山西大学微生物重点(考试专用).doc

绪论
1.微生物的五大共性：
（1）体积小，面积大；(由此产生其余4个共性)
（2）吸收多，转化快；
（3）生长旺，繁殖快；
（4）适应强，易变异；
（5）分布广，种类多。
2. 微生物学发展简史（为微生物学的创立和发展做出重要贡献的微生物学家及其主要成绩）：
史前期
初创期
奠基期
发展期
成熟期
列文虎克
巴斯德
科赫
E．Buchner
J.Watson
F.Crick
微生物学先驱
微生物学奠基人
细菌学奠基人
生物化学奠基人
分子生物学奠基人
① 自制显微镜
② 微生物形态描述

3.微生物学及其分支学科：
（1）普通微生物学；
（2）应用微生物学。

第一章
1.原核生物的“三菌三体”的主要的生物学特点：
细菌
一类细胞细短，结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
放线菌
一类主要呈菌丝状生长，以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。
蓝细菌
一类进化历史悠久，革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，能进行产氧性光合作用的大型原核生物。
支原体
一类无细胞壁，介于独立生活和细胞内寄生生活的最小型原核生物。
立克次氏体
一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。
衣原体
一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型G-原核生物。
细菌与人类及其经济生活关系密切，对人类有益的细菌的发掘、利用给人类带来了巨大的经济、社会和生态效益。
1.氨基酸、有机酸、抗生素、酶制剂等的发酵生产；
2.杀虫菌剂、菌肥、污染物处理、沼气发酵、饲料的青贮加工等的应用；
3.菌苗、类毒素、微生态制剂等的使用
4.重要的基础理论研究对象，“模式生物”
5.致病菌的有害作用。
支原体的特点有：
①细胞很小，直径一般为150～300nm，多数为250nm左右，所以在光学显微镜下勉强可见；
②细胞膜含甾醇，比其它原核生物的膜更坚韧；
③因无细胞壁，所以当进行革兰氏染色时呈G-且形态易变，对渗透压较敏感，对抑制细胞壁合成的抗生素不敏感等；
④菌落小（直径0.1～1.0mm），在固体培养基表面呈特有的“油煎蛋”状；
⑤以二分裂和出芽等方式繁殖；
⑥能在含血清、酵母膏和甾醇等营养丰富的培养基上生长；
⑦多数以糖类作为能源，能在有氧或无氧条件下进行氧化型或发酵型产能代谢；
⑧基因组很小，仅在0.6～1.1Mb左右
⑨对能抑制蛋白质生物合成的抗生素（四环素、红霉素等）和破坏含载体的细胞膜结构的抗生素（两性霉素、制霉菌素等）都很敏感。
立克次氏体的特点有：
①细胞较大，直径在0.3～0.6×0.8～2.0间，光学显微镜下清晰可见；
②细胞形态多样，自球状、双球状、杆状至丝状等都有；
③有细胞壁，G-；
④除少数外，均在真核细胞内营细胞内专性寄生
⑤以二分裂方式繁殖，每分裂一次约8小时；
⑥存在不完整的产能代谢途径，不能利用葡萄糖或有机酸，只能利用谷氨酸和谷氨酰胺产能；
⑦对四环素和青霉属等抗生素敏感；
⑧对热敏感，一般在56℃以上经30分钟即被杀死；
⑨一般可培养在鸡胚、敏感动物或Hela（子宫颈癌细胞）细胞株的组织培养物上；
⑩基因组很小
衣原体的特点：
①有细胞构造；
②细胞内同时含有RNA和DNA两种核酸；
③有细胞壁，但缺肽聚糖，G-；
④有核糖体；
⑤缺乏产生能量的酶系，须严格细胞内寄生；
⑥以二分裂方式繁殖；
⑦对抑制细菌的抗生素和药物敏感；
⑧只能用鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹腔或Hela细胞组织培养物等活体进行培养。

2.革兰氏染色法，G+、G-菌细胞壁结构特点：
革兰氏阳性细菌（G+细菌）--紫色：
细胞壁厚度大，化学组分简单，一般含90%肽聚糖和10%磷壁酸。
革兰氏阴性细菌（G-细菌）--红色：
细胞壁厚度较G+菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄，故机械强度较G+菌薄。

3.古生菌细胞壁、细胞膜的特点：
古生菌细胞壁的主要类型：（1）假肽聚糖细胞壁（2）独特多糖细胞壁（3）硫酸化多糖细胞壁（4）糖蛋白细胞壁（5）蛋白质细胞壁
细胞壁：不含真正的肽聚糖，而含假肽聚糖、蛋白质或蛋白质。
细胞膜：（20页）
(1)磷脂的亲水头仍为甘油，但其疏水尾为长链烃一般为异戊二烯的重复单位，如，四聚体植烷；
