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《微生物》知识梳理
一、知识概要

二、要点总结
 
(一)微生物的类群
 
1、概念:形体微小结构简单,通常用光学或电子显微镜才能看清楚的生物,统称为微生物。
 
2、类群:病毒、原核生物、真菌、原生生物。
 
(1)细菌(单细胞原核生物)
 
①结构:细胞壁、细胞膜、细胞质和核区
 
②繁殖方式:主要是二分裂
 
③菌落:单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖后形成的肉眼可见,具有一定形态结构的子细胞群体。具有大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等特点,可用于菌种鉴定。
 
(2)放线菌(单细胞原核生物)
 
①结构:由菌丝体构成,分为基内菌丝和气生菌丝两部分。
 
②繁殖方式:孢子生殖
 
③营养方式:大多为腐生(异养需氧型)
 
④应用:多数抗生素是由放线菌产生的
 
(3)病毒
 
①结构:由衣壳和核酸组成,少数还有囊膜和刺突
 
②繁殖方式:特称增殖,具体过程为吸附→注入→合成→装配→释放
 
(二)微生物的营养
 
1、所需的营养物质及功能
 
(1)碳源:能为微生物提供所需碳元素的营养物质;用于构成细胞和一些代谢产物,同时
 
也是异养型生物的能源;糖类是常用的碳源。
 
(2)氮源:能为微生物提供所需氮元素的营养物质;用于合成蛋白质、核酸、含氮的代谢产物;
 
铵盐、硝酸盐最常用;有些含C.H、O、N的有机物既可作氮源,也可作碳源。
 
(3)生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物,包括维生素、氨基酸、碱基等,一般是酶和核酸的组成成分;微生物缺乏合成这些物质所需的酶或合成能力有限,所以补充生长因子;酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等是常用的生长因子。
 
(4)水和无机盐
 
2、培养基配制的原则
 
(1)目的要明确:培养微生物的代谢类型
 
(2)营养要协调:注意各种营养成分的浓度和比例。最重要的是碳源和氮源的比例。如C∶N=4∶1时,菌体大量繁殖,产谷氨酸很少;而C∶N=3∶1时,菌体繁殖受抑制,但谷氨酸产量大增。
 
(3)pH要适宜:细菌6.5~7.5、放线菌7.5~8.5
 
3、培养基的种类
 
(1)根据物理性质划分:液体(工业生产)、半固体(观察运动)、固体培养基(分离鉴定)
 
(2)根据培养基的化学成分划分:天然培养基(成分不明,用于工业生产)、合成培养基(成分明确,用于分类、鉴定)
 
(3)根据用途划分
 
①选择培养基:加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物生长,促进所需要的微生物的生长。如青霉素抑制细菌、放线菌的生长,不抑制酵母菌和霉菌;高浓度食盐可抑制多种微生物生长,但不影响金黄色葡萄球菌。
 
②鉴别培养基:加入某种指示剂或化学药品配制而成,用于鉴别不同种类的微生物。如加入伊红-美蓝,可鉴别是否有大肠杆菌,有则菌落呈深紫色。
 
(三)微生物的代谢:微生物细胞内所发生的全部化学反应。(由于微生物的表面积和体积的比很大,能够迅速与外界环境进行物质交换,所以微生物的代谢异常旺盛)
 
1、微生物的代谢产物:分为初级代谢产物和次级代谢产物
 
(1)初级代谢产物
 
①概念:指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。
 
②特点:不同种类的微生物细胞中,初级代谢产物的种类基本相同;它的合成是始终不停的,任何一种产物合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动。
 
③种类:氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等
 
(2)次级代谢产物
 
①概念:指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能、或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。
 
②特点:不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同;它们可能积累在细胞内,也可能排到外环境中。
 
③种类:抗生素、激素、色素、毒素等(其中的抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有机化合物。
 
