華東理工大學(xué)微生物學(xué)筆記 |
第一章緒論 |
第一節(jié)微生物學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù) |
| 研究對(duì)象--微生物：微生物（Microorganism,,microbe）是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物的總稱。 微生物在生物界的地位：包括屬于原核生物的細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、； 屬于真核生物的真菌（包括藻狀菌綱、擔(dān)子菌綱、子囊菌綱、半知菌綱）； 以及屬于非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒。微生物學(xué)的任務(wù)：利用有利的一面為人類(lèi)造福、變有害為有利。 微生物與人類(lèi)的關(guān)系：疾病、物質(zhì)的霉變、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)。 |
第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展 |
第一階段--推測(cè)期； |
第三節(jié)我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展 |
| 古代對(duì)微生物學(xué)的認(rèn)識(shí)與利用：釀酒，輪作，種痘。微生物學(xué)簡(jiǎn)況：見(jiàn)課本7－8 頁(yè)。 |
第二章微生物形態(tài)與結(jié)構(gòu) |
Ⅰ原核微生物 |
第一節(jié)細(xì)菌細(xì)菌的形態(tài)和大小 |
| 形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀； 大�。阂晕⒚诪槎攘繂挝�。 細(xì)菌－原生質(zhì)膜（plasma membrance）、原生質(zhì)體（protoplast）、原生質(zhì)。 細(xì)菌細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁（cell wall） 在細(xì)胞最外層、多孔性的、具有一定屏障作用，水和某些化學(xué)物質(zhì)可以通過(guò)， 但對(duì)大分子物質(zhì)有阻攔作用。功能：韌性、彈性。 化學(xué)組成：肽聚糖。1 G+菌G-菌核糖體(ribosome) |
華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義： |
| G+菌與G -菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu) 內(nèi)壁層(2-3nm 肽聚糖層) 外壁層(8-10nm 脂多糖層) 細(xì)胞壁為一層（20~80nm 厚的肽聚糖層） 脂多糖：O-側(cè)鏈(具有抗原性)———核心———脂質(zhì)(內(nèi)毒素的毒性中心) G+菌與G -菌的細(xì)胞壁組成與結(jié)構(gòu)比較菌性質(zhì)G+菌G－ 肽聚糖含量少(10%) 多(40~90%) 直接連接通過(guò)五肽連接鏈連接方式氨基酸組成D-Glu-NH2 D-Glu DAP L-Lys 有無(wú)脂多糖有無(wú)脂蛋白無(wú)有垣酸細(xì)胞壁與革蘭氏染色原生質(zhì)體和球形體原生質(zhì)體(protoplast)：指在人為條件下，用溶菌酶除盡原有細(xì)胞壁或用青霉素抑制新生細(xì)胞壁的合成后，所留下的僅有一層細(xì)胞膜包裹著的圓球狀滲透敏感細(xì)胞，一般由革蘭氏陽(yáng)性菌形成。脆弱，高滲溶液球形體：指還殘留了部分細(xì)胞壁的原生質(zhì)體，一般由革蘭氏陰性菌所形成。細(xì)胞膜(cell membrane) 緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)的一層由磷脂和蛋白質(zhì)組成的柔軟、富有彈性的半透性薄膜。功能：主要為控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物進(jìn)出細(xì)胞。組成：磷脂蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)：流動(dòng)鑲嵌模型。間體(mesosome) 擬線粒體細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm) 被細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)，可總稱為細(xì)胞質(zhì)。主要成分：核糖體、貯藏物、各種酶類(lèi)、中間代謝物、無(wú)饑鹽、載色體和質(zhì)粒等，少數(shù)細(xì)菌還存在羧化體、伴孢晶體或氣泡等構(gòu)造。65%為核糖核酸，35%為蛋白質(zhì)。是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。原核生物70S，真核生物80S。2 貯藏物(reserve materials) |
華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義： |
| 一類(lèi)有不同化學(xué)成分累積而成的不溶性顆粒。在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩時(shí)，聚合成各種貯藏顆粒，在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)又被分解利用。氣泡(gas vacuoles) 存在于許多光能營(yíng)養(yǎng)型、無(wú)鞭毛運(yùn)動(dòng)水生細(xì)菌中的泡囊狀內(nèi)含物，內(nèi)中充滿氣體。外由僅2nm 厚的蛋白質(zhì)膜所包圍，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，以使其漂浮在合適水層中的作用，借以獲取光能、氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。核質(zhì)體(nuclear body) 又稱擬核，指原核生物所持有的無(wú)核膜包裹、無(wú)固定形態(tài)的原是細(xì)胞核，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。質(zhì)粒(plasemid) 核外基因(細(xì)胞質(zhì)基因)。質(zhì)粒的特性：1.環(huán)狀雙鏈小分子片段；2.決定細(xì)菌的某些遺傳特性；3.獨(dú)立自我復(fù)制，可轉(zhuǎn)移，能攜帶一定的遺傳信息；4.可自行消失。細(xì)菌細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu)莢膜(capsule) 某些細(xì)菌細(xì)胞壁外存在的一層厚度不定的膠狀物質(zhì)。包括微莢膜(<200nm)；莢膜(200nm)；粘液層(無(wú)明顯界面)；菌膠團(tuán)(幾個(gè)菌共有的)。莢膜的主要成分：多糖。莢膜的功能：1.保護(hù)細(xì)菌（致病菌）免受白細(xì)胞的吞噬；2.菌體外的貯存物。有莢膜的菌大多為致病菌；有莢膜菌落為光滑型致��；無(wú)莢膜菌落為粗糙型不致病。通過(guò)負(fù)染色法可觀察到鞭毛(flegellum)和菌毛(pilus , fimbria) 鞭毛：長(zhǎng)在細(xì)菌的體表，著生在細(xì)胞膜上的長(zhǎng)絲狀、曲波的附屬物。功能：為細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，運(yùn)動(dòng)的支點(diǎn)在細(xì)胞壁上。成分：為蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)：鞭毛絲，鞭毛鉤，基體。觀察：顯微鏡，半固體穿刺。分類(lèi)：?jiǎn)味吮廾�、端生叢毛菌、兩端鞭毛菌、周毛菌。鞭毛的位置和�?shù)目具有細(xì)菌分類(lèi)鑒定的意義。菌毛：性菌毛，普通菌毛。3 芽孢(endospore spore) 伴孢晶體(parasporal crystal；spore-companioned crystal) |
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| 產(chǎn)芽孢的菌有兩類(lèi)：好氣：Bacillus（枯草芽孢桿菌屬）；厭氣：Clostridium(梭狀芽孢桿菌屬)。定義：某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期，可在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形、厚臂、含水量低、抗逆性強(qiáng)的休眠構(gòu)造。芽孢形成過(guò)程①束狀染色質(zhì)形成；②細(xì)胞膜內(nèi)陷，細(xì)胞發(fā)生不對(duì)稱分裂，其中小體積部分即為前芽孢(forespore)；③前芽孢的雙層隔壁形成，這時(shí)抗輻射性提高；④在上述兩層隔壁間充填芽孢肽聚糖后，合成DPA，累積鈣離子，開(kāi)始形成皮層，折光率增高；⑤芽孢衣合成結(jié)束；⑥皮層合成完成，芽孢成熟，抗熱性出現(xiàn)；⑦芽孢囊裂解，芽孢游離。特性：含水量低，耐熱，含DPA-Ca。幾種位置和形狀： 如何觀察： 在形成芽孢的同時(shí)，在芽孢旁形成的一顆菱形、方形或不規(guī)則形的堿溶性蛋白質(zhì)晶體。為有毒蛋白質(zhì)，一般一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生一個(gè)，作為生物農(nóng)藥。例：蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis） 細(xì)菌的群體形態(tài)菌落(colony)：將單個(gè)細(xì)菌（或其他微生物）或一小堆同種細(xì)胞接種在固體培養(yǎng)基的表面(有時(shí)為內(nèi)層)，當(dāng)它占有一定的發(fā)展空間并給予適宜的培養(yǎng)條件時(shí)，該細(xì)胞就會(huì)迅速生長(zhǎng)繁殖并形成細(xì)胞堆，此即菌落。菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細(xì)胞為中心的一堆肉眼可見(jiàn)的、有一定形態(tài)、構(gòu)造等特征的子細(xì)胞集團(tuán)。菌落特征：一般呈現(xiàn)濕潤(rùn)、較光滑、較透明、較粘稠、易挑取、質(zhì)地均勻、以及菌落正反面或邊緣與中央部位的顏色一致等。單菌落表面特征群體效應(yīng)細(xì)菌的繁殖無(wú)性繁殖：不經(jīng)過(guò)兩性細(xì)胞的結(jié)合，只是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的分裂或營(yíng)養(yǎng)菌絲分化而形成同種新個(gè)體的過(guò)程。裂殖（橫分裂法）：同型，異型。繁殖的過(guò)程：細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的分裂；橫隔壁的形成；子細(xì)胞的分離。 |
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| 立克次氏體(Rickettsia) 處于細(xì)菌和病毒之間，但更接近細(xì)菌。G－菌特點(diǎn)：具有細(xì)胞壁，不能通過(guò)細(xì)菌濾器；專性細(xì)胞內(nèi)寄生，不能在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)。支原體(Mycoplasma) 介于細(xì)菌和立克次氏體之間，是原核生物中最小的，具有致病性。50-60 年代稱為PPLO 特點(diǎn)：無(wú)細(xì)胞壁，可通過(guò)細(xì)菌濾器；能在人工培養(yǎng)基但條件苛刻(需補(bǔ)充血清)；菌落形態(tài)似荷包蛋。衣原體(Chlamydia) 介于立克次氏體和病毒之間。以前將衣原體歸于病毒，沙眼衣原體特點(diǎn)：具有細(xì)胞壁，但能通過(guò)細(xì)菌濾器，專性細(xì)胞內(nèi)寄生（能量寄生）。支原體、立克次氏體、衣原體和病毒的比較比較項(xiàng)目細(xì)胞構(gòu)造含核酸類(lèi)型DNA和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA 核糖體細(xì)胞壁細(xì)胞膜繁殖時(shí)個(gè)體完整性大分子合成能力產(chǎn)ATP 系統(tǒng)氧化谷氨酰胺能力對(duì)抑制細(xì)菌抗生素的反應(yīng)病毒衣原體立克次氏體支原體無(wú)有有有無(wú)有有有有（含肽聚糖） 有(不含肽聚糖) 無(wú)無(wú)有（無(wú)甾醇） 有（含甾醇） 無(wú)有（無(wú)甾醇） 不保持保持保持保持無(wú)無(wú)有有無(wú)無(wú)有有無(wú)無(wú)有有敏感(對(duì)抑制細(xì)胞有抗性敏感壁合成者例外) 敏感（青霉素例外） |
