食品微生物学复习资料
第一章绪论
1.微生物是细菌,真菌,病毒,类病毒;是肉眼看不到的低等生物。
2.微生物的五大共性:微生物的体积微小,比表面积大(比表面积=表面积/体积);繁殖快,个体长不大;吸收多,转化快,生长旺,繁殖快;种类繁多,分布广泛;适应性强,易变异。简单构造,低等。
3.食品微生物学发展历史:史前期(显微镜的发明,列文虎克);初创期(巴斯德瓶颈试验否定自然发生说,巴斯德效应(第四章1)即呼吸抑制发酵,免疫学制成狂犬病疫苗);发展期(柯赫法则,共存性观察-分离-接种-再分离);成熟期(1950s,DNA双螺旋结构)。
第二章微生物的形态与结构
1.细菌的特点:个体微小,结构简单,无成形细胞核,二等分分裂生殖。
2.球菌:单球菌,双球菌,四联球菌,链球菌,八叠球菌,葡萄球菌(金黄色葡萄球菌-化脓);杆菌:长杆菌,短杆菌,单杆菌,双杆菌,链杆菌;螺旋菌:弧菌,螺菌。
3.影响细菌形态的因素:基因因素,菌龄,环境(温度,PH,培养基)。
4.利用显微镜测量细菌个体大小通常需先对菌体进行固定和染色,形态观察:单染色(涂片,固定,染色,水洗,干燥);负染色(染背景);活菌染色(美兰,死细胞是蓝色,活细胞是无色);复染色(革兰氏染色,结晶紫初染-碘液媒染-乙醇洗脱(脱脂类物质)-沙黄/番红染色-革兰氏阳性细菌{G+,细胞壁厚,肽聚糖多,脂类少}呈紫色,革兰氏阴性细菌{G-,细胞壁薄,肽聚糖较少,脂类较多}呈沙黄色/番红色)。
5.细菌—质粒细胞壁的主要化学组成:肽聚糖,N-乙酰葡萄糖胺+N-乙酰胞壁酸+氨基酸短肽。细胞壁主要功能:保护细胞免受机械性或渗透压的破坏;维持细胞特定外形;细胞外结构的支撑点。
6.细菌--细胞(质)膜,半透性薄膜,主要化学成分,磷脂和蛋白质,流动镶嵌模型。细胞膜主要功能:物质进出;合成细胞壁;原核细胞能量产生场所;细胞外结构的支撑点。
7.细菌--核糖体,蛋白质+RNA,原核生物核糖体沉降系数为70S,真核生物细胞器核糖体也为70S,而细胞质中的核糖体却为80S;沉降系数与沉降时间成反比,S=K/T,K为固定系数。
8.细菌—细胞质及其内含物,气泡,控制细菌沉浮,如好氧细菌和厌氧细菌同在水中,好氧细菌通过增加气泡个数使之浮起来接触空气,厌氧细菌则反之。
9.细菌细胞的特殊结构:1>鞭毛:细菌的运动“器官”,检测细菌是否有鞭毛的两种方法,活性炭混合用溶解性吸附性好的染料染色,培养基(琼脂)中培养一昼夜;2>菌毛,又称纤毛,是纤细中空管状结构的蛋白质微丝,使菌体附着于物体表面的功能;3>性毛,是提供某些物质的菌毛,一般是细菌的雄性菌株向雌性菌株传递遗传物质。4>荚膜,和黏液层及微荚膜共称糖被,是细菌细胞外多糖构成的一种形式,保护菌体,粘附物体表面。5>芽孢,细菌的休眠构造,介于细胞壁和细胞膜之间,有芽孢的微生物耐热性高。
10.真菌—细胞壁的主要成分:几丁质,纤维素(葡聚糖,甘露聚糖)。
11.真菌--细胞器:1>线粒体,双层膜,细胞呼吸产生能量的场所,内膜含有ATP合成酶,ATP合成在线粒体的内膜上,有DNA和基质,像个小型原核微生物;2>内质网,含核糖体颗粒,合成脂质(粗面内质网)和蛋白质(光面内质网);3>高尔基体,运输中心,运输蛋白质和糖类,由囊泡运输。4>液泡,出现在细胞发育后期,维持渗透压,随细胞生长增多变大。
12.酵母菌:卵圆型的,水生的,出芽生殖的真核微生物,与人体的关系密切,
细胞壁上有芽痕(出芽繁殖的标记);繁殖方式有二等分分裂繁殖,孢子繁殖,出芽繁殖(注意酵母菌生活史图,质配-核配-分裂-形成孢子囊-原细胞膜破裂释放内细胞);酸性条件下发酵成酒精,碱性条件下发酵成甘油。
13.菌丝根据隔膜的有无而分为无隔菌丝和有隔菌丝,无隔菌丝无隔膜而多核,称为多核单细胞,有隔菌丝是多细胞组成的,细胞是单核或多核。但是,严格来说,菌丝不是有细胞组成,判断细胞的条件是闭合的细胞膜,而隔膜有孔,只能说菌丝是细胞核存在的一个固定的细胞质体积的功能单位。
