农业微生物学教案.doc

农业微生物学第一部分 教案概述教学内容： 肽聚糖的生物合成途径及抗生素对肽聚糖合成的抑制 G性细菌磷壁酸的合成途径教学目的： 1、使学生掌握肽聚糖合成的途径及抗生素对其合成的抑制作用2、使学生掌握磷壁酸的合成途径教学重点： 肽聚糖的合成途径及抗生素对其合成的抑制作用教学难点： 肽聚糖的合成途径教学时间： 50分钟（1课时）教学手段： 多媒体课件演示与黑板板书相结合教学方法： 讲授法、设问法、理论联系实际法根据认知的特点，应先对肽聚糖的结构及磷壁酸的结构进行复习，然后再学习它们各自的合成途径。第二部分 课 堂 教 学 设 计一、本节课教学指导思想与学习意义：本节课要学的内容主要包括三个方面：1）肽聚糖的生物合成，2）抗生素对肽聚糖合成的抑制，3）磷壁酸的合成。肽聚糖是大多数细菌细胞壁的主要组成成分，而细菌细胞壁具有重要的物理及生理学上的功能，如固定细胞外形和提高机械强度，从而使其免受渗透压等外力的损伤；为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需，失去了细胞壁的原生质体，也就丧失了这些重要功能；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受消化酶等有害物质的损伤；赋予细菌具有特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性；肽聚糖的含量多少、层数及交织密度也是革兰氏染色机理的物质基础；阻止细胞质内的物质外泄。对于革兰氏阳性菌来说，其细胞壁中还有另外一种特有的成份，即磷壁酸。磷壁酸的功能主要有：1)含有大量负电荷，可浓缩细胞周围的Mg2+，提高膜上一些酶的活力；2)贮存P元素；3)调节肽聚糖聚合酶的活力，以防止细胞因自溶而死亡；4)作为噬菌体的吸附受体；5)是G+菌特定的表面抗原；用琼脂扩散试验可以从金黄色葡萄球菌性心内膜炎患者血清中检出抗磷壁酸抗体；6)增强致病菌与宿主的粘连，并有防止被白细胞吞噬的作用。由以上可以看出，肽聚糖和磷壁酸对细菌有着重要的作用。国外曾有专著专门研究并论述细菌的细胞壁。学习和掌握细菌肽聚糖和磷壁酸的合成对了解它的功能及研究如何抑制病原菌的生长有着重要的意义，这也是本节课的最终目的。第三部分 教学进程整个板书如下： 主板书区 副板书区 副板书1（用后擦去）UDPNAGUDPNAMUDPNAMNAG五肽细菌萜醇1、 肽聚糖的合成 2、 抗生素对肽聚糖合成的抑制3、 磷壁酸的合成总结（可略去） 副板书3甘油磷壁酸核糖醇磷壁酸膜磷壁酸壁磷壁酸磷壁酸载体脂副板书2磷霉素PEPD环丝氨酸与DAla安莱霉素、杆菌肽A万古霉素、青霉素教学构架教学项目所需时间（min）课程导入3肽聚糖的合成及抗生素的作用19导入磷壁酸及结构特点5磷壁酸的合成15课程总结5课程导入（时间：3分钟）（以回顾复习的方式导入本节课程的第一个内容：肽聚糖的合成）（复习设问法）我们在前面的学习中曾经学习过细菌细胞的基本结构，现在我们来回顾一下，在大多数细菌的细胞膜外面包围着一层什么样的结构？(停2秒) 对，是细胞壁。那么，细菌细胞壁主要成份又是什么呢？(停2秒) 对是肽聚糖。肽聚糖在组成和结构上又有什么样的特点呢？(停1秒) 在肽聚糖的组成上，革兰氏阳性细菌和阴性细菌都含有N-乙酰氨基胞壁酸，简称NAM；N-乙酰氨基葡萄糖，简称NAG；两个单糖之间以-1,4糖苷键连接，在N-乙酰氨基胞壁酸上还连接有四肽尾。对于革兰氏阴性的大肠杆菌来说，四肽依次是由L-丙氨酸，D-谷氨酸，内消旋的二氨基庚二酸及D-丙氨酸；对于革兰氏阳性的金黄色葡萄球来说，第三个氨基酸不是内消旋的二氨基庚二酸，而是赖氨酸。（展示图片）在肽聚糖的结构上，NAM和NAG相互连接形成糖骨架链，而四肽尾之间，要么直接连接，要么通过五个甘氨酸组成的“肽桥”进行连接。这样，肽聚糖就可形成一个既有横向连接，又有纵向连接的网状结构，在细胞膜外起到维持细胞外形和保护细胞免受机械损伤和渗透压的破坏的主要作用。（展示图片）认识了肽聚糖的结构及组成，那么肽聚糖的这些构件是如何合成及相互连接而构成的呢？这就是我们今天要学习的第一个内容，肽聚糖的生物合成途径。板书：1、肽聚糖的合成正课一、肽聚糖的合成途径及抗生素对其合成的抑制作用肽聚糖的合成涉及以下六个步骤，每个步骤中还包括多个反应，这六个步骤是：1）由糖核苷酸携带的两个葡萄糖衍生物UDP-NAG和UDP-NAM的合成；2）在UDP-NAM合成五肽尾；3)UDP-NAM五肽转运到细菌萜醇磷酸上；4)将NAG加到NAM上形成双糖单位；5）细菌萜醇携带着双糖单位转运到膜外肽聚糖合成的新位点；6）膜外的交连与组装。（概述）根据肽聚糖合成的部位，我们也可其人为地分成三个阶段，第一个阶段是在细胞质内的合成，第二个阶段是在细胞膜上的合成并将合成的双糖单位由膜内转运到膜外；第三个阶段是在膜外的组装与交连的过程。（演示）下面我来详细学习一下肽聚糖合成的途径。（以上2分钟）1）UDP-NAG的合成（副板书）UDPNAG的合成过程为：6磷酸葡萄糖经异构化后形成6磷酸果糖，6磷酸果糖接受由L谷氨酰胺提供的氨基后形成6磷酸葡萄糖胺。再经过异构化后形成1磷酸葡萄糖胺、1磷酸葡萄糖胺经乙酰化生成1磷酸N乙酰氨基葡萄糖。最后在UTP存在时，经焦磷酸化酶催化，生成UDP-N-乙酰氨基葡萄糖，即UDP-NAG。（演示）2）UDPNAM的合成 （副板书）第一步合成的UDP-NAG和磷酸烯醇丙酮酸（简称PEP）在转移酶催化下，形成UDP-NAG丙酮酸醚，再经还原后即形成UDPN乙酰胞壁酸，也就是UDPNAM。（演示）3） UDPNAM五肽的合成（副板书）第三步是UDPNAM五肽的合成。