第三章微生物的形態(tài)與構(gòu)造 |
Ⅱ真核微生物 |
| 原核生物與真核生物的比較原核生物即廣義的細(xì)菌，指一大類(lèi)細(xì)胞核無(wú)核膜包裹，只存在稱作核區(qū)（nuclear region）的裸露DNA 的原始單細(xì)胞生物，包括真細(xì)菌（eubacteria）和古生菌（archaea）兩大類(lèi)群。其中除少數(shù)屬古生菌外，多數(shù)的原核生物都是真細(xì)菌。真核生物是一大類(lèi)細(xì)胞核具有核膜，能進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等多種細(xì)胞器的生物。真菌、顯微藻類(lèi)和原生動(dòng)物等是屬于真核生物類(lèi)的微生物，故稱為真核微生物（eukaryotic micro-organisms）。第一節(jié)酵母菌(yeast) 存在的地方：含糖量較高的偏酸性環(huán)境（如果園）， 利用烴類(lèi)的酵母菌可在油田或煤油廠附近分離到。用途：理論研究；工業(yè)生產(chǎn)：食品工業(yè)(饅頭發(fā)酵釀酒)， 制藥業(yè)（提取核苷酸），作為菌體蛋白；有害的酵母菌：白色念珠菌（口腔潰瘍），表皮癬菌屬（足癬） 細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)造：形態(tài)：卵圓形，假絲狀。大小：比細(xì)菌大約十倍 |
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| 構(gòu)造： 細(xì)胞壁： 葡聚糖(glucan)， 甘露聚糖(mannan)；細(xì)胞膜：甾醇；細(xì)胞核：真核(如涂片好能看到的黑點(diǎn)即為細(xì)胞核)。繁殖方式： 無(wú)性繁殖：芽殖（主要方式），芽裂(產(chǎn)生橫隔壁， 較少見(jiàn))，裂殖（二分分裂）。有性繁殖：形成子囊孢子進(jìn)行有性繁殖，過(guò)程： 質(zhì)配→ 核配→減數(shù)分裂(核配形成的雙倍體可單獨(dú)存在，因?yàn)殡p倍體的酵母菌生活力強(qiáng)，所以工業(yè)生產(chǎn)上的酵母菌一般為二倍體。) 減數(shù)分裂包括二次細(xì)胞分裂和一次核分裂。在減數(shù)分裂過(guò)程中可發(fā)生基因重組。菌落特征：易挑起，乳白色，濕潤(rùn)，粘稠，比細(xì)菌的菌落大而且厚，酒香味。第二節(jié)絲狀真菌——霉菌(mold) 營(yíng)養(yǎng)來(lái)源：主要為糖類(lèi)和少量氮、礦物鹽類(lèi)，極易在含糖的食品（餅干、面堡、各種谷物和水果）上生長(zhǎng)。用途：工業(yè)上；理論研究。有害的霉菌：食品的霉變等。霉菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)：與放線菌一樣為絲狀菌，但菌絲比放線菌粗約10 倍。有單細(xì)胞和多細(xì)胞之分。菌絲也有三種：基內(nèi)菌絲，氣生菌絲，孢子絲。細(xì)胞壁成分：幾丁質(zhì)（為多糖，由N－乙酰葡糖胺通過(guò)β-1,4 糖苷鍵相連而成）。細(xì)胞膜：甾醇。霉菌的特征性菌絲： 根霉（假根） 毛霉（） 青霉（青霉穗）曲霉（足細(xì)胞） 菌落特征：不易挑起，菌落疏松，產(chǎn)色素。繁殖方式：無(wú)性繁殖：通過(guò)無(wú)性孢子繁殖； 有性繁殖：也是三個(gè)階段。第四章微生物的形態(tài)和構(gòu)造Ⅲ非細(xì)胞型生物第一節(jié)病毒(virion) 病毒的特性：個(gè)體極小，只能在電子顯微鏡下觀察到，能通過(guò)細(xì)菌過(guò)濾器；專性活細(xì)胞內(nèi)寄生；無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。病毒是超顯微的、無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的、專性活細(xì)胞內(nèi)寄生的實(shí)體。病毒的兩重性：活細(xì)胞外具一般化學(xué)大分子特征，活細(xì)胞內(nèi)具生命特征。 |
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| 病毒的形態(tài)構(gòu)造和化學(xué)組成病毒的大�。阂约{米為單位。病毒的形態(tài)：動(dòng)物病毒：圓形（球形）；植物病毒： 桿形；微生物病毒(噬菌體)：蝌蚪形。病毒的化學(xué)組成：蛋白質(zhì)（外殼），DNA 或RNA。病毒的結(jié)構(gòu)： 衣殼粒(capsomere) →衣殼(capsid) (蛋白質(zhì)外殼)； 衣殼＋核髓(core) (DNA 或RNA)→核衣殼蛋白質(zhì)外殼的作用：構(gòu)成病毒粒子外殼，起保護(hù)病毒核酸的作用。核髓的作用：貯存病毒的遺傳信息，控制病毒的遺傳變異、增殖及對(duì)宿主的感染性。動(dòng)物病毒：線狀雙鏈DNA 或單鏈RNA；植物病毒：線狀RNA；噬菌體：線狀雙鏈DNA。病毒的群體形態(tài)包涵體(inclusion body)：某些病毒寄生在宿主中會(huì)產(chǎn)生在光學(xué)顯微鏡下可見(jiàn)的小體，是病毒或尚未裝配的病毒亞基的聚集體，屬蛋白質(zhì)性質(zhì)，是有毒蛋白，作為生物農(nóng)藥。優(yōu)點(diǎn)：專一性高；毒性強(qiáng)；使用方便；對(duì)人、畜安全；保護(hù)環(huán)境。噬菌斑(plaque)：在菌苔上逐步形成的噬菌體群體，由于其侵蝕宿主細(xì)胞的結(jié)果，會(huì)使菌苔上出現(xiàn)—個(gè)個(gè)具有一定形狀、大小、邊緣和透明度的噬菌斑。(nucleocapsid) 第二節(jié)病毒的繁殖噬菌體(bacteriophage)的繁殖吸附(adsorption)：吸附是特異性的，即在受體細(xì)胞上有吸附位點(diǎn)，這樣的吸附不僅宿主細(xì)胞表面和噬菌體之間形成牢固的化學(xué)結(jié)合，而且病毒粒子本身在結(jié)構(gòu)上也發(fā)生了變化。當(dāng)宿主細(xì)胞發(fā)生突變后，就不能被噬菌體吸附. 抗噬菌體菌株。宿主細(xì)胞：有吸附點(diǎn)；有調(diào)節(jié)機(jī)制：可以修復(fù)細(xì)胞壁的微小損傷；修復(fù)能力是有限的：一旦被噬菌體大量吸附，細(xì)胞就裂解而噬菌體沒(méi)有增殖（自外裂解） 侵入（pentration） 尾部的酶水解肽聚糖，使細(xì)胞壁產(chǎn)生一小孔，注入核酸，而蛋白質(zhì)外殼則留在細(xì)胞的外面。尾鞘可以明顯提高噬菌體核酸的注入速率增殖（replication） 核酸的復(fù)制；蛋白質(zhì)的生物合成；噬菌體DNA 一旦進(jìn)入細(xì)胞中，細(xì)胞的活動(dòng)受噬菌體DNA 的支配，細(xì)胞核自動(dòng)裂解成碎片，根據(jù)噬菌體的基因復(fù)制噬菌體的核酸、蛋白質(zhì)等外殼成熟（maturity）或裝配裂解(lysis)或釋放(release) 在固體培養(yǎng)基表面可見(jiàn)噬菌斑；在液體培養(yǎng)基中可見(jiàn)培養(yǎng)物被溶解，培養(yǎng)基變清。8 溶原性細(xì)菌（lysogen; lysogenic bacteria） |
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| 噬菌斑及噬菌體效價(jià)（titre）：在這里，效價(jià)表示每毫升試樣中所含有的具侵染性的噬菌體粒子數(shù)，又稱為噬菌斑形成單位數(shù)。一步生長(zhǎng)曲線(one-step growth curve) 潛伏期(latent phase)，裂解期(rise phase)，平穩(wěn)期(burst size)。當(dāng)溫和噬菌體侵入宿主細(xì)菌細(xì)胞后，噬菌體DNA 復(fù)制，但不合成蛋白質(zhì)，宿主細(xì)胞也不裂解，繼續(xù)進(jìn)行正常的分裂繁殖，即在核染色體上整合有前噬菌體并正常生長(zhǎng)。在偶爾情況下，某一代發(fā)生裂解時(shí)放出新的子代噬菌體，故具有潛在釋放成熟時(shí)菌體的能力。溶原性細(xì)菌的特征：穩(wěn)定遺傳，自發(fā)裂解，誘發(fā)裂解，免疫性。溶原性細(xì)菌的復(fù)愈：溶源轉(zhuǎn)變。溶原性（lysogeny） 烈性噬菌體（lytic phage）； 溫和噬菌體（temperate phage）。噬菌體DNA 侵入宿主細(xì)胞后，噬菌體DNA 隨宿主細(xì)胞DNA 復(fù)制，噬菌體蛋白質(zhì)不能合成，宿主細(xì)胞也不裂解，繼續(xù)進(jìn)行正常的分裂繁殖。原（前）噬菌體（prophage）： 第二節(jié)亞病毒（subvirus） 類(lèi)病毒(viroid) 1971 年首次報(bào)道；現(xiàn)已鑒定的有20 多種。分子結(jié)構(gòu)：含246~375 個(gè)核苷酸的單鏈環(huán)狀RNA 分子，沒(méi)有蛋白質(zhì)外殼。專性活細(xì)胞內(nèi)寄生。例：馬鈴薯紡錘形塊莖類(lèi)病毒(PSTV)；鱷梨白斑類(lèi)病毒。衛(wèi)星RNA（satellite RNA） 依賴輔助病毒(helper virus) 進(jìn)行復(fù)制的小分子單鏈RNA 片段（擬病毒） 特性：必須依賴輔助病毒才能進(jìn)行侵染和復(fù)制，可干擾輔助病毒的復(fù)制。衛(wèi)星病毒：必須依賴輔助病毒才能復(fù)制。9 例：衛(wèi)星煙草花葉病毒STMV(Satellite tobacco moscire virus)。 |
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| 丁型肝炎病毒（Hepatitis delta virus,HDV）δ肝炎病毒；輔助病毒：乙型肝炎病毒。朊病毒（prion） 是蛋白質(zhì)侵染因子(protein infection)；為疏水蛋白質(zhì)。1982 年美國(guó)斯坦利.普魯西內(nèi)爾(S.B. Prusiner)提出；于1997 年獲諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。朊病毒病：庫(kù)魯�。↘uru）；克－雅氏�。–JD，Creutzfeldt-Jakob disease）；GSS 綜合癥( Gerstmann-Straussler-Scheinker)；致死性家族失眠癥（FFI，fatal familial insomnia）。潛伏期長(zhǎng)人的朊病毒病三種形式：傳染型，遺傳型，散發(fā)型。第三節(jié)病毒與實(shí)踐噬菌體與發(fā)酵工業(yè)噬菌體的分離培養(yǎng)：分離；純化；制備；噬菌斑及效價(jià)測(cè)定。噬菌體的防治： 污染的原因：生產(chǎn)菌株本身；環(huán)境及發(fā)酵罐本身；空氣過(guò)濾器；環(huán)境；操作人員。防治：識(shí)別：正確的判斷，普及知識(shí)；消滅污染源：罐及管道的死角，控制活菌體的排放（搖瓶，排氣），凈化環(huán)境，篩選抗噬菌體菌株。病毒與人類(lèi)的疾病干擾素1957 年發(fā)現(xiàn)，為糖蛋白，由大多數(shù)脊椎動(dòng)物對(duì)病毒感染應(yīng)答產(chǎn)生， 天然的抗病毒物質(zhì)。干擾素誘導(dǎo)劑作用于活細(xì)胞后，由活細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì)，當(dāng)它再作用于其它細(xì)胞時(shí)，該細(xì)胞即可獲得抗病毒和抗腫瘤等方面的免疫力干擾素的作用機(jī)制蛋白質(zhì)和病毒核酸結(jié)合. 抑制病毒的反轉(zhuǎn)錄干擾素的種類(lèi)α- 干擾素：白細(xì)胞干擾素β- 干擾素：成纖維細(xì)胞干擾素γ- 干擾素：免疫干擾素（是由淋巴細(xì)胞接受抗原刺激而產(chǎn)生的）。天然產(chǎn)生的很少, 一般是由基因工程菌產(chǎn)生的人類(lèi)的病毒病一般的病毒�。禾旎�；小兒麻痹癥(脊髓灰質(zhì)疫苗)；肝炎(乙肝疫苗、甲肝疫苗)；腦膜炎。理想的藥物不多,一般注射疫苗加以預(yù)防。腫瘤：1911 年，病毒可以使雞致癌�，F(xiàn)在認(rèn)為人體存在癌基因，癌基因有防癌的作用，但當(dāng)它發(fā)生細(xì)胞突變時(shí)，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 失去抑制細(xì)胞生長(zhǎng)的能力，從而導(dǎo)致癌變。艾滋�。ˋids）：全稱為人類(lèi)獲得性免疫缺陷綜合癥(Acquired Immune Dificiency Syndrome)， 由人體免疫缺損病毒（HIV）引起。1987 年定名。 |
