大腸桿菌 病毒 細菌

Virus History 1886年，荷蘭科學家Mayer發現患病菸草植株 會傳染給健康的植株。 1892年，俄國Iwanowski發現染病植株汁液經過 濾後，能會感染健康植株。 1915年，Twort發現噬菌體。 1935年， Stanley以電子顯微鏡觀察菸草鑲嵌病毒 結晶，證明TMV含有蛋白質與核酸，因此獲諾貝 爾獎。

病毒構造 大小：10-300 nm，絲狀病毒的長度可達 1400nm 基本構造：核心(core)+外殼(capsid) 核心(core)：遺傳物質(DNA or RNA)+核蛋白(部分病毒) 外殼(capsid)：蛋白質外鞘 被膜(envelope)：有些病毒的capsid外面，還 有一層由蛋白質、多醣和脂質構成的膜，叫 被膜。 有些病毒被膜上生有「刺突」（spike），如 流感病毒。

蛋白質外殼(capsid)的功用 接觸作用：與細胞受體接觸，具專一性 穿孔作用：噬菌體尾部蛋白質具溶菌酶，可將 宿主細胞膜溶一小孔。 保護作用：保護外殼內的核酸。 具抗原性：使寄主產生抗體。

外殼(Caspid)的形狀 螺旋形：螺旋型外殼堆積成桿狀或棒狀。Ex:菸草鑲嵌 病毒 正二十面體：動物病毒為正二十面體的近球形結構

命名 病毒的分類並無絕對的規則，可能依 感染的對象，例如菸草鑲嵌病毒、 病徵來命名，例如麻疹病毒、狂犬病毒、登革 熱病毒 發現地點命名的包括伊波拉病毒。 常依實驗室內編號命名，例如T1噬菌體。

病毒分類 依遺傳物質： 依宿主性質： 依形狀： DNA病毒：天花病毒、皰疹病毒 RNA病毒：HIV、冠狀病毒、流感病毒 動物病毒：腺病毒、腸病毒 植物病毒：菸草鑲嵌病毒 細菌病毒：噬菌體 依形狀： 桿狀：大部分植物病毒 球狀：大部分動物病毒 蝌蚪狀：噬菌體 噬菌體

小RNA病毒 星狀病毒 杯狀病毒 黃病毒 套膜病毒 反轉錄病毒 呼腸病毒 冠狀病毒 布尼亞病毒 正黏液病毒 沙狀病毒 絲狀病毒 彈狀(桿狀)病毒 副黏液病毒

環狀病毒 肝病毒 細小病毒 乳突瘤病毒 腺病毒 疱疹病毒 痘病毒

病毒起源的理論 逆向理論: 病毒可能曾經是一些寄生在較大細胞 內的小細胞退化而來。 細胞起源理論: 一些病毒可能是從較大生物體的 基因中「逃離」出來的DNA或RNA進化而來的。 共進化理論：病毒可能進化自蛋白質和核酸複 合物，與細胞同時出現在遠古地球，並且一直 依賴細胞生命生存至今。

病毒特性 構造簡單 非細胞性及非組織性 核酸僅有一種形式DNA或RNA 僅能在活細胞中複製(絕對寄生) 有專一性：HIV感染T細胞 濾過性:10-300 nm

人流感、禽流感 學科能力測驗P64

HIV(AIDS) 學科能力測驗P90

冠狀病毒Coronavirus(SARS) 學科能力測驗P90 急性嚴重呼吸道症候群（Severe Acute Respiratory Syndrome, 簡稱SARS） 新型冠狀病毒

肝炎病毒 A型肝炎是由口腔及糞便循環的途徑感染，可因 飲水污染造成流行。 B型肝炎可能經由皮膚傷口、口腔黏膜、眼黏膜 接觸帶原的血液、體液而感染。 利用基因工程製造疫苗（如第三代B型肝炎疫苗）

