食品微生物
一，绪论
微生物：对所有形体微小，单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的低等生物的总称。
微生物难以认识的主要原因：个体微小，外貌不显，杂居混生，因果难联。
列文虎克，微生物学的先驱者：1、自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体，2、出于个人爱好对一些微生物进行形态描述。
巴斯德贡献：1、彻底否定了自然发生说（曲颈瓶实验），2、证明发酵，传染病，食品腐败是曰活微生物引发的，3、巴氏消毒法（高温瞬时75－90℃，保温15－16S，低温维持62－65℃，30min），4、预防接种提高机体免准功能，霍乱，狂犬病。
科赫贡献：1．微生物基本操作的贡献，2、对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a、证实了炭疽杆菌为炭疽病的病原菌，b、 c、科赫原则：1、在每一相同病例中都出现这种微生物，2、要从寄主分离出这种微生物并在培养基中培养出来，3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生，4、从试验发病的寄主中，能再度分离培养出这种微生物来。
微生物的五大共性：1、体积小，面积大，（比面值，3/r，大的比面值有利于微生物与周围环境进行信息交换）2、吸收多，转化快，食谱广（各种有机物），3、生长旺，繁殖快，4、适应强，易变异5、分布广，种类多。 二，原核微生物
原核生物：即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。
细菌：狭义，指一类细胞细短（直径约0.5微米，长度0.5~5微米），结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
细菌的形态极其简单，基本上只有球状，杆状和螺旋状三大类，仅少数为其他形状，如丝状三角形方形和圆形状。螺旋状的细菌称为螺旋菌，若螺旋不足一环者，则称为弧菌，满二到六环的小型、坚硬的螺旋状细菌可称为螺菌，而旋转周数多（通常超过六环），体长而柔软的螺旋状细菌则专称螺旋体。在自然界所存在的细菌中，以杆菌为最常见，球菌次之，而螺旋状的则最少。
革兰氏染色的原理：革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚，肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇（或丙酮）处理时，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，革兰氏阴性菌因其细胞壁薄，外膜层类脂含量高，肽聚糖层薄和交朕度差，遇脱色乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时再经番红等红色染料复染，就使革兰氏菌呈现红色，而革兰氏阳性菌则仍保留紫色。
革兰氏染色的步骤：1、初染，用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染；2、媒染、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固；3、脱色，用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经脱色后仍将结晶紫保留在细胞内为革兰氏阳性菌，而革兰氏阴性菌的结晶紫被洗掉，细胞呈现红色；4复染，用一种与结晶紫不同颜色碱性染料对涂片进行复染，例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性菌继续保持深紫色。
细胞壁是位于细胞最外的一层厚实，坚韧的外被，主要成分为肽聚糖，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种生理功能。其主要功能有一固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤。其主要功能有：1、固定细胞外形和提高机械强度，使其免受渗透
压等外力的损伤。2、为细胞的生长，分裂和鞭毛运动所必需。3、阻拦大分子有害物质。（某些抗生素和水解酶）进入细胞。4、赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。
革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁成分的比较 成分 肽聚糖 磷壁酸 脂质 蛋白质 占细胞壁干重的比例% 革兰氏阳性菌 含量很高（一般为90%） 含量较高（<30） 一般无（<2） 0~少量 革兰氏阴性菌 含量很低（5~20） 0 含量较高（约20） 含量较高 革兰氏阳性菌的细胞壁：其特点是厚度大（20~80nm，从几层到25层分子）和化学组份简单，一般含60%~95%肽聚糖和10%~30%磷壁酸。肽聚糖，又称黏肽，胞壁质和粘质复合物。是真细菌细胞壁中的特有成分。肽聚糖分子由肽和聚糖两部分组成，其中肽包括四肽尾和肽桥两种，而聚糖则是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸两种单糖相互间隔连接成的长链。每一个肽聚糖单体由三部分组成，1、双糖单位，2、四肽尾，3、肽桥（肽桥的变化甚多，由此形成了肽聚糖的多样性）。磷璧酸是结合在革兰氏阳性菌细胞壁上的一种酸性多糖，分为壁磷壁酸和膜磷壁酸（脂磷壁酸）两类。磷壁酸的主要生理功能：1、通过分子上的大量负电荷浓缩细胞周围的镁离子，钙离子等二价阳离子，以提高细胞膜上一些合成酶的活力。2、贮藏元素。3、调节细胞内自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。4、作为噬菌体的特异性吸附受体。5、赋予革兰氏阳性菌特异的表面抗原，因而用于菌种鉴定。6、增强某些致病菌对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬，并有抗补体的作用。
