系統水、碳源、氮源、無機其中C、H、O、N、P、S占細胞干重的菌齡元細酵霉碳50-45-40-氫77-氮12-7.5-7-磷2.0-0.8-0.4-硫0.2-0.01-0.1-鉀1.0-1.0-0.2-鈉0.5-0.01-0.02-鈣0.01-0.1-0.1-鎂0.1-0.1-0.1---鐵0.02-0.01-0.1-微生物細胞的化學微生物組細菌酵母菌小型絲狀真菌水碳水化無機元微生物細胞的組成水：約占細胞濕重的有機物：主要有蛋白質、核酸、碳水化合物、脂成 物灰分元素是指參與有機物組成及單獨存在于細胞原生質內的無機鹽等灰分物質中的元素微生物細胞的主要組成水維持細胞內蛋白質、核酸等生參與微生物細胞的結構組成；參與營養(yǎng)物質的蛋多數是以酶的形式存在，催化細胞內進行的各種生化反質應與細胞的生長繁殖及遺傳變異核DNA：攜帶全部的遺傳，通過DNA胞將傳遞給子代：主要參與控制蛋自質的和糖組成微生物細胞的結構物質，細胞內的貯藏性碳源和能源；脂磷脂：構成微生物細胞內各種膜的主要脂蛋白、脂多糖及固醇：微生物細胞的重要組分脂肪酸：可以結合糖或蛋白質，也可以以游離狀態(tài)存脂肪酸、磷脂脂、蠟脂營養(yǎng)要素---·細菌：75-85%，酵母：70-85，芽孢·霉菌：85-90%直接參與體內一系列生理生化反應的比熱平均幾平均幾種生物游離水含霉菌孢子孢細菌芽微生極細菌營養(yǎng)體酵母營養(yǎng)要素---游離水（非結合水）：用水活度a水活度（定義：在相同溫度、壓力下，體系中溶液的水蒸汽壓(P)與純水的蒸汽壓(P0)之微生物能生長——·某種微生物a發(fā)酵產品的元素營養(yǎng)要素---碳源(carbon細胞干物質中的碳約占50%簡單的CO2、碳酸復雜的有機含碳營養(yǎng)要素---碳碳源范圍極狹窄（甲烷氧化菌，纖維素分解菌COH淀粉（大多數微生物）纖維素（少數微生物酚、化物有機毒物（少數，諾卡氏菌自養(yǎng)菌：CO2細菌對不同碳源的細胞得營養(yǎng)要素---氮源(nitrogen無機氮、有機氮、氣體氮（分子態(tài)的氮源一 能少量細菌(硝化細菌)微生物的氮類元素化合物水培養(yǎng)基原料有機復雜蛋白質、核酸尿素、蛋白胨、明無機NH3、銨鹽(NH4)2SO4硝酸鹽KNO3N空營養(yǎng)要素---不同類型的微生物利用的氮源差異較原核類（與豆類共生的根瘤菌和自生固氮菌，光細菌、藍藻）和真分子態(tài)N2的氨基酸無機氮化物為唯一培養(yǎng)基的生理酸性或生理“生理酸性鹽”：無機氮化物(NH4)2SO4為唯一+“生理堿性鹽”：無機氮化物KNO3為唯一氮源+無機氮+物(NH4)2NO3為唯一氮源 的+收快，NO3+的吸收滯后，培養(yǎng)基pH氮有機氮源中的氮——蛋白：蛋白胨，牛肉膏，酵母膏，玉米遲效性氮 花生餅粉、黃豆餅速效性氮 玉米漿、氮源中的氮(氨基酸）可以直接吸收而參與細胞一些產固氮微細菌、放線與高等生物和其他生物的關系：自生固氮菌和共生自生固氮：借助菌體細胞自身的固氮酶獨立完成生共生固氮：固氮茵與其他生物形成共生體，借助共生體來完成固過（）營養(yǎng)要素---無機調節(jié)細胞滲透壓，氫離子濃度和氧化還原電營養(yǎng)要素---無機微生物對其需求量較大，10-410-微生物對其需求量不大，10-810-酶的輔助因子（）