在合成酶的催化下，依次在UDPNAM的羧基上连上L丙氨酸、D-谷氨酸和L-赖氨酸三种氨基酸，氨基酸之间通过肽键相连。而L丙氨酸须先经消旋酶催化生成D丙氨酸。两分子D丙氨酸在二肽合成酶催化下生成二肽，然后这个D-丙氨酰D-丙氨酸二肽再连接到L-赖氨酸上，这样就形成了UDP-NAM五肽。（演示）每加入一个氨基酸要消耗一分子ATP。因为氨基酸在参加反应前需要活化。4）组装和运载 UDP-NAM五肽和UDP-NAG是在细胞质中合成的，且都是亲水性的，它们要想通过细胞膜到达膜外参与到细胞壁的合成中去，必须先连接到位于细胞膜上的被称作细菌萜醇的疏水性糖基载体脂上，形成双糖单位，然后经细菌萜醇的运送才能通过疏水性的膜到达膜外。细菌萜醇是由55个碳原子组成的聚异戊二烯磷酸酯，用bactoprenol-P表示。五肽组装过程是：细胞膜上的bactoprenolP与UDPNAM五肽结合生成bactoprenolPPNAM五肽，并放出UMP。然后在UDP-NAG转移酶催化下，UDPNAG通过1，4糖苷键与bactoprenolPPNAM五肽结合，形成bactoprenolPPNAMA1，4NAG，并放出 UDP。由于革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌中，肽尾之间不是直接相连，还需有5个甘氨酸组成的肽桥相连，因此，首先要合成肽桥。肽桥是在ATP、tRNA的参与下，先生成甘氨酰tRNA，然后氨基酸一个一个地通过肽键连结起来。肽桥合成后再转移到肽尾的第三个氨基酸上。革兰氏阴性菌的大肠杆菌中肽尾之间直接交连，不需要合成肽桥。这样便完成了一个肽聚糖基本重复单位的合成。5）转运第五步是转运。上一步合成的双糖单位由细菌萜醇携带，经过细胞膜转运到膜外细胞壁的生长点上。6）交联第六步是交联，包括糖骨架之间的连接和肽尾之间的连接。涉及到两种酶，一种是肽聚糖转移酶，另一种是转肽酶。首先由细菌萜醇携带的双糖单位与肽聚糖的生长位点的糖之间进行连接，连接反应由肽聚糖转移酶催化，形成1，4糖苷键；连接之后，脱下来的细菌萜醇焦磷酸经焦磷酸化酶水解后可再次循环利用；肽尾之间的交联，在革兰氏阴性细菌中，一般是由一条肽尾的第3个氨基酸的自由氨基与另一条肽尾的第4个氨基酸的羧基之间以肽键方式连接，革兰氏阳性菌是通过甘氨酸五肽桥进行交联。交联反应由转肽酶催化，在转肽的同时，肽链上第5个氨基酸释放出来。如果其中的一些肽尾的未得到交联，那么这条肽尾的第5个氨基酸经D丙氨酸羧肽酶催化，释放出 D-丙氨酸。经过上面六个步骤多个反应，最终形成了既有横向连接，又有纵向连接的网状的肽聚糖结构。我们再用动画的形式总结一下肽聚糖合成的整个过程。（以上约11分钟）过渡：我们通过上面的学习掌握了肽聚糖的合成途径，那么对于一些病原细菌来说，我们总希望能找到一些合适的抗生素来抑制或杀死它们。那么有哪些抗生素可抑制细菌肽聚糖的合成呢？这就是我们今天要学的第2项内容，板书：2、抗生素对肽聚糖合成的抑制2、抗生素对肽聚糖合成的抑制抑制肽聚糖生物合成的抗生素，主要有磷霉素(phosphonomycin)，D环丝氨酸(D-cycloserine)，安莱霉素(enramycin)，万古霉素(vancomycin)，杆菌肽A(bacitracin A)，青霉素(penicllins)等。它们作用于肽聚糖生物生合成的不同环节。1）抑制UDPNAM五肽的合成（板书）磷霉素（副板书）和磷酸烯醇式丙酮酸（PEP，副板书）结构类似，因可竞争性地抑制UDPNAG丙酮酸转移酶，最终抑制了UDPNAM的合成。D环丝氨酸（副板书）与D丙氨酸（DAla副板书）结构类似，可以与D丙氨酸拮抗，竞争性地抑制丙氨酸消旋酶。此外D环丝氨酸还竞争性地抑制D丙氨酰D丙氨酸二肽合成酶。当使用D环丝氨酸时，便在细菌细胞内积累UDPNAMLAlaDGlu-LLys(或m-DAP)。2）抑制Bactoprenol-P的循环使用安莱霉素是由17个氨基酸和不饱和脂肪酸组成的碱性肽类抗生素。它与Bactoprenol-P-P-NAM-五肽结合，从而抑制了UDP-NAG与Bactoprenol-P-P-NAM五肽的组装，使肽聚糖的双糖单位不能合成。安莱霉素主要为动物临床治疗制剂，对革兰氏阳性菌，如金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌等都有高效的杀菌作用。对其他各种耐药性菌也有一定作用，可用于畜禽的饲料添加剂，专供内服以杀灭肠道内有害细菌，减少其发病率，促进畜禽的生长发育。（结合实际）杆菌肽A是由苔藓样杆菌产生12个氨基酸组成的多肽类抗生素，能抑制大多数G+菌。其分子中的L半胱氨酸的巯基和L异亮氨酸的羧基之间形成一个噻唑环。在这两个氨基酸的氮原子之间能够螯合二价金属离子(如Zn2+，Ca2+，Mg2+等)。Bactoprenol-P-P可与螯合的金属离子结合，于是三者形成复合物。因此抑制了Bactoprenol-P-P的脱磷酸反应，使Bactoprenol-P不能循环使用。3）抑制交联作用万古霉素是由S. orientalis产生的糖肽类抗生素,对G有抑制作用。它能与UDP-NAM-五肽短肽链的末端D丙氨酰D丙氨酸结合，从而阻断两条肽尾之间的交联。（结合现实）青霉素可能不少同学都使用过。它是-内酰胺类抗生素。它抑制肽聚糖链的交联转肽作用。青霉素可以抑制转肽酶、羧肽酶及肽链内切酶(主要断离肽链)。但是青霉素的主要作用部位还是在转肽酶。为什么有这种作用呢？主要是因为青霉素的结构与肽聚糖中的D丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似，可与转肽酶的活性中心结合，生成青霉素噻唑酰基酶(penicilloyl enzyme)，因此转肽酶失去转肽作用。