沈萍 微生物学 第九章微生物基因表达调控 要点

第九章微生物基因表达的调控

第一节转录水平的调控，是生物最经济的调控方式。

一操纵子的转录调控

operon 操纵子：原核生物细胞中,功能相关的基因组成操纵子结构，由操纵区和一个或几个结构基因联合起来形成一个在结构、功能上协同作用的整体，并受到同一调节基因和启动子的调控。

启动子promoter：是RNA聚合酶和CAP（catabolite activator protein，分解物激活蛋白）的结合位点，控制转录的起始。

1原核生物基因调控主要在转录水平上，最为经济的调控。调控意义不同可分为负转录调控negative transcription control和正转录调控positive transcription control。

2负转录调控中，调节基因产物是阻遏蛋白repressor，起着组织结构基因转录的作用，阻遏蛋白的作用部位为操纵区。根据阻遏蛋白作用性质又可分为负控诱导和负控阻遏：

负控诱导系统中，阻遏蛋白不和效应物（诱导物）结合时，阻止结构基因转录；

负控阻遏系统中，阻遏蛋白和效应物（有阻遏作用的代谢产物，辅阻遏物）结合时，阻止结构基因转录。

辅阻遏物corepressor：与一个基因的调控序列或操纵基因结合以阻止该基因转录的一类蛋白质。

3正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白activator protein，作用部位是离启动子很近的激活结合位点activator binding site，根据激活蛋白作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统：

正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活蛋白处于活动状态；

正控阻遏系统中，效应物分子（有阻遏作用的代谢产物，抑制物）的存在使激活蛋白处于不活动状态。（该系统目前缺乏典型例子）

（1）负控诱导系统

大肠杆菌的lac I调节基因与乳糖操纵子lactose operon的作用是典型的负控诱导系统。

I基因是调节基因，其产物为repressor，repressor与操纵区lac O结合时，RNA聚合酶不能转录结构基因，故在环境中缺乏诱导物——乳糖或乳糖类似物IPTG时，lactose operon受阻。当环境中有乳糖时，进入细胞的乳糖在细胞内长存的极少量β-糖苷酶作用下发生分子重排，由乳糖变成异乳糖，异乳糖作为诱导物与repressor结合，使后者构型发生改变不能识别lac O，且不能与之结合，故RNA 聚合酶能顺利转录结构基因形成大分子的多顺反子mRNA polycistronic mRNA，翻译三种不同蛋白：β-半乳糖苷酶、透性酶和乙酰基转移酶。

（2）负阻遏系统

大肠杆菌色氨酸操纵子Trp operon 含有五个基因编码Trp生物合成途径中的各种酶。

Trp 启动子临近操纵区，转录通过操纵区和repressor控制，效应物为Trp，即Trp operon的终产物。当Trp 丰富时，Trp结合到游离的repressor上诱发变构转换，使repressor紧密结合在操纵区；当Trp 供应不足时，repressor失去了所结合的Trp，从操纵区上解离下来，Trp operon转录开始。Trp起着corepressor的功能。

attenuation 弱化作用：该调控通过操纵子的前导区类似于终止子的一段DNA序列实现即前导区编码一个14氨基酸的前导肽，被称为弱化子attenuator。弱化子其第10、11位含两个色氨酸密码子，当细胞内某种氨酰-tRNA缺乏时，该attenuator不表现终止子功能；当细胞内某种氨酰-tRNA充足时，表现终止子功能，从而控制基因表达。因这种终止作用不使正在转录的所有mRNA都中途停止，仅是部分中途停止，故称为弱化。

当Trp缺乏时，色氨酰-tRNA也缺乏，前导肽不被翻译，核糖体在两个相邻的Trp密码子处停止，阻止1：2配对，使2：3配对，因此不能形成3:4配对的茎环终止子结构。RNA聚合酶将放行越过先导区进入结构基因导致操纵子表达；若Trp过量，则可得到色氨酰-tRNA，前导肽被翻译使核糖体通过色氨酸密码子位置，前导肽被正常翻译，核糖体组织2:3配对，导致3:4配对终止信号出现，

导致转录在尿苷酸残基顺序上中断。

（3）正控诱导系统

调节蛋白为激活蛋白，促进RNA聚合酶合成，从而增加mRNA合成。大肠杆菌麦芽糖操纵子maltose operon的调控是典型例子。麦芽糖是诱导物，激活蛋白只有与麦芽糖结合才能与DNA特殊位点结合促使RNA聚合酶开始转录。该结合位点为激活蛋白结合位点，与启动子临近或相隔几百个碱基。

二分解代谢物阻遏调控

分解代谢物阻遏又称为葡萄糖效应（克勒勃屈利效应），因为是葡萄糖被首先发现具有这种阻遏效应的物质。分解代谢物种阻遏中，只有分解物激活蛋白CAP首先结合到启动子上游后，RNA聚合酶才与启动子结合。这种激活蛋白时一种变构蛋白，当它与cAMP结合后构象发生变化，这时才能与DNA结合并促进RNA聚合酶结合。cAMP由腺苷酸环化酶催化ATP产生，葡萄糖能抑制cAMP的形成并促进其分泌到胞外。葡萄糖入胞后胞内cAMP水平下降，RNA聚合酶不能与启动子结合。分解代谢物阻遏实际上是cAMP缺少的结果。

葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。如大肠埃希氏菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基上，在葡萄糖没有被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，乳糖不能被利用，这是因为葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP含量降低，启动子释放cAMP-CAP蛋白，RNA聚合酶不能与乳糖的启动基因结合，以至转录不能发生，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操纵子才进行转录，形成利用乳糖的酶，这种现象称葡萄糖效应。（百度解释）

真核生物中cAMP有其他调节作用：黏菌中cAMP是聚集过程中的一种胞外信号。凡是在降解过程中能被转化成葡萄糖或糖酵解途径中其他代谢中间产物的糖代谢（如乳糖、半乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等）中，其有关的酶都是由和诱导的操纵子控制，只要有葡萄糖存在，这些操纵子都不表达。被称为降解物敏感型操纵子catabolite sensitive operon，这些操纵子都是cAMP-CAP调节的，cAMP-CAP 复合物是一个不同于阻遏物的正调控因子，从这个意义上讲，lac operon 的功能是在正、负两个相互独立的调控体系下实现。

乳糖操纵子受到阻遏蛋白和CAP的双重调节：

1 阻遏蛋白负性调节：

a 没有乳糖存在时，调节基因（阻遏基因）表达阻遏蛋白；

阻遏蛋白结合到操纵基因上，封闭结构基因，不表达酶。

b 存在乳糖时，乳糖被β-半乳糖酶催化为半乳糖，半乳糖与阻遏蛋白结合使得阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因被活化，相关酶表达。

乳糖操纵子的阻遏蛋白含有螺旋-转角-螺旋（HTH）的基序。

2 CAP的正性调节：

CAP（catabolite gene activation）降解物基因活化蛋白或称cyclic AMP recepror protein CRP环腺苷酸受体蛋白,能与cAMP结合而活化，作用于启动子区域，促进转录，也含有螺旋-转角-螺旋（HTH）的基序。

a 当有葡萄糖存在时，葡萄糖被组成酶（constitutive enzyme）降解的产物抑制了腺苷酸环化酶活性，活化磷酸二酯酶，使cAMP浓度下降，CAP含量随之下降。乳糖操纵子转录受抑制；

b 反之，无葡萄糖时，CAP含量促进乳糖操纵子转录。

3 协同调节：

当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用。若无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵子序列结合，操纵子仍无转录活性。

三细菌的应急反应

当细菌处于氨基酸饥饿状态时，会采取一种应急反应以求生存，即停止包括各种RNA（特别是rRNA）在内几乎全部生化反应，只维持生命最低限量的需要。应急反应的信号即为鸟苷四磷酸ppGpp和鸟苷五磷酸pppGpp，产生这两种物质的诱导物是空载tRNA。空载tRNA激活焦磷酸转移酶，使ppGpp 大量合成，ppGpp的出现关闭很多基因，也会打开一些合成氨基酸应对紧急情况，属于超级调控因

