目錄微生物學(xué)教程 工業(yè)微生物就業(yè)前景 應(yīng)用微生物學(xué)涉及的領(lǐng)域 微生物的主要類群 微生物病毒學(xué)
微生物生理學(xué)是微生物學(xué)的分支學(xué)科之一。它主要研究微生物的形態(tài)與發(fā)生、結(jié)構(gòu)與功能、生長與繁殖、代謝與調(diào)控等的作用機理節(jié)。
基本介紹
中文名 ：微生物生理學(xué)
外文名 ：microbial physiology
定義,研究簡史,研究方向,典型實驗,糖酵解試驗,淀粉水解試驗,V-P試驗,鑒定技術(shù),學(xué)科區(qū)別,定義
研究微生物生理活動及其機制的微生物學(xué)分支學(xué)科。研究簡史
19世紀70年代腔棚以后，隨著人們對釀酒、動植物病害、人類疾病的防治和土壤微生物活 動等的研究，微生物生理學(xué)逐漸興盛起來。 1905年，A.哈登和W.J.楊發(fā)現(xiàn)磷酸鹽對酒精發(fā)酵的作用；1911年，C.諾伊貝格開始對酒精發(fā)酵作的研究；20世紀30年代，生物化學(xué)的進展（如O.邁爾霍夫、O.H.瓦爾堡和H.A.克雷布斯等人對發(fā)酵、呼吸、生物氧化機制的闡明）推動了人們對微生物代謝的研究。隨后，A.J.克勒伊沃和C.B.范尼爾等人又從比較生物化學(xué)的角度說明某些微生物的相互關(guān)系 微生物生理學(xué)研究內(nèi)容和生理學(xué)問題。1933年，克賀歲勒伊沃建立了搖床培養(yǎng)技術(shù)，導(dǎo)致現(xiàn)代化微生物工業(yè)深層培養(yǎng)的生理研究和套用。同時，同位素、電子顯微鏡、超速離心、微量快速生物化學(xué)分析以及生物化學(xué)突變株等技術(shù)的普遍套用，也推動了微生物生理學(xué)研究的發(fā)展。 微生物種類繁多，生理類型復(fù)雜，就營養(yǎng)和能量轉(zhuǎn)換而論，既有像動物那樣異養(yǎng)生活的類群，也有像植物那樣進行光合作用的自養(yǎng)類群禪圓睜。另外還有利用化能的自養(yǎng)類群以及與其他生物具有共生或寄生關(guān)系的類群。在碳的同化方面，除一般的代謝類型外，微生物還有許多特殊的代謝途徑，可以產(chǎn)生有機酸、溶劑、脂肪酸、維生素、多糖等對人類有用的產(chǎn)物，也可產(chǎn)生氧化烴、芳香族化合物等，從而清除污染環(huán)境的物質(zhì)。另外，微生物還可產(chǎn)生抗生素(見抗生素發(fā)酵微生物)、色素、毒素、甾體化合物等次級代謝產(chǎn)物。氮的利用方面，微生物有能利用有機氮化合物的類群，也有能利用無機氮的類群。固氮菌、根瘤菌、藍細菌和某些異養(yǎng)菌能夠直接同化大氣中的氮。微生物的能量產(chǎn)生方式因好氧生活、厭氧生活或兼性生活而有所不同。光合細菌可通過光合磷酸化方式獲得能量，好氧菌可由氧化磷酸化獲得能量，厭氧菌可由底物水平的磷酸化獲得能量。在這些過程中，最終電子受體不是分子氧，而是硝酸鹽、硫酸鹽等。研究方向
隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，微生物生理學(xué)的研究不斷地向以下幾個方面深入： ①細胞中的生物 化學(xué)轉(zhuǎn)化、能量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換； ②生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能(核酸與蛋白質(zhì)的合成、遺傳信息的傳遞以及膜的結(jié)構(gòu)和功能等）； 細菌菌落③ 分子水平上的形態(tài)建成、分化及其行為等。近年來，微生物生理學(xué)的研究擴展到了新的或過去不引人注意的微生物類群和可更新能源方面，這使人們對分解纖維素微生物和甲烷產(chǎn)生菌的生理進行深入的考察，并從化能自養(yǎng)菌的研究擴展到利用硫桿菌進行微生物浸礦。 另外，微生物與其他生物之間的共生、寄生關(guān)系是人們多年來一直注意的領(lǐng)域，尤其是共生固氮的研究已有較大的進展。能使石油氧化、農(nóng)藥降解和人工合成的高分子物質(zhì)分解的微生物，也越來越多地成為人們研究的對象。總之，每一新菌屬和新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（例如，在小球藻中發(fā)現(xiàn)了一種蛭弧菌），都為微生物生理學(xué)研究提供新的對象，開辟新的領(lǐng)域。典型實驗
在大自然中，生活著一大類人的肉眼看不見的微小生命。無論是繁華的現(xiàn)代城市、富饒的廣闊田野、還是人跡罕見的高山之巔、遼闊的海洋深處，到處都有它們的蹤跡。這一大類微小的居民稱為微生物，它們和動物、植物共同組成生物大軍，使大自然顯得生機勃勃。 水處理微生物照片微生物檢驗中常用的生化反應(yīng)有：糖酵解試驗
不同微生物分解利用糖類的能力有很大差異，或能利用或不能利用，能利用者，或產(chǎn)氣或不產(chǎn)氣。可用指示劑及發(fā)酵管檢驗。淀粉水解試驗
某些細菌可以產(chǎn)生分解淀粉的酶，把淀粉水解為麥芽糖或葡萄糖。淀粉水解后，遇碘不再變藍色。淀粉水解系逐步進行的過程，因而試驗結(jié)果與菌種產(chǎn)生淀粉酶的能力、培養(yǎng)時間，培養(yǎng)基含有淀粉量和pH等均有一定關(guān)系。培養(yǎng)基pH必須為中性或微酸性，以pH7.2最適。淀粉瓊脂平板不宜保存于冰柜，因而以臨用時制備為妥。V-P試驗