14.霉菌:丝状的真菌,可以陆生(所以较酵母菌高等一些),细胞壁的化学主体是几丁质,繁殖方式有无性生殖,有性生殖,孢子生殖(原垣/壁,孢子囊,分生,节孢子,卵,接合,子囊,担孢子*)。
15.常见霉菌:a毛霉:顶部孢子囊,有很强的蛋白酶的活力,用于制造腐乳,酱油。b根霉:顶部孢子囊,气生菌丝,有假根和营养菌丝(匍匐菌丝),有糖化酶的活力,用于制造黄酒,甜酒酿。c曲霉:有黄曲,红曲,黑曲,黑曲功效最多最好,既有糖化酶蛋白酶,还有柠檬酸等其他酶,酸。d红曲霉:菌丝交叉,有孢子座,孢子囊可长在枝杈间,有较强蛋白酶和糖化酶,制红腐乳,还有活血效果,降血压的保健品应用。e青霉:产生青霉素,青霉素杀菌的本质,抑制肽聚糖的形成,从而抑制细胞壁的形成在细菌繁殖期起杀菌作用。(注意五种霉的作图)
16.真菌菌落形态:质地疏松,绒毛状,絮状,拉丝,粘稠,干状,粉末状,蛛网状。
17.病毒的基本特点:超显微(电子显微镜)结构的,无细胞结构,仅由核酸(RNA或DNA链)和蛋白质(衣壳,酶)构成,专性活细胞内寄生,在活细胞外具有一般大分子物质的特性,一旦进入活细胞内又具有生命特征,每种病毒只含有一种核酸。
18.支原体是能独立生活的最小的微生物,立克次氏体必须要有宿主才能生存。
19.针对动物的病毒叫做病毒,针对微生物的病毒叫做噬菌体。
20.凡导致寄主细胞裂解者,称为烈性噬菌体,而不使寄主细胞发生裂解,并与寄主细胞同步复制的噬菌体,称为温和噬菌体,这种寄主细胞成为溶源菌。
21.烈性噬菌体侵染细胞过程:吸附-侵入-增值(复制)-成熟(装配)-裂解(释放)。温和噬菌体一旦进入细胞内,同类病毒遗传物质不可再进入该溶源菌。温和噬菌体在一定条件下也可转化成烈性噬菌体。
22.亚病毒。只有核酸:类病毒-只有RNA的病毒(针对动物),小分子DNA,RNA能直接进入宿主细胞;拟病毒,类类病毒,针对植物。只有蛋白质:阮病毒(逆翻译,逆转录)。
第三章
1.微生物的营养类型:
光能自养型,能源光,氢供体无机物,碳源co2,蓝细菌,蓝藻;光能异养型,能源光,氢供体有机物,碳源co2及有机物,紫色无硫细菌;化能自养型,能源无机物,氢供体无机物,碳源co2,铁硫细菌;化能异养型,能源有机物,氢供体有机物,碳源有机物,绝大多数细菌和全部真核微生物。(问答题)
2.微生物对营养的吸收方式:单纯扩散,熵增过程,无需能量,无需载体蛋白,一般运输H2O,NH3,酒精等;协助扩散,高浓度到低浓度,需载体蛋白,PO4,SO4;主动运输,低浓度到高浓度,要ATP要载体蛋白,乳糖,氨基酸;基因移位,ATP载体蛋白,物质分子结构改变,嘌呤,核苷,葡萄糖等。
3.培养基的配置原则:1>营养全面(CN源比合理,营养协调,总能量够);2>生长环境适宜(PH适宜,渗透压平衡);3>杀菌消毒;4>经济节约,考虑成本;5>
可供应性,适宜生长的特殊需求,生长因子。
4.麦芽汁:大麦打粉200g+水800g,60度~70度水浴4h,使淀粉变成麦芽糖,加一个鸡蛋清使杂志沉淀,过滤既得麦芽汁;土豆汁:将马铃薯洗净去皮,切碎,取200克,加水1000毫升,煮熟,然后用纱布过滤,弃去残渣,滤下的汁加2%琼脂,20克蔗糖,煮融,分装到试管中。也可将马铃薯切成黄豆大小的碎块,每支试管放3—4粒,再加入融化好的琼脂、蔗糖。
5.培养基的分类:天然培养基,组合培养基,半组合培养基;固体培养基,半固体培养基,液体培养基,脱水培养基;加富培养基,选择培养基,鉴别培养基。EMB培养基,伊红美兰染料。
6.微生物的生长:是指生物量(质量,数量,大小)的生长。
7.生物量测定法:
