三、支原體、立克次氏體和衣原體革蘭氏陰性細(xì)菌，其大小和特性均介于通常的細(xì)菌與病毒之間。
（一）立克次氏體（Rickettsia）
1、概念：立克次氏體是大小介于通常的細(xì)菌與病毒之間，在許多方面類似細(xì)菌，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的原核微生物。
2、特性
1）某些性質(zhì)與病毒相近：
a專性活細(xì)胞寄生物，除五日熱（戰(zhàn)壕熱）立克次氏體（Rickettsia wolhynica）外均不能在人工培養(yǎng)基上生長繁殖。
b體內(nèi)酶系不完全，一些必需的養(yǎng)料需從宿主細(xì)胞獲得；
c 細(xì)胞膜比一般細(xì)菌的膜疏松；
d大小介于病毒與一般細(xì)菌之間。
2）從一種宿主傳至另一宿主的特殊生活方式主要媒介：節(jié)肢動(dòng)物（虱、蜱、螨等）。通過節(jié)肢動(dòng)物叮咬和排泄物傳播給人和其他動(dòng)物。有的立克次氏體釀成嚴(yán)重疾病，如人類的流行性斑疹傷寒、羌蟲熱、Q熱等。
（二）支原體（Mycoplasma）
1、概念：又稱類菌質(zhì)體，是介于一般細(xì)菌與立克次氏體之間的原核微生物。
2、特性
1）無細(xì)胞壁，只有細(xì)胞膜，細(xì)胞形態(tài)多變；
2）個(gè)體很小，能通過細(xì)菌過濾器，曾被認(rèn)為是最小的可獨(dú)立生活的細(xì)胞型生物。
球狀體：0.2-0.25 m，最小達(dá)0.1 m； zxtf.net.cn
絲狀體：最長可達(dá)150 m，因細(xì)胞柔軟且具扭曲性，致使細(xì)胞能通過孔徑比自身小得多的過濾器。
3）可進(jìn)行人工培養(yǎng)，但營養(yǎng)要求苛刻，菌落微小，呈典型的 “油煎荷包蛋”形狀；
4）一些支原體能引起人類、牲畜、家禽和作物的病害疾�。�
5）應(yīng)用活組織細(xì)胞培養(yǎng)病毒或體外組織細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，常被支原體污染。
（三）衣原體（Chlamydia）
1、概念：介于立克次氏體與病毒之間，能通過細(xì)菌濾器，專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的一類原核微生物。過去誤認(rèn)為“大病毒”，但它們的生物學(xué)特性更接近細(xì)菌而不同于病毒。
2、特性
1）細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌類似；
2）細(xì)胞呈球形或橢圓形，直徑0.2-0.3 m，能通過細(xì)菌濾器；具有類似的細(xì)胞壁，細(xì)胞壁內(nèi)也含有胞壁酸、二氨基庚二酸；70S核糖體也是由30S和50S二個(gè)亞基組成；
3）專性活細(xì)胞內(nèi)寄生：衣原體有一定的代謝活性，能進(jìn)行有限的大分子合成，但缺乏產(chǎn)生能量的系統(tǒng)，必須依賴宿主獲得ATP，因此又被稱為“能量寄生型生物”。
4）在宿主細(xì)胞內(nèi)生長繁殖具有獨(dú)特的生活周期，即存在原體和始體兩種形態(tài)。（參見P350）5）衣原體廣泛寄生于人類、哺乳動(dòng)物及鳥類，少數(shù)致��；
沙眼衣原體是人類砂眼的病原體，甚至引起結(jié)膜炎、角膜炎、等臨床癥狀，成為致盲的重要原因。
四、粘細(xì)菌（myxobacteria）
一、概念：粘細(xì)菌又名子實(shí)粘細(xì)菌，是一類具有最復(fù)雜的行為模式和生活史的原核微生物。二、生活史
1、營養(yǎng)細(xì)胞：桿狀、柔軟、缺乏堅(jiān)硬的細(xì)胞壁，無鞭毛，產(chǎn)生粘液，可在固體表面作“滑行”運(yùn)動(dòng)，以分裂方式進(jìn)行繁殖。
2、子實(shí)體：營養(yǎng)細(xì)胞發(fā)育到一定階段，在適宜的條件下形成形態(tài)各異，肉眼可見的子實(shí)體。五、蛭弧菌（Bdellovibrio）
（一）概念：寄生于其它細(xì)菌并導(dǎo)致其裂解的一類弧菌，其行為類似噬菌體。
（二）用途：可能成為防治有害細(xì)菌的一種有力武器。

六、藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）
1、概念：也稱藍(lán)藻或藍(lán)綠藻（blue-green algae），是一類含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機(jī)物質(zhì)的光合細(xì)菌。以前曾歸于藻類，因?yàn)樗�和高等植物一樣具有光和色素（葉綠素a），能進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。第二節(jié)   古生菌（Archaea）
一、概念的提出：1977年，Carl Woese以16S rRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）
二、細(xì)胞形態(tài)：在顯微鏡下，古生菌與細(xì)菌具有類似的個(gè)體形態(tài)。
三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)：在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類似真細(xì)菌之處，也有類似真核生物之處，還具有一些自己獨(dú)特的特點(diǎn)。
（一）細(xì)胞壁：具有與真細(xì)菌類似功能的細(xì)胞壁；細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分均差別甚大；已研究過的一些古生菌，它們細(xì)胞壁中沒有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白質(zhì)構(gòu)成的。