某些細菌在葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中能分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸縮合，脫羧成乙酰甲基甲醇，后者在強堿環(huán)境下，被空氣中氧氧化為二乙酰，二乙酰與蛋白胨中的胍基生成紅色化合物，稱V－P（+）反應(yīng)。鑒定技術(shù)
形態(tài)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)特性觀察 1、微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察主要是通過染色，在顯微鏡下對其形狀、大小、排列方式、細胞結(jié)構(gòu)（包括細胞壁、細胞膜、細胞核、鞭毛、芽孢等）及染色特性進行觀察，直觀地了解細菌在形態(tài)結(jié)構(gòu)上特性，根據(jù)不同微生物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的不同達到區(qū)別、鑒定微生物的目的。 相關(guān)書籍2、細菌細胞在固體培養(yǎng)基表面形成的細胞群體叫菌落（colony）。不同微生物在某種培養(yǎng)基中生長繁殖，所形成的菌落特征有很大差異，而同一種的細菌在一定條件下，培養(yǎng)特征卻有一定穩(wěn)定性，以此可以對不同微生物加以區(qū)別鑒定。因此，微生物培養(yǎng)特性的觀察也是微生物檢驗鑒別中的一項重要內(nèi)容。 1）細菌的培養(yǎng)特征包括以下內(nèi)容：在固體培養(yǎng)基上，觀察菌落大小、形態(tài)、顏色（色素是水溶性還是脂溶性）、光澤度、透明度、質(zhì)地、隆起形狀、邊緣特征及遷移性等。在液體培養(yǎng)中的表面生長情況（菌膜、環(huán)）混濁度及沉淀等。半固體培養(yǎng)基穿刺接種觀察運動、擴散情況。 2）霉菌酵母菌的培養(yǎng)特征：大多數(shù)酵母菌沒有絲狀體，在固體培養(yǎng)基上形成的菌落和細菌的很相似，只是比細菌菌落大且厚。液體培養(yǎng)也和細菌相似，有均勻生長、沉淀或在液面形成菌膜。霉菌有分支的絲狀體，菌絲粗長，在條件適宜的培養(yǎng)基里，菌絲無限伸長沿培養(yǎng)基表面蔓延。霉菌的基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲都常帶有不同顏色，因而菌落邊緣和中心，正面和背面顏色常常不同，如青霉菌：孢子青綠色，氣生菌絲無色，基內(nèi)菌絲褐色。霉菌在固體培養(yǎng)表面形成絮狀、絨毛狀和蜘蛛網(wǎng)狀菌落。學(xué)科區(qū)別
微生物生理學(xué)是微生物學(xué)的分支學(xué)科之一。它主要研究微生物的形態(tài)與發(fā)生、結(jié)構(gòu)與功能、生長與繁殖、代謝與調(diào)節(jié)等的作用機理。 相關(guān)書籍微生物遺傳學(xué)是以病毒、細菌、小型真菌以及單細胞動植物等微生物為研究對象的遺傳學(xué)分支學(xué)科。微生物有個體小、生活周期短、能在簡單的合成培養(yǎng)基上迅速繁殖等特點，并且可以在相同條件下處理大量個體，所以是進行遺傳學(xué)研究的良好材料。 土壤微生物學(xué)主要研究土壤中微生物的種類、數(shù)量、分布、生命活動規(guī)律及其與土壤中的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化、土壤肥力、植物生長等的關(guān)系。 土壤微生物學(xué)不僅是微生物學(xué)的分支學(xué)科，也是土壤學(xué)的一個組成部分，而且與生物化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、植物生理學(xué)和植物病理學(xué)等學(xué)科相互滲透。它的基本任務(wù)是發(fā)展土壤肥力和增強植物營養(yǎng)。 微生物遺傳學(xué)的研究一方面要依靠生物化學(xué)的知識和方法，另一方面也對生物化學(xué)有許多貢獻。胺基酸、核苷酸及蛋白質(zhì)和核酸等大分子的生物合成的研究多采用微生物為材料，而且常用微生物遺傳學(xué)方法。 分子遺傳學(xué)是在微生物遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個遺傳學(xué)分支。遺傳密碼、轉(zhuǎn)錄、翻譯、信使核糖核酸、轉(zhuǎn)移核糖核酸等都是在微生物中被發(fā)現(xiàn)或證實的。
生理特征：微生物的生長條件，培養(yǎng)基酸堿（是否嗜酸堿）培養(yǎng)溫度，培養(yǎng)弊譽完成后激敗微生物酸堿變化，在生產(chǎn)生活中租鉛段應(yīng)用方面等
專業(yè)代碼、名稱及研究方向
071005微生物學(xué)
01微生物遺傳學(xué)
02微生物生理學(xué)
03病毒感染細胞生物核者學(xué)
04分子病毒學(xué)與病毒基因工程
05病毒遺傳與分子進化
06細胞生物學(xué)與分子癌學(xué)
07昆蟲病毒學(xué)
08醫(yī)學(xué)病毒學(xué)
09生物信息學(xué)
考試科目
①101政治
②201英語
③355細胞生物學(xué)
④487分子生物學(xué)
同改猜等學(xué)力加試科目：①生物化學(xué)②遺傳學(xué)核氏型
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微生物的特點與作用
三,微生物的生物學(xué)特點與作用
微生物除具有生物的共性外,也有其獨特的特點,正因為其具有這些特點,才使得這樣微不可見的生物類群引起人們的高度重視.