2、微生物代谢的调节:包括酶合成的调节和酶活性的调节
 
(1)酶合成的调节
 
①组成酶:微生物的细胞中一直存在的酶,合成只受遗传物质的控制
 
②诱导酶:在环境中存在某种物质的情况下才能合成的酶
 
③举例:大肠杆菌分解葡萄糖的酶是组成酶。分解乳溏的酶是诱导酶,是在乳糖的诱导下合成的。
 
④意义:这种调节既保证了代谢的需要,又避免了细胞内物质和能量的浪费,增强了微生物对环境的适应能力。
 
(2)酶活性的调节
 
①活性改变的原因:代谢过程中产生的物质与酶结合使酶结构发生改变。这种改变是可逆的,当代谢产物与酶脱离时,酶的结构和活性都能恢复
 
②举例:谷氨酸生产过程中,最终产物谷氨酸过量时,就会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,从而导致合成途径中断。而当谷氨酸浓度下降时,抑制就会解除,合成重新开始。
 
③特点:快速、精细的调节方式
 
(3)两种调节的关系:同时存在,密切配合,协调作用
 
3、微生物代谢的人工控制(措施和举例)
 
4、发酵(概念和种类)
 
(四)微生物的生长(常以微生物群体为单位来研究微生物的生长)
 
1、微生物群体生长的规律
 
(1)微生物群体生长的测定:人工培养、定期取样、测定群体生长情况
 
①测定方法:测细菌细胞数目、测重量
 
②绘制生长曲线
 
(2)规律:
 
①调整期:一般不分裂,代谢活跃,大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分。
 
②对数期:快速分裂,代谢旺盛,形态及生理特性比较稳定,常作为生产菌种和科研的材料。
 
③稳定期:繁殖速率与死亡速率相等(营养消耗、有害代谢产物积累、PH变化)活菌数目最多,代谢产物尤其是次级代谢产物积累,某些细菌开始形成芽孢。
 
④衰亡期:死亡速率大于繁殖速率,细胞会出现多种形态,有些细菌开始解体,释放出代谢产物等。
 
(3)在实践中的应用:
 
①获取菌种:对数期
 
②连续培养法:进入稳定期后,补充营养物质,不使进入衰亡期,从而提高代谢产物的产量。
 
2、影响微生物生长的环境因素
 
(1)温度:最适生长温度(25~37 ℃)
 
(2)pH:最适pH  真菌:5.0~6.0,多数细菌:6.5~7.5,放线菌:7.5~8.5
 
(3)氧:好氧型微生物(只能生活在有氧环境中);厌氧型微生物(在低氧、有些是无氧环境中才能生活);兼性厌氧型微生物(在有氧和无氧条件下,能以不同的代谢方式生长繁殖)。
 
(五)实验  学习细菌培养的基本技术
 
1、教学目的
 
(1)通过对牛肉膏蛋白胨培养基的配制,理解配制培养基的一般步骤和方法。
 
(2)理解灭菌的基本原理以及实验室中常用的灭菌方法。
 
(3)初步掌握细菌培养的基本技术。
 
2、实验原理
 
(1)配制培养基时要注意原料的选择和调节适宜的PH
 
(2)配制好的培养基必须经过灭菌,灭菌是指杀死一定环境中的所有微生物细胞、芽孢和孢子。
 
(3)对不同的材料,应当采取不同的灭菌方法:培养基一般采用高压蒸汽灭菌法,而接种环则用火焰灼烧法
 
3、方法步骤
 
(1)培养基的配制:①称量②溶化③调PH④分装⑤加棉塞⑥包扎
 
(2)灭菌:开锅加水→放入待灭菌的材料→加盖→排出锅内冷空气→维持98 KPa→排气。
 
(3)搁置斜面:将锅内试管等取出,在冷却至50 ℃时,搁置斜面,斜面长度不能超过试管总长度的1/2。
 
(4)接种:先洗净双手,用酒精擦拭,等手上酒精挥发以后,点燃酒精灯,然后进行接种,熄灭酒精灯,最后填写标签。附接种注意点如下:
 
①左手夹住菌种试管和接种斜面试管,拧松棉塞
 
②接种环灼烧灭菌
 
③右手无名指和小指夹住棉塞(不能放下),灼烧管口一周
 
④接种环伸入试管内,在末长菌的部位冷却,后挑取少量菌体,立即抽出
 
⑤在火焰旁迅速将接种环由斜面底部向外轻轻画蛇形细线
 
⑥抽出接种环,再用火焰灼烧管口,并在火焰上方将棉塞塞上
 
(5)培养:25 ℃下5-7d,37 ℃下24 h。
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