病毒的傳播方式 植物病毒可以透過以植物汁液為生的昆蟲，如 蚜蟲，在植物間進行傳播 動物病毒可以透過蚊蟲叮咬而得以傳播。Ex:登 革熱 流感病毒可以經由咳嗽和打噴嚏來傳播。 輪狀病毒常常是透過接觸受感染的兒童而直接 傳播的； 愛滋病毒則透過性接觸來傳播。 冠狀病毒 (SARS)近距離的密切接觸或飛沫傳染。

病毒的增殖(複製) 附著：辨識與目標細胞結合 穿透： 脫殼： 合成： 組裝： 出芽與釋出： 有被膜的病毒，被膜融入細胞膜。 沒被膜的病毒以胞飲作用進入宿主細胞。 植物病毒利用傷口及原生質絲進入宿主細胞。 噬菌體直接將遺傳物質送進宿主細胞。 脫殼： 合成： 組裝： 出芽與釋出： 噬菌體及無被膜病毒釋出時溶解破壞宿主細胞。 有被膜病毒以出芽方式離開宿主，例如HIV。

Bacteriophage

無被膜病毒

有被膜病毒

有被膜病毒

病毒與人類的關係 傳染病：流感、水痘等一般疾病，天花、愛滋 病、登革熱、SARS和禽流感等嚴重疾病。 癌症：人類乳突病毒、B肝病毒 農業損失 應用： 生物技術工具：生命科學與醫學的研究。Ex: 基因 治療(腺病毒、反轉錄病毒)、疫苗等。 材料科學與奈米科學 生化武器

病毒的預防與治療 預防：疫苗接踵 治療： 核苷類似物 蛋白酶抑製劑

人群中傳染開來的能力，如此將對全人類的健康造成嚴重 的威脅。全世界的衛生單位都正關注著禽流感疫情的發展。 流行性感冒病毒(流感病毒)的構造很簡單，是一個由「基質蛋白」形成的 球狀殼，內部有7-8條分別由「遺傳物質」與「核蛋白」纏繞形成的螺旋構 造，其外部則包覆著脂質的「膜套」，膜套上鑲嵌有「血凝素(H)」和「神 經氨酸酶(N)」兩種表面蛋白。依照核蛋白及基質蛋白的抗原性差異，流感 病毒可區分為A、B和C三個型別。A型流感病毒的宿主範圍廣泛，除了人、 豬、馬等哺乳動物之外，亦能感染多種禽鳥的細胞。B型和C型流感病毒則 以感染人類為主。 流感病毒的傳染能力，主要與病毒表面蛋白的作用有關：血凝素使病毒能 吸附並感染宿主細胞，神經氨酸酶則可溶解宿主細胞，讓增殖後的病毒從 宿主細胞中釋出。依其表面蛋白的抗原性差別，A型流感病毒可進一步區 分成多種亞型，目前已知血凝素有15種亞型(H1〜H15)，而神經氨酸酶則有 9種亞型(N1〜N9)。會造成人類流行性感冒疾病的病毒株，主要具有H1、 H2、H3三種之一的血凝素亞型，與N1、N2二種之一的神經氨酸酶亞型。 人類對流感病毒的防疫能力，與體內能否及時產生可辨識病毒表面蛋白的 抗體有密切關係。由於流感病毒的遺傳物質為單股RNA，複製時的突變率 高，易導致所生成的血凝素與神經氨酸酶發生抗原特性的改變，這也是為 何流感病毒的疫苗需要每年重新接種的主要原因。若人流感病毒的突變， 僅造成病毒表面蛋白少數幾個胺基酸發生改變，則先前注射的流感疫苗還 有可能因交叉免疫而有局部的防疫效果；最令人擔心的是，原先不會感染 人類的流感病毒(如高病源性的H5N1亞型禽流感病毒)，在某種情況下進入 人體細胞，並與人流感病毒的遺傳物質發生重組交換，新產生的病毒株不 但擁有人體免疫系統從未接觸過的表面蛋白，並且具有從 人群中傳染開來的能力，如此將對全人類的健康造成嚴重 的威脅。全世界的衛生單位都正關注著禽流感疫情的發展。 甲 圖 21

