微生物學考研筆記-全文預覽

　　

【正文】 用途：細菌殺蟲劑本節重點一、細菌的形態與大小二、細菌的細胞結構與功能細胞壁的結構圖示G+和G菌細胞壁的主要構造，并簡要說明其異同。比較：鞭毛 菌毛 性菌毛粗長，柔，少 細短，硬直，多 比菌毛長， 1~數根運動 附著 傳遞遺傳物質G+，G都有 G較多 G雄性菌株相同點：菌體表面的中空、絲狀蛋白質類附屬物二、 細菌的繁殖方式：裂殖為主（絕大多數為二等分裂）分裂過程（1）核的分裂和隔膜的形成 （2）橫隔壁的形成 （3）子細胞的分離三、細菌的群體形態（一）固體培養基上（內）的群體形態 1.、菌落的定義（p36）： 將微生物的單個細胞或少量同種細胞接種到固體培養基表面（內部），在適宜的條件下培養一定時間后，在培養基表面（或內部）形成的有一定形態和構造、肉眼可見的細胞集團。每個細菌約有250～300條菌毛。細菌的趨避運動：鞭毛的功能是運動，這是原核生物實現其趨性（taxis）即趨向性的最有效方式。鞭毛推動細菌運動的特點速度：一般速度在每秒20～80μm范圍，最高可達每秒100μm（每分鐘達到3000倍體長），超過了陸上跑得最快的動物——獵豹的速度（每分鐘1500倍體長或每小時110公里）。鞭毛的有無和著生方式具有十分重要的分類學意義。5）功能（1）保護作用（保護菌體免受干旱損傷；防止噬菌體的吸附和裂解；保護致病菌免受宿主白細胞吞噬。4）特性（1）對染料親和力低。伴孢晶體→鱗翅目幼蟲口服→伴孢晶體在腸道迅速溶解（中腸 pH ）→吸附于上皮細胞，引起滲透性喪失，腸道穿孔→腸道中的堿性溶液進入血液，后者 pH升高，昆蟲全身麻痹而死亡9）細菌的其他休眠構造 (參見周德慶P26)孢囊(cyst)：營養細胞外壁加厚、細胞失水形成抗干旱、紫外線和電離輻射，但不抗熱的圓形休眠體。）④有些產芽孢細菌可伴隨產生有用的產物，如抗生素（短桿菌肽、桿菌肽等）。⑥與所含的一些酶有關。3）形成條件A. 由菌種的遺傳特性決定B. 所需條件因種而異必需的養料（碳源和/或氮源）耗盡而停止生長時（既進入穩定期時）形成；富含有機氮的培養基（蘇云金芽孢桿菌）；培養基中加入Mn2+溫度改變 各種細菌有其形成芽孢的最適條件，包括pH、供氧情況、溫度、營養、培養基中的離子濃度和種類等。，不是繁殖體。其固定在蛋白質膜的核心或支架上，而此核心或支架又與內膜系統中的間體相連，起著阻止DNA旋轉的屏障作用，以確保結構域在拓撲學上相互獨立。（5）核糖體（ribosome）原核生物核糖體的沉降系數是70S 50S大亞基 30S小亞基在細菌中，80%~90%核糖體串連在mRNA上，以多聚體的形式存在。藍細菌生長時依靠細胞內的氣泡而漂浮于湖水表面，并隨風聚集成塊，常使湖內出現“水花”。實用前景：生產磁性定向藥物或抗體，制造生物傳感器等。（2）磁小體(megnetosome) P26趨磁細菌細胞中含有的大小均勻、數目不等的Fe3O4顆粒，外有一層膜包裹。微生物儲藏物的特點及生理功能：①不同微生物其儲藏性內含物不同（例如厭氣性梭狀芽孢桿菌只含PHB，大腸桿菌只儲藏糖原，但有些光和細菌二者兼有）②微生物合理利用營養物質的一種調節方式：當環境中缺乏能源而碳源豐富時，細胞內就儲藏較多的碳源類內含物，甚至達到細胞干重的50%，如果把這樣的細胞移入有氮的培養基時，這些儲藏物將被作為碳源和能源而用于合成反應。C. 異染粒(metachromatic granules)，又稱迂回體或捩轉菌素（參見P26）用蘭色染料染色后呈紅紫色組成：無機偏磷酸的聚合物（一般在含磷豐富的環境下形成。巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）在含乙酸或丁酸的培養基中生長時，細胞內貯藏PHB可達其干重的60%。內含物膜在組成上各不相同，有些為蛋白質，而另一些則包含脂類。不同看法：青霉素酶分泌、DNA復制、分配以及細胞分裂有關；“間體”僅是電鏡制片時因脫水操作而引起的一種贗像（5）古生菌細胞膜的獨特性和多樣性 參見周德慶p20① 古生菌與真細菌細胞膜中的磷脂有明顯差異真細菌：磷酸甘油酯古生菌：異戊二烯甘油醚② 古生菌細胞膜中存在著獨特的單分子層或單、雙分子層混合膜細胞質和內含物P25細胞質（cytoplasm）是細胞質膜包圍的除核區外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質的總稱。