在某些抗生素存在时，肽聚糖合成被抑制，使生长的细胞，在低渗溶液中解体，达到抑菌的目的。需要指出这种抑制程度与抗生素加入的时间有关。在对数生长期，菌体迅速生长、繁殖，意味着细胞壁的合成正处于旺盛时期，此时若加入青霉素，因转肽酶活性被抑制，肽聚糖合成受阻，菌体因得不到细胞壁的保护，而遭受渗透冲击，以致崩解死亡。当处于稳定生长期，细菌细胞壁已经合成，此时加入青霉素便不会起作用了，因为青霉素并不破坏已合成的细胞壁。（以上6分钟）过渡：上面我们对肽聚糖的合成进行了学习，在革兰氏阳性细菌的细胞壁中除了肽聚糖外还有另外一种重要的并且是革兰氏阳性细菌所特有的一种物质，是什么呢？对，是磷壁酸。（设问）现在请大家回忆一下，在微生物生物学里，大家所学到的磷壁酸是一种什么物质，-是一种以磷酸多元醇为C骨架的阴离子多聚物。生理功能是什么？生理功能有：1)大量负电荷浓缩细胞周围的Mg2+，提高膜上一些酶的活力；2)贮存P元素；3)调节肽聚糖聚合酶的活力，以防止细胞因自溶而死亡；4)作为噬菌体的吸附受体；5)是G+菌特定的表面抗原；用琼脂扩散试验可以从金黄色葡萄球菌性心内膜炎患者血清中检出抗磷壁酸抗体。6)增强致病菌与宿主的粘连，并有防止被白细胞吞噬的作用。磷壁酸的结构又是什么样的呢？磷壁酸是以磷酸多元醇为碳骨架的阴离子多聚物。其最基本的结构方式可分为甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸。根据磷壁酸与细胞质膜连接或者与细胞壁连接，可将磷壁酸分为壁磷壁酸及脂磷壁酸。壁磷壁酸与肽聚糖的连接在不同的菌内有所不同。演示不同的细菌其磷壁酸的结构。在金黄色葡萄球菌内，由多个核糖醇磷酸及2到3个甘油磷酸相连，再与N-乙酰氨基甘露糖及N-乙酰氨基葡萄糖，然后才与肽聚糖的N-乙酰氨基胞壁酸的第六位碳以磷酸二酯键相连。在B. subtilis中，多个甘油磷酸与N-乙酰氨基甘露糖及N-乙酰氨基葡萄糖，然后才与肽聚糖的N-乙酰氨基胞壁酸的第六位碳以磷酸二酯键相连。在单核细胞增生李斯特氏菌在，多个核糖醇磷酸与2个葡萄糖相连，再与一分子的甘油磷酸相连，然后再与N-乙酰氨基甘露糖、N-乙酰氨基葡萄糖、肽聚糖的N-乙酰氨基胞壁酸的第六位碳以磷酸二酯键相连。脂磷壁酸与磷脂的连接在不同的菌内同样也有不同的连接方式。如在金黄色葡萄球菌内，16至40个甘油磷酸与2个葡萄糖相连，再与脂肪相连。在肺炎链球菌内，结构更为复杂。先是葡萄糖上不同的基团被取代，然后与核糖醇磷酸相连，再与一个葡萄糖、一个5氨基-D-半乳糖胺、一个葡萄糖相连，最后才与脂肪相连。在甘油磷壁酸中，其中的R基团可以被R=D-Ala, glucose, glucosamine所取代；这是被不同取代基取代后所形成的不同的甘油磷壁酸。核糖醇磷壁酸上的氢也可被不同的取代基所取代。取代基有丙氨酸、N-乙酰氨基葡萄糖、谷氨酸等。由以上的结构多样性可以看出，不同的细菌其磷壁酸有一些显著的特征。尽管如此，磷壁酸的合成也有其共同的特点，下面我们看一下磷壁酸合成的两种类型：3、磷壁酸的合成（板书）3、磷壁酸的合成1）核糖醇磷壁酸的合成1-磷酸核酮糖经还原反应生成1磷酸核糖醇，然后在CTP的参与下，经焦磷酸化酶催化生成CDP核糖醇，释放出焦磷酸。进而在聚合酶催化下，由CDP核糖醇作为磷酸核糖醇的供体，通过1，5磷酸二酯键聚合成核糖醇磷酸。2）低聚的甘油磷酸的合成途径如下-磷酸甘油在焦磷酸化酶的催化与CTP作用，形成CDP-甘油，之后聚合成1，3-二磷酸甘油。磷壁酸合成中的聚合作用以及磷壁酸与肽聚糖的结合过程都是在细胞膜上进行的，是通过细胞膜上的载体脂实现的，这种载体称为磷壁酸载体脂(简称LTA)，它是由甘油、磷酸，葡萄糖，脂肪酸，按1：1：0.1：0.1的比例组成的。磷壁酸先在LTA上聚合，其长度为1050个磷酸核糖醇分子，然后转移到肽聚糖，最后由GAL(C55PP)将结合有磷壁酸的肽聚糖转运到细胞壁的生长点，掺入到新壁中(图621)。展示多媒体动画。总结（板书）（磷壁酸的合成用时20分钟）本节课总结：（时间：5分钟）本节课讲了三项内容，分别是：1、肽聚糖的生物合成途径1)细胞质中NAG、NAM、及“五肽双糖单位的合成；2)经Bactoprenol的跨膜运输作用；3)膜外的组装与交联。2、抗生素对肽聚糖合成的抑制1)抑制UDP-NAM的生成；2)抑制BactoprenolP的循环使用；3)抑制交联作用。3、磷壁酸的结构特点及合成特点：1)基本的结构方式为：甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸，它们的羟基上的氢可被不同的基团所取代。2)根据与肽聚糖相连或与质膜相连分为壁磷酸壁和脂磷壁酸；与肽聚糖或质膜连接时，可以直接连接，也可能通过不同的糖基连接；3)甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸分别是由CDP-甘油磷酸或CDP-核糖醇磷酸脱去CMP后聚合而成的；4)核糖醇磷壁酸与肽聚糖结合需磷壁酸载体脂的携带。这三部分内容中重点是肽聚糖的合成途径及各种抗生素对抑制。希望大家能切实掌握。最后再留几道课后作业：1、课后查阅细菌对青霉素、万古霉素产生抗性的机制？2、古菌的细胞壁合成受不受青霉素抑制？3、溶菌酶能裂解古菌的细胞壁吗？4、既然细胞壁是细菌生存所必需的，那么自然界中存在的没有细胞壁的支原体和古菌中的热原体又是如何生存的呢？这节课到这，下课，谢谢大家！ 第六章 微生物的生长与环境条件微生物的生长与环境条件的关系极为密切。