直接测定法——测体积,离心管离心后测体积大小,一般适用于沉降系数大的;直接测定法——测质量,离心管离心后,过滤用醋酸纤维膜,过滤烘干,过滤,生理盐水清洗,烘干,称量得干重;
间接测定法——比浊法,与一系列梯度的已知浊度浓度的液体进行目测比较,精确的可用分光光度计,对某一培养物内的菌体生长作定时跟踪时,可采用一种特制的有侧臂的三角烧瓶。将侧臂插入光电比色计的比色座孔中,即可随时测定其生长情况,而不必取菌液;
间接测定法——生物量测定(生理指标法),含氮量,含碳量,产酸产气等(大肠杆菌产酸产气显阳性);
测定计数法——比例计数法(直接),已知颗粒浓度的液体与待测液混合,镜检数目;
测定计数法——血细胞计数板法(直接),计数板上,通常每个30~300个细胞数的物质;
测定计数法——平板菌落计数法(间接),液体稀释后与固体培养基混合培养,每个活细胞形成一个菌落形成单位,一段时间后计算平板上出现的菌落数,再乘以样品的稀释度,也可用涂布法进行;
测定计数法——液体稀释法(间接),3个连续的10倍稀释液5ml,接种到试管1ml,记录每个稀释度出现生长的试管数,查MPN(mostprobablenumber,最近似数,最大可能数)表;
8.生长曲线:定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线,高等生物生长有“时序控制”。
9.典型生长曲线:
Ⅰ延滞期:生长速率为0,细胞体积增大,细胞内RNA含量增加,尤其是mRNA,
合成代谢旺盛,对不良环境敏感;
Ⅱ对数期:生长速度R最大,代时最短,细胞进行平衡生长;
Ⅲ稳定期:正负生长速率处于平衡,原因营养物质特别是生长限制因子的减少耗尽,营养物质的比例失衡,有害代谢产物的累积,PH等环境条件越来越不适宜;Ⅳ衰亡期:负增长,R为负值,细胞出现退化,衰亡,自溶等现象;
10.连续培养:利用在培养基里不断补充新鲜营养物质并搅拌均匀,或者不断以同样的速度排除培养物(菌体和代谢产物),以达到动态平衡,长期保持在对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上;恒浊法,控制排出代谢产物的速度(营养液流速);恒化法,保持营养液流速不变,控制某一生长限制因子的浓度;
11.同步培养:通过人工或者自然的方法使细胞处在分裂步调一致的状态;诱导法,选择法(书上);过滤,区带离心,模块脱法;
12.微生物生长的营养微素:
a.protein分解能力:细菌,霉菌
b.fat分解能力:细菌>霉菌(黄曲霉)>酵母(弱)
c.starch淀粉,sugar碳水化物(单糖)分解能力:所有微生物都强
d.食品中的蛋白酶活性强的:枯草杆菌,黑曲霉酵母也行
13.影响微生物生长的因素——温度:
热死温度:细菌在10min内被完全杀死的最低温度;
热死时间:一定温度和特定条件下,杀死一定数量微生物所需的时间;
D值(decimalreductiontime):在一定温度下,活菌数减少90%所需要的时间;121℃下的D值则称为Dr值;
Z值(Zvalue):缩短90%的热死时间所需升高的温度;
F值(Fvalue):121℃下,杀死一定数量微生物所需的时间;即121℃下的热死时间;
14.嗜冷=40℃;细菌都能生长,霉菌不嗜热,酵母只嗜温(冷抑制);但无论是哪一种,适温都是20℃~25℃;
15.最嗜热的细菌是嗜热脂肪芽孢杆菌,还有一种肉毒梭状芽孢杆菌,严格厌氧,食品中以它的死作为指标;
16.低温影响:快速冷冻时,出于对数期的微生物DNA复制时合成终止,引起细胞大量死亡,又称为冷休克;慢速冷冻(结冰晶大,易破坏细胞壁,死的多);
17.温度系数Q:温度每升高10℃,微生物生长速率的倍数(1.5~2.5),但温度升高,酶的活性降低的快;