(一)種類繁多,分布廣泛
(二)生長繁殖快,代謝能力強
(三)遺傳穩(wěn)定性差,容易發(fā)生變異
(一)種類繁多,分布廣泛
種類極其繁多——已發(fā)現(xiàn)的微生物達10萬種以上,新種不斷發(fā)現(xiàn).
分布非常廣泛——可以說微生物無處不有,無處不在.
極端環(huán)境:冰川,溫泉,火山口等極端環(huán)境;
土 壤:土壤是微生物的大本營,一克沃土中含菌量高達幾億甚至幾十億;
空 氣:空氣中也含有大量微生物,越是人員聚集的公共場所,微生物含量越高;
水:水中以江,湖,河,海中含量高,井水次之;
動植物體表及某些內(nèi)部器官:如皮膚及消化道等.
微生物的多樣性已在全球范圍內(nèi)對人類產(chǎn)生巨大影響.
土壤中微生物的種類繁多,幾乎所有的微生物都能從土壤中分離篩選得到,要分離篩選某中微生物,多數(shù)情況都是從土壤采取樣品.
首先微生物為人類創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財富,目前所使用的抗生素藥物,絕大多數(shù)是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的,以微生物為勞動者的發(fā)酵工業(yè),為工,農(nóng),醫(yī)等領(lǐng)域提供各種產(chǎn)品.
另外微生物也為人類帶來巨大危扮御害,如疫病的傳播,并且引起疫病傳播的新微生物種類總不斷出現(xiàn).
(二)生長繁殖快,代謝能力強
大腸桿菌(Escherichia coli)在適宜的條件下,每20分鐘即繁殖一代,24小時即可繁殖72代,由一個菌細胞可繁殖到47×1022個,如果將這些新生菌體排列起來,可繞地球一周有余;
生理基礎(chǔ):因為微生物的代謝能力很強, 由于微生物個體微小,單位體積的表面積相對很大,有利于細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換,細胞內(nèi)的代謝反應(yīng)較快.
極大的物質(zhì)資源:正因為微生物具有生長快,代謝能力強的特點,才使得微生物能夠成為發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)業(yè)大軍,在工,農(nóng),醫(yī)等戰(zhàn)線上發(fā)揮巨大作用;
在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用:如果沒有微生物,自古以來的動,植物尸體不能分解腐爛,早已是動,植物尸體堆積如山,布滿全球.
(三)遺傳穩(wěn)定性差,容易發(fā)生變異
微生物個體微小,對外界環(huán)境很敏感,抗逆性較差,很容易受到各種不良外界環(huán)境的影響;另外,微生物的結(jié)構(gòu)簡單,缺乏免疫監(jiān)控, 很容易變異.
微生物的遺傳不穩(wěn)定性,是相對高等生物而言的,實際上在自然條件下,微生物的自發(fā)突變頻率為10-6左右.
微生物的遺傳穩(wěn)定性差,給微生物菌種保藏工作帶來一定不便.
另一方面,正因為微生物的遺傳穩(wěn)定性差,其遺傳的保守性低,使得微生物菌種培育相喊汪對容易得多.通過育種工作,可大幅度地提高菌種的生產(chǎn)性能,其產(chǎn)量性狀提高幅度是高等動,植物所難以實現(xiàn)的.
微生物學(xué)及其分支學(xué)科
一,微生物學(xué)及其研究對象
二,微生物學(xué)的分支學(xué)科
一,微生物學(xué)及其研究對象
微生物學(xué)概念:概括地講,微生物學(xué)(Microbiology)是研究微生物及其生命活動規(guī)律的學(xué)科.
研鄭缺仔究對象:研究的主要內(nèi)容涉及微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu),營養(yǎng)特點,生理生化,生長繁殖,遺傳變異,分類鑒定,生態(tài)分布以及微生物在工業(yè),農(nóng)業(yè),醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)境保護等各方面的應(yīng)用.研究微生物及其生命活動規(guī)律之目的在于充分利用有益微生物,控制有害微生物,使這些微小生物更好地貢獻于人類文明.
二,微生物學(xué)的分支學(xué)科
(一)根據(jù)基礎(chǔ)理論研究內(nèi)容不同,形成的分支學(xué)科
微生物生理學(xué)(Microbiol Physiology)
微生物遺傳學(xué)(Microbiol Genetics)
微生物生物化學(xué)(Microbiol Biochemistry)
微生物分類學(xué)(Microbiol Taxonomy)
微生物生態(tài)學(xué)等(Microbiol Ecology).
(二)根據(jù)微生物類群不同,形成的分支學(xué)科
細菌學(xué)(Bacteriology)
病毒學(xué)(Virology)
真菌學(xué)(Fungi)
放線菌學(xué)(Actinomycetes)等.
(三)根據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域不同,形成的分支學(xué)科
工業(yè)微生物學(xué)(Intustrial Microbiology)
農(nóng)業(yè)微生物學(xué)(Agricultural Microbiology)
醫(yī)學(xué)微生物學(xué)(Medical Microbiology)
藥用微生物學(xué)(Patherological Microbiology)
食品微生物學(xué)(Food Microbiology)
獸醫(yī)微生物學(xué)(Viterinary Microbiology)等.
(四)根據(jù)微生物的生態(tài)環(huán)境不同,形成的分支學(xué)科
土壤微生物學(xué)(Soil Microbiology)
海洋微生物學(xué)(Marine Microbiology)等.
