微生物基础知识培训

前言培训要求培训要求v1.熟熟悉悉、掌掌握握：微微生生物物的的概概念念、细细菌菌生生长长繁繁殖殖的的条条件件、常常见见污污染染药药物物制制剂剂的的细细菌菌、对对微微生生物物影影响响的的外外界界因因素素、消消毒毒与与灭灭菌菌有有关关名名词词解解释释、常常用用的的灭灭菌菌方方法法及及主主要要的的消消毒灭菌剂。毒灭菌剂。v2.了了解解：微微生生物物的的分分类类、细细菌菌的的基基本本结结构构、微生物在自然界的分布。微生物在自然界的分布。我们所生活的环境中，到处都存在着大量的微生物。在一般空气中，微生物达8003500个/m3，在土壤中达1500108个/g，在严重污染的水中可达107个/ml。（饮用水要求细菌总数100个/ml，大肠杆菌3个/ml。经水塔或贮水池贮存后，短期内可繁殖至105106个/ml）。人的头皮上有140万个/cm2，两手上约有440万个，1g指甲污垢有38亿个，1g粪便可达101000亿个。可以说微生物是无处不在，无处不有。许多以前被人们认为是极端（高温、高压、强酸、强碱、低温等）甚至是致死的环境，现在已发现生活着各种类型的微生物（称为极端微生物）。事实说明，微生物有特别顽强的生存、繁殖和变异能力来适应环境。人类对微生物世界的认识过程vv感性认识阶段（史前时期）vv形态学发展阶段（初创时期）vv生理学发展阶段（奠基时期）vv分子生物学发展阶段（成熟时期）1.感性认识阶段（史前期）细菌冶金防重与治沤粪肥田刮骨疗毒提倡轮作种痘防花麦曲治泻制曲酿酒2.形态学发展阶段初创期v1664年，英国人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜AnthnoyvanLeeuwenhoek（列文虎克）与他的显微镜v3.生理学发展阶段（奠基期）v本期特点v代表人物和重要事件v促进本期因素本期特点建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术借助于良好的研究方法开创了寻找病原微生物的“黄金时期”把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究新水平微生物学以独立的学科形式开始形成巴斯德的功绩v彻底否定了自然发生说（自然发生说是从古希腊到19世纪中叶广泛流行的理论，这种学说认为，有机体可从无生命物质自发地产生。）v证实发酵由微生物引起v免疫学预防接种v发明巴氏消毒法代表人物和重要事件Pasteur(巴斯德)实验v（1）、首先验证了空气中确实含有显微镜可观察到的“有机体”。（2）、最终否定自生说。巴斯德1877研究了鸡霍乱、炭疽病和恐水病，发现纯化病原体可以诱发免疫性和预防疾病。v发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立v证实了疾病的病原菌学说v科赫法则科赫的功绩建立微生物学研究基本技术建立微生物学研究基本技术1）用固体培养基分离和纯化细菌：化线法，混合倒平板法2）设计培养细菌的培养基3）设计培养染色技术证实了疾病的病原菌学说证实了疾病的病原菌学说证实炭疽病因炭疽杆菌发现结核病原菌结核杆菌提出科赫准则提出科赫准则柯赫准则：v（1）、某一种微生物，当被怀疑是病原体时，它一定伴随着病害而存在。v（2）、必须能自原寄主分离出这种微生物，并培养成为纯培养。v（3）、用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄主，必须能诱发与原来病害相同病害。v（4）、必须自人工接种发病的寄主内，能重新分离出同一病原微生物并培养成纯培养。不同时期观察到的酵母菌细胞结构1878年，李斯特分离乳酸链球菌时用注射器和酒杯培养装置促进本期的因素：v由于马铃薯晚疫病在欧美严重发生引起灾荒，人们对致病的真正原因开始重视。19世纪60年代欧洲的一些国家中重要的工业酿酒部门发生了酒变质的问题也推动了对微生物的研究。v巴斯德与科赫的研究工作后，微生物学迅速发展，一系列的微生物学的分支学科相继创立，如细菌学（巴，科），外科消毒术：（Lister对当时外科手术经常出现伤口化脓发炎是由于外界微生物进入的结果）免疫学，土壤微生物学（固氮菌的发现）病毒学（烟草花叶病）真菌学，酿造学等。化学治疗法等，各种微生物学专著相继出现。4.分子生物学发展阶段（成熟期）(李斯特),(柯赫柯赫)发现DNA双螺旋模型v成熟期特点：成熟期特点：v微生物学成为十分热门的前沿基础学科v微生物成为生物学研究中的最主要对象v生物工程中，发酵工程是最成熟的应用技术一总论一总论微生物（microorganism,microbe）是一些肉眼看不见的微小生物的总称。包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。分类分类 三型八大类三型八大类：真核细胞型微生物真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。如真菌。膜和核仁，细胞器完整。如真菌。原核细胞型微生物原核细胞型微生物细胞核的分化较低，仅有细胞核的分化较低，仅有原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。原始核，无核膜、核仁。细胞器很不完善。DNA和和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、放同时存在。这类微生物众多，有细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。线菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体。非细胞型微生物非细胞型微生物是最小的一类微生物。无典是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。核酸型的细胞结构，只能在活细胞内生长繁殖。核酸类型为类型为DNA或或RNA。病毒属之。病毒属之。v微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。葡萄球菌乳酸杆菌炭疽杆菌炭疽杆菌炭疽杆菌是人类历史上第一个被证实引起疾病的细菌。1877年RobertKoch首次在培养基上培养成功，并说明其可形成内孢子体，注射动物后可导致实验性炭疽，是出现在历史上比较久的一种生物武器，也是战争中常用的一种细菌，曾使无数人丧命。二战时期，日本731部队曾经大量培养炭疽病菌，并用活人标本进行实验。炭疽杆菌是一种很大的格兰氏染色阳性杆菌，可在普通培养基上需氧或厌氧条件下培养。芽孢杆菌蜡样芽孢杆菌淡水中的螺旋菌青霉是种真菌，属于子囊菌。有的能产生青霉素，救了无数人的命。产生无性孢子。