微生物生理学题目参考答案【微生物生理学】

微生物生理学复习题1.写出三个以上你所熟知的微生物生理学奠基人（中英文均可，英文可只写Family name）及各自主要贡献（一句话）。

Ⅰ.巴斯德 and 柯赫奠定了微生物生理学的基础：建立微生物基本操作，证实疾病病原菌学说。

Ⅱ. 贝捷克林发现固氮微生物，细菌的无氧呼吸。

Ⅲ.布赫纳——微生物生理学进入了分子水平。

（发现酵母的无细胞提取液可将葡萄糖转化为酒精）2.微生物细胞的显微和亚显微结构，按照在细胞中的部位与功能，可分为哪三部分？各自包括哪些主要结构？答：可分为基本结构、外部结构和内部结构三部分。

基本结构：是指一个细胞生存不可缺少的，或一般微生物通常具有的结构。

例如细胞壁、细胞膜、细胞质、类核和核糖体。

外部结构：包括细胞表面附属物如荚膜、鞭毛、纤毛等。

内部结构：包括除染色体外的细胞质内的所有物质和结构，如内膜系统、某些细菌产生的芽孢等等。

3.比较G+、G-真细菌的细胞壁结构、组成。

（G+：肽聚糖、磷壁酸、壁醛酸、表面蛋白；G-：脂多糖、脂蛋白、磷脂、蛋白质）一、细胞壁：组成物质可分为两类：一是构成细胞壁的框架类物质，如细菌细胞壁的肽聚糖；二是位于框架12类物质间的填充类物质或称间质，如各种位于其间的蛋白质等。

不同微生物的细胞壁结构和化学组成各不一样。

在传统的微生物分类鉴定中，可作为一个重要指标。

（一）革兰氏阳性细菌(1)肽聚糖：【（N-乙酰氨基葡萄糖G ）-β（1-4）糖苷键-（N-乙酰胞壁酸M ）】---（G--M --G--M --G-M ）交替相连形成多聚体。

（N-乙酰胞壁酸）上连接有段肽链【L-丙氨酸---D-谷氨酸---DA 氨酸---D-丙氨酸---（D-丙氨酸）】，故称肽聚糖。

其中（D-丙氨酸）在肽聚糖合成中存在，肽链交联即被水解。

β（1-4）糖苷键可在溶菌酶作用下裂解生成N-乙酰氨基葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸的双糖单位。

肽桥交联方式：（四类）课本P7（革阳细胞壁肽聚糖肽链交联程度>>革阴）1. 其中一个DA 上的氨基与另一上第四个成肽键。

－CO-NH-（大数革阴 + 一些革阳杆）2. （D-丙氨酸，四位）--（一个小肽或者一个氨基酸）---（二氨基酸，三位）（多数革阳）3. （D-丙氨酸，四位）--（与连接在胞壁酸上肽链相同的小肽链，可重复）-（二氨基酸，三位，例如可为赖氨酸）4. （D-丙氨酸，四位）--（赖氨酸/鸟氨酸）-- （D-谷氨酸，二位）细胞壁肽聚糖四肽侧链中不含二氨基酸。

(2)磷壁酸：三种：A.甘油磷壁酸：基本结构是多聚甘油磷酸。

因甘油分子中的羟基被不同化合物取代而又可分三型：（I ）重复单位是甘油磷酸，糖或丙氨酸不参与骨架的形成-（-C1-C2-C3-POOH ）n-；（II ）重复单位是葡萄糖甘油磷酸；-(-G-C1-C2-C3-POOH)n-（III ）重复单位是N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸-甘油磷酸（-N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸-甘油磷酸-）n 。

在（II ）和（III ）中糖分子参与形成骨架链B.核醇磷壁酸：核醇磷壁酸是以磷酸二酯键连接相邻核醇分子的C-1和C-5 磷酸-(-C1-C2-C3-C4-C5-磷酸)n,C-2上大多以酯键连接着D-丙氨酸，而C-4或C-3的羟基，可被各种糖所取代。

磷壁酸和肽聚糖的结合：磷壁酸以共价键与肽聚糖分子连接，其末端的磷酸通过一个N-乙酰氨基葡萄糖-1-磷酸与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸C-6N-乙酰氨基葡萄糖溶菌酶敏感上的羟基形成酯键。