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| HIV 病毒為球形。有兩種：HIV-1 危害人體（9 型，A B C D E F G H O）。致病原理： 正常的免疫系統(tǒng)：抗原傳遞給T 細(xì)胞.B 細(xì)胞.產(chǎn)生抗體。HIV 病毒與T 細(xì)胞相似，從而破壞了正常的免疫系統(tǒng)，由于沒(méi)有了抗體，故表現(xiàn)出抵抗力差。原先寄生于中非猴類(lèi)上的小小病毒1981 年首先在中美洲發(fā)現(xiàn)1983 年從病原體上分離到了該病毒1987 年定名為HIV 治療：疫苗：滅活疫苗，重組疫苗。藥物：AZT(疊氮脫氧胸腺嘧啶核苷)。傳播途徑：不正常性行為，血液，注射器，母嬰傳給幼兒。防止策略：抑制病毒HIV 的增殖，增強(qiáng)機(jī)體的免疫力，杜絕傳播途徑。病毒在基因工程中的應(yīng)用只有一半左右的基因參與其生命活動(dòng)，因此可插入分子量較大的DNA 片段。λ噬菌體：科斯質(zhì)粒（cosmid）: λ噬菌體的粘性末端和質(zhì)粒構(gòu)建而成。特點(diǎn)：感染力強(qiáng)；cos 位點(diǎn)連接形成環(huán)狀，似質(zhì)粒；可克隆大片段。用途：理論研究；包涵體：昆蟲(chóng)病毒的多角體用于生物防治；吞噬綠膿桿菌。危害：工業(yè)發(fā)酵的污染；人類(lèi)的疾病。光能碳源\能源光能異養(yǎng)型有機(jī)物光能自養(yǎng)型無(wú)機(jī)物第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)(nutrition)：生物體從外部環(huán)境中攝取對(duì)其生命活動(dòng)必須的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長(zhǎng)和繁殖需要的一種最基本的生理功能。營(yíng)養(yǎng)物(nutrient)：具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)。第一節(jié)微生物的六種營(yíng)養(yǎng)要素細(xì)胞的化學(xué)組成：元素：C、H、O、N、礦物元素；存在形式：有機(jī)物、無(wú)機(jī)物。微生物是雜食性的：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，微生物還能利用。微生物的營(yíng)養(yǎng)要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、水。碳源(carbon source)：有機(jī)碳源：淀粉、葡萄糖等；無(wú)機(jī)碳源：Na2CO3 等。葡萄糖、乳糖的二次生長(zhǎng)。氮源(nitrogen source)：有機(jī)氮源：蛋白胨、黃豆粉、玉米漿；無(wú)機(jī)氮源：NH4NO3、(NH4)2SO4； 速效氮源，遲效氮源。能源(energy source)：化學(xué)物質(zhì)，輻射能。生長(zhǎng)因子(growth factor)：有三類(lèi)：氨基酸，維生素，核苷酸。無(wú)機(jī)鹽：提供礦物元素和微量元素。水：水是良好的溶劑；生化反應(yīng)在水中進(jìn)行；水的比熱大。第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型劃分依據(jù)：碳源和能源�；瘜W(xué)能化能異養(yǎng)型化能自養(yǎng)型 |
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| 單純擴(kuò)散(simple diffusion) 氧、二氧化碳、乙醇、某些氨基酸等小分子； 親脂性分子從高濃度到低濃度的擴(kuò)散來(lái)運(yùn)輸它利用細(xì)胞膜的通透性，細(xì)胞膜是一道屏障。又稱被動(dòng)運(yùn)輸(passive transport) 促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion) 需要特異性載體蛋白(carrier protein)，即滲透酶（大多為誘導(dǎo)酶）。每種載體蛋白運(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)。從高濃度到低濃度。原理：利用膜內(nèi)、膜外被運(yùn)輸物質(zhì)和載體蛋白的親和力的不同。 第三節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，涉及到物質(zhì)的運(yùn)輸，而關(guān)鍵是細(xì)胞膜。運(yùn)輸：不耗能運(yùn)輸（單純擴(kuò)散，促進(jìn)擴(kuò)散）；耗能運(yùn)輸（主動(dòng)運(yùn)送，基因移位）。主動(dòng)運(yùn)送(active transport) 是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)的主要方式。需要特異性載體蛋白需要能量來(lái)改變載體蛋白的構(gòu)象。是逆濃度梯度的運(yùn)輸�；鶊F(tuán)移位(group translocation) 在運(yùn)輸過(guò)程中，物質(zhì)分子發(fā)生了化學(xué)變化。每輸入一個(gè)葡萄糖分子，就要消耗一個(gè)ATP 的能量。 |
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| 第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基(medium，culture medium)：是一種人工配制的、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合養(yǎng)料。選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法四個(gè)原則：目的明確（根據(jù)不同微生物的營(yíng)養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基）；營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)（注意營(yíng)養(yǎng)物的濃度和配比，特別是碳氮比（ C/N ））；物理化學(xué)條件適宜（PH、滲透壓、水活度）； 經(jīng)濟(jì)節(jié)約。四種方法：生態(tài)模擬，查閱文獻(xiàn)，精心設(shè)計(jì)，試驗(yàn)比較。培養(yǎng)基的種類(lèi)及其應(yīng)用按對(duì)培養(yǎng)基的了解來(lái)分天然培養(yǎng)基(complex medium, undefined medium)，較經(jīng)濟(jì)，一般用于大規(guī)模生產(chǎn)組合培養(yǎng)基(defined medium)或稱合成培養(yǎng)基(synthetic medium)，較昂貴，一般用于研究工作（代謝、遺傳分析），特點(diǎn)：組份精確，重復(fù)性好。按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)來(lái)分固體培養(yǎng)基(solid medium)，一般加有凝固劑，凝固劑含量一般為1～2％ 作為凝固劑的條件：不被微生物分解利用，生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)保持固體狀態(tài)，凝固點(diǎn)溫度對(duì)微生物無(wú)害，不因滅菌而破壞，透明度好、配制方便、價(jià)格低。用途：由于固體培養(yǎng)基能提供表面，形成單菌落，因此可用于：菌種分離、鑒定、保藏等半固體培養(yǎng)基(semi-solid medium)，凝固劑含量一般約為0.5% 用途：觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)，測(cè)定噬菌體效價(jià)等。液體培養(yǎng)基(liquid medium)，培養(yǎng)基中沒(méi)有凝固劑。用途：大量培養(yǎng)微生物，研究生理代謝等。按培養(yǎng)基的功能來(lái)分選擇培養(yǎng)基(selected medium) 用途：將混合軍中所需的目的微生物分離出來(lái)加富培養(yǎng)基(enriched medium) 鑒別培養(yǎng)基(differential medium) 用途：細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)遺傳研究第六章微生物的代謝和發(fā)酵新陳代謝(metabolism)簡(jiǎn)稱代謝，是指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代謝(catabolism)和合成代謝(anabolism)的總和。即新陳代謝＝分解代謝＋臺(tái)成代謝分解代謝又稱異化作用，是指復(fù)雜的有機(jī)物分子通過(guò)分解代謝酶系的催化產(chǎn)生簡(jiǎn)單分子、能量(一般以腺苷三磷酸即ATP 形式存在)和還原力(或稱還原當(dāng)量，一般用[H]來(lái)表示)的作用。合成代謝又稱同化作用，與分解代謝正好相反，是指在合成代謝酶系的催化下，由簡(jiǎn)單小分子、ATP 形式的能13 初級(jí)代謝： 次級(jí)代謝： 第一節(jié)微生物的能量代謝華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義量和[H]形式的還原力一起，共同合成復(fù)雜的生物大分子的過(guò)程。最初的能源（primary energy sources）： 有機(jī)物，還原態(tài)無(wú)機(jī)物，日光輻射能。通用能源（universal energy source）： ATP。生物氧化：脫氫、遞氫、受氫。發(fā)酵：基質(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為有機(jī)物。葡萄糖→ 丙酮酸（EMP 途徑） 產(chǎn)生2 個(gè)ATP（ 底物水平磷酸化） 由于基質(zhì)氧化不徹底，發(fā)酵的結(jié)果仍積累有機(jī)物，所以產(chǎn)生的能量較少。例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸，產(chǎn)生54 kcal 的能量不同的微生物發(fā)酵可產(chǎn)生不同的產(chǎn)物，例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸or 乙醇o(jì)r 丙酮丁醇有氧呼吸：徹底的氧化過(guò)程�；|(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為分子氧。葡萄糖→CO 產(chǎn)生38 個(gè)ATP，其中底物水平磷酸化產(chǎn)生2 個(gè)ATP，氧化磷酸化產(chǎn)生36 個(gè)ATP EMP 途逕：葡萄糖→丙酮酸；丙酮酸→乙酰CoA（氧化脫羧體系）；TCA 循環(huán)。電子傳遞鏈無(wú)氧呼吸： 基質(zhì)為有機(jī)物，最終電子受體為無(wú)機(jī)物。C6H12O6+12KNO3→6CO2+12KNO2+6H2O ＋ 429kcal 三種生物氧化方式的產(chǎn)能水平比較2 + H2O |
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| 最高：有氧呼吸，第二：無(wú)氧呼吸， 最低：發(fā)酵�！肮砘稹钡纳飳W(xué)解釋： 在無(wú)氧條件下，某些微生物在沒(méi)有氧、氮或硫作為呼吸作用的最終電子受體時(shí)，可以磷酸鹽代替，其結(jié)果是生成磷化氫(PH３)，一種易燃?xì)怏w。當(dāng)有機(jī)物腐敗變質(zhì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種情況。若埋葬尸體的墳?zāi)狗饪诓粐?yán)時(shí)．這種氣體就很易逸出。農(nóng)村的墓地通常位于山坡上，埋葬著大量尸體。在夜晚， 氣體燃燒會(huì)發(fā)出綠幽幽的光，長(zhǎng)期以來(lái)人們無(wú)法正確地解釋這種現(xiàn)象，將其稱之為“鬼火”。烴類(lèi)化合物的分解烴類(lèi)化合物主要是被氧化，是一個(gè)絕對(duì)需氧的過(guò)程，在缺氧條件下，烴類(lèi)完全不受微生物影響。（所以地下沉積的石油會(huì)長(zhǎng)期不變） 能分解烴類(lèi)的微生物：細(xì)菌（假單胞菌，分枝桿菌，棒狀桿菌）；放線菌（鏈霉菌，諾卡氏菌）；酵母菌。一般在油田及煉油廠附近都能分離到。應(yīng)用：萘被假單胞菌利用生成水楊酸；丙烯氰生成丙烯酰胺；石油脫蠟；石油代替糧食發(fā)酵； 石油探測(cè)。絕對(duì)好氧：優(yōu)點(diǎn)：石油不被破壞；缺點(diǎn)：發(fā)酵過(guò)程需通入大量氧氣，消耗動(dòng)力；發(fā)酵培養(yǎng)基中需要加乳化劑（因?yàn)闊N類(lèi)石油類(lèi)物質(zhì)，與水不相容）。第二節(jié)生物固氮固氮生物：能使氮分子還原成氨的生物。一般均為原核生物，于1888 年分離到。能固氮的微生物：自生固氮菌，共生固氮菌，聯(lián)合固氮菌。固氮的生化機(jī)制：固氮反應(yīng)的必要條件：固氮酶(nitrogenase)，能量（ATP），還原力，嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境。固氮的生化途徑：N2+8[H]+18~24ATP→2NH3+H2+18~24ADP+18~24Pi |