革兰氏阴性菌的细胞壁：革兰氏阴性菌细胞壁的特点是厚度较革兰氏阳性菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄（仅2~3nm），故机械强度较革兰氏阳性菌弱。外膜是革兰氏阴性菌细胞壁所特有的结构，它位于壁的最外层，化学成分是脂多糖，磷脂和若干种外膜蛋白。外膜具有控制细胞的透性，提高镁离子浓度，决定细胞壁抗原多样性等作用。脂多糖的主要功能是：1、类脂A是革兰氏阴性菌致病物质-内毒素的物质基础。2、脂多糖的负电荷较强，故与革兰氏阳性菌的磷壁酸相似，也有吸附镁离子，钙离子二价阳离子以提高其在细胞表面的浓度的作用。3、由于脂多糖的结构多变，使革兰氏阴性菌细胞表面的抗原决定簇呈现多样性。4、是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体。5、具有某种选择性吸收功能，如可透过水，气体和嘌呤，嘧啶，双糖，肽类和氨基酸等小分子营养物的功能。但能阻拦溶菌酶、青霉素、去污剂和若干染料等大分子进入细胞。革兰氏阴性菌因存在脂多糖外膜，故比革兰氏阳性菌更能抵抗毒和抗生素的毒害。 细胞膜又称细胞质膜，质膜或内膜。是一层紧贴在细胞壁内侧，包围着细胞质的柔软、脆弱、富有弹性的半透性薄膜，厚7~8nm，由磷脂（占20%~30%）和蛋白质（占50%~70%）组成。细胞膜的生理功能：1、能选择性的控制细胞内、外的营养物质和代谢物质的运送。2、是维持细胞内正常渗透压的结构屏障。3、是合成细胞壁和糖被（如肽聚糖，磷壁酸，脂多糖和荚膜多糖等）有关成分的重要场所。4、膜上还含有与氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢有关的酶系，可使膜的内外两侧间形成一电位差，此即质子动势。5、是鞭毛基体的着生部位，并可提供鞭毛旋转运动所需的能量，质膜上还存在着若干特定的受体分子，他们可以探测环境中的化学物质，以便做出相应的反应。
液态镶嵌模型的特点：1、膜的主体是脂质双分子层。2、脂质双分子层具有流动性。3、整合蛋白因其表面成疏水性，故可溶于脂质双分子层的疏水性内层中。4、周边蛋白表面含有亲水基团，故可通过静电引力与脂质双分子层表面的极性头相连。5、脂质分子层间或脂质与蛋白质分子间无共价结合。6、脂质双分子层犹如海洋，周边蛋白可在其上做漂浮运动，而整合蛋白则似冰山沉浸在其中作横向运动。
鞭毛：生长在某些细菌表面的长丝状，波曲的蛋白质附属物称为鞭毛，其数目为一条至数十条，具有运动功能。原核生物的鞭毛都有共同的构造，它有基体，钩形鞘和鞭毛丝三部分组成，革兰氏阳性和革兰氏阴性菌的鞭毛构造稍有区别，有单端鞭毛菌、端生从毛菌、两端鞭毛菌、周毛菌。其生理功能是运动。
芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低，抗逆性强的休眠结构。产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些为球菌。芽孢形成：产芽孢的细菌当处于环境中营养物缺乏和代谢产物浓度过高时，就引起细胞生长停止，进而形成芽孢。其变态过程为：1、DNA浓缩，形成束状染色质；2、细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中小体积的即为前芽孢；3、前芽孢的双层隔膜形成，这时芽孢的抗热性提高；4、在上述两层隔膜间充填芽孢肽聚糖，合成DPA-Ca（吡啶2，6-二羧酸钙），开始形成皮层，再经脱水，使折光率提高；5芽孢衣合成结束；6、皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；7、芽孢囊裂解，芽孢游离外出。芽孢萌发：由休眠状态的芽孢变成营养状态细菌的过程，包括活化、出芽和生长3个具体阶段。芽孢的耐热机制：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差以及皮层的离子强度很高，这就使皮层产生了极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，其结果造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，正是这种失水的核心才赋予了芽孢极强的耐热性。另一种学说则认为，芽孢皮层中含有营养细胞所没有的DPA－Ca，它能稳定芽孢中的生物大分子，从而增强了芽孢的耐热性。
