微生物学教程第三版(周德庆版)

微生物学教程第三版(周德庆版)微生物是指形态微小、单细胞或个体结构简单的多细胞甚至无细胞结构的低等生物总称，包括细菌、真菌、病毒等。

微生物学是研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。

种是最基本的分类单位，是表型特征高度相似、亲缘关系极其相近、与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。

菌株（品系）表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体极其一切后代，是微生物达到遗传性纯的标志。

若菌落是由一个单细胞发展而来的，则它就是一个纯种细胞群或克隆。

在适宜的培养条件下，微生物在固体培养基表面或内部生长繁殖，形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。

如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面，结果长成的各“菌落”互相连成一片，这就是菌苔。

微生物学发展史上分为五个时期。

史前期是朦胧阶段，人们虽然没有看到微生物，但已经不自觉地利用有益微生物、防止有害微生物。

初创期是形态学时期，微生物学的研究工作主要是对一些微生物进行形态描述，代表人物是微生物学的先驱者XXX。

奠基期是生理学时期，主要工作是查找各种病原微生物，把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平，建立了系列微生物学的分支学科，代表人物是XXX和XXX。

发展期是生化水平研究阶段，微生物学的研究进入分子水平，微生物学家的研究工作从上一时期的查找病原微生物转移到寻找各种有益微生物的代谢产物，代表人物是生物化学奠基人E.Büchner。

成熟期是分子生物学水平研究阶段，微生物学的研究更深入地探讨微生物的分子结构、代谢、遗传等方面，代表人物是分子生物学奠基人Watson和Crick。

微生物学是一门从应用学科发展为前沿基础学科的学科，其研究已经进入分子水平。

微生物因其不同于高等动植物的生物学特性而成为分子生物学研究的主要对象。

微生物学在应用研究方面向着更自觉、更有效和可控制的方向发展，并与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，成为新兴生物工程的主角。

代表人物J.Watson和F.Crick是分子生物学奠基人。

微生物共有五大共性，包括体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。

其中最基本的是体积小，面积大。

这是因为微生物是一个小体积大面积系统，具有巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，并由此而产生其余四个共性。

微生物分类学的三项具体任务包括分类、鉴定和命名。

分类的任务是解决从个别到一般或从具体到抽象的问题，通过收集大量描述有关个体的文献资料，经过科学的归纳和理性的思考，整理成一个科学的分类系统。

鉴定的任务与分类相反，是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程，通过详细观察和描述一个未知纯种微生物的各种性状特征，然后查找现成的分类系统，以达到对其知类、辨名的目的。

命名的任务是为一个新发现的微生物确定一个新学名，按微生物的国际命名法规给予一个新学名。

种以上的分类单元分为七级，包括界、门、纲、目、科、属、种。

三域学说是20世纪70年代末由XXX等人提出的，通过对大量微生物和其他生物进行16S和18SrRNA的寡聚核苷酸测序，并比较其同源性水平后，提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统，称为三域学说。

三域指细菌域、古生菌域和真核生物域。

G+C)mol%值表示DNA分子中鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）所占的摩尔百分比值。

它在微生物分类鉴定中有两个应用，一是判别种与种之间亲缘关系相近程度，二是建立新分类单元时的重要指标。

原核生物是一个广泛的生物类群，包括细菌、缺壁细菌、原生质体、芽孢、伴孢晶体和放线菌等。

其中，细菌是最为广泛和重要的原核生物类群之一。

一种渗透调节皮层膨胀的机制。

当芽孢暴露于高温环境时，皮层中的水分会蒸发，导致皮层内的离子浓度升高，从而引起皮层的膨胀。

这种膨胀可以有效地保护芽孢内部的细胞结构和DNA不受高温的损害。

同时，由于芽孢衣对多价阳离子的渗透很差，这些阳离子会在芽孢内部积聚，进一步增强了芽孢的耐热性。

这种渗透调节皮层膨胀的机制是芽孢能够在极端环境下生存的重要原因之一。

极高的渗透压可以从芽孢核中夺取水分，导致皮层膨胀并使核心失水。

这种失水是芽孢耐热性强的原因之一。

链霉菌的形态构造特点包括基内菌丝和气生菌丝，前者贴附在固体培养基表面并向内生长，后者在营养菌丝发育到一定阶段后向空间内生长。

真核微生物是一类有完整细胞核、多种细胞器和精巧结构的微生物。

酵母菌是一群能发酵糖类的单细胞真菌。

生活史是个体经过一系列生长、发育阶段产生下一代个体的全部过程。

无性孢子是由菌丝分化形成的繁殖性小体，而有性孢子是经过两性细胞结合形成的繁殖小体。

子实体是由真菌的营养菌丝和生殖菌丝缠结而成的产孢结构。

真菌的特点包括不能进行光合作用、以产生大量孢子进行繁殖、一般具有发达的菌丝体、细胞壁多数含几丁质、营养方式为异养吸收型、陆生性较强。

酵母菌的特点包括个体主要以单细胞状态存在、多数营出芽繁殖、能发酵糖类、细胞壁常含甘露聚糖、喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。