第三節(jié) 食品微生物學(xué)及其研究內(nèi)容
食品微生物學(xué):食品微生物學(xué)是專門研究與食品有關(guān)的微生物的種類,特點及其在一定條件下與食品工業(yè)關(guān)系的一門學(xué)科.
盡管人類對食品微生物研究的歷史很長,但作為微生物學(xué)的一門獨立的分支學(xué)科——食品微生物學(xué),其仍屬一門新興學(xué)科.尤其在我國,人們對食品科學(xué)的重視僅是改革開放以來,人們解決了溫飽問題之后的事情;食品微生物學(xué)是隨著食品科學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的一個重要的學(xué)科.
食品微生物研究的主要內(nèi)容包括三個方面:
一,在食品工業(yè)中有益的微生物及其應(yīng)用;
二,在食品保藏過程中引起食品變質(zhì)的微生物及其控制;
三,與食品衛(wèi)生有關(guān)的微生物.
第四節(jié) 微生物學(xué)的發(fā)展簡史
我們把這個過程分成以下四個階段加以闡述.
一,微生物學(xué)的史前時期
二,微生物的發(fā)現(xiàn)與微生物學(xué)的啟蒙時期
三,微生物學(xué)的形成時期
四,微生物學(xué)的發(fā)展時期
一,微生物學(xué)的史前時期
盲目應(yīng)用時期.
人類已經(jīng)在很多方面利用了微生物,世界各國人民在自己的生產(chǎn)實踐中都積累了很多利用有益微生物和防治有害微生物的經(jīng)驗.北魏的賈思勰《齊民要術(shù)》一書中,就詳細記載了制醋的方法.我國古代勞動人民就利用了鹽腌,糖漬,煙熏,風干等.
二,微生物發(fā)現(xiàn)與微生物學(xué)啟蒙時期
十七世紀,荷蘭人呂文虎克(Antony van Leeuwenhock)發(fā)明了第一臺簡易顯微鏡(200～300倍).
于1669年出版了《安東.列文虎克所發(fā)現(xiàn)的自然界秘密》.
隨后在近200年的時期,隨著顯微鏡的不斷改進,分辨率的提高,人們對微生物的認識由粗略的形態(tài)描述逐步發(fā)展到對微生物進行詳細的觀察和根據(jù)形態(tài)進行分類研究,形成了啟蒙的微生物學(xué).
三,微生物學(xué)的形成時期
由研究微生物形態(tài)的啟蒙時期到對微生物的生理生化水平研究時期.
巴斯德(Louis Pasteur, 1822～1895)通過對酒曲的研究,證明了酒曲發(fā)酵是其中的酵母菌代謝作用,這一研究結(jié)果把對微生物的研究由形態(tài)轉(zhuǎn)向生理生化研究水平,為微生物學(xué)的形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ).巴斯德還通過大量實驗證明了食品的腐敗變質(zhì)是遭受微生物污染后,微生物生長繁殖而引起的,從根本上否定了"微生物自然發(fā)生說".
微生物學(xué)的另一位奠基人是一位德國醫(yī)生柯赫(Robert Koch, 1843～1910),他為疾病的病原學(xué)說建立了基礎(chǔ).
首先從患病動物的病變臟器中分離純化得到病原菌,通過將病原菌接種回到動物體內(nèi),能引起相同癥狀的疾病,證明了傳染病是由某些特定的病原菌傳播的.
由于巴斯德和柯赫對微生物學(xué)的形成作出了極大的貢獻,普遍認為,他們兩位是微生物學(xué)的奠基人.
四,微生物學(xué)的發(fā)展時期
本世紀是微生物學(xué)的全面發(fā)展時期:
細胞的結(jié)構(gòu)與功能,細菌的代謝等;
微生物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮巨大作用;
微生物成為生物學(xué)研究的主要研究材料;
50年代DNA雙螺旋解密后,微生物又成了分子生物學(xué)的主要研究材料.微生物學(xué),遺傳學(xué)和生物化學(xué)的相互滲透與作用導(dǎo)致了現(xiàn)代分子遺傳學(xué)的誕生與發(fā)展;
進入70年代,在微生物的研究基礎(chǔ)上,導(dǎo)致了DNA重組技術(shù)和基因工程的發(fā)展.
