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一、原核微生物
1、特征：无核膜包裹的双链环状DNA（一些结合类组蛋白H-NS、HU、Fis、IHF等）；缺乏单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S型。
2、分类：细菌（真细菌）、古生菌
3、构造
（1）、细胞壁
1）、革兰氏阳性菌：90%肽聚糖（25~40层）和10%磷壁酸，一般无脂质和蛋白质。
肽聚糖（黏肽、胞壁质、黏质复合物），真细菌细胞壁特有。
单体组成：双糖单位（β-1，4-糖苷键溶菌酶水解。
）、四肽尾（L型与D型交替、第三肽必须有两个氨基以形成肽桥）、肽桥

磷壁酸主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。
分类：壁磷壁酸、膜磷壁酸（跨越肽聚糖层并与细胞膜交联）。
功能：提高细胞周围Mg2+浓度；贮藏磷元素；增强致病菌对宿主粘连；特异表面抗原；噬菌体特异吸附受体；调节自溶素活力。

2）、革兰氏阴性菌：肽聚糖少（1~2层），机械强度弱。
四肽尾第三个氨基为特有的内消旋二氨基庚二酸。
没有肽桥，单体间靠第四个氨基酸的羧基和第三个氨基酸氨基相连。
外膜（磷脂、脂蛋白和脂多糖:决定表面抗原决定簇的多样性；吸附Mg2+、Ca2+；内毒素的物质基础；控制物质进出细胞；噬菌体的吸附受体磷脂和脂蛋白。）
外膜蛋白、周质空间/壁膜间隙（周质蛋白：水解蛋白、结合蛋白、受体蛋白、合成酶类）
项目
革兰氏阳性菌
革兰氏阴性菌
细胞壁
厚度
层次
肽聚糖厚度
磷壁酸
外膜（LPS）
孔蛋白
脂蛋白
周质空间
溶质通透性
厚（20-80nm）
1
厚
有
无
无
无
无或窄
强
薄（8-11nm）
2
薄
无
有
有
有
有
弱
肽聚糖
四肽尾中Lys
四肽尾中m-DAP
Gly五肽等短桥
有
无
有
无
有
无
细胞
细胞硬度
产芽孢
鞭毛基体
硬
有的产
2个环

较软
不产
4个环
对理化因子抗性
对机械力
青霉素、磺胺
链霉素、氯霉素、
四环素
阴离子去污剂
碱性染料
溶菌酶处理后
抗性强
敏感
较抗

敏感
敏感
形成原生质体
抗性弱
较抗
敏感

较抗
较抗
形成球状体
其他
产毒素
以外毒素为主
以内毒素为主

3）、抗酸细菌：特有分歧菌酸，化学组成为支链羟基脂质。

4）、缺壁细菌：
L型细菌：自发突变形成遗传性稳定的细胞壁缺陷。
原生质体：人为除尽革兰氏阳性菌细胞壁。
球状体：残留部分细胞壁的革兰氏阴性菌。
支原体：进化形成的无壁原核生物，细胞膜含有甾醇降低膜的流动性加固细胞膜。
，仍有较高机械强度。

5）、细胞壁功能：
1、固定细胞外型，提高机械强度；
2、细胞的生长、分裂和鞭毛运动必须；
3、机械屏障；
4、抗原性和致病性（脂多糖LPS）；
5、噬菌体的侵染位点；
6、一些抗生素的敏感性。

6）、肽聚糖的合成
近20步，分3个阶段。
在细胞质中的合成：葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸；由N-乙酰胞壁酸合成Park核苷酸
在细胞膜上的合成：类脂载体细菌萜醇帮助穿过疏水的细胞膜。
在细胞膜外的合成：转糖基作用（横向连接形成β-1，4-糖苷键）；转肽作用（纵向连接）。青霉素抑菌原理：抑制转肽作用、激活自溶酶。

7）、古生菌的细胞壁
假肽聚糖细胞壁（N-乙酰葡糖胺和N乙酰塔罗糖胺糖醛酸，β-1，3-糖苷键不被溶菌酶水解。
）；
独特多糖细胞壁（G+，含半乳糖胺、葡糖醛酸、葡萄糖和乙酸）；
硫酸化多糖细胞壁（G+，盐球菌属，极端嗜盐以中和硫酸根负电性，含葡萄糖、甘露糖、半乳糖和它们的氨基酸以及醣醛酸和乙酸）；
糖蛋白细胞壁（G-，盐杆菌属，极端嗜盐，糖蛋白含大量酸性氨基酸，中和高浓度Na+）；
蛋白质细胞壁（G-）。

（2）、原生质体
1）、细胞质膜
与真核细胞膜相比，蛋白质含量特别高，一般无胆固醇等甾醇（支原体除外）。
磷脂双分子层，液态镶嵌模型。
重要的细胞代谢活动中心。
细菌细胞膜的功能：营养物质和代谢产物的选择性输送；维持细胞内正常渗透压；合成细胞壁和糖被的各种组分；氧化磷酸化或光合磷酸化能量代谢的酶系，细胞产能；鞭毛的着生和供能；DNA复制的起始与分离。