18.影响微生物对热的抵抗因素:菌种(嗜热,芽孢,低等,球菌,革兰氏阳性菌,孢子体,细菌>霉菌>酵母),菌龄(老的耐热),个体数量(多),基质(fat,protein,sugar多的耐热),耐干热不耐湿热,PH值,盐含量;
19.影响微生物生长的因素——干燥(水分)
水分活度AW=食品中水的蒸汽分压P/纯水蒸气分压Q;
耐旱:霉菌>酵母菌>细菌;
蛋白质变性:由于水分子的撞击,使空间结构发生变化;
20.影响微生物生长的因素——渗透压
等渗溶液:微生物正常生长;
低渗溶液:微生物吸水膨胀,甚至涨破;
高渗溶液:微生物失水质壁分离;
21.影响微生物生长的因素——PH(影响酶的活性,尤其是细胞外酶)
PH
适应PH氛围由大到小:霉菌,酵母菌,细菌;
霉菌,酵母菌的最适PH为5~6,细菌的最适PH为7;最适PH是指外环境,而微生物内环境PH必须接近中性;
嗜碱性微生物:硝化菌,尿素分解菌,根瘤菌,放线菌;耐偏碱:干链霉菌;嗜酸性微生物:硫杆菌属;耐偏酸:乳酸杆菌,醋酸杆菌,许多肠杆菌,假单胞菌;
22.微生物会改变环境的酸碱度,可是培养基的原始PH改变,原因:糖类脂类代谢产酸;蛋白质类代谢产碱;
23.环境PH对微生物的作用:改变细胞膜所带电荷状态,从而影响细胞对营养物质的吸收;影响代谢过程中酶的活性;改变环境中营养物质的可溶性;改变环境中有害物质的毒性;
24.影响微生物生长的因素——氧气
专性好氧菌:霉菌,大部分放线菌及部分细菌,细胞含有超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶;
兼性厌氧菌:酵母和部分细菌,细胞含有超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶;微好氧菌:霍乱弧菌,氢单胞菌属;
耐氧菌:乳链球菌,乳酸乳杆菌;
专性厌氧菌:梭状芽孢杆菌菌属,双歧杆菌菌属;
有害微生物的控制
25.灭菌:利用物理化学因子,使存在于物体中所有微生物丧失其生活力(生长繁殖能力)的措施;食品上的杀菌包括灭菌和消毒;
26.消毒:利用温和的理化因素,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,而对被消毒对象基本无害的措施;
27.防腐:抑菌措施,利用一些理化因素使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但未死亡的状态;
28.商业灭菌:从商品角度对某些食品进行的灭菌方法。是指食品经过杀菌处理后,按照所规定的微生物检验方法,在所检食品中无活的微生物检出,或者仅能检出极少数的非病原微生物,并且他们在食品保藏过程中,不能进行生长繁殖,这种灭菌方法就称作商业灭菌;
29.食品中常用灭菌方法
30.干热灭菌法:
1>火焰灭菌法:灭菌快速彻底,如微生物接种时的接种环;
2>干热灭菌法:在干燥箱中通过热空气灭菌,玻璃器皿等耐热的;
31.湿热灭菌法的优点:热蒸汽穿透力强,细胞物质在含水量高时容易变性凝固;蒸汽凝固时释放的大量蒸汽潜热可迅速提高灭菌物品的温度;
32.常压法:1>巴氏灭菌:LTH(longtimeheating,63℃30min),HTST(hightemperatureshorttime,72℃15s),牛奶,啤酒,果酒等;2>煮沸消毒法:100℃水煮沸15min以上;3>间歇灭菌法:高温蒸煮数分钟,培养过夜,再蒸煮,如此重复;
33.加压法:1>高压蒸汽灭菌法,嗜热脂肪芽孢杆菌制剂及热变色纸带;2>连续加压蒸汽灭菌法;
34.理想消毒剂:杀菌力强,运用方便,价格低廉,对人畜无害,无味无嗅;
第四章
1.有氧呼吸:1分子葡萄糖生成34~36份ATP,约占40%葡萄糖能量;无氧呼吸:巴斯德效应(呼吸抑制发酵),在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗量减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应;发酵:氢受体为有机物的无氧呼吸;