(2)亲水头与疏水尾间通过特殊的醚键连接成甘油二醚或甘油四醚；
(3)细胞膜中存在着独特的单分子层或单、双分子层混合膜；
(4)甘油分子C3为上，可连接许多与真细菌和真核生物细胞膜上不同的集团，如，磷酸酯基、硫酸酯基、多种糖基；
(5)细胞膜上含有多种独特脂类
4.细菌的繁殖：细菌的繁殖方式主要为裂殖，只有少数种类进行芽殖。
裂殖：只一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。
（1） 二分裂（2）三分裂（3）复分裂（蛭弧菌）
芽殖：芽生细菌。芽殖是指在母细胞表面（尤其在其一端）先行成一个小突起，当其长大到与母细胞相仿后，再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。
5.名词解释：
原核生物：一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。
脂多糖（LPS）：位于G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，包括类脂A、核心多糖、O-特异侧链。
原生质体：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。
球状体：又称原生质球。指还残留部分细胞壁(尤指G-细菌外膜层)的原生质体。
芽孢及其抗热性：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠结构。其耐热机制较新的是渗透调节皮层膨胀学说。
荚膜：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质被称为糖被，有固定层次且较厚的就是荚膜。
鞭毛和趋性：生长在某些细菌表面的长丝状，波曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。 生物体对其环境中的不同物理、化学或生物因子作有方向性的应答运动，称为趋性。 鞭毛的生理功能是运动，是原核生物实现其趋性最有效的方式。
异染粒：又称迂回体或捩转菌素，可用美蓝或甲苯胺蓝染成红紫色，是无机偏磷酸的聚合物，分子呈线状。一般在含磷丰富的环境中形成，具有贮藏磷元素和能量以及降低细胞渗透压等作用。
菌落：在固体培养基上（内）以及母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态构造等特征的子细胞集团。
磷壁酸：结合在G+细菌细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。分为壁磷壁酸和膜磷壁酸。
假肽聚糖：古生菌细胞壁上结构与肽聚糖相似，但其多糖骨架是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1,3-糖苷键交替连接而成的结构。
PHB：即聚-β-羟丁酸，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水，而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。
伴胞晶体：少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁边形成一颗菱形、方形或不规则的碱溶性蛋白质晶体。
基内菌丝：当放线菌的孢子在固体基质表面并发芽后，不断伸长、分枝并以放线状向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的结构。
孢囊链霉菌：放线菌的一种，它具有由气生菌丝的孢子丝盘卷而成的孢囊，孢囊长在气生菌丝的主丝或侧丝的顶端，内部产生多个孢囊孢子。
横割分裂：放线菌形成孢子的方式，由细胞膜内陷或细胞壁和细胞膜同时内陷，再逐渐收缩而形成许多分生孢子。
异形胞：存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞链的中间或末端。
原体与始体：衣原体生活史中，具有感染力的细胞称作原体，原体经空气传播，遇到合适的新宿主后通过吞噬作用进入细胞，在其中生长，转化成的无感染力的细胞，就是始体。
类支原体：许多植物的韧皮部中存在的支原体。
羧酶体：存在于一些自养细菌细胞内的多角形或六角形内含物，大小与噬菌体相仿，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2固定中起着关键作用。
孢囊：一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。