古生菌的细胞质膜：亲水头（甘油）与疏水尾（烃链）通过醚键而不是酯键（真细菌为酯键）连接；组成疏水尾的烃链是异戊二烯重复单位；存在独特的单分子层或单双分子层的混合（烃链侧链间发生共价融合）；甘油分子的3C上可连接硫酸酯、多糖等；独特的脂质。

2）、细胞质和内含物
细胞质主要成分为核糖体、贮藏物、质粒、酶类、中间代谢物和吸入的营养物等。
贮藏物：分为碳源及能源类（糖原、聚-β-羟丁酸PHB、硫粒）、氮源类（藻青素、藻青蛋白）、磷源（异染粒）。
磁小体（趋磁细胞）：Fe3O4颗粒外包磷脂、蛋白或糖蛋白膜，导向作用、储存铁元素和能量。
羧酶体：含1，5-二磷酸核酮糖羧化酶，自养细菌CO2的固定。
气泡：光合自养型水生细菌，调节细胞比重。

3）、核区
无核膜结构，无固定形态。
拟核：部分是环状双链DNA分子，一般为单倍体，负责编码细菌必要的遗传信息。
质粒：染色体外DNA能自主复制的遗传因子，双链环状，一个或多个，负责编码非必要遗传信息。

4）、芽孢
某些细菌在生长发育后期在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。
特点：主要产芽孢的为好氧的芽孢杆菌属和厌氧的梭菌属；生物界中抗逆性最强的生命体；是细菌的休眠体，适宜条件下可重新转变为营养细胞（隐生态：不能检查出任何代谢活力）；细菌分类和鉴定中的重要指标。
结构：胞外壁、芽孢衣、皮层、核心（芽孢壁、芽胞膜、芽孢质、核区）。
皮层占很大体积，含吡啶二羧酸钙盐DPA-Ca，不含磷壁酸，特有芽孢肽聚糖（交联度小，较多游离带电基团），含水量70%，略低于营养细胞80%，渗透压高。
核区含水量低，含较高量酸溶小芽孢蛋白，芽孢壁不含磷壁酸，芽孢质含有DPA-Ca。

芽孢的萌发：包括活化、出芽和生长。萌发剂包括营养物质、非营养物质和物理方法等。活化作用可逆。
伴胞晶体：δ内毒素，在形成芽孢时产生。可用作生物杀虫剂。
细菌的其他休眠结构：孢囊、粘孢子、外生孢子

（3）、细胞壁以外的构造
1）、糖被
包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。

在壁上有固定层：荚膜（层次厚）、微荚膜（层次薄）
包裹在单个细胞上

糖被 松散、未固定在壁上：粘液层

包裹在细胞群上：菌胶团
组成：多糖（居多）、多肽、多糖与多肽、蛋白质

荚膜的功能：保护作用；贮藏养料；透性屏障或离子交换，保护细菌免受重金属离子毒害；表面附着作用（龋齿）；细菌间信息识别；堆积代谢废物。

2）、S层
一层包围在原核微生物细胞壁外、有大量蛋白质或糖蛋白以方块形或六角形方式排列的连续层。
功能：决定或维持细胞的形状；与细胞膜之间形成周质空间——细胞器；保护和分子筛作用。

3）、鞭毛
生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，数目不等，具有运动能力。
判断是否有鞭毛：电镜观察、鞭毛染色（单宁酸）、暗视野显微镜直接观察细菌悬液、半固体培养基培养、平板菌落直接观察直接或间接观察细菌运动情况。
。
弧菌、螺旋菌一般都有鞭毛，一般芽孢杆菌有鞭毛，球菌一般没有。
着生方式：端生（一端生、两端生）周生、侧生。
鞭毛运动与原核生物的趋向性有关，鞭毛运动速度极快，呈旋转运动。
结构：G-菌由基体、钩形鞘、鞭毛丝组成。
基体：由L环（连外膜）、P环（连肽聚糖内壁）、S-M环分子马达转子。
（内环）4个环组成。Mot蛋白分子马达定子。
驱动S-M环快速旋转，S-M环基部存在Fli蛋白分子马达键钮。
组成C环，指令鞭毛旋转方向，系统能量来自细胞膜内外质子梯度。
G+菌仅有S-M环，钩形鞘和鞭毛丝同G-菌。
鞭毛生长方式：顶端生长，自我装配。
生物学功能：运动、毒力、抗原性。