子。二者的作用原理不清楚，有两种可能：

①ppGpp与RNA聚合酶结合，使后者构型发生改变，从而识别不同的启动子，改变基因转录效率，使之关闭、减弱或增加；

②ppGpp与启动子结合，使后者不再与RNA聚合酶结合，导致基因被关闭。

magic spot nucleotide 魔斑核苷酸：受到严紧控制的细菌生长过程中一旦缺乏氨基酸供应，细菌会产生一个应急反应，使蛋白质和RNA合成速率迅速下降，魔斑核苷酸指的就是此过程中由大量GTP 合成的鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸，它们主要作用可能是影响RNA聚合酶与启动子结合专一性，诱发应急反应帮细菌渡过难关。

大肠杆菌对数期时，rRNA操纵子上两个启动子P1和P2，前者转录产物比后者大3-5倍，当细菌处于饥饿时，P1被抑制，由P2启动少量rRNA合成，维持生命最低需要。

可能是ppGpp使RNA聚合酶构型发生变化不识别P1识别P2或ppGpp与P1结合导致其关闭。

四通过σ因子更换的调控

1 枯草杆菌芽孢形成过程中的σ因子更换

σ因子：是RNA聚合酶核心酶与启动子之间的桥梁，参与启动子的识别和结合。

枯草杆菌不利生长条件下会产生芽孢，有至少6个σ因子和80多个gene，σ因子有序的依次更换使RNA聚合酶识别不同基因启动子，使与孢子形成有关基因有序表达。

σ因子依次更迭的顺序为：σ55、σ28、σ32、σ37、σ29。

含σ55的RNA聚合酶只能识别营养生长阶段的基因启动子，该启动子具有与大肠杆菌相似的-10和-35序列；当营养耗尽细胞处于饥饿状态下，含有σ28的RNA聚合酶负责转运能探测营养耗竭和起始孢子形成反应的基因，是孢子形成的信号系统；σ32和σ37则是负责识别早期孢子形成基因的启动子；含有σ29的RNA聚合酶则负责中、晚期孢子形成的基因转录。

2 大肠杆菌的热激应答

大肠杆菌通常情况下只有一种σ亚基，但若生长在较高温度（42℃-50℃）某些基因会迅速表达，诱导产生热激蛋白，这种现象称为热激应答反应heat shock response。

这是目前已知的最保守的遗传系统，存在于每个生物体内，从古生菌到真细菌，从植物到动物。热激应答反应的传感蛋白可能是HSP70蛋白，其本身为一种热激蛋白，感受到温度变化后调节热激应答系统的调节蛋白基因rPOH表达，该基因产物RpOH是一种次级σ因子，称为σ32。由σ32参与构成的RNA聚合酶全酶能够识别热激应答基因的启动子；σ32所识别的启动子与“标准”σ因子识别的启动子不同：-35序列前面还有几个保守碱基（TNNCNCNC），-10序列前面有保守的CCCC。

细菌适应高温生长后，大多数热激应答基因变停止表达，开始表达常规基因。转换机制还不清楚。正常情况下σ70作为σ操纵子（S21基因、DNA引发酶基因和σ70基因）的一部分转录多顺反子，σ70基因本身有一个热激应答启动子，位于前一个基因（DNA引发酶基因）内，热激应答反应不需要σ70，但其还是在热激应答反应中大量表达，可能与细菌适应较高温度后开始表达常规基因有关。

五信号转导和二组分调节系统

多数情况下外部信号首先通过传感器senor检测到然后以变化的形式传递到调节部位，这一过程称为信号转导signal transduction。目前已知最简单的细胞信号系统称为二组分调节系统two-component system，由两种不同蛋白组成：

（1）位于细胞质膜上的传感蛋白sensor protein，该蛋白具有激酶活性，故又称传感激酶。

（2）应答调节蛋白response regular protein，位于细胞质中。

传感激酶与胞外信号反应过程中自身磷酸化，磷酸基团被转移到应答调节蛋白上，磷酸化的应答调节蛋白即成为阻遏蛋白。repressor在通过对其操纵子的阻遏作用进行调控。该系统中还需磷酸酶参

与，以移去应答调节蛋白磷酸基团。

二组分调节系统位于很多细菌中，如大肠杆菌中的氮吸收、根瘤菌中的氮固定、芽孢杆菌中芽孢形成等，低等真核细胞如酿酒酵母中也有这类调节系统。

二组分调节系统对细菌某些行为也调节。如趋化性chemotaxis，感知细胞外化学药物浓度，调节鞭毛运动。

细菌在无化学药物浓度梯度环境中，运动方向随机，一般是直线运动数秒后停翻筋斗，然后再以不同方向直线运动，往复进行。在引诱物梯度环境中翻筋斗频率减小，向高浓度引诱物直线运动时间增加；若向低浓度区运动，则翻筋斗次数不减少。若有毒物浓度梯度，则会出现相反效果：高浓度区，翻筋斗次数增加，向低浓度区移动。向高浓度引诱物运动，直线运动和翻筋斗交替进行，但直线运动时间长，翻筋斗频率低，总方向是徐翔高浓度引诱物。

趋化性的调控：接受甲基趋化性蛋白MCP是受体蛋白，二组分调节系统中的传感激酶是CheA。MCP 是跨膜蛋白，在细胞质侧还与CheW和CheA蛋白结合成为复合物。当MCP未与诱导物结合时，该复合物（MCP-CheW-CheA）刺激CheA自身磷酸化，进而再使CheY和CheB两个细胞质蛋白磷酸化，形成CheY-P和CheB-P，CheY-P与鞭毛传动器结合，启动鞭毛顺时针旋转，细菌做翻筋斗运动；若诱导物结合到MCP上，则CheA的自身磷酸化被抑制，CheY不能与鞭毛传动器结合，此时鞭毛逆时针旋转，细菌则进行直线运动。

CheY磷酸化由于CheZ蛋白去磷酸化作用，只有很短的10s左右，使翻筋斗时间不太长，以适应环境变化。

细菌与引诱物和毒物应答的能力还与MCP的甲基化有关：

CheR以SAM作为甲基供体，以低频率不断将甲基基团加到MCP上，而另一蛋白CheB（脱甲基酶活性）则和从MCP上去掉甲基。

引诱物-MCP复合物是CheR合适作用基质而不适于CheB，故当引诱物与MCP结合时，不仅引起逆时针旋转并作直线运动，也降低脱甲基酶活性，使MCP甲基化增加，导致构型发生变化，故即使引诱物维持高水平但不再与MCP结合，CheA-P的水平仍增加，细胞又开始翻筋斗，

失去引诱物结合的MCP有奖称为CheB作用底物进行去甲基反应，去甲基的MCP又能再应答引诱物。（下面作图理解，不然看都能看吐了）

六λ噬菌体溶源化和裂解途径的转录调控：

λ噬菌体infect宿主后有两种发育途径：裂解途径和溶原化途径。调节两种途径的机制：

一个转录单位不管包括几个操纵子都成为一个转录子。λ噬菌体感染宿主后最先转录并合成一些调节蛋白，通过调节蛋白作用，其他基因的转录或被激活或被阻遏，从而使之进入裂解或溶原途径。调节λ噬菌体转录的主要调节蛋白是CI和Cro，分别由cI基因和cro基因编码。CI蛋白对cro基因的转录起负调控作用，对cI基因本身转录有正控制和负控制，Cro蛋白对cI基因和cro基因都起负控制作用。

当噬菌体处于溶源化状态时，λ噬菌体DNA以原噬菌体形式整合在宿主细菌染色体上，只有cI基因表达，其表达产物CI蛋白首先与右边和左边的操纵区O R和O L结合，组织右边和左边启动子P R 和P L启动功能。

CI蛋白占据了O R，抑制了cro基因转录，从而不利于右向转录（裂解），使整个噬菌体基因组作为宿主细胞染色体的一部分，其复制和基因表达完全处在宿主细胞染色体控制下。但由于cI基因是一种自我调节基因，当细胞内CI蛋白含量过高时，可阻止cI基因表达，所以溶源性状态下的λ噬菌体在不经过诱导的情况下也会以极低的频率进入裂解循环。（此过程也含cI基因自发突变而失去阻遏活性）

当溶源菌lysogenic bacteria即染色体上含有原噬菌体DNA的宿主菌受到紫外线等因素作用时，因DNA上的损伤，RecA 蛋白具有切割阻遏蛋白活性，使得CI蛋白被切割，亚基被破坏，CI蛋白从DNA上脱落，于是RNA聚合酶有机会与cro基因启动子结合，表达Cro蛋白，使转录向裂解方向进行，即Cro蛋白组织cI基因表达，起负调控作用，这时CI蛋白处于劣势，从而导致原噬菌体的释放和裂解途径开始。