只有当外界供给适当营养物质，满足微生物对各种物理、化学因子的要求之后，微生物才能正常生长，而不良的环境条件则导致微生物停止生长，变异或死亡。在高等动植物中，生长和繁殖是两个完全不同而且易于区分的概念。在适宜的环境条件下，生物个体的增大谓之生长，而个体数量的增加谓之繁殖。线状微生物（如真菌）的生长表现为菌丝体的分枝和伸长。繁殖表现为产生孢子，孢子脱离母体菌丝后，再萌发产生子代菌丝体。单细胞微生物也有个体生长和细胞分裂繁殖这两个过程。细胞的体积逐渐增大，这就是生长。个体数目增加，这就是繁殖。但在实际工作中，由于研究单个微生物（如细菌、古菌）细胞的生长既十分困难又无必要。因此，微生物的生长主要是指微生物群体中个体数量或质量的增长，它实际上包括了生长和繁殖这两个既有联系又互相区别的概念。单细胞微生物生长是通过繁殖而表现出来的，以群体数目的增加为标志。第一节、微生物的生长和测定方法（一）、微生物生长的定义微生物生长是与细胞内生理代谢活性紧密联系的，有人估计，细菌细胞生长的合成过程大约包含了 2000 多个各种化学反应。因此，代谢活性也可以作为衡量微生物生长情况的一个指标。生长的概念应是在合适的外界环境条件下，微生物个体或群体细胞中主要化学组分的协调而平衡的增长。也就是说，微生物在生长过程中应保持恒定的细胞化学组成，细胞内的 DNA 、蛋白质、多糖和类脂等主要成分应协调增长；生长的外部表现为个体数量的增加和群体生物量（biomass）的增长。生物量是指一种生物单位体积的重量，多以克为单位。（二）、微生物生长的测定方法1、细胞总数的测定 测定液体培养基中细菌总数，包括活的和已丧失生活能力的细菌。（1）显微镜直接计数法 本法仅适用于细菌等单细胞的微生物类群。测定时需用细菌计数器（Petroff-Hausser counter，适用于细菌）或血球计数板（适用于酵母、真菌孢子等）。在普通光学显微镜或相差显微镜下，直接观察并记下一定体积中的平均细胞数，然后换算出供测样品的细胞数。本法的优点是快捷简便、容易操作；缺点是不能区分死活细胞，以及形状与微生物相似的颗粒性杂质。（2）比浊法 这是测定菌悬液中细胞总数的快速方法。原理是菌悬液中细胞数量越多，浊度越大，在一定浓度范围内，悬液中的细菌细胞浓度与光密度（OD值）成正比，同透光度成反比。由于细菌细胞浓度仅在一定范围内与光密度成直线关系，因此待测菌悬液细胞浓度不宜过低或过高。培养液的颜色不宜过深，因颗粒性杂质也会干扰测定结果。本法常用于跟踪观察培养过程中细菌数目的生长情况，如细菌生长曲线的测定和工业生产上发酵罐中的细菌生长情况等。2、活细菌数量的测定 此法是测定具有繁殖能力的细菌数量。（1）稀释平皿测数法 在理论上可以认为，在高度稀释条件下，微生物细胞充分分散，呈单个细胞存在。每一个活的单细胞均能繁殖形成一个菌落，因而可以用平皿培养的方法使每个活细胞生长并形成一个单独的菌落，通过统计长出的菌落数来推算待测样品中的活菌数。具体做法像稀释平皿分离法一样，先将待测样品作一系列倍比稀释，将定量的稀释液接种于琼脂培养基，作平皿培养。根据平皿上出现的菌落数，便可推算出待测样品中活菌数方法是迄今仍广泛采用的主要活菌计数方法之一。缺点是由于供试培养基和实验条件的限制，在混合微生物样品中，并非所有细菌都能形成肉眼可见的菌落。而且在实际操作中难以做到使所有细胞完全分开，不能保证每个菌落都是由单个细胞分裂而来，所以现在倾向于用菌落形成单位（colony forming units, CFU）表示样品中活细菌数量。本法又分为倾注平板法（pour plate method）和涂布平板法（spread plate method）两种。（2）最大概率法（most probable number, MPN） 将待测样品在定量培养液中作一系列稀释培养。在一定稀释度数以前的培养液中出现细菌生长，而在这个稀释度以后的培养液中不出现细菌生长。将最后3级有菌生长的稀释度称为临界级数，以35次重复的3个临界级数求得最大概率数（MPN），可以计算出样品单位体积中细菌数的近似值。稀释度 10-310-410-510-610-710-8重复数555555出现生长的管数555410根据上述结果，其数量指标为“541”，查统计分配表（表8-1），得到近似值为17。乘以第一位数的稀释倍数105，则原菌液中的活菌数=17x105。即每毫升原菌液中含活菌数1.7x106个。本方法特别适合于含菌量少的样品或一些在固体培养基上不易生长的细菌样品的测数，特点是利用微生物的特殊生理功能的选择性来摆脱其他微生物类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该类微生物的存在和丰度。如测定土壤微生物中特定生理群（如能进行氨化、硝化、纤维素分解、自生固氮、根瘤菌、硫化和反硫化细菌等）的数量和检测污水、牛奶及其他食品中特殊微生和类群的细菌数量。其缺点是只能进行特殊生理群的测定，结果也较粗放。（3）浓缩法（滤膜法） 对于测定象空气、水等体积大而且含菌浓度较低的样品中的活菌数，富集，培养，最后可根据菌落数推算出样品的含菌数。3、细胞生物量的测定 主要有4种方法。（1）测定细胞干重法 将单位体积的液体培养基中培养的微生物，经过滤或离心收集菌体细胞，用水洗净附在细胞表面的残留培养基。在105高温或真空下干燥至恒重，称重，即可求得培养物中的总生物量。一般细菌干重约为湿重的20%，本法适用于含菌量高、不含或少含颗粒性杂质的样品。一般每1mg细菌干重约等于45mg湿菌鲜重和相当于45109个细胞。（2）DNA含量测定法 微生物细胞的DNA含量较为恒定，不易受菌龄和环境因素的影响。