微生物学 微生物的代谢

第四章真核微生物1.试比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的异同，并讨论它们的原生质体制备方法。

*答：细胞壁成分的异同细菌分为G+和G-，G+肽聚糖含量高，G-含量低；G+磷壁酸含量较高，而G-不含磷壁酸；G+类脂质一般无，而G-含量较高；G+不含蛋白质，G-含量较高。

放线菌为G-，其细胞壁具有G-所具有的特点。

酵母菌和霉菌为真菌，酵母菌的细胞壁外层为甘露聚糖，内层为葡聚糖；而霉菌的细胞壁成分为几丁质、蛋白质、葡聚糖。

原生质体制备方法： G+菌原生质体获得：青霉素、溶菌酶；G-菌原生质体获得：EDTA鳌合剂处理，溶菌酶；放线菌原生质体获得：青霉素、溶菌酶；霉菌原生质体获得：纤维素酶。

2.试图示并说明真核微生物“9+2”型鞭毛的构造和生理功能。

*鞭毛(flagella)，长100-200 μm，以挥鞭方式推动细胞运动。

鞭毛由伸出细胞外的鞭杆、嵌埋在细胞质膜上的基体以及把这两者相连的过渡区共3部分组成。

鞭杆的横切面呈9+2型，即中心有一对中央微管，其外有9个微管二联体，整个鞭杆由细胞质膜包裹。

每条微管二联体由A，B两条中空的亚纤维组成，其中A亚纤维是一完全微管，而B亚纤维则有10个亚基围成，所缺3个亚基与A亚基纤维共用。

通过动力蛋白臂与相邻的微管二联体的作用，可使鞭毛作弯曲运动。

3.试简介真核细胞所特有的几种细胞器的结构及主要功能答：（线粒体、溶酶体、叶绿体、高尔集体、液泡、内质网、微体、膜边体、氢化酶体、几丁质酶体。

）膜边体又称须边体或质膜外泡，为许多真菌所特有。

它是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间，由单层膜包裹的细胞器。

膜边体可由高尔基体或内质网特定部位形成，各个膜边体能互相结合，也可与别的细胞器或膜相结合，功能可能与分泌水解酶或合成细胞壁有关。

几丁质酶体又壳体，一种活跃于各种真菌菌体顶端细胞中的微小泡囊，内含几丁质合成酶，其功能是把其中所含的酶源源不断地运输到菌丝尖端细胞壁表面，使该处不断合成几丁质微纤维，从而保证菌丝不断向前延伸。

氢化酶体一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶，氧化还远酶，铁氧化蛋白和丙酮酸。

通常存在于鞭毛基体附近，为其运动提供能量。

氢化酶体只存在于厌氧性的原生动物和近年来才发现的厌氧性真菌中，它们只存在于反刍动物的瘤胃中。

4.试简介菌丝、菌丝体、菌丝球、真酵母、假酵母、芽痕、蒂痕、真菌丝、假菌丝等名词。

菌丝、单条管状细丝，为大多数真菌的结构单位。

即菌丝体。

菌丝体、很多菌丝聚集在一起组成真菌的营养体菌丝球、丝状真菌在液体培养基中振荡培养,菌丝体有时会缠绕在一起,形成紧密的小球,俗称菌丝球。

真酵母、只进行无性繁殖的酵母菌假酵母、具有有性繁殖的酵母菌芽痕、酵母出芽生殖时新细胞与母细胞分离后在母细胞表面留下的圆形突起的痕迹蒂痕、酵母出芽生殖时新细胞与母细胞分离后在新生细胞表面留下的痕迹真菌丝、假菌丝：出芽繁殖是酵母菌最普遍的方式，先在细胞一端生一小突起，叫生“芽”，当芽长到正常大小时，或脱离母细胞；或与母细胞相连接，在子细胞上又长出新芽，如此反复进行，最后成为具有发达或不发达分枝状的假菌丝5.霉菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点？它们分别可分化成哪些特化构造？1)营养菌丝体：伸入培养基吸收营养2)气生菌丝体：向空中生成，形成繁殖器官。