所以裂解和溶源化途径之间的平衡在于CI蛋白和Cro蛋白与操纵区之间相互作用。（不做图，不好记忆）

第二节转录后调控

一翻译起始的调控

遗传信息翻译成多肽链始于mRNA上的核糖体结合序列RBS。

RBS核糖体结合位点：指起始密码子AUG上游30-40bp的一段非翻译区，其含有的SD序列，长度一般为5bp富含G和A，功能是与核糖体16S rRNA的3’端互补配对，使核糖体结合到mRNA上，以利于翻译起始。

RBS的结合强度取决于SD序列的结构及其与起始密码子AUG之间的距离。SD序列必须呈伸直状，如果形成二级结构则降低表达，SD序列与AUG之间相距一般4-10bp，9bp最佳。

此外，mRNA的二级结构也是翻译起始调控的重要因素，因为核糖体30S亚基与mRNA的靠近要求mRNA的5’端有一定空间结构。这一空间结构的改变与SD序列上游碱基以及mRNA与核糖体结合的-20至+14区域有关。核苷酸微小变化往往会影响mRNA二级结构，可导致表达效率上百倍伸直上千倍差别。这是由于核苷酸的变化改变了mRNA5’端二级结构自由能，影响核糖体30S亚基与mRNA 结合，从而导致蛋白合成效率上的差异。

二mRNA的稳定性

基因表达量与RNA半衰期成正比。微生物某些胞外酶mRNA半衰期比较长，可在转录终止后仍然能继续翻译从而增加基因表达量。如解淀粉芽孢杆菌对数生长末期的细胞经利福平或放线菌素D抑制其RNA合成后，仍和继续分泌淀粉酶、蛋白酶及RNA酶达90min；氯霉素及其他翻译抑制剂能抑制这种分泌作用。意味着这种合成作用代表了某种前期信息翻译。

不同mRNA在同一微生物细胞内半衰期不同。

三稀有密码子和重叠基因调控

1 稀有密码子：由于不同tRNA含量上的差异生很大，产生了对密码子的偏爱性，对应tRNA丰富或稀少的密码子分别称为称为偏爱密码子biased codon或稀有密码子rare codon。含有密码子多的基因表达率很低，微生物利用稀有密码子进行转录后调控主要反映在对同一操纵子中不同基因表达量的控制。例如细胞DNA复制起始时，冈崎片段的合成是在RNA引物上延续发生，RNA引物是由dnaG 基因编码并有引物酶催化合成的。细胞对这种酶需求量不大，但dnaG与另外两基因（rpoD和rpsU）同属一个操纵子，后二者产物是dnaG编码产物的几十到几百倍。细胞解决的办法就是稀有密码子。dnaG序列中含有很多稀有密码子。由于稀有密码的tRNA比较少，高频使用这类密码子的基因翻译很容易受阻，从而控制了该种蛋白在细胞内合成数量。

2 重叠基因overlapping gene：是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。

Trp operon 由7个基因trpE（G）、trpD（C）、trpB（A）、trpI组成。trpE终止子和trpD基因起始密

码子公用一个A，这可能是保证两基因产物在数量上相同的机制。

许多放线菌抗生素合成基因与该抗生素的抗性基因之间也存在基因重叠现象。甚至可采用抗性基因作为探针从基因文库中去分离到生物合成基因。

这是抗生素产生菌对自身保护措施之一，可能抗性基因表达之后才合成有毒性的抗生素，或抗性基因产物是对生物合成有激活作用。

微生物产生的抗生素为什么不杀死自己？

可能存在多种机制：

A合成抗生素的基因与其抗性基因重叠来进行互相协调，如红霉素、新霉素、链霉素的抗生素合成与抗性基因之间存在这种关系；

B抗生素作用的靶被修饰是一种常见方式。如红霉素产生菌和硫链丝菌素产生菌的核糖体RNA被甲基化修饰后表现出对这两汇总作用于rRNA的抗生素不敏感；

C合成抗生素在细胞内受到自身修饰（如乙酰化）或呈非活性结构，以无活性状态存在于细胞内，

而分泌到胞外时再去掉修饰和有某种膜蛋白催化，使其在胞外成为有活性结构。

D 有时以上两种或多种机制共同起作用。

四反义RNA调控

RNA除了催化功能（ribozyme）还有调节基因表达功能，调节RNA被称为反义RNA antisense RNA，它具有能与靶RNA互补结合的碱基序列。

原核生物中反义RNA调节基因表达是天然机制，调节作用主要在翻译水平，也包括少数在转录或DNA复制前引物加工水平。编码反义RNA的基因有时称为反义基因。反义RNA调节作用设计的功能包括质粒的复制、转座作用、渗透调节、噬菌体裂解和溶源性转化以及cAMP受体蛋白的基因表达等。

如大肠杆菌质粒ColEI复制，每个细胞中Col EI拷贝数为10-30因RNA I（一种约100bp的反义RNA）能够与质粒DNA复制时的引物RNA结合。使RNA聚合酶不能与引物RNA结合，致使质粒复制受阻。RNA I通过调节RNA引物的数目来对DNA复制进行调控。

大肠杆菌对渗透压变化调节是反义RNA另一例：

大肠杆菌含有两种渗透压调节的膜蛋白OmpC和OmpF，在高渗透时，OmpC合成增多，OmpF合成受抑制；在低渗透压下则相反，但两者总量保持不变。其中起调节作用的就是反义RNA：当OmpC 的基因转录时在OmpC的基因启动子上游方向有一段DNA序列，以相反方向同时转录产生一个174bp的RNA，它能与OmpF mRNA的前导序列中的44bp（含SD序列）及编码区（含AUG）形成杂合双链，抑制OmpF mRNA的翻译。故OmpC蛋白量增加而OmpF的含量减少，同时保证同一时间内两种蛋白总量恒定。

mRNA 前导区指：操纵子或单个基因内，从转录起始位点的核苷酸到结构基因起始密码子间的DNA 区段。

反义RNA能转移的结合到mRNA上并阻止其活性的现象具有很大实用性，作为一种研究工具，若需要研究某一特定基因作用，能与这个基因的mRNA结合的反义RNA可被构建并导入细胞，可组织基因表达。此外也可用一段反义DNA结合mRNA达到同样的效果。

五翻译的阻遏调控

翻译水平也有类似转录水平的蛋白阻遏。

大肠杆菌RNA噬菌体Qβ包含3个基因，从5’到3’方向依次为噬菌体装配和吸附相关的成俗蛋白基因A、外壳蛋白基因、RNA酶基因。当噬菌体感染大肠时，RNA进入细胞，这条正链RNA一方面作为模板指导RNA复制酶的翻译，并与宿主中已有的亚基结合行使复制功能。但Qβ正链RNA上已结合有许多核糖体，会影响复制酶催化3’向5’方向进行的负链RNA合成，这一矛盾需要Qβ RNA 复制酶作为翻译阻遏物进行调控。

纯化的复制酶可和外壳蛋白翻译起始区结合，抑制蛋白合成。因为复制酶的存在使核糖体不能与翻译起始区相结合，但已经开始的翻译将进行下去。与正链RNA3’端结合的复制酶便可以开始RNA 复制。（其复制方向特殊）

Qβ正链RNA5’和3’端都有CUUUUAAA序列，且可能形成稳定的茎环结构，复制酶既能和外壳蛋白翻译起始区结合，又能和正链3’端结合，故复制酶可作为翻译阻遏物对基因表达进行调控。

六ppGpp对核糖体蛋白合成的影响

在缺乏AA情况下，首先停止合成rRNA，由于某些核糖体蛋白mRNA部分二级结构和rRNA的相似，故当rRNA缺乏时，多余的核糖体蛋白就会与本身的mRNA结合，从而阻断本身的翻译，同时也会阻断同一多顺反子的mRNA下游其他核糖体蛋白编码区的翻译，使核蛋白和rRNA合成几乎同时停止。这里rRNA合成是转录水平调控，而核糖体蛋白的合成则是翻译水平调控。

