[理学]微生物学复习要点

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1、绪论1676 年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。法国人巴斯德：(1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；(2) 彻底否定了“自然发生” 学说；(3) 免疫学预防接种；(4)其他贡献：巴斯德消毒法 6065 度短时间加热处理德国人科赫：（1）发现病原菌：炭疽病 肺结核 霍乱病菌 （2）微生物学基本操作技术方面的贡献a）细菌纯培养方法的建立b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影1953 年， J.D.Watson 和 F.H.C.Crick 提出了 DNA 结构的双螺旋模型，这是二

2、十世纪生物学领域中的一次最伟大的革命 ；Crick 又在 1958 年提出了遗传信息传递的中心法则。第一章1、细菌的基本形态球状细胞个体呈球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。杆状细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。 杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。螺旋状1）弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。2）螺菌菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。 3）螺旋体 菌体柔软，用于运动的类似

3、鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。 2、微生物个体大小及表示方法细菌, 酵母 mm （=10 -6 m） 病毒 nm （=10 -9 m） 表示细菌大小的单位一般用 um。球菌的大小用菌体直径，杆菌和螺旋菌则以其宽度（直径）长度表示 ，螺旋菌用螺旋直径3.14螺旋数来表示。3、细菌细胞的构造与功能A细菌细胞壁的结构与功能：概念： 细胞壁（cell wall）是细胞膜外面具有一定硬度和韧性的壁套。（1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 ：肽聚糖和磷壁酸特点：厚度大（3040nm）, 层数多，化学组分简单，一般只含 90%肽聚糖和 10%磷壁酸。 肽聚糖：厚约 3040nm，由 20-30 层左右的网格状分子交织成

4、的网套覆盖在整个细胞上。 磷壁酸：革兰氏阳性细菌细胞壁上特有的化学成分，多元醇和磷酸的聚合物。膜磷壁酸： 跨越肽聚糖层并与细胞膜相交联的（又称脂磷壁酸）壁磷壁酸： 它与肽聚糖分子间进行共价结合。磷壁酸主要生理功能：使细胞壁形成负电荷环境，增强细胞膜对二价阳离子的吸收；贮藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连；能调节细胞内自溶素(autolysin)的活力，防止细胞因自溶而死亡。(2)革兰氏阴性细菌细胞壁：分为内壁层和外壁层肽聚糖（内壁层）：埋藏在外膜层之内，是仅由 12 层肽聚糖网状分子组成的薄层(23nm) 。外壁层：位于革兰氏阴性细菌细胞壁外层，由脂多糖、类脂和脂蛋白等若干种蛋白质组成的

5、膜。1、脂多糖（lipopolysaccharide, LPS） ：位于革兰氏阴性细菌细胞壁最外层，由类脂 A、核心多糖(core polysaccharide)和 O-特异侧链（O-specific side chain，或称 O-多糖或 O-抗原）三部分组成。2、外膜蛋白(outer membrane protein) 嵌合在 LPS 和磷脂层外膜上的蛋白。有 20 余种，但多数功能尚不清楚，分为脂蛋白和孔蛋白。脂蛋白(lipoprotein)是一种通过共价键使外膜层牢固地连接在肽聚糖内壁层上的蛋白，分子量约为7200。 孔蛋白（porins）是由三个相同分子量（36000）蛋白亚基组成的

6、一种三聚体跨膜蛋白，中间有一直径约 1nm 的孔道。 ，有特异性和非特异性两种。周质空间(periplasmic space, periplasm) 又称壁膜间隙。在革兰氏阴性细菌中，一般指其外膜与细胞膜之间的狭窄空间（宽约 1215nm） ，呈胶状。（3）细胞壁的功能：1）固定细胞外形和提高机械强度；2）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物（分子量大于 800Da）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶等有害物质的损伤；3）细菌特定的抗原性、致病性的物质基础,4）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需。 细胞壁缺陷型细菌：1）L 型细菌（L-form of bacteria） 1. 没有完整

7、而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态； 2. 有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌” ； 缺 壁 突 变L 型 细 菌实 验 室 或 宿 主 体 内 形 成 基 本 去 尽原 生 质 体 （G+）缺 壁 细 菌 人 工 去 壁部 分 去 除原 生 质 球 （G-）在 自 然 界 长 期 进 化 中 形 成支 原 体3. 对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在 0.1mm 左右） ； 4. 遗传性稳定2）原生质体（protoplast） ：在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰

8、氏阳性细菌形成。 特点：对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂； 有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染； 在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢，及恢复成有细胞壁的正常结构。 比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。3）原生质球：采用上述同样方法，针对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性。B、细菌细胞膜1、概念：细胞质膜，又称质膜、细胞膜或内膜，是紧贴在细胞壁内侧、包围着细胞质的一层柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜

9、，厚约 78nm，由磷脂（占 20%30%）和蛋白质（占 50%70%）组成。 2、组成：磷脂在水溶液中形成具有高度定向的双分子层，亲水的极性基指向双分子的外表面，疏水的非极性基朝向内，形成膜的基本骨架；蛋白质分为水溶性的外周蛋白和非水溶性的内周蛋白。3、液态镶嵌模型(fluid mosaic model) 膜的主体是脂质双分子层；脂质双分子层具有流动性；整合蛋白因其表面呈疏水性，故可“溶”于脂质双分子层的疏水性内层中；周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连；脂质分子间或脂质与蛋白质分子间无共价结合；脂质双分子层犹如一“海洋” ，周边蛋白可在其上作“漂浮”运动