营养菌丝的特化结构：①假根②吸器③附着枝附着胞⑤菌核⑥菌索⑦匍匐菌丝⑧菌环和菌网气生菌丝的特化结构：子实体6.试列表比较各种真菌孢子的特点。

**8.什么叫锁状联合？其生理意义如何？试图示其过程。

*答：锁状联合: 担子菌亚门中多数担子菌的双核菌丝，在进行细胞分裂时，于菌丝的分隔处形成的一个侧生的喙状结构称锁状联合。

生理意义：保证了双核菌丝在进行细胞分裂时，每节（每个细胞）都能含有两个异质（遗传型不同）的核，为进行有性生殖，通过核配形成担子打下基础。

锁状联合是双核菌丝的鉴定标准，凡是产生锁状联合的菌丝均可断定为双核。

锁状联合也是担子菌亚门的明显特征之一。

第七章微生物的代谢3.4.5.什么叫循环光合磷酸化？什么叫做非循环光合磷酸化？答：循环光合磷酸化是一种存在于光合细菌中的原始光合作用机制，可在光能驱动下通过电子的循环式传递而完成磷酸化产能反应。

非循环光合磷酸化是各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的利用光能产生ATP的磷酸化反应，即通常所说的光合作用。

6.试述嗜盐菌紫膜光合作用的基本原理。

答：嗜盐菌在无氧条件下，利用光能所造成的紫膜蛋白上视黄醛辅基构象的变化，可使质子不断驱至膜外，从而在这个质子泵的作用下使膜两侧建立一个质子梯度差，根据化学渗透学说，这一梯度差（即质子动势）驱使H＋通过A TP酶的孔道进入膜内以到达质子平衡，推动ATP酶合成A TP，此为光介导ATP合成，即紫膜的光合作用。

7. 试列表比较呼吸、无氧呼吸和发酵的异同点。

9. 细菌的酒精发酵途径如何？它与酵母菌的酒精发酵有何不同？细菌的酒精发酵有何优缺点？答：酵母菌通过EMP （即糖酵解）途径发酵，某些缺乏完整EMP 途径的微生物通过ED 途径发酵。

EMP 途径总共十步反应，总反应式见课本103页，ED 途径只经过四步反应即可获得由EMP 途径须经十步反应才能形成的丙酮酸。

总反应式及途径简图见课本105页。

细菌酒精发酵的优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生长少，代谢副产物少，发酵温度较高，以及不必定期供氧等；细菌酒精发酵的缺点：生长pH 较高（细菌约pH5，酵母菌为pH3），较易染杂菌，并且对乙醇的耐受力较酵母菌低（细菌约耐7%乙醇，酵母菌为8%~10%）。

10. 试列表比较同型和异型乳酸发酵。

类型 途径 产物/1葡萄糖 产能/1葡萄糖 菌种代表同型 EMP 2乳酸2A TP 德氏乳杆菌 粪链球菌 异型HMP1乳酸 1乙醇 1CO2 1A TP 肠膜明串球菌 1乳酸 1乙酸 1CO2 2A TP 短乳杆菌 1乳酸 1.5乙酸2.5A TP两歧双歧杆菌12. 14.. 16. 17. 19.20. 试用简图表示细菌细胞壁上肽聚糖的合成途径。

哪些化学因子可抑制其合成？其抑止部位如何？ （一）在细胞质中的合成（P139-140）1、由葡萄糖合成N-乙酰葡萄胺，N-乙酰胞壁酸2、由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸 （二）在细胞膜上的合成肽聚糖单体（三）在细胞膜外的聚合交联（教材142页） 自溶酶（autolysin ）：切出新接口 转糖基作用（transglycosylation ）：主链的连接 转肽作用（transpeptidation ）：侧链的连接呼吸无氧呼吸发酵同 底物均发生脱氢氧化反应，为微生物生长发育提供能量 异需氧（必需） 无氧条件下 无氧条件下完整的呼吸链部分呼吸链递氢不经呼吸链递氢[H]受体为外源的O 2 [H]受体是外源无机氧化物（少数为有机氧化物） [H]受体为内源性中间代谢物 氧化磷酸化反应产生ATP 氧化磷酸化产能 底物水平磷酸化产能 产能效率高产能效率比较低产能效率低以下几种抗生素抑止肽聚糖合成●磷霉素：PEP的结构类似物，抑制胞壁酸的形成●D-环丝氨酸：D- Ala的类似物，抑制短肽链的形成●青霉素：D-Ala-D-Ala的类似物，抑制肽链的交联●杆菌肽：阻止C55聚异戊二烯载体脂磷酸的再生●万古霉素：阻止肽聚糖亚单位转移到肽聚糖生长点上由Park核苷酸合成的肽聚糖单体是在细胞膜上进行的。