兒s.s.汛對，沁 ., Ji 肛iPO斗,K2HPO小隊(h NaClM1P()4 鈣鐵04鉆B1!鉆豁U4`鋅 宏量元素-磷核酸、磷脂、輔酶等）、高能磷酸化培養(yǎng)基的pH來源：K2HPO4和宏量元素-硫蛋白質中(Met和輔酶A某些自養(yǎng)菌的能源物來源：含宏量元素-鉀許多酶（果糖激酶）的激鉀源：各種無機鉀鹽—（K2HPO4和KH2PO4宏量元素-鈉鈉在細胞內的濃度低，細胞外濃嗜鹽吸收葡萄糖需要Na+宏量元素-鈣·細菌來源：各種水溶性的鈣鹽，CaCl2宏量元素-鎂 微量元 · ·無機鹽一般采用的濃度范對一些產物有影響的微深井水和地表水的營養(yǎng)要素---生長因子(growth定義：微生物生長所必需的營養(yǎng)因子營養(yǎng)缺陷型野生型菌株 中經過人工誘變處氨基野生型(wildtype)和原 原養(yǎng)型：營養(yǎng)缺陷型菌株經回復突變主要維生素及其玉米漿氣·氧·二氧化碳·營養(yǎng)要素---能化能異養(yǎng)型微生物：能源即化能自養(yǎng)型微生物：還原態(tài)的無·NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2等（硝化光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)型微生物：輻射 二、營養(yǎng)類 · · ·劃分營養(yǎng)A、能光能營養(yǎng)型化能營養(yǎng)型B、碳自養(yǎng)型異養(yǎng)型C、氫供無機營養(yǎng)型有機營養(yǎng)型D、生長因原養(yǎng)型(prototroph)/野生型(wild營養(yǎng)缺陷型E、合成氨基酸氨基酸自養(yǎng)型aminoacid氨基酸異養(yǎng)型aminoacidF、取滲透營養(yǎng)型吞噬營養(yǎng)型G、取得死腐生寄生以能源、碳源、供氫體不同：四大類光能無機自養(yǎng)型 碳源：CO2（唯一或主要供氫體：無機 CO2＋H2S 2[CH2O]光能有機異養(yǎng)型 能源：碳源：CO2和簡單有機不能以CO2供氫體：有機紫色無硫細菌（紅螺菌科光為能源，CO2為碳積 光2(H3C-)CHOH＋ 2CH3COCH3 化能無機自養(yǎng)型 碳源：CO2（或碳酸鹽能源：氧化無機物電子供體：氫氣、硫化氫、Fe2+代表：氫細菌、硫細菌、鐵細菌自然化能有機異養(yǎng)型 碳源：有機化合能源：有機物化能異養(yǎng)型微生物：寄生和 三、營養(yǎng)物質的跨細胞膜是物質進出細胞的” 跨 的影響因 分子大小、電荷環(huán)境的pH、滲透壓、溫度、氧分種類、菌齡、表現形態(tài)、生理狀態(tài)、代謝活一般小分子很快通過膜，水、CO2 微生物對營養(yǎng)物質 散：營養(yǎng)物質順濃度梯度，以擴散主動 ：營養(yǎng)物質逆自身濃度梯度由稀主 ：簡單主 和基團移 營養(yǎng)物質的跨 方 簡單擴散（單純擴散兩者不需能量 的主基團轉移（位 促進擴散（Facilitated影響因素 速度受溶質濃度、pH及溫載體可與 營養(yǎng)物質發(fā)生可逆性結象“渡船” 前后，載體本身不發(fā)生變它的存在可加 過促進擴散過程的模簡單的主 (simpleactive 輸送物質：氨基酸、某些糖、Na、K等離 簡單定義：在消耗代謝能的同時，實現溶質在細胞內微生物的主要方式半乳糖苷滲透酶乳糖是與H 載體蛋白 模 Na—K真核細胞膜的Na-主 模式基團移位（group輸送動力：代謝能量，PEP高能輸送方向：逆濃度梯載體蛋白：磷酸轉移酶系統基團定義：被的基質分子在膜內經受了共 細 糖的基團移位模式 磷酸轉移酶系統（PTS1964年，E.coli（phosphotransferasesystem,PTS酶Ⅰ、酶Ⅱ、HPr酶Ⅰ：非特異性，磷酸烯醇 酸--己糖磷酸轉酶，存在于細胞質酶Ⅱ：對每一種糖具有特異性，能被各種糖誘導，存在于上因子Ⅲ：特異性，存在于細胞質HPr（組氨酸蛋白）：熱穩(wěn)定性可溶蛋白，非特異性大腸酶磷 酸鹽(i)-+HPr(i) Hpr-磷酸(i) 酸鹽酶Hpr-磷酸(i)+糖(o) 糖-磷酸(i)總反應