54. 圖21為流感病毒的剖面構造示意圖，試問圖中標示「甲」的部位，是由下列哪幾 種成份組成的？(應選二項) (A) 血凝素 (B) 核蛋白 (C) 核糖核酸 (D) 基質蛋白 (E) 神經氨酸酶 (F) 去氧核糖核酸 55. 流感疫苗需要每年重新接種的原因，與下列哪幾項敘述有關？(應選二項) (A) 人體的免疫系統每年會更新一次 (B) 流感病毒的遺傳物質為單股DNA (C) 流感病毒的遺傳物質容易發生突變 (D) 流感病毒感染宿主後，會有一年的潛伏期 (E) 流感病毒表面蛋白的抗原特性容易發生改變 56. 有關H5N1亞型禽流感病毒的敘述，下列哪幾項正確？(應選二項) (A) 宿主細胞向來都是以人類細胞為主 (B) 其核蛋白的抗原特性與A型流感病毒的最相似 (C) 會造成人的流感疾病，但不會造成雞的流感疾病 (D) 其血凝素亞型與人流感常見病毒株的血凝素亞型完全不同 (E) 其神經氨酸酶亞型與人流感常見病毒株的神經氨酸酶亞型完全不同

Inf A病毒傳播途徑 A型H1N1流感病毒可通過飛沫傳染、接觸傳染。 潛伏期:半天到三天，最高可達七天 有效傳染期:發病前一天——發病後七天 易引發重症對象：20歲——45歲青壯年人。 治療方式：抗病毒藥物克流感、瑞樂沙，輕症患者 可口服潘生丁（雙嘧達莫）並且可能有一定預防作 用或不必治療即可痊癒。 致死率：墨西哥致死率為6%——7%，北美洲則較 輕微。 預防方法：與一般流感相同，並避免與豬、鳥禽接 觸。

克流感 不同類型的流感有不同的表面抗原，而且變異性很 高。流感病毒的表面抗原中含有一種重要的表面蛋 白質----神經胺酸酉每)(neuraminidase)。神經胺酸酉每 的活性部位(active site)在不同型的流感病毒株中卻 都是相同的。神經胺酸脢是用來促使利用宿主細胞 完成複製的病毒從宿主細胞中釋放出來，同時幫助 病毒穿透呼吸道的粘膜細胞。一旦此蛋白質的功能 遭到抑制，病毒的複製及感染的能力即受到破壞。 克流感的主要成份是 oseltamivir，它是神經胺酸酉每 的抑制劑。

克流感 日本上市的「克流感」仿單已經警告，用藥後 可能會出現意識混亂、異常行為、精神錯亂、 幻覺、錯覺、抽筋等現象，並建議密切注意患 者，一旦出現異常，立即停藥。羅氏說，並沒 有證據顯示克流感與這些精神異常的行為有關， 但他們仍會在美國上市的加註新警語。

原核生物 真細菌 細菌 藍細菌 古細菌

三域說 1970年代卡爾·沃斯（Carl Woese）發現二域說 中的原核生物域中的細菌和古細菌應分為兩域， 因兩者在以下方面不相同，因此創立三域說： 核糖體RNA序列 細胞壁結構和化學性質 細胞膜結構 新陳代謝功能：基因表現的調控似真核細胞。

古細菌(極端菌) 因生存於古老嚴苛棲所的特殊環境，故名為古 細菌。 特徵： 甲烷菌：生長在絕對無氧的汙泥或動物消化道。 超高適熱菌：生長在極高溫。 嗜鹽菌：生長在鹽田或醃漬食品中。 特徵： 細胞壁不含肽聚糖。 細胞膜的脂質成分與真細菌不同。 DNA的結構與基因表現與真核細胞相似。