微生物常規(guī)鑒定技術(shù)
一、形態(tài)結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)特性觀察
1、微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察主要是通過染色，在顯微鏡下對其形狀、大小、排列方式、細胞結(jié)構(gòu)（包括細胞壁、細胞膜、細胞核、鞭毛、芽孢等）及染色特性進行觀察，直觀地了解細菌在形態(tài)結(jié)構(gòu)上特性，根據(jù)不同微生物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的不同達到區(qū)別、鑒定微生物的目的。
2、細菌細胞在固體培養(yǎng)基表面形成的細胞群體叫菌落（colony）。不同微生物在某種培養(yǎng)基中生長繁殖，所形成的菌落特征有很大差異，而同一種的細菌在一定條件下，培養(yǎng)特征卻有一定穩(wěn)定性。，以此可以對不同微生物加以區(qū)別鑒定。因此，微生物培養(yǎng)特性的觀察也是微生物檢驗鑒別中的一項重要內(nèi)容。
1）細菌的培養(yǎng)特征包括以下內(nèi)容：在固體培養(yǎng)基上，觀察菌落大小、形態(tài)、顏色（色素是水溶性還是脂溶性）、光澤度、透明度、質(zhì)地、隆起形狀、邊緣特征及遷移性等。在液體培養(yǎng)中的表面生長情況（菌膜、環(huán)）混濁度及沉淀等。半固體培養(yǎng)基穿刺接種觀察運動、擴散情況。（圖3－8）
圖3－8 細菌的培養(yǎng)特征
1.點狀 2.圓形 3.絲狀 4.不規(guī)則形 5.假根狀 6.紡錘狀 7.扁平 8.隆起 9.凸起 10.墊狀 11.臍狀 12.邊緣整齊 13.波狀 14.裂片狀 15.嚙蝕狀 16.絲狀 17.卷發(fā)狀 18.絲線狀 19.刺毛狀 20.串珠狀 21.疏展狀 22.樹根狀 23.假根狀 24.絲狀 25.串珠狀 26.乳頭狀 27.絨毛狀 28.樹根狀 29.量杯狀 30.蘿卜狀 31.漏斗狀 32.囊狀 33.層狀 34.絮狀 35.環(huán)狀 36.蹼狀 37.膜狀
2）霉菌酵母菌的培養(yǎng)特征：大多數(shù)酵母菌沒有絲狀體，在固體培養(yǎng)基上形成的菌落和細菌的很相似，只是比細菌菌落大且厚。液體培養(yǎng)也和細菌相似，有均勻生長、沉淀或在液面形成菌膜。霉菌有分支的絲狀體，菌絲粗長，在條件適宜的培養(yǎng)基里，菌絲無限伸長沿培養(yǎng)基表面蔓延。霉菌的基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和孢子絲都常帶有不同顏色，因而菌落邊緣和中心，正面和背面顏色常常不同，如青霉菌：孢子青綠色，氣生菌絲無色，基內(nèi)菌絲褐色。霉菌在固體培養(yǎng)表面形成絮狀、絨毛狀和蜘蛛網(wǎng)狀菌落。
二、生理生化試驗
微生物生化反應(yīng)是指用化學(xué)反應(yīng)來測定微生物的代謝產(chǎn)物，生化反應(yīng)常用來鑒別一些在形態(tài)和其它方面不易區(qū)別的微生物。因此微生物生化反應(yīng)是微生物分類鑒定中的重要依據(jù)之一。
微生物檢驗中常用的生化反應(yīng)有：
1、糖酵解試驗
不同微生物分解利用糖類的能力有很大差異，或能利用或不能利用，能利用者，或產(chǎn)氣或不產(chǎn)氣。可用指示劑及發(fā)酵管檢驗。
試驗方法：以無菌操作，用接種針或環(huán)移取純培養(yǎng)物少許，接種于發(fā)酵液體培養(yǎng)基管，若為半固體培養(yǎng)基，則用接種針作穿刺接種。接種后，置36±1.0°C培養(yǎng)，每天觀察結(jié)果，檢視培養(yǎng)基顏色有無改變（產(chǎn)酸），小倒管中有無氣泡，微小氣泡亦為產(chǎn)氣陽性，若為半固體培養(yǎng)基，則檢視沿穿刺線和管壁及管底有無微小氣泡，有時還可看出接種菌有無動力，若有動力、培養(yǎng)物可呈彌散生長。
本試驗主要是檢查細菌對各種糖、醇和糖苷等的發(fā)酵能力，從而進行各種細菌的鑒別，因而每次試驗，常需同時接種多管。一般常用的指示劑為酚紅、溴甲酚紫，溴百里藍和An-drade指示劑。
2、淀粉水解試驗
某些細菌可以產(chǎn)生分解淀粉的酶，把淀粉水解為麥芽糖或葡萄糖。淀粉水解后，遇碘不再變藍色。
試驗方法：以18~24h的純培養(yǎng)物，涂布接種于淀粉瓊脂斜面或平板（一個平板可分區(qū)接種，試驗數(shù)種培養(yǎng)物）或直接移種于淀粉肉湯中，于36±1°C培養(yǎng)24~48h，或于20°培養(yǎng)5天。然后將碘試劑直接滴浸于培養(yǎng)表面，若為液體培養(yǎng)物，則加數(shù)滴碘試劑于試管中。立即檢視結(jié)果，陽性反應(yīng)（淀粉被分解）為瓊脂培養(yǎng)基呈深藍色、菌落或培養(yǎng)物周圍出現(xiàn)無色透明環(huán)、或肉湯顏色無變化。陰性反應(yīng)則無透明環(huán)或肉湯呈深藍色。
淀粉水解系逐步進行的過程，因而試驗結(jié)果與菌種產(chǎn)生淀粉酶的能力、培養(yǎng)時間，培養(yǎng)基含有淀粉量和pH等均有一定關(guān)系。培養(yǎng)基pH必須為中性或微酸性，以pH7.2最適。淀粉瓊脂平板不宜保存于冰箱，因而以臨用時制備為妥。