酵母菌根霉（Rhizopus)是种真菌，属于接合菌。能产生无性孢子菌丝体的直径约12um黑的是孢子囊支原体扫描电镜图片支原体支原体（mycoplasma）以前被认为是最小的能独立存活的原核生物，以前也被认为是地球上迄今为止被发现的最小的细胞生物。全世界90%的猪体内寄生着支原体。立克次氏体（rickettsiae），一种微小的寄生的细菌。上图是动物的淋巴细胞，红色的是寄生的立克次氏体。爱滋病病毒SARS病毒是一类新发现的冠状病毒禽流感病毒微生物的“生物界之最”个体最小数量最多分布最广形态最简变异最易起源最早胃口最大抗性最强发现最晚食谱最广休眠最长界级最宽繁殖最快种类最多微生物五大共性微生物五大共性v体积小，面积大；v吸收多，转化快；v生长旺，繁殖快；v适应强，易变异；v分布广，种类多；微生物的特点种类多、分布广微生物在土壤中的数量最多，据统计，一克土壤中含有几千万到几百亿的微生物。个体小、胃口大v每毫克大肠杆菌细胞的表面积比每毫克人细胞的表面积大30万被左右；v微生物的食谱非常广泛，凡是动植物能利用的营养，微生物都能利用，大量的动植物不能利用的物质，甚至剧毒的物质，微生物照样可以利用。如大肠杆菌在合适条件下，每小时可以消耗相当于自身重量2000倍的糖，而人体则需要40年之久。繁殖速、转化快v微生物有惊人的繁殖速度，大多数微生物几十分钟内就可以繁殖一代，如细菌一般每2030分钟既可分裂一次；v生产味精的谷氨酸短杆菌，从摇瓶培养扩大到50吨发酵罐的过程中，在52小时内细胞数目增加了32亿倍；v乳酸菌每小时可产生为其体重100010000倍的乳酸；v一种产朊假丝酵母合成蛋白质的能力是大豆的100倍，比食用公牛强10000倍；v适应强、异变异适应强、异变异v多数细菌能耐0196的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250300的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年。v由于微生物繁殖快，也可在短时间内产生大量变异的后代。正是由于这个特性，人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物，如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位，利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高。二、微生物的类群和形态结构微生物种类繁多，人们研究得最多、也较深入的主要有细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体、古菌、真菌、显微藻类、原生动物、病毒、类病毒和朊病毒等。（一）细菌（一）细菌 细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧，以二等分裂方式繁殖的原核微生物，分布广泛。光学性质细菌为半透明体。表面积细菌体积微小，相对表面积大。带电现象均带负电。其带电现象与染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等密切相关。半透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。渗透压菌体内为高渗透压。细菌的特点细菌的特点营养物质营养物质PH 一般细菌的生长最适酸碱度(pH)为，少数菌需在较酸或较碱的环境中生长繁殖。温度温度温度是细菌生长的重要因素之一，各种细菌的适宜温度范围相差很大，据此而有嗜热(52)、嗜温及嗜冷菌之分。大多为嗜温菌(1540)，一般细菌的培养采用37。气体气体专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，仅能在有氧环境下生长。微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，但以有氧时生长较好。大多数病原菌属于此。专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统（氧化还原电势高的呼吸酶、分解有毒氧基团的酶），只能在无氧环境中进行发酵。渗透压渗透压 5-25大气压大气压细菌的生长的环境因素细菌的生长的环境因素1、细菌的形态与结构v观察细菌常用光学显微镜，其大小用测微尺在显微镜下进行测量，以微米(m)为单位。不同种类的细菌大小不一，同一种细菌也因菌龄和环境因素的影响而有差异。v细菌按其外形，主要有球菌杆菌螺形菌球菌脑膜炎奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌双球菌双球菌肺炎链球菌肺炎链球菌链球菌链球菌球菌葡萄球菌葡萄球菌球菌四联球菌四联球菌球菌八叠球菌八叠球菌球菌杆菌不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。炭疽芽胞杆菌 3-10 m大中大肠埃希菌 2-3 m小布鲁菌 0.6-1.5 m杆菌的形态多样杆菌的形态多样两端齐平炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌两端尖细白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌杆菌杆菌的形态多样杆菌的形态多样分枝杆菌分枝杆菌双歧杆菌双歧杆菌杆菌螺形菌弧菌弧菌螺菌螺菌螺杆菌螺杆菌细菌的结构基本结构细胞壁、细胞膜、细胞质、核质特殊结构荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞基本结构：基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核特殊结构：特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞细菌的结构细胞壁v位于细胞的最外层，是一层无色透明，坚韧而富有弹性的薄膜，一般厚度在1020微米；脂蛋白脂多糖脂质双层特殊组分：特殊组分：外外膜膜革兰阳性菌革兰阳性菌革兰阴性菌革兰阴性菌革兰染色革兰染色法：革兰染色法：涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红1min1min脱色附：革兰染色法附：革兰染色法v涂片：用纱布擦净玻璃片，以无菌接种环取一小滴无菌生理盐水，然后用无菌接种环挑取少数菌苔(落)或液体培养基培养物(不必加盐水)，在玻璃片中央涂成一薄膜。v干燥：涂片后放室温中自然干燥。v固定：将玻片迅速通过火焰3次(其目的是杀死细菌)，使菌体与玻片粘附牢固，以及改变对染料的通透性。