因此细胞膜属疏水性，故要把细胞质中合成的亲水性分子——“Park”核苷酸掺入细胞膜并进一步接上N-乙酰葡萄糖胺核甘氨酸五肽桥，最后把肽聚糖单体）双糖肽亚单位）插入细胞膜外的细胞壁生长点出，必须通过类脂载体的运送。

细菌萜醇是一种含11个异戊二烯单位的C55类异戊二烯，它可通过两个磷酸基与N－乙酰细胞壁酸分子相接，使糖的中间代谢物产生很强的舒水性，从而使它能够顺利通过舒水性很强的的细胞膜而转移到膜外，机构式如右：类脂载体除在细菌肽聚糖的合成中具有重要作用外，还可参与各类微生物多种胞外多糖和脂多糖的生物合成，包括细菌的磷壁酸、脂多糖，细菌和真菌的纤维素，以及真菌的几丁质和甘露聚糖等，故十分重要青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D-Ala-D-Ala(D-丙氨酰－D－丙氨酸)结构类似物。

抑制肽链的交联即：他们两者可相互竞争转肽酶的活力中心。

转肽酶一旦被青霉素结合，前后2个肽聚糖单体间不能形成肽桥，因此合成的肽聚糖是缺乏机械强度的“次品”，由此产生了原生质体或球状体之类的细胞壁缺损细菌，当它们处于不利的环境下时，极易裂解死亡。

因为青霉素的作用机制肽聚糖分子中肽桥的生物合成，因此对处于生长繁殖旺盛阶段的细菌有明显的抑制作用，相反，对于处于生长停滞状态的休止细胞（rest cell），却无明显抑制作用。

图示可见书本142页第八章微生物的生长与环境条件2.3.5.什么叫典型生长曲线？它可分几期？划分的依据是什么？以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可画出一条由延滞期、指数期、稳定期和衰亡期4个阶段组成的曲线。

根据微生物的生长速率常数，即每小时分裂次数(R)的不同，一般可把典型生长曲线粗分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等4个时期。

6.延滞期有何特点？如何缩短延滞期？培养开始最初细胞数目没有增加的一段时期。

特点为：（1）生长速率为0；（2）细胞形态变大或增长；（3）细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；（4）合成代谢活跃（5）对外界不良条件反应敏感。

影响延滞期的因素有三：（1）接种龄如果以对数期接种龄的种子接种，则子代培养物的延滞期就短；以延滞期或衰亡期的种子接种，则子代培养物的延滞期就长；以稳定期的种子接种，则延滞期居中。

（2）接种量一般来说，接种量大，则延滞期短，反之则长。

（3）培养基成分接种到营养丰富的天然培养基中的微生物，要比接种到营养单调的组合培养基中延滞期要短。

（4）菌种生长快的菌比生长缓慢的菌延滞期短。

7.8.9.10.11.什么叫连续培养？有何优点？为何连续时间是有限的？连续培养又称开放培养，是相对于单批培养或密闭培养而言的。

是在研究典型生长曲线的基础上，通过深刻认识稳定期到来的原因，并采取相应的防止措施而实现的。

具体的说，当微生物以单批培养到指数期的后期时，一方面以一定速度连续流入新鲜培养基和通入无菌空气，并且立即搅拌均匀；另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。

于是容器内的培养物就可以打到动态平衡，其中的微生物就可以长期保持在指数期的平衡生长状态和恒定的生长速率上，于是形成了连续生长。

优点：1、高效，简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等许多单元操作，从而减少了非生产时间和提高了设备的利用率；2、自控，即便于利用各种传感器和仪表进行自控3。

产品质量较稳定4、节约了大量动力、人力、水和蒸汽。