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| 第七章微生物的生長(zhǎng)及其控制生長(zhǎng)(growth)：個(gè)體體積或重量的變化；繁殖(reproduction)：個(gè)體數(shù)量的變化。個(gè)體生長(zhǎng)→個(gè)體繁殖→群體生長(zhǎng)；群體生長(zhǎng)＝個(gè)體生長(zhǎng)＋個(gè)體繁殖。生長(zhǎng)和繁殖是交替進(jìn)行的。衡量群體生長(zhǎng)的量：重量、體積、密度、濃度、個(gè)體數(shù)目等。第一節(jié)測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法純培養(yǎng)的分離法自然界中的微生物都是雜居在一起的，每種微生物的生長(zhǎng)情況是不同的。純種分離：稀釋到平皿法；平板劃線分離法； 單細(xì)胞挑取法；利用選擇培養(yǎng)基分離法。微生物生長(zhǎng)的測(cè)定測(cè)定生長(zhǎng)量：測(cè)體積；稱干重；比濁法；生理指標(biāo)法(測(cè)含氮量；測(cè)含碳量；測(cè)磷、DNA、RNA、ATP。) 測(cè)細(xì)胞的個(gè)數(shù)：比例計(jì)數(shù)法、血球計(jì)數(shù)法、平板活菌計(jì)數(shù)法。 第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)規(guī)律細(xì)菌的個(gè)體生長(zhǎng)和同步生長(zhǎng)。研究細(xì)菌個(gè)體的生長(zhǎng)方法：用電子顯微鏡觀察細(xì)胞的超薄切片； 同步培養(yǎng)(synchronous culture)：使群體中的所有個(gè)體細(xì)胞盡可能的處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂期中。同步生長(zhǎng)（synchronous growth）：通過(guò)同步培養(yǎng)使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)一致的狀態(tài)。獲得同步生長(zhǎng)的方法：選擇法，誘導(dǎo)法。典型生長(zhǎng)曲線(growth curve) 四個(gè)階段： 延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。16 華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義生長(zhǎng)速率常數(shù)(growth rate constant)：每小時(shí)分裂的代數(shù)R。延滯期(lag phase) 特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)為零，代謝活躍，對(duì)外界不良環(huán)境敏感，細(xì)胞變大，RNA(特別是rRNA) 含量增高。如何縮短延滯期：種齡，接種量，培養(yǎng)基成分。指數(shù)期(exponential phase) 特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)最大，代時(shí)(generation time)最短，細(xì)胞平衡生長(zhǎng)，酶系活躍，代謝旺盛。作為發(fā)酵生產(chǎn)的良好種子，可縮短延滯期。穩(wěn)定期(stationary phase) 特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)為零，菌體產(chǎn)量達(dá)最高點(diǎn)，菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物消耗有一定的比例關(guān)系。穩(wěn)定期到來(lái)的原因：營(yíng)養(yǎng)物耗盡，營(yíng)養(yǎng)物比例失調(diào)，積累了有害代謝產(chǎn)物，理化條件不適宜。如何延長(zhǎng)穩(wěn)定期：補(bǔ)料（增加養(yǎng)料，調(diào)節(jié)PH）。細(xì)胞開(kāi)始貯存糖原、異染顆粒和脂肪等貯藏物，芽孢桿菌開(kāi)始形成芽孢，積累次級(jí)代謝產(chǎn)物。初生代謝物(primary metabolites)，次生代謝物(secondary metabolites)，穩(wěn)定期產(chǎn)物(idiolites)，菌體生長(zhǎng)期(trophophase)，代謝產(chǎn)物合成期(idiophase)。衰亡期(decline phase；death phase) 特點(diǎn)：負(fù)生長(zhǎng)，菌體自溶。如何利用生長(zhǎng)曲線指導(dǎo)生產(chǎn)？種齡：利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的種子；延長(zhǎng)穩(wěn)定期；確定放罐時(shí)間。微生物的連續(xù)培養(yǎng)：?jiǎn)危ǚ郑┡囵B(yǎng)(batch culture)， 密閉培養(yǎng)(closed culture)，連續(xù)培養(yǎng)(continuous culture)，開(kāi)放培養(yǎng)(open culture)。恒濁器（turbidostat） 改變培養(yǎng)基的流速，以控制菌的濃度恒定。微生物在恒濁器中始終以最高的生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)。用于獲得大量菌體、與菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。恒化器（chemostat；bactogen） 培養(yǎng)基的流速恒定，以某一營(yíng)養(yǎng)物為生長(zhǎng)限制因子。用于與生長(zhǎng)速率相關(guān)的理論研究。單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器(one-step continuous fermentor)： 代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與菌體生長(zhǎng)速率平行。多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器(multi-step continuous fermentor)： 代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速率與菌體生長(zhǎng)速率不平行。連續(xù)發(fā)酵（continuous fermentation） 連續(xù)培養(yǎng)用于生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)，就稱為連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高效，便于自動(dòng)控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。缺點(diǎn)：菌種易退化，易污染雜菌，培養(yǎng)基利用率低。高密度培養(yǎng)（high cell-density culture） 基因工程菌提高產(chǎn)物的比生長(zhǎng)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位體積內(nèi)的產(chǎn)物量。提高分離提取的效率（下游工程down-stream processing）。關(guān)鍵問(wèn)題：補(bǔ)料，提高溶解氧濃度。 17 第三節(jié)影響微生物生長(zhǎng)的主要因素溫度從兩個(gè)方面來(lái)看： 溫度上升，反應(yīng)速率加快，生長(zhǎng)速率加快；溫度上升，蛋白質(zhì)、核酸被破壞。微生物的生長(zhǎng)有一個(gè)溫度范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)有一個(gè)生長(zhǎng)的最適溫度、最低溫度和最高溫度。最適溫度：菌代時(shí)最短，生長(zhǎng)速率最高。氧氣專性好氧菌(strict aerobe) ， 兼性厭氧菌(facultative aerobe) ， 微好氧菌(microaerophilic bacteria)，耐氧菌(aerotolerant anaerobe)，厭氧菌(anacerobe)。好氧生物因?yàn)橛蠸OD，因此劇毒的超氧陰離子自由基（O2·－ ） 被歧化成毒性稍低的H2O2 ， 在過(guò)氧化氫酶的作用下，H2O2 再變成無(wú)毒的H2O。PH 最適PH，最低PH，最高PH。PH 的影響：影響營(yíng)養(yǎng)物的離子化程度，影響環(huán)境中有毒物質(zhì)對(duì)微生物的粗性，影響代謝反應(yīng)中各種酶的活性。 華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義物理殺菌因素的代表——溫度利用高溫殺菌：干熱滅菌（焚燒滅菌，灼燒滅菌）；濕熱滅菌（煮沸消毒法，高壓蒸汽滅菌法，間歇滅菌法，巴斯德消毒法） 化學(xué)殺菌劑或抑菌劑表面消毒劑（重金屬鹽類(lèi)：紅汞； 有機(jī)化合物：酚類(lèi)、醇類(lèi)、酸類(lèi)、醛類(lèi)；氧化劑：鹵素及其化合物； 表面活性劑：新潔爾滅，肥皂；染料：龍膽紫；氣體：環(huán)氧乙烷）�？勾x藥物的代表——磺胺類(lèi)藥物第四節(jié)有害微生物的控制滅菌(sterilization)：采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施，稱為滅菌。消毒(disinfection)：采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體或動(dòng)植物有害的病原菌，而對(duì)被消毒的對(duì)象基本無(wú)害的措施。防腐(antisepsis)：利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，即通過(guò)制菌作用（becteriostasis）防止食品、生物制品等對(duì)象發(fā)生霉腐的措施�；�(chemotherapy)：利用具有高度選擇毒力（selective toxicity）即對(duì)病原菌具高度選擇毒力而對(duì)其宿主基本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)繁殖，借以達(dá)到治療該宿主傳染病的一種措施。抗代謝藥物一類(lèi)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物的結(jié)構(gòu)相似，并可干擾其正常代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)。SMZ：磺胺二甲惡唑（sulfamethoxazole） |
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| 抗生素抑制細(xì)胞壁的形成－青霉素（青霉素不能口服，它不耐酸，在胃中被降解）； 影響細(xì)胞膜的功能－多粘菌素； 干擾蛋白質(zhì)合成－鏈霉素； 阻礙核酸的合成－博萊霉素。微生物的抗藥性。微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性產(chǎn)生鈍化酶；改變細(xì)胞膜的透性；細(xì)胞內(nèi)被藥物作用的部位發(fā)生改變。利用抗藥性來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)例：如何利用抗磺胺類(lèi)藥物的菌株生產(chǎn)對(duì)氨基苯甲酸？ 磺胺對(duì)氨基苯甲酸如果對(duì)氨基苯甲酸增加，磺胺藥療效降低，所以尋找抗磺胺藥的菌株就可增加對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)量。第八章微生物的遺傳變異和育種遺傳性：親代具有把他所有的形狀給子代的特性。變異性：子代具有改變親代遺傳性狀的特征。遺傳型（genotype），表型（phenotype），變異（varition），飾變（modification）。 第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)： 轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：1928 年，F(xiàn). Griffith，肺炎雙球菌， Streptococcus pneumoniae。1944 年,O.T.Avery DNA RNA 蛋白質(zhì)多糖DNA+DNA 酶RⅡ RⅡ RⅡ RⅡ RⅡ 少量SⅢ - - - ___ 噬菌體感染試驗(yàn):1952 年,A. D. Hershey（侯喜） M. Chase（蔡斯） 病毒的重建試驗(yàn): 1956 年，H. Fraenkel-Conrat （弗朗克－康勒脫） 噬菌體感染試驗(yàn)和病毒的重建試驗(yàn)的說(shuō)明圖見(jiàn)下頁(yè) |