磁小体：存在于少数趋磁细菌中，大小均匀，数目不等，形状为平载八面体、平行六面体或六棱柱体等，成分为Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白包裹，无毒，具有导向作用，即借鞭毛引导细菌游向最有利的泥、水界面微氧环境处生活。
6.什么是菌落？讨论细菌细胞形态与菌落形态间的相关性。
菌落(colony)：将单个细菌（或其它微生物）细胞或一小堆同种细胞接种到固体培养基表面（有时为内部）当它（们）占有一定的发展空间并处于适宜的培养条件下，该细胞就会迅速生长并形成有一定特征的细胞堆即为菌落。
菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造、颜色等特征的子细胞的集团。
菌落可用于微生物的分离、纯化、鉴定、计数和选种、育种等一系列工作中。
细菌的菌落的特征：湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、颜色一致（包括菌落正、反面及边缘、中央）等
细菌的菌落的特征与细菌细胞的特征相关（28～29页）
7.芽孢的形成过程：
(1)DNA浓缩，束状染色质形成；
(2)细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中较小的部分即为前芽孢；
(3)前芽孢的双层隔膜形成，此时芽孢的抗辐射性提高
(4)上述双层隔膜间填充芽孢肽聚糖后，合成吡啶二羧酸(DPA)，积累钙离子(DPA-Ca)，开始形成皮层，再经脱水，折光性增高；
(5)芽孢衣合成结束；
(6)皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；
(7)芽孢囊破裂，芽孢游离。
8.芽的萌发从休眠状态的芽孢转变成营养细胞的过程。
芽孢的萌发可分为活化、出芽和生长三个阶段
第二章
真菌是最重要的真核微生物，其特点有：(1)无叶绿素，不进行光合作用；(2)一般具有发达的菌丝体；(3)细胞壁多数含几丁质；(4)营养方式为异养吸收；(5)以产生大量无性和(或)有性孢子的方式繁殖；(6)陆生性较强
1.真菌的主要类群及其繁殖方式：
主要类群：（1）单细胞真菌--酵母菌
（2）丝状真菌—霉菌
（3）大型子实体真菌-蕈菌
繁殖方式：除半知菌外，大部分真菌主要通过无性和有性产生孢子进行繁殖。
真菌的有性繁殖过程可分为三个阶段：
(1)质配：两个性别不同的细胞贴近，细胞壁贯通，细胞质融合，两个细胞核位于同一细胞中(n+n)；
(2)核配：两个细胞核的融合(2n)；
(3)减数分裂：染色体数目减半。
2.真菌细胞壁的主要构造：
真菌细胞壁的主要成分是多糖。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌以几丁质为主。
3.霉菌菌丝体的特化形态：
（1）真菌的营养菌丝体可特化成主要起吸收营养和附着功能及休眠组织的形态。如，假根、吸器、菌核等。
（2）真菌的气生菌丝体主要特化成各种形态的子实体。即在其里面或上面可产生无性或有性孢子，有一定形状和构造的菌丝组织。
4.名词解释：
芽殖：在母细胞表面先形成一个小突起，待其长大到与母细胞相仿后在相互分离并独立生活的繁殖方式。
假菌丝：酵母菌经一连串的芽殖后，若长大的子细胞与母细胞不立即分离，其间仅以狭小的面积相连，这种藕节状的细胞串即是假菌丝。
酿酒酵母的生活史：子囊孢子发芽→出芽繁殖（n）→异性营养细胞彼此接合→出芽生殖（2n）→减数分裂→自然破壁或人工破壁，释放子囊孢子
单细胞真菌—酵母菌的生活史，依酵母菌种类的不同可分为3类：
（1）营养体既能以单倍体也能以二倍体形式存在，代表：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，一般以芽殖进行无性繁殖，且单倍体、二倍体均可行芽殖，在一定条件下行有性繁殖，形成子囊孢子；（50页）
（2）营养体只能以单倍体形式存在，代表：八孢裂殖酵母(Schizosaccharomyces octosporus)，营养细胞为单倍体，以裂殖行无性繁殖；二倍体细胞不能独立生活，二倍体期很短，经减数分裂，成八个子囊孢子
（3）营养体只能以二倍体存在，代表：路德类酵母(Saccharomycodes ludwigii)，营养体为二倍体，行芽殖，此阶段较长；单倍体阶段以子囊孢子的形式存在，不能独立生活；子囊孢子在子囊内成对接合，完成质配和核配；二倍体细胞萌发成营养细胞；（51页）
真菌的孢子：特点是小、轻、干、多，以及形态色泽各异，休眠期长和有较强的抗逆性。
5.62页第十三题
第三章
1.病毒的特性：