细菌的繁殖：指一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程。方式：1，裂殖：指一个细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。包括二分裂（一个细胞在其对称中心形成一隔膜，进而分裂成两个形态，大小和构造完全相同的子细胞）、三分裂（形成一对Y形细胞，随后进行二分裂）、复分裂。2、芽殖：指母细胞表面（尤其右其一端）生形成一个小突起，估其长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。
放线菌的形态：孢子落在固体基质表面并发芽后，就不断伸长、分枝并以放射状向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄谢废物功能的基内菌丝体（营养菌丝）。同时在其上又不断向空间方向分化出颜色较深、直往较粗的分枝菌丝，为气生菌丝。 三：真核微生物
真核生物是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。真菌，显微藻类和原生动物等是属于真核生物类的微生物，故称为真核微生物。真菌的特点；1、无叶绿素，不能进行光合作用；2、一般具有发达的菌丝体；3、细胞壁多含几丁质；4、营养方式为异养吸收型，寄生或腐生生活方式；5、以产生大量无性或有性孢子的方式进行繁殖；6、陆生性较强。 真菌细胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白质和脂质。多糖构成的细胞壁中有形的纤维和无定形基质的成分。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，而高等陆生真菌这以几丁质为主。细胞核是细胞用于控制起一切生命活动的遗传信息（DNA）的储存，复制和转录的主要部位，它以染色质为载体储存到细胞内绝大部分的遗传信息。 细胞骨架是由微管，肌动蛋白丝和中间丝三种蛋白质纤维构成的细胞支架，成立体网状结构，具有支持，运输和运动等功能，以维持细胞的正常形态构造和保证内部活动的有序进行。 内质网分两类，他们间互相连通，其一是在膜上附有核糖体颗粒，称糙面内质网，具有合成和运送胞外分泌蛋白的功能，；另一种为膜上不含核糖体的光面内质网，它与脂质和钙代谢的密切相关。核糖体又称核蛋白体，是存在于一切细胞中的少数无膜包裹的颗粒状细胞器，具有蛋白质合成功能。
高尔基体是由一种有4~8个平行堆叠的扁平膜囊和大小不等的囊泡组成的膜聚合体，其上无核糖体；功能：将糙面内质网合成的蛋白质进行浓缩并与自身合成的糖类、脂质结合，经它加工、包装后形成糖蛋白、脂蛋白分泌泡，通过外排作用分泌到细胞外，故是协调细胞生化
功能和沟通细胞内外环境的重要细胞器。
融酶体：是一种由单层细胞膜包裹，内含多种酸性水解酶的小球形、囊泡状细胞器，主要功能是细胞内的消化作用，消化自身死亡蛋白质和外来异物。 线粒体：是进行氧化磷酸化反应的重要细胞器，其功能是把蕴藏在有机物中的化学潜能转化为生命活动的所需能量，故是一切真核细胞的动力车间。线粒体的外形呈囊状，构造十分复杂，由内外两层膜包裹能力充满液态的基质。外膜平整，内膜有着向基质内伸展，从而形成大量有双层内膜构成的嵴。
酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌，细胞直径约为细菌的十倍，是典型的真核微生物，通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状和香肠状。具有以下特点：1、个体一般以单细胞非菌丝状态存在；2、多数营出芽繁殖；3、能发酵糖类产能；4、细胞壁常含甘露聚糖；5、常生活在含糖量较高，酸度较大的水生环境中。
酵母菌细胞壁主要成分为酵母纤维素，成三明治状，外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖（是赋予细胞壁以机械强度的主要成分）。酵母菌，细胞膜上含有丰富的维生素D前体-麦角甾醇。 人们把只进行无性繁殖的酵母菌称为假酵母或拟酵母，而把具有有性生殖的酵母菌称为真降。无性繁殖：1、芽殖、即出芽生殖。2、裂殖、与细菌相似的二分裂繁殖方式；3、产生无性孢子、少数酵母菌可以在卵圆形营养细胞上长出小梗，其上产生肾形的掷孢子。孢子成熟后，通过特有的喷射机制将孢子射出。 霉菌：是丝状真菌的一个俗称，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。菌丝体分两类：密布在固体营养基质内部主要执行吸收营养物功能的菌丝体称营养菌丝体，而伸展到空间的菌丝体则称气生菌丝体。特化形态p60。 四、病毒
病毒是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物，其本质是一类含DNA或RNA的特殊遗传因子。其特性：1、形体极其微小，一般都能通过细菌滤器，故必须在电镜下才能观察；2、没有细胞构造，其主要成分仅为核酸和蛋白质两种，故又称分子生物；3、每一种病毒只含一种核酸，不是DNA就是RNA；4、即无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质组分；5、以核酸和蛋白质等元件的装配实现其大量繁殖；6、在离体条件下，能以无生命的分生物大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力；7、对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感；8、有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因中，并诱发潜伏性感染。典型病毒粒的构造（p68） 病毒粒的对称体制：病毒粒的对村体制有螺旋对称（烟草花叶病毒）、20面体对称（腺病毒）以及复合对称（T偶数噬菌体）。