（三）細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物：無復(fù)雜內(nèi)膜的細(xì)胞器，核糖體為70 S。
（四）核區(qū)：沒有具有核仁、核摸的細(xì)胞核，染色體DNA為共價(jià)閉和環(huán)狀。
第三節(jié) 真核微生物
真核微生物的特征：細(xì)胞核具有核膜；能進(jìn)行有絲分裂；細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等細(xì)胞器；
真菌：是一類低等真核生物，
特點(diǎn)：
1、核：具有細(xì)胞核，進(jìn)行有絲分裂；
2、細(xì)胞器：細(xì)胞質(zhì)中含有線粒體但沒有葉綠體，不進(jìn)行光合作用，無根、莖、葉的分化；
3、繁殖：以產(chǎn)生有性孢子和無性孢子二種形式進(jìn)行繁殖；
4、營養(yǎng)方式：為化能有機(jī)營養(yǎng)（異養(yǎng)）、好氧；
5、運(yùn)動(dòng)：不運(yùn)動(dòng)（僅少數(shù)種類的游動(dòng)孢子有1-2根鞭毛）；
6、種類：繁多，形態(tài)各異、大小懸殊，細(xì)胞結(jié)構(gòu)多樣。
一、霉菌
（一）概念：霉菌（mold）是一些“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不是分類學(xué)上的名詞。霉菌菌體均由分枝或不分枝的菌絲（hypha）構(gòu)成。許多菌絲交織在一起，稱為菌絲體（mycelium）。（參見P33）
（二）分布特點(diǎn)及與人類的關(guān)系
（三）形態(tài)結(jié)構(gòu)
1、菌絲：
1）細(xì)胞形態(tài)：無隔膜菌絲；有隔膜菌絲
2）菌絲功能：營養(yǎng)菌絲；氣生菌絲；繁殖菌絲霉菌菌絲直徑約為2~10m，比一般細(xì)菌和放線菌菌絲大幾到幾十倍。
2、菌絲的特化：1）菌環(huán)；2）菌網(wǎng)；3）附枝：匍匐菌絲、假根（類似樹根，吸收營養(yǎng)），功能是固著和吸收營養(yǎng)。4）附著枝；5）吸器；6）附著胞；7）菌核；8）子座等
3、細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁的化學(xué)成分。
（四）菌落：由粗而長的分枝狀菌絲組成，菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，比細(xì)菌菌落大幾倍到幾十倍，有的沒有固定大小。各種霉菌，在一定培養(yǎng)基上形成的菌落大小、形狀、顏色等相對(duì)穩(wěn)定，所以菌落特征也為分類依據(jù)之一。
（五）霉菌繁殖方式及生活史霉菌的繁殖方式：無性孢子；有性孢子；菌絲斷片
1）無性孢子繁殖：無性孢子有：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。
2）有性孢子繁殖：兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生新個(gè)體的過程：
a）質(zhì)配：兩個(gè)性細(xì)胞結(jié)合，細(xì)胞質(zhì)融合，成為雙核細(xì)胞每個(gè)核均含單倍染色體（n+n）。
b）核配：兩個(gè)核融合，成為二倍體接合子核，此時(shí)核的染色體數(shù)是二倍（2n）。
c）減數(shù)分裂：具有雙倍體的細(xì)胞核經(jīng)過減數(shù)分裂，核中的染色體數(shù)目又恢復(fù)到單倍體狀態(tài)（n）。
e）霉菌的有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。半知菌：有一些霉菌，至今尚未發(fā)現(xiàn)其生活史中有有性繁殖階段，這類真菌稱為半知菌
二、酵母菌
（一）概念：酵母菌（yeast）是一群單細(xì)胞的真核微生物。這個(gè)術(shù)語也是無分類學(xué)意義的普通名稱，通常用于以芽殖或裂殖來進(jìn)行無性繁殖單細(xì)胞真菌，以與霉菌區(qū)分開。有些可產(chǎn)生子囊孢子進(jìn)行有性繁殖。（參見P34）
（二）分布及與人類的關(guān)系1、多分布在含糖的偏酸性環(huán)境，也稱為“糖菌”。
（三）形態(tài)結(jié)構(gòu)1、個(gè)體形態(tài)形態(tài)：卵圓、圓、圓柱、梨形等單細(xì)胞，
大�。杭�(xì)胞直徑一般比細(xì)菌粗10倍左右；
假菌絲：有的酵母菌子代細(xì)胞連在一起成為鏈狀。2、細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞壁的化學(xué)成分。
（四）菌落特征：與細(xì)菌菌落類似，但一般較細(xì)菌菌落大且厚，表面濕潤，粘稠，易被挑起，多為乳白色，少數(shù)呈紅色。
（五）繁殖方式和生活史
1、無性繁殖1）芽殖；2）裂殖
2、有性繁殖：酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式進(jìn)行有性繁殖。
3、生活史：酵母菌單倍體和雙倍體細(xì)胞均可獨(dú)立存在，有三種類型：
1）單倍體型：營養(yǎng)體只能以單倍體形式存在（核配后立即進(jìn)行減數(shù)分裂）
2）雙倍體型：營養(yǎng)體只能以雙倍體形式存在（核配后不立即進(jìn)行減數(shù)分裂）
3）單雙倍體型：營養(yǎng)體既可以單倍體也可以雙倍體形式存在，都可進(jìn)行出芽繁殖。
假酵母：酵母菌中尚未發(fā)現(xiàn)其有性階段的酵母
第四章 微生物的營養(yǎng)
營養(yǎng)物質(zhì)：那些能夠滿足微生物機(jī)體生長、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需的物質(zhì)。
營養(yǎng)：微生物獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程
第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)要求