2.初级代谢:能使营养物质转换成细胞结构物质,维持微生物正常生命活动的生理活性物质或能量的代谢;次级代谢:如一些微生物积累发酵产物的代谢过程,以初级代谢产物为前体物质,合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质,抗生素,毒素,激素,色素等;
3.EMP途经,又称糖酵解途径;P89
4.大分子物质的降解:1>糖类:有氧条件下co2和H2O,无氧条件下酒精,甘油(酵母,微生物),乳酸;2>protein:氨基酸AA→有氧生成CO2,H2O,尿素(腐化),无氧生成NH3,有机酸(腐败);3>fat:有氧生成CO2,H2O,无氧生成酮体(臭);
5.合成代谢:微生物利用能量代谢所产生的能量,中间产物及从外界吸收的小分子物质,合成复杂的细胞物质的过程;三要素:能量,中间物质,小分子前体物质;
第五章
1.突变是指遗传物质突然发生了稳定的可遗传的变化,是一种遗传的状态,突变包括基因突变和染色体畸变;基因突变只涉及一个或几个核苷酸碱基的改变,也可以是染色体上基因本身的变化,称为点突变;染色体畸变是染色体数目的变化或大片段的异常改变;
2.具有某种突变型(带有突变基因)的个体或细胞称为突变体;突变体的基因型或表型称为突变型;和其相对的原存在状态,即突变之前的基因型或表型称为野生型;
3.基因突变包括碱基颠换,转换,移码突变;颠换:嘧啶嘌呤间的替代;转换:嘧啶嘧啶间或者嘌呤嘌呤间的替代;移码突变:DNA分子的编码区插入或缺失非3倍数的核苷酸而导致的阅读框架的位移;
4.基因突变包括碱基的缺失,重复,倒位(同条单染色体上),易位(两条染色体之间);基因突变规律:不对应性,自发性,随机性,稀有性,独立性,可诱变性,稳定性,可逆性;突变的原因对突变的结果不造成直接影响,只起筛选作用;
5.按表型效应分类突变型:形态突变型,肉眼可见的,能造成细胞形态变化或引起菌落形态改变的突变型;生化突变型,没有形态效应,但导致某种特定生化功能改变的突变型,营养缺陷型,抗性突变型;致死突变型,由于基因突变而造成个体死亡或生活力下降的突变型;条件致死突变型,在某些条件下能成活,而在某些条件下是致死的突变型,温度敏感突变;
6.波动试验(fluctuationtest)又称彷徨试验、变量试验。实验证明抗噬菌体突变体的出现与接触噬菌体无关,而是基因突变的结果。此实验根据统计学原理设计:取对噬菌体敏感的大肠杆菌悬液(103/毫升)分别装入甲、乙两只试管内,每管10毫升。甲管中的菌液再分装50支小试管中,每管0.2毫升,保温24~36小时,及时把各小管的菌液分别倒在涂有噬菌体的平板上,经培养后,对各平板上出现的抗噬菌体的菌落计数;乙管中的菌液不分装,先保温24~36小时后才分成50份,加到同样涂有噬菌体的平板上,培养后分别对各平板上出现的抗性菌落计数。结果发现,来自甲管的50个平板中,各平板间菌落数相差甚大;乙管的菌落数则基本相同。这表明大肠杆菌对噬菌体的抗性来自基因突变,这种突变发生在大肠杆菌接触相应的噬菌体之前,由细胞在分裂过程中自发地、随机地产生。来自甲管的许多平板上不出现抗性菌落,是由于在接触噬菌体前没有发生过突变;在有的平板上可能出现几百个菌落,那是由于突变发生得较早,同时也说明某一性状的突变与环境因素不相对应。此试验亦用于证明抗药
性突变的出现与接触药物无关。