七细菌蛋白的分泌调控（与生化7 笔记对比记忆）

能分泌到胞外的蛋白统称为分泌蛋白，分泌蛋白N-末端都含有一段由15-30个疏水AA构成的信号肽signal peptide。故提出信号肽假说signal peptide hypothesis：

当新生肽正在跨越膜时，信号序列和其后的肽段折叠成两个短的螺旋段，并曲成一个反向平行的螺

旋发夹，该发夹结构可插入到疏水的脂质双层中。一旦分泌蛋白的N端锚定在膜内，后续合成的其他肽段部分将顺利通过膜。疏水性信号肽完成功能后被信号肽酶signalase水解。

分泌启动和抑制调控由信号识别颗粒signal recognition particle SRP介导。其作用是

能与核糖体结合，并停止蛋白合成，阻止翻译发生在肽链延长至约70个AA长时，这个长度时信号肽完全从核糖体出来的长度。SRP对翻译起负调节作用，由于SRP暂时中止这些分泌蛋白的翻译，能确保这些蛋白未到达细胞膜或内膜之前不能完成翻译，这样信号肽和SRP共同作用下，分泌蛋白能及时完成转运和分泌，避免在细胞内积累。

原核细胞信号序列发现的比真核细胞晚。首例原核细胞信号序列编码一种外膜脂蛋白N端信号肽。G-细菌中发现大多数分泌蛋白包括质膜多肽、周质多肽和外膜多肽都有信号肽。G-细菌中目前已知的依赖于信号肽的分泌系统首先将蛋白分泌至周质空间，经端在停留后经过特异性反应再将蛋白分泌至胞外。G-细菌蛋白分泌如何跨外膜，机制不明。

第三节古生菌的转录及调控

一古生菌基本转录装置：RNA聚合酶（RNAP）、基本转录因子、启动子等。

1 RNAP

细菌（原核）中只有一种RNAP，由4个亚基α2ββ’和若干σ因子组成。真核生物细胞中有3中RNA 聚合酶（I、II、III）其中RNAP II mRNA 。RNAP I转录rRNA；RNAP III转录tRNA、5S rRNA和小RNA。

古生菌RNAP虽与细菌一样，但只有一种RNAP却含有10-14个亚基，远高于细菌，且大部分与真核生物RNAP II亚基高度同源。

2 基本转录因子basic transcriptional factor

细菌的RNAP可直接与启动子结合，更换全酶中不同的σ因子可识别不同的启动子。

但真核细胞的RNAP不能直接与启动子结合，必须依赖转录因子在启动子区构建转录复合体后才能进入启动子区参与转录起始复合物装配。古生菌的RNAP与真核生物相似，通过与真核生物类似的TATA box 结合蛋白TBP和转录因子B（TFB）结合形成复合物形式的起始转录。

古生菌的TBP结构功能上与真核的TATA box结合蛋白类似（但真核细胞有10个，古生菌1个）。负责识别和结合古生菌启动子中高度保守的TATA box区，古生菌的TFB类似于真核生物转录因子IFIIB，在转录中起多种关键作用。TFB能与TBP-DNA复合物结合，其N末端结构域对RNAP与启动子结合是必需的。转录时，首先TBP与TATA box结合，然后是TFB结合上去，最后是RNAP结合。

3 启动子

古生菌的启动子结构与真核生物RNA聚合酶II启动子相似。古生菌基因转录起始位点上游30bp左右和转录起始位点自身附近核苷酸对转录非常重要。这两个区域和真核生物RNA聚合酶II型启动子的TATA box与转录起始元件initiator element 具有同源性。TATA box 是古生菌主要的几本启动子元件，其上游一段富含嘌呤的对启动子强度也很重要，该序列能特异的被TFB识别和结合，故该区段称为TFB识别元件TFB-responsive element BRE。

二古生菌的转录调控

古生菌有类似于细菌负调控机制，阻遏作用，首先是通过对嗜盐古细菌的噬菌体ΦH研究证实。

噬菌体ΦH的裂解生长受到阻遏蛋白的调节，T6蛋白能阻遏噬菌体ΦH裂解生长的负调控蛋白，类似于λ噬菌体的CI蛋白，含有类似于细菌转录调控蛋白的HIH（螺旋-转角-螺旋）结构域，能够与具有反相重复序列的DNA序列相互作用而结合，从而阻遏某些特定基因转录。

甲烷古生菌氮固定转录调节系统的研究也发现阻遏作用：固氮基因nif表达受氮源调节，当分子氮作为氮源时，nif基因高度表达；当氨是氮源时，nif基因不表达。表明这是通过阻遏蛋白的作用进行调节，其机制类似细菌：两个二聚体或四聚体阻遏蛋白的亚基与操纵子的操纵区O结合，从而对nif 基因的转录进行调控。

古生菌中也有类似真核蛋白的激活调节蛋白，如两种极端嗜盐古生菌（盐沼盐杆菌和地中海富盐菌）中发现有关气泡gas vesicles 合成的调节是由激活蛋白控制。该激活蛋白GVPE有类似真核生物基本的亮氨酸拉链结构，是一种类似与真核的DNA结合蛋白。

微生物学课后习题答案沈萍陈向东高等教育出版社

微生物习题集 第一章? 绪论 一、术语或名词??? 1．微生物(microorganism)? 因太小，一般用肉眼看不清楚的生物。这些微小生物包括：无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒(类病 毒、拟病毒、朊病毒)；具原核细胞结构的真细菌、古生菌以及具真核细胞结构的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、单细胞藻类、原生动物等。 但其中也有少数成员是肉眼可见的。 2．微生物学(microbiology)? 研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学，分离和培养这些微小生物需要特殊技术。 3．分子微生物学(molecularmicrobiology)? 在分子水平上研究微生物生命活动规律的科学。 4．细胞微生物学(cellularmicrobiology)? 重点研究微生物与寄主细胞相互关系的科学。 5．微生物基因组学(microbic genomics)? 研究微生物基因组的分子结构、信息含量及其编码的基因产物的科学。 6．自生说(spontaneousgeneration)? 一个古老的学说，认为一切生命有机体能够从无生命的物质自然发生的。 7．安东·列文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek，1632—1723)? 荷兰商人，他是真正看见并描述微生物的第一人，他利用自制放大倍数为50～ 300倍的显微镜发现了微生物世界(当时被称之为微小动物)，首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物界。 8．路易斯·巴斯德(LouisPasteur，1822—1895)? 法国人，原为化学家，后来转向微生物学研究领域，为微生物学的建立和发展做出了 卓越的贡献，成为微生物学的奠基人。主要贡献：用曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”，从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展； 研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病；其后他又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗，证实 其免疫学说，为人类防病、治病做出了重大贡献；分离到了许多引起发酵的微生物，并证实酒精发酵是由酵母菌引起的，也发现乳酸发酵、 醋酸发酵和丁酸发酵都是不同细菌所引起的，为进一步研究微生物的生理生化和工业微生物学奠定了基础。 9．罗伯特．柯赫(Robert Koch，1843—1910)? 德国人，着名的细菌学家，曾经是一名医生，对病原细菌的研究做出了突出的贡献：A具 体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；B分离、培养了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖； C提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫氏定律。他也是微生物学的奠基人。 10．伍连德(1879—1960)? 我国广东香山人，着名公共卫生学家，我国海港检疫创始人。他用微生物学理论和技术对鼠疫和霍乱的病原进 行研究和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培养了第一支预防鼠疫的专业队伍，在他的领导和组织下，有效地战胜了1910—1911 和1920—1921年间我国东北各地鼠疫的大流行，被国际上誉为着名的防疫专家，世界鼠疫会议1911年4月在我国沈阳举行时，他任大会 主席和中国首席代表。着有“论肺型鼠疫”、“鼠疫概论”和“中国医史”等。 11．汤飞凡(1879—1958)? 我国湖南醴陵人，着名的医学微生物学家，在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出·了显着的 贡献，特别是首次应用鸡胚卵黄囊接种法从病人的眼结膜刮屑物中分离、培养沙眼衣原体的成功，确证了沙眼衣原体的存在，为世界上首 创，成为医学微生物学方面的重大成果。 12．SARS? Severe Acute Respiratory Syndrome的简称，严重急性呼吸道综合征，即我国称为的非典型肺炎，也简称为非典。 二、习题 ? 填空题 1．微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来??? 的同时也带 来?? ? 。 2．1347年的一场由?? ? 引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有1／3的人(约2 500万人)死于这场灾难。 3．2003年SARS在我国一些地区迅速蔓延，正常的生活和工作节奏严重地被打乱，这是因为SARS有很强的传染性，它是由一种新型 的?? ? 所引起。 4．微生物包括：?? ? 细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒(类病毒、拟病毒、朊病毒)；具细胞结构的真细菌、古生菌；具?? ? 细胞结构的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、单细胞藻类、原生动物等。 5．着名微生物学家Roger Stranier提出，确定微生物领域不应只是根据微生物的大小，而且也应该根据有别于动、植物的??? 。 6．重点研究微生物与寄主细胞相互关系的新型学科领域，称为?? ? 。 7．公元6世纪(北魏时期)，我国贾思勰的巨着“?? ? ”详细地记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。 8，19世纪中期，以法国的?? ? 和德国的??? 为代表的科学家，揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并 建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物学等分支学科。??? 和?? ? 是微生物学的奠基人。 9．20世纪中后期，由于微生物学的?? ? 、?? ? 等技术的渗透和应用的拓宽及发展，动、植物细胞也可以像微生物一样在乎 板或三角瓶中分离、培养和在发酵罐中进行生产。 10．目前已经完成基因组测序的3大类微生物主要是?? 、? ?及?? ? 。而随着基因组作图测序方法的不断进步与完善， 基因组研究将成为一种常规的研究方法，为从本质上认识微生物自身以及利用和改造微生物将产生质的飞跃。 11．微生物从发现到现在的短短的300年间，特别是20世纪中期以后，已在人类的生活和生产实践中得到广泛的应用，并形成了继动、

