transport)
    是微生物吸收营养的主要方式。需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象。是逆浓度梯度的运输。基团移位(group
    translocation) 在运输过程中，物质分子发生了化学变化。每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP 的能量。
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    第四节培养基培养基(medium，culture
    medium)：是一种人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料。选用和设计培养基的原则和方法四个原则：目的明确（根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基）；营养协调（注意营养物的浓度和配比，特别是碳氮比（
    C/N ））；物理化学条件适宜（PH、渗透压、水活度）；
    经济节约。四种方法：生态模拟，查阅文献，精心设计，试验比较。培养基的种类及其应用按对培养基的了解来分天然培养基(complex
    medium, undefined medium)，较经济，一般用于大规模生产组合培养基(defined
    medium)或称合成培养基(synthetic
    medium)，较昂贵，一般用于研究工作（代谢、遗传分析），特点：组份精确，重复性好。按培养基外观的物理状态来分固体培养基(solid
    medium)，一般加有凝固剂，凝固剂含量一般为1～2％
    作为凝固剂的条件：不被微生物分解利用，生长温度范围内保持固体状态，凝固点温度对微生物无害，不因灭菌而破坏，透明度好、配制方便、价格低。用途：由于固体培养基能提供表面，形成单菌落，因此可用于：菌种分离、鉴定、保藏等半固体培养基(semi-solid
    medium)，凝固剂含量一般约为0.5% 用途：观察细菌的运动，测定噬菌体效价等。液体培养基(liquid
    medium)，培养基中没有凝固剂。用途：大量培养微生物，研究生理代谢等。按培养基的功能来分选择培养基(selected medium)
    用途：将混合军中所需的目的微生物分离出来加富培养基(enriched medium) 鉴别培养基(differential
    medium)
    用途：细菌学检验遗传研究第六章微生物的代谢和发酵新陈代谢(metabolism)简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)的总和。即新陈代谢＝分解代谢＋台成代谢分解代谢又称异化作用，是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量(一般以腺苷三磷酸即ATP
    形式存在)和还原力(或称还原当量，一般用[H]来表示)的作用。合成代谢又称同化作用，与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP
    形式的能13 初级代谢： 次级代谢：
    第一节微生物的能量代谢华东理工大学《微生物学教程》上课讲义量和[H]形式的还原力一起，共同合成复杂的生物大分子的过程。最初的能源（primary
    energy sources）： 有机物，还原态无机物，日光辐射能。通用能源（universal energy source）：
    ATP。生物氧化：脱氢、递氢、受氢。发酵：基质为有机物，最终电子受体为有机物。葡萄糖→ 丙酮酸（EMP 途径） 产生2 个ATP（
    底物水平磷酸化） 由于基质氧化不彻底，发酵的结果仍积累有机物，所以产生的能量较少。例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸，产生54 kcal
    的能量不同的微生物发酵可产生不同的产物，例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸or 乙醇or
    丙酮丁醇有氧呼吸：彻底的氧化过程。基质为有机物，最终电子受体为分子氧。葡萄糖→CO 产生38 个ATP，其中底物水平磷酸化产生2
    个ATP，氧化磷酸化产生36 个ATP EMP 途迳：葡萄糖→丙酮酸；丙酮酸→乙酰CoA（氧化脱羧体系）；TCA
    循环。电子传递链无氧呼吸： 基质为有机物，最终电子受体为无机物。C6H12O6+12KNO3→6CO2+12KNO2+6H2O ＋
    429kcal 三种生物氧化方式的产能水平比较2 + H2O
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    最高：有氧呼吸，第二：无氧呼吸， 最低：发酵。“鬼火”的生物学解释：