噬菌体的繁殖：噬菌体及原核生物的病毒包括噬细菌体、噬放线菌体，噬蓝细菌体。其繁殖一般分为五个阶段及吸附、侵入、增殖（复制与生物合成）、成熟（装配）和裂解（释放）。凡是短时间内能连续完成以上五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，则称为烈性噬菌体，反之则称为温和噬菌体。噬菌体效价指每毫升试样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数。同一样品，根据噬菌斑计算出来的效价与用电镜计算出来的效价之比，称成班率。
定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线，因它可反映每种噬菌体的三个最重要的特征指数-潜伏期和裂解期的长短以及裂解量的大小。（图p76） 五、微生物的营养
营养是指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。营养物是指具有营养功能的物质，在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能在内。微生物的六类营养要素为碳源、氮源（一部分微生物是不需要利用氨基酸做氮源的，他们能把尿素、胺盐、硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所
需要的一切氨基酸，因而可称为氨基酸自养型生物；反之需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源的微生物，就是氨基酸异养型生物）、能源（能源谱包括化学物质和辐射能）、生长因子、无机盐（大量元素和微量元素）和水（作为反应介质、参与运输、作为反应物质）。
微生物的营养类型 营养类型 光能无机营养型 （光能自养） 能源 光 氢供体 无机物 基本碳源 CO2 实例 蓝细菌、紫／绿硫细菌、藻类 光能有机营养光 型（光能异养） 化能无机营养型 （化能自养） 无机物 有机物 无机物 CO2即简单有机物 CO2 红螺菌科的细菌（即紫色非硫细菌） 硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫黄细菌等 绝大多数原核生物，全部真菌和原生动物 化能有机营养有机物 型（化能异养） 有机物 有机物 营养物进入细胞的方式：1、单纯扩散属于被动因素。指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子，尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式；特点是依靠浓度差、不耗能、无特异性。2、促进扩散是溶质在运送过程中必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助但不消耗能量的一类扩散运送方式。3、主动运送是指一类需提供能量（包括ATP,质子动势或离子泵）并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运动方式；特点是耗能、需要特异性载体蛋白、逆浓度、物质不改变。（图p95）
设计培养基的四个原则：1、目的明确；2、营养协调、碳氮比应是指微生物培养基中所含的碳源中的碳原子摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比，一般地讲真菌需碳氮比较高的培养基（素食），细菌尤其是动物病原菌需要碳氮比较低的培养基或（荤食）。3、理化适宜、指培养的ph，渗透压，水活度（表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水和游离水的含量，也等于该溶液的百分相间湿度值，在0.998-0.60之间）和氧化还原电势的物理化学条件较为适宜；4、经济节约：以粗代精、以野代家、以废代好、以简代繁、以氮代朊、以纤代糖、以烃代粮、以国代进。
培养基的种类：按成分分、天然培养基、组合培养基、半组合培养基；按培养基外观的物理状态分、液体培养基、固体培养基、半固体培养基、脱水培养基；按培养基对微生物的功能分、选择培养基、鉴别培养基。 六、微生物的新陈代谢
新陈代谢是指推动生物一切生命活动的动力源和各种生命物质的加工厂，是活细胞中一切有序化学反应的总和。通常分为分解代谢和合成代谢；分解代谢又称异化作用，指复杂的有机分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量和还原力大作用；合成代谢又称为同化作用，它的功能与分解代谢正好相反，是指在合成酶体系的催化下由简单小分子，ATP形式的能量和还原氢形式的还原力一起共同合成复杂的大分子的生活过程。 微生物的能量代谢：是指，，，，，，，
生物氧化就是发生在活细胞内一系列产能性氧化反应的总称。生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢和失去电子三种；生物氧化的过程可分脱氢、递氢和受氢三个阶段；生物氧化的功能有产能、产还原力和产小分子中间代谢物三种，而生物氧化的类型则包括了呼吸，无氧呼吸、发酵三种。
EMP途径又称糖酵解，是以1分子葡萄糖为底物，约经10步反应而产生2分子丙酮酸、2
微生物末考重点