微生物运动方式：气泡、磁小体、鞭毛、滑移运动、纤毛（真核生物）

4菌毛
与鞭毛相比较直、短、多。一般存在于G-菌，用于黏附。

5）、性毛
构造成分与菌毛基本相同，比菌毛长，见于G-菌雄性菌株表面。
功能：细菌结合过程中使雄性菌株与雌性菌株紧密相联。

6）、鞘
许多细菌共处，保护和附着。

二、原核微生物的细胞形态及繁殖方式
常见的原核微生物：细菌、螺旋体、粘细菌、放线菌、蓝细菌、蛭弧菌、衣原体、支原体、立克次氏体、古生菌
三域系统：真细菌、古细菌、真核生物
1、细菌
狭义的细菌指细胞细短、胞壁坚韧、通常以二分分裂繁殖的原核生物。
基本形态：球菌（微球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌）、杆菌（种类最多）、螺旋菌（弧菌、螺菌）。
其他形态：柄细菌、丝状细菌、支原体。
繁殖方式：均等分裂（二分分裂、复分裂分裂时细胞核先分裂多次，形成许多核之后细胞质再分裂，最后形成许多单核子体。
）、不均等分裂（异型分裂、出芽繁殖）、有性生殖。

2、螺旋体
菌体细长并弯曲呈螺旋状的单细胞原核微生物，G-。通过轴丝（周质鞭毛）运动，二分裂。
结构：原生质柱（原生质体和细胞壁）、轴丝（周质鞭毛）、外鞘。菌体柔软。
分类：腐生型和寄生型。

3、粘细菌
生活史在原核生物中最复杂。基因组在原核生物中最大，表现出行为的社会性。
分类：按子实体（粘细菌与标桩菌）和食性（溶纤维亚群和溶菌亚群）。
生活周期包括营养细胞和子实体（含有休眠体粘孢子）。营养细胞是G-菌，好氧，无鞭毛，包裹在黏液层中，能运动，二分裂。子实体颜色鲜艳，光的诱导和光保护作用。

4、放线菌
菌落呈放射状，单细胞，孢子繁殖，G+，细胞质内无细胞器分化，细胞壁组成与细菌类似。GC含量高，细胞壁组成是重要的分类标准。
分类：腐生型和寄生型。
结构：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝
繁殖方式：菌丝断裂、分生孢子（孢子丝形成）、孢囊孢子（孢子囊形成）。
链霉菌：孢子丝和孢子典型特征是区分的明显特征。含有土腥味素。
放线菌属：直或微弯的杆菌，或简单分枝，不产生孢子，兼性或严格厌氧。
诺卡氏菌属：不形成大量菌丝体，气生菌丝少，营养菌丝容易断裂为球状或杆状细胞，结构松散。专性好氧。
小单孢菌属（单生孢子）、游动放线菌属、链孢囊菌、弗兰克氏菌（与非豆科植物共生固氮，宿主范围广，适应能力强）

5、蓝细菌
原核微生物，细胞壁与G-菌相似，类囊体（类似叶绿体但不含DNA）进行光合作用，藻胆体内有光合作用辅助色素藻胆素。含羧酶体。
异形胞：没有硝酸盐和氨源时分化形成，起固氮作用。成熟异形胞不含细胞核。

6、蛭弧菌
专性好氧，鞭毛比细菌粗3~4倍，运动快速，鞭毛外有一层鞘膜。特异寄生在G-菌上，在宿主膜壁之间形成蛭质体，破坏宿主细胞膜。可运用于生物防治。

7、支原体、衣原体、立克次氏体
G-菌，二分分裂。
支原体：最小的可独立生长的微生物，缺乏细胞壁，对表面活性剂、醇类等敏感，对作用于细胞壁的抗生素如青霉素不敏感。菌落呈特征的“油煎荷包蛋”型。细胞膜含有固醇。
衣原体：专性活细胞寄生，独特生活周期（原体细胞外形式，稳定，无繁殖能力。
和始体细胞内形式，代谢旺盛，二分分裂。
）。原体通过胞饮进入宿主细胞，增大成为无感染性的始体，始体反复繁殖成包涵体，使宿主细胞破裂形成大量新的原体。
立克次氏体：专性活细胞寄生，与线粒体具有同源性。

8、古生菌
原核微生物，细胞壁、细胞膜组成与细菌不同。
（1）、产甲烷古生菌：严格厌氧，自养，利用氢气和甲酸还原CO2，具有特殊的辅酶。

（2）、极端嗜盐古生菌：细胞壁蛋白质含大量酸性氨基酸，需要Na+中和负电性，细胞内K+平衡渗透压。由菌视紫红质作质子泵。
（3）、极端嗜热代谢硫元素古生菌：专性厌氧，以硫为能源，耐热，由分子伴侣维持热稳定性。
（4）、无细胞壁古生菌：称为热原体，小基因组，嗜热，嗜酸。
（5）、还原硫酸盐古生菌：严格厌氧。