（1）病毒没有细胞构造；
（2）主要组成成分为蛋白质和核酸。且一种病毒只含有一种核酸，DNA或RNA。
（3）严格的活细胞内寄生，且具专一性；
（4）以核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其增殖；
（5）离体条件下，以无生命的生物大分子状态长期存在，并保持其侵染活性；
（6）对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；
（7）某些病毒的核酸可整合到宿主的基因组中，并可诱发潜伏性感染。
加：在离体条件下，病毒可以无生命的化学大分子状态长期存在，并保持其侵染活性，呈非感染状态。
在宿主细胞内，病毒的核酸控制着宿主细胞，进行病毒的核酸、蛋白质的复制、生物合成，进而装配成病毒颗粒，并释放到细胞外，完成病毒的增殖过程。呈感染状态。
2.病毒的形态构造、病毒粒的对称体制:
（1）形态结构：病毒颗粒的基本成分是核酸和蛋白质。蛋白质包裹在核心周围，形成衣壳。核酸和衣壳合称为核衣壳，是任何病毒都具有的基本结构。
（2）对称体制：螺旋对称和二十面体对称(等轴对称)。
另一些结构较复杂的病毒，是上述两种对称相结合的结果，称为复合对称。
3.E.coli的T4噬菌体的形态特点、各结构的功能、增殖方式:
（1）形态特点：头部呈二十面体对称而尾部呈螺旋对称，故是一种复合对称。
（2）各结构功能：头部有线状dsDNA构成的核心，尾管是头部核酸注入宿主细胞是的途径。
（3）增殖方式：吸附、侵入、增殖、成熟、裂解。（5个阶段）
4.一步生长曲线：
一步生长：烈性噬菌体（virulent phage）增殖时，表现出一裂解性生活周期，既烈性噬菌体在宿主细胞内完成复制、装配后，以裂解细胞的方式释放子代的噬菌体，使噬菌体的数量在瞬间得以急剧增加。
一步生长曲线：来定量描述烈性噬菌体的增殖规律的实验曲线，可反映噬菌体的三个重要的参数：潜伏期、裂解期、稳定期 。
隐晦期：潜伏期的前期，细胞内正在进行噬菌体核酸的复制和蛋白质的合成，人为裂解细胞，其裂解液尚无侵染性；
胞内积累期：潜伏期的后期，细胞内已开始组装噬菌体，人为裂解细胞，其裂解液已 有侵染性。
5.E.coli的λ噬菌体的形态特点、存在形式、增殖方式：
（1）形态特点：λ噬菌体为蝌蚪型，有直径为55nm、呈二十面体的头和一150×10nm的可弯曲、中空、非收缩性长尾。呈二十面体，核心为线状dsDNA。
（2）存在方式：（73页）
①游离态：已成熟、释放的有侵染性的噬菌体粒子；
②整合态：整和在宿主核染色体组上，呈前噬菌体状态（为溶源性循环）；
③营养态：前噬菌体脱离宿主核染色体组，处于复制、装配状态（为裂解性循环）。
（3）增殖方式：一般情况下不进行增殖，与宿主细胞的基因组同步复制。
6.溶源菌：
在一般情况下，不进行噬菌体的增殖，也不引起宿主细胞裂解的噬菌体称为温和噬菌体,其宿主就称溶源菌。
在核基因组上整合有前噬菌体的宿主菌称为溶源菌。
溶源菌的核基因组整和有前噬菌体，在一般情况下，溶源菌可以正常生长，不会受到有害影响。但该菌具有细胞被裂解，并释放噬菌体的能力（潜力）。
溶源菌的特点：1.自发裂解：在溶源菌的分裂过程中，会有10-4个左右的细胞发生自发的裂解；（原因？） 2.诱导(诱发裂解)：溶源菌在外界理化因子(uv、x射线、DNA合成抑制剂)作用下，发生高频率裂解的现象；3.免疫性：溶源菌对所携带的前噬菌体的同源噬菌体具有抵抗能力(特异性免疫力)，又称前噬菌体免疫性；4.复愈：在溶源菌的分裂过程中，一般会有10-5个的个体丧失前噬菌体，成为非溶源菌。复愈后的细胞，其免疫性也随之丧失；
5.溶源转变：溶源菌由于整合有前噬菌体而使其产生的除免疫性外的新表型的现象。(见229页)
病毒的应用：
o 1.昆虫病毒用于生物防治：利用昆虫病毒防治有害昆虫的危害；
o 2.基因工程中的应用：病毒，在基因工程中是较好的把外源目的基因导入受体细胞并使之表达的载体。
o 基因工程的基本操作：
o 1.目的基因的获取；
o 2.优良载体的选择；
o 3.目的基因与载体DNA的体外重组；
o 4.重组载体导入受体细胞；
o 5.重组受体细胞的筛选和鉴定；
o 6.“工程菌”或“工程细胞”的大规模培养。
噬菌斑：将少量噬菌体与大量宿主菌细胞混合，制成平板，经培养，在平板表面菌苔上出现的肉眼可见的一个个透明不长菌的小圆斑，即为噬菌斑。每个噬菌斑中含有大量的噬菌体粒子。噬菌斑可用于噬菌体的纯化、计数等；
空斑和病斑：空斑：在单层动物细胞上出现的类似噬菌斑的现象。在噬菌斑技术启发下，于1953年发明了动物病毒空斑计数法；病斑：单层动物细胞受肿瘤病毒感染后，出现的细胞剧增的现象；