一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成
二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能
三、微生物的營養(yǎng)類型生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)：自養(yǎng)型生物；異養(yǎng)型生物生物生長過程中能量的來源：光能營養(yǎng)型；化能營養(yǎng)型光能自養(yǎng)型：以光為能源，不依賴任何有機(jī)物即可正常生長
光能異養(yǎng)型：以光為能源，但生長需要一定的有機(jī)營養(yǎng)
化能自養(yǎng)型：以無機(jī)物的氧化獲得能量，生長不依賴有機(jī)營養(yǎng)物
化能異養(yǎng)型：以有機(jī)物的氧化獲得能量，生長依賴于有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)
三、微生物的營養(yǎng)類型
1．光能無機(jī)自養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）碳源：以CO2為主要唯一或主要碳源；能源：進(jìn)行光合作用獲取生長所需要的能量；供氫體：以無機(jī)物如H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；
例子：1）藻類及藍(lán)細(xì)菌等和植物一樣，以水為電子供體，進(jìn)行產(chǎn)氧型的光合作用。
2）紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，合成細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。
2．光能有機(jī)異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）碳源：不能以CO2為主要或唯一的碳源；供氫體：有機(jī)物為供氫體，利用光能將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)；在生長時(shí)大多數(shù)需要外源的生長因子；
例子：紅螺菌屬中的一些細(xì)菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)積累丙酮。
3．化能無機(jī)自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）碳源：以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源，
能源：無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；電子供體：利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等。化能無機(jī)自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機(jī)及無光的環(huán)境中生長。
意義：它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中, 參與地球物質(zhì)循環(huán)。
4．化能有機(jī)異養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）碳源：主要是一些有機(jī)化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機(jī)酸等。能源：有機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能；
例子：1）大多數(shù)細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物都是化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物；腐生型(metatrophy)：可利用無生命的有機(jī)物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)作為碳源；寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主機(jī)體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì),離開寄主就不能生存；在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：
兼性腐生型(facultive metatrophy)；
兼性寄生型(facultive paratrophy)；
注：不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)（P82）：
1）異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；
2）自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長；
5．營養(yǎng)缺陷型：某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對(duì)該菌株生長必不可少的物質(zhì)(通常是生長因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)，相應(yīng)的野生型菌株稱為原養(yǎng)型(prototroph)。
第二節(jié) 培養(yǎng)基
培養(yǎng)基（medium）：是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。