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| 朊病毒的發(fā)現(xiàn)和思考：蛋白質(zhì)是否是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)？prpsc，蛋白質(zhì)折疊。DNA 的結(jié)構(gòu)基本單位是核苷酸：核糖(戊糖)＋堿基＋磷酸。堿基有四種：腺嘌呤（A），鳥(niǎo)嘌呤（G），胸腺嘧啶（T）， 胞嘧啶（C）。單鏈上的堿基不受配對(duì)的限制，決定了遺傳的多樣性。半保留的自我復(fù)制保證了生物遺傳的相對(duì)穩(wěn)定。第二節(jié)基因突變和誘變育種20 基因突變（gene mutation）：突變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或數(shù)量發(fā)生可遺傳的變化。突變的類(lèi)型： 營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）菌株:野生型菌株發(fā)生基因突變而喪失合成一種或幾種生長(zhǎng)因子的能力,從而不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的變異菌株。抗性突變型（resistant mutant）菌株:野生型菌株發(fā)生基因突變而對(duì)某化學(xué)藥物或致死物理因子產(chǎn)生抗性的菌株。 |
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| 條件致死突變型（conditional lethal mutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變后,在某種條件下可正常生長(zhǎng)，而在另一種條件下無(wú)法生長(zhǎng)。形態(tài)突變型（morphological mutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，而在個(gè)體形態(tài)或菌落形態(tài)上發(fā)生突變的菌株。抗原突變型（antigenic mutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，而在細(xì)胞抗原結(jié)構(gòu)上發(fā)生變異的菌株。產(chǎn)量突變型（metabolite quantitative mutant）菌株:菌株發(fā)生基因突變，在代謝產(chǎn)物產(chǎn)量上明顯有別于原始菌株的突變株。正變株（plus-mutant）；負(fù)變株（minus-mutant）。突變率（mutation rate）：一個(gè)細(xì)胞每一世代某一性狀突變的幾率；群體中每一世代（分裂一次）產(chǎn)生突變的個(gè)數(shù)。突變率：10－8 基因突變的特點(diǎn)： 不對(duì)應(yīng)性：突變的性狀與引起突變的原因之間沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 自發(fā)性（10－6～10－9）；稀有性；獨(dú)立性；可誘變性；穩(wěn)定性； 可逆性：回復(fù)突變（reverse(back)mutation）。證明基因突變自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)： 變量試驗(yàn)(fluctuation test)：波動(dòng)試驗(yàn)、彷徨試驗(yàn)；1943 年；S. E. Luria＆ M. Delbruck。涂布試驗(yàn)：1949 年，H.B.Newcombe 影印平板培養(yǎng)法(replica plating):1952 年,J. Lederberg 微生物產(chǎn)生抗藥性的途徑： 基因突變而產(chǎn)生抗藥性； 抗藥性質(zhì)粒的獲得(R 因子)； 生理上的適應(yīng)�；蛲蛔兗捌錂C(jī)制： 右圖為突變的類(lèi)型。 |
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| 誘變（induced mutation）： 堿基的置換（substitution），轉(zhuǎn)換（transition），顛換（transversion）。兩個(gè)例子:亞硝酸；5-溴尿嘧啶(堿基類(lèi)似物base analog)。移碼突變(frame-shift mutation phase-shift mutation) |
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| 染色體畸變(chromosomal aberration) 轉(zhuǎn)座(transposition)：DNA 序列通過(guò)非同源重組的方式，從染色體某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體的另一部位或其它染色體上的某一部位。轉(zhuǎn)座因子(transposable element):具有轉(zhuǎn)座作用插入序列(insertion sequence，IS)；轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）； 轉(zhuǎn)座噬菌體(transposable phage) 自發(fā)突變（spontaneous mutation）：由微生物自身有害代謝產(chǎn)物引起；由DNA 復(fù)制過(guò)程中堿基配對(duì)錯(cuò)誤引起；由背景輻射和環(huán)境因素引起。遺傳密碼改變的表型效應(yīng)： |
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| 紫外線對(duì)DNA 的損傷及其修復(fù)紫外線(ultraviolet ray)對(duì)DNA 的損傷；嘧啶二聚體； 光復(fù)活作用(photo reactivation，photo restoration) 切除修復(fù)（excision repair） 突變與育種自發(fā)突變與育種（ Breeding by spontaneous mutation） 從生產(chǎn)中育種；定向培育優(yōu)良菌株。自然選育的目的：維持原有的產(chǎn)物的合成水平(穩(wěn)產(chǎn))；誘變后的菌株群體中表現(xiàn)出各種生理特性需要純化。誘變育種（breeding by induced mutation） 誘變育種的幾個(gè)方向：提高產(chǎn)量；改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量；產(chǎn)生新的生物活性物質(zhì)誘變育種的基本環(huán)節(jié)（左圖所示） 出發(fā)菌株→誘變→初篩→復(fù)篩→放大→獲得優(yōu)良變異株。誘變育種兩個(gè)主要的環(huán)節(jié)：誘變（induced mutation）；篩選（screening）。誘變育種中的幾個(gè)原則： 誘變劑的選擇：簡(jiǎn)便有效； 誘變劑的種類(lèi)：物理誘變劑，化學(xué)誘變劑，擬輻射物質(zhì)（radiomemetic chemical）； 誘變劑量的選擇：存活率或死亡率曲線，劑量-誘變率曲線； 出發(fā)菌株(original strain)的選擇：處理細(xì)胞所處的狀態(tài)，一般為單孢子懸液； 表型延遲(phenotype lag)：遺傳型雖已突變,但表型卻要經(jīng)染色體復(fù)制、分離和細(xì)胞的分裂后才表現(xiàn)出來(lái)。利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng)（synergism）；利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理和產(chǎn)量之間的相關(guān)指標(biāo)；設(shè)計(jì)高效的篩選方法：推理選育。突變株的篩選:產(chǎn)量突變株的篩選,抗藥性突變株的篩選,營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的篩選 |
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| 營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株：野生型菌株（wide type strain）；原養(yǎng)型（prototroph）； 回復(fù)突變株（back mutant, reverse mutant）；基本培養(yǎng)基（minimum medium,MM)； 補(bǔ)充培養(yǎng)基(supplemented medium，SM）；完全培養(yǎng)基（complete medium，CM）。前體1→A→B→C→D→前體2 途徑α β γ 酶↑ ↑ ↑ a b c 基因一個(gè)基因一條多肽鏈篩選營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的四個(gè)環(huán)節(jié)： 誘變；淘汰野生型（抗生素法，菌絲過(guò)濾法）；檢出缺陷型（夾層培養(yǎng)法，限量補(bǔ)充法，逐個(gè)檢出法，影印平板法）；鑒定缺陷型（生長(zhǎng)譜法）。維生素的生長(zhǎng)譜營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用：賴氨酸，研究代謝途徑。氨基酸的生長(zhǎng)譜 |
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| 研究代謝途徑： 粗糙鏈孢霉（Neurospora crassa） 瓜氨酸－ ＋ ＋ 鳥(niǎo)氨酸－ － ＋ 突變株Ⅰ 突變株Ⅱ 突變株Ⅲ 精氨酸＋ ＋ ＋ 前體→鳥(niǎo)氨酸→瓜氨酸→精氨酸→.. 艾姆氏試驗(yàn)(Ames test)：生物的遺傳物質(zhì)是核酸；凡對(duì)微生物有效的誘變劑對(duì)高等動(dòng)物同樣有效；化學(xué)藥劑對(duì)細(xì)菌的誘變率與其對(duì)動(dòng)物的致癌率成正比；凡致癌物質(zhì)都是誘變劑，但并非所有的誘變劑都能致癌；95％的致癌劑有誘變作用， 約90％的非致癌劑就沒(méi)有誘變劑的作用。材料：鼠傷寒沙門(mén)氏菌組氨酸缺陷型菌株，老鼠肝臟抽提液。 第三節(jié)基因重組和基因雜交基因重組(gene recombination) 遺傳重組(genetic recombination)：兩個(gè)獨(dú)立基因組內(nèi)的遺傳基因，通過(guò)一定的途徑轉(zhuǎn)移到一起，形成新的穩(wěn)定基因組的過(guò)程。原核生物的基因重組轉(zhuǎn)化(transformation) 轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction) 接合(conjugation, mating) 原生質(zhì)體融合(protoplast fusion) 轉(zhuǎn)化：受體菌直接吸收來(lái)自供體菌的DNA 片段，通過(guò)交換把他整合到自己的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象。受體細(xì)胞（recipient cell, receptor） 供體細(xì)胞（donor cell） 轉(zhuǎn)化子（transformant） |