Three Domain by C. Woese----base on the phylogeny of the 16S &18S rRNA sequences

極端環境微生物 - 極端高鹽菌(Extreme halophiles) 極端環境微生物-極端高鹽太古生物

苗栗通霄曬鹽場鹽山 Natrinema 5μm Haloarcula

課外補充 光學記憶體 光學辯識卡 天然色素 高耐受性工業酵素 濾光片 石油除污劑 食品加工業 生物透析膜 微脂體疫苗 可降解性生物塑膠 細菌視紫蛋白 細菌視紫蛋白 類胡蘿蔔素 酵素 細菌視紫蛋白 石油除污劑 食品加工業 胞外多醣 發酵 生物透析膜 膜蛋白 膜脂質 聚羥基烷酯 聚羥基烷酯 微脂體疫苗 細胞 胞外多醣 可降解性生物塑膠 天體生物學 生醫材料 課外補充

真細菌-藍細菌 早期稱藍綠藻，目前已知的最古老的生物。 分布：淡水、海洋及潮濕的陸域。 體制：單細胞、群體。 營養方式：具葉綠素，行光合作用 產生氧。 常見種類： 念珠藻具固氮功用，使氮元素得以轉 換為生物能利用的形式。 可行滑動or顫動的顫藻。

細菌 大小： 細菌繁殖，最主要的方式是以二分裂法的方式 繁殖，理想環境下可15-20分鐘分裂一次。 一般細菌：長2~10μm 寬0.5~2μm 立克次體：長0.8~2μm 寬0.3~0.5μm 黴漿菌：直徑0.1-0.6 μm 細菌繁殖，最主要的方式是以二分裂法的方式 繁殖，理想環境下可15-20分鐘分裂一次。

細菌分類 球狀：球菌依排列有雙球菌、鏈球菌、四聯球 菌、葡萄球菌等。 桿狀：桿菌，單一細胞或排列成鏈狀。 螺旋狀： 逗號形：弧菌 螺旋體：不具鞭毛，例如梅毒螺旋體。 螺旋菌：具鞭毛，通常沒有致病力。 逗號形：弧菌

不具鞭毛 螺旋體

葡萄球菌是細菌性食品中毒中極為重要的細菌 之一，是典型的毒素型食品中毒。葡萄球菌在 培養基上會產生金黃色的色素，所以稱為金黃 色葡萄球菌。 課外補充 葡萄球菌是細菌性食品中毒中極為重要的細菌 之一，是典型的毒素型食品中毒。葡萄球菌在 培養基上會產生金黃色的色素，所以稱為金黃 色葡萄球菌。

細菌的構造

質體：細胞染色體外能夠自主複製的較小的環形雙 股DNA片段，能進行複製，其中含有一些非生命所 必須的基因，可賦予細菌其他功能，如：抗藥性。 內孢子：對高溫、乾燥、化學藥品等理化因素具高 度抵抗力，可幫助細菌度過惡劣環境，等環境適合 後，再發育成新的個體。 莢膜： 大多數細菌在生活過程中，會向細胞壁的表面分泌一種 黏液層。 防止吞噬細胞吞食。

細菌的構造

質體：細胞染色體外能夠自主複製的較小的環 形雙股DNA片段，能進行複製，其中含有一些 非生命所必須的基因。。 內孢子：對高溫、乾燥、化學藥品等理化因素 具高度抵抗力，可幫助細菌以休眠狀態度過惡 劣環境，又稱休眠孢子。 莢膜： 大多數細菌在生活過程中，會向細胞壁的表面分泌 一種黏液層。 防止吞噬細胞吞食。