DNA可与DABA-HCl（3，5-二氨基苯甲酸-盐酸）溶液反应，显示特殊的荧光，根据这种荧光反应强度求得DNA含量。它可以反映待测样品中所含的生物量，也可以根据DNA含量计算出细菌数量。有人推算，平均每个细菌细胞约含8.4x10-5ng DNA。该法的优点是结果准确，缺点是比较费时费事（3）ATP含量测定法 微生物细胞中都含有相对恒定量的ATP，而ATP与生物量之间有一定的比例关系。用适当的试剂从培养物中提取出ATP，以分光光度计测定它的荧光素-荧光素酶反应的强度，经换算即可求得生物量。此法灵敏度高，但受培养基中含磷量的影响。（4）代谢活性法 该法是通过测定生活细胞的代谢活性强度来估算其生物量。如测定单位体积培养物在单位时间内消耗的营养物或氧气的数量，或者测定微生物代谢过程中的产酸量或产二氧化碳量等，均可在一定程度上反映微生物的生物量。对于丝状微生物来说，还可以通过测定在一定生长条件下和一定时间内菌丝伸展的长度或菌落的大小，来表明它们的一般生长情况。本法是间接法，影响因素较多，特别是由于并非所有的代谢指标都与生物量之间有比例关系，所以误差较大，仅适合在特定条件下作比较分析时使用。（5）总氮量测定法 细胞干重的含氮量一般为1215%三、细菌的群体生长生长曲线在适宜条件下，大多数细菌的繁殖速度都很快。大肠杆菌在合适的条件下，每20min可分裂一次。如果始终保持这样的速度，在48h内从一个大肠杆菌细胞开始连续分裂，其子代细胞可达2.2x1043个，质量可达2.2x1025吨，约为地球质量的3680倍。显然，这种情况决不会发生，细菌在一个容积有限的环境中不可能无限制地高速生长。研究细菌群体生长的传统方法是分批培养法（batch culture），这种方法是将少量细菌接种到一定体积的液体培养基中，让其自然生长直到养分耗尽，并随时测定细菌数目，可以发现细菌的群体生长有一定的规律。若以时间为横坐标，活菌数的对数为纵坐标，可以绘制一条类似于S形的曲线，这就是细菌的生长曲线。可以把细菌的群体生长分为四个时期：各个时期的长短取决于菌种特性和培养条件。延缓期（lag phase） 或称延滞期。接种到新鲜培养液中的细菌细胞往往需要一段时间来进行调整，以逐渐适应新的环境，这个时期内的细菌细胞的体积增长较快，贮藏物质消失，DNA含量提高，产生各种诱导酶。因此，虽然在延缓期内细胞不分裂，但不能认为这个时期的细胞代谢不活跃。事实上，细胞在为分裂进行着生理上的准备。在这个时期的后段，少数菌体开始分裂，曲线稍有上升。延缓期的长短，因菌种和培养条件不同而异，自几分钟到数小时不等。如将处于对数期的细菌接种到相同的培养环境中，可缩短甚至消除延缓期。工业发酵中可通过手段改善和缩短这个时期:1遗传改造2利用对数生长气的细胞作为种子3 培养基组分不要差别太大4 扩大接种量指数期（exponential phase） 或称对数期。在这个时期中，细胞的代谢活性最强，细菌旺盛生长，每分裂一次所间隔的时间最短，单位时间内细胞数量成倍增加。在生长曲线上，表现为一条上升的直线。细菌在指数期每分裂一次所需的时间称为世代时间，用G表示。假设细菌在对数期开始时有N0个细胞，由于细菌进行二分分裂，所以经过n个世代后，细胞的数目Nt应为：Nt=N02n以对数表示：lgNt=lgN0+nlg2则： n=lgNt-lgN0/lg2=3.3(lgNt-lgN0)设t为细胞分裂n代所需的总时间，则有G=t/n=t/3.3(lgNt-lgN0)=0.301t/lgNt-lgN0式中n=繁殖世代数N0=对数期开始时细菌数Nt=对数期t时细菌数G=世代时间通过实验，可以测得Nt、N0和时间（t）。由此可计算出供试细菌的世代时间（G）。微生物的世代时间取决于它自身的遗传特性，还受到温度、pH、养料和通气等环境因子的影响。处于对数期的细菌，生长迅速，形态、生理和化学组成的特性较为一致，是较为理想的研究材料。由于旺盛生长的细胞对环境等因子的作用敏感，因而也是研究遗传变异的好材料。稳定期（stationary phase） 或称最高稳定生长期。细菌经过对数期的旺盛生长后，其周围环境发生了一系列变化。某些营养物质的开始缺乏，代谢产物的累积，pH和Eh的变化等限制了菌体细胞继续高速度地生长和分裂，使细菌的繁殖速率下降，而死亡率逐渐上升。细菌的老细胞死亡数与新细胞的增长数接近于平衡状态，生长转入稳定期。在这一时期内，细菌群体的活菌总数达到最高，并可相对持续一定时间。细胞开始积累贮存物质，如糖原、异染颗粒等；大多数产芽胞细胞形成芽胞；有些菌则在稳定期内合成次生代谢产物。细菌处于稳定期的长短与菌种特性和环境条件有关，在发酵工业中，为了获得更多的菌体或代谢产物，还可以通过补料，调节pH、温度或通气量等措施来延长稳定期。衰亡期（death phase） 或称衰老期。继稳定期后，环境变得更不适于细菌生长，细胞的生活力继续衰退，其死亡率逐渐增高，活菌数急剧减少，表现为曲线下降。这个时期的细胞呈多形态，有时产生畸形细胞，而且细胞质内多液泡。其革兰氏染色性亦不稳定，有些G+细菌染色反应变为G。三、二次生长、同步生长和连续培养1. 二次生长 (diauxic growth)当培养液中两种能为微生物利用的营养物质同时存在时，微生物首先利用其中较易利用的营养, 进入稳定期后, 微生物经过短暂适应后，开始利用第二种营养物再次开始新的对数生长，并进入新的稳定期，表现为二阶式的双峰生长曲线。 因为微生物利用葡萄糖的酶系式固有的，而利用第二种糖如阿拉伯糖或乳糖的酶系式诱导合成的。在有葡萄糖存在时，细胞内的cAMP水平低，阻遏了利用第二种糖的酶系的合成。由于合成新酶系需要一定的时间，所以在二次生长之间出现了一段延缓期。2.同步生长(synchronized growth)通过严格控制培养条件，使群体细胞中每个细胞在生活周期中都处于相同的生长阶段。 