三、真核微生物
1、分类：真菌（酵母、霉菌）、假菌、粘菌（粘质霉菌）、单细胞藻类、原生动物。
2、结构·
（1）、细胞壁
多糖酵母主要为葡聚糖，其他高等陆生真菌主要为几丁质。
、蛋白质和脂质组成。多糖构成微纤维和无定形基质。
酵母细胞壁：“三明治”特点，外层甘露聚糖和内层葡聚糖夹有一层蛋白质分子，含有少量几丁质，集中在芽痕。
霉菌细胞壁：最外层无定形葡聚糖，中层糖蛋白嵌埋在蛋白质基质中，内层为蛋白质，最内层为几丁质微纤维。
霉菌菌丝：具有极性，分为顶端、亚顶端和成熟区。菌丝的生长只限于顶端。
假菌的鞭毛与纤毛。
（2）、细胞膜
真核生物细胞膜含有甾醇而原核生物除支原体外无。
磷脂种类与原核生物不同；古生菌细胞膜上有分支；细菌细胞膜蛋白质含量比真核生物高，存在特殊的基团转移运输。
（3）、细胞核
真菌细胞核一般比较小，存在多核现象。
罕见有质粒。
（4）、细胞质与细胞器
细胞骨架：微丝（肌动蛋白）、微管（微管蛋白）、中间丝。维持细胞形状、细胞运动和胞内物质运输。
粗面内质网（合成、运送胞外分泌蛋白）和滑面内质网（脂类代谢与钙代谢）。
高尔基体：蛋白加工及修饰、分泌包装。
微体：单层膜，分为过氧化酶体（保护细胞免受过氧化氢毒害）和乙醛酸循环体（将储存的脂肪转化为糖类，与孢子萌发有关）。
线粒体：氧化磷酸化。
液泡：储藏物、调节pH和渗透压。液泡破碎，细胞自溶。
膜边体：又称边缘体、须边体或质膜外泡，真菌细胞特有。内含泡状物或颗粒物。分泌水解酶，与细胞壁合成、分泌、膜的增生、胞饮有关。
几丁质酶体：运送几丁质合成酶，参与新细胞壁合成。
氢化酶体：单层膜球状细胞器，存在于厌氧型真菌和原生动物中，功能类似线粒体。

3、真菌的主要特点：
不含叶绿体、化能有机营养、具有真正的细胞核、含有线粒体等细胞器，通常以孢子进行繁殖、不运动的真核微生物。
细胞器：线粒体
具有细胞核。
一般通过孢子繁殖，孢子不运动。
酵母单细胞，霉菌有发达的菌丝体，无隔菌丝（低等）和有隔菌丝（高等）。
细胞壁一般含有几丁质，以糖原的方式储存能源。
不含叶绿素，不进行光合作用，通过分泌胞外水解酶获得营养。

有性生殖：
低等真菌：接合菌纲（接合孢子）。
高等真菌：子囊菌纲（子囊孢子）、担子菌纲（担孢子）、半知菌纲（不详）。

4、真菌的作用
酿造工业与食品、食用与药用、医药、植物生长激素与杀虫剂、生化制剂。

5、常见的真菌
（1）、酵母
单细胞真核微生物，通常以出芽生殖，少数裂殖进行无性繁殖。若有有性生殖，产生子囊孢子。多分布在含糖的偏酸性环境，能发酵糖类产能。细胞壁常含有甘露聚糖。
菌落较大且厚，表面湿润粘稠，多为乳白色，少数呈红色。

酿酒酵母是第一个完成全基因组序列测定的真核生物。
假丝酵母：芽殖后子细胞不与母细胞立即分离，继续出芽成串排列成假菌丝。
二型态：不同生长条件，呈现不同细胞形态（菌丝形态M和酵母状形态Y）。

无性繁殖：出芽生殖形成芽痕（几丁质）。裂殖（裂殖酵母），掷孢子（掷孢酵母），节孢子（地霉属），厚垣孢子（白色假丝酵母）。
有性繁殖：子囊孢子，（接合孢子、担孢子）。
三种生活史：
八孢裂殖酵母：二倍体阶段很短，不能独立生活，营养体为单倍体。
酿酒酵母：营养体既可以是单倍体，也可以是二倍体，均可进行芽殖，特定条件下有性生殖，世代交替。
路德类酵母：营养体为二倍体，阶段长，不断芽殖，单倍体仅以子囊孢子形式存在，不能独立生活。

（2）、霉菌
菌丝：营养菌丝、气生菌丝、繁殖菌丝。
菌丝的横隔：有孔隔膜（细胞壁向内环状生长，允许流动），封闭隔膜（菌丝受损后迅速堵塞防止胞质流失，隔离衰老菌丝）。

菌丝的特化：
营养菌丝：匍匐枝（延伸）、假根（吸收营养）、吸器（寄生）、菌环与菌网（捕食）、附着枝（寄生）、附着胞（寄生菌核（休眠）。
气生菌丝：子实体（产生无性孢子：分生孢子梗、孢子囊、分生孢子盘、分生孢子座、分生孢子器；产生有性孢子：担子、子囊果）。