枯斑：植物叶片上的植物病毒群体，叶片上的局部坏死灶。
病毒的增值：各类病毒的增值方式有各自的特点，但其增值过程基本上可分为五个阶段：
o 1.吸附：病毒粒子与宿主细胞特异性结合；
o 2.侵入：病毒核酸或毒粒进入宿主细胞；
o 3.复制和生物合成：核酸的复制、蛋白质合成；
o 4.装配：核酸与蛋白质各部分组装成毒粒；
o 5.释放：成熟的毒粒释放到细胞外：

第四章
1.微生物的六大营养要素，及其在化能异养微生物的培养基中的含量比：
即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
化能异养微生物的培养基中的含量比：H2O＞碳源、能源＞氮源＞无机盐＞生长因子
碳源：能满足微生物生长繁殖所需碳元素的营养物。微生物细胞的含碳量约占细胞干重的50%，所以碳源类营养物有重要的作用；碳源的功能：构成细胞物质和代谢物质的碳架；

2.微生物碳、氮源营养物的类型：
碳源：
（1）大多数种类的微生物以有机物作为碳源；各种糖类（葡萄糖、蔗糖等）、纤维素、醇类、酚等数百万种有机物，类碳源又是这些微生物的能源；在有机碳源中，最易被微生物所利用的是C•H•O型。C•H•O•N•X和C•H•O•N型（蛋白质、氨基酸等），大量用做碳源在一定程度上显得有些可惜，一般多用作氮源。C•H型，即烃类。烃类是高度还原性的物质，微生物对烃类的分解利用是一个绝对的需氧过程。
（2）微生物中只有一小部分可以以无机碳源（碳酸盐、CO2 ）作为其主要或唯一的碳源。
氮源：分为有机氮源和无机氮源。
最易被微生物利用的是氨基酸、简单蛋白质等，最难利用的是分子氮（只有原核生物具有生物固氮能力）。固氮菌在没有化合态氮的环境中，才可以通过生物固氮将N2还原成NH3。可以以NH3、尿素、铵盐等自行合成生长所需氨基酸的微生物称为氨基酸自养型微生物；利用此类微生物可生产单细胞蛋白(SCP)
3.微生物的营养类型。
营养类型：根据微生物生长所需主要营养要素即碳源和能源的不同，人为地划分的微生物的类型。
营养类型
能源
基本碳源
氢供体
光能自养型
(光能无机营养型)
光
CO2
无机物
光能异养型
(光能有机营养型)
光
CO2
简单有机物
有机物
化能自养型
(化能无机营养型)
无机物
CO2
无机物
化能异养型
(化能有机营养型)
有机物
有机物
有机物
1.光能自养型微生物：含有光合色素—细菌叶绿素，通过光合磷酸化产生ATP，以CO2作为唯一的或主要的碳源，以水、H2S、NaS2O3等无机物为氢供体，还原CO2成细胞物质；可在完全无机的环境中生长；
2.光能异养型微生物：行光能营养，但其氢供体为有机物，不能在完全无机的环境中生长，至少需为其提供一种有机物。生长时需要外源生长因子；如，红螺细菌，可利用小分子的有机物迅速生长；利用CO2和异丙醇产生丙酮、水和[CH2O]
3.化能自养型微生物：此类微生物（均为细菌）可以不依赖任何有机营养物就可正常生长，其碳源、能源、供氢体均为无机物。其无机供氢体可为：H2、H2S、Fe2+、NO-等；如，氧化亚铁硫细菌，在含铁量高的酸性水中，可将二价铁氧化成三价铁，并放出能量。无机供氢体存在下，放出的能量用于CO2的还原，形成[CH2O]；
4.化能异养型微生物：大多数微生物属于此种类型。它们的碳源、能源、供氢体均为有机物，氮源可以是有机或无机含氮物。化能异养型微生物，根据它们的栖息场所和利用有机物的特性，可分为腐生菌和寄生菌。
营养类型是人为划分的，不是绝对的。在不同环境下，某些微生物可以表现不同的营养特性，如，红螺菌在有光、无氧时，为光能异养，而在无光、有氧时，为化能异养。
自养型和异养型微生物间也没有绝对的界限
两者的主要区别是：
自养型微生物，不依赖任何有机物就可正常生长；
异养型微生物，可以固定少量的CO2，但不能生长在完全无机的环境中。
兼性自养型微生物：如，氢细菌，无机环境中，通过氧化氢获得能量；在有机物存在时，进行异养生活。
4.C/N比及各类微生物、不同发酵生产对C/N比的要求。
（1）培养基所含碳源中的碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。
（2）①.C/N低，培养基中氮源类营养物含量高，培养基的营养丰富，适合培养细菌，发酵生产中用于种子培养基或为获得某些含氮较高的代谢物的生产用培养基；
②.C/N高，培养基中的氮源类营养物含量低，发酵生产有机酸、醇类等的培养基的C/N一般高于种子培养基；培养霉菌用培养基的C/N一般也较高。
5.培养基的种类，培养基中各成分的作用、功能分析。(P96-P98)
培养基是一种人工配制的、各种营养物质比例合适的，适合微生物的生长繁殖和产生代谢产物所需的营养基质或混合养料。
按培养基所含成分分类：