相同的时间分裂，彼此间形态结构、生理生化特征基本一致。 适于细胞学等研究。获得同步培养细胞的途径膜洗脱法和密度梯度离心法 3.连续培养(continuous-flow culture)是在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，通过不断供给新鲜营养物质，排除陈菌液，使培养的微生物维持相对较长时间的对数生长期，以利于提供较多的对数生长期细胞，这种培养方法称为连续培养。四、环境条件对微生物生长的影响微生物的生长离不开环境，其生长是微生物与外界环境因子共同作用的结果。一般来说，只有当外界环境条件适宜时，微生物才能进行正常的生长、繁殖。在外界环境不适宜时，微生物的生命活动就受到抑制或引起变异，甚至死亡。本节将介绍一些物理、化学环境因子对微生物生长的影响。通过对这些环境因子的作用进行分析，不仅有助于掌握微生物的生长繁殖规律，而且对生产实践也有指导意义。同时也必须明确，不同微生物对各种理化因子的敏感性不同，应注意区别对待。（一）温度温度是微生物生长的诸多重要环境因素之一。从微生物总体来看，生长的温度范围很广，可在-12100或更高生长，但具体到某一种微生物，则只能在更为有限的温度范围内生长。也就是说，不同微生物对温度的要求不同。各种微生物都有其生长繁殖的最低温度、最高温度和最适温度。最低温度是指微生物能生长的温度下限。在此温度范围内，微生物尚能生长，但生长速度非常缓慢。除反复冻融等处理外(使微生物细胞内的游离水形成冰的晶体，造成细胞脱水，并且冰晶体对细胞还有机械损伤作用，也会导致其死亡)，低温一般不易导致微生物的死亡。微生物可以在低温下较长期地保持其生活能力，因此，我们也才有可能采用低温来保藏微生物。采用快速冷冻和在细胞悬液中加入甘油等保护剂，以保护细胞。最高温度是指微生物能生长的温度上限。在此温度下，微生物仍能生长，而超过这个温度时，微生物就停止生长或死亡。超过微生物生长的最高温度可引起微生物细胞内的蛋白质凝固，使酶变性失活，代谢停滞而死亡。通常我们把能在10min内杀死某种微生物的高温界限称为致死温度，而在某一温度下杀死细胞所需的最短时间称为致死时间。D值：食品工业中常用，指在特定温度下，使微生物活菌数减少10倍所需要的时间。微生物对热的忍受力差别很大,可以利用高温对微生物的影响，进行灭菌，分为干热灭菌（160170，2hr）、高压蒸汽灭菌(121,1520min)、间歇灭菌。采用干热灭菌法可杀死培养皿等各种器皿中的全部微生物，干热灭菌条件是160170、12h。在同一温度下，湿热灭菌法比干热灭菌法的效果好，这是由于湿热灭菌法主要是通过热蒸汽杀死微生物，蒸汽的穿透力较热空气强，而且蛋白质含水量愈高，愈易于凝固。所以，在同一温度下，湿热比干热更容易引起微生物死亡。最适合生长的温度称为最适温度。在这个温度下，微生物迅速生长。值得指出的是，最适温度不一定是微生物代谢的最适温度，例如，青霉素产生菌产黄青霉（Penicillium chrysogenum）虽然在30时生长最快，而青霉素产生的最适温度却在2025范围内。因此，在青霉素生产过程中应采用各阶段变温培养的方法以提高产量。前期为菌丝体生长阶段，温度应保持在30，而后期为抗生素产生阶段，温度最好保持在2025范围内。1、微生物生长的温度类型根据不同微生物对温度的要求和适应能力，可以把它们区分为低温、中温和高温3种不同的类型，各类微生物对温度的适应范围和分布见表8-4和图8-14。表8-4 微生物的生长温度类型微 生 物 类 型生长温度范围（）分布的主要处所最 低最 适最 高低温型专性嗜冷-125151520两 极 地 区兼性嗜冷-5010202530海水及冷藏食品上中温型室温102020354045土壤、水、空气、动植物体温3540人和温血动物 高温型嗜热极端嗜热305045657090100以上温泉、堆肥、土壤表层、热水、加热器温泉和海底火山口低温型微生物（psychrophiles） 或称嗜冷微生物。它们一般能在0或更低的温度下生长，有专性和兼性两大类。专性低温型微生物只能在低温下生长，超过20以上的温 度将抑制并很快杀死它们。低温型微生物能在低温条件下生长的主要原因有两个，一是其酶在低温下活性高，二是细胞质膜中的不饱和脂肪酸含量高，使膜在低温下保持半流动状态和较高生理活性。中温型微生物（mesophiles）绝大多数微生物属于这型。高温型微生物（thermophiles） 亦称嗜热微生物。其最适温度在5060之间。高温型微生物能耐高温的主要原因是它们具有耐热的酶和蛋白质及其合成系统，此外，其细胞质膜的类脂亦富含饱和脂肪酸，因而具有更强的疏水键，以利于膜结构在高温下保持稳定。(二)、水活度和渗透压水是微生物细胞的主要组分，也是微生物生命活动的基本条件之一。在酿造业中，曲房要接近饱和湿度，促使真菌旺盛生长。在长江流域的黄梅季节，物品容易发霉，主要是由于空气湿度大（相对湿度在70%以上）和温度较高的原因。若环境过于干燥，微生物则不能生长，长期失水会导致菌体死亡。1、水活度（water activity ）水分的影响不仅决定于含量的多少，更重要的是其可给性（availability）。溶质浓度的高低和固体表面对水的亲和力都影响水分对微生物的可给性，环境中水的可给性一般以水活度来表示。环境中水对微生物的可给性通常用水的活度值aW表示。aW是指在一定温度和压力条件下，溶液中的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（Po）之比，用下式表示：aW=P/Po溶质愈多，aW值越小。