根據作用 功能蛋白：擔負生理機能（轉運蛋白、電子傳遞蛋白、ATP合成酶、合成細胞壁及糖被的酶） 結構蛋白：維持膜結構根據分布 整合蛋白（integral protein）或內嵌蛋白（intrinsic protein） 周邊蛋白（peripheral protein）或膜外蛋白(extrinsic protein)（２）結構液態鑲嵌模型(fluid mosaic model) P24①膜的主體是脂質雙分子層；②脂質雙分子層具有流動性；③整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂質雙分子層的疏水性內層中；④周邊蛋白表面含有親水基團，故可通過靜電引力與脂質雙分子層表面的極性頭相連；⑤脂質分子間或脂質與蛋白質分子間無共價結合；⑥脂質雙分子層猶如一“海洋”，周邊蛋白可在其上作“漂浮”運動，整合蛋白則似“冰山”狀沉浸在其中作橫向移動。膜的流動性很大程度上取決于不飽和脂肪酸的結構和相對含量。非極性尾則由長鏈脂肪酸通過酯鍵連接在甘油的C1和C2位上組成，其鏈長和飽和度因細菌種類和生長溫度而異。古生菌細胞壁中沒有真正的肽聚糖，而是由假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質構成。青霉素b內酰胺環結構與D丙氨酸末端結構相似，從而能占據D丙氨酸的位置與轉肽酶結合，并將酶滅活，肽鏈之間無法彼此連接，抑制了細胞壁的合成。4）支原體(Mycoplasma)在長期進化過程中形成的、適應自然生活條件的無細胞壁的原核生物。特點：對環境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂；有的原生質體具有鞭毛，但不能運動，也不被相應噬菌體所感染；在適宜條件（如高滲培養基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢。孔徑縮小，結構更緊密孔徑增大，結構變得疏松 有人認為物質可通過粘合位點進入細胞而不必穿越周周空間。脂蛋白(lipoprotein)是一種通過共價鍵使外膜層牢固地連接在肽聚糖內壁層上的蛋白，分子量約為7200。3）類脂A是革蘭氏陰性細菌致病物質——內毒素的物質基礎；4）具有控制某些物質進出細胞的部分選擇性屏障功能；5）許多噬菌體在細胞表面的吸附受體；外膜蛋白(outer membrane protein) 嵌合在LPS和磷脂層外膜上的蛋白。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）位于細胞壁最外層的一層較厚的類脂多糖類物質(相對分子質量在1 0000以上)由三部分組成：類脂A（內毒素的主要成分）、核心多糖、O特異側鏈（O多糖，O抗原）O特異側鏈糖的種類、順序和空間構型是菌株特異的，是抗原特異性的物質基礎KDO：2酮3脫氧辛糖酸；Hep：L甘油D甘露庚糖；Man：甘露糖；Rha：鼠李糖；Gal：半乳糖；Abe：阿可比糖LPS層的主要功能：1）LPS結構的多變，決定了革蘭氏陰性細菌細胞表面抗原決定簇的多樣性；根據LPS抗原性的測定，沙門氏菌(Salmonella)的抗原型多達2107種，一般都源自O特異側鏈種類的變化。2）革蘭氏陰性細菌的細胞壁A、肽聚糖（參見P16）埋藏在外膜層之內，是僅由1~2層肽聚糖網狀分子組成的薄層(2~3nm)，含量約占細胞壁總重的10%，故對機械強度的抵抗力較革蘭氏陽性菌弱。分支桿菌具有抗酸染色的特性，是由于細胞壁中含分支菌酸的緣故。磷壁酸的主要生理功能（自學）：p19細胞壁形成負電荷環境，增強細胞膜對二價陽離子的吸收，提高膜結合酶的活力；二價陽離子，特別是高濃度的Mg2+。用稀酸或稀堿可以提取。但有些細菌的肽橋不是兩個短肽尾直接的連接，而是通過一個短肽作為肽橋連接于兩條短肽尾的氨基酸之間，例如金黃色葡萄球菌中的短肽為5個甘氨酸殘基組成。 （N—乙酰胞壁酸——原核生物所特有的已糖）肽聚糖單體由三部分組成：雙糖單位 四肽尾 肽 橋雙糖單位中的β1,4糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細菌因肽聚糖細胞壁的“散架”而死亡。（三）構造一般構造：一般細菌都有的構造特殊構造：部分細菌具有的或一般細菌在特殊環境下才有的構造細胞壁（cell wall）（1）概念：是緊貼細胞質膜外側的一層厚實、堅韌的外被。細胞壁堅韌,菌體較硬。桿狀細菌的排列方式常因生長階段和培養條件而發生變化，一般不作為分類依據。