1971 年首次报道；现已鉴定的有20 多种。分子结构：含246~375 个核苷酸的单链环状RNA 分子，没有蛋白质外壳。专性活细胞内寄生。例：马铃薯纺锤形块茎类病毒(PSTV)；鳄梨白斑类病毒。卫星RNA（satellite RNA） 依赖辅助病毒(helper virus) 进行复制的小分子单链RNA 片段（拟病毒） 特性：必须依赖辅助病毒才能进行侵染和复制，可干扰辅助病毒的复制。卫星病毒：必须依赖辅助病毒才能复制。9 例：卫星烟草花叶病毒STMV(Satellite tobacco moscire virus)。丁型肝炎病毒（Hepatitis delta virus,HDV）δ肝炎病毒；辅助病毒：乙型肝炎病毒。朊病毒（prion） 是蛋白质侵染因子(protein infection)；为疏水蛋白质。1982 年美国斯坦利.普鲁西内尔(S.B. Prusiner)提出；于1997 年获诺贝尔生理学与医学奖。朊病毒病：库鲁病（Kuru）；克－雅氏病（CJD，Creutzfeldt-Jakob disease）；GSS 综合症( Gerstmann-Straussler-Scheinker)；致死性家族失眠症（FFI，fatal familial insomnia）。潜伏期长人的朊病毒病三种形式：传染型，遗传型，散发型。
第三节病毒与实践噬菌体与发酵工业噬菌体的分离培养：
分离；纯化；制备；噬菌斑及效价测定。噬菌体的防治： 污染的原因：生产菌株本身；环境及发酵罐本身；空气过滤器；环境；操作人员。防治：识别：正确的判断，普及知识；消灭污染源：罐及管道的死角，控制活菌体的排放（摇瓶，排气），净化环境，筛选抗噬菌体菌株。病毒与人类的疾病干扰素1957 年发现，为糖蛋白，由大多数脊椎动物对病毒感染应答产生， 天然的抗病毒物质。干扰素诱导剂作用于活细胞后，由活细胞产生的一种蛋白质，当它再作用于其它细胞时，该细胞即可获得抗病毒和抗肿瘤等方面的免疫力干扰素的作用机制蛋白质和病毒核酸结合. 抑制病毒的反转录干扰素的种类α- 干扰素：白细胞干扰素β- 干扰素：成纤维细胞干扰素γ- 干扰素：免疫干扰素（是由淋巴细胞接受抗原刺激而产生的）。天然产生的很少, 一般是由基因工程菌产生的人类的病毒病一般的病毒病：天花；小儿麻痹症(脊髓灰质疫苗)；肝炎(乙肝疫苗、甲肝疫苗)；脑膜炎。理想的药物不多,一般注射疫苗加以预防。肿瘤：1911 年，病毒可以使鸡致癌。现在认为人体存在癌基因，癌基因有防癌的作用，但当它发生细胞突变时，其结构发生变化， 失去抑制细胞生长的能力，从而导致癌变。艾滋病（Aids）：全称为人类获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immune Dificiency Syndrome)， 由人体免疫缺损病毒（HIV）引起。1987 年HIV 病毒为球形。有两种：HIV-1 危害人体（9 型，A B C D E F G H O）。致病原理： 正常的免疫系统：抗原传递给T 细胞.B 细胞.产生抗体。HIV 病毒与T 细胞相似，从而破坏了正常的免疫系统，由于没有了抗体，故表现出抵抗力差。原先寄生于中非猴类上的小小病毒1981 年首先在中美洲发现1983 年从病原体上分离到了该病毒1987 年定名为HIV 治疗：疫苗：灭活疫苗，重组疫苗。药物：AZT(叠氮脱氧胸腺嘧啶核苷)。传播途径：不正常性行为，血液，注射器，母婴传给幼儿。防止策略：抑制病毒HIV 的增殖，增强机体的免疫力，杜绝传播途径。病毒在基因工程中的应用只有一半左右的基因参与其生命活动，因此可插入分子量较大的DNA 片段。λ噬菌体：科斯质粒（cosmid）: λ噬菌体的粘性末端和质粒构建而成。特点：感染力强；cos 位点连接形成环状，似质粒；可克隆大片段。用途：理论研究；包涵体：昆虫病毒的多角体用于生物防治；吞噬绿脓杆菌。危害：工业发酵的污染；人类的疾病。光能碳源\能源光能异养型有机物光能自养型无机物
第五章微生物的营养和培养基营养(nutrition)：
生物体从外部环境中摄取对其生命活动必须的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种最基本的生理功能。营养物(nutrient)：具有营养功能的物质。第一节微生物的六种营养要素细胞的化学组成：元素：C、H、O、N、矿物元素；存在形式：有机物、无机物。微生物是杂食性的：一般生物能利用的，微生物能利用；一般生物不能利用的，微生物也能利用；一般生物有害的，微生物还能利用。微生物的营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。碳源(carbon source)：有机碳源：淀粉、葡萄糖等；无机碳源：Na2CO3 等。葡萄糖、乳糖的二次生长。氮源(nitrogen source)：有机氮源：蛋白胨、黄豆粉、玉米浆；无机氮源：NH4NO3、(NH4)2SO4； 速效氮源，迟效氮源。能源(energy source)：化学物质，辐射能。生长因子(growth factor)：有三类：氨基酸，维生素，核苷酸。无机盐：提供矿物元素和微量元素。水：水是良好的溶剂；生化反应在水中进行；水的比热大。
第二节微生物的营养类型划分依据：
碳源和能源。化学能化能异养型化能自养型
单纯扩散(simple diffusion) 氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基酸等小分子； 亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输它利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。又称被动运输(passive transport)
促进扩散(facilitated diffusion) 需要特异性载体蛋白(carrier protein)，即渗透酶（大多为诱导酶）。每种载体蛋白运输相应的物质。从高浓度到低浓度。原理：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。
第三节营养物质进入细胞的方式
营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输，而关键是细胞膜。运输：不耗能运输（单纯扩散，促进扩散）；耗能运输（主动运送，基因移位）。主动运送(active 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。
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 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
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。