微生物特点(真核细胞型微生物特点)

微生物:是所有微小的单细胞，或细胞结构简单的多细胞细胞，或没有细胞结构的低等生物的总称。

微生物群:

无细胞结构:病毒、类病毒、朊病毒

原核生物:细菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、蓝藻等。

真菌:酵母、霉菌、担子菌等。

单细胞原生动物:藻类、原生动物等。

微生物的特点:比表面积大；吸收多，转化快；繁荣的增长和快速的再生产；适应性强，变化快；分布广，品种多。

微生物的主要分类单位:界、门、纲、目、科、属和种。

品系:品系是指由独立的单细胞繁殖的任何纯遗传群体及其所有后代。因此，来自不同来源的微生物的每个纯培养物可以称为该菌株的一个菌株。

物种的命名原则:双名法，通名+专名。属规定了微生物的主要特征，如形态特征和生理特征。物种名称补充了微生物的次要特征，如颜色、形状、用途等。

微生物学奠基人:列文虎克、巴斯德、科赫；青霉素的发现者:弗莱明

生命的三个领域:古细菌领域、细菌领域和真核生物领域。根据16s或18s rRNA。

微生物在生物界的地位；

细菌、放线菌、蓝细菌和古菌。

原生动物:藻类和原生动物。

真菌:酵母、霉菌、蘑菇

植物界；动物王国；病毒世界

细菌的细胞形态:球形、杆状、螺旋状。

细菌的异常形态:

①畸形:由于阻碍细胞发育的化学或物理因素的刺激而引起的异常形态。

②腐坏状:由于培养时间过长、营养缺乏、代谢抑制剂积累过多等原因导致细胞老化而产生的异常形状。

细菌细胞结构:

一般结构:细胞壁、细胞膜、中间体、细胞质、核质、核糖体、颗粒内含物。

特殊结构:鞭毛、伞状、蒴果和孢子。

细胞壁:化学成分:肽聚糖；磷酸:G+细胞壁特有的酸性多糖；脂多糖:G-细菌细胞壁特异性脂多糖。

革兰氏染色:结晶紫一次染色，碘溶液煤染，乙醇脱色(关键步骤)，朱砂二次染色。染色后G+为蓝紫色，

椎体间:在G+细菌中最常见。

鞭毛:与细菌的运动密切相关。它的一端附着在细胞质生的颗粒上，另一端穿过细胞膜的细胞壁向外延伸，成为自由端。

伞毛:附着在细胞膜上，穿过细胞壁，在体表延伸。它经常出现在G-菌中，这是一种遗传性状。性菌毛(F-菌毛)只存在于雄性细菌中，它能在接合过程中转移DNA。

吡啶二酸(DPA):为孢子所特有，可能主要存在于孢子的核中心(孢子壁、孢子膜、孢子物质、核区/质体)。

伴孢晶体:在少数芽孢杆菌的孢子囊中形成的菱形、正方形或不规则的碱溶性蛋白质晶体。

芽孢杆菌和梭菌。

细菌繁殖的方式:一般进行无性繁殖，即裂变。还有性结合。

菌落:由一个或几个细胞在固体培养基表面繁殖形成的肉眼可见的子细胞群。

菌苔:通过在斜面培养基上划线培养细菌而形成的一组肉眼可见的子细胞。

放线菌:多数呈丝状生长，菌落呈放射状。它是产生抗生素的主要微生物。大多数放线菌由菌丝体组成，但它们是单细胞的，革兰氏阳性。菌丝体可分为基质菌丝体(吸收营养)、气生菌丝体和孢子丝。无性方式繁殖主要涉及孢子的形成，如分生孢子(链霉菌)和孢子囊，也可通过菌丝体碎片繁殖(在液体培养中)。

酵母的繁殖:无性繁殖:出芽(酿酒酵母)，分裂，出芽有性繁殖:子囊孢子(单倍体)

霉菌:菌丝体细胞壁主要是几丁质。

霉菌的繁殖:无性繁殖:子囊孢子、游动孢子、节孢子、分生孢子和厚垣孢子的有性繁殖:卵孢子(2个)、接合孢子(2个)和子囊孢子(单个)。

子囊果的类型:封闭的子囊果，子囊果，子囊壳。

担子菌:是进化程度最高的真菌。有双核菌丝体；双核菌丝体通过闭锁结合生长；能形成外部有性孢子——担孢子；许多担子菌可以形成肉眼可见的子实体。

担子菌的繁殖:无性繁殖:芽接、分裂、分生孢子和花粉孢子的有性繁殖:担孢子(单个)

