GMP基础知识之微生物基本知识
微生物学基本知识
概述 …………………………………….......................................………………2-4
第一部分 原核微生物…………………......................................………………5-11
第二部分 真核微生物 ………………….......................................…………… 12-17
第三部分 微生物的营养和生态……….....................................………………18-21
第四部分 微生物的代谢和生长……….....................................………………22-29
第五部分 抗生菌和抗生素…………......................................…………………30-30
概 述
微生物的概念
是指一大群个体体积微小，结构简单，大多是单细胞，少数是多细胞，还有些没有细胞结构的低等生物。
微生物包括所有的原核生物（细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体等）、非细胞生物（病毒）和真核生物中的酵母菌、霉菌、原生动物和微小藻类。
微生物的类群及特点:
个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚。
个体小、
· 杆菌的平均长度：2 微米；
· 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度；
· 10-100亿个细菌加起来重量 =1毫克
· 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万；
这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很多属性都和这一特点密切相关。
结构简、
无细胞结构（病毒）；
单细胞；
简单多细胞；
胃口大、
消耗自身重量2000倍食物的时间：
大肠杆菌：1小时
人：500年（按400斤/年计算）
食谱广、
微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！
纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食。
繁殖快、
一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质，而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质。
易培养、
很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！
数量大、
在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！
分析表明，微生物占地球生物总量的60%！
分布广、
人迹可到之处，微生物的分布必然很多，而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！
eg:
数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）；
几千米的地下；
强酸、强碱、高热的极端环境；
常年封冻的冰川；
种类多、
· 微生物的生理代谢类型多；
· 代谢产物种类多；
· 微生物的种数“多”；
虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的1%。
级界宽、
变异易、
抗性强、
抗热：有的细菌能在265个大气压，250 ℃的条件下生长；
自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ℃；有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时才被*死；
抗寒：有些微生物可以在―12℃~ ―30℃的低温生长；
抗酸碱：细菌能耐受并生长的pH范围：pH 0.5 ~ 13；
耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（NaCl, 32%)中都有微生物生长；
抗压力：有些细菌可在1400个大气压下生长；
休眠长、
世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年
起源早、
38亿年前，生命在海洋中出现，陆地上就可能存在微生物
发现晚、
300多年前人们才真正发现微生物的存在
第一部分 原核微生物
微生物首先要分为细胞生物和非细胞生物两大类群。非细胞生物包括病毒和噬菌体，在本讲义中不作说明；细胞生物包括一切具有细胞形态的生物，又分为原核生物和真核生物。这两类微生物在细胞结构上，特别在细胞核上有显著区别，原核微生物的细胞核无核膜，细胞中只有明显的核区，核区内含有染色体；真核微生物的细胞核有核膜包围着一个明显的核，染色体位于核内。
细 菌
一、细菌的形态和大小：
细菌是单细胞生物，即一个细胞就是一个个体。细菌的基本形态有三种：球状、杆状和螺旋状，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。
1.球菌大小以直径表示，多为0.5-1.0微米。不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。
根据分裂后细胞排列方式的不同进行分类：
细胞分裂后，新个体分散而单独存在的是单球菌，如尿素微球菌；
两个细胞成对排列的是双球菌，如肺炎双球菌；
经两次分裂形成的四个细胞连在一起成田字形的是四联球菌，如四联微球菌；
多个细胞排成链状的是链球菌，如乳链球菌；
细胞沿着三个互相垂直的方向进行分裂，分裂后的八个细胞叠在一起成魔方状的是八叠球菌，如尿素八叠球菌；
细胞无定向分裂，形成的新个体排列成葡萄串状的是葡萄球菌，如金黄色葡萄球菌。
2.杆菌的大小以宽度×长度表示，一般为0.2-1.25×0.5-5.0微米。分为单杆菌、双杆菌、链杆菌等。杆菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。菌体两端形态各异，如钝圆、平截或略尖等。各种杆菌的长度与直径比例差异很大，有的粗短，有的细长。杆菌是细菌中种类最多的，如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等。
3.螺旋菌大小一般为0.3-1.0×1.0-50微米，根据细胞弯曲程度和螺旋数目分为两种。若菌体弯曲不足一圈，似逗号形，称为弧菌，如霍乱弧菌；菌体回转如螺旋状，则称为螺菌，如减少螺菌。
4.除此之外还有一些特出形态的细菌，如长有附属丝的红微菌，丝状的亮发菌等。
二、细菌的结构：
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细菌细胞是原核细胞，就是在细胞中没有细胞核结构，只有明显核区（拟核），外面无核膜包围。与有真正细胞核的真核细胞相比，其他结构成分也有差异，如原核细胞壁的主要成分是一类含有氨基酸的多糖，称为肽聚糖，而真核细胞壁主要由纤维素或甲壳质组成。
1.细菌细胞的基本结构是一般细菌共有的结构，包括细胞壁、细胞质膜、拟核、细胞质四个部分。此外，有些细菌还具有一些特殊结构，如有些细菌在细胞壁外有鞭毛、纤毛、荚膜或粘液层，在细胞质里有细胞内膜、气泡等，有些细菌在一定生活周期还产生芽孢。
*细胞壁是位于细胞最外面的一层坚韧而略具弹性的结构层，主要由肽聚糖构成，有固定外形和保护细胞等多种功能。
细菌细胞壁除肽聚糖外，还有其他成分，这需要将革兰氏阳性（G ）和革兰氏阴性(G-)这两类在染色反应上有区别的细菌分开来介绍。
细菌细胞壁的主要成分：
G 细胞壁只有一层，其中肽聚糖占很大的比重，约为细胞壁干重的40-90%。此外，磷壁酸可达细胞干重的10%，它是G 细菌的特有成分；G-细胞壁有两层，内壁层也以肽聚糖为主要成分，但只占细胞壁干重的5-10%；外壁层不含肽聚糖，其主要成分为蛋白质、磷脂和脂多糖。
（网络图片，侵权删除）
脂多糖由O侧链、核心多糖和类脂A三部分组成。不同种类的细菌脂多糖的化学组成不同。它的主要功能：
1）脂多糖结构的多变，决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性；
2）脂多糖负电荷较强，与磷壁酸相似，也有吸附Mg2 、Ca2 等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用，对细胞膜结构起稳定作用。
3）类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础；
4）具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能；
5）许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。
革兰氏阴性细菌的细胞壁，由于肽聚糖含量较少，网孔较大，被乙醇脱水后网孔进一步增大，所以在脱色时，结晶紫和碘复合物易被有机溶剂所抽提；而革兰氏阳性菌则不是这样，所以革兰氏染色反应，是有细胞壁的理化性质所决定的。
革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌除在细胞壁的构造上具有差异外，还有其他一些差异：