1.天然培养基(compiex media)：采用动、植物或微生物体及其提取物制成的培养基，营养丰富，成分复杂，组成成分不确切。如，牛肉膏蛋白胨培养基（营养琼脂、营养肉汤），多用于细菌培养；麦芽汁培养基，多用于酵母菌培养；
2.合成培养基(synthetic media)：又称组合培养基，用高纯度化学试剂、按微生物营养要求配制的培养基。重复性好。用于生理、代谢等定量要求较高的工作中。如，高氏一号培养基，放线菌的培养；察（查）氏培养基，大多数霉菌的培养；
3.半合成培养基(semi-synthetic media)：以化学试剂为主，再加某些天然成分配制的培养基。如，马铃薯葡萄糖培养基，用于根霉及霉菌的培养。根霉利用硝酸盐的能力较差，其在察氏培养基（其中的氮源是硝酸钠）中生长较差
按培养基外观物理状态分类：
1.液体培养基(liquid media)：不使用凝固剂、呈液体状的培养基；
2.固体培养基(solid media)：使用凝固剂，冷却后外观呈固体状态的培养基；
3.半固体培养基(semi-solid media)：培养基中的凝固剂的含量较固体培养基中的少，制成的培养基呈半固体状，琼脂的加入量一般为0.5%～0.8%；半固体培养基可用于细菌动力性观察、趋化性研究等，噬菌体效价测定中的双层平板法
4.商品化的脱水培养基
按培养基的功能分类：
1.选择性培养基(selected media)：根据微生物的特殊营养要求或其对理化因素的抗性设计、配制的培养基；该培养基具有的对培养对象的选择性功能，可使混有多种微生物的样品中的目的菌（特别是处于劣势时）得以良好的生长，从而得到富集，并可将非目的菌淘汰掉。
选择性培养基的制备原理：
①.加入目的菌所需的营养物，如，以纤维素为唯一的碳源的培养基，可分离到纤维素分解菌；含石蜡油的培养基，可分离到分解石油的微生物等； 即“投其所好”
②.利用目的菌对某些抑菌物的抗性，在培养基中加入这些抑菌物，以抑制非目的菌的生长；如，培养基中加入酚，可抑制细菌和霉菌的生长，而将放线菌分离出来；加入青霉素、链霉素可抑制细菌和放线菌的生长，分离出酵母菌和霉菌，即“取其所抗；”
2.鉴别性培养基(differential media)：用于鉴别不同类型的微生物的培养基。
不同的微生物，分别在同样的鉴别性培养基中生长后，可使培养基外观特性发生改变，从而可将它们区分鉴别出来。鉴别性培养基中，如预加有能与待鉴别菌的无色代谢产物发生显色反应的指示性试剂，通过培养液或菌落的颜色变化，可以方便地判断待鉴别菌的特性，并初步鉴别之。如，糖发酵培养基，伊红美兰(EMB)培养基；EMB培养基的原理是：其中的伊红和美兰两种苯胺类染料可抑制G+细菌和一些难培养的G-细菌。在较低的pH下，两种染料可结合并形成沉淀，起产酸指示剂的作用。培养在EMB培养基上的各种细菌，会形成具有不同特征的菌落，可以鉴别出来。
6.选用和设计培养基的原则和方法。
（1）4个原则：目的明确。于培养哪种微生物？培养这种微生物的目的？若为获得代谢产物，此代谢产物是主流（初级）代谢产物还是次生代谢产物？营养协调。生物细胞中不同组成成分或元素间有着较稳定的比例。理化适宜。①pH：适合微生物生长的pH范围，细菌一般为pH7.0-8.0；放线菌为pH7.5-8.5；酵母菌为pH3.8-6.0；霉菌为pH4.0-5.8；②.渗透压和水活度③.氧化还原势(Eh)。经济节约；
（2）4种方法：生态模拟、参阅文献、精心设计、试验比较。

第五章
新陈代谢(metabolism)即代谢，是推动生物一切生命活动的动力源，是发生在活细胞内的各种分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)的总和。
分解代谢：又称异化作用，是指在分解代谢酶系的催化下，由复杂的有机物产生简单小分子物、ATP和还原力([H]，又称还原当量，一般以NAD(P)H+H+或FADH2等形式出现)的过程；
合成代谢：又称同化作用，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子物、ATP和[H]合成复杂大分子物的过程。（合成代谢三要素）
分解代谢一般分为三个阶段：
1.将蛋白质、多糖、脂类等营养物降解成氨基酸、单糖、脂肪酸等小分子物；
2.将第一阶段的产物进一步降解为乙酰CoA、丙酮酸及其他能进入TCA循环的中间产物，此阶段可以产生NAD(P)H+H+、FADH2及部分ATP；若此阶段的底物是葡萄糖，可通过EMP、HMP、ED等途径完成；
3.通过TCA循环将第二阶段的产物完全降解成CO2，并产生ATP、NAD(P)H2、FADH2。分解代谢产生的NAD(P)H+H+、FADH2通过呼吸链被氧化，产生大量的ATP。