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| 感受態(tài)：受體細(xì)胞最易接受外源DNA 片段并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)。轉(zhuǎn)化的過(guò)程：感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA；DNA 摻入細(xì)胞后的整合。轉(zhuǎn)化的要求：受體細(xì)胞處于感受狀態(tài)（competence） 轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)：直接吸收；受體細(xì)胞處于感受態(tài)轉(zhuǎn)染（transfection） 轉(zhuǎn)導(dǎo)：通過(guò)缺陷噬菌體的媒介，將供體細(xì)胞的DNA 片段攜帶入受體細(xì)胞中，通過(guò)交換和整合， 使后者獲得前者的部分遺傳性狀。缺陷噬菌體（defective phage） 轉(zhuǎn)導(dǎo)子（transductant） 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transduction）：完全缺陷噬菌體。特點(diǎn)：隨機(jī)包裹；轉(zhuǎn)導(dǎo)子非溶原性。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（specialized transduction）：部分缺陷噬菌體。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)導(dǎo)的是特定基因；轉(zhuǎn)導(dǎo)子為缺陷溶原性。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的比較普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的比較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)任何基因能轉(zhuǎn)導(dǎo)的基因不結(jié)合到寄主上噬菌體在寄主中的位置獲得轉(zhuǎn)化噬菌體的方式轉(zhuǎn)導(dǎo)子的區(qū)別通過(guò)敏感菌的裂解非溶原性特定基因結(jié)合到寄主上通過(guò)溶源菌的誘導(dǎo)部分溶原性 |
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| 溶源轉(zhuǎn)變lysogenic conversion 接合：供體菌（F＋菌株，雄性菌株）通過(guò)性菌毛與受體菌（F-菌株，雌性菌株）直接接觸，把F 質(zhì)�；蚱鋽y帶的不同長(zhǎng)度的核基因組片段傳遞給后者，使后者獲得若干新的遺傳性狀。F+菌株；F-菌株；Hfr 菌株；F’菌株。特點(diǎn)：兩細(xì)胞直接接觸；需要性因子性因子可通過(guò)接合獲得。原生質(zhì)體融合：通過(guò)人工的方法，使遺傳性狀不同的兩個(gè)細(xì)胞的原生質(zhì)體進(jìn)行融合，從而獲得兼有兩親本遺傳性狀的重組子。原生質(zhì)體技術(shù)的優(yōu)越性：去掉了細(xì)胞壁的障礙，親株基因組可直接融合、交換，并為鏈霉菌實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了條件；二親株的基因組之間可發(fā)生多次交換，得到多種類(lèi)型的重組子， 且參與融合的親株不限于一個(gè)，可以多至3、4 個(gè)；重組頻率高；可用誘變的方法直接處理原生質(zhì)體，提高突變率；再生成細(xì)胞壁的過(guò)程常伴隨治理的消除，使染色體發(fā)生改變；極其簡(jiǎn)單，操作方便，不需要貴重藥品。 |
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| 如何得到原生質(zhì)體：菌體（菌絲）培養(yǎng)；細(xì)胞壁的去除；原生質(zhì)體的融合（再生）； 檢出重組子。再生頻率的計(jì)算： 原生質(zhì)體數(shù)H－原生質(zhì)體數(shù)水再生頻率＝———————————— 原生質(zhì)體總數(shù)（血球計(jì)數(shù)） 原生質(zhì)體技術(shù)的應(yīng)用：利用原生質(zhì)體形成及再生達(dá)到改良親本的目的（大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素）；利用原生質(zhì)體誘變提高突變率（慶大霉素）；利用原生質(zhì)體融合獲得性的抗生素（Indolizomycin）；利用再生，得到了產(chǎn)量提高的變異菌株，例如生二素鏈霉菌（Streptomytece ambofaciens）通過(guò)原生質(zhì)體再生，螺旋霉素的生產(chǎn)能力提高了三倍多。質(zhì)粒消除的結(jié)果常常導(dǎo)致細(xì)胞染色體的改變，或使次級(jí)代謝途徑發(fā)生變化(白霉素和金絲霉素)，出現(xiàn)有利于提高抗生素產(chǎn)量的變異菌株。有效的種間融合，使兩個(gè)產(chǎn)生不同抗生素菌株的調(diào)節(jié)基因和結(jié)構(gòu)基因重組在一起，誘發(fā)一些原來(lái)為“沉默基因’的表達(dá)，從而產(chǎn)生新物質(zhì)。同時(shí)種間融合還可能使兩個(gè)產(chǎn)生不同抗生素菌株的結(jié)構(gòu)基因重組而產(chǎn)生雜種抗生素。真核微生物的基因重組有性雜交（sexual hybridization） 準(zhǔn)性雜交（parasexual hybridization） 同種而不同菌株的體細(xì)胞間發(fā)生的融合，常見(jiàn)于半知菌類(lèi)。準(zhǔn)性雜交過(guò)程：菌絲聯(lián)結(jié)（anastomosis）；形成異核體（heterocaryon）；核融合（nuclear fusion）；體細(xì)胞交換（somatic crossing-over）和單倍化。第四節(jié)基因工程基因工程(gene engineering) 遺傳工程（genetic eng ineering）：人工的離體的分子水平上的遺傳重組技術(shù)。基本操作：獲取目的基因；優(yōu)良載體的選擇； 目的基因與載體DNA 的體外重組；重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）；重組受體細(xì)胞的篩選和鑒定；工程菌的表達(dá)。 |
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| 對(duì)質(zhì)粒載體的要求：是一個(gè)獨(dú)立的復(fù)制子；具有較多的單一限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)；有方便的篩選標(biāo)記；具有外源DNA 片段插入失活的附加標(biāo)記；高拷貝數(shù)。應(yīng)用： 生產(chǎn)多肽類(lèi)藥物:干擾素(interferon)，白細(xì)胞介素（ interleukin ）； 生產(chǎn)疫苗：乙肝疫苗； 改造傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)酵的菌種； 改良動(dòng)植物的特性； 用于環(huán)境保護(hù)的“超級(jí)菌”的構(gòu)建。工程菌的不穩(wěn)定性。 |
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| 第五節(jié)菌種的衰退、復(fù)壯和保藏菌種的衰退和復(fù)壯衰退（degeneration）:菌種的特性發(fā)生了負(fù)變，如生長(zhǎng)速度減慢、代謝產(chǎn)物合成能力下降。菌種衰退的原因：自發(fā)突變。衰退的防止：控制傳代次數(shù)；創(chuàng)造良好的培養(yǎng)條件；利用不易衰退的細(xì)胞傳代； 采用有效的菌種保藏方法。復(fù)壯：從已衰退的群體中篩選出少數(shù)沒(méi)有退化的個(gè)體。菌種的復(fù)壯：純種分離法(pure culture isolation)，包括菌落純（pure culture in colony lever）和菌株純（ pure culture in strain lever ）； 通過(guò)寄主體復(fù)壯。菌種的保藏菌種保藏的意義：菌種是一個(gè)國(guó)家極其重要和寶貴的生物資源。菌種保藏的原理：通過(guò)保持培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分在最低水平，缺氧狀態(tài)，干燥和低溫， 使菌種處于“休眠”狀態(tài)，抑制其繁殖能力。菌種保藏的方法： 斜面冰箱保藏法：斜面保藏是一種短期、過(guò)渡的保藏方法，用新鮮斜面接種后， 置最適條件下培養(yǎng)到菌體或孢子生長(zhǎng)豐滿后，放在4℃冰箱保存。一般保存期為三個(gè)月到六個(gè)月沙土管保藏法：適合于產(chǎn)孢子或芽孢的微生物。將斜面孢子制成孢子懸浮液接入沙土管中或?qū)⑿泵骀咦庸蜗轮苯优c沙土混合，置干燥器中用真空泵抽干，放在冰箱內(nèi)保存。一般保存期為1 年左右。菌絲速凍法：對(duì)于不產(chǎn)孢子或芽孢的微生物，一般不能用沙土管保藏。為了方便可以采用甘油菌絲速凍法。由于該法的保藏溫度為-20℃，為了避免微生物受損傷致死，需要甘油作為保護(hù)劑。甘油的最終濃度為25%。石蠟油封存法：向培養(yǎng)成熟的菌種斜面上，倒入一層滅過(guò)菌的石蠟油，用量要高出斜面一厘米，然后保存在冰箱中。此法可適用于不能利用石蠟油作碳源的細(xì)菌、霉菌、酵母等微生物的保存。保存期約一年左右。真空冷凍干燥保藏法：目前常用的較理想的一種方法。在真空中使水分升華。微生物的生長(zhǎng)和代謝都暫時(shí)停止，不易發(fā)生變異。菌種保存時(shí)間一般５年左右。需要一定的設(shè)備。保護(hù)劑一般采用脫脂牛奶或血清等。保護(hù)劑的作用可能是在冷凍干燥的脫水過(guò)程中代替結(jié)合水而穩(wěn)定細(xì)胞成分(細(xì)胞膜)的構(gòu)型，防止細(xì)胞膜因?yàn)閮鼋Y(jié)而破壞。保護(hù)劑還可以起支持作用，使微生物疏松地固定在上面。液氮超低溫保藏法：適用范圍最廣的微生物保藏法。尤其是一些不產(chǎn)孢子的菌絲體，用其它保藏方法不理想，可用液氮保藏法，其保存期最長(zhǎng)。原理：用液氮能長(zhǎng)期保存菌種。這是因?yàn)橐旱臏囟瓤蛇_(dá)-196℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其新陳代謝作用停止的溫度(－130℃)，所以此時(shí)菌種的代謝活動(dòng)已停止，化學(xué)作用亦隨之消失。需要保護(hù)劑，常用的保護(hù)劑為10%甘油。先將菌液降溫到0℃，再以每分鐘降低1℃的速度，一直降低到-35℃，然后才把裝有菌液的安瓿管放入液氮罐的氣相中。國(guó)內(nèi)菌種保藏機(jī)構(gòu)中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)(China Committee for Culture Collection of |
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| Microorganisms． CCCMS)委托中國(guó)科學(xué)院負(fù)責(zé)擔(dān)負(fù)全國(guó)菌種保藏管理業(yè)務(wù)，下設(shè)六個(gè)菌種保藏管理中心。l)普通微生物菌種保藏管理中心(CCGMC) 中國(guó)科學(xué)院微生物研究所，北京(AS)：真菌，細(xì)菌。中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所，武漢(AS—IV)：病毒。2)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心(ACCC) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，北京（ISF）。3)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC) 輕工業(yè)部食品發(fā)酵工業(yè)科學(xué)研究所，北京(IFFI)。4)醫(yī)學(xué)微生物菌種保藏管理中心(CMCC) 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病研究所，南京(ID):真菌。衛(wèi)生部藥品生物制品檢定所，北京(NICPBP)：細(xì)菌。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病毒研究所，北京：病毒。5)抗生素菌種保藏管理中心(CACC) 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院抗生素研究所，北京(IA)。四川抗生素工業(yè)研究所，成都(STA)：新抗生素菌種。華北藥廠抗生素研究所，石家莊(IANP)：生產(chǎn)用抗生素菌種。6)獸醫(yī)微生物菌種保藏管理中心(CVCC) 農(nóng)業(yè)部獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京。