v初染：滴加结晶紫染液于已固定的玻片上，染1min，水洗。v媒染：滴加碘液，作用1min，水洗。v脱色：加95酒精于涂片上，轻轻摇动78次，使均匀脱色至涂面无紫色或稍成淡紫色，立即水洗。v复染：用石炭酸复红稀释液染0.5min，水洗，用滤纸吸干。于涂片上滴加少许香柏油，镜检。v镜检：用油镜观察标本时，先以低倍镜对光，光线宜强，并开大光圈升高集光器。从侧面转动选择油镜头，将油镜头浸于涂片油内，然后由接目镜中观察物象，观察时可先调粗调节器，当看到物像时，再旋转细调节器，直至物像清晰为止。v结果：菌体呈紫色者为革兰阳性；呈红色者为革兰阴性。革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥青霉素作用点溶菌酶作用点N-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链革兰阳性菌细胞壁特殊组分革兰阳性菌细胞壁特殊组分壁磷壁酸膜磷壁酸革兰阴性菌细胞壁特殊组分革兰阴性菌细胞壁特殊组分革兰阴性菌细胞壁特殊组分革兰阴性菌细胞壁特殊组分脂多糖脂多糖(lipopolysaccharid,LPS)脂质双层脂多糖(LPS):由脂质A,核心多糖和特异性多糖组成脂质A:内毒素生物活性主要组分,无种属 特异性核心多糖:有属特异性特异多糖:G-菌的菌体抗原(O抗原),有种特异性革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%-80%占细胞壁干重5%-20%磷壁酸+外膜+脂蛋白+脂多糖+细胞壁的功能细胞壁的功能一、保持细菌细胞具有一定的形状；二、具有保护作用，防止细菌在低滲溶液中发生破裂；三、对有鞭毛的细菌来说，细胞壁的存在是鞭毛运动的必要条件；四、特异性抗原与细菌的血清型分类有关；五、某些成分与致病有关：A群链球菌膜磷壁酸抗吞噬作用金黄色葡萄球菌A蛋白抗吞噬等作用革兰阴性菌脂多糖多种生物学效应细胞膜v也称细胞质膜或原生质膜，是紧贴于细胞壁里面的一层柔软而富有弹性的薄膜，也是具有选择吸收特性的半渗透性薄膜，厚度一般为58nm；v细胞膜的主要成分是蛋白质，含量约为细胞干重的20%。v细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似，主要有物质转运、生物合成、分泌和呼吸等作用。细胞膜电镜照片细胞膜电镜照片载体蛋白载体蛋白脂质双层脂质双层细胞膜模式结构图细胞质v细胞膜内除细胞核以外的所有物质成称为细胞质；v细胞质是一种无色透明的胶状物，主要成分是水、糖类、脂类、蛋白质、核糖核酸和无机盐。由于它含有大量的核酸，所以呈现较强的嗜碱性。异染颗粒异染颗粒质粒质粒细菌核蛋白体细菌核蛋白体电镜照片细胞核细胞核细菌是原核细胞，不具有成形的核。细菌的遗传物质称为核质或拟核，无核膜、核仁和有丝分裂器。功能与真核细胞的染色体相似。核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。荚膜v某些细菌在细胞壁的外面常包裹着一层黏液状的薄膜，当这种黏液的产生达到一定量时即成为荚膜；v组成荚膜的成分通常是多糖；v荚膜能使培养基具有粘性，又可使固体培养基表面的菌落呈现湿润的表面。特殊结构v抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。v粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。v抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。荚膜的功能荚膜的功能荚荚 膜膜肺炎链球菌产汽荚膜杆菌脑膜炎球菌鞭毛v某些杆菌、弧菌以及少数球菌在幼龄时期，菌体上长有纤细波曲的丝状物，称为鞭毛；v鞭毛的长度通常可超过菌体的若干倍，但直径却很细，只有细胞直径的1/20左右，一般为2050微米；v鞭毛不易染色，光学显微镜下也不易观察，只有用电子显微镜才能观察到；v鞭毛是细菌的运动器官；鞭鞭 毛毛单毛菌单毛菌双毛菌双毛菌丛毛菌丛毛菌周毛菌周毛菌v菌毛：菌毛：许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。v菌毛蛋白具有抗原性。v根据功能不同，菌毛可分为普通菌毛和性菌毛两类。v菌毛在普通光学显微镜下看不到，必须用电子显微镜观察。菌毛菌毛 v普通菌毛遍布菌细胞表面，每菌可达数百根。v这类菌毛是细菌的粘附结构，能与宿主细胞表面的特异性受体结合，是细菌感染的第一部。因此，菌毛和细菌的致病性密切相关。v菌毛的受体常为糖蛋白或糖脂，与菌毛结合的特异性决定的宿主的易感部位。v如果红细胞表面具有菌毛受体的相似成分，不同的菌毛引起不同类型的红细胞凝集血凝（hemagglutination,HA)1.普通菌毛普通菌毛(ordinary pilus)v仅见于少数革兰阴性菌。v数量少，1-4根。v比普通菌毛长而粗，中空呈管状。v性菌毛由致育因子（F）编码，故又称F菌毛。v带有性菌毛的F+菌与无性菌毛的F-菌相遇时，性菌毛与其相应受体结合，F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛进入F-菌体内，此过程接合(conjugation)。v性菌毛是某些噬菌体吸附于菌细胞的受体。2.性菌毛性菌毛(sex pilus)芽孢v某些细菌到一定的发育阶段或当环境条件不适于细菌繁殖时，会在细胞内形成一个圆形或椭圆形的，对不良环境条件具有高度抵抗力的休眠体，叫做芽孢；v细菌中球菌不会产生芽孢；v产生芽胞的都是革兰阳性菌。v细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。v一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体。繁殖体。芽孢芽孢对不良环境条件具有高度的抵抗力；v枯草杆菌的芽孢用干燥的土壤保存，可以维持92年时间；v枯草杆菌的营养细胞加热到100度，20分钟即可杀死；而芽孢要维持三小时才能杀死；v自然界中抗热性最强的嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢需要在121度下12分钟才能杀死。芽孢v芽胞的抵抗力强，可在自然界中存在多年，是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后，才能迅速大量繁殖而致病。v芽胞抵抗力强，故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。v芽胞抵抗力强的原因：(1)芽胞含水量少，蛋白质受热后不易变性。(2)芽胞具有多层致密的厚膜，理化因素不易透入。