    在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢(PH３)，一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常会发生这种情况。若埋葬尸体的坟墓封口不严时．这种气体就很易逸出。农村的墓地通常位于山坡上，埋葬着大量尸体。在夜晚，
    气体燃烧会发出绿幽幽的光，长期以来人们无法正确地解释这种现象，将其称之为“鬼火”。烃类化合物的分解烃类化合物主要是被氧化，是一个绝对需氧的过程，在缺氧条件下，烃类完全不受微生物影响。（所以地下沉积的石油会长期不变）
    能分解烃类的微生物：细菌（假单胞菌，分枝杆菌，棒状杆菌）；放线菌（链霉菌，诺卡氏菌）；酵母菌。一般在油田及炼油厂附近都能分离到。应用：萘被假单胞菌利用生成水杨酸；丙烯氰生成丙烯酰胺；石油脱蜡；石油代替粮食发酵；
    石油探测。绝对好氧：优点：石油不被破坏；缺点：发酵过程需通入大量氧气，消耗动力；发酵培养基中需要加乳化剂（因为烃类石油类物质，与水不相容）。第二节生物固氮固氮生物：能使氮分子还原成氨的生物。一般均为原核生物，于1888
    年分离到。能固氮的微生物：自生固氮菌，共生固氮菌，联合固氮菌。固氮的生化机制：固氮反应的必要条件：固氮酶(nitrogenase)，能量（ATP），还原力，严格的厌氧微环境。固氮的生化途径：N2+8[H]+18~24ATP→2NH3+H2+18~24ADP+18~24Pi
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    第七章微生物的生长及其控制生长(growth)：个体体积或重量的变化；繁殖(reproduction)：个体数量的变化。个体生长→个体繁殖→群体生长；群体生长＝个体生长＋个体繁殖。生长和繁殖是交替进行的。衡量群体生长的量：重量、体积、密度、浓度、个体数目等。第一节测定生长繁殖的方法纯培养的分离法自然界中的微生物都是杂居在一起的，每种微生物的生长情况是不同的。纯种分离：稀释到平皿法；平板划线分离法；
    单细胞挑取法；利用选择培养基分离法。微生物生长的测定测定生长量：测体积；称干重；比浊法；生理指标法(测含氮量；测含碳量；测磷、DNA、RNA、ATP。)
    测细胞的个数：比例计数法、血球计数法、平板活菌计数法。
    第二节微生物的生长规律细菌的个体生长和同步生长。研究细菌个体的生长方法：用电子显微镜观察细胞的超薄切片；
    同步培养(synchronous
    culture)：使群体中的所有个体细胞尽可能的处于同样细胞生长和分裂期中。同步生长（synchronous
    growth）：通过同步培养使细胞群体处于分裂步调一致的状态。获得同步生长的方法：选择法，诱导法。典型生长曲线(growth
    curve) 四个阶段： 延滞期、指数期、稳定期、衰亡期。16 华东理工大学《微生物学教程》上课讲义生长速率常数(growth rate
    constant)：每小时分裂的代数R。延滞期(lag phase)
    特点：生长速率常数为零，代谢活跃，对外界不良环境敏感，细胞变大，RNA(特别是rRNA)
    含量增高。如何缩短延滞期：种龄，接种量，培养基成分。指数期(exponential phase)
    特点：生长速率常数最大，代时(generation
    time)最短，细胞平衡生长，酶系活跃，代谢旺盛。作为发酵生产的良好种子，可缩短延滞期。稳定期(stationary phase)
    特点：生长速率常数为零，菌体产量达最高点，菌体产量与营养物消耗有一定的比例关系。稳定期到来的原因：营养物耗尽，营养物比例失调，积累了有害代谢产物，理化条件不适宜。如何延长稳定期：补料（增加养料，调节PH）。细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物，芽孢杆菌开始形成芽孢，积累次级代谢产物。初生代谢物(primary
    metabolites)，次生代谢物(secondary
    metabolites)，稳定期产物(idiolites)，菌体生长期(trophophase)，代谢产物合成期(idiophase)。衰亡期(decline
    phase；death phase)
    特点：负生长，菌体自溶。如何利用生长曲线指导生产？种龄：利用对数生长期的种子；延长稳定期；确定放罐时间。微生物的连续培养：单（分）批培养(batch
    culture)， 密闭培养(closed culture)，连续培养(continuous culture)，开放培养(open
    culture)。恒浊器（turbidostat）
    改变培养基的流速，以控制菌的浓度恒定。微生物在恒浊器中始终以最高的生长速率进行生长。用于获得大量菌体、与菌体生长相平行的代谢产物的生产。恒化器（chemostat；bactogen）
    培养基的流速恒定，以某一营养物为生长限制因子。用于与生长速率相关的理论研究。单级连续培养器(one-step continuous
