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1、微生物学笔记微生物学笔记 2 2霉菌的繁殖方式：1）无性孢子繁殖不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而形成新个体的过程。无性孢子有：厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等。2）有性孢子繁殖两个性细胞结合产生新个体的过程：a）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞，每个核均含单倍染色体（n+n） 。b）核配：两个核融合，成为二倍体接合子核，此时核的染色体数是二倍（2n） 。c）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的染色体数目又恢复到单倍体状态。霉菌有性孢子繁殖的特点：a）不如无性繁殖那么经常与普遍，在自然条件下较多，在一般培养基上不常见。b）方式因菌种不
2、同而异，有的两条营养菌丝就可以直接结合，有的则由特殊的性细胞（性器官）相互交配，形成有性孢子。c）核配后一般立即进行减数分裂，因此菌体染色体数目为单倍，双倍体只限于接合子。d）霉菌的有性繁殖存在同宗配合和异宗配合两种情况。e）霉菌的有性孢子包括接合孢子、卵孢子、子囊孢子等。霉菌的生活史：无性繁殖阶段；菌丝体（营养体）在适宜的条件下产生无性孢子，无性孢子萌发形成新的菌丝体，多次重复。有性繁殖阶段；在发育后期，在一定条件下，在菌丝体上分化出特殊性器官（细胞） ，质配、核配、减数分裂后形成单倍体孢子，再萌发形成新的菌丝体。有一些霉菌，至尽尚未发现其生活史中有有性繁殖阶段，这类真菌称为半知菌。霉菌孢子
3、的特点：霉菌具有极强的繁殖能力，可以通过无性繁殖或有性繁殖方式产生大量新个体。虽然其菌丝体上任一部分的菌丝碎片都能进行繁殖，但在正常自然条件下，它们还主要靠形形色色的无性或有性孢子进行繁殖。霉菌的孢子具有小、轻、干、多以及形态色泽各异、休眠期长和抗逆性强等特点。但与细菌的芽孢却有很大的差别。霉菌孢子形态常有球形、卵形、椭圆形、礼帽形、土星型、肾形、线形、镰刀形等。每个个体所产生的孢子数量，经常是成千上万的，有时竟然达到几百亿、几千亿，甚至更多。孢子的这些特点，都有助于真菌在自然界中随机散播和繁殖。对人类的实践来说，孢子的这些特点有利于接种、扩大培养、菌种选育、保藏和鉴定等工作。对人类不利之处则
4、是易于造成污染、霉变和易于传播动植物的真菌疾病。真菌孢子与细菌芽孢的比较项目 霉菌孢子 细菌芽孢大小 大 小数目 一条菌丝或一个细胞产多个 1 个细胞只产 1 个形态 形态、色泽多样 形态简单形成部位 可在细胞内或细胞外形成 只在细胞内形成细胞核 真核 原核功能 最重要的繁殖方式 不是繁殖方式，是抗性构造（休眠方式）抗热性 不强，在 60-70下易杀死 极强，一般 100数十分钟才能杀死产生菌 绝大多数种类可以产生 少数细菌可产生酵母菌的菌落：与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。酵母菌的分布及与人类的关系：1、多分布在含糖的偏酸性环境，也称
5、为“糖菌” 。 2、重要的微生物资源；3、重要的科研模式微生物； 4、有些酵母菌具有危害性；酵母菌的繁殖及生活史：1、无性繁殖1）芽殖：主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，到一定程度后脱离母体继续长成新个体。2）裂殖：少数酵母菌可以象细菌一样借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。2、有性繁殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子的形式进行有性繁殖：1）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；2）接触处细胞壁消失，质配；3）核配，形成二倍体核的接合子：A、以二倍体方式进行营养细胞生长繁殖，独立生活；下次有性繁殖前进行减数分裂。B、进行减数分裂，形成 4 个或 8 个子囊孢子，而原有的营养细胞就成为子囊。
6、子囊孢子萌发形成单倍体营养细胞。3、生活史酵母菌单倍体和双倍体细胞均可独立存在，有三种类型：1）营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂）2）营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂）3）营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖。酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母微生物的营养类型： 1 光能无机自养型（光能自养型）能以 CO2 为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如 H2、H2S、S 等作为供氢体或电子供体，使CO2 还原为细胞物质；例如：藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体） ，进行产氧型的光合作用，合成细胞
7、物质。红硫细菌，以H2S 为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。2光能有机异养型（光能异养型）不能以 CO2 为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将 CO2 还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将 CO2 还原成细胞物质，同时积累丙酮。3化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以 CO2 或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用 H2、H2S、Fe2+、NH3 或 NO2-等无机物作为电子供体使 CO2 还原成细胞物质。4化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自
8、有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。氧化还原电位：又称氧化还原电势（redox potential） ，是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标，其单位是 V（伏）或 mV（毫伏） 。配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份,特别是在发酵工业中，以降低生产成本。以粗代精：对微生物来说，各种粗原料营养更加完全，效果更好。而且在经济上也节约。以“野”代“家”：以野生植物原料代替栽培植物原料，如木薯、橡子、薯芋等都是富含淀粉质的野生植物，可以部分取代粮食用于工业发酵的碳源。以废代好：以工农业生