酶Ⅰ/磷 酸鹽(i)-+糖 酸鹽(I)+糖-磷酸PEP+sugar pyruvate+sugar-P 4 方式的比 無甘油、乙醇、鹽類、少數氨有有SO2、PO3 有氨基酸、乳糖等Na+、一些糖類、堿基、核苷、短鏈脂四、微生物的培養(yǎng)定義：人工配制的、適合微生物生長繁殖或營養(yǎng)水活度pH值：滅菌后pH滅菌培養(yǎng)各種營養(yǎng)物質的比例，尤其是調節(jié)生長所需的微生物生長、積累產物的適宜pH緩沖液和緩沖物（如考慮的培養(yǎng)基的類天然培養(yǎng)根據對培養(yǎng)基成分了解的合成培養(yǎng)半合成培養(yǎng)根據培養(yǎng)基物理液體培養(yǎng)固體培養(yǎng)半固體培養(yǎng)培養(yǎng)根據培養(yǎng)的目發(fā)酵培養(yǎng)繁殖培養(yǎng)保藏培養(yǎng)根據培養(yǎng)基的特殊基礎培養(yǎng)加富培養(yǎng)選擇培養(yǎng)鑒別培養(yǎng)測定生理生化特性培養(yǎng)基的種類-根據營養(yǎng)物來 ）天然培養(yǎng)基(naturalmedium)2）合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)3）半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)6）培養(yǎng)基的種類-根據培根據特 優(yōu)點：配制方便、經濟、營養(yǎng)缺點：它的化學成分不清楚或不穩(wěn)麥芽汁、肉浸汁、魚粉、麩皮、玉米粉、花生常用：牛肉定義：使用成分完全了解的化學藥品配制 優(yōu)點：成分已知、精確、重復缺點：價格較貴合成培養(yǎng)基：高氏一號培養(yǎng)基（放線菌）、定義：由部分天然材料和部分已知的純化學特點：配制方便，成本發(fā)酵生產 中應用的大多數培養(yǎng)馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基（培養(yǎng)真菌液體培利用：絕大多數的工業(yè)發(fā)酵 中生物的生理、代謝研究和獲取大量固體培養(yǎng)麩皮、米糠、木屑 理 劑具備的條件不會 、滅菌而破配制方便，價格低，透明性瓊脂來源絕大多數微生物無法降解瓊脂（極少數菌除外瓊脂 ，約100℃才融滅菌過程中不會被破壞，且價格低加0.5%瓊脂加入1.5%-2.0%加8%明膠組成：多種氨基來源：動物皮、骨、韌帶煮明膠20℃凝固，28～35適用面很窄：只能在20-25瓊脂和明膠的比較內 瓊 明常用濃 1.5- 5- 98- 凝固點 40- 微 酸灰分 15CaO0MgO0氮 硅膠（Silica完全自養(yǎng)菌的研究分離：培養(yǎng)基 6） 培養(yǎng)基8）發(fā)酵培養(yǎng) 目的：為下一步