質體：細胞染色體外能夠自主複製的較小的環 形雙股DNA片段，能進行複製，其中含有一些 非生命所必須的基因。。 內孢子：對高溫、乾燥、化學藥品等理化因素 具高度抵抗力，可幫助細菌度過惡劣環境，等 環境適合後，再發育成新的個體。 莢膜： 大多數細菌在生活過程中，會向細胞壁的表面分泌 一種黏液層。 防止吞噬細胞吞食。

細菌的構造

線毛：菌體的附著與個體間傳遞遺傳物質有關。 鞭毛：運動。

細菌的分裂過程中，不發生下列何種現象？ (A)染色體複製　(B)染色體均分　(C)紡錘體形成　 (D)菌體中央凹陷 細菌維持生命所需的ATP係在何處合成？ (A)粒線體　(B)細胞壁　(C)細胞膜　(D)質體 下列有關細菌內孢子的敘述，何者為非？ (A)內孢子是原生質濃縮後所形成的　(B)每一個 細菌只能形成一個內孢子　(C)內孢子形成後可 以抵抗惡劣環境　(D)內孢子是細菌的生殖法可 以繁殖後代

細菌的分裂過程中，不發生下列何種現象？ (A)染色體複製　(B)染色體均分　(C)紡錘體形成　 (D)菌體中央凹陷 細菌維持生命所需的ATP係在何處合成？ (A)粒線體　(B)細胞壁　(C)細胞膜　(D)質體 下列有關細菌內孢子的敘述，何者為非？ (A)內孢子是原生質濃縮後所形成的　(B)每一個 細菌只能形成一個內孢子　(C)內孢子形成後可 以抵抗惡劣環境　(D)內孢子是細菌的生殖法可 以繁殖後代

細菌的分裂過程中，不發生下列何種現象？ (A)染色體複製　(B)染色體均分　(C)紡錘體形成　 (D)菌體中央凹陷 細菌維持生命所需的ATP係在何處合成？ (A)粒線體　(B)細胞壁　(C)細胞膜　(D)質體 下列有關細菌內孢子的敘述，何者為非？ (A)內孢子是原生質濃縮後所形成的　(B)每一個 細菌只能形成一個內孢子　(C)內孢子形成後可 以抵抗惡劣環境　(D)內孢子是細菌的生殖法可 以繁殖後代

依細菌的生長條件—溫度 種 類 生長溫度 例 子 嗜低溫菌 0 - 20 ℃ 生活在南北極或深海中的細菌 嗜中溫菌 20 - 45 ℃ 　種　類　 　生長溫度　 　例　子　 嗜低溫菌 0 - 20 ℃ 生活在南北極或深海中的細菌 嗜中溫菌 20 - 45 ℃ 所有人類的共生菌及致病菌 嗜高溫菌 45 ℃以上 生活在溫泉或海底火山口附近的細菌

依細菌的生長條件—需氧性 種 類 好 氧 菌 兼性厭氧菌 厭氧菌 氧氣的需求 需要氧氣供應 有氧 , 無氧均可 不需要氧氣 例 子 種　類 好 氧 菌 兼性厭氧菌 厭氧菌 氧氣的需求 需要氧氣供應 有氧 , 無氧均可 不需要氧氣 　例　子　 一般的細菌 消化道內的細菌 肉毒桿菌

兼性厭氧菌 有氧時，進行呼吸作用。 缺氧時，進行發酵作用。 細胞內將有機物氧化分解並產生能量的過程。 酒精發酵：醣類酒精+二氧化碳+能量 有機物+氧二氧化碳+水+能量 缺氧時，進行發酵作用。 酒精發酵：醣類酒精+二氧化碳+能量 乳酸發酵：經乳酸菌發酵產生乳酸。