9、产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料。例如，在微生物单细胞蛋白的工业生产过程中,常常利用糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液)、乳清(乳制品工业中含有乳糖的废液)、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆)等都可作为培养基的原料。在再如,工业上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料,而在我国农村，已推广利用人畜粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料。另外,大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆、酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。以简代繁：生产上改进培养基成分时，一般都以“加”法居多，即设法使其营养越来越丰富、含量越来越高。这对微生物生长不一定都有利
10、，有时可尝试使用“减”法，几用稀薄的培养基成分或成分较少的培养基来取代原有的培养基成分，以求取得更好的效果。以烃代粮：以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。除了生产石油蛋白外，还可以将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物，以及对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。以纤代糖：开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资源。将大量的纤维素农副产品转变为优质饲料、工业发酵原料、燃料及人类的食品及饮料。以无机氮代蛋白质：即以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料，让微生物转化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。
11、字体文字大小 第五章燃烧与生物氧化的比较：比较项目 燃烧 生物氧化 反应步骤 一步式快速反应 顺序严格的系列反应 条件 激烈 由酶催化，条件温和 产能形式 热、光 大部分为 ATP 能量利用率 低 高 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种；生物氧化的功能则有产能（ATP） 、产还原力H和产小分子中间代谢物三种；呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。能进行硝酸盐呼吸（即能使硝酸盐还原）的细菌被称为硝酸盐还原细菌，主要生活在土壤和水环境中，它们当中有假单胞菌、依氏螺菌、脱氮小球菌等。在土
12、壤及水环境中，由于好氧性机体的呼吸作用，氧被消耗，造成局部的厌氧环境，这时如果环境中有硝酸盐存在，硝酸盐还原细菌就能通过厌氧呼吸进行生活，但如果在有氧条件下，这些菌则是通过有氧呼吸进行生活-氧的存在可抑制位于细胞膜上的硝酸盐还原酶的活性。这类菌通常也被作为兼性厌氧菌。硝酸盐还原菌的反硝化作用对农业生产及地球物质循环都具有重要意义：1）反硝化作用可使土壤中植物能利用的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，从而降低了土壤的肥力，对农业生产不利。克服反硝化作用的有效方法之一是松土，保持土壤的疏松状态，排除过多的水分，保证土壤中有良好的通气条件（此时菌行有氧呼吸）2）反硝化作用在氮素循环中也有重要作用
13、。硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水质变坏与地球上氮素循环的中断。厌氧呼吸的产能较有氧呼吸少，但比发酵多，它使微生物在没有氧的情况下仍然可以通过电子传递和氧化磷酸化来产生ATP，因此对很多微生物是非常重要的。除氧以外的多种物质可被各种微生物用作最终电子受体，充分体现了微生物代谢类型的多样性。异养微生物和自养微生物在最初能源上尽管存在着巨大的差异，但它们生物氧化的本质却是相同的，即都包括脱氢、递氢和受氢三个阶段，其间经过与磷酸化反应相偶连，就可以产生生命活动所需要的通用能源，ATP。但从具体类型看，自养微生物中的生物氧化与
14、产能的类型很多、途径复杂，有些化能自养菌的生物氧化与产能过程至今还了解很少。不论是化能无机营养型，还是光能无机营养型的微生物，在它们生命活动中最重要的反应就是把 CO2先还原成CH2O水平的简单有机物，然后再进一步合成复杂的细胞成分。这是一个大量耗能和耗还原力H的过程。在化能无机营养型微生物中，其所需能量 ATP 是通过还原态无机物经过生物氧化产生的，还原力H则一般是通过耗 ATP 的无机氢的逆呼吸链传递而产生的；化能自养微生物以无机物作为能源，一般产能效率低，生长慢，但生态学角度看，它们所利用的能源物质是一般化能异养生物所不能利用的，因此它们与产能效率高、生长快的化能异养微生物之间并不存在生
15、存竞争。嗜盐菌的细胞膜可分成红色和紫色二部分，前者主要含细胞色素和黄素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸链载体，后者则十分特殊，在膜上呈斑片状（直径约 0.5 ?m）独立分布，其总面积约占细胞膜的一半，这就是能进行独特光合作用的紫膜。含量占紫膜 75%的是一种称为细菌视紫红质（bacteriorhodopsin）的蛋白质，它与人眼视网膜上的柱状细胞中所含的一种蛋白质-视野紫红质（rhodpsin）十分相似，二者都以紫色的视黄醛（retinal）作为辅基。四种生理类型的微生物在不同光照和氧下的 ATP 合成微生物 ATP 的合成有氧 无氧光照 黑暗 光照 黑暗光合细菌 + 绿藻 + 兼性厌氧菌（E. c
16、oli） + + + +盐生盐杆菌 + + + 目前认为，细菌视紫红质与叶绿素相似，在光量子的驱动下，具有质子泵的作用，产生质子的跨膜运输而形成 ATP。嗜盐菌只有在环境中氧浓度很低和有光照的条件下才能合成紫膜。这时，通过正常的氧化磷酸化已无法满足其能量需要，转而由紫膜的光合磷酸化来提供。通过紫膜的光能转化而建立的质子梯度除了可驱动ATP 的合成外，还可为嗜盐菌在高盐环境中建立跨膜的钠离子电化学梯度，并由此完成一系列的生理生化功能。嗜盐菌紫膜光合磷酸化的发现，使经典的叶绿素和细菌叶绿素（菌绿素）所进行的光合磷酸化之外又增添了一种新的光合作用类型。紫膜的光合磷酸化是迄今为止所发现的最简单的光合磷酸化反应，这是研究化学渗透作用的一个很好的研究模型。第六章采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否则难以得到正确的结果：1）样品充分混匀；2）每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；3）同一稀释度三个以上重复,取平均值；4）每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数； 一个菌落可能是多个细胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成单位