蓝细菌:原核细菌藻类，能够进行光合作用，没有鞭毛。

噬菌体生长繁殖过程:吸附、入侵、增殖、成熟(组装)和释放。

剧毒噬菌体:侵入宿主细胞后，改变宿主细胞的性质，产生大量新的噬菌体，最终导致细菌裂解死亡。

温和噬菌体:由于生长条件不同，可导致宿主细胞裂解死亡，也可将其核酸整合到细菌的染色体中，使细菌细胞继续生长繁殖，并具有溶源性。

原噬菌体:附着或整合到宿主细胞DNA分子上的温和噬菌体的核酸。

裂解:温和噬菌体侵入宿主细胞后，将基因整合到宿主细胞的染色体中，与宿主细胞的复制同步进行复制，不会导致宿主细胞裂解。

噬菌斑:细菌包被板上可见的空斑点，由噬菌体感染引起，宿主细胞不断裂解。

微生物生长所需的营养物质:水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能量。

水:细胞的重要组成部分；微生物代谢活动的培养基；参与一些生化反应；以及调节和控制电池温度。

碳:提供元素C；提供能量

氮源:细胞内构成核酸和蛋白质的重要元素，只为少数细菌提供能量。

无机盐:参与细胞结构的物质组成；参与酶的合成，调节酶的活性；参与能量转移；调节和维持细胞渗透压的平衡；作为一些微生物的能量材料

生长因子:它是生长所必需的，需要量很少。

能量:为微生物生命活动提供初始能量。

营养物质的跨膜转运:被动吸收——简单扩散和易化扩散；主动吸收-主动迁移和基团转移

简单扩散:没有载体蛋白的参与，营养物质以物理扩散的方式运输。遵循浓度梯度而不消耗能量。运输物质如水、气体、脂溶性物质、低极性分子。

易化扩散:一种借助特定载体蛋白，不消耗能量的扩散运输方式。沿着浓度梯度。运输物质:极性分子，真核生物对糖的吸收。

主动转运:在消耗能量的同时，可以浓缩细胞内的溶质而不发生任何化学变化。反向浓度梯度需要载体蛋白。转运物质如氨基酸、某些糖类、钠、钾等。

基团移位:被转运的基质分子在膜内发生共价变化，以修饰的形式进入细胞质的转运机制。逆浓度梯度需要能量和载体。运输物质如一些糖、碱、核苷和短链脂肪酸等。

天然培养基:由化学成分未知或不稳定的天然有机物制成的培养基。例如麦芽汁培养基。

合成培养基:由高纯度化学试剂制成的培养基，具有完整的化学成分知识。比如培养霉菌的柴氏培养基。

半合成培养基:由一些天然有机物和一些化学试剂制成的培养基。例如LB培养基

强化培养基:一种专门为分离某些微生物而设计的培养基，其中添加了促进这些微生物生长的营养物质。

选择性培养基:一种培养基，其中加入化学物质以抑制不需要的细菌的生长，或加入营养物质以促进目标细菌的生长。

鉴定培养基:加入某些试剂或化学物质以鉴定特定微生物的培养基。

细菌生长曲线:在微生物的批量培养过程中，将少量细菌接种到定容的新鲜液体培养基中，在适宜的条件下培养，定期取样测定细胞密度。该曲线由活细胞数量对培养时间的对数绘制。可分为延迟期、对数期、平衡期、下降期。

延迟期:活细胞数量基本不变。分裂缓慢，新陈代谢活跃。通过选择合适菌龄的种子、培养基和培养条件，可以缩短延迟期。

对数期:活细胞数量呈几何级数增长。细胞生长率最高；进行细胞的平衡生长；酶系统活跃，新陈代谢旺盛。

平衡期:活菌数基本保持稳定。分裂速度降低；活细胞数达到最大值；开始积累存储材料；积累发酵产物；细菌产生孢子。营养物质的及时补充和生理毒性代谢产物的排出，恒定适宜的生长环境可以延长平衡期。

衰变:活细胞数量逐渐减少。细胞内颗粒更明显，出现空泡；细胞形态异常；伴随自溶的细胞死亡

分批培养:将微生物置于一定体积的培养基中，培养生长，最后收获的一种培养方法。

连续培养:当微生物分批培养至对数生长期时，向培养箱中不断加入新鲜营养物质，培养物以同样的速度排出，使培养基中微生物的增殖率和细菌总数保持不变。

同步培养:所有细胞同时处于细胞周期的同一阶段的培养。获得同步培养的方法包括机械法、诱导法等。

微生物代谢的特点:多样性、适应性和可控性。

初级代谢:微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，产生维持生命活动的物质和能量的过程。产品:包括所有与细胞合成有关的物质，如氨基酸、核苷酸、乙醇、有机酸和酶。