酵母菌细胞的结构包括细胞膜、细胞质、细胞核和细胞壁。

细胞壁的结构特点是由三明治状的“酵母纤维素”构成，分为外层甘露糖、内层葡聚糖和夹层的蛋白质分子。

芽痕周围有少许几丁质。

酵母菌的繁殖方式包括无性繁殖和有性繁殖。

无性繁殖方式包括芽殖、裂殖和产生掷孢子等无性孢子，而有性繁殖则产生子囊及子囊孢子。

酿酒酵母的生活史包括单倍体营养细胞、芽殖、菌落形成、两性细胞结合、子囊形成和子囊孢子的发芽。

烈性噬菌体具有裂解性生活史，它们首先通过吸附到宿主细胞表面，然后侵入细胞内部，释放出自己的基因组并利用宿主细胞的机器制造新的病毒粒子。

随着繁殖的进行，宿主细胞最终被破坏，释放出大量的新病毒粒子，这些粒子可以感染更多的宿主细胞，继续进行繁殖。

烈性噬菌体的裂解性生活史非常快速和有效，因此它们被广泛应用于基因工程和生物学研究中。

吸附噬菌体的尾丝会散开，固定在特定的受体上。

噬菌体侵入细胞，尾鞘会收缩，尾管会推出并插入到细胞壁和膜中。

此时，头部的核酸会被注入到宿主细胞中，而蛋白质衣壳则留在细胞壁外。

增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。

注入细胞的核酸会操纵宿主细胞的代谢机构，以寄主个体及细胞降解物和培养基介质为原料，大量复制噬菌体核酸，并合成蛋白质外壳。

成熟过程包括寄主细胞合成噬菌体壳体（T4噬菌体包括头部和尾部），并组装成完整的噬菌体粒子。

最后，裂解过程会释放出大量子代噬菌体，其成熟后，脂肪酶和溶菌酶会促进宿主细胞裂解。

一步生长曲线是一种实验曲线，用于定量描述烈性噬菌体的增殖规律。

它可分为潜伏期、裂解期和平稳期。

潜伏期是指从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短时间。

隐晦期和胞内累积期均属于潜伏期。

裂解期是指从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。

平稳期指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。

裂解量指每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。

自养微生物是指以二氧化碳作为主要或唯一的碳源，以无机氮化物作为氮源，通过细菌光合作用或化能合成作用获得能量的微生物。

异养微生物则以有机物为碳源，通过光或有机物分解来获得能量。

营养是指生物体从外部环境摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。

营养物则是指能为机体生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境的物质。

C/N比是指微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。

氨基酸自养型生物不需要氨基酸作为氮源，它们能够自行合成所需的氨基酸。

而氨基酸异养型生物则需要从外界吸收现成的氨基酸作为氮源。

生长因子是一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。

大量元素指生长所需浓度在10-3～10-4mol/L范围内的元素，包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等。

最后，培养基是指为微生物生长提供所需营养物质和良好生理环境的混合物。

微量元素是指生长所需浓度在10-6～10-8mol/L范围内的元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、和Co等。

培养基是一种人工配制的混合养料，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物，具备微生物所需的六大营养元素，且其间比例合适。

细菌、真菌、霉菌和放线菌分别的最适生长pH范围和常用的培养基名称分别为：细菌（PH7．4—7．6）——牛肉膏蛋白胨培养基；真菌（自然PH）——马铃薯培养基；霉菌（PH7．—7．2）——察氏培养基；放线菌（PH7．4—7．6）——高氏一号培养基。

微生物的六大营养要素包括碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。

细胞膜运输营养物质的四种方式包括单纯扩散、促进扩散、主动运输和基因移位。

它们在运送速度、溶质运送方向、运送分子、能量消耗、运送前后溶质分子、载体饱和效应、竞争性、运送抑制剂和运送对象方面有所不同。

鉴别性培养基是指加入能于某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂的培养基，能使该菌菌落与外形相似的其他菌落相区分。

以EMB培养基为例，其中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制革兰氏阳性细菌和一些难培养的革兰氏阴性细菌，能产生相互易区分的特征菌落，尤其是大肠杆菌。

单功能营养物、双功能营养物和多功能营养物是指营养物对微生物生长的影响。

单功能营养物只能提供一种营养物质，如葡萄糖；双功能营养物可提供两种营养物质，如酪蛋白；多功能营养物则可以提供多种营养物质，如牛肉膏蛋白胨培养基。

生物氧化是指在活细胞中发生的一系列产能性氧化反应。

它的形式包括有氧呼吸和无氧呼吸。

有氧呼吸是指底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量(ATP)的生物氧化方式。

无氧呼吸则是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。

生物氧化的过程中，通过底物的脱氢反应产生的还原力逐渐递送到氧化还原系统中，最终产生ATP和水。

生物氧化的功能是为细胞提供能量和还原力，维持细胞正常的生命活动。

它的类型包括氧化磷酸化、光合磷酸化、底物水平磷酸化和Stickland反应。

氧化磷酸化是指呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。

光合磷酸化是由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。

底物水平磷酸化是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物，并且这些高能磷酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联ATP合成。

Stickland反应是一种利用氨基酸作为氢供体和氢受体的生物氧化反应，产能效率很低。

某些物质与氧结合、脱氢或失去电子，这是化能异养微生物生物氧化的过程。