(非所有肽聚糖都与磷壁酸相连接)。

甘油磷壁酸和核醇磷壁酸都是带负电荷聚合物，可结合高浓度二价阳离子，特别是镁离子，这样有利于保持细胞壁的酶活性和细胞膜的完整性。

C．脂磷壁酸：脂磷壁酸又称膜磷壁酸，是由磷壁酸和糖脂组成的大分子化合物。

脂磷壁酸具有抗原特异性，酰化的脂磷壁酸能抑制溶菌酶的活性，脱酰基的脂磷壁酸则失去这种作用（开口）。

这种调节方式在细胞壁合成过程具有重要作用：老的细胞壁有限地水解产生缺口，新合成的肽聚糖插入缺口。

磷壁酸的功能：1.使细胞壁更牢固；2.形成带负电环境可与环境中Mg2+等阳离子结合，有利于位于细胞壁的酶活性和保持细胞膜的完整；3.膜磷壁酸有利于G+致病菌吸附到宿主细胞；4.赋于G+菌特异性表面抗原；5.提供某些噬菌体的特异性的吸附受体。

(3)壁醛酸：某些G+细菌生长在限量磷酸盐培养基中时，往往不能合成磷壁酸，却能形成壁醛酸。

壁醛酸是由糖醛酸和氨基己糖交替连接形成的酸性杂多糖，分子结构中不含磷酸。

(4)分支菌酸：枝菌酸是具有分枝的长链β-羟基脂肪酸。

连接在阿拉伯糖-半乳糖的阿拉伯糖残基上，并通过一磷酸基团连接在肽聚糖链的N-乙酰胞壁酸（M）上（二）革兰氏阴性细菌：一般细胞壁较薄，可区分为外层和内层，可区分为外层和内层外层（外侧：脂多糖内侧：磷脂），镶嵌有蛋白质两者间由脂蛋白以共价键连接内层：肽聚糖层(肽聚糖含量少、短肽交联程度低，结构松散)周质空间（有各种负责运输的蛋白及水解酶类/区别G+产的水解酶大部分分泌出细胞壁外）3细胞质膜G-短肽上氨基酸联结方式：1.L-丙氨酸，2.D-谷氨酸，3.内消旋二氨基庚二酸，4.D-丙氨酸。

肽桥交联方式：（3.的内消旋二氨基庚二酸游离氨基）--肽键--（另一条4. D-丙氨酸羧基）(1)脂多糖（外层外侧）：G-菌细胞壁特有的成分，位于革兰氏阴性菌细胞壁的最外侧。

（三部分组成：O-侧链，核心多糖和脂A）O-侧链：向外，由若干个低聚糖重复单位组成，由于具有抗原性，故又称O-抗原或菌体抗原。

糖的组成或连接方式的不同，抗原性也就不同。

核心多糖：组成核心多糖的糖类在不同菌中变异不大，主要是由己糖、庚糖、辛糖酸以及磷酸和乙醇胺组成。

其中，庚糖和辛糖酸是特有的糖类。

脂A：基本结构：二个氨基葡萄糖组成的二糖，糖的羟基为脂肪酸和磷酸取代。

脂A是以脂化的葡萄糖胺二糖为单位，通过焦磷酸键构成的一种独特糖脂化合物。

脂肪酸的种类有月桂酸（C12饱和脂肪酸），肉豆蔻酸（14烷酸），棕榈酸（16烷酸）和ß-羟基肉豆蔻酸。

根据脂A的分子量（＞10 000）推测脂A可能是由3个上述的基本单位以磷酸二酯键连接而成的。

类脂A的结构在不同细菌中有所不同，脂A有毒性，是一种内毒素，是革兰氏阴性菌内毒素的毒性中心。

(2)脂蛋白：外层内侧（脂蛋白+磷脂）脂蛋白的脂部分构成细胞壁外层的内侧，与之共价结合的蛋白，则可能以其另一端（C端）与细胞壁内层的肽聚糖分子共价结合。

磷脂以磷脂酸乙醇胺为主，占细胞壁总磷脂的81%，其次是磷脂酸甘油占17%，此外还有少量（约2%）的心脂即二磷脂酰甘油。

蛋白质：在G-细胞壁外层有许多蛋白。

作用：（作为孔蛋白、酶、黏附素、invasins）G-细菌外层具有选择渗透性（故只用溶菌酶<作用于肽聚糖>，很难制备出球质体，除非加入EDTA破坏外层渗透性，溶菌酶可渗入而作用于内部肽聚糖）性质G+ 细菌G-细菌内壁层外壁层4结构厚度（nm）20~80 2~3 8层次肽聚糖结构单层多层，亚单位交联程度高，网格紧密坚固多层单层，亚单位交联程度低，网格较疏松组成肽聚糖占细胞壁干重的40~90% 5%~10% 无磷壁（酸）质多数含有无无多糖有无无蛋白质有或无无有脂多糖无无11%~22% 脂蛋白无有或无有对青霉素敏感不够敏感对溶菌酶敏感不够敏感4.从嗜热菌的细胞壁和细胞膜的结构特点来阐释其耐热的机理。

对嗜热菌而言，细胞壁由蛋白质组成的菌其耐热性高于其他；来自嗜热嗜酸古细菌的四醚脂聚糖的结构是单层分子组成的膜对嗜热微生物耐热的机理之一(三)古细菌的细胞壁（无肽聚糖）具有原核生物的基本特性，但在某些细胞结构的化学组成以及许多生化活性上又不同于细菌。