不同微生物适宜生长的水活度差异很大细菌aW为0.930.99；大多数酵母菌生长的最适aW为0.880.91；丝状真菌一般比其他微生物更耐干燥，aW=0.80左右，2、渗透压（osmotic pressure）在微生物正常生长的情况下，细胞内溶质的浓度高于细胞外溶质的浓度，所以水分能够通过半透性的细胞质膜进入细胞内，由于细胞壁的保护作用，避免了因水分的无限流入而造成的细胞质膜破裂。高渗环境会使细胞脱水，造成生理干燥，原生质收缩引起质壁分离现象，因而能抑制大多数微生物的生长。提高环境的渗透压力既降低水活度,就可以达到控制微生物生长的目的,例如:用盐(10-15%)减低水活度,使微生物在表面不能生长,加糖(50-70%)抑制微生物起到防止腐败变质的效果.低渗溶液能破坏去壁的细胞原生质体，使细胞吸水膨胀破壁，但一般不对微生物的生存带来太大威胁。（三）、酸碱度在自然界中，从pH1至11范围内，都有微生物生活，但只有很少数种类能在pH2以下和pH 10以上生长。大多数种类生活在pH 4至pH 9的环境中。大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜pH为6.57.5。放线菌一般以微碱性即pH 7.58.0最适宜。真菌比细菌耐酸，许多种类适于pH 5.06.0的酸性环境pH值或氢离子浓度对微生物的作用表现在：影响细胞质膜对电荷和养料的吸收；影响酶的活性；改变环境中养料的可给性或有害物质的毒性。在发酵工业中，pH的变化常可改变微生物的代谢途径，并产生不同的代谢产物，如酵母在pH4.5-6.0时发酵糖产生酒精，当pH大于7.6时则可同时产生酒精，甘油和醋酸。如黑曲霉在pH23时发酵蔗糖产生柠檬酸，当pH升至中性时，则产生草酸。通过调节和控制发酵液的pH可以改变微生物的代谢方向，以获得人们需要的代谢产物。微生物对物质的代谢反过来也可改变环境的pH。强酸和强碱具有很强的杀菌能力，（四）、O2和Eh值1、氧气对微生物生长的影响自然界广泛存在的氧气对微生物具有不同的影响。分子态氧（O2）是有些微生物种类的必需生活条件，而对另一些种类则起抑制甚至毒害作用。根据微生物与氧气的关系可以分为5种不同类群（表8-8）。表8-8 氧气与微生物生活的关系微生物类群氧 气（O2） 的 影 响举例需氧微生物： 专性需氧 兼性需氧 微需氧必须有O2，才能生长不需要O2，但有O2时，生长更好仅需低于大气中的含O2量藤黄微球菌（Micrococcus luteus）大肠杆菌(Escherichia coli)迂回螺菌(Spirillum volutans)厌氧微生物： 耐氧性厌氧 专性（严格）厌氧不需要O2，但有O2时生长不好O2有毒害或有致死作用酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)甲酸甲烷杆菌(Methenobacterium formicicum)需氧菌（aerobe）：需氧性微生物包括大多数细菌、几乎全部的放线菌、蓝细菌、丝状真菌和藻类。氧气是需氧性微生物呼吸链的最终电子受体，是不可缺少的生活条件。厌氧菌（anaerobe）：可分为专性厌氧菌和耐氧性厌氧菌两种。已知的进行专性厌氧生活的微生物在自然界中很少，较常见的是一些细菌，如梭状芽胞杆菌属以及一些产甲烷古菌和硫酸还原细菌。它们只能在无氧条件下生长，原因是厌氧微生物在有氧条件下生长时会产生某些有毒的代谢产物，这些有毒代谢产物可在细胞内积累而导致死亡。需氧性微生物在有氧条件下生长时进行呼吸作用的O2被还原为H2O，这一过程需要依次加入4个电子，形成中间产物过氧化氢（H2O2）和超氧化物（O2-），它们对细胞有毒害作用。需氧性微生物具有破坏毒性中间产物的酶类。过氧化氢酶（即接触酶，catalase）和过氧化物酶（peroxidase）能催化过氧化氢的分解，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）能使2分子超氧化物形成1分子过氧化氢和1分子氧。H2O2+H2O2 接触酶 2H2O+O2H2O2+NADH+H+ 过氧化物酶 2H2+NADO-2+O-2+2H+ 超氧化物歧化酶 H2O2+O2厌氧性微生物细胞不存在上述分解有害氧化物的酶类，因此它们一旦接触氧气，就停止生长甚至很快死亡。此外，耐氧性厌氧菌在氧气存在时能生长，但不能利用氧气。兼性需氧菌（facultative aerobe）：包括酵母菌及一些肠道细菌，它们在有氧或无氧中都能生存。其原因是它们具有两套呼吸酶系，一是在有氧时能以O2作为最终电子受体（氢受体）进行的好氧呼吸酶系，另一是在无氧时以代谢中间产物为受氢体进行发酵作用的酶系。微需氧菌（microaerobe）：属于微需氧微生物的种类不多，它们在充分通气或严格厌氧的环境中均不能生长，只能在微好氧（只含210%氧气）的环境中良好生长。乳酸菌就是如此。2、Eh值与微生物生长Eh值是用电化学方法测得的电位值，以伏特（V）计量，能较全面地综合反映环境的氧化还原状况。Eh值除受通气状况或氧分压的影响外，还取决于培养基中氧化/还原物质和pH值等其他环境因素。需氧菌一般在Eh值大于0.1V时才生长，并以0.30.4V为适宜。厌氧菌一般在Eh值小于0.1V才能生长。兼性厌氧菌在两种条件下均可生长，但代谢方式各异。（五）、辐射（radiation）1、可见光可见光的波长为397800nm，它是光能自养和光能异养型微生物的唯一或主要能源。2、紫外线（UV）紫外线的波长范围是136397nm，是非电离辐射。紫外线有较强的杀菌和诱变作用，其最强作用波段为265266nm，这也是核酸的最大吸收峰波段。