    fermentor)： 代谢产物的生产速率与菌体生长速率平行。多级连续培养器(multi-step continuous
    fermentor)： 代谢产物的生产速率与菌体生长速率不平行。连续发酵（continuous fermentation）
    连续培养用于生产实践时，就称为连续发酵连续培养的优缺点优点：高效，便于自动控制，产品质量稳定。缺点：菌种易退化，易污染杂菌，培养基利用率低。高密度培养（high
    cell-density culture）
    基因工程菌提高产物的比生长率：单位时间单位体积内的产物量。提高分离提取的效率（下游工程down-stream
    processing）。关键问题：补料，提高溶解氧浓度。
    17 第三节影响微生物生长的主要因素温度从两个方面来看：
    温度上升，反应速率加快，生长速率加快；温度上升，蛋白质、核酸被破坏。微生物的生长有一个温度范围，在这个范围内有一个生长的最适温度、最低温度和最高温度。最适温度：菌代时最短，生长速率最高。氧气专性好氧菌(strict
    aerobe) ， 兼性厌氧菌(facultative aerobe) ， 微好氧菌(microaerophilic
    bacteria)，耐氧菌(aerotolerant
    anaerobe)，厌氧菌(anacerobe)。好氧生物因为有SOD，因此剧毒的超氧阴离子自由基（O2·－ ）
    被歧化成毒性稍低的H2O2 ， 在过氧化氢酶的作用下，H2O2 再变成无毒的H2O。PH 最适PH，最低PH，最高PH。PH
    的影响：影响营养物的离子化程度，影响环境中有毒物质对微生物的粗性，影响代谢反应中各种酶的活性。
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义物理杀菌因素的代表——温度利用高温杀菌：干热灭菌（焚烧灭菌，灼烧灭菌）；湿热灭菌（煮沸消毒法，高压蒸汽灭菌法，间歇灭菌法，巴斯德消毒法）
    化学杀菌剂或抑菌剂表面消毒剂（重金属盐类：红汞； 有机化合物：酚类、醇类、酸类、醛类；氧化剂：卤素及其化合物；
    表面活性剂：新洁尔灭，肥皂；染料：龙胆紫；气体：环氧乙烷）。抗代谢药物的代表——磺胺类药物第四节有害微生物的控制灭菌(sterilization)：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。消毒(disinfection)：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。防腐(antisepsis)：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用（becteriostasis）防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。化疗(chemotherapy)：利用具有高度选择毒力（selective
    toxicity）即对病原菌具高度选择毒力而对其宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。抗代谢药物一类在化学结构上与细胞内必要代谢物的结构相似，并可干扰其正常代谢活动的化学物质。SMZ：磺胺二甲恶唑（sulfamethoxazole）
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    抗生素抑制细胞壁的形成－青霉素（青霉素不能口服，它不耐酸，在胃中被降解）； 影响细胞膜的功能－多粘菌素； 干扰蛋白质合成－链霉素；
    阻碍核酸的合成－博莱霉素。微生物的抗药性。微生物对环境的适应性产生钝化酶；改变细胞膜的透性；细胞内被药物作用的部位发生改变。利用抗药性来指导生产例：如何利用抗磺胺类药物的菌株生产对氨基苯甲酸？
    磺胺对氨基苯甲酸如果对氨基苯甲酸增加，磺胺药疗效降低，所以寻找抗磺胺药的菌株就可增加对氨基苯甲酸的产量。第八章微生物的遗传变异和育种遗传性：亲代具有把他所有的形状给子代的特性。变异性：子代具有改变亲代遗传性状的特征。遗传型（genotype），表型（phenotype），变异（varition），饰变（modification）。
    第一节遗传变异的物质基础三个经典实验： 转化试验：1928 年，F. Griffith，肺炎双球菌， Streptococcus
    pneumoniae。1944 年,O.T.Avery DNA RNA 蛋白质多糖DNA+DNA 酶RⅡ RⅡ RⅡ RⅡ RⅡ
    少量SⅢ - - - 噬菌体感染试验:1952 年,A. D. Hershey（侯喜） M. Chase（蔡斯）
    病毒的重建试验: 1956 年，H. Fraenkel-Conrat （弗朗克－康勒脱） 噬菌体感染试验和病毒的重建试验的说明图见下页
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    朊病毒的发现和思考：蛋白质是否是遗传的物质基础？prpsc，蛋白质折叠。DNA