考研微生物学笔记沈萍版

主要内容大豆的结构与成分?传统豆制品的生产?豆乳制品?豆乳粉及豆浆晶的生产?大豆低聚糖的制取及应用?大豆中生物活性成分的提取及应用?大豆加工副产品的综合利用? 大豆的结构与成分第一节一、大豆子粒的形态结构及组成? 二、大豆的主要化学成分?碳水

化合物1.? 大豆中的可溶性碳水化合物?人 体内的的消化酶不能分解水苏糖、棉子糖，但它们是人体肠道内有益菌-双歧杆菌的增殖因子，对人体生理功能提高有很好的 作用。大豆中的不溶性碳水化合物?果胶质、纤维素纤维有延缓 食物消化吸收的功能，可以降低对糖、。保健功能中性脂肪和胆 固醇的吸收，对人体产生 2.蛋白质?分为清蛋白和球

蛋白，其中球蛋白占到90%左右，球蛋白中7S和11S 球蛋白之和占总蛋白含量的70%以上。3.脂肪?。18%大豆中脂肪含量约为 4.大豆中的酶及抗营养因子脂 肪氧化酶：对食品影响作用：一是改善面粉色泽，?强化面筋蛋白质的作用，二是产生不良风味。尿素酶：大豆中抗营养因子，含量较高，受热失去活?性；淀粉分解酶和蛋白分解酶：豆粕中；?；，活性丧失90%20min℃：胰蛋白酶抑制剂100处理?：受热失活。

细胞凝集素?． 5.大豆中的微量成分无机盐?十余种，通常是含有钙、磷、铁、钾等的无机盐类。维生素?水溶性维生素为主，脂溶性很少。皂苷?抗营又称皂甙或皂素，具有溶血性和毒性，通常视为，但研究表明其对人体并无生理上的障碍作用，养成分反而有抗炎症、抗溃疡和抗过敏的功效。． 6.大豆中的味成分（1）脂肪族羰基化合物（2）芳香族羰基化合物（3）挥发性脂肪酸（4）挥发性

胺（5）挥发性脂肪醇（6）酚酸7.有机酸、异黄酮异黄酮抗氧化。柠檬酸、醋酸、延胡索酸等。．三、大豆蛋白质的性质?溶解性1. 四、大豆蛋白质的变性?由于物理、化学条件的改变使大豆蛋白质分子的内部结构、物理性质、化学性质和功能性质随之改变的现象称为大豆蛋白质的变性。1.酸碱引起的大豆蛋白的变性处于极端的酸性和碱性条件下的蛋

沈萍_陈向东__高教微生物学课后习题答案_

微生物习题集 第一章绪论 一、术语或名词 1．微生物(microorganism) 因太小，一般用肉眼看不清楚的生物。这些微小生物包括：无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒(类病毒、拟病毒、朊病毒)；具原核细胞结构的真细菌、古生菌以及具真核细胞结构的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、单细胞藻类、原生动物等。但其中也有少数成员是肉眼可见的。 2．微生物学(microbiology) 研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学，分离和培养这些微小生物需要特殊技术。 3．分子微生物学(molecularmicrobiology) 在分子水平上研究微生物生命活动规律的科学。 4．细胞微生物学(cellularmicrobiology) 重点研究微生物与寄主细胞相互关系的科学。 5．微生物基因组学(microbic genomics) 研究微生物基因组的分子结构、信息含量及其编码的基因产物的科学。 6．自生说(spontaneousgeneration) 一个古老的学说，认为一切生命有机体能够从无生命的物质自然发生的。 7．安东·列文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek，1632—1723) 荷兰商人，他是真正看见并描述微生物的第一人，他利用自制放大倍数为50～300倍的显微镜发现了微生物世界(当时被称之为微小动物)，首次揭示了一个崭新的生物世界——微生物界。 8．路易斯·巴斯德(LouisPasteur，1822—1895) 法国人，原为化学家，后来转向微生物学研究领域，为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献，成为微生物学的奠基人。主要贡献：用曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”，从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展；研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病；其后他又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗，证实其免疫学说，为人类防病、治病做出了重大贡献；分离到了许多引起发酵的微生物，并证实酒精发酵是由酵母菌引起的，也发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是不同细菌所引起的，为进一步研究微生物的生理生化和工业微生物学奠定了基础。 9．罗伯特．柯赫(Robert Koch，1843—1910) 德国人，著名的细菌学家，曾经是一名医生，对病原细菌的研究做出了突出的贡献：A具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；B分离、培养了肺结核病的病原菌，这是当时死亡率极高的传染性疾病，因此柯赫获得了诺贝尔奖；C提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫氏定律。他也是微生物学的奠基人。 10．伍连德(1879—1960) 我国广东香山人，著名公共卫生学家，我国海港检疫创始人。他用微生物学理论和技术对鼠疫和霍乱的病原进行研究和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培养了第一支预防鼠疫的专业队伍，在他的领导和组织下，有效地战胜了1910—1911和1920—1921年间我国东北各地鼠疫的大流行，被国际上誉为著名的防疫专家，世界鼠疫会议1911年4月在我国沈阳举行时，他任大会主席和中国首席代表。著有“论肺型鼠疫”、“鼠疫概论”和“中国医史”等。 11．汤飞凡(1879—1958) 我国湖南醴陵人，著名的医学微生物学家，在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出·了显著的贡献，特别是首次应用鸡胚卵黄囊接种法从病人的眼结膜刮屑物中分离、培养沙眼衣原体的成功，确证了沙眼衣原体的存在，为世界上首创，成为医学微生物学方面的重大成果。 12．SARS Severe Acute Respiratory Syndrome的简称，严重急性呼吸道综合征，即我国称为的非典型肺炎，也简称为非典。 二、习题 填空题 1．微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来的同时也带来。 2．1347年的一场由引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有1／3的人(约2 500万人)死于这场灾难。 3．20XX年SARS在我国一些地区迅速蔓延，正常的生活和工作节奏严重地被打乱，这是因为SARS有很

微生物学考试重点笔记(精华)