“伯杰氏手冊”將古生菌分為5個主要類群：產甲烷菌、極端嗜鹽菌、還原硫酸鹽細菌、極端嗜熱S0代謝菌、無細胞壁古生菌。 。(3)在應用研究方面，向著更自覺、更有效和可人為控制的方向發展，至70年代初，有關發酵工程的研究已與遺傳工程、細胞工程和酶工程等緊密結合，微生物已成為新興的生物工程中的主角。(4) 一門以研究微生物基本生物學規律的綜合學科普通微生物學開始形成，代表人物是美國加里福尼亞大學伯克利分校的M．bd roffD，(5) 各相關學科和技術方法相互滲透，相互促進，加速了微生物學的發展。以研究微生物對維生素需要、酶的特性、尋找和研究抗生素以及逐步深入到以研究它們的遺傳變異和基因為主的新階段。 (2) 免疫學——預防接種：首次制成狂犬疫苗 (3) 發現并證實發酵是由微生物引起的：化學家出生的巴斯德涉足微生物學是為了治療酒病”和“蠶病” (4)其他貢獻 巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物 細菌學奠基人：德國人柯赫（1）微生物學基本操作技術方面的貢獻 a）細菌純培養方法的建立 土豆切面 → 營養明膠 → 營養瓊脂（平皿） b）設計了各種培養基，實現了在實驗室內對各種微生物的培養 c）流動蒸汽滅菌 d）染色觀察和顯微攝影 （2）對病原細菌的研究作出了突出的貢獻： a）具體證實了炭疽桿菌是炭疽病的病原菌b）發現了肺結核病的病原菌；（1905年獲諾貝爾獎） c）證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——著名的柯赫原則在每一相同病例中都出現這種微生物； 要從寄主分離出這樣的微生物并在培養基中培養出來； 用這種微生物的純培養接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會重復發生； 從試驗發病的寄主中能再度分離培養出這種微生物來。福：抗生素效價提高，酶活性提高，代謝產物產量提高等禍：耐藥性的產生五、微生物學及其研究內容與分科微生物學(Microbiology)定義：是一門在細胞、分子或群體水平上研究微生物的形態構造、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動基本規律，并將其應用于工業發酵、醫藥衛生、生物工程和環境保護等實踐領域的科學。從單位重量來看，微生物的代謝強度比高等生物大幾千倍到幾萬倍。因此，發掘、利用、改造和保護有益微生物；控制、消滅和改造有害微生物3．最終目的:為人類社會的進步服務細菌數億/g土壤，土壤中的細菌總重量估計為： 10034 10 12 噸每張紙幣帶細菌：900萬個 人體體表及體內存在大量的微生物：皮膚表面：均10萬個 細菌/平方厘米 口腔：細菌種類超過500種 腸道： 微生物總量達100萬億 糞便干重的1/3是細菌， 每克糞便的細菌總數為：1000 億個 每個噴嚏的飛沫含4500150000個細菌福：微生物在許多重要產品中所起的不可替代的作用，例如：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、維生素、酶等重要產品的生產. 體內的正常菌群是人及動物健康的基本保證；幫助消化、提供必需的營養物質、組成生理屏障是人類生存環境中必不可少的成員，有了它們才使得地球上的物質進行循環. 以基因工程為代表的現代生物技術的發展及其美妙的前景也是微生物對人類作出的又一重大貢獻。 真核類：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生動物，顯微藻類。現代定義：一般是指絕大多數憑肉眼看不見或看不清，必須借助顯微鏡才能看見或看清，以及少數能直接通過肉眼看見的單細胞、多細胞和無細胞結構的微小生物的總稱。它們是一些個體微小（）、構造簡單的低等生物。 m（微米）級：光學顯微鏡下可見（細胞） n m（納米）級：電子顯微鏡下可見（細胞器，病毒）簡（構造簡單） 單細胞微生物 簡單多細胞 非細胞（即“分子生物”） 低（進化地位低） 原核類：細菌（真細菌，古生菌），放線菌，藍細菌，支原體，立克次氏體，衣原體等。 m；電子顯微鏡:10 ? 二、為什么要學習微生物1．微生物無處不在2．微生物對人類有利也有害。, 吸收多, 轉化快吸收營養物質和排出廢物，有最大的代謝速率。個體小，數量多，單細胞（大多數），繁殖快，分布廣泛，與外界環境直接接觸，即使自發變異的