《高等微生物学》第12章.docVIP

《高等微生物学》讲义 主要内容： 绪论、微生物的分类学 微生物生态学 微生物的生长与分化规律 微生物的代谢 读书笔记评讲 微生物的发酵工程  绪论 1．现代微生物学 当今微生物学各个领域之间的延伸和相互交叉，微生物学与其它学科间的相互交叉，是构成现代微生物学的显著特点。因此，现代微生物学并非生物学中的科学名称，而是强调以现代科学理论、知识和技术论述微生物的基本原理。 现代微生物学的基本概念包括： 研究原核生物系统进化的分子分类和多相分类理论和技术； 研究被人们认为是生物进化第三生命形式的古菌； 研究物种丰富和最有应用潜力的真菌分子系统学； 研究与基因工程和人类健康越来越密切的病毒学； 研究在维持人类生存环境生态平衡发挥重要作用的微生物分子生态学； 探讨微生物生命活动规律的微生物生理学； 介绍生化代谢过程分子表达与调控、代谢网络概念的微生物生物化学； 论述遗传工程理论和应用中的原核生物基因表达； 转座因子的结构、功能，组成型转座和保守型转座机理及逆转座子； 噬菌体的双链DNA、单链DNA和RNA噬菌体为代表，讨论转录和翻译机制 质粒的滚环复制、θ复制、反义RNA对复制调节分配及稳定性机制； 真核生物三种RNA聚合酶转录基因的方式及调节机理，以及mRNA前体内含子加工方式、机理和翻译后加工等的遗传学； 介绍免疫器官、免疫细胞和免疫分子结构和功能；抗原诱导的免疫应答过程；抗原的分子结构及淋巴细胞对抗原识别的分子机理； 噬菌体抗体文库和基因工程的应用研究； 抗感染免疫学和抗肿瘤免疫学在临床中的应用免疫学。 2．现代微生物学的主要研究领域 2．1分子系统学（Molecular systematic） 是指在分子或基因水平上研究微生物系统进化和物种多样性的科学。在早期地球大气处于还原态的环境中自然生成第一个非常原始的细胞，并开始进化。原始生物必须具备两种特性： 代谢，能够转化能量和营养； 早期的代谢是厌氧，可能化学异养或化学自养。生成FeS2可能最早的代谢方式→随时间推移，突变或选择可能产生对化学环境变化有更好调节作用的代谢方式→最终是基于卟啉的光合作用产生；光合作用首先是厌氧→而后才是有氧光合作用并→导致有氧大气的出现及其它高等生物的进化。 遗传，能分配和传送它的遗传特性给子代。 原始生物细胞中的RNA是惟一的生物大分子，即所谓的“RNA生命年代”。可能最先使用RNA负责遗传信息和酶的组合，然而这种RNA并非十分有效于生物催化；接着蛋白质的出现和催化作用显著改变了细胞生活。作为细胞基因的DNA开始建立，并在进化另取代了RNA作为遗传信息的储存形式。这样DNA、RNA和蛋白质就成为生物进化系统的物质基础。 在漫长的生物进化中，微生物生境的多变引起了由核酸构成的基因突变和重组的频繁发生，结果是导致微生物生长、遗传变异和消失的进化和分化过程。→多样性的呈现。 rRNA是发现于所有细胞生物中的古老生物大分子，可以很好地用来研究染色体的进化。地球上的细胞生物是沿三个主要分子进化线发生的，它们是原核（prokaryotes）中的细胞、古菌（Archaea）以及真核生物（Eukarya）。 2．2分子细胞学 2.3分子生态学 是指利用现代微生物学理论，分子生物学和化学技术研究微生物生态系（microbial ecosystem）的结构和功能的科学。微生物的种群和数量组成了微观生态系统的结构，微生物与环境间的相互作用过程所表现出的宏观效应构成了微生物生态系的功能。 最近分子生态学研究发展十分活跃，出现了许多新的研究方法和手段。如“未培养微生物”、“荧光抗体和染色技术”、“核酸探针技术”等。 无论是荧光抗体和染色技术”、“核酸探针技术”，其只能检测微生物生态系的结构，并不能说明微生物的生物功能活性。因此微生物生态学研究中还需要发展用于检测天然环境中微生物活性的方法。 2．4分子遗传学 不是所有的细胞蛋白均按同等比例合成。蛋白质的合成受到一个复杂的基因的调节系统控制。 2．5分子病毒学 2．6分子免疫学 研究免疫反应分子机理。免疫检测、诊断和治疗；疫苗、药品设计生产 3．发酵工程 应用微生物细胞或酶进行产业化生产的过程科学。一个完整的发酵工程可以示这： S P 即： 原料 生物催化介质（细胞、酶） 提取制备 第二章 微生物的分类学 原核生物的描述与定义 细胞结构表现有3项特点：（1）基因载体上同不具有核膜而分散在染色体中的双链DNA所组成；（2）缺乏由单元膜隔开的细胞器；（3）核糖体为70S型，而不是真核生物的80S型。 1．现有原核生物分类系统 1．1原核生物的分类学 1.1.1分类、命名和鉴定 分类、命名和鉴定是分类学中相互关联的三要素。 分类学的目的在于将所有的生物按其相似性进行归群，并依据各群间亲缘关系的密切程度排列成