(3)含有的DAP与钙结合的盐能提高芽胞中各种酶的稳定性。芽孢v芽胞之所以有较强的抵抗力，除与外面包有致密不透水的外膜，与原生质的脱水浓缩以及含有2，6-吡啶二羧酸、丰富的脂类物质和较多的金属离子尤其是Ca+等有关。v因此，在日常的消毒灭菌中，均选择芽胞菌作为生物指示剂。v如辐照灭菌中，选择短小杆菌芽胞；热力灭菌中，以嗜热脂肪杆菌芽胞；环氧乙烷消毒灭菌，采用枯草杆菌黑色变种芽胞，作为判定灭菌效果的指标。芽胞的结构芽胞的结构芽孢 芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。炭疽芽胞杆菌肉毒梭菌肉毒梭菌破伤风梭菌破伤风梭菌v显微镜放大法显微镜放大法细菌形体微小，肉眼不能直接看到，必须借助显微镜（普通光学显微镜、电子显微镜）放大后才能观察。v染色法染色法细菌体小半透明，经染色后才能观察较清楚。细菌形态与结构检查法普通光学显微镜的分辨率为。一般细菌都大于，故可用普通光学显微镜观察。普通光学显微镜普通光学显微镜(light microscope)电子显微镜的分辨率为1nm。不仅能看清细菌的外形，内部超微结构可一览无余。电子显微镜电子显微镜(electron microscope)脑膜炎球菌荚膜荚膜2、细菌的繁殖二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。在分裂前先延长菌体，染色体复制为二，然后垂直于长轴分裂，细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长，直至形成横隔膜，同时形成横隔壁，这样便产生两个子细胞。细菌细胞分裂的电镜超薄切片图杆菌二分裂过程模式图3、细菌的菌落 单个或少数细菌细胞生长繁殖后，会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。细菌菌落常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。细菌的菌落特征因种而异。可作为鉴定细菌种的依据。粘质沙雷氏菌的菌落特征 沙门氏菌的菌落特征铜绿假单孢菌的菌落特征 弗氏志贺氏菌的菌落特征粘质沙雷氏菌的菌落特征（二）放线菌（二）放线菌1 1、放线菌的形态、大小和结构、放线菌的形态、大小和结构v放线菌的形态比细菌复杂些，但仍属于单细胞。在显微镜下，放线菌呈分枝丝状，我们把这些细丝一样的结构叫做菌丝，菌丝直径与细菌相似，小于1微米。菌丝细胞的结构与细菌基本相同。v根据菌丝形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。链霉菌属是放线菌中种类最多、分布最广、形态特征最典型的类群，其形态如下图所示。放线菌的菌丝链霉菌的一般形态和构造 2 2、放线菌的繁殖、放线菌的繁殖v放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性孢子方式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在适宜环境里发芽形成新的菌丝体；另一种方式是菌丝体的无限伸长和分枝，在液体振荡培养（或工业发酵）中，放线菌每一个脱落的菌丝片段，在适宜条件下都能长成新的菌丝体，也是一种无性繁殖方式。3 3、放线菌的菌落、放线菌的菌落v放线菌在固体培养基上形成与细菌不同的菌落特征，放线菌菌丝相互交错缠绕形成质地致密的小菌落，干燥、不透明、难以挑取，当大量孢子覆盖于菌落表面时，就形成表面为粉末状或颗粒状的典型放线菌菌落，由于基内菌丝和孢子常有颜色，使得菌落的正反面呈现出不同的色泽。放线菌的菌落特征 A：诺尔斯氏链霉菌；B：皮疽诺卡氏菌；C：酒红指孢囊菌；D：游动放线菌；E：小单胞菌；F：皱双孢马杜拉放线菌产抗菌素的放线菌的菌落特征A：卡特利链霉菌；B：弗氏链霉菌；C：吸水链霉菌金泪亚种；D：卡那霉素链霉菌；E：除虫链霉菌；F：生磺酸链霉菌（三）（三）霉菌霉菌v真菌在微生物世界中可以称得上是个巨人家族，真菌的个头较大，其中的许多成员对我们来说都是很熟悉的。例如，在潮湿的天气里，常常发现粮食、衣服、皮鞋上长了霉，我们做酱、酱油、豆腐乳用的曲霉和毛霉等霉菌；发面、酿酒用的酵母菌等都是真菌，就连人们爱吃的蘑菇、木耳等蕈子，也都是真菌大家族的成员。真菌是微生物中的一大类群，属于真核微生物，与人类关系非常密切。真菌是抗生素（如青霉素、头孢霉素）、有机酸等多种发酵工业的基础，在自然界中则扮演着各种复杂有机物分解者的角色。然而有些真菌是病原菌，引起人类和动植物病害，有些真菌产生毒素，使人、畜中毒，严重者引起癌症。如黄曲霉产生的黄曲霉毒素毒害肝脏，易引发肝癌。v霉菌是丝状真菌的俗称，意即发霉的真菌，它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体，但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。1、霉菌的形态、大小和结构v霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。v菌丝是一种管状的细丝，把它放在显微镜下观察，很像一根透明胶管，它的直径一般为3-10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。菌丝可伸长并产生分枝，许多分枝的菌丝相互交织在一起，就叫菌丝体。v根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类型：v无隔膜菌丝：菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌（即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌）所具有的菌丝类型。v有隔膜菌丝：菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高等真菌（即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌）所具有的菌丝类型。v霉菌菌丝的变态 为适应不同的环境条件和更有效地摄取营养满足生长发育的需要，许多霉菌的菌丝可以分化成一些特殊的形态和组织，这种特化的形态称为菌丝变态。吸器：由专性寄生霉菌如锈菌、霜霉菌和白粉菌等产生的菌丝变态，它们是从菌丝上产生出来的旁枝，侵入细胞内分化成根状、指状、球状和佛手状等，用以吸收寄主细胞内的养料。v假根：根霉属霉菌的菌丝与营养基质接触处分化出的根状结构，有固着和吸收养料的功能。v菌网和菌环：某些捕食性霉菌的菌丝变态成环状或网状，用于捕捉其它小生物如线虫、草履虫等。