往高于培養(yǎng)基·一般的發(fā)酵產物以 菌種保藏，斜面培養(yǎng)基（大部分情況細菌：營養(yǎng)瓊酵母菌：麥芽汁培霉菌：麥芽汁培養(yǎng)基、察氏合成培 保藏培養(yǎng)基中適當加入特定的對應成 根據基礎培養(yǎng)基（BasalMedium）基本培養(yǎng)基 16）補充培養(yǎng)基（SupplementMedium,SM)17）完全培養(yǎng)基（CompleteMedium，CM）定義：指幾種相似培養(yǎng)基的共同部·使用時，根據需要再補充相應的營養(yǎng)物質即成酵母碳基酵母氮基無氨基酸酵母氮基（YNBw/oAmino普通培養(yǎng)基中加入血 、動（植）物組織液或它營養(yǎng)物分離放線菌，培養(yǎng)基中加入數滴10%的苯入結晶紫后，能選擇性地培養(yǎng)革蘭氏菌7.5%NaCl可以抑制大多數細菌，但不抑制定義：在培養(yǎng)基中添加某種試劑或化學藥品，而某微生物生長過程中產生的特殊代謝產物，與加入的化學物質反應，并出現明顯的、肉眼可見的化伊紅-美蘭乳糖（EMB）蛋白胨10克，乳糖10克， 2克，2%伊發(fā)酵哪些糖其它基本培養(yǎng)基（Minimal定義：滿足某菌種的野生型（原養(yǎng)型）菌株最低補充培養(yǎng)基（Supplement 完全培養(yǎng)基（Complete定義：在基本培養(yǎng)基中加入富含氨基酸、維生素、堿基等生長因子的營養(yǎng)物質，滿足各種營養(yǎng)缺陷常用放線菌采用高氏1號合成培培養(yǎng)基的發(fā)展突破傳統觀念——uncultivable第二節(jié)微生物的生微生物 生長與繁 繁殖 數量的增多生長群體生長：包含 生長和繁殖 一.微生 的生長與繁 細菌 生細菌 和分雙鏈DNA分子以右：革蘭 細菌的： 膜內陷隔壁向心生長，最后在中心會合，完成細胞質量和所有組成均倍增，二 菌齡 微生 的生長與繁 酵母 芽的突起正是DNA 微生 的生長與繁 絲狀真繁殖霉菌菌 二.微生物群[一]直 ：在顯微鏡下直接計細胞1)2)顯 ——直接在顯微鏡下計對酵母用Thoma血球對細菌用Petrif-Hausser計數器或Helber涂片涂片面積=血球計數板測定細 直3)比4)粒子計數器法(電阻法 比 比 涂細菌數量粒子計數器測定細直比色法（比濁法分光光度計，選擇600-700nm比色注意傾注法：將經過滅菌后冷卻至45-50℃的固體培基與一定稀釋度和體積的菌懸液混合，凝固平板菌落計數的操 平皿（CFU）2）液體試菅稀釋法檢樣10倍稀釋，采用最適宜的3個連續(xù)稀常用于大腸桿菌的計數（最可能數[三]測定1干重測容器中，置100-105℃干燥箱烘干或低溫低壓一般細胞干重為細胞濕重的10-20%細菌一個細胞重約10-12-10-13根據細胞中核酸和蛋白質等組分的含量有一定的比DNA在各 ，測定DNA來估算固定化載體內的微生物含[4]其他ATP的含各種微生物細胞中含量一般是10-6M數量典型細菌細胞：每克細胞干重含有1毫克利用螢光素酶催化的生物發(fā)光反應，反映樣品的需要量很小、快其他從培養(yǎng)其他有氧發(fā)酵，CO2其他細胞的密度：一般1.05~1.1積的離其他霉菌菌U型管計計算絲狀真菌的U形三.微生物群體生長分批培養(yǎng)(Batch一個封閉體系，含有限的營養(yǎng)物測定過分批培養(yǎng)過程中，定時取樣，測定單位體積里的細菌細胞數，以此為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐細菌：單細胞微生物，繁殖即群體的繁殖曲線又稱生長曲分四個階延遲對數生長穩(wěn)定衰亡細菌群體生長延遲期(lag又稱適應期或調整指的是少量微生物接種到新鮮培養(yǎng)基后，在開始培養(yǎng)的一段時間內，細菌數目幾乎不增細菌數的變化：基本不出現的原因：菌體一時還缺乏分解或催化底物的酶，或缺乏充分的中間代謝產物，需要重新調整分子組成，包括酶和細胞結構成分。延遲期微生物細胞的生理特 細胞的生理特性 遲緩、代謝活菌體內含物質量顯著增加，菌體體積增桿菌則菌體的代謝機能非?；詈颂求w和ATP合成加快，細胞中的RNA（尤rRNA）含量較高，細胞的對外界理化因素影響的抵抗能力較如抗生素、鹽、熱、紫外線和X影響延遲期的長短的菌種的遺細菌和繁殖快的菌菌接種前菌種接種量大可移種前后環(huán)境的天然培養(yǎng)基縮短延遲期的選育繁殖速度快的生產菌采用適當菌齡（處于對數生長期）的健壯菌 增加接種工業(yè)上常用的接種量是延遲期的存對數生長期log指的是在生長曲線中，緊接著延滯期的一個 此階段的生細胞數的變化：呈幾何級數增繁殖代數生長速率常數代時繁殖代數和世代時間1繁殖代n=(lgx2-lgx1)/lg世代時間generationtimeG=lg2t2-t1(lgx2lgx1)繁殖代 n

lgXt－lgn生長速率常數R G= tlg2 X0：在對數期第一次取樣時的細胞密度個/mlXt：在對數期第二次取樣時的細胞密度個/ml在最適條件下幾種微生物的世代對數生長期微生物的生細胞的生長生長繁該階段 致。生產中接種 ，用處于對數生長期的菌體限制性營通常=max[S/（KS+maxKS：微生物以最大速度的一半的速度生長時，所要求養(yǎng)物質濃度；即max/2時，KSS