繁殖方式：无性繁殖、有性繁殖、准性生殖（在不进行有性生殖的情况下发生基因重组）
无性繁殖：菌丝断裂、分生孢子、孢囊孢子、节孢子、厚垣孢子、芽生孢子。
有性繁殖：质配、核配、减数分裂。
特点：不常见，分为异宗配合（不同交配型的核在不同菌丝体中）和同宗配合（不同交配型的核在同一菌丝体中），有性孢子有接合孢子、子囊孢子、担孢子（锁状联合）等。
准性生殖：异核体的形成，形成杂合二倍体，有丝分裂交换与单倍体化。

常见霉菌：

根霉与毛霉：孢囊孢子无性生殖，接合孢子有性生殖。无隔菌丝。
青霉：有隔多核，气生菌丝产生扫帚状分生孢子梗，菌落絮状。
曲霉：有隔多核，少数种产生子囊孢子。广泛用于酿酒。

四、噬菌体
1、发现：葡萄球菌的透明斑，痢疾杆菌的新鲜液体培养物被无细菌滤液溶解。

2、特性：严格活细胞内寄生，利用部分或全部宿主的大分子合成及产能系统来复制自身，必须依赖宿主细胞进行核酸复制形成子代。在宿主细胞外具有化学大分子属性，在宿主细胞内才具有生物体基本特征。
个体微小，只含有一种核酸。
数量多，多样性，窄谱（噬菌体：细菌高达100：1）。基因水平转移的重要载体。
慢性感染→裂解宿主细胞/溶源途径/宿主细胞复愈。

3、构造：
无包膜病毒粒子成熟，结构完整，具有侵染性的病毒颗粒。
：核心（核酸）和衣壳（蛋白质）。
有包膜病毒粒子：核衣壳外包着一层包膜（脂蛋白膜）。

4、繁殖
噬菌体通过复制而繁殖：烈性噬菌体（在短时间内连续完成吸附、侵入、增殖、装配和裂解实现繁殖，最后导致菌体裂解死亡），温和噬菌体（吸附并侵入后DNA整合在宿主核染色体组上，长期随宿主DNA的复制进行同步复制。一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解）。

（1）吸附：病毒吸附蛋白（无包膜病毒在衣壳上，有包膜病毒为包膜蛋白）与宿主细胞表面受体发生特异性结合。
宿主细胞受体：宿主细胞表面的可被病毒吸附蛋白所识别并与之特异性结合的正常生理功能物质。
吸附步骤：噬菌体与细胞受体之间的识别（可逆）→噬菌体与细胞受体之间的不可逆结合→宿主细胞壁水解→噬菌体注入核酸。
影响因素：pH，离子（钙、镁），吸附时间。
（2）、侵入与脱壳
侵入又称病毒内化，依赖于能量。头部DNA通过尾管注入到细胞中，衣壳则留在胞外。
（3）、病毒大分子的合成
病毒基因组表达与复制的时序性。
早期转录：病毒核酸复制以前的转录，早期基因涉及病毒核酸的复制，调节病毒基因组表达，改变或抑制宿主细胞大分子合成。
晚期转录：病毒核酸开始复制后的转录，晚期基因涉及毒粒的结构蛋白。
（4）、装配
新合成的病毒核酸和病毒蛋白质组成子代病毒粒子的过程。
（5）、噬菌体的释放
丝状噬菌体：分泌释放，不裂解和杀死宿主细胞，不妨碍细胞分裂，宿主细胞生长速度大大降低。
烈性噬菌体：裂解细胞。（细胞壁水解酶，holin蛋白——疏水性跨膜蛋白，缺少信号肽的裂解酶可通过细胞膜）。

5、噬菌体感染对原核细胞的影响
抑制宿主细胞大分子的合成（产生关闭蛋白）
宿主细胞限制系统的改变。
病毒增殖的两个特征性数据：潜伏期（从噬菌体吸附于细胞到释放出新噬菌体的最短时期）和裂解量（每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目）。

烈性噬菌体的一步生长曲线。
温和噬菌体在吸附和侵入宿主细胞后，将噬菌体基因组整合在宿主染色体上（或质粒形式存在细胞内），称为原噬菌体。随宿主DNA复制而同步复制，随宿主细胞的分裂而传递到子细胞中。宿主细胞可正常生长繁殖。该过程称为溶源周期。
含有温和噬菌体DNA而又找不到形态可见的噬菌体粒子的宿主细菌叫溶源性细菌。在一定条件下噬菌体可进行复制，产生并释放子代噬菌体，进入裂解周期。

自发裂解：自然情况下溶源性细菌发生的低频裂解。
诱导裂解：溶源性细菌在理化因子的作用下，可发生较高频裂解。
免疫性：溶源性细菌对其本身产生的噬菌体或外来同源噬菌体不敏感，外来同源噬菌体不能增殖，也不导致溶源性细菌裂解。
溶源转变：少数溶源性细菌由于整合了温和噬菌体基因组，因而产生了除免疫性以外新的表型性状，包括溶源菌细胞表面性质的改变和致病性转变。
复愈性：溶源性细胞丧失了原噬菌体，恢复为非溶源性细胞。