任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水。
注：任何培養(yǎng)基一旦配成，必須立即進(jìn)行滅菌處理（參見P85）；
常規(guī)高壓蒸汽滅菌：1.05kg/cm2, 121.3℃15-30分鐘；0.56kg/cm2, 112.6℃ 15-30分鐘；
某些成分進(jìn)行分別滅菌；過濾除菌；
一、選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法
1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)；
2、營養(yǎng)物的濃度及配比合適；
3、物理、化學(xué)條件適宜；
4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約；
5、精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較：進(jìn)行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；
文獻(xiàn)查閱，設(shè)計(jì)特定微生物的培養(yǎng)基配方；
試驗(yàn)比較，確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件。
通常培養(yǎng)pH條件：細(xì)菌與放線菌：pH7~7.5；酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內(nèi)生長；水活度：在天然環(huán)境中，微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量。
二、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用
1．按成份不同劃分：天然培養(yǎng)基(complex medium)：以化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物組成合成培養(yǎng)基(synthetic medium)：是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemically defined medium)。
2．根據(jù)物理狀態(tài)劃分：固體培養(yǎng)基；半固體培養(yǎng)基；液體培養(yǎng)基；
3．按用途劃分：
1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimum medium)：在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基，也稱為基本培養(yǎng)基。
2）完全培養(yǎng)基(complete medium)：在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養(yǎng)基。
3）加富培養(yǎng)基和富集培養(yǎng)基(enrichment medium)加富培養(yǎng)基：在普通培養(yǎng)基（如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基）中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。特殊營養(yǎng)物質(zhì)：血液、血清、酵母浸膏、動(dòng)植物組織液等。
用途：培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物。富集培養(yǎng)基：根據(jù)待分離微生物的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，用于從環(huán)境中富集和分離某種微生物。（目的微生物在這種培養(yǎng)基中較其他微生物生長速度快，并逐漸富集而占優(yōu)勢(shì)，從而容易達(dá)到分離該種微生物的目的。）
4）鑒別培養(yǎng)基(differential medium)用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的特征性變化，根據(jù)這種特征性變化，可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來。
5）選擇培養(yǎng)基(selective medium)用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基根據(jù)不同種類微生物的特殊營養(yǎng)需求或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)，抑制不需要的微生物的生長，有利于所需微生物的生長。
第三節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞
一、簡單擴(kuò)散(diffusion)特點(diǎn)：
被動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式；物質(zhì)運(yùn)輸過程中不消耗能量；不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸；運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比。擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，水是唯一可以通過擴(kuò)散自由通過原生質(zhì)膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。
二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)特點(diǎn)：