S穩(wěn)定期(stationary又稱細胞數的變在這活菌數出現的原調（如C/N改變有害代謝產物的積累（酸、醇、毒素和過氧化氫穩(wěn)定期微生物的生理a)細 速度下b)菌體數處于動態(tài)平衡，菌體量達最高目標c)胞內開肝糖、脂肪粒、PHB大多d)代謝活動繼續(xù)，并保持相當水平發(fā)酵e)長短與菌 細胞數的變化：活細胞數逐漸下出現的原培養(yǎng)環(huán)分解代謝大于合成代謝，最終導致細胞大 衰亡期微生物的生理)畸形 形、不規(guī) 有些b)因細菌本身產；伴隨芽孢c)衰亡期比其它各期時間更長，并且長度取決于菌微生物群體生長酵母菌的生長曲線：與細菌絲狀真菌的生長曲三個生長停迅速生期

各期菌絲體絲狀真菌的生3)．絲狀真生長停滯．生長停滯的迅速生長．．．碳、氮、磷等被迅速利用，呼吸強度達到頂絲狀真菌的生長 標志：菌絲體干重下降，伴隨自大多數次級代謝產物（抗生素）大多數細胞 絲狀微生物的生長曲線與單細胞微生物的不 一般沒有典四.微生物的培分批培養(yǎng)batch搖瓶發(fā)酵罐連續(xù)培養(yǎng)（continuous在理論（）分批培養(yǎng)與連續(xù)培養(yǎng)的連續(xù)培養(yǎng)器的按照控制方式控制菌體密度——控制培養(yǎng)液流速——恒化 廣泛采恒濁根據目的得到應用獲得獲得恒化反應器：恒限制性因子特點菌體在一限制因子的種類氨基酸、葡萄糖、生長因子、無機鹽連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)當D=μ處于穩(wěn)定狀連續(xù)培養(yǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)F：培養(yǎng)基流入(流出)培養(yǎng)器的速度V：培養(yǎng)基中培養(yǎng)液的體積 連續(xù)發(fā)酵丁醇發(fā)酵 發(fā)酵(D=0.05-優(yōu)點便于保證缺點染菌菌 問題特點可以減弱底物或代謝產物的增加次級代謝產物的可以提高發(fā)酵的細胞可以恒定培養(yǎng)階段式連續(xù)補 流加發(fā)同 培養(yǎng)（synchronous同步培養(yǎng)：通過一定的，使培養(yǎng)物中所有的細胞處于同一生長階段，使群體與的行為保持一應用微生微生同 培養(yǎng) 機械同步培養(yǎng)機械選 離心通過差速離心或過濾等 ，將處于不同生長階段優(yōu)點：不影響菌體的正常代謝，獲得的菌體 適用：不同生長階段，細胞大小和 有明顯差異硝酸纖維素薄硝酸纖維素薄于細菌與濾膜帶有不同的電荷，所以處于不同將膜翻轉，再用新鮮的培養(yǎng)液濾過培附著在膜上的細菌開始，的子細胞不能與薄膜直接接觸，由于菌體自身重量，加上它附帶的培養(yǎng)液的重量，使菌體下落到收集器裂階段的新細胞，用這些細胞接種培養(yǎng)，便能創(chuàng)造一個微生物能生長，但是受抑制的環(huán)境，一旦移去抑制條件，細胞就能夠同時開始。溫度調節(jié)法，培養(yǎng)基成分控（），時進行。環(huán)境條件培養(yǎng)基成分控制：改變培養(yǎng)基成分來獲得同步限制碳源或其它營養(yǎng)物：使細胞只進行一次而不能繼續(xù)生長，獲得剛的細胞群體，再轉入適營養(yǎng)缺陷型菌株：通過控制它所缺乏的某種營養(yǎng)物同步培其他方．．誘導芽孢萌．．抑制DNA的合． 法都有局限性 4-5代，有的僅高密度培養(yǎng)(highcelldensity．一般是指在液體培養(yǎng)中細胞含量超過常規(guī)．要達到高密度細胞．選育適合的菌種．改進培養(yǎng)工藝技．培養(yǎng)基的成分和比例的優(yōu)．補料技．氧濃度．防止有害產物的現代發(fā)酵工業(yè)——傳統的固態(tài)發(fā)酵——多菌培養(yǎng)發(fā)維生素C的二步法歐文氏菌(Erwiniasp.)和棒狀桿菌sp.)串聯將D-葡萄糖轉化成2,5-二酮基-D-轉化產生2-酮基-L-微生物生長與微生物的初級代謝（primary給予初級代謝產物(primary微生其形這些各種初級代謝產氨基酸、核苷酸、乙代謝產物和微生物細胞形成過程的微生物生長與產物形成次級代謝產物（secondary其形 不同次級代謝產抗生素、生長激素、生物堿、維生素、色素和初級代謝產物和次級代初初節(jié)菌一.細胞的生長和產物的碳源消細胞合成、產物合成、細胞維乙醇發(fā)葡萄糖理論轉化率：2mol乙醇/mol葡萄實際轉化二.營養(yǎng)消耗及產物 偶聯型、、非偶聯型劃分的依與生長偶聯的產物的生物代謝產物的積累與菌體生長產物生成的速率dp/dt=產物生成的比速qp=dp/Xdt=式中Yp/c：每克細胞的產物克數（g產物/g細胞產物菌體類：酵母、蘑菇菌絲、蘇云金糖類厭氧發(fā)偶聯型與生長部分偶聯的產物的生物發(fā)酵產物生成速率dp/dt=dX/dt+產物生成的比速qp=部分偶聯型不與生長偶聯的產物的發(fā)酵特菌體生長速度減低或停止后產物較快產物生成的dp/dt=產物生成的比速qp=次級代謝產物的大多數抗生素、微生物非偶聯型第四微生物的代Thecomplexofphysicalandchemicalprocessesoccurringwithinalivingcellororganismthatarenecessaryforthemaintenanceoflife.Inmetabolismsomesubstancesarebrokendowntoyieldenergyforvitalprocesseswhileothersubstances,necessaryforlife,aresynthesized.