霉菌的菌环和菌网 a.菌环；b.简单菌网；c.复杂菌网v菌核：大量菌丝集聚成的紧密组织，是一种休眠体，可抵抗不良的环境条件。其外层组织坚硬，颜色较深；内层疏松，大多呈白色。如药用的茯苓、麦角都是菌核。v子实体：是由大量气生菌丝体特化而成，子实体是指在里面或上面可产生孢子的、有一定形状的任何构造。例如有三类能产有性孢子的结构复杂的子实体，分别称为闭囊壳、子囊壳和子囊盘。麦角菌的菌核2、霉菌的繁殖v霉菌有着极强的繁殖能力，而且繁殖方式也是多种多样的。虽然霉菌菌丝体上任一片段在适宜条件下都能发展成新个体，但在自然界中，霉菌主要依靠产生形形色色的无性或有性孢子进行繁殖。孢子有点像植物的种子，不过数量特别多，特别小。v霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝的分化而形成，常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。节孢子：菌丝生长到一定阶段时出现横隔膜，然后从隔膜处断裂而形成的细胞称为节孢子。如白地霉产生的节孢子。厚垣孢子：某些霉菌种类在菌丝中间或顶端发生局部的细胞质浓缩和细胞壁加厚，最后形成一些厚壁的休眠孢子，称为厚垣孢子。如毛霉属中的总状毛霉。孢囊孢子：在孢子囊内形成的孢子叫孢囊孢子。孢子囊是由菌丝顶端细胞膨大而成，膨大部分的下方形成隔膜与菌丝隔开，膨大细胞的原生质分化成许多小块，每小块可发育成一个孢子。孢囊孢子有两种类型，一种为生鞭毛，能游动的叫游动孢子，如鞭毛菌亚门中的绵霉属；另一种是不生鞭毛，不能游动的叫静孢子，如接合菌亚门中的根霉属。霉菌的游动孢子 霉菌的静孢子 左：毛霉的孢子囊；中：孢子囊壁破裂，露出静孢子；右：囊轴 分生孢子：是在生殖菌丝顶端或已分化的分生孢子梗上形成的孢子，分生孢子有单生、成链或成簇等排列方式，是子囊菌和半知菌亚门的霉菌产生的一类无性孢子。霉菌分生孢子的着生和形态（青霉、曲霉、镰刀霉）曲霉的分生孢子梗和顶囊上的分生孢子 镰刀霉的镰刀形大分生孢子 青霉的帚状分生孢子梗和分生孢子曲霉的分生孢子头彩图霉菌的有性繁殖和有性孢子：v经过两性细胞结合而形成的孢子称为有性孢子。霉菌的有性繁殖过程一般分为三个阶段，即质配、核配和减数分裂。v质配是两个配偶细胞的原生质融合在同一细胞中，而两个细胞核并不结合，每个核的染色体数都是单倍的。v核配即两个核结合成一个双倍体的核。v减数分裂则使细胞核中的染色体数目又恢复到原来的单倍体v有性孢子的产生不及无性孢子那么频繁和丰富，它们常常只在一些特殊的条件下产生。常见的有卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子，分别由鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门和担子菌亚门的霉菌所产生。卵孢子：菌丝分化成形状不同的雄器和藏卵器，雄器与藏卵器结合后所形成的有性孢子叫卵孢子。霉菌的卵孢子1.雄器；2.藏卵器；3.卵孢子接合孢子：由菌丝分化成两个形状相同、但性别不同的配子囊结合而形成的有性孢子叫接合孢子。霉菌的接合孢子左：毛霉的(+)和(-)型菌丝在交界处结合产生黑色的带状，肉眼可见；右：取小黑点用显微镜观察所看到的接合孢子 子囊孢子：菌丝分化成产囊器和雄器，两者结合形成子囊，在子囊内形成的有性孢子即为子囊孢子。霉菌的子囊孢子 a子囊果；b子囊；c伪侧丝；d子囊孢子 担孢子：菌丝经过特殊的分化和有性结合形成担子，在担子上形成的有性孢子即为担孢子。担孢子的形成过程示意图 a-d双核细胞；e核融合；f-g核分裂；h担孢子形成；i担孢子成熟并释放 v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，每个个体所产生的孢子数，经常是成千上万的，有时竟达几百亿、几千亿甚至更多。这些特点有助于霉菌在自然界中随处散播和繁殖。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，对人类的不利之处则是易于造成污染、霉变和易于传播动植物的霉菌病害。3、霉菌的菌落v由于霉菌的菌丝较粗而长，因而霉菌的菌落较大，有的霉菌的菌丝蔓延，没有局限性，其菌落可扩展到整个培养皿，有的种则有一定的局限性，直径1-2厘米或更小。菌落质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取；菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。各种曲霉的菌落 各种病原真菌的菌落 青霉的菌落 青霉的菌落（四）酵母菌v提起酵母菌这个名称，也许有人不太熟悉，但实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。因为我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的；我们喝的啤酒，也离不开酵母菌的贡献，酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物，我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒；酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素，所以也可以做成高级营养品添加到食品中，或用作饲养动物的高级饲料。v酵母菌在自然界中分布很广，尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长，例如，在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。1、酵母菌的形态、大小和结构v酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多，一般为1-5微米5-30微米。酵母菌无鞭毛，不能游动。v酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具有微体。酵母菌的细胞形态 酵母菌的细胞形态酵母菌细胞结构的 显微照片2、酵母菌的繁殖酵母菌有多种繁殖方式，有人把只进行无性繁殖的酵母菌称作假酵母，而把具有有性繁殖的酵母菌称作真酵母。酵母菌的无性繁殖芽殖：酵母菌最常见的无性繁殖方式是芽殖。芽殖发生在细胞壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽痕。成熟的酵母细胞长出芽体，母细胞的细胞核分裂成两个子核，一个随母细胞的细胞质进入芽体内，当芽体接近母细胞大小时，自母细胞脱落成为新个体，如此继续出芽。