3、V-P試驗
某些細菌在葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中能分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸，丙酮酸縮合，脫羧成乙酰甲基甲醇，后者在強堿環(huán)境下，被空氣中氧氧化為二乙酰，二乙酰與蛋白胨中的胍基生成紅色化合物，稱V－P（+）反應(yīng)。
試驗方法：
1）O’Meara氏法：將試驗菌接種于通用培養(yǎng)基，于36±1°C培養(yǎng)48h，培養(yǎng)液1ml加O’Meara試劑（加有0.3%肌酸Creatine或肌酸酐Creatinine的40%氫氧化鈉水溶液）1ml，搖動試管1~2min，靜置于室溫或36±1°C恒溫箱，若4h內(nèi)不呈現(xiàn)伊紅、即判定為陰性。亦有主張在48~50°C水浴放置2h后判定結(jié)果者。
2）Barritt氏法：將試驗菌接種于通用培養(yǎng)基，于36±1°C培養(yǎng)4天、培養(yǎng)液2.5ml先加入5°Cα萘酚（2-na-phthol）純酒精溶液0.6ml,再加40%氫氧化鉀水溶液0.2ml，搖動2~5min，陽性菌常立即呈現(xiàn)紅色，若無紅色出現(xiàn)，靜置于室溫或36±1°C恒溫箱，如2h內(nèi)仍不顯現(xiàn)紅色、可判定為陰性。
3）快速法：將0.5%肌酸溶液2滴放于小試管中、挑取產(chǎn)酸反應(yīng)的三糖鐵瓊脂斜面培養(yǎng)物一接種環(huán)，乳化接種于其中，加入5%α-萘酚3滴，40%氫氧化鈉水溶液2滴，振動后放置5min，判定結(jié)果。不產(chǎn)酸的培養(yǎng)物不能使用。
本試驗一般用于腸桿菌科各菌屬的鑒別。在用于芽胞桿菌和葡萄球菌等其它細菌時，通用培養(yǎng)基中的磷酸鹽可阻礙乙酰甲基醇的產(chǎn)生，故應(yīng)省去或以氯化鈉代替。
4、甲基紅（Methyl Red）試驗
腸桿菌科各菌屬都能發(fā)酵葡萄糖，在分解葡萄糖過程中產(chǎn)生丙酮酸，進一步分解中，由于糖代謝的途徑不同，可產(chǎn)生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性產(chǎn)物，可使培養(yǎng)基PH值下降至pH4.5以下，使甲基紅指示劑變紅。
試驗方法：挑取新的待試純培養(yǎng)物少許，接種于通用培養(yǎng)基，培養(yǎng)于36±1°C或30°C（以30°C較好）3~5天，從第二天起，每日取培養(yǎng)液1ml，加甲基紅指示劑1~2滴，陽性呈鮮紅色，弱陽性呈淡紅色，陰性為黃色。迄至發(fā)現(xiàn)陽性或至第5天仍為陰性、即可判定結(jié)果。
甲基紅為酸性指示劑，pH范圍為4.4~6.0，其pK值為5.0。故在pH5.0以下，隨酸度而增強黃色，在pH5.0以上，則隨堿度而增強黃色，在pH5.0或上下接近時，可能變色不夠明顯，此時應(yīng)延長培養(yǎng)時間，重復(fù)試驗。
5、靛基質(zhì)（Imdole）試驗
某些細菌能分解蛋白胨中的色氨酸，生成吲哚。吲哚的存在可用顯色反應(yīng)表現(xiàn)出來。吲哚與對二甲基氨基苯醛結(jié)合，形成玫瑰吲哚，為紅色化合物。
試驗方法：將待試純培養(yǎng)物小量接種于試驗培養(yǎng)基管，于36±1C培養(yǎng)24h時后，取約2ml培養(yǎng)液，加入Kovacs氏試劑2~3滴，輕搖試管，呈紅色為陽性，或先加少量乙醚或二甲苯，搖動試管以提取和濃縮靛基質(zhì)，待其浮于培養(yǎng)液表面后，再沿試管壁徐緩加入Kovacs氏試劑數(shù)滴，在接觸面呈紅色，即為陽性。
實驗證明靛基質(zhì)試劑可與17種不的靛基質(zhì)化合物作用而產(chǎn)生陽性反應(yīng)，若先用二甲苯或乙醚等進行提取，再加試劑，則只有靛基質(zhì)或5-甲基靛基質(zhì)在溶劑中呈現(xiàn)紅色，因而結(jié)果更為可靠。
6、硝酸鹽（Nitrate）還原試驗
有些細菌具有還原硝酸鹽的能力，可將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽、氨或氮氣等。亞硝酸鹽的存在可用硝酸試劑檢驗。
試驗方法：臨試前將試劑的A（磺胺酸冰醋酸溶液）和B（α－萘胺乙醇溶液）試液各0.2ml等量混合、取混合試劑約0.1ml、加于液體培養(yǎng)物或瓊脂斜面培養(yǎng)物表面，立即或于10min內(nèi)呈現(xiàn)紅色即為試驗陽性，若無紅色出現(xiàn)則為陰性。
用α-萘胺進行試驗時，陽性紅色消退很快、故加入后應(yīng)立即判定結(jié)果。進行試驗時必須有未接種的培養(yǎng)基管作為陰性對照。α-萘胺具有致癌性、故使用時應(yīng)加注意。
7、明膠（Gelatin）液化試驗
有些細菌具有明膠酶（亦稱類蛋白水解酶），能將明膠先水解為多肽，又進一步水解為氨基酸，失去凝膠性質(zhì)而液化。
試驗方法：挑取18~24h待試菌培養(yǎng)物，以較大量穿刺接種于明膠高層約2/3深度或點種于平板培養(yǎng)基。于20~22℃培養(yǎng)7~14天。明膠高層亦可培養(yǎng)于36±1℃。每天觀察結(jié)果，若因培養(yǎng)溫度高而使明膠本身液化時應(yīng)不加搖動、靜置冰箱中待其凝固后、再觀察其是否被細菌液化，如確被液化，即為試驗陽性。平板試驗結(jié)果的觀察為在培養(yǎng)基平板點種的菌落上滴加試劑，若為陽性，10~20min后，菌落周圍應(yīng)出現(xiàn)清晰帶環(huán)。否則為陰性。