7.涂布试验(Newcombeexperiment)是1949年Newcombe设计的一个经典的实验,其目的是证明微生物性状的变异是由自发突变引起的,而不是由环境诱导的。与变量试验不同,该试验用的是固体平板培养法,其具体操作如下,先在12只培养皿平板上各涂以数目相等(5×10^4)的大量对噬菌体T1敏感的大肠杆菌,经5小时的培养,约繁殖12.3代,于是在皿上长出大量微菌落(这时每一菌落约含5100个细胞)。取其中6皿直接喷上T1噬菌体,另6皿则先用灭菌玻棒把上面的微菌落重新均匀涂布一次,然后同样喷上相应的T1。经培养过夜后,计算这两组培养皿上所形成的抗噬菌体菌落数。结果发现,在涂布过的一组中,共有抗性菌落353个,要比未经涂布
过的(仅28个菌落)高得多。这也意味着该抗性突变发生在未接触噬菌体前。噬菌体的加入只起甄别这类突变是否发生的作用,而不是诱导突变的
因素。
8.影印培养(replicaplating)试验--1952年,Lederberg夫妇设计了一种
,与更为巧妙的影印培养法,直接证明了微生物的抗药性突变是自发产生微生物的抗药性突变是自发产生,
相应的环境因素毫不相关的论点。所谓影印培养法,实质上是使在一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法。其基本过程是:把长有许多菌落(可多达数百个)的母种培养皿倒置于包有灭菌丝绒布的木圆柱(直径略小于培养皿)上,然后可把这一“印章”上的细菌一一接种到不同的选择性培养基平板上,待培养后,对各皿相同位置上的菌落作对比后,就可选出适当的突变型。据报道,用这种方法,可把母平板上10~20%的细菌转移到绒布上,并可利用它接种8个子培养皿。因此,通过影印培养法,可以从在非选择性条件下生长的细菌群体中,分离出各种类型的突变种。大致方法是:首先把大量对链霉素敏感的大肠杆菌K12涂布在不含链霉素的平板(1)的表面,待其长出密集的小菌落后,用影印法接种到不含链霉素的培养基平板(2)上,随即再影印到含有链霉素的选择性培养基平板(3)上。影印的作用可保证这3个平板上所生长的菌落的亲缘和相对位置保持严格的对应性。经培养后,在平板(3)上出现了个别抗链霉素的菌落。对培养皿(2)和(3)进行比较,就可在平板(2)的相应位置上找到平板(3)上那几个抗性菌落的“孪生兄弟”。然后把平板(2)中最明显的一个部位上的菌落(实际上是许多菌落)挑至不含链霉素的培养液(4)中,经培养后,再涂布在平板(5)上,并重复以上各步骤。上述同一过程几经重复后,只要涂上越来越少的原菌液至相当于平板(1)的培养皿(5)和(9)中,就可出现越来越多的抗性菌落,最后甚至可以得到完全纯的抗性菌群体。由此可知,原始的链霉素敏感菌株只通过(1)→(2)→(4)→(5)→(6)→(8)→(9)→(10)→(12)的移种和选择序列,就可在根本未接触链霉素的情况下,筛选出大量的抗链霉
素的菌株。
三个经典实验阐明了基因突变具有自发性和不对应性;
9.营养缺陷型突变株,由于代谢障碍而必须在培养基中添加某种物质才能生长的突变株;在科研中,可作为转化,转导,转座,代谢途径研究的遗传标记;在发酵工业中,可作为氨基酸,核苷酸等代谢产物的生产菌种;还可作为基因重组育种和杂交育种的选择标记;
10.某一细胞在一个世代中发生某一性状突变的几率,称为突变率;自发突变的机制:环境因素的影响,微生物自身产生的代谢物的影响,转座子所造成的插入突变,DNA复制过程中偶尔发生错误;
11.诱发突变:人为地用物理,化学,生物的方法处理微生物,使其遗传物质发生变异,从而达到改变其表型的目的;
12.诱变育种:人为地有意识的将对象生物置于诱变因子中,使该生物体发生突变,从这些突变体中筛选具有优良性状的突变株的过程。
13.人工诱变时用来处理微生物并能提高生物体突变频率的这些物理化学因素称为诱变因素,又称为诱变剂;物理,辐射,热,离子束;化学,碱基类似物;