選出錯誤的敘述： Ａ兼性厭氧菌可生長在動物之腸管　Ｂ厭氧性細菌 會生存在地層深處　Ｃ需氧性細菌會在口腔生長　 Ｄ厭氧性細菌會侵犯肺泡。

依細菌的生長條件— 對養分的需求 異營菌：將環境中的大分子分解成小分子（例 如胺基酸、葡萄糖等）加以吸收。 腐生性：分解環境中沒有生命的有機物質，造成食 物腐敗，生長在腐木上。。 寄生性：吸取宿主的養分為生，造成人類疾病。Ex: 結核桿菌、霍亂弧菌等。 互利共生性：兩種生物共存，並都得到好處。Ex:根 瘤菌。 絕對寄生性： 披衣菌：砂眼、披衣菌肺炎 立克次體：恙蟲病、斑疹傷寒

大腸桿菌 大腸中的重要細菌種類，對食物正常消化具有 重要作用。 每個人每天平均從糞便中排出1011到1013個大腸 桿菌。 大多數互利共生 大腸桿菌的某些株具有毒性，可以導致食物中 毒，這通常是因爲使用了被污染的肉類。 大腸桿菌O157:H7株--腸道出血性大腸桿菌 課外補充

依細菌的生長條件— 對養分的需求 自營菌：以無機物為原料合成有機物的細菌。 光合自營菌： 化學自營菌：硝化菌(N) 藍細菌-以葉綠素行光合作用。原料來源：CO2,H2O 綠硫菌-以菌綠素行光合作用。原料來源：CO2,H2S 紫硫菌-以菌綠素行光合作用。原料來源：CO2,H2S 化學自營菌：硝化菌(N) 碳源：二氧化碳，通過代謝將氨(NH3)氧化成硝酸鹽。 「養魚先養水」：水草、硝化細菌

水族箱的氮循環

無菌方法 燒開水沸騰之後是無菌的嗎? 過濾：黴漿菌(課外補充) 加熱法 紫外線照射 濕熱法：高壓蒸氣滅菌法，1.1kg/cm2, 121oC, 40- 60 minutes 乾熱法：160oC, 2 hours 紫外線照射

細菌的功用 維持身體微生物生態。 環境方面： 食品科學： 生物科技： 醫藥方面： 「正常微生物相」（normal flora)：正常狀況下非致病 性，免疫力下降時會伺機性感染。 環境方面： 固氮菌(根瘤菌)、硝化菌、油汙分解菌等。 食品科學： 乳酪、優酪乳、泡菜 生物科技： 醫藥方面： 抗生素 美容：肉毒桿菌

危害 細菌對環境，人類和動物既有用處又有危害。 一些細菌成為病原體，導致了破傷風、傷寒、 肺炎、梅毒、霍亂和肺結核。在植物中，細菌 導致葉斑病、火疫病和萎蔫。感染方式包括接 觸、空氣傳播、食物、水和帶菌微生物。病原 體可以用抗生素處理，抗生素分為殺菌型和抑 菌型。

各種類型的發酵作用 醣類 糖解作用 丙酮酸 乳酸菌 梭胞菌 乳酸 丁醇, 丁酸, 異丙醇, 丙酮, CO2 酵母菌 克雷白菌 大腸桿菌 丙酸菌 乙醇, CO2 二丁醇, CO2 醋酸, 琥珀酸, 乙醇, CO2, H2 丙酸, 醋酸, CO2 課外補充

發酵食品與飲料 乳酸菌產品(細菌) 酵母菌產品(菌物界) 其他 起士 (cheese), 優格 (yogurt), 優酪乳 (drinking yogurt), 發酵乳, 養樂多, 酸泡菜, 酸黃瓜, 德 式酸泡菜….等 酵母菌產品(菌物界) 麵包, 發麵製品 (包子, 饅頭), 各式發酵酒精飲 料 (米酒, 果酒, 啤酒…等) 其他 醬油, 醋, 豆瓣, 醬, 味磳, 天貝, 魚露….等 課外補充

菜花 梅毒 淋病 愛滋病 皰疹 日本腦炎 B型肝炎 香港腳 霍亂 肺結核 炭疽病 流感H1N1