8、尿素酶（Urease）試驗
有些細菌能產(chǎn)生尿素酶，將尿素分解、產(chǎn)生2個分子的氨，使培養(yǎng)基變?yōu)閴A性，酚紅呈粉紅色。尿素酶不是誘導(dǎo)酶，因為不論底物尿素是否存在，細菌均能合成此酶。其活性最適pH為7.0。
試驗方法：挑取18~24h待試菌培養(yǎng)物大量接種于液體培養(yǎng)基管中，搖均，于36±1℃培養(yǎng)10，60和120min，分別觀察結(jié)果。或涂布并穿刺接種于瓊脂斜面，不要到達底部，留底部作變色對照。培養(yǎng)2，4和24h分別觀察結(jié)果，如陰性應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)至4天，作最終判定，變?yōu)榉奂t色為陽性。
9、氧化酶（Oxidase）試驗
氧化酶亦即細胞色素氧化酶，為細胞色素呼吸酶的終末呼吸酶，氧化酶先使細胞色素C氧化，然后此氧化型細胞色素C再使對苯二胺氧化，產(chǎn)生顏色反應(yīng)。
試驗方法：在瓊脂斜面培養(yǎng)物上或血瓊脂平板菌落上滴加試劑1~2滴，陽性者Kovacs氏試劑呈粉紅色~深紫色，Ewing氏改進試劑呈藍色。陰性者無顏色改變。應(yīng)在數(shù)分鐘內(nèi)判定試驗結(jié)果。
10、硫化氫（H2S）試驗
有些細菌可分解培養(yǎng)基中含硫氨基酸或含硫化合物，而產(chǎn)生硫化氫氣體，硫化氫遇鉛鹽或低鐵鹽可生成黑色沉淀物。
試驗方法：在含有硫代硫酸鈉等指示劑的培養(yǎng)基中，沿管壁穿刺接種，于36±1℃培養(yǎng)24~28h，培養(yǎng)基呈黑色為陽性。陰性應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)至6天。也可用醋酸鉛紙條法：將待試菌接種于一般營養(yǎng)肉湯，再將醋酸鉛紙條懸掛于培養(yǎng)基上空，以不會被濺濕為適度；用管塞壓住置36±1℃培養(yǎng)1~6天。紙條變黑為陽性。
11、三糖鐵（TSI）瓊脂試驗
試驗方法：以接種針挑取待試菌可疑菌落或純培養(yǎng)物，穿刺接種并涂布于斜面，置36±1℃培養(yǎng)18~24h，觀察結(jié)果。
本試驗可同時觀察乳糖和蔗糖發(fā)酵產(chǎn)酸或產(chǎn)酸產(chǎn)氣（變黃）；產(chǎn)生硫化氫（變黑）。葡萄糖被分解產(chǎn)酸可使斜面先變黃，但因量少，生成的少量酸，因接觸空氣而氧化，加之細菌利用培養(yǎng)基中含氮物質(zhì)，生成堿性產(chǎn)物，故使斜面后來又變紅，底部由于是在厭氧狀態(tài)下，酸類不被氧化，所以仍保持黃色。
12、硫化氫-靛基質(zhì)-動力（SIM）瓊脂試驗
試驗方法：以接種針挑取菌落或純養(yǎng)物穿刺接種約1/2深度，置36±1℃培養(yǎng)18~24h，觀察結(jié)果。培養(yǎng)物呈現(xiàn)黑色為硫化氫陽性，混濁或沿穿刺線向外生長為有動力，然后加Kovacs氏試劑數(shù)滴于培養(yǎng)表面，靜置10min，若試劑呈紅色為靛基質(zhì)陽性。培養(yǎng)基未接種的下部，可作為對照。
本試驗用于腸桿菌科細菌初步生化篩選，與三糖鐵瓊脂等聯(lián)合使用可顯著提高篩選功效。
三、血清學(xué)試驗
血清學(xué)反應(yīng)是指：相應(yīng)的抗原與抗體在體外一定條件下作用，可出現(xiàn)肉眼可見的沉淀、凝集現(xiàn)象。在食品微生物檢驗中，常用血清學(xué)反應(yīng)來鑒定分離到的細菌，以最終確認檢測結(jié)果。
血清學(xué)反應(yīng)的一般特點：
1)抗原體的結(jié)合具有特異性，當有共同抗原體存在時，會出現(xiàn)交叉反應(yīng)。
2)抗原體的結(jié)合是分子表面的結(jié)合，這種結(jié)合雖相當穩(wěn)定，但是可逆的。
3)抗原體的結(jié)合是按一定比例進行的，只有比例適當時，才能出現(xiàn)可見反應(yīng)。
4)血清學(xué)反應(yīng)大體分為兩個階段進行，但其間無嚴格界限。第一階段為抗原體特異性結(jié)合階段，反應(yīng)速度很快，只需幾秒至幾分鐘反應(yīng)即可完畢，但不出現(xiàn)肉眼可見現(xiàn)象。第二階段為抗原體反應(yīng)的可見階段，表現(xiàn)為凝集、沉淀、補體結(jié)合反應(yīng)等。反應(yīng)速度慢，需幾分、幾十分以至更長時間。而且，在第二階段反應(yīng)中，電解質(zhì)、PH、溫度等環(huán)境因素的變化，都直接影響血清學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。
習(xí)慣上將經(jīng)典的血清學(xué)反應(yīng)分三種類別：凝集反應(yīng)、沉淀反應(yīng)和補體結(jié)合反應(yīng)。
1、凝集反應(yīng)
顆粒性抗原（細菌、紅細胞等）與相應(yīng)抗體結(jié)合，在電解質(zhì)參與下所形成的肉眼可見的凝集現(xiàn)象，稱為凝集反應(yīng)（Agglutination reaction）。其中的抗原稱為凝集原，抗體稱為凝集素。在該反應(yīng)中，因為單位體積抗體量大，做定量實驗時，應(yīng)稀釋抗體。