1.化能异养微生物生物氧化的类型:
（有氧)呼吸、无氧呼吸和发酵3种类型。
底物(葡萄糖)脱氢(分解代谢)的4条途径：
1.EMP途径 又称糖酵解途径，底物为1分子葡萄糖，经10步反应产生2分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的过程；EMP途径发生在微生物的细胞质中，且在有氧或无氧的条件下均能进行；合成代谢中，途径的逆向反应可进行多糖的合成，为两（兼）用代谢途径；EMP途径重要的生理功能： （103页）
2.HMP途径 葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而彻底氧化成CO2；终产物为：5个葡萄糖-6-磷酸、6个CO2、12个NADPH+H+形式的还原力；并可产生许多重要的中间代谢物，该途径的主要作用是生物合成；为两用代谢途径；NADPH+H+经呼吸链，可产3×12个ATP，HMP途径可产生C3～C7多种糖，为微生物利用多种碳源提供了必要的代谢途径；HMP途径可与EMP或ED途径同时存在，有氧、无氧时均可进行；
3.ED途径：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸(KDPG)途径，是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。ED途径存在一特征性酶—KDPG醛缩酶，可催化KDPG生成丙酮酸、3-磷酸-甘油醛；以葡萄糖为底物经四步反应可形成丙酮酸；可产生1个ATP、NADPH+H+、NADH+H+。ED途径是某些细菌进行细菌酒精发酵的途径105～106页
4.三羧酸(TCA)循环 葡萄糖经分解代谢产生的丙酮酸，转化成乙酰辅酶A进入TCA循环被彻底氧化成CO2，并产生ATP、NADH2、和FADH2；TCA循环在好氧菌中普遍存在；兼性厌氧菌只在有氧条件下时，TCA循环才有功能；真核微生物，TCA循环在线粒体中进行；原核生物在细胞质中进行；琥珀酸脱氢酶结合在线粒体或原核生物的细胞膜上；
TCA循环处在分解代谢和合成代谢的枢纽位置，在协调微生物的分解代谢和合成代谢中有重要意义，如，乙醛酸循环
2.无氧呼吸的类型:
呼吸链的功能：把氢或电子从低氧化还原势（高能水平）的化合物处逐级传递到高氧化还原势（低能水平）的分子氧或其他无机、有机氧化物，使其还原。
有氧呼吸；常简称为呼吸，底物按常规脱下的氢或电子，经完整的呼吸链传递，由外源分子氧接受，产生水并释放ATP形式的能量的最普遍、最重要的生物氧化方式。
无氧呼吸(anaerobic respiration)：呼吸链末端的氢受体是外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。一类在无氧条件下进行的、产能效率较有氧呼吸低的特殊呼吸。
无氧呼吸的特点是底物按常规方式脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，完成氧化磷酸化产能反应。
依无氧呼吸的氢受体不同，无氧呼吸有不同的类型
1.以无机氧化物为氢受体的无氧呼吸:
①.硝酸盐呼吸：以NO3-为受氢体，将其还原为NO2-、NO、N2O、N2的过程。又称反硝化作用。硝酸盐在此不是作为氮源，而是作为氢受体被还原成N2。这一过程还被称作异化性硝酸盐还原；微生物在有氧或无氧下以硝酸盐作为氮源营养物，称为同化性硝酸盐还原作用；能进行硝酸盐呼吸的都是一些兼性厌氧微生物—反硝化细菌；
②.硫酸盐呼吸：底物脱氢后，经呼吸链递氢，最终由硫酸盐受氢，递氢过程中与氧化磷酸化作用相偶联而获得ATP。硫酸盐呼吸的最终还原产物是H2S。能进行硫酸盐呼吸的是一类被称为硫酸盐还原细菌的严格厌氧菌。在厌氧时发生的硫酸盐呼吸对农业生产不利
③.硫呼吸：以无机硫作为呼吸链的最终氢受体并将其还原为H2S的生物氧化。某些兼性或专性厌氧菌可进行硫呼吸。
④铁呼吸：以Fe3+为呼吸链最终氢受体的生物氧化。
⑤.碳酸盐呼吸：以CO2或碳酸盐为呼吸链最终氢受体的生物氧化。由专性厌氧菌进行；以还原产物的不同可分为产甲烷菌产生甲烷的和产乙酸细菌产生乙酸的碳酸盐呼吸；
2.以某些有机物为最终氢受体的无氧呼吸：
⑥.延胡索酸呼吸：由一些兼性及专性厌氧菌进行的、以延胡索酸为最终氢受体的无氧呼吸，延胡索酸被还原成琥珀酸；其他的一些有机物如，甘氨酸、二甲基亚砜等，在无氧的条件下，也可做为某些微生物的最终氢受体。某些微生物在无氧条件下，可以磷酸盐作为替代的氢受体，产生易燃气体PH3。
无氧呼吸是兼性或专性厌氧菌，在无氧条件下进行的产能效率低于有氧呼吸，又高于发酵的生物氧化。