10、，而整合蛋白则似“冰山”状沉浸在其中作横向移动。4、细胞膜的生理功能：选择性地控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送； 是维持细胞内正常渗透压的屏障； 合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）的重要基地； 膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶系，是细胞的产能场所； 是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位； 5、细菌细胞膜的特殊结构：1）间体和内膜：细胞质膜内褶形成的囊状构造。2）载色体 ：不放氧光合细菌细胞膜多次凹陷折叠而折叠而成的片层状、微管状或囊状结构。载色体含有光合色素以及电子传递链，是进行光合作用的场所。 4、革兰氏染色过程和原理；革兰氏染色阳性菌和

11、阴性菌的差别；（1）革兰氏染色：1、涂片，固定、结晶紫初染2、碘溶液媒染，其作用是提高染料和细 胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。4、沙黄或番红复染结果： 菌体呈紫色者为 G+ 菌体呈红色者为 G-（2）原理（实验报告和实验书）：（3）革兰氏阳性菌和阴性菌细胞壁的比较：5、芽孢的结构与功能（伴孢晶体） 。（1）概念：某些细菌在细胞内形成一个球形或椭球形、壁厚、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢（Spore） ，由于形成于菌体内，故又称内生孢子（Endospore） 。（2）结构：项 目 革 兰 氏 阳 性 菌 革 兰 氏 阴 性 菌1、 革 兰 氏 染

12、色 反 应 能 阻 留 结 晶 紫 而 染 成 紫 色 可 经 脱 色 而 复 染 成 红 色2、 肽 聚 糖 层 厚 ， 层 次 多 薄 ， 一 般 单 层3、 磷 壁 酸 多 数 含 有 无4、 外 膜 无 有5、 脂 多 糖 （ LPS） 无 有6、 类 脂 和 脂 蛋 白 含 量 低 （ 仅 抗 酸 性 细 菌 含 类 脂 ） 高7、 鞭 毛 结 构 基 体 上 着 生 两 个 环 基 体 上 着 生 四 个 环8、 产 毒 素 以 外 毒 素 为 主 以 内 毒 素 为 主9、 对 机 械 力 的 抗 性 强 弱10、 细 胞 壁 抗 溶 菌 酶 弱 强11、 对 青 霉 素 和 磺

13、 胺 敏 感 不 敏 感伴孢晶体少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌( Bacillus thuringiensis)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体 内毒素，称为伴孢晶体。 特点：不溶于水，对蛋白酶类不敏感；容易溶于碱性溶剂。 6、鞭毛的结构和功能（如何知道有鞭毛）（1) 概念：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，具有推动细菌运动功能，为细菌的“运动器官” 。（2）结构： 基体（L 环、P 环、S 环、M 环）鞭毛钩鞭毛丝（3）运动机制：旋转、挥鞭。细菌以推进方式做直线运动，以翻腾形式做短促转向运动（4）如何知道有鞭毛：电子显微镜观察；光学显

14、微镜观察：鞭毛染色和暗视野观察；培养特征：半固体穿刺、菌落特征观察。7、一些重要细胞内储藏物8、细菌的群体特征： 细菌在固体培养基上生长发育，即可由一个或几个细菌分裂繁殖聚集而成肉眼可见的群体， 称为菌落（colony） 。 如果一个菌落是由一个细菌个体生长、繁殖而成，则称为纯培养（pure culture） 。 培养平板上的菌落数通常用菌落形成单位（colony forming unit， CFU）来表示。9、蓝细菌：也称蓝藻或蓝绿藻，是一类含有叶绿素 a、能以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化 CO2为有机物质的光合细菌。特性：1）分布极广；2）形态差异极大，有球

15、状、杆状和丝状等形态；3）细胞中含有叶绿素 a，进行产氧型光合作用；4）具有原核生物的典型细胞结构：5）营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源， 多数能固氮，其异形细胞（heterocyst）是进行固氮的场所。6）分泌粘液层、荚膜或形成鞘衣，因此具有强的抗干旱能力。7）许多种类细胞质中有气泡，使菌体漂浮，保持在光线最充足的地方，以利光合作用。10、放线菌：放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物。 放线菌菌丝分为基生菌丝、气生菌丝和孢子丝，繁殖方式为菌丝断裂和无性孢子（分为凝聚孢子、横隔孢子、孢囊孢子、分生孢子、厚壁孢子） 。细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子

16、是繁殖体。名词：肽聚糖、原生质体、原生质球、 荚膜、芽孢、伴孢晶体、趋化性、古菌、孢囊荚膜： 包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。 主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。 经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。孢囊：细菌的休眠构造，由整个营养细胞转变而来，适宜条件下可以萌发。古菌：独立于细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。 第二章 真核微生物1、真菌的特化:假根、吸器、菌核、子实体1）假根：某些真菌的匍匐菌丝与基质接触处分化形成的根状结构，功能是固着和吸收营养。2）吸