次生代谢:在一定的生长期，微生物以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明显和确定作用的物质。产品:抗生素、激素、生物碱、色素、维生素等。

酵母发酵:酸性条件下主要产物为乙醇，弱碱性条件下主要产物为甘油，碱性条件下主要产物为甘油、乙醇和乙酸。

微生物的调节:

粗调节:酶合成的调节，发生在基因水平。诱导:促进酶的生物合成；抑制:阻止酶的生物合成。

精细调控:酶活性的调控，即调控细胞内已有酶分子的活性，是酶化学层面的调控。特点:直接作用、快速反应和可逆性

组成型酶:是一种对环境不敏感的酶，在细胞内合成比较稳定。

适应性酶:是一种对环境敏感的酶。它们根据环境条件开始或停止合成。例如诱导酶和阻遏酶。

乳糖操纵子是与乳糖降解利用相关的DNA片段，由启动子基因、操纵子基因和Z、Y、a三个结构基因组成。

代谢调控育种:P267-271

营养突变:控制培养条件和释放反馈调节

泄漏营养缺陷突变:释放反馈调节

营养缺陷回复突变:从根本上解除遗传的反馈调节。

结构抗性突变:从根本上解除遗传的反馈调节。

环境因素对微生物的影响:

适宜环境:微生物能正常进行生命活动。

不适宜的环境:微生物正常的生命活动受到抑制或被迫暂时改变某些原有的特性。

环境恶劣:微生物死亡或基因变异。

温度对微生物的影响:

温度通过影响膜的液晶结构、酶和蛋白质的合成和活性、RNA的结构和转录等来影响微生物的生命活动。

生长温度范围:最低生长温度；最适生长温度；最高生长温度

极端温度:极端低温:新陈代谢减缓，生长停止，用于菌种和物品的保存；冷冻:引起微生物细胞脱水和冰晶的机械损伤，导致微生物死亡；极端温度:蛋白质受热变性，杀死细胞，用于杀菌。

嗜冷微生物:细胞膜含有大量不饱和脂肪酸，能在低温下保持膜半流动；细胞内的酶在低温下能有效催化，但在30~40℃时，这些酶很快就会失活。

嗜热微生物:酶和其他蛋白质更耐热；核酸含有更多的GC对，对热更稳定；细胞膜中饱和脂肪酸含量高，使膜具有热稳定性。细胞生长速度快，能快速合成生物大分子，以弥补高温造成的损伤。

对干微生物的影响:代谢停止，微生物处于休眠状态。严重时细胞脱水，蛋白质变性，然后死亡。应用:保存货物和菌株。

渗透压对微生物的影响:

等渗溶液:微生物的正常生长。

低渗溶液:细胞吸水膨胀甚至爆裂。

高渗溶液:细胞脱水，影响代谢活动，引起质壁分离，甚至死亡。

表面张力对微生物的影响；

表面张力低，微生物在液体中生长均匀。

由于表面张力高，微生物在液体表面形成细菌膜。

改变表面张力的方法:

增加表面张力:添加无机盐

降低表面张力:添加表面活性剂。

紫外线(UV)对微生物的影响；

诱导DNA形成T=T，阻碍DNA复制，使微生物发生变化或死亡。

使空气体中的O2变成O3，后者分解释放的[O]具有杀菌作用。

应用:消毒和诱变

光复活:细胞内的光复活酶吸收可见光的能量并被激活后，T=T中的共价键被解开，DNA分子恢复正常状态。

暗修复:细胞中的一些修复酶在没有光照的情况下也能进行有效的DNA修复。酶:核酸内切酶、DNA核酸外切酶、DNA聚合酶和DNA连接酶。

pH值对微生物的影响:

改变细胞膜的电荷状态，从而影响细胞对营养物质的吸收；

影响代谢过程中酶的活性；

改变环境中营养物质的有效性；

改变环境中有害物质的毒性。

好氧菌:只能在高浓度分子氧条件下生长的微生物。这些细胞含有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶。

兼性厌氧菌:主要在有氧或无氧条件下生长的微生物，其细胞中含有SOD和过氧化氢酶。

好氧菌:只有在低氧分压下才能正常生长；它还通过有氧呼吸获得能量。

厌氧菌:能在分子氧存在下厌氧生存的厌氧菌。它们生长不需要氧气，但分子氧对它们也无害。细胞内有SOD和过氧化物酶，但没有过氧化氢酶。

专性厌氧菌:只有在厌氧或Eh值低时才能生长。分子氧对细胞有毒，细胞缺乏SOD酶，大多数细胞也缺乏过氧化氢酶。

最适生长温度:微生物最高生长速度或最短世代时间对应的培养温度。但最适生长温度并不是所有生理过程的最适温度，也就是说，最适温度不等于最高生长速率时的培养温度，也不等于最高发酵速率或积累产物时的温度。