大多生活在极端环境：厌氧、高温、高压、极端酸性或碱性等。

除热原体外，绝大多数有细胞壁。

不含细胞壁的古细菌，具有坚实的细胞质膜。

它们的细胞质膜中含有特殊的脂、糖蛋白和脂多糖。

细胞壁化学组成有三种：56① 由假肽聚糖或酸性杂多糖组成的细胞壁：假肽聚糖的β-（1→3）键不能被溶菌酶所分解，因此古细菌不能被溶菌酶所溶菌和杀死。

由于古细菌细胞壁假肽聚糖的短肽链没有D-丙氨酸，所以古细菌对那些干扰D-丙氨酸反应的抗生素如D-环丝氨酸、青霉素和万古霉素等都不敏感。

② 由蛋白质或糖蛋白的亚单位组成的细胞壁；嗜盐球菌的细胞壁：由几种糖、氨基糖、糖醛酸和甘氨酸组成的酸性杂多糖构成，其结构更为复杂。

特别是几乎所有的糖和糖醛酸上的部分羟基都被硫酸酯化，其氨基古洛糖醛酸和硫酸盐含量甚高。

这样的杂多糖称为硫酸化杂多糖。

③ 兼有假肽聚糖和蛋白质外层共同组成的细胞壁。

盐杆菌，嗜热变形菌，对嗜热菌而言，细胞壁由蛋白质组成的菌其耐热性高于其他5. 不同真菌细胞壁中多糖组成的一般规律。

真菌细胞壁的主要成分是多糖，此外也含有少量蛋白质和脂类。

目前对次要组分的性质所知甚少，多糖的性质因不同真菌而异。

一般规律：低等真菌中（如粘菌和卵菌）由纤维素组成细胞壁骨架，在高等真菌中则以几丁质和葡聚糖为主。

单细胞酵母菌则以葡聚糖和甘露聚糖等为主。

葡聚糖：内侧主要成分。

一种是以β-（1→6）键连接分枝的β-（1→3）葡聚糖；另一种为以β-（1→3）键连接高度分枝的β-（1→6）葡聚糖。

β-（1→3）葡聚糖形成一长而扭曲的链，一侧因羟基多而亲水，另一侧因次甲基多而疏水。

两条这样的葡聚糖链可能以其疏水侧面相对而组成一个双螺旋结构，并以这样的结构平行排列在细胞壁中。

甘露聚糖蛋白质：甘露聚糖与蛋白质共价结合成网状，位于细胞壁外侧，具有抗原性，蛋白部分位于中央 几丁质：多存在于酵母菌出芽繁殖后在细胞壁上所留下的芽痕周围，只有在出芽时才开始合成几丁质酵母菌壁 （三者+少量脂质）在酵母菌细胞壁和细胞质膜之间有周质空间，其中含有转化酶，酸性磷酸酯酶，α-半乳糖苷酶和天门冬酰胺酶等。

丝状真菌细胞壁：不同分类地位的丝状真菌的细胞壁化学组成不尽相同，可作为分类鉴定指标藻类细胞壁：多数藻类细胞壁的结构骨架都是纤维素组成，少数为木聚糖和甘露聚糖代替纤维素。

骨架性多糖一般占细胞壁干重的50%-80%，填充性物质：杂多糖和少量的蛋白质。

6.微生物细胞膜的生理功能?①物质转运作用。

细菌吸取营养和排出代谢物均需通过细胞膜，细胞膜上有许多具有选择性通透作用的小孔，控制着物质的膜内外的进出交流；细胞膜上的载体蛋白能主动转运特异性的营养物质；②生物合成作用。

细胞膜上有多种合成酶。

肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、荚膜和鞭毛等重要物质的合成都是在细胞膜上进行的；③呼吸作用。

原核微生物的呼吸酶系统和电子转移系统定位于细胞膜上，可以转运电子和偶联氧化磷酸化作用，进行产能代谢；④传递信息。

细胞膜有某些特殊蛋白，能接受来自光、电及化学物质等刺激信号并发生构象变化，并将此信息传递给相应的胞内蛋白，引起一系列相应基因的表达、或关闭、或部分受阻的变化和产生相应的表型反应；⑤染色体分离⑥维持细胞的结构完整，保护细胞内成分；⑦细胞表面纤毛、鞭毛的着生位点；⑧细胞抗原-抗体特异性识别的物质基础和位置⑨渗透屏障77.真细菌细胞膜的主要脂类有：组成真细菌细胞膜的主要脂类有磷脂、糖脂和鞘脂等极性的脂类；此外，还含有非极性的脂醌、类胡萝卜素、聚异戊烯脂和甾醇等。