    的结构基本单位是核苷酸：核糖(戊糖)＋碱基＋磷酸。碱基有四种：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胸腺嘧啶（T），
    胞嘧啶（C）。单链上的碱基不受配对的限制，决定了遗传的多样性。半保留的自我复制保证了生物遗传的相对稳定。第二节基因突变和诱变育种20
    基因突变（gene mutation）：突变细胞的遗传物质的分子结构或数量发生可遗传的变化。突变的类型：
    营养缺陷型（auxotroph）菌株:野生型菌株发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子的能力,从而不能在基本培养基上生长的变异菌株。抗性突变型（resistant
    mutant）菌株:野生型菌株发生基因突变而对某化学药物或致死物理因子产生抗性的菌株。
    作者: microberoad 发布日期: 2005-10-23
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    条件致死突变型（conditional lethal
    mutant）菌株:菌株发生基因突变后,在某种条件下可正常生长，而在另一种条件下无法生长。形态突变型（morphological
    mutant）菌株:菌株发生基因突变，而在个体形态或菌落形态上发生突变的菌株。抗原突变型（antigenic
    mutant）菌株:菌株发生基因突变，而在细胞抗原结构上发生变异的菌株。产量突变型（metabolite quantitative
    mutant）菌株:菌株发生基因突变，在代谢产物产量上明显有别于原始菌株的突变株。正变株（plus-mutant）；负变株（minus-mutant）。突变率（mutation
    rate）：一个细胞每一世代某一性状突变的几率；群体中每一世代（分裂一次）产生突变的个数。突变率：10－8 基因突变的特点：
    不对应性：突变的性状与引起突变的原因之间没有直接的对应关系； 自发性（10－6～10－9）；稀有性；独立性；可诱变性；稳定性；
    可逆性：回复突变（reverse(back)mutation）。证明基因突变自发性和不对应性的实验： 变量试验(fluctuation
    test)：波动试验、彷徨试验；1943 年；S. E. Luria＆ M. Delbruck。涂布试验：1949
    年，H.B.Newcombe 影印平板培养法(replica plating):1952 年,J. Lederberg
    微生物产生抗药性的途径： 基因突变而产生抗药性； 抗药性质粒的获得(R 因子)； 生理上的适应。基因突变及其机制： 右图为突变的类型。
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    诱变（induced mutation）：
    碱基的置换（substitution），转换（transition），颠换（transversion）。两个例子:亚硝酸；5-溴尿嘧啶(碱基类似物base
    analog)。移码突变(frame-shift mutation phase-shift mutation)
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    染色体畸变(chromosomal aberration) 转座(transposition)：DNA
    序列通过非同源重组的方式，从染色体某一部位转移到同一染色体的另一部位或其它染色体上的某一部位。转座因子(transposable
    element):具有转座作用插入序列(insertion sequence，IS)；转座子（transposon，Tn）；
    转座噬菌体(transposable phage) 自发突变（spontaneous
    mutation）：由微生物自身有害代谢产物引起；由DNA
    复制过程中碱基配对错误引起；由背景辐射和环境因素引起。遗传密码改变的表型效应：
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    紫外线对DNA 的损伤及其修复紫外线(ultraviolet ray)对DNA 的损伤；嘧啶二聚体； 光复活作用(photo
    reactivation，photo restoration) 切除修复（excision repair） 突变与育种自发突变与育种（
    Breeding by spontaneous mutation）
    从生产中育种；定向培育优良菌株。自然选育的目的：维持原有的产物的合成水平(稳产)；诱变后的菌株群体中表现出各种生理特性需要纯化。诱变育种（breeding