紫外线主要作用于细胞的DNA，能使相邻的胸腺嘧啶（T）形成二聚体和嘧啶水合物，使DNA发生断裂和交联，因而导致微生物的变异或死亡。紫外线的穿透能力很弱，多用作空气或器皿的表面灭菌及微生物育种的诱变剂，在照射后为避免发生光复活现象，紫外线照射及随之要进行的分离培养工作应在黑暗条件下进行。3、电离辐射X射线、射线、射线和射线等都是电离辐射。它们的共同特点是波长短、能量大，能使被照射的物质分子发生电离作用，产生游离基，这些游离基能与细胞内的大分子化合物作用，使之变性失活。（六）、超声波（ultrasound）它能通过强烈的振动产生空穴作用，使细胞破裂，并导致细胞内含物外泄而死亡。由于超声处理的同时会产生大量的热，为防止细胞蛋白质等成分的变性，超声处理一般应在冰浴上进行，并作短时间的多次处理。（七）、控制微生物的化学药剂有许多化学物质能抑制或杀死微生物。根据它们的效应可分为灭菌作用、消毒作用和防腐作用。灭菌作用是指杀死一切微生物及其孢子；消毒作用是指杀死或消除所有病原微生物；防腐作用是一种抑菌作用，而不是杀死它们。相应的有杀菌剂（germicide）、消毒剂（disinfectant）和防腐剂（antisepsis）之分。它们之间没有本质的区别，通常一种化学物质在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下则是抑菌剂。1、化学药剂杀菌作用的一般规律多种不同的化学药剂对微生物只在高浓度下起杀菌作用，低浓度为抑菌作用，极低浓度时则失去作用，或甚至反过来表现为刺激作用优良的化学药剂应具有以下性质：作用迅速；抑菌或杀菌的范围广对应用对象有较强的穿透能力；易与水混合，并形成稳定的溶液或溶胶；其杀菌效力不受作用对象表面的有机物质的干扰；不受光、热及其他不良气候条件的影响；不对作用对象产生染色、腐蚀或破坏等有害作用；安全、经济，无异味，并易于包装和运输等。防腐剂和消毒剂对微生物所引起的毒害作用主要表现为3个方面：破坏细胞结构，如苯酚和乙醇等；干扰细胞的能量代谢，如重金属、一氧化碳和氰化物等；干扰细胞物质的合成，如磺胺、氨基酸和碱基类似物等。2、常用的防腐剂和消毒剂依照化学性质和应用目的，可以将防腐剂和消毒剂区分为5种类型。有机化学药剂 主要有酚、醇、醛、酸及其他几种新型的有机杀菌剂。（1）酚类：酚类化合物是医学上普遍使用的一种消毒剂。其作用主要是损伤微生物的细胞质膜，钝化酶和使蛋白质变性。使用最早的是苯酚，有效杀菌浓度为2%5%（2）醇类：能通过溶解细胞质膜中的类脂，从而破坏膜结构和使蛋白质变性，目前应用最为广泛的是乙醇，以70%75%乙醇浓度的杀菌力为最强（3）醛类：它能与蛋白质中氨基酸的多种基团（如NH2、OH、COOH和SH等）共价结合而使其变性。福尔马林是37%40%的甲醛水溶液（4）酸类：有机酸能抑制微生物（尤其是霉菌）的酶和代谢活性，苯甲酸（5）新型气态的有机化学杀菌剂：氧化乙烯（CH2-CH2）是目前广泛应用的一种新型 O空气和器械表面消毒剂。通过该制剂的CH2CH2OH基团取代氨基酸中的SH、COOH或OH基团，使蛋白质变性。无机化学制剂 主要包括卤化物、重金属、氧化剂、无机酸和碱等。（1）卤化物：a.可通过与细胞中的酶和蛋白质的结合而发挥作用，如碘b.强氧化剂，如氯气（2）重金属及其化合物：主要与酶或蛋白质上的SH基结合，使之失活或变性。此外，微量的重金属离子还能在细胞内不断累积，并最终对微生物发生毒害作用，即微动作用。如：氯化汞又称升汞，是杀菌力很强的一种杀菌剂，常以0.1%的浓度作种子或器皿等的表面灭菌（3）氧化剂：通过对细胞成分的氧化作用来达到杀菌的目的。高锰酸钾和过氧化氢染色剂 许多生物染色剂，尤其是碱性染料（如结晶紫、亚甲蓝、孔雀绿和吖啶黄等）在低浓度下具有明显的抑菌效果，并表现出一定的特异性。阳离子基团能与细胞蛋白质的氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基结合，从而阻断了正常的细胞代谢过程。表面活性剂 这是能降低液体分子表面张力的化学物质，如肥皂、洗衣粉和新洁尔灭等。表面活性剂能影响细胞质的稳定性和透性，使细胞的某些必要成分（如K+）流失，导致微生物的生长停滞和死亡。肥皂和洗衣粉是阴离子表面活性剂，化学治疗剂（chemotherapeutic agent）这是一类能选择性地抑制或杀死人畜和家禽体内的病原微生物并可用于临床治疗的特殊化学药剂。好的化学治疗剂应具有以下性质：对病原微生物有强的杀菌效力；对人、畜和家禽无毒或轻毒；有强的穿透力和长的药效；不被血液、消化液、脓液或其它体液所钝化。化学治疗剂按作用性质可分为抗代谢物和抗生素两大类。（1）抗代谢物：这是一类在结构上与生物体内的必需代谢物相似，并能以竞争方式取代它，以干扰病原菌正常代谢过程的化学药物。如目前常用于临床的抗代谢物有磺胺类（叶酸抗代谢物）、6-巯基嘌呤（嘌呤抗代谢物）、5-甲基色氨酸（色氨酸抗代谢物）和异烟肼（吡哆醇抗代谢物）等。（2）抗生素：这是由微生物产生或半合成的一类能抑制或杀死另一类微生物的化学药剂。有的可以抑制细胞壁的合成，如青霉素、先锋霉素、万古霉素、杆菌肽、环丝氨酸和多氧霉素等。另一类抗生素则损伤细胞质膜，还有一大批抗生素的作用是干扰病原菌的蛋白质合成。如四环素，链霉素和卡那霉素等）；有的作用于50S大亚基（如氯霉素、红霉素和林可霉素等）。它们作用的最终结果均是通过干扰蛋白质合成来抑制和杀死病原微生物。最后一类抗生素的作用机制是阻碍核酸的合成，如灰黄霉素、利福霉素及抗肿瘤的抗生素（如放线菌素D、丝裂霉素C等），它们能以不同的方式干扰病原菌DNA的复制，或使DNA链断裂，从而使病原微生物死亡和癌细胞停止生长。第八章 微生物遗传 俗话说：“龙生龙，凤