6、噬菌体研究方法
噬菌体粒子的性质：
形态结构，化学组成（能够自主复制的遗传物质+蛋白质外壳+（囊膜））。
外壳蛋白的功能：保护核酸，感染的特异性，表面抗原。分为结构蛋白（必需）和非结构蛋白（复制过程中产生并具有一定功能，但不存在与噬菌体颗粒中，如调节蛋白和复制酶）。

噬菌体的培养：二元培养物法。
纯化要求：保持感染性和均一性；纯化方法：单斑纯化——负菌落。
双层琼脂法测定噬菌体效价。

7、噬菌体的应用
重组DNA载体；酶；为动物病毒的研究提供借鉴；细菌的鉴定——噬菌体分型；噬菌体展示；医学。

五、微生物的营养
1、营养物质：能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。
特点：食谱广、胃口大。

2、营养物质及其生理机能
（1）、碳源
异养微生物：有机碳，主要为糖类。
自养微生物：CO2或碳酸盐是唯一碳源。
速效碳源（如葡萄糖）与迟效碳源（如半乳糖）。二次生长。

（2）、能源
化能异养微生物：有机碳，糖类既是碳源又是能源。
化能自养微生物：还原态无机化合物，如NH4+、NO2+、S、H2和Fe2+等。

（3）、氮源
有机氮化合物如蛋白质及其不同程度降解产物。
无机氮化合物。
分子氮（少数固氮微生物）。
速效氮源（如氨基酸）与迟效氮源（如黄豆饼粉）。

（4）、无机盐

（5）、生长因子
维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。

（6）、水
水的可利用性常用水活度（一定温度和压力条件下溶液蒸汽压与纯水蒸汽压之比）表示。

3、微生物的营养类型
（1）、光能无机营养型
能源：光。
唯一碳源：CO2。
供氢体：还原态无机化合物（H2S、Na2S2O3、H2O等）。
微生物：蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌等。

（2）、光能有机营养型
能源：光。
碳源和供氢体：有机碳化合物。
微生物：红螺菌科等。

（3）、化能无机营养型
能源：氧化无机物所释放的化学能。
唯一或主要碳源：CO2。
供氢体：还原态无机物。
微生物：硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫细菌等。

（4）、化能有机营养型
能源：氧化有机物所释放的化学能。
碳源和供氢体：有机碳化合物。
微生物：绝大多数细菌和全部真核微生物。

微生物在不同生长条件下营养类型可发生改变。
营养缺陷型：突变后失去合成某种对其生长必不可少的物质的能力，必须从外界获得该物质才能生长繁殖。相应野生型为原养型。

4、培养基
配制原则：
化能自养微生物：提供各种无机物。
光能自养微生物：无机营养物，光照。
化能异养微生物：有机物。

控制pH值、氧化还原电位。
营养物质的浓度及比例合适，生态模拟。
分类：天然培养基，合成培养基，半合成培养基。
固体培养基，半固体培养基，液体培养基。
加富培养基，选择培养基，鉴别培养基。

5、营养物质进入细胞
小分子有机物可被直接吸收，大分子有机物须经微生物分泌的胞外酶分解才能被吸收利用。
营养物质进入细胞：
单纯扩散：营养物质从高浓度向低浓度扩散，直到膜两边浓度相等为止，不需要能量，不需要载体蛋白。物质：水、脂肪酸、乙醇、甘油、苯、氧、二氧化碳、某些氨基酸。
促进扩散：营养物质从高浓度向低浓度扩散，直到膜两边浓度相等为止，不需要能量，需要特异性载体蛋白。物质：氨基酸、单糖、维生素、无机盐等。（比单纯扩散快）。
主动运输：逆浓度梯度吸收营养物质，需要消耗能量，需要载体蛋白。物质：无机离子，一些糖类、氨基酸和有机酸等。
基团转位：逆浓度梯度吸收营养物质，需要消耗能量，需要载体蛋白，溶质在运输前后发生分子结构变化。物质：糖、脂肪酸、核苷、碱基。

六、微生物的代谢
代谢：细胞内发生的各种化学反应的总称，分为分解代谢和合成代谢。
1、生物氧化

异养微生物的生物氧化：有机物→ATP
糖类优于其他化合物，单糖优于二糖、多糖。

糖酵解：葡萄糖→丙酮酸。
四种主要途径：
（1）、EMP途径：葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸→果糖6-磷酸→果糖-1，6-二磷酸→3-磷酸甘油醛+磷酸二羟丙酮第一阶段不涉及电子转移，磷酸化耗能ATP。