（1）以无机氧化物为氢受体的无氧呼吸:
硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、硫呼吸、铁呼吸、碳酸盐呼吸。
（2）以某些有机物为最终氢受体的无氧呼吸:
延胡索酸呼吸。
3.发酵的含义。同型乳酸发酵、异型乳酸发酵途径、菌种的比较。
发酵(fermentation)：发酵在微生物的应用领域中是指利用好氧或厌氧微生物生产有用代谢产物的一种生产方式，即广义的发酵。
发酵指在厌氧的条件下，底物脱氢后形成的还原力[H]，不经呼吸链的传递，直接由某一内源性中间代谢物接受，实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化；
①.由EMP途径中的丙酮酸出发的发酵
德氏乳杆菌(Lactobacillus dflbruckii)等的同型乳酸发酵；发酵产物为乳酸；
②.通过HMP途径进行的发酵
异形乳酸发酵：葡萄糖经相应的微生物发酵后的产物除乳酸外，还有乙醇、乙酸CO2等
进行异形乳酸发酵的菌缺乏EMP途径中的醛缩酶和异构酶等，故其对葡萄糖的降解依赖HMP途径。可进行异型乳酸发酵的乳酸细菌有：肠膜明串珠菌(Leuconnostoc mesenteroides)、乳脂明串珠菌(L.cremoris)、两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)等；
③.通过ED途径进行的发酵 即细菌的酒精发酵。
发酵中，能量的产生为底物水平磷酸化；底物水平磷酸化可形成多种含高能磷酸的产物，如EMP 途径中的1，3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸及异型乳酸发酵途径中的乙酰磷酸等，在相应的激酶催化下，高能磷酸基可转移到ADP上产生ATP。
以上脱氢途径的底物为葡萄糖；
这些异型乳酸发酵细菌进行发酵时的途径和产物稍有差异，故异型乳酸发酵又分为两条发酵途径：
其一为异型乳酸发酵的“经典”途径：以肠膜明串珠菌为代表；利用葡萄糖时，发酵产物为乳酸、乙醇和二氧化碳，并产生1个水和1个ATP；利用核糖时，发酵产物为乳酸、乙酸、2个水和2个ATP；(115页图5-14)该菌进行异型乳酸发酵的途径中有一特征性酶—磷酸戊糖解(转)酮酶，催化5-Pi-木酮糖成乙酰磷酸和3-Pi-甘油醛。具有该酶的途径称为PK途径。
另一为异型乳酸发酵的双歧杆菌途径：双歧杆菌发酵葡萄糖的途径，由两个葡萄糖产生3分子乙酸、2分子乳酸和5分子ATP；异型乳酸发酵的双歧杆菌途径中也有一特征性酶—磷酸己糖解酮酶（果糖-6-p-转酮酶），催化果糖成乙酰磷酸和赤藓糖-4-磷酸，具有该酶的异型乳酸发酵途径又称为HK途径。 117页图5-16
同型乳酸发酵和异型乳酸发酵的比较
类型
途径
产物/葡萄糖
产能/葡萄糖
菌种代表
同型
EMP
2乳酸
2ATP
德氏乳杆菌
粪链球菌
异型
HMP
1乳酸、1乙醇、1CO2
1ATP
肠膜明串珠菌
1乳酸、1乙酸、1CO2
2ATP
短乳杆菌
1乳酸、1.5乙酸
2.5ATP
两歧双歧杆菌

途径
菌种
同型乳酸发酵
EMP途径
德氏乳杆菌
异型乳酸发酵
HMP途径

肠膜明串珠菌、乳脂明串珠菌、两歧双歧杆菌
PS：
肠膜明串珠菌进行异型乳酸发酵的途径中的特征性酶—磷酸戊糖解(转)酮酶；
双歧杆菌进行异型乳酸发酵途径中的特征性酶—磷酸己糖解酮酶（果糖-6-p-转酮酶）。
4.光能营养微生物光合作用类型及特点：
自养微生物按其最初能源的不同，可分为：
化能自养型微生物：通过对无机物的氧化获得能量；不同无机底物氧化产能方式不同；
光能自养型微生物：利用光辐射能的微生物；光能转化途径复杂；
光能营养微生物：包括了进行不产氧的循环光合磷酸化的光合细菌；产氧的非循环光合磷酸化的蓝细菌等；膜中含有紫膜的嗜盐菌；
（1）循环光合磷酸化：存在于原核生物真细菌中的光合细菌(厌氧菌)，进行的原始的光合作用。在光能驱动下，由激发态菌绿素上逐出的电子，通过类似呼吸链的循环式传递，又回到菌绿素，并产生ATP。还原力来自外源氢供体；不产生O2；不以水为还原CO2的氢供体；
（2）非循环光合磷酸化：各种绿色植物、藻类和蓝细菌共有的利用光能产生ATP的磷酸化反应；电子在两个光合系统(PSⅡ→PSⅠ)间传递，为非循环式；PSⅠ含叶绿素a，“P700”利于红光吸收；PSⅡ含叶绿素b，“P680”利于蓝光吸收；
（3）膜中含有紫膜的嗜盐菌：嗜盐菌细胞膜分“红膜”和“紫膜”，紫膜(purple membrane)约占嗜盐菌细胞膜面积的50%，在细胞膜上呈斑片状分布紫膜由称为细菌视紫红质的蛋白质(占75%)和类脂(占25%)组成；（124