杀菌:利用强烈的物理和化学因素，使一个物体内外的所有微生物永远失去生长繁殖能力的措施。彻底灭菌的标志是嗜热脂肪芽孢杆菌的孢子全部被杀死。

消毒:利用温和的物理化学因素，只杀灭物体表面或内部一些对人体、动植物有害，但对被消毒物体基本无害的致病菌的措施。

干热灭菌:①燃烧灭菌，适用于接种工具和污染物品②干热灭菌，适用于玻璃、陶瓷器皿、金属器皿等耐高温物品。处理:150-170℃处理1-2小时

湿热灭菌:在相同温度和时间下，湿热灭菌优于干热灭菌:①热蒸汽穿透力强；②含水量高时，细胞物质易变性凝固；③蒸汽凝固过程中释放的大量蒸汽潜热能迅速升高被灭菌物品的温度。

巴斯德消毒法:是专门用于牛奶、啤酒、果酒或酱油等不适合高温灭菌的液体风味食品或调味料的低温消毒法。处理方法:在63~65℃保持30分钟，然后迅速冷却。

分步灭菌:适用于耐热培养基的灭菌。原理:常压蒸汽(100℃)处理杀死营养细胞，剩余孢子等耐热孢子体经夜培养后可萌发，再加热杀死。重复治疗三次，即可达到不育。

高压灭菌器法:在高压下，利用蒸汽的相应高温杀死所有微生物。处理:0.1MPa蒸汽压力15 ~ 30分钟。用途:耐高温物品、普通培养基、生理盐水、缓冲溶液、玻璃和陶瓷器皿等。

过滤除菌:原理:过滤去除微生物。适用对象:空气体、热敏物质、蛋白质、酶、血清、纤维素、氨基酸等。

辐射灭菌:适用对象:不耐热或受热易变质、变味的物品。

消毒剂:能杀死微生物的化学药剂，可能只有在低浓度下才有防腐作用。消毒的结果不一定是无菌的。

防腐剂:能抑制微生物生命活动的化学试剂。

碳酸系数(PC):在一定时间内，能杀死所有受试细菌的受试药物的最高稀释度与相同效果的石炭酸的最高稀释度之比。是衡量化学消毒剂相对杀菌强度的常数。

影响高压蒸汽灭菌的因素:被灭菌物品的细菌含量；灭菌锅内空气体的消光程度；灭菌物品的Ph值；培养基中蛋白质的含量；灭菌物品的体积；加热和散热率

从自然界分离和筛选菌株:P296-309

细菌变性:

性能:

集落细胞的形态变得不典型。

缓慢的增长率

代谢产物生产能力下降，即负突变

病原菌对宿主的传染性下降。

抵抗不利环境条件(抗噬菌体和耐低温)的能力减弱。

原因:基因自发突变，因素:传代次数过多；不适当的文化条件

预防措施:控制传代次数；创造良好的训练条件；使用不易腐烂的细胞进行传代；采用有效的菌种保藏方法。

菌种保存:

目的:保持微生物菌种原有的特性和活力，不降解、不死亡、无污染，便于研究、交流和使用。

原理:选择典型培养物的优良纯菌株，创造最有利于休眠的环境条件，使微生物处于代谢不活跃、生长受抑制的休眠状态。

斜面保存法:接种合适的斜面培养基→培养→4℃保存。适用:所有类别。保存期:1~6个月

冻干保存法:菌种培养→加保护剂悬液→加入安瓿→低温冷冻→提真空 →封真空 →验真空度→保存。

措施:低温、干燥、缺氧、保护剂；保存期:5~15年或更长

甘油悬液低温冷冻保存:菌种培养→15 ~ 30%甘油缓冲液悬液→加入保存管→保存于-70℃冰箱。

措施:低温(-70℃)，保护剂(15~50%甘油)；适用:细菌、酵母；保存期限:10年左右

液氮保存方法:菌种培养→保护剂悬液→加入保存管→置于液氮瓶中；措施:超低温(-196℃)，保护剂

适用:所有类别；保存期限:>:15年

土壤中的微生物数量:细菌最常见，其次是放线菌，真菌次之，藻类和原生动物很少。

土壤的生态条件:

水分:更丰富。

营养:有机物、无机盐、微量元素等。

PH: 3.5 ~ 8.5，多为5.5~8.5。

氧气:

渗透压:0.3~0.6MPa，适合微生物生长。

温度:

保护层:几毫米厚的表土。

水中微生物的来源:水中的“土著”微生物；土壤中的微生物；来自污水、有机垃圾、死亡动植物和粪便的微生物；空气体中的微生物

作为卫生指标，指示菌必须符合以下要求:

生理习性类似肠道病原体，即在外界生存时间基本相同；(代表)

粪便中的数量比致病菌多，不会遗漏；(灵敏度)

检验工艺简单；(易于操作)

大肠菌群:一群需氧兼性厌氧的革兰氏阴性杆菌，能在37℃下24小时内发酵乳糖产酸产气。水中大肠菌群数量超过一定数量，说明水源可能被粪便污染，存在肠道致病菌的可能。大肠菌群通常通过发酵来确定(MPN法)。

空空气中微生物的来源:飞扬的灰尘；飞溅的小水滴；和动物体表干燥脱落；呼吸道微生物；开放式污水生物处理系统。

共生:两种可以单独生存的微生物在一起生活时，会通过各自的代谢活动使对方受益或偏向一方。特点:可分可合，合分数好；“和睦相处”。实施例1:产甲烷菌和甲烷营养菌实施例2:土壤中的需氧自养固氮菌和纤维素分解菌

共生:两种微生物生活在一起时，相互依赖，相互有利，甚至形成特殊的共生体。它们在生理上表现出一定的分工，在组织形态上产生新的结构。特点:分不开，合二为一；《同居》。例子:地衣是丝状真菌和藻类的共生体。

竞争:生活在同一环境中的两种微生物对共同的环境因素如营养物、溶解氧、生命空进行竞争并受到不利影响。特点:“内斗”举例:啤酒发酵过程中培养酵母与野生酵母的关系。

拮抗关系:两种微生物共同生活的现象，其中一种微生物可以产生一种特殊的代谢产物或改变环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物。特点:“排除异己”例:①泡菜制作过程中的乳酸菌和腐败菌:乳酸菌产生乳酸，抑制其他腐败菌的生长。②青霉菌和金黄色葡萄球菌。

寄生关系:一种微生物生活在另一种微生物的体内或体表，通过摄取后一种细胞的营养而生长繁殖，并导致其受损甚至死亡的关系。特征:“损人利己”例子:噬菌体和宿主细菌

COD(化学需氧量):水中有机物被强氧化剂氧化时消耗的氧气量，单位为毫克/升..

BOD(生化需氧量):微生物在特定时间和温度条件下氧化水中有机物所消耗的氧气量，单位为mg/L，一般在20℃培养5天，表示为BOD5。一般TOD ≥ COD ≥ BOD

DO(溶解氧):溶解在水中的分子氧含量，单位为mg/L，它是评价水体污染和自净程度的指标。

P/H指数和BIP指数:评价水污染和自净程度的指标。P/H指数:水中光合自养微生物与异养微生物的比值；BIP指数:水中不含叶绿素的微生物数量与所有微生物数量的比率。

COD过高的废水不宜采用好氧法处理:有机物浓度过高，好氧生物代谢迅速，水中溶解氧难以即时供给，好氧生物生长受限，处理质量难以保证。

活性污泥:由活性细菌、原生动物和其他微生物与污水和废水中的有机和无机固体凝结和交织而形成的絮凝物。在污水处理过程中，对有机物和毒物有很强的吸附和分解能力。

好氧活性污泥法:也叫曝气法，是在曝气条件下，利用含有好氧微生物的活性污泥净化污水的一种微生物处理方法。

1914年由英国人创立，现已成为处理有机废水最重要的方法。一般污水的BOD5可以降低90~95%。

好氧污泥的特性:活性污泥具有沉降性；生物活性和吸附氧化有机物的能力；有自我繁殖的能力。好氧污泥的结构和功能中心是能够絮凝的细菌形成的细菌胶束。

生物膜:由生长在固体表面的各种微生物组成的薄膜，具有分解有机物和毒物的能力。

好氧生物膜法:是在净化土壤废水过程中，模拟附着在颗粒表面的生物膜降解污染物的一种生物处理方法。如生物过滤器法。

厌氧生物处理:在厌氧或缺氧条件下，利用厌氧或兼性厌氧微生物分解污水中有机物的方法，也称为厌氧消化或厌氧发酵。其中，沼气发酵(或沼气发酵)是最常用的。

氧化塘法:氧化塘是人工和自然的生态系统，与自然水体基本相同。