1）直接凝集反應(yīng)
顆粒性抗原與相應(yīng)抗體直接結(jié)合所出現(xiàn)的反應(yīng)，稱為直接凝集反應(yīng)(Direct agglution reaction)。
a.玻片凝集法。是一種常規(guī)的定性試驗方法。原理是用已知抗體來檢測未知抗原。常用于鑒定菌種、血型。如將含有痢疾桿菌抗體的血清與待檢菌液各一滴，在玻片上混勻，數(shù)分種后若出現(xiàn)肉眼可見的凝集塊，即陽性反應(yīng)，證明該菌是痢疾桿菌。此法快速、簡便，但不能進行定量測定。
b.試管凝集法。是一種定量試驗方法。多用已知抗原來檢測血清中有無相應(yīng)抗體及其含量。常用于協(xié)助診斷某些傳染病及進行流行病學(xué)調(diào)查。如肥達氏反應(yīng)就是診斷傷寒、付傷寒的試管凝集試驗。因為要測定抗體的含量，故將待檢查的血清用等滲鹽水倍比稀釋成不同濃度，然后加入等量抗原，37℃或56℃，2~4小時觀察，血清最高稀釋度仍有明顯凝集現(xiàn)象的，為該抗血清的凝集效價。
2）間接凝集反應(yīng)
將可溶性抗原（抗體）先吸附在一種與免疫無關(guān)的，顆粒狀微球表面，然后與相應(yīng)抗體（抗原）作用，在有電解質(zhì)存在的條件下，即可發(fā)生凝集，稱為間接凝集反應(yīng)(Indirect agglutination)。由于載體增大了可溶性抗原的反應(yīng)面積。當載體上有少量抗原與抗體結(jié)合。就出現(xiàn)肉眼可見的反應(yīng)，敏感性很高。
2、沉淀反應(yīng)
可溶性抗原與相應(yīng)抗體結(jié)合，在有適量電解質(zhì)存在下，經(jīng)過一定時間，形成肉眼可見的沉淀物，稱為沉淀反應(yīng)（Precipitation）。反應(yīng)中的抗原稱為沉淀原，抗體為沉淀素。由于在單位體積內(nèi)抗原量大，為了不使抗原過剩，故應(yīng)稀釋抗原，并以抗原的稀釋度作為沉淀反應(yīng)的效價。
1）環(huán)狀沉淀反應(yīng)：是一種定性試驗方法，可用已知抗體檢測未知抗原。將已知抗體注入特制小試管中，然后沿管壁徐徐加入等量抗原，如抗原與抗體對應(yīng)，則在兩液界面出現(xiàn)白色的沉淀圓環(huán)。
2）絮狀沉淀反應(yīng)：將已知抗原與抗體在試管（如凹玻片）內(nèi)混勻，如抗原抗體對應(yīng)，而又二者比例適當時，會出現(xiàn)肉眼可見的絮狀沉淀，此為陽性反應(yīng)。
3）瓊脂擴散試驗：利用可溶性抗原抗體在半固體瓊脂內(nèi)擴散，若抗原抗體對應(yīng)，且二者比例合適，在其擴散的某一部分就會出現(xiàn)白色的沉淀線。每對抗原抗體可形成一條沉淀線。有幾對抗原抗體，就可分別形成幾條沉淀線。瓊脂擴散可分為單向擴散和雙向擴散兩種類型。單向擴散是一種定量試驗。可用于免疫蛋白含量的測定。而雙向擴散多用于定性試驗。由于方法簡便易行，常用于測定分析和鑒定復(fù)雜的抗原成分。
3、補體結(jié)合反應(yīng)
補體結(jié)合反應(yīng)(Complement fixation reaction)是在補體參與下，以綿羊紅細胞和溶血素作為指示的抗原抗體反應(yīng)。補體無特異性，能與任何一組抗原抗體復(fù)合物結(jié)合而引起反應(yīng)。如果補體與綿羊紅細胞、溶血素的復(fù)合物結(jié)合，就會出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，如果與細菌及相應(yīng)抗體復(fù)合物結(jié)合，就會出現(xiàn)溶菌現(xiàn)象。因此，整個試驗需要有補體、待檢（已知抗體或抗原、未知抗原或抗體）及指示（綿羊細胞和溶血素）五種成份參加。其試驗原理是補體不單獨和抗原或抗體結(jié)合。如果出現(xiàn)溶菌，是補體與待檢結(jié)合的結(jié)果，說明抗原抗體是相對應(yīng)的，如果出現(xiàn)溶血，說明抗原抗體不相對應(yīng)。此反應(yīng)操作復(fù)雜，敏感性高，特異性強，能測出少量抗原和抗體，所以應(yīng)用范圍較廣
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微生物是微小的生物體，如細菌，放線菌，真菌，病毒，立克次氏體的身體，支原體，衣原體，原生動物和藻類生物的形態(tài)，生理，生化，分類，生態(tài)生物學(xué)學(xué)科分支的研究。
？在規(guī)定的內(nèi)容和目的的不同，微生物學(xué)的發(fā)展過程中，已經(jīng)建立了許多分支學(xué)科：微生物形態(tài)的微生物，微生物分類學(xué)，微生物生理學(xué)，微生物遺傳森饑學(xué)和微生物生態(tài)學(xué)的基本特征基本螞握理論科學(xué)，細菌學(xué)，真悶春慶菌，藻類，原生動物學(xué)，病毒學(xué)，微生物類群的研究，有許多學(xué)科的應(yīng)用微生物學(xué)。
？微生物學(xué)各分支相互補充，相互促進，生物化學(xué)，生物物理學(xué)，分子生物學(xué)和其他學(xué)科的相互滲透，它已在基礎(chǔ)理論研究和實際應(yīng)用的迅速發(fā)展。