3-磷酸甘油醛→1，3-二磷酸甘油醛（高能磷酸键）→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→烯醇式磷酸丙酮酸→丙酮酸
第二阶段发生氧化反应，辅酶NAD+接受氢原子形成NADH。
EMP途径每氧化一分子葡萄糖净得两分子ATP，两分子NAD+被还原为NADH。
（2）、HM途径：不直接产生ATP，产生大量NADH还原力用于生物合成，供应生物合成原料，连接CO2的固定，扩大了微生物的碳源利用范围（C3到C7）。
（3）、ED途径：一分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，一分子ATP，一分子NADPH一分子NADH。效率低。是大多数假单胞菌的主要代谢途径。
（4）、HK&PK途径

丙酮酸的反应：
（1）、发酵：将有机物释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程。有机化合物被部分氧化，只释放出小部分能量，不需要外界提供电子受体。
乙醇发酵：
乙醛（电子受体）→乙醇 酵母菌Ⅰ型发酵
丙酮酸
磷酸二羟丙酮（电子受体）→磷酸甘油→甘油 酵母菌Ⅱ型发酵
乳酸发酵：同型乳酸发酵（经EMP途径）、异型乳酸发酵（经HM或PK途径）、双歧杆菌发酵（经HK—磷酸己糖解酮酶途径）。

（2）、呼吸作用
微生物在降解底物的过程中将释放出的电子交给NAD+、NADP+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。
有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体。
丙酮酸进入三羧酸循环（TCA循环），每次三羧酸循环生成15分子ATP，经过电子传递链完全氧化葡萄糖，总共生成38分子ATP。
无氧呼吸：以氧化型化合物作为最终电子受体。
硝酸盐呼吸：以硝酸盐作为最终电子受体，也称为硝酸盐的异化作用。
硫呼吸、碳酸盐呼吸、硫酸盐呼吸……

自养微生物的生物氧化：从无机物氧化获得能量，一般也能以CO2为主要碳源合成细胞物质。
氨的氧化：亚硝化细菌（氨氧化为亚硝酸），硝化细菌（亚硝酸氧化为硝酸）。
铁的氧化：氧化亚铁硫杆菌（亚铁到三价铁）

能量转换：
底物水平磷酸化：生物氧化过程中生成的含有高能键的化合物直接偶联ATP的合成。
氧化磷酸化：生物氧化过程中形成的NADH和FADH2通过电子传递系统传递给氧或其他氧化性物质，同时偶联ATP的合成。（化学渗透偶联假说：电子传递过程中导致建立膜内外质子浓度差，质子势推动质子由膜外进入胞内，通过存在于膜上的F1-F0ATP合成酶偶联ATP的形成）。
光合磷酸化：叶绿素分子吸收光子释放1个电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统中逐步释放能量，偶联ATP的合成，分为环式光合磷酸化和非环式光合磷酸化。

2、微生物特有的耗能代谢
生物固氮。
固氮微生物：自生固氮菌（独立进行固氮），共生固氮菌（与其他生物共生进行固氮），联合固氮菌（无共生结构，需生活在植物根际、叶面或动物肠道固氮）。

3、微生物次级代谢与次级代谢产物
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，生成维持生命活动所必须的物质和能量的过程。
次级代谢：微生物在一定的生长时期机体生长可明显地表现为机体生长期和次级代谢产物形成期。
，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。（避免中间产物积累所造成的不利作用）。
次级代谢产物：次级代谢合成，可分为：抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。
与初级代谢的关系：只存在某些生物中，代谢途径和产物因生物和培养条件不同。
不是机体生存所必需的物质。通常分泌到胞外。
只在机体生长一定时期内产生，与机体生长不成平行关系。
对环境条件变化敏感。酶的专一性不强。

五、微生物的生长
微生物的生长是指细胞物质有规律地、不可逆地增加，导致细胞体积扩大的生物学过程。
繁殖是微生物细胞生长到一定阶段，由于细胞结构的复制与重建并通过特定方式产生新的生命个体，引起生命个体数量增加的生物学过程。

1、微生物生长的测定：个体计数，生物量测定（重量测定，生理指标测定）。
以数量变化测定微生物生长：
（1）、培养平板计数法
以菌落形成单位（CFU）表示。常用涂布平板法和稀释倒平板法。
（2）、膜过滤培养法
对菌数低的样品，使用膜过滤培养法进行统计。
（3）、显微镜直接计数法
采用细菌计数板或血球计数版在显微镜下对微生物数量直接进行计数。
以生物量为指标测定微生物的生长：
（1）、比浊法
在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度O.D.表示菌量
（2）、重量法
以干重、湿重直接衡量微生物群体的生物量。
通过样品中蛋白质、核酸含量的测定间接推算微生物群体的生物量。
（3）、生理指标法
呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等，与群体规模正相关。