微生物学 本章节学习重点：掌握：微生物、病原微生物和医学微生物学概念、病原微生物的种类 微生物:是广泛存在于自然界中的一大群形体微小、结构简单、肉眼直接看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍才能观察到的微小生物的总称。 微生物的分类： 1）非细胞型微生物2）原核细胞型微生物3）真核细胞型微生物 本章节学习重点： 掌握或熟悉细菌的基本形态、基本结构及特殊结构的特征与功能； 熟悉细菌生长繁殖的条件及繁殖方式、人工培养方法以及与细菌鉴别和致病有关的代谢产物。 细菌的结构 1、基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞浆及核质。 2、特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞。 革兰氏阳性菌，革兰氏阴性菌细胞壁比较 细胞壁结构显著不同，导致G+菌与G-菌染色性、抗原性、致病性、对药物的敏感性等方面的很大差异细胞壁的功能:维持细菌的外形，对细菌起保护作用；参与细胞内外物质交换；具抗原性等。 细胞膜的功能: 细胞膜有选择性通透作用，与细胞壁共同完成菌体内外的物质交换。膜上有多种呼吸酶，参与细胞的呼吸过程。膜上有多种合成酶，参与生物合成过程。细菌细胞膜可以形成特有的结构。 荚膜的特点及功能： 定义:细胞壁外一层透明黏液状物质。 化学成分: 多数：多糖少数：多肽 观察：特殊染色法、墨汁负染法； 功能： （1）抗干燥作用：贮留水分 （2）形成生物膜：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或物体表面形成生物膜 （3）抗吞噬作用：能保护细菌免受溶菌酶、补体、抗体、抗菌药物等有害物质的损伤，保护细菌抵抗宿主细胞的吞噬与消化作用，从而成为侵袭力的组成之一。 （4）荚膜抗原：分型依据。

微生物学(沈萍)考试重点

微生物学考试复习重点 第一章绪论 1、微生物学的定义 微生物学一般定义为研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学。 2、微生物的种类 ①无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒因子（卫星病毒、卫星RNA和朊病毒）； ②原核细胞结构的细菌、古生菌； ③真核细胞结构的真菌（酵母菌、霉菌、覃菌等）、单细胞藻类、原生动物等。 3、微生物生命现象的特性和共性 ①微生物具有其他生物不具备的生物学特性、代谢途径和功能； ②微生物具有其他生物共有的基本生物学特性； ③易操作性：微生物具有个体小、结构简单、生长周期短、易大量培养、易变异、重复性强等优势。 4、微生物的发现 荷兰商人安东?列文虎克利用自制的显微镜发现了微生物世界。 5、微生物学发展过程中的重大事件 ①1867：Lister创立了消毒外科； ②1890：Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风； ③1892：IV anowsky提供烟草花叶病是由病毒引起的证据； ④1928：Griffith发现细菌转化； ⑤1929：Fleming发现青霉素； ⑥1977：Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群； ⑦1995：第一个独立生活的细菌（流感嗜血杆菌）全基因组序列测定完成； ⑧1996：第一个独立生活的古生菌（詹氏甲烷球菌）基因组测序完成； ⑨1997：第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成。 6、微生物学发展的奠基者 ①巴斯德和科赫是微生物学发展的奠基者。 ②巴斯德的贡献 a彻底否定了“自生说”：巴斯德用著名的曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展； b免疫学—预防接种：巴斯德研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病，他为人类防病、治病作出了重大贡献； c证明发酵是由微生物引起的 d其他贡献—巴斯德消毒法和家蚕软化病问题。 ③科赫的贡献 a证明炭疽杆菌是炭疽病的病原菌； b发现肺结核的病原菌； c提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——科赫原则； d用固体培养基分离纯化微生物的技术； e配制培养基。 ④科赫原则 a在每一相同的病例中都出现这种微生物； b要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来； c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； d从实验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物。 第二章微生物的纯培养和显微技术 1、无菌技术的概念 在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物所污染，其自身也不污染操作环境的技术被称为无菌技术。 2、最常用的灭菌方法 高压蒸汽灭菌 3、接种操作 ①接种环在火焰上灼烧灭菌； ②烧红的接种环在空气中冷却，同时打开装有培养物的试管； ③用接种环蘸取一环培养物转移到一装有无菌培养基的试管中，并将试管重新盖好；

微生物学笔记沈萍版

微生物学研究生考试大纲 第一章绪论 1. 微生物与我们的生活（利弊） 2.微生物的发现与奠基人 荷兰列文虎克：用自制放大倍数约300倍显微镜观察到微生物的存在 巴斯德的工作 (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的彻底否定了“自然发生”学说(3) 免疫学——预防接种(4) 其他贡献：巴斯德消毒法等 柯赫的工作 (1) 微生物学基本操作技术方面的贡献 a）细菌纯培养方法的建立b）配制培养基 c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影 （2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献： a）具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。b）发现了肺结核病的病原菌c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则 1 在每一病例中都出现这种微生物； 2 要从寄主分离出这样的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。 微生物的定义：人肉眼难以看清的微小生物总称。微生物的类群及特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚、。 微生物的发展历程和发展趋势 发展历程：8000年前早起应用阶段，微生物发现，微生物生理生化阶段（微生物奠基人），现代微生物学（多学科交叉，人类肠道微生物） 发展趋势：多学科交叉、微生物学促进生命科学的发展、我国微生物学的发展、21世纪微生物学的发展趋势：1）微生物基因组；2）环境微生物；3）微生物生命现象的共性与特性；4）多学科交叉；5）人体微生物；6）现代微生物产业。第二章微生物的纯培养和显微技术 一、无菌技术：微生物不被污染且不污染周围环境的技术 二、微生物纯菌种的分离方法： 固体培养基分离微生物纯菌种的技术：涂布平板，平板划线、倒平板和稀释摇管法，最常用且可靠 液体培养基获得纯菌种的方法：稀释不同培养器皿中，95%不长菌，但长出的被认为是纯菌种，不太可靠且很少用。 单细胞分离：在特定显微镜和工具下取得单个细胞，要求细胞个体较大且有特殊工具。 三、微生物保藏技术：不死亡、不污染、不退化 传代培养保藏、冷冻保藏、干燥保藏 四、显微镜和显微技术

沈萍微生物学(第2版)知识点笔记课后答案

第1章绪论 1.1复习笔记 一、微生物和你 微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。 1.有利方面 （1）微生物为人类提供很多有用产品，例如：啤酒、抗生素。 （2）微生物参与地球上的物质循环。 （3）微生物为以基因工程为代表的生物技术的发展起到了推动作用。 有害方面 微生物引起的瘟疫会给人类带来毁灭性的灾难。 二、微生物学 研究对象及分类地位 （1）定义 微生物学一般定义为研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学。 （2）微生物包括的种类 ① 无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒因子（卫星病毒、卫星RNA和朊病毒）； ② 原核细胞结构的细菌、古生菌； ③ 真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等。 研究内容及分科 微生物学已形成了基础微生物学和应用微生物学，其又可分为许多不同的分支学科，并且还在不断地形成新的学科和研究领域。其主要的分科见图1-1。 (a)基础微生物学

(b)应用微生物学 图1-1 微生物学的主要分支学科 三、微生物的发现和微生物学的发展 微生物的发现 荷兰商人安东·列文虎克利用自制的显微镜发现了微生物世界。 微生物学发展过程中的重大事件 由列文虎克揭示的多姿多彩的微生物世界吸引着各国学者去研究、探索，推动着微生物学的建立和发展，表l—1列出了发展过程中的重大事件。 表1-1 微生物学发展中的重大事件 微生物学发展的奠基者 巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。 （1）巴斯德的贡献 ① 彻底否定了“自生说” 著名的曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展。 ② 免疫学―预防接种巴斯德研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病。他为人类防病、治病做出了重大贡献。 ③ 证实发酵是由微生物引起的。 ④ 其他贡献－巴斯德消毒法和家蚕软化病问题。 （2）柯赫的贡献 ① 证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。 ② 发现了肺结核病的病原菌。