被動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式；物質(zhì)運(yùn)輸過程中不消耗能量；參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在運(yùn)輸過程中不發(fā)生化學(xué)變化；不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸；運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比；有載體(carrier)參與。通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)需要借助與載體(carrier)的作用才能進(jìn)入細(xì)胞，而且每種載體只運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專一性。被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)：氨基酸、單糖、維生素、無機(jī)鹽等
三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport)特點(diǎn)：主動(dòng)的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式；物質(zhì)運(yùn)輸過程中需要消耗能量(ATP)；可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸；有載體(carrier)參與。主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式
1、初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸(primary active transport)：由電子傳遞系統(tǒng)、ATP酶、或細(xì)菌嗜紫紅質(zhì)引起的質(zhì)子運(yùn)輸方式。
2、次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸(secondary active transport)：質(zhì)子濃度差消失過程中偶聯(lián)其他物質(zhì)運(yùn)輸。
有：同向運(yùn)輸(symport)；逆向運(yùn)輸(antiport)；單向運(yùn)輸(uniport)。
3、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(group translocation)特點(diǎn)：有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運(yùn)輸；物質(zhì)在運(yùn)輸過程中發(fā)生化學(xué)變化；基團(tuán)轉(zhuǎn)位主要用于糖的運(yùn)輸。
4、Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系統(tǒng)四、膜泡運(yùn)輸(memberane vesicle transport)：主要存在于原生動(dòng)物中。
第 五 章 微生物的代謝
第一節(jié) 代謝概論
代謝（metabolism）：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。
第二節(jié) 微生物產(chǎn)能代謝
一、生物氧化
二、異養(yǎng)微生物的生物氧化
1.發(fā)酵(fermentation)：有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。（電子→中間產(chǎn)物）有機(jī)化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。發(fā)酵過程的氧化是與有機(jī)物的還原偶聯(lián)在一起的。被還原的有機(jī)物來自于初始發(fā)酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。糖酵解（glycolysis）：生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解。
不同微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同，也是細(xì)菌分類鑒定的重要依據(jù)。
大腸桿菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，甲酸在酸性條件下可進(jìn)一步裂解生成H2和CO2（產(chǎn)酸產(chǎn)氣）
志賀氏菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，但不能使甲酸裂解產(chǎn)生H2和CO2（產(chǎn)酸不產(chǎn)氣）
產(chǎn)氣氣桿菌：V.P.試驗(yàn)陽性；甲基紅試驗(yàn)陰性；
大腸桿菌：V.P.試驗(yàn)陰性；甲基紅試驗(yàn)陽性。
2. 呼吸作用：微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD（P）+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或其它還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。(電子→電子載體) 
有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧作為最終電子受體；無氧呼吸（anaerobic respiration）：以氧化型化合物作為最終電子受體。呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。
（2）無氧呼吸