2、微生物群体生长繁殖
细菌生长繁殖的规律及控制技术。
（1）、生长曲线
一般用菌数的对数为纵坐标作图。
典型的生长曲线线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期。
迟缓期：
细胞特点：细胞形态变大或增长，通常处于迟缓期的细菌细胞体积最大。细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃。对外界不良条件反应敏感。分裂迟缓，代谢活跃。
出现原因：调整代谢。
对数生长期：
以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加。细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。
比生长速率：每单位数量的细菌或物质在单位时间内增加的量。
代时：每个细菌分裂繁殖一代所需的时间。
倍增时间：在群体生长中，细菌数量增加一倍所需的时间。
稳定生长期：
营养物质消耗、代谢产物积累，生长速率降低至零，活细菌数最高并维持稳定。
细胞重要的分化调节阶段：开始储存糖原等内含物，形成芽孢或建立自然感受态能够吸收DNA的状态，分为自然感受态和人工感受态。
，发酵过程积累代谢产物的重要阶段。
衰亡期：
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现负增长。
细菌代谢活性降低，衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，细胞呈现多种形态，有时产生畸形。

不同微生物对不同物质的利用能力不同，培养基中含有速效碳源（氮源）和迟效碳源（氮源）时，会形成二次生长现象。
群体感应：细菌检测自身种群密度的现象。
生理学意义：细菌细胞个体之间的交流，协同效应，次级代谢调控机制，生物被膜形成控制，发光、运动等生理功能的控制，毒性及抗性的控制。

（2）、同步培养：群体细胞处于同一生长阶段，同时进行分裂的生长。通过同步培养方法获得的细胞成为同步细胞或同步培养物。
机械方法：离心法、过滤分离法、硝酸纤维素滤膜法
环境条件控制技术：温度、培养成分等。
由于细胞的个体差异，同步生长往往只能维持2~3个世代，随后又逐步转变为随机生长。

（3）、连续培养
分批培养（封闭培养）：培养基一次加入，不予补充更换。生长：迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期。
连续培养：通过一定方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。基本原则：不断补充营养物质，以同样的速率移出培养物。
恒浊连续培养：不断调节流速使培养液浊度保持恒定。
恒化连续培养：保持恒定的流速。必须将某种必需营养物质作为限制性因子。

装置
控制对象
培养基
培养基流速
生长速度
产物
应用范围
恒浊器
菌体密度（内控制）
无限制生长因子
不恒定
最高速率
大量菌体或与菌体相平行的代谢产物
生产为主
恒化器
培养基流速（外控制）
有限制生长因子
恒定
低于最高速率
不同生长速率的菌体
实验室为主

（4）、环境对微生物生长的影响
温度三基点：最适生长温度、最高生长温度、最低生长温度。
温度影响：酶活性；细胞质膜的流动性；物质的溶解度。
pH三基点，细菌偏碱，真菌偏酸。
pH影响：酶活性；细胞膜透性和稳定性；营养物质离子化程度，吸收和运输；有害物的毒害。
氧。

热相关灭菌：干热法、湿热法。
干热灭菌：烘箱热空气灭菌；火焰灼烧。
湿热灭菌：比干热更好。 巴斯德消毒；煮沸消毒；间歇灭菌；常规高压灭菌；超高温灭菌。

抗微生物剂：抑菌（抑菌剂），杀菌（杀菌剂、溶菌剂）。
非选择性（消毒剂、防腐剂），选择性（抗代谢药物与必须的代谢物具有相似的结构，可和特定的酶结合，阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行。
、抗生素由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，在很低浓度时就能抑制或影响其他生物的生命活动。
抑制细胞壁合成；破坏细胞质膜；作用于呼吸链干扰氧化磷酸化；抑制蛋白质和核酸合成。
）
细菌抗药性的产生：合成了修饰或分解抗生素的酶；药物作用靶位点改变；细胞质膜透性改变；抗生素的外排。
微生物死亡模式活细胞数量指数下降，十倍致死时间，后期部分细菌产生抗性使细菌死亡速率降低。

六、微生物的遗传
1、遗传的物质基础
DNA、RNA，阮病毒。

2、微生物的基因组结构
基因组：一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称。

微生物基因组结构的特点：
（1）、原核生物（细菌、古生菌）
染色体为双链环状的DNA分子（单倍体）；
基因组上的遗传信息具有连续性，一般不含内含子。
功能相关的结构基因组组成操纵子功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。
结构。
结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝。
基因组的重复序列少而短。
（2）、真核微生物（啤酒酵母）的基因组。
典型的真核染色体结构。
没有明显的操纵子结构。
有间隔区（非编码区）和内含子结构。
重复序列多。

3、质粒和转座子
质粒的分子结构：共价闭合环状（CCC）的超螺旋双链DNA分子；还有OC型（开环型）和L型（线型）两种构型。
分离方法：氯化铯密度梯度离心；琼脂糖凝胶电泳。
一般质粒所含的基因对宿主细胞是非必需的，某些特定条件下赋予宿主细胞特殊技能得到生长优势。质粒在细胞分裂时恒定地传递到子细胞中。

分类：
根据质粒编码的功能：致育因子（F因子、F质粒）、抗性因子（R因子、R质粒）、C