微生物学笔记

《微生物学》复习笔记 △第一章绪论 第一节微生物学的研究对象与任务 研究对象--微生物：微生物(Microorganism,,microbe)是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 微生物在生物界的地位：包括属于原核生物的细菌、放线菌、蓝细菌、; 属于真核生物的真菌(包括藻状菌纲、担子菌纲、子囊菌纲、半知菌纲); 以及属于非细胞结构的病毒。微生物学的任务：利用有利的一面为人类造福、变有害为有利。 微生物与人类的关系：疾病、物质的霉变、工农业生产、生态。 第二节微生物学的发展 第一阶段--推测期;第二阶段--观察期;第三阶段--生理期;第四阶段--分子生物学时期。1944年，Avery 证明遗传的物质基础为DNA;1953年，Watson & Crick DNA 双螺旋结构; 1961 年，Jacob& Monod 操纵子学说;1972 年，Berg Boyer & Cohen DNA 克隆技术; 1982 年，Prusiner 发现朊病毒;1985 年Saiki PCR 技术(聚合酶链式反应); 1997 年，Wilmut 克隆羊20 世纪以核酸研究为核心：50 年代双螺旋结构;60 年代操纵子学说;70 年代DNA 重组; 80 年代PCR 技术;90 年代DNA 测序。人类基因组测序计划提前5 年完成，现由结构向功能转移(后基因组时代(post-genomics))。从基因组到蛋白质组。功能基因组学(functional genomics)，蛋白质组学(proteome)，生物信息学(Bioinformatics)。 模式生物：背景清楚、基因组小、便于测定和分析、可从中获取经验改进技术方法。 第三节 我国微生物学的发展古代对微生物学的认识与利用：酿酒，轮作，种痘。 微生物学简况 △第二章微生物形态与结构 Ⅰ原核微生物第一节细菌细菌的形态和大小：形态：球状、杆状、螺旋状;大小：以微米为度量单位。细菌-原生质膜(plasma membrance)、原生质体(protoplast)、原生质。细菌细胞的一般结构细胞壁(cell wall) 在细胞最外层、多孔性的、具有一定屏障作用，水和某些化学物质可以通过，但对大分子物质有阻拦作用。功能：韧性、弹性。化学组成：肽聚糖。1 G+菌G-菌核糖体(ribosome) G+菌与G -菌的细胞壁结构内壁层(2-3nm 肽聚糖层) 外壁层(8-10nm 脂多糖层) 细胞壁为一层(20~80nm 厚的肽聚糖层) 脂多糖：O-侧链(具有抗原性)---核心---脂质(内毒素的毒性中心) G+菌与G -菌的细胞壁组成与结构比较菌性质G+菌G- 肽聚糖含量少(10%) 多(40~90%) 直接连接通过五肽连接链连接方式氨基酸组成D-Glu-NH2 D-Glu DAP L-Lys 有无脂多糖有无脂蛋白无有垣酸细胞壁与革兰氏染色原生质体和球形体。 原生质体(protoplast)：指在人为条件下，用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁的合成后，所留下的仅有一层细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由革兰氏阳性菌形成。脆弱，高渗溶液。球形体：指还残留了部分细胞壁的原生质体，一般由革兰氏阴性菌所形成。细胞膜(cell membrane)紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄膜。功能：主要为控制营养物质及代谢产物进出细胞。组成：磷脂蛋白质。结构：流动镶嵌模型。间体(mesosome) 拟线粒体细胞质(cytoplasm)被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，可总称为细胞质。主要成分：核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物、无饥盐、载色体和质粒等，少数细菌还存在羧化体、伴孢晶体或气泡等构造。65%为核糖核酸，35%为蛋白质。是蛋白质合成的场所。原核生物70S，真核生物80S。 贮藏物(reserve materials)一类有不同化学成分累积而成的不溶性颗粒。在营养过剩时，聚合成

沈萍主编的微生物学

本课程采用的教材：萍主编的《微生物学》，高等教 2000年7月第一版。 本课程的辅导时间：2006.12.4——2007.3.4，每周一，周三18：00--20：00 本课程的辅导安排：前八周课本按章节讲解课本基础、重难点知识，以后针对考试进行练习。第一周辅导容 第一章绪论 微生物科学 人们常说的微生物 (microorganism, microbe) 一词，是对所有形体微小、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，或简单地说是对细小的人们肉眼看不见的生物的总称。指显微镜下的才可见的生物，它不是一个分类学上的名词。但其中也有少数成员是肉眼可见的，例如近年来发现有的细菌是肉眼可见的， 1993 年正式确定为细菌的Epulopiscium fishlsoni 以及1998 年报道的Thiomargarita namibiensis ，均为肉眼可见的细菌。所以上述微生物学的定义是指一般的概念，是历史的沿革，但仍为今天所适用。 巴斯德和柯赫对微生物学建立的贡献 巴斯德和柯赫为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献，使微生物学作为一门独立的学科开始形成，巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。 巴斯德彻底否定了“自然发生”学说；发现将病原菌减毒可诱发免疫性，首次制成狂犬疫苗，进行预防接种；证实发酵是由微生物引起的；创立巴斯德消毒法等；柯赫对病原细菌的研究做出了突出的成就：证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌，发现了肺结核病的病原菌，提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则，创建了分离、纯化微生物的技术等。 人类与微生物的关系 微生物与人类关系的重要性，可以从它们在给人类带来巨大利益的同时也可能带来极大的危害两方面进行分析。能够例举：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素及酶等重要产品的生产；微生物使得地球上的物质进行循环，是人类生存环境中必不可少的成员；（过去瘟疫的流行，现在一些病原体正在全球蔓延，许多已被征服的传染病也有“卷土重来”之势；食品的腐败等等具体事例说明。 第二周辅导容 第二章微生物的纯培养和显微技术 第三章微生物细胞的结构与功能 基本知识点：

沈萍 微生物学 第九章微生物基因表达调控 要点

第九章微生物基因表达的调控 第一节转录水平的调控，是生物最经济的调控方式。 一操纵子的转录调控 operon 操纵子：原核生物细胞中,功能相关的基因组成操纵子结构，由操纵区和一个或几个结构基因联合起来形成一个在结构、功能上协同作用的整体，并受到同一调节基因和启动子的调控。 启动子promoter：是RNA聚合酶和CAP（catabolite activator protein，分解物激活蛋白）的结合位点，控制转录的起始。 1原核生物基因调控主要在转录水平上，最为经济的调控。调控意义不同可分为负转录调控negative transcription control和正转录调控positive transcription control。 2负转录调控中，调节基因产物是阻遏蛋白repressor，起着组织结构基因转录的作用，阻遏蛋白的作用部位为操纵区。根据阻遏蛋白作用性质又可分为负控诱导和负控阻遏： 负控诱导系统中，阻遏蛋白不和效应物（诱导物）结合时，阻止结构基因转录； 负控阻遏系统中，阻遏蛋白和效应物（有阻遏作用的代谢产物，辅阻遏物）结合时，阻止结构基因转录。 辅阻遏物corepressor：与一个基因的调控序列或操纵基因结合以阻止该基因转录的一类蛋白质。 3正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白activator protein，作用部位是离启动子很近的激活结合位点activator binding site，根据激活蛋白作用性质分为正控诱导系统和正控阻遏系统： 正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活蛋白处于活动状态； 正控阻遏系统中，效应物分子（有阻遏作用的代谢产物，抑制物）的存在使激活蛋白处于不活动状态。（该系统目前缺乏典型例子） （1）负控诱导系统 大肠杆菌的lac I调节基因与乳糖操纵子lactose operon的作用是典型的负控诱导系统。 I基因是调节基因，其产物为repressor，repressor与操纵区lac O结合时，RNA聚合酶不能转录结构基因，故在环境中缺乏诱导物——乳糖或乳糖类似物IPTG时，lactose operon受阻。当环境中有乳糖时，进入细胞的乳糖在细胞内长存的极少量β-糖苷酶作用下发生分子重排，由乳糖变成异乳糖，异乳糖作为诱导物与repressor结合，使后者构型发生改变不能识别lac O，且不能与之结合，故RNA 聚合酶能顺利转录结构基因形成大分子的多顺反子mRNA polycistronic mRNA，翻译三种不同蛋白：β-半乳糖苷酶、透性酶和乙酰基转移酶。 （2）负阻遏系统 大肠杆菌色氨酸操纵子Trp operon 含有五个基因编码Trp生物合成途径中的各种酶。 Trp 启动子临近操纵区，转录通过操纵区和repressor控制，效应物为Trp，即Trp operon的终产物。当Trp 丰富时，Trp结合到游离的repressor上诱发变构转换，使repressor紧密结合在操纵区；当Trp 供应不足时，repressor失去了所结合的Trp，从操纵区上解离下来，Trp operon转录开始。Trp起着corepressor的功能。 attenuation 弱化作用：该调控通过操纵子的前导区类似于终止子的一段DNA序列实现即前导区编码一个14氨基酸的前导肽，被称为弱化子attenuator。弱化子其第10、11位含两个色氨酸密码子，当细胞内某种氨酰-tRNA缺乏时，该attenuator不表现终止子功能；当细胞内某种氨酰-tRNA充足时，表现终止子功能，从而控制基因表达。因这种终止作用不使正在转录的所有mRNA都中途停止，仅是部分中途停止，故称为弱化。 当Trp缺乏时，色氨酰-tRNA也缺乏，前导肽不被翻译，核糖体在两个相邻的Trp密码子处停止，阻止1：2配对，使2：3配对，因此不能形成3:4配对的茎环终止子结构。RNA聚合酶将放行越过先导区进入结构基因导致操纵子表达；若Trp过量，则可得到色氨酰-tRNA，前导肽被翻译使核糖体通过色氨酸密码子位置，前导肽被正常翻译，核糖体组织2:3配对，导致3:4配对终止信号出现，