國(guó)外菌種保藏機(jī)構(gòu)l)ATCC American Type Culture Collection． Rockvill． Maryland． U.S.A． 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)菌種收藏所，美國(guó)，馬里蘭洲，羅克維爾市。2) CSH Cold Spring Harbor Laboratory. U.S.A． 冷泉港研究室，美國(guó)。3) IAM Institute of Applied Microbiology. University of Tokyo， Japan． 日本東京大學(xué)應(yīng)用微生物研究所，日本東京。4) IFO Institute for Fermentation. Osaka, Japan． 發(fā)酵研究所,日本大阪。5) KCC Kaken Chemical Company Ltd. Tokyo， Japan． 科研化學(xué)有限公司，日本東京。6) NCTC National Collection of Type Culture. London , United Kingdom． 國(guó)立標(biāo)準(zhǔn)菌種收藏所，英國(guó)倫敦。7) NIH National Institutes of Health. Bethesda， Maryland， U.S.A． 國(guó)立衛(wèi)生研究所，美國(guó)，馬里蘭洲，貝塞斯達(dá)。第一節(jié)微生物在自然界中的分布與菌種資源的開(kāi)發(fā)第九章微生物的生態(tài)生態(tài)學(xué)（ecology）:研究生命系統(tǒng)和和環(huán)境系統(tǒng)間相互作用規(guī)律的科學(xué)一些概念：生物圈(biosphere)；生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)；群落(community)；種群(population)；個(gè)體(individual)；器官(organ)；組織(tissue)；細(xì)胞(cell)； 細(xì)胞器(organelle)；分子(molecule)。微生物生態(tài)：各種環(huán)境因素對(duì)微生物的作用及微生物對(duì)外界環(huán)境的反作用。微生物在自然界的分布：海陸空。 |
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| 個(gè)體��；營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型多；存在休眠體。土壤中的微生物：為什么土壤是微生物的天然培養(yǎng)基？營(yíng)養(yǎng)豐富；PH 適宜；溫度、通氣。分布情況:細(xì)菌，放線菌，霉菌，酵母菌。水體中的微生物：水中的病原微生物大腸菌群值＝1000／大腸菌群數(shù)飲用水的標(biāo)準(zhǔn)：總細(xì)菌數(shù)：<100 個(gè)/ml；大腸菌群數(shù)：< 3 個(gè)／l。空氣中的微生物：主要附著在灰塵上。如何檢查空氣中的微生物：平板檢查法；將空氣通入水中，檢查水中的細(xì)菌；塵埃粒子計(jì)數(shù)器�？諝庵形⑸锏奶幚�:空氣過(guò)濾器；紫外線照射；噴霧消毒。工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中的微生物：工業(yè)產(chǎn)品的霉腐；食品上的微生物；農(nóng)產(chǎn)品上的微生物。極端環(huán)境下的微生物:嗜熱微生物；嗜冷微生物；嗜酸微生物；嗜堿微生物；嗜鹽微生物；嗜壓微生物；抗輻射微生物。第二節(jié)微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系互生共生寄生拮抗捕食互生(metabiosis):兩種可單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí)，通過(guò)各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的生活方式�！翱煞挚珊希媳确趾谩� 互生的例子:固氮菌Vs 纖維素分解菌人Vs 腸道中的正常菌群排阻、抑制外來(lái)致病菌；產(chǎn)生有助于消化的淀粉酶、蛋白酶；分解有毒物質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。共生（symbiosis）:兩種生物共居在一起，相互分工合作，合二為一的極其緊密的一種相互關(guān)系�！跋嘁罏槊�，難分難解” 共生的例子:地衣（lichen）：真菌與藻類(lèi)； 根瘤菌與植物；反芻動(dòng)物（牛）與瘤胃微生物。寄生（parasitism）：一種小型生物生活在另一種較大生物體內(nèi)或體表，從中奪取營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，并使后者蒙受損失甚至被殺死的一種相互關(guān)系。寄生物（parasite）；寄主（host）。寄生的例子:噬菌體與宿主菌；煙草與TMV；人與病原微生物。拮抗（antagonism）:某種生物產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可抑制其他生物的生長(zhǎng)甚至殺死它們的一種相互關(guān)系。特異性拮抗；非特異性拮抗。拮抗的例子:青霉菌產(chǎn)生青霉素；乳酸菌產(chǎn)酸。捕食(predatism, predation):一種大型生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營(yíng)養(yǎng)需要的相互關(guān)系。捕食的例子:原生動(dòng)物與細(xì)菌。第三節(jié)微生物與環(huán)境保護(hù)水體的污染——富營(yíng)養(yǎng)化水體自凈：天然水體受到污染后，在無(wú)人為處理的條件下，借水體自身的能力得到凈化的過(guò)程。 |
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| 物理作用：稀釋，沉降，擴(kuò)散；化學(xué)作用：氧化，還原，分解，凝聚； 生物作用：細(xì)菌。富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）:水華（water bloom），赤潮（red tide）。用微生物治理污水。污水分為生活污水和工業(yè)廢水。評(píng)價(jià)水質(zhì)的指標(biāo)： 化學(xué)需氧量COD(chemical oxygen demand):用強(qiáng)氧化劑使一升污水中所含的有機(jī)物氧化所消耗的氧的毫克數(shù)。生化需氧量BOD(biochemical oxygen demand)：微生物在有足夠溶解氧存在的條件下，分解一升污水中所含有機(jī)物過(guò)程中所消耗的水中溶解氧的毫克數(shù)BOD5:20℃，5 天，1 升水溶解氧的減少量。生物的污水處理:完全混合曝氣法；活性污泥法；生物膜法。活性污泥（activated sludge）:由或細(xì)菌、原生動(dòng)物和其他微生物群聚集在一起組成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物或有毒物的能力。細(xì)菌是分解有機(jī)物的主力；細(xì)菌聚集成菌膠團(tuán),形成絮狀物。細(xì)菌：吸附有機(jī)物,并分解之；吸附金屬離子與有機(jī)物形成絡(luò)合物；保護(hù)細(xì)菌；利于沉降； 原生動(dòng)物:吞噬游離細(xì)菌；吞噬微小污泥；分泌粘性物質(zhì)；利于絮凝； 霉菌:利于絮凝； 酵母菌:分解氰、酚。預(yù)處理：去掉一些大的顆粒、稀釋污水；曝氣：微生物分解有機(jī)物或有毒物；沉淀：出水、回流部分污泥。曝氣的原理：是群體的協(xié)同作用。生物膜法（biofilm）:生長(zhǎng)在潮濕、通氣的固體表面上的一層由多種活微生物構(gòu)成的粘滑、暗色菌膜， 能氧化、分解污水中的有機(jī)物或某些有毒物。第一節(jié)傳染第十章傳染與免疫傳染與傳染病。傳染（infection）:病原微生物侵入機(jī)體后，在一定的部位生長(zhǎng)、繁殖，從而引起一系列病理生理的過(guò)程。由于機(jī)體的抵抗力和病原菌兩方面的力量不同以及環(huán)境因素的影響，有時(shí)不表現(xiàn)臨床癥狀，成為隱性傳染或帶菌狀態(tài)，有時(shí)表現(xiàn)出臨床癥狀——傳染病。傳染�。╥nfectious disease）:可從一個(gè)宿主個(gè)體直接或間接傳播到另一宿主個(gè)體的疾病。免疫:抗傳染免疫（免疫防護(hù)）：變態(tài)反應(yīng)；自身穩(wěn)定功能：自身免疫疾��；免疫監(jiān)視作用：腫瘤病。 |
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| 決定傳染結(jié)局的三大因素:病原體；宿主的免疫力；環(huán)境因素。病原體毒力(virulence)，致病力(pathogenicity)。侵襲力（invastiveness）:吸附和侵入能力；繁殖與擴(kuò)散能力；抵抗宿主防御功能的能力。毒素（toxin） 外毒素（exotoxin）:病原菌生長(zhǎng)過(guò)程中不斷向外界環(huán)境分泌的一類(lèi)毒性蛋白。毒性強(qiáng)，抗原性強(qiáng)，毒性不穩(wěn)定（對(duì)熱和化學(xué)物質(zhì)敏感）；0.3－0.4%甲醛脫毒。內(nèi)毒素（endotoxin）：是G-菌細(xì)胞壁外層的組分之一，化學(xué)成分為脂多糖（LPS）， 一般不分泌到環(huán)境中。毒性低，抗原性弱，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)。熱源物質(zhì)（pyrogen）。入侵病原體的數(shù)量;侵入門(mén)徑（entry point）。宿主的免疫力免疫力（immunity）：免疫防御(immunologic defence)；免疫穩(wěn)定(immunologic homeostasis)；免疫監(jiān)視(immunologic serveillance)。環(huán)境因素：宿主環(huán)境（先天，后天）；外界環(huán)境；自然環(huán)境；社會(huì)環(huán)境。傳染的三種可能結(jié)局：隱性傳染(inapparent infection)；帶菌狀態(tài)(carrier state)；顯性傳染(apparent infection)。 第二節(jié)非特異性免疫非特異性免疫（nonspecific immunity）；先天免疫（innate immunity）；自然免疫（natural immunity）。自然免疫：在生物長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成，屬于先天即有、相對(duì)穩(wěn)定、無(wú)特殊針對(duì)性的對(duì)付病原體的天然抵抗力。表皮和屏障結(jié)構(gòu)（barrier structure）：機(jī)械作用；化學(xué)保護(hù)作用；正常菌群的拮抗作用；粘膜表面的免疫球蛋白。皮膚與粘膜；血腦屏障(blood-brain barrier)：內(nèi)皮細(xì)胞層,細(xì)胞間連接緊密, 阻擋病原菌進(jìn)入腦組織,保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)；血胎屏障(blood-embryo barrier)： 母體子宮內(nèi)膜和胎兒的絨毛膜,防止母體內(nèi)的病原體進(jìn)入胎兒。吞噬細(xì)胞的吞噬作用吞噬細(xì)胞：存在于血液、體液和組織中，能吞噬、殺死和消化病原菌的白細(xì)胞。多形核白細(xì)胞（polymorphonuclear leukocyte, PMN）； 粒細(xì)胞（granulocyte）：產(chǎn)生于骨髓,完全成熟后進(jìn)入血流,是一類(lèi)活動(dòng)非常積極的重要細(xì)胞。急性炎癥反應(yīng)中的重要吞噬細(xì)胞。包括嗜中性粒細(xì)胞（neutrophil）；嗜堿性粒細(xì)胞（basophil）；嗜酸性粒細(xì)胞（eosinophil）。 |