概念復雜概念(有機物

合成代謝

簡單分ATP進一步降解成為簡單的乙酰輔酶A、酸、及初級代謝primary初級代謝產物primary次級代謝產物secondary:新陳代謝中的問題：能量代:能量代謝的中心任務：是生物體如何把環(huán)境中多種:生物體能量代謝的實質：ATP和?；o酶A、?；子袡C最初 日源

光能營養(yǎng)化能自氧

通用能無機物 比較項條溫無酶熱低高 （二（二）電子載–NAD+和NADP+，氫原子的載NAD+/NADH直接參與產能反NADP+/NADPH主要參與合成反與細胞膜緊密結–電子傳遞系統或電子傳遞 ADP形成ATP，實現能11高能化合物的底物水平磷偶聯形成的高能分1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油磷酸烯醇式酸→琥珀酰輔酶A珀乙酰磷丙酰磷酸丁酰磷酸 3分子ATP，2分子ATP（黃素蛋白起始 粒 電 傳 鏈

1/2比較內

原核細

真核細存在位

細胞質

線粒體的非蛋白電子具 組差細胞色素氧

G+菌：甲基萘醌、脫甲需氧的G—菌：輔酶

輔酶細胞色素組分多 組分穩(wěn)特 普遍存在分

無分 HH+

膜 1961

AAT。33光合磷 *光（2e*光（2e產生ATP的能電子載 電子傳遞

產生ATP的能 （2e_

+（2e

非循環(huán)式光合磷微生ED（%釀——灰色鏈3—產黃青—大腸——嗜糖假單——枯草芽孢—氧化葡糖桿——————藤黃八疊— （二（二）能源化合物的生物1、有1、有氧呼吸aerobic與磷酸化作用相C6H12O66O26CO2 （部分轉化成不與磷酸化作用相C6H12O6H2OO2C6H12O7H2O2+（不能轉化成外源電子受體為無C6H12O64NO3-6CO2+6H2O+2N2+42900外源電子受體為有 →琥珀酸3、3、發(fā) 3-磷酸甘油Pi乙→1、3-呼吸呼吸作用與發(fā)酵作用的::三、葡萄糖分解代謝與三、葡萄糖分解代謝與工酵葡萄 無氧條 ？產1.乙醇1.乙醇發(fā)C6H12O6+2ADP→細菌的乙醇發(fā)酵(運動發(fā)酵單胞菌)[ED途徑C6H12O6+ADP→酵 發(fā)類條受氫Ⅰ2Ⅱ0Ⅲ堿0甘油、乙22乳酸發(fā)同型乳酸發(fā)酵C6H12O62ADP2酸異型乳酸發(fā)酵C6H12O6混合酸發(fā)甲