如果酵母菌生长旺盛，在芽体尚未自母细胞脱落前，即可在芽体上又长出新的芽体，最后形成假菌丝状。酵母菌的芽殖过程 1泡；2小管；3核；4液泡 酵母菌假菌丝的形成 图中1、2、3、4 是出芽的顺序 裂殖：是少数酵母菌进行的无性繁殖方式，类似于细菌的裂殖。其过程是细胞延长，核分裂为二，细胞中央出现隔膜，将细胞横分为两个具有单核的子细胞。酵母菌的有性繁殖 酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行无性繁殖的。两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起，随即相互接触、融合，并形成一个通道，两个细胞核在此通道内结合，形成双倍体细胞核，然后进行减数分裂，形成4个或8个细胞核。每一子核与其周围的原生质形成孢子，即为子囊孢子，形成子囊孢子的细胞称为子囊。酵母菌子囊孢子的形成过程 1、2、3、4：两个细胞结合；5：接合子；6、7、8、9：核分裂；10、11：核形成孢子 3、酵母菌的菌落v大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。各种酵母菌的菌落啤酒酵母的菌落 红酵母的菌落（五）病毒（五）病毒一、形态结构一、形态结构v病毒的形态基本可归纳为三种：杆状、球状和这两种形态结合的复合型。没有细胞构造，病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白质，在宿主细胞协助下，通过核酸的复制和核酸蛋白装配的形式进行增殖。病毒粒子通常形成螺旋对称、二十面体对称和复合对称。v病毒粒子是无法用光学显微镜观察的亚显微颗粒，但当他们大量聚集在一起并使宿主细胞发生病变时，就可以用光学显微镜加以观察。例如动、植物细胞中的病毒包涵体；有的还可用肉眼看到，如噬菌体的噬菌斑等。噬菌体很小，在光镜下看不见，需用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。化学组成：化学组成：噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。核酸为噬菌体的遗传物质，为DNA或RNA，并由此将噬菌体分成DNA噬菌体和RNA噬菌体。蛋白质构成噬菌体头部的衣壳及尾部，起着保护核算的作用，并决定噬菌体外形和表面特征。抗原性：抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激集体产生特异性抗体。抵抗力：抵抗力：噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，7530min灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。v在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得澄清。v在固体培养基上，若用适量的噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成，称为噬斑噬斑(plaque),不同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。噬斑噬斑荧光假单胞菌v根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌体可分为两类毒性噬菌体毒性噬菌体(virulent phage)：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。v温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。v毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附吸附、穿入穿入、生物合成生物合成、成熟成熟和释放释放。v噬菌体的复制周期或溶菌周期：噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。毒性噬菌体毒性噬菌体温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体前噬菌体(prophage)，带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌溶原性细菌(lysogenic bacterium).前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力，称为溶原性溶原性(lysogeny)。温和噬菌体可有三种存在状态：A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B.宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；C.前噬菌体。某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性溶原性转换转换(lysogenic conversion)。温和噬菌体温和噬菌体细菌的鉴定与分型细菌的鉴定与分型噬菌体与宿主菌的关系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。分子生物学研究的重要工具分子生物学研究的重要工具噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的突变体。细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在临床上的广泛应用。噬菌体的应用噬菌体的应用三三 微生物的营养微生物的营养v微生物的营养要求v微生物生长繁殖所需的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。v水：水是各种生物细胞必需的。水是良好的溶剂，微生物的新陈代谢过程中的一切生化反应都离不开水的作用。v碳源：碳源是合成菌体成分的原料，也是微生物获取能量的主要来源。整体上看来，微生物可以利用的碳源范围极广，从大类上说，可以分为有机碳源和无机碳源两大类，凡必须利用有机碳源的微生物就是异养微生物，凡能利用无机碳源的微生物就是自养微生物。糖类是最广泛利用的碳源。v氮源氮源主要是供给合成菌体结构的原料，很少作为能源利用。与碳源相似，微生物作为一个整体来说，能利用的碳源种类十分广泛。某些微生物（如固氮菌）能利用空气中分子态的氮或利用无机氮化物如铵盐、硝酸盐合成有机氮化物。多数致病菌则必须供给蛋白胨、氨基酸等有机氮化物才能生长。