微生物学试卷B(沈萍版)

南京工业大学微生物学参考试题（A）卷（闭）2008--2009学年第1学期使用班级生工06、食品06班级学号姓名 一、单项选择题（每题1分，共20分） （）1、下列哪个实验能证明基因突变是自发的和不对应的是 A、生长曲线实验 B、平板影印实验 C、肺炎双球菌转化实验 D、植物病毒重建实验 （）2、下列微生物基因重组方式中供体菌无须与受体菌直接接触的是 A、转化 B、接合 C、原生质体的融合 D、有性杂交 （）3、制作泡菜过程中微生物存在着 A、互生关系 B、共生关系 C、拮抗关系 D、寄生关系 （）4、在诱变育种工作中，诱变剂的作用是 A、引起定向变异 B、提高目的产物的种类 C、增加突变率 D、汰弱留强 （）5、最耐热的菌为 A、Escherichia coli B 、Bacillus subtilis C、Saccharomyces cererisine D、Penicillum chrysogenum （）6、原核细胞中特有的C源贮藏颗粒是 A、异染粒 B、肝糖粒 C、淀粉粒 D、聚-β-羟基丁酸 （）7、细菌学奠基人为下列科学家 A、科赫 B 、巴斯德C、列文虎克D、J. Wastson （）8、细胞膜运送营养物质的方式中，哪种方式不需要特异载体蛋白的参与？ A、基团移位 B、主动运送 C、单纯扩散 D、促进扩散 （）9、以下四种缺壁细菌中哪类是在自然界长期进化形成的？ A、球状体 B、L型细菌 C、原生质体 D、支原体

（）10、下列培养基属于合成培养基的是 A．高氏一号培养基B．肉汤培养基 C．麦芽汁培养基D．PDA培养基 （）11、下列真菌孢子中属于有性孢子的是 A、分生孢子 B、子囊孢子 C、厚垣孢子 D、芽孢子（）12、链霉素是从下列哪种菌中提取生产的。 A、细菌 B、放线菌 C、粘菌 D、霉菌 （）13、在微生物的发酵过程中，为更好降低发酵液的pH，可采用的“治本”的方法是 A、加糖 B、加酸 C、提高通气量 D、降低通气量 （）14、下列描述中符合酵母菌菌落特征的是 A、有干粉状孢子 B、表面较光滑 C、不易挑取 D、菌落边缘与中央不一致 （）15、细菌发酵产乙醇的途径是 A、EMP B、HMP C、ED D、TCA （）16、下列属于选择性突变株的有 A、营养缺陷型 B、抗性突变型 C、形态突变型 D、条件致死突变型（）17、细菌的运动性是由决定的。 A、细胞壁 B、鞭毛 C、菌毛 D、环境条件 （）18、在基因工程中将基因重组体导入受体细胞的方法为： A、转化法 B、接合法 C、原生质体融合法 D、都不对 （）19、在发酵工业中常使用处于哪个时期的菌体作为发酵的种子 A、对数期 B、稳定期 C、延迟期 D、衰亡期 （）20、若从土壤中分离芽孢杆菌，最简便易行的方法是首先对土样进行 A、抗生素处理 B、营养条件处理 C、pH调节处理 D、温度条件处理 二、判断题（每题1分，共10分） （）1、SO42-不能作为化能自养微生物能源。 （）2、在最适生长温度下微生物合成并积累代谢产物的量也最大。 （）3、Hfr菌株与F—菌株接合后，F—菌株重组频率很高但转性频率却很低。

微生物学笔记(沈萍版)

微生物学笔记(沈萍版) 第一章 1. 巴斯德的工作 (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的 (2) 彻底否定了―自然发生‖学说 (3) 免疫学——预防接种(4) 其他贡献：巴斯德消毒法等 2. 柯赫的工作 (1) 微生物学基本操作技术方面的贡献 a）细菌纯培养方法的建立b）配制培养基 c）流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影 （2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献： a）具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。b）发现了肺结核病的病原菌 c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则 1 在每一病例中都出现这种微生物； 2 要从寄主分离出这样的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。 微生物的类群及特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚、。 第三章 特殊细胞壁的细菌：某些分枝杆菌和诺卡氏菌的细胞壁主要由一类被称为霉菌酸 （Mycolic acid）的枝链羟基脂质组成，后者被认为与这些细菌感染能力有关。 由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性： 真核生物细胞膜中一般含有胆固醇等甾醇，含量为5%-25%。 原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有hopanoid（藿烷类化合物）。硫粒：很多化能自养菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物如H2S，硫代硫酸盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。 微生物储藏物的特点及生理功能： 1）不同微生物其储藏性内含物不同。例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB，大肠杆菌只储藏糖原，但有些光合细菌二者兼有。 2）微生物合理利用营养物质的一种调节方式。当环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞内就储藏较多的碳源类内含物，甚至达到细胞干重的50%，如果把这样的细胞移入有氮的培养基时，这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。 3）储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗透压等的危害。例如羟基丁酸分子呈酸性，而当其聚合成聚-β-羟丁酸（PHB）就成为中性脂肪酸了，这样便能维持细胞内中性环境，避免菌体内酸性增高。 4）储藏物在细菌细胞中大量积累，是重要的自然资源。 气泡的膜只含蛋白质而无磷脂。二种蛋白质相互交连，形成一个坚硬的结构，可耐受一定的压力。膜的外表面亲水，而内侧绝对疏水，故气泡只能透气而不能透过水和溶质。 细菌芽孢的特点： 整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。 芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成为营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。 芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。 芽孢与营养细胞相比化学组成存在较大差异，容易在光学显微镜下观察。（相差显微镜直接观察；芽孢染色）细菌糖被的特点 （1）主要成分是多糖、多肽或蛋白质，尤以多糖居多。经特殊的荚膜染色，特别是负染色（又称背景染色）后可在光学显微镜清楚地观察到它的存在。

微生物学考点总结 吉大生技沈萍版

1、微生物发展的奠基者及其贡献 法国巴期德1822～1895) (1)彻底否定了"自然发生"学说(2)免疫学--预防接种 (3)证实发酵是由微生物引起的(4)巴斯德消毒法(60～65℃） 德国柯赫( 1843～1910) (1)具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。（2）肺结核病的病原菌结核杆菌 （3）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则--柯赫原则 （4）固体培养基分离纯化微生物的技术 2、微生物的特点 体积小，面积大；吸收多，转换快；生长旺，繁殖快；适应强、易变异；分布广，种类多 1、无菌技术aseptic technique 在分离转移培养纯培养物过程中防止其被环境中的微生物所污染以及其对环境 的污染的技术 2、菌落colony 分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长繁殖到肉眼可见的有一定形态的子细胞生长群。 3、培养基culture medium 培养微生物的营养物质 4、固体培养基纯培养方法举例 1. 稀释倒平板法（pour plate method） 2. 涂布平板法（spread plate method） 3. 平板划线法（streak plate method） 4. 稀释摇管法（dilution shake culture method） 5、微生物按系统发育细胞结构分类 细胞微生物（细菌，古生菌，真核生物）非细胞微生物（病毒，亚病毒（卫星病毒，朊病毒） 6、细菌的形态（3） 杆状，球状，螺旋状 7、细胞膜结构 磷脂，膜蛋白，淄醇类物质构成的 1细胞物质运输的选择性 2维持细胞内外渗透压的正常的保护屏障 3合成细胞壁和糖被的各种组分 4上有佷多酶系氧化磷酸化与光能磷酸化，产能场所 5是细胞菌毛与鞭毛的运动体能部位 6是鉴别微生物的重要特征之一