條件：某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸；
最終電子受體：無氧呼吸的最終電子受體不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等無機(jī)物，或延胡索酸（fumarate）等有機(jī)物。
電子傳遞體：無氧呼吸也需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，并在能量分級(jí)釋放過程中伴隨有磷酸化作用，也能產(chǎn)生較多的能量用于生命活動(dòng)。
產(chǎn)能：由于部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。
1 硝酸鹽呼吸：以硝酸鹽作為最終電子受體的生物學(xué)過程，也稱為硝酸鹽的異化作用（Dissimilative）。
有些菌可將NO2-進(jìn)一步將其還原成N2，這個(gè)過程稱為反硝化作用：
2 硝酸還鹽原細(xì)菌：能進(jìn)行硝酸鹽呼吸的細(xì)菌被稱為硝酸還鹽原細(xì)菌。
主要生活在土壤和水環(huán)境中，如假單胞菌、依氏螺菌、脫氮小球菌等。硝酸鹽還原細(xì)菌被認(rèn)為是一種兼性厭氧菌，無氧但環(huán)境中存在硝酸鹽時(shí)進(jìn)行厭氧呼吸，而有氧時(shí)其細(xì)胞膜上的硝酸鹽還原酶活性被抑制，細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸。
3 反硝化作用的生態(tài)學(xué)作用
4 其它厭氧呼吸：延胡索酸呼吸：兼性厭氧，將延胡索酸還原成琥珀酸等。

三．自養(yǎng)微生物的生物氧化
化能無機(jī)自養(yǎng)型微生物
1、氨的氧化：NH3、亞硝酸（NO2-）等無機(jī)氮化物可以被某些化能自養(yǎng)細(xì)菌用作能源亞硝化細(xì)菌：將氨氧化為亞硝酸并獲得能量。
硝化細(xì)菌：將亞硝酸氧化為硝酸并獲得能量。
這兩類細(xì)菌往往伴生在一起，在它們的共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產(chǎn)生的毒害作用。這類細(xì)菌在自然界的氮素循環(huán)中也起者重要的作用，在自然界中分布非常廣泛。
2、硫的氧化：硫細(xì)菌（sulfur bacteria）能夠利用一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化合物（包括硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽）作能源。
硫細(xì)菌在進(jìn)行還原態(tài)硫物質(zhì)的氧化時(shí)會(huì)產(chǎn)酸（主要是硫酸），因此它們的生長會(huì)顯著地導(dǎo)致環(huán)境的pH下降，有些硫細(xì)菌可以在很酸的環(huán)境，例如在pH低于1的環(huán)境中生長。
3、鐵的氧化：以嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus ferrooxidans）為例：氧化亞鐵硫桿菌在富含F(xiàn)eS2的煤礦中繁殖，產(chǎn)生大量的硫酸和Fe(OH)3，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。它的生長只需要FeS2及空氣中的O2和CO2，因此，要防止其破壞性大量繁殖的唯一可行的方法是封閉礦山，使環(huán)境恢復(fù)到原來的無氧狀態(tài)。
4、氫的氧化能以氫為電子供體，以O(shè)2為電子受體，以CO2為唯一碳源進(jìn)行生長的細(xì)菌被稱為氫細(xì)菌。
注：化能自養(yǎng)微生物以無機(jī)物作為能源，一般產(chǎn)能效率低，生長慢，但從生態(tài)學(xué)角度看，它們所利用的能源物質(zhì)是一般化能異養(yǎng)生物所不能利用的，因此它們與產(chǎn)能效率高、生長快的化能異養(yǎng)微生物之間并不存在生存競爭。
四．能量轉(zhuǎn)換
1、底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）
2、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）
3、光合磷酸化（photophosphorylation）光能營養(yǎng)型生物產(chǎn)氧：
1）真核生物：藻類及其它綠色植物；
2）原核生物：藍(lán)細(xì)菌不產(chǎn)氧：僅原核生物有如光合細(xì)菌。細(xì)菌葉綠素具有和高等植物中的葉綠素相類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，二者的區(qū)別在于側(cè)鏈基團(tuán)的不同，以及由此而導(dǎo)致的光吸收特性的差異。
（1）環(huán)式光合磷酸化
光合細(xì)菌主要通過環(huán)式光合磷酸化作用產(chǎn)生ATP，不是利用H2O，而是利用還原態(tài)的H2、H2S等作為還原CO2的氫供體，進(jìn)行不產(chǎn)氧的光合作用；
（2）非環(huán)式光合磷酸化：產(chǎn)氧型光合作用（綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）
（3）非環(huán)式光合磷酸化：綠色細(xì)菌的非環(huán)式光合磷酸化（不產(chǎn)氧型光合作用）
（4）嗜鹽菌紫膜的光合作用
第 5 章 微生物的生長繁殖及其控制
生長： 生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過程。
繁殖：生物個(gè)體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。在微生物學(xué)中提到的“生長”，一般均指群體生長，這一點(diǎn)與研究大生物時(shí)有所不同。
第一節(jié) 微生物生長的測(cè)定