v无机盐类：无机盐主要可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素。微生物需要的无机盐类很多，主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等，其主要功能为构成菌体成分；调节渗透压；作为某些酶的成分，并能激活酶的活性等。v生长因子：有些微生物虽然供给它适合的碳源氮源和无机盐类，仍不能生长，还要供给一定量的所谓“生长因子”。其种类很多，主要是B族维生素的化合物等。生长因子可以从酵母浸出液、血液或血清中获得。v微生物的营养类型v根据微生物对碳源的要求不同，可将其分为自养菌和异养菌两大营养类型。v凡能利用无机碳合成菌体内有机碳化物的，叫自养菌；不能利用无机碳而需要有机碳才能合成菌体内有机碳化物的，为异养菌。v根据其生命活动所需能量的来源不同，可分为光能营养菌和化能营养菌。前者是从光线中获得能量，后者则从化学物质氧化中取得能量。因此，根据微生物所需的碳源和能源不同，可将微生物分为光能自养菌、光能异养菌、化能自养菌、化能异养菌等四类。如表所示：微生物的营养类型 营养类型营养类型 主要（或唯一）主要（或唯一）碳源碳源 能源能源 代表菌代表菌 光能自养型光能自养型 二氧化碳二氧化碳 光能光能 蓝细菌蓝细菌 光能异养型光能异养型 有机物有机物 光能 红螺细菌红螺细菌 化能自养型化能自养型 二氧化碳二氧化碳 无机物无机物 硫杆菌硫杆菌 化能异养型化能异养型 有机物有机物 有机物有机物 大肠杆菌大肠杆菌 营养物质的运输v外界环境的营养物质只有被微生物吸收到细胞内，才能被微生物分解与利用，微生物生长过程中产生的一些代谢产物也必须分泌到细胞外，在这两个过程中，细胞膜起着重要作用。目前一般认为，营养物质主要以扩散、促进扩散、主动运输和基团转位四种方式通过微生物细胞膜四四 微生物的代微生物的代谢 微生物在生长发育和繁殖过程中，需要不断地从外界环境中摄取营养物质，在体内经过一系列的生化反应，转变成能量和构成细胞的物质，并排出不需要的产物。这一系列的生化过程称为新陈代谢。代谢作用是生物体维持生命活动过程中的一切生化反应的总称。它是生命活动的最基本特征。代谢作用包括分解代谢(异化作用)和合成代谢(同化作用)。分解代谢是指生物体将各种营养物质和细胞物质降解成简单的产物，即由大分子物质降解成小分子物质并产生能量的过程。合成代谢是指将分解代谢所提供的或从环境中所吸收的小分子物质合成大分子物质的过程。分解代谢为合成代谢提供原料和能量，而合成代谢又为分解代谢提供物质基础，两者相互对立而又统一，在生物体内偶联着进行，使生命繁衍不息。（一）微生物的酶v生物体内的化学反应几乎都要依靠酶的催化才能进行。酶是由生物细胞合成的，以蛋白质为主要成分的生物化学反应催化剂。从化学组成来看，可分为简单蛋白和结合蛋白两种酶。根据酶在细胞中的活动部位，也可将酶分为胞外酶和胞内酶两种。v酶作为生化反应的催化剂和其他的催化剂一样，能显著改变反应的速度，但不能改变反应的平衡点。酶有以下几个特点：催化反应的效率高、具有高度的专一性、容易失活、活性受调节控制等。（二）微生物的能量代谢 所有生物进行生命活动都需要能量，因此，能量代谢成了新陈代谢中的核心问题。v自然界中的能量以多种形式存在，但生物只能利用光能或化学能，而光能也必须在一定的生物体（光合生物）内转化成化学能后，才能被生物利用。v一个化学反应只有在一定条件下，当有能量放出时才能自由地进行，即自由能的变化为负值时，反应才能进行，这种反应称为放能反应；如果产物的自由能大于反应物的自由能时，必须供给能量才能进行反应，称为吸能反应。v在生物体内，吸能反应所需要的能量是由放能反应来供给的，两者是偶联进行的。其中的能量载体主要是ATP。ATP是腺嘌呤核甘三磷酸（简称腺三磷）的缩写，ATP的生成和利用是微生物能量代谢的核心。在生物体内，ATP主要由ADP的磷酸化生成。生成ATP的过程需要供应能量，能量来自光能或化能。v以光能生成ATP的过程称为光合磷酸化作用，这种转变需要光和色素作媒介。（三）微生物的物质代谢v微生物代谢的基本过程，可分为两大类，即分解代谢和合成代谢。v微生物在生命活动中，能将复杂的大分子物质分解为小分子的可溶性物质，并有能量转变过程，这种物质转变称为分解代谢。大多数微生物都能分解糖和蛋白质，少数微生物能分解脂类。微生物的分解代谢：v糖的分解v糖类是异养微生物的主要碳素来源和能量来源，包括各种多糖、双糖和单糖。多糖必须在细胞外由相应的胞外酶水解，才能被吸收利用；双糖和单糖被微生物吸收后，立即进入分解途径，被降解成简单的含碳化合物，同时释放能量，供应细胞合成所需的碳源和能源。v蛋白质及氨基酸的分解：v细菌分解蛋白质的酶有两类，一类为蛋白酶，另一类为肽酶，前者为胞外酶，能将蛋白质分解为多肽和二肽。肽类可进入微生物细胞中，肽酶为胞内酶，将进入细胞内的肽水解为游离的氨基酸，供菌体利用。v微生物对氨基酸的分解方式很多，主要为脱氨作用和脱羧作用。不同细菌水解不同氨基酸除生成氨基酸外，还有其他物质产生。如大肠杆菌、枯草杆菌水解含硫氨基酸有H2S产生；大肠杆菌、变形杆菌水解色氨酸，可形成吲哚。有些细菌则不能，因此这些特性可用于细菌的鉴定。v脂肪的分解：v脂肪是脂肪酸和甘油的结合物。某些微生物能产生脂肪酶，将脂肪水解为甘油和脂肪酸。甘油和脂肪酸可被微生物摄入细胞内，进行代谢。微生物的合成代谢v微生物的细胞物质主要是由蛋白质、核酸、碳水化合物和类脂等组成。合成这些大分子有机化合物需要大量能量和原料。能量来自营养物质的分解，至于原料，可以是微生物从外界吸收的小分子化合物，但更多的是从营养物质分解中获得。从这里可以看到分解作用与合成作用之间相互依赖的紧密关系，由于它们相互依赖、偶联进行，微生物才能具有旺盛的生命活动和正常的生长繁殖。因而在自然界中得以生存和发展。微生物种类很多，合成途径也比较复杂和多种多样。v有的细菌产生色素，如绿脓杆菌产生荧光绿色素，葡萄球菌产生金黄色、白色、柠檬色色素。利用这些可以鉴别细菌种类。细菌的色素有两类水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。脂溶性色素，不溶于水，只存在与菌体，是菌落显色而培养基颜色不变。v细菌还可合成毒性物质即毒素。毒素又分内毒素和外毒素。v外毒素是细菌(主要是革兰阳性细菌)在存活过程中分泌于体外的一种蛋白质，有强烈的毒性作用。如白喉杆菌、破伤风杆菌都能产生外毒素。v内毒素一般指革兰阴性细菌的细胞壁外部的结构而言，其化学成分是磷脂、多糖、蛋白质化合物。这些成分在细菌存活时不分泌至体外，只有当菌体自溶或人工破坏(如消毒灭菌)裂解后才释放出来。内毒素性质稳定，耐热。如大肠杆菌、伤寒杆菌、绿脓杆菌等均具有内毒素。v抗生素：抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。