    by induced mutation） 诱变育种的几个方向：提高产量；改进产品质量；产生新的生物活性物质诱变育种的基本环节（左图所示）
    出发菌株→诱变→初筛→复筛→放大→获得优良变异株。诱变育种两个主要的环节：诱变（induced
    mutation）；筛选（screening）。诱变育种中的几个原则： 诱变剂的选择：简便有效；
    诱变剂的种类：物理诱变剂，化学诱变剂，拟辐射物质（radiomemetic chemical）；
    诱变剂量的选择：存活率或死亡率曲线，剂量-诱变率曲线； 出发菌株(original
    strain)的选择：处理细胞所处的状态，一般为单孢子悬液； 表型延迟(phenotype
    lag)：遗传型虽已突变,但表型却要经染色体复制、分离和细胞的分裂后才表现出来。利用复合处理的协同效应（synergism）；利用和创造形态、生理和产量之间的相关指标；设计高效的筛选方法：推理选育。突变株的筛选:产量突变株的筛选,抗药性突变株的筛选,营养缺陷型菌株的筛选
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    营养缺陷型突变株：野生型菌株（wide type strain）；原养型（prototroph）； 回复突变株（back mutant,
    reverse mutant）；基本培养基（minimum medium,MM)； 补充培养基(supplemented
    medium，SM）；完全培养基（complete medium，CM）。前体1→A→B→C→D→前体2 途径α β γ 酶↑ ↑ ↑
    a b c 基因一个基因一条多肽链筛选营养缺陷型菌株的四个环节：
    诱变；淘汰野生型（抗生素法，菌丝过滤法）；检出缺陷型（夹层培养法，限量补充法，逐个检出法，影印平板法）；鉴定缺陷型（生长谱法）。维生素的生长谱营养缺陷型菌株的应用：赖氨酸，研究代谢途径。氨基酸的生长谱
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    研究代谢途径： 粗糙链孢霉（Neurospora crassa） 瓜氨酸－ ＋ ＋ 鸟氨酸－ － ＋ 突变株Ⅰ 突变株Ⅱ 突变株Ⅲ
    精氨酸＋ ＋ ＋ 前体→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸→.. 艾姆氏试验(Ames
    test)：生物的遗传物质是核酸；凡对微生物有效的诱变剂对高等动物同样有效；化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌率成正比；凡致癌物质都是诱变剂，但并非所有的诱变剂都能致癌；95％的致癌剂有诱变作用，
    约90％的非致癌剂就没有诱变剂的作用。材料：鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型菌株，老鼠肝脏抽提液。
    第三节基因重组和基因杂交基因重组(gene recombination) 遗传重组(genetic
    recombination)：两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定基因组的过程。原核生物的基因重组转化(transformation)
    转导(transduction) 接合(conjugation, mating) 原生质体融合(protoplast fusion)
    转化：受体菌直接吸收来自供体菌的DNA
    片段，通过交换把他整合到自己的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象。受体细胞（recipient cell, receptor）
    供体细胞（donor cell） 转化子（transformant）
    华东理工大学《微生物学教程》上课讲义：
    感受态：受体细胞最易接受外源DNA 片段并实现转化的生理状态。转化的过程：感受态细胞吸收DNA；DNA
    掺入细胞后的整合。转化的要求：受体细胞处于感受状态（competence）
    转化的特点：直接吸收；受体细胞处于感受态转染（transfection） 转导：通过缺陷噬菌体的媒介，将供体细胞的DNA
    片段携带入受体细胞中，通过交换和整合， 使后者获得前者的部分遗传性状。缺陷噬菌体（defective phage）
    转导子（transductant） 普遍性转导（generalized
    transduction）：完全缺陷噬菌体。特点：随机包裹；转导子非溶原性。局限性转导（specialized
    transduction）：部分缺陷噬菌体。特点：转导的是特定基因；转导子为缺陷溶原性。普遍性转导和局限性转导的比较普遍性转导和局限性转导的比较普遍转导任何基因能转导的基因不结合到寄主上噬菌体在寄主中的位置获得转化噬菌体的方式转导子的区别通过敏感菌的裂解非溶原性特定基因结合到寄主上通过溶源菌的诱导部分溶原性