（一）以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定通常用來測(cè)定細(xì)菌、酵母菌等單細(xì)胞微生物的生長情況或樣品中所含微生物個(gè)體的數(shù)量（細(xì)菌、孢子、酵母菌）
1、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colony forming units，CFU）來表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。
2、膜過濾培養(yǎng)法（水等樣品）當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
3、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法
1）常規(guī)方法：缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；
2）其它方法：比例計(jì)數(shù)；過濾計(jì)數(shù)；活菌計(jì)數(shù)。
（二）以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長
1、比濁法：在一定波長下，測(cè)定菌懸液的光密度，以光密度(optical density, 即O.D.)表示菌量。
2、重量法：以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；通過樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測(cè)定間接推算微生物群體的生物量；測(cè)定多細(xì)胞及絲狀真菌生長情況的有效方法。
3、生理指標(biāo)法
第二節(jié) 細(xì)菌的群體生長繁殖
一、生長曲線生長曲線(Growth Curve)：細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。一條典型的生長曲線至少可以分為：遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期。
遲緩期(Lag phase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。
遲緩期的特點(diǎn)：分裂遲緩、代謝活躍細(xì)胞形態(tài)變大或增長，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長度比剛接種時(shí)長6倍。一般來說處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大。細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。
遲緩期出現(xiàn)的原因：調(diào)整代謝遲緩期的長短與菌種的遺傳性、菌齡以及移種前后所處的環(huán)境條件等因素有關(guān)，短的只需要幾分鐘，長的需數(shù)小時(shí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中縮短遲緩期的常用手段（參見P130）：
(1)通過遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；
(2)利用對(duì)數(shù)生長期的細(xì)胞作為種子；
(3)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；
(4)適當(dāng)擴(kuò)大接種量對(duì)數(shù)生長期(Log phase)：又稱指數(shù)生長期(Exponential phase)以最大的速率生長和分裂，細(xì)菌數(shù)量呈對(duì)數(shù)增加，細(xì)菌內(nèi)各成分按比例有規(guī)律地增加，表現(xiàn)為平衡生長。特點(diǎn)：
對(duì)數(shù)生長期的細(xì)菌個(gè)體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等均較一致，代謝旺盛、生長迅速、代時(shí)穩(wěn)定。
應(yīng)用：
1）研究微生物基本代謝的良好材料；
2）常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。
代時(shí)(通常以G表示)： 
1)      在細(xì)菌個(gè)體生長里，每個(gè)細(xì)菌分裂繁殖一代所需的時(shí)間為代時(shí)(Generation time)；
2) 在群體生長里細(xì)菌數(shù)量增加一倍所需的時(shí)間稱為倍增時(shí)間（Doubling time）。穩(wěn)定生長期(Stationary phase)：
特點(diǎn)：
由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細(xì)菌生長，導(dǎo)致生長速率降低直至零(即細(xì)菌分裂增加的數(shù)量等于細(xì)菌死亡數(shù))。細(xì)胞重要的分化調(diào)節(jié)階段；儲(chǔ)存糖原等細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物，芽孢桿菌在此階段形成芽孢或建立自然感受態(tài)等。也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時(shí)期。
應(yīng)用：
生產(chǎn)上常通過補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）或取走代謝產(chǎn)物、調(diào)節(jié)pH、調(diào)節(jié)溫度、對(duì)好氧菌增加通氣、攪拌或振蕩等措施延長穩(wěn)定生長期，以獲得更多的菌體物質(zhì)或積累更多的代謝產(chǎn)物。衰亡期(Decline或Death phase)：