细菌素：细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。维生素：维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌只周围环境中（四）微生物代谢的调节v微生物在正常的生命活动中，不断地从外界吸收营养物质，然后进行一系列的分解与合成反应，以获得建造自身的物质和能量。这些生化反应通常是十分复杂而又非常迅速。在正常情况下，这些反应非常协调地进行，并且具有适应外界环境变化的本领，这一切是依靠微生物的调节系统来实现的。v由于代谢过程中几乎所有的生化反应都是通过酶的催化实现的，因此代谢调节实际是控制酶的数量和活性的变化。v酶数量的控制主要是通过对酶合成途径的调控系统来实现。有诱导和阻遏两种调控方式，前者诱发酶的合成，后者阻止酶的合成。v酶活性的调节是通过改变酶结构本身的构象来实现的。调节方式有激活和抑制两种。v激活作用常见于分解代谢途径中前体对参与后面反应的酶进行激活，促使它们反应速度加快。抑制作用常见于合成代谢的末端产物对合成反应的关键酶进行反馈抑制，以减慢或中止生物合成。v目前利用代谢调节理论已经用来指导实际工作和进行微生物发酵的生产控制。主要措施有：控制发酵条件和改变微生物菌种的遗传特性等。五、五、微生物的生长和繁殖微生物的生长和繁殖v微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行代谢活动，如果同化作用大于异化作用，则细胞质的量不断增加，体积得以加大，于是表现为生长。简单地说，生长就是有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。v单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。当细胞增长到一定程度时，就以二分裂方式，形成两个基本相似的子细胞，子细胞又重复以上过程。在单细胞微生物中，由于细胞分裂而引起的个体数目的增加，称为繁殖。在一般情况下，当环境条件适合，生长与繁殖始终是交替进行的。从生长到繁殖是一个由量变到质变的过程，这个过程就是发育。v微生物处于一定的物理、化学条件下，生长发育正常，繁殖速率也高；如果某一或某些环境条件发生改变，并超出了生物可以适应的范围时，就会对机体产生抑制乃至杀灭作用。（一）细菌纯培养的群体生长规律v大多数细菌的繁殖速度都很快，大肠杆菌在适宜条件下，每20分钟左右便可分裂一次，如果始终保持这样的繁殖速度，一个细菌在48小时内，其子代群体将达到无法想象的数量。然而，实际情况并非如此。v将少量单细胞纯培养接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜的条件下培养，定时取样测定其细菌含量，可以看到以下现象：开始有一短暂时间，细菌数量并不增加，随之细菌数目增加很快，既而细菌数又趋稳定，最后逐渐下降。如果以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数或生长速度为纵坐标作图，可以得到一条曲线，称为繁殖曲线，通常又称为生长曲线。生长曲线代表了细菌在新的适宜的环境中生长繁殖直至衰老死亡全过程的动态变化。根据细菌生长繁殖速率的不同，可将生长曲线大致分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期四个阶段。v延迟期：少量细菌接种到新鲜培养基后，一般不立即进行繁殖，生长速度近于零。因此在开始一段时间，细菌数几乎保持不变，甚至稍有减少。这段时间被称为延迟期，又称为迟缓期、调整期或滞留适应期。处于延迟期细菌细胞的特点是分裂迟缓、代谢活跃。延迟期的长短与菌种、种龄、接种量和培养基成分有关。v对数期：对数期又称指数期。这一阶段突出特点是细菌数以几何级数增加，代时稳定，细菌数目的增加与原生质总量的增加，与菌液混浊度的增加均呈正相关性。v稳定期：又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此时生长速度又逐渐趋向零。v稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数最高；这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。v衰亡期：稳定期后如再继续培养，细菌死亡率逐渐增加，以致死亡数大大超过新生数，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长”，此阶段叫衰亡期图2：细菌生长的典型曲线 (.延迟期，.对数期，.稳定期，.衰亡期)六、微生物的生态六、微生物的生态v微生物由于结构简单、繁殖快等特点，因此，它们在地球上分布远比动植物要广泛得多。（一）微生物在土壤中的分布：v土壤是微生物生活的最适环境。在土壤中分布着形形色色的微生物类群。v土壤具有微生物生命活动所必需的一切营养物质和适宜的生活条件，土壤中的水分是一种浓度很稀的盐类溶液，其中含有各种有机和无机氮素及各种盐类、微量元素、维生素等，类似于常用的液体培养基。土壤大多是中性偏碱，适宜于大多数微生物生长，土壤中还含有气体，主要是CO2、O2和N2。大部分地区土壤温度的变化在0-30之间，并且在一年的大部分时间内其温度变化在10-25，为微生物的生长繁殖提供了有利条件。土壤中含有大量固形有机物和矿质元素，是微生物的营养库。v土壤中微生物可以分为如下几类：v细菌：占土壤微生物总数的70-90%，多数为腐生菌，少数是自养菌。v放线菌：占土壤中微生物含量的5-30%，是一类异好氧菌。v霉菌：主要生活在靠近地面的土壤中，在通气良好的土壤中，霉菌数量很多。v酵母菌：普通土中酵母菌含量很少。v另外，土中还分布有许多藻类及原生生物等。（二）微生物在水中的分布v水具有微生物生命活动适宜的温度、PH、氧气等。因此，水中生长着众多的微生物类群，它们主要来源土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业及生活污水。v水中存在的微生物90%为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、黄杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。微生物在水体中表现为水平分布和垂直分布的规律。此外，相同水域的不同浓度微生物的含量及分布也不同。v通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧菌等。因此，做好水的卫生学检查至关重要。河水、池