14.艾姆氏试验,营养缺陷型菌株在基本培养基平板上不能生长,如果这一菌株接触化学试剂后接种到基本培养基平板上能生长,进而可推断所接触的化学试剂具有诱变作用,因为表明该化学试剂为“三致”(致突变,致畸,致癌)作用;一般采用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型(his-);
15.诱变育种一般步骤:出发菌株(纯化,活化,同步培养)→培养液(离心收集细胞,洗涤,制备均一的菌悬液)→单细胞或担孢子悬液(活菌计数,诱变预备试验)→诱变处理(活细胞计数,致死率计算)→中间培养(后培养)→平板分离;
16.出发菌株的选择:出发菌株的类型;对诱变剂的敏感性;具有特定生产性状的可能性;要尽量选择单倍体,单核细胞孢子等;
17.菌悬液的制备:细胞的生长状态(对数期,高速分裂期);菌悬液的均一性;菌悬液细胞浓度;菌悬液介质(生理盐水或缓冲液);
18.诱变剂选择:UV线,烷化剂;细胞透性及生理状态;经常变换诱变剂或复合处理;碱基置换易回复,染色体畸变,移码等不易回复;处理方法:单一诱变剂处理,复合处理;
19.后培养,即中间培养,诱变后的细胞理化性质和生长状态不稳定,突变体还没有产生稳定遗传的细胞。中间培养基的营养都十分丰富,培养是为了使突变基因纯合并表达,消除表型延迟现象;
20.出发菌株→诱变少数存活(存活率)→少数突变(突变率)→少数正变(正变率)→少数幅度大(高产率)→少数适宜投产(投产率);
21.突变菌株的筛选:淘汰野生型菌株(营养缺陷型的浓缩,减少野生型),青霉素法,菌丝过滤法,差别杀菌法,饥饿法;营养缺陷型的检出,逐个测定法,夹层培养法,限量补给法,影印培养法;
22.确定生长谱,加不同营养物于不完全培养基平板,根据细胞的生长情况确定其所需营养物;大类的鉴定营养因子:a酪素水解液(AA混合物);b水溶性维生素混合液;c酵母核酸水解液(碱基);d酵母膏水溶液;
23.杂交育种使用的培养基:
1>完全培养基CM,是一种含糖类,多种氨基酸,维生素,核酸碱基及无机盐等比较完全的营养基质,野生型和营养缺陷型菌株均可在完全培养基中生长;2>基本培养基MM,只含纯的碳源,无机氮和无机盐类,不含有氨基酸,维生素,核苷酸等有机营养物,营养缺陷型菌株不能在其上生长,只允许野生型生长。这种培养基要求严格,所有器皿必须用洗液浸泡过,用蒸馏水冲净,琼脂也需洗净;3>补充培养基SM,即鉴别培养基,基本培养基中加入已知成分的氨基酸,维生素,核苷酸等,本培养基通常是在鉴别分离子的类型时使用;
4>有限培养基LM,在基本培养基或蒸馏水中含有10%~20%完全培养基成分;
24.基因工程,又称为遗传工程,DNA重组技术,是指将一种生物体(供体)的基因与载体在体外进行拼接重组,然后转入另一生物体(受体)内,使引入的供体DNA片段成为受体遗传物质的一部分,其所带的遗传信息得以表达或创建出一个新的物种;
25.遗传重组:是指遗传物质从一个细胞向另一个细胞传递并导致DNA交换和重排的过程;手段包括基因突变和基因重组;
26.原生质体融合技术的优势:基因重组频率提高,重组的亲本范围扩大,融合子集中两亲本优良性状的机会增大,筛选效率高;
27.细菌的转化:受体细胞直接吸收裸露的外源DNA并与其自身遗传物质发生重组,从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象;携带基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞,并在其中稳定维持和表达的过程;
步骤:制备感受态受体细胞,转化因子的吸附和吸收,转化因子的整合及转化因子的形成;
28.转导:通过噬菌体作为媒介,把一种细菌的基因导入另一个细菌的过程;
29.细菌的接合:供体细胞和受体细胞直接接触后,质粒从供体细胞向受体细胞转移的过程;
30.菌种的保藏技术:斜面保藏法,液体石蜡保藏法,砂土保藏法,冷冻干燥保藏法,低温保藏法和液氮超低温保藏法;