特點(diǎn)：
營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長。該時(shí)期死亡的細(xì)菌以對(duì)數(shù)方式增加。細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。細(xì)胞呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時(shí)產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有些革蘭氏染色反應(yīng)陽性菌變成陰性反應(yīng)等。不同的微生物或同一種微生物對(duì)不同物質(zhì)的利用能力是不同的。
1）速效碳源（或氮源）：有的物質(zhì)可直接被利用(例如葡萄糖或NH4 +等) ，稱為~；
2）遲效碳源（或氮源）：有的需要經(jīng)過一定的適應(yīng)期后才能獲得利用能力（例如乳糖或NO3-等），稱為~。
第三節(jié) 微生物生長繁殖的控制
抑制(Inhibition)：生長停止，但不死亡；
防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物在食品等物質(zhì)上的生長；
化療(Chemotherapy)：殺死或抑制宿主體內(nèi)的病原微生物；
死亡(Death)：生長能力不可逆喪失；
消毒(Disinfection)：殺死或滅活病原微生物（營養(yǎng)體細(xì)胞）；
滅菌(Sterilization)：殺死包括芽孢在內(nèi)的所有微生物；
一、控制微生物的化學(xué)物質(zhì)
抗微生物劑(Antimicrobial agent)：一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì)。
化學(xué)物質(zhì)的抗微生物能力的測(cè)定
1）液體培養(yǎng)法：最低抑制濃度（minimum inhibitory concentration （MIC））實(shí)驗(yàn)
2）平板培養(yǎng)法：抑菌圈（zone of inhibition）試驗(yàn)。但對(duì)殺菌或抑菌作用無法區(qū)分�？刮⑸�物劑：抑菌劑(Bacteriostatic agent)；殺菌劑(Bactericide)；溶菌劑(Bacteriolysis)。
消毒劑：可殺死微生物，通常用于非生物材料的滅菌或消毒。防腐劑：能殺死微生物或抑制其生長，但對(duì)人及動(dòng)物的體表組織無毒性或毒性低，可作為外用抗微生物藥物。石炭酸系數(shù)：指在一定時(shí)間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度和達(dá)到同效的石炭酸的最高稀釋度的比率。一般規(guī)定處理時(shí)間為10分鐘，而供試菌定為Salmonella typhi（傷寒沙門氏菌）。
（一）防腐劑和消毒劑
（二）抗代謝物概念：有些化合物在結(jié)構(gòu)上與生物體所必需的代謝物很相似，以至可以和特定的酶結(jié)合，從而阻礙了酶的功能，干擾了代謝的正常進(jìn)行，這些物質(zhì)稱為抗代謝物(Antimetabolite)。種類：葉酸對(duì)抗物（磺胺）、嘌呤對(duì)抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸對(duì)抗物（對(duì)氟苯丙氨酸）等磺胺藥物：最早發(fā)現(xiàn)，也是最常見的化學(xué)療劑，抗菌譜廣，能治療多種傳染性疾病。作用機(jī)理：磺胺是葉酸組成部分對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似物。
（三）抗生素
1、概念：是由某些生物合成或半合成的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物或衍生物，它們?cè)诤艿蜐舛葧r(shí)就能抑制或影響它種生物的生命活動(dòng)，如殺死微生物或抑制其生長。
2、作用機(jī)制抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成：如青霉素等
破壞細(xì)胞質(zhì)膜：如
作用于呼吸鏈以干擾氧化磷酸化；
抑制蛋白質(zhì)合成：如
抑制核酸合成等：如
3、細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生抗性菌株特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)膜透性改變，使抗生素不進(jìn)入細(xì)胞或進(jìn)入細(xì)胞后被細(xì)胞主動(dòng)排出；
藥物作用靶改變；如核糖體改變
合成了修飾抗生素的酶；青霉素酶
抗性菌株發(fā)生遺傳變異，導(dǎo)致合成新的多聚體，以取代或部分取代原來的多聚體。
二、控制微生物的物理因素
（一）溫度
1）十倍致死時(shí)間（D）
2）熱致死時(shí)間1、干熱滅菌烘箱內(nèi)熱空氣滅菌：160℃，2小時(shí)濕熱比干熱滅菌更好：濕熱對(duì)一般營養(yǎng)體和孢子的殺滅條件：多數(shù)細(xì)菌和真菌的營養(yǎng)細(xì)胞：在60℃左右處理5-10分鐘；
酵母菌和真菌的孢子：用80℃以上溫度處理；
細(xì)菌的芽孢：121℃處理15分鐘以上；
2、濕熱滅菌
1）巴斯德消毒（pasteurization）
2）煮沸消毒
3）間歇滅菌（fractional sterilization OR tyndallization）
4）常規(guī)高壓滅菌（autoclaving）
5）連續(xù)加壓滅菌（continuous autoclaving ）
（三）過濾作用：如超凈工作臺(tái)；空氣和不耐熱的液體培養(yǎng)基的滅菌
（二）輻射作用：如超凈工作臺(tái)，空氣等的滅菌

上一頁  [1] [2]