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| 巨噬細(xì)胞（macrophage, M.）：由骨髓干細(xì)胞分化而來(lái),在組織中分布廣；肝臟、肺、網(wǎng)狀結(jié)締組織。吞噬和殺菌作用抗原遞呈作用：通過(guò)吞噬、處理和傳遞，對(duì)外來(lái)抗原物質(zhì)進(jìn)行加工，以適應(yīng)激活淋巴細(xì)胞的需要；免疫調(diào)節(jié)作用：在外來(lái)抗原刺激下，產(chǎn)生多種可溶性生物活性物質(zhì)，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)；抗癌作用。炎癥反應(yīng)：炎癥（inflammation）：機(jī)體對(duì)病原體的侵入或其他損傷的一種保護(hù)反應(yīng)，在相應(yīng)部位出現(xiàn)紅、腫、熱、痛和功能障礙。是病理過(guò)程，也是免疫反應(yīng)。正常體液或組織中的抗菌物質(zhì)：補(bǔ)體（complement）；干擾素（interferons, IFNs） 補(bǔ)體：是血清中的正常成分，有補(bǔ)充抗體作用的能力。有九種不同的成分C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8， C9；C1 包括C1q，C1r，C1s。被抗原抗體復(fù)合物激活后，可溶解和殺傷細(xì)胞，增強(qiáng)吞噬作用。動(dòng)員大量吞噬細(xì)胞聚集在炎癥部位； 血流的加速使血液中抗菌因子和抗體發(fā)生局部濃縮； 死亡的宿主細(xì)胞堆積可釋放一部分抗菌物質(zhì)； 炎癥中心部位氧濃度下降和乳酸濃度提高，可抑制多種病原體的生長(zhǎng)； 炎癥部位體溫的升高可降低某些病原體的繁殖速度。 |
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| 第三節(jié)特異性免疫特異性免疫（specific immunity） 獲得性免疫（acquired immunity） 適應(yīng)性免疫（adaptive immunity）：機(jī)體針對(duì)某一種或一類(lèi)微生物或其產(chǎn)物所產(chǎn)生的特異性抵抗力，是后天獲得的。免疫應(yīng)答（immune response）：發(fā)生在活生物體內(nèi)的特異性免疫的系列反應(yīng)過(guò)程。是抗原、抗體的特異性反應(yīng)�？乖� antigen, Ag ）； 免疫原（immunogen）：能刺激誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答并能與相應(yīng)抗體或T 淋巴細(xì)胞受體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)的大分子物質(zhì)。免疫原性(immunogenicity)； 抗原性（antigenicity）。免疫反應(yīng)性（immunoreactivity）； 反應(yīng)原性(reactinogenicity)。半抗原（hapten）；不完全抗原（incomplete antigen）：只有反應(yīng)原性，沒(méi)有免疫性。完全抗原由兩部分組成：載體(carrier):化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)；半抗原�？乖幕咎匦裕壕哂幸欢ɑ瘜W(xué)組成和結(jié)構(gòu)的大分子物質(zhì)。異物性（foreignness）：抗原的理化性質(zhì)與其所刺激的機(jī)體的自身物質(zhì)理化性質(zhì)之間的差異程度特異性：由分子表面上特定化學(xué)基團(tuán)所決定（抗原決定簇，antigenic determinant）。抗體(antibody)：高等動(dòng)物體在抗原物質(zhì)的刺激下，由漿細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)能與相應(yīng)抗原在體內(nèi)外發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白。抗抗體（antiantibody）:具有抗體功能的抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生的相應(yīng)的抗體。 |
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| 抗體的結(jié)構(gòu)五類(lèi)抗體：IgG，IgA，IgM，IgD，IgE。 |
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| 抗體形成的規(guī)律： 兩次應(yīng)答規(guī)律:初次免疫應(yīng)答(primary immune response)；再次免疫應(yīng)答(secondary immune response)�；貞浄磻�(yīng)抗體出現(xiàn)的順序:IgM 最早出現(xiàn)，IgA 最晚出現(xiàn)。影響抗體形成的因素： 抗原：是否按抗體形成的規(guī)律（親緣關(guān)系，注射次數(shù))；機(jī)體：本身機(jī)體的差異。第四節(jié)免疫學(xué)方法及其應(yīng)用抗原抗體反應(yīng)的一般規(guī)律: 特異性：鑰匙和鎖；可逆性：Ag+Ab←→Ag·Ab； 定比性；階段性:特異性結(jié)合階段，可見(jiàn)反應(yīng)階段；條件依賴性影響抗原抗體間反應(yīng)的因素: 電解質(zhì)溫度:溫度上升，促進(jìn)分子運(yùn)動(dòng)，增加抗原抗體的碰撞機(jī)會(huì)；但溫度過(guò)高，抗原抗體解離、變性、破壞。一般最適溫度為37 ℃ PH:蛋白質(zhì)為兩性電離性質(zhì)，Ig 的等電點(diǎn)為PH=5～5.5。一般抗原抗體反應(yīng)的PH 為6～8�？乖贵w間的主要反應(yīng)： 凝集反應(yīng)（agglutination） 直接凝集反應(yīng)（direct agglutination）：顆粒性抗原（完整細(xì)菌細(xì)胞或血細(xì)胞） 與相應(yīng)的抗體在合適的條件下反應(yīng)并出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的凝集團(tuán)現(xiàn)象。凝集原（agglutinogen）；凝集素（agglutinin）；稀釋抗體。 |
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| 定性：玻片法，已知抗體測(cè)未知抗原，如鑒定血型。 定量：試管法，已知抗原測(cè)未知抗體，診斷傷寒、肥達(dá)氏試驗(yàn)（Widal test）。間接凝集反應(yīng)（ indirect agglutination）：需要載體，吸附可溶性抗原，成為人工的顆粒性抗原。測(cè)微量抗體，以增加測(cè)量的靈敏度。間接凝集抑制反應(yīng)：將可溶性抗原與抗體混合，充分作用后再加入載體吸附相應(yīng)的抗體。若此時(shí)抗體已被抗原中和，則不再發(fā)生凝集。用于檢測(cè)抗原。如妊娠試驗(yàn)：孕婦尿中有絨毛膜促性腺激素HCG(抗原)；尿＋HCG 抗體； 再加入HCG 覆蓋的紅細(xì)胞。若尿中有HCG，HCG 與HCG 抗體接合，樣品中無(wú)游離HCG 抗體。未出現(xiàn)沉淀，即發(fā)生凝集抑制，懷孕；出現(xiàn)沉淀，即未發(fā)生凝集抑制，未懷孕。 沉淀反應(yīng)(precipitation)：可溶性抗原與其相應(yīng)的抗體在合適的條件下反應(yīng)， 并出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的沉淀物。沉淀原（precipitonogen）；沉淀素（precipitin）；稀釋抗原。環(huán)狀沉淀反應(yīng)（ring precipitation） 環(huán)狀試驗(yàn)（ring test）：用于抗原的定性；如鑒定血跡。絮狀沉淀反應(yīng)（flocculation precipitation）：絮狀反應(yīng)，抗原與相應(yīng)抗體在試管中或凹玻片上混勻，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的絮狀沉淀。如康氏試驗(yàn)（Kahn test）診斷梅毒。瓊脂擴(kuò)散法（agar diffusion） 免疫擴(kuò)散法（immuno-diffusion）可溶性抗原與相應(yīng)的抗體在半固體瓊脂內(nèi)擴(kuò)散并進(jìn)行沉淀反應(yīng)。單向瓊脂擴(kuò)散（ simple agar diffusion ）定量測(cè)定抗原雙相瓊脂擴(kuò)散（ double agar diffusion ）定性分析抗原或抗體對(duì)流免疫電泳（counter immuno-electrophoresis, CIE） 抗原和抗體分別置于凝膠板電場(chǎng)的正負(fù)極的小孔內(nèi)，通電后抗原向正極移動(dòng)而抗體向負(fù)極移動(dòng)，在兩孔間合適的抗原抗體濃度處會(huì)形成一條沉淀線。雙相瓊脂擴(kuò)散與電泳技術(shù)的結(jié)合。 40 華東理工大學(xué)《微生物學(xué)教程》上課講義火箭電泳法（rocket electrophoresis） 在已混有抗體的凝膠板上的小孔內(nèi)加入抗原并進(jìn)行電泳,在沿著電泳方向會(huì)形成火箭型沉淀線。已知標(biāo)準(zhǔn)抗原量可方便地測(cè)定未知標(biāo)本中的抗原量。單相瓊脂擴(kuò)散與電泳技術(shù)的結(jié)合。雙向免疫電泳(two dimentional immuno-electrophoresis) 免疫電泳與火箭點(diǎn)泳的結(jié)合。補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)（complement fixation test） 有補(bǔ)體參與，并以綿羊紅細(xì)胞和溶血素（紅細(xì)胞的特異性抗體）是否發(fā)生溶血反應(yīng)作指示的一種高靈敏度的抗原抗體的結(jié)合反應(yīng)。2 個(gè)系統(tǒng)，5 種成分免疫熒光技術(shù)（immunofluorescens technique） 熒光抗體法(fluorescent antibody technique）：抗體與熒光素結(jié)合形成熒光抗體。免疫酶技術(shù)（ immunoenzymatic technique） 酶免疫測(cè)定法（enzyme immunoassay）: 用酶作標(biāo)記的抗體或抗抗體，進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)的高靈敏度的免疫標(biāo)記技術(shù)。 |
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| 放射免疫測(cè)定法（radioimmuno-assay）：利用放射性同位素標(biāo)記抗原或抗體。免疫反應(yīng)的應(yīng)用： 預(yù)防接種自動(dòng)免疫和被動(dòng)免疫的區(qū)別（見(jiàn)下表） 自動(dòng)免疫被動(dòng)免疫免疫產(chǎn)生較慢立即獲得免疫體內(nèi)可持續(xù)產(chǎn)生抗體抗體量不超過(guò)注射量再接受抗原增加反應(yīng)無(wú)增加反應(yīng)維持時(shí)間較長(zhǎng)維持時(shí)間較短用于預(yù)防用于應(yīng)急用于治療:疫苗:類(lèi)毒素(白喉類(lèi)毒素、破傷風(fēng)類(lèi)毒素)；免疫血清（抗毒素、丙種球蛋白）；活疫苗：卡介苗，甲肝疫苗，脊髓灰質(zhì)疫苗；死疫苗：百日咳，傷寒， 霍亂，乙腦，乙肝； 用于診斷；用于微生物分類(lèi)。變態(tài)反應(yīng)（allergy） 超敏反應(yīng)（hypersensitivity）:機(jī)體受同一抗原物質(zhì)再次刺激后產(chǎn)生的一種異常的或病理性的，以組織損傷或生理功能紊亂為表現(xiàn)的免疫反應(yīng)。變應(yīng)原（allergen）：完全抗原、半抗原完全抗原:異種血清蛋白，微生物，寄生蟲(chóng)，花粉，魚(yú)，蝦。半抗原:青霉素半抗原進(jìn)入機(jī)體與組織結(jié)合成為完全抗原。變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生：變應(yīng)原的劑量；進(jìn)入體內(nèi)的途徑；機(jī)體免疫機(jī)能的狀態(tài)。過(guò)敏反應(yīng)：變應(yīng)原與固定在細(xì)胞（肥大細(xì)胞）上的特異性抗體結(jié)合，使細(xì)胞釋放過(guò)敏介質(zhì)，從而引起效應(yīng)器官生理功能紊亂。個(gè)體差異明顯；反應(yīng)快，消失也快；反應(yīng)發(fā)生重；抗體為IgE。 |
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| 青霉素過(guò)敏反應(yīng)： 青霉素分子（β-內(nèi)酰胺環(huán)中的羧基）直接與人體內(nèi)蛋白中的氨基結(jié)合，形成青霉噻唑蛋白。青霉素降解產(chǎn)物（青霉烯酸）與人體蛋白質(zhì)結(jié)合。防治變態(tài)反應(yīng)： 檢出過(guò)敏原并避免接觸； 脫敏治療：小量多次注射某過(guò)敏原進(jìn)行脫敏。例如：破傷風(fēng)抗過(guò)敏藥物；抗組胺藥物：撲爾敏，息斯敏。 |
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