31.菌种的退化或称衰退,由于自发突变使得选育得到的性能优良的菌种减少或丧失原有性状的现象;如目标产物合成能力降低,产量下降,生长速度变慢或变快,菌落形态发生变化等;
32.菌种退化的原因:基因突变,质粒的不稳定性或消除,连续传代,培养和保藏条件的影响;
33.菌种的复壮:通过人工选择法从中分离筛选出这些保持优良性状的个体,使菌种得到纯化,这是狭义的复壮;实践中,在菌种的性能尚未发生退化前,有意识的进行纯种分离和生产性能测定工作,以保持菌种稳定的性状;方法:纯种分离,宿主体内复壮,淘汰衰退个体;
第七章
1.微生物与生物环境间的相互关系:
1>互生关系:两种可以单独生活的生物,当它们生活在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的一种生活方式;嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌;
2>拮抗关系(竞争关系):一种微生物通过向环境中释放某种抗生物质来抑制另一种微生物生长,甚至杀死另一种微生物的现象;点青霉和革兰式阳性细菌;3>共生关系:两种生物共居在一起,相互协作,相依为命,甚至达到合二为一的一种相互关系;共生体—地衣(藻类+霉菌);
4>寄生关系:一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内,从中取得营养进行生长繁殖,同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象,前者称为寄生物,后者称为寄主或宿主;噬菌体和细菌;
5>捕食关系:一种较大型的生物直接捕捉吞食另一种生物以满足其营养需要的相互关系;原生动物和细菌藻类;
2.无菌动物:盲肠变小,必须摄入维生素K,抵抗力差,对非致病菌便敏感;
3.土壤微生物含量大小:细菌>放线菌>霉菌>酵母菌>纤维藻类>原生动物;
4.水中微生物:a.清水型微生物;b.腐水型水生微生物;
污水处理
5.五日生化需氧量(B0D5):20℃下,水样培养五天,一升污水所含微生物进行生物氧化所消耗氧的毫克数;
6.化学需氧量(COD):一升污水中所含有机物用强氧化剂进行化学氧化,所消耗的氧气折算成每升水样消耗氧的毫克数,用mg/L表示。该指标主要反映水体受有机物污染的程度;
7.氧化塘法,氧化塘是一个面积大、能接受阳光照射的浅池,污水从一端流入,从另一端溢流而出。在氧化塘中存在着三种作用。(1)有机物的好氧性分解和厌氧消化;前者主要由好氧细菌进行,后者则主要由厌氧菌进行;(2)光合作用:主要由藻类和水生植物进行;(3)藻类细胞的消除:由各种动物进行。所以用氧化塘法处理污水实际上是一个菌藻共生的生态系统。
8.洒水滤床法,将污水通过由一层石块及其上附着的生物膜组成的滤床,使污水中的有机物质被生物膜中的各种微生物区系强烈地吸附、降解、吸收和氧化,从而使污水变清。
9.活性污泥法,所谓活性污泥,是指一种由细菌、原生动物和其他微生物群体与污水中的悬浮有机物、胶状物和吸附物质在一起构成的凝絮团,在污水处理中具有很强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。将污水与一定量的回流污泥混合后流入曝气池,在通气翼轮的不断充气、搅拌下,与池内的已处理污水充分混合并得到较好的稀释,于是污水中的有机物和其他毒物被污泥中的好氧性微生物区系所降解、氧化或吸附,而微生物群体则得到了充分的繁殖。经一定时间后,通过溢流而进入沉淀池。在沉淀池内,由于没有通气和搅拌,故活性污泥重新沉入池底,除取出其中一部分作为新流入污水的“菌种”外,多余部分一般作厌氧消化处理,以进一步降低其BOD5
值。整个过程及其装置的基本原理见图;