微生物教程课后答案（周德庆）第一章 2009-10-22 19:45
第一章 原核生物的形态、构造和功能
1．试设计一张表格，比较以下6个大类原核生物的主要特性。 特征 细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 体 直径0.2-0.5 0.5-1 3-10 0.2-0.25 0.2-0.5 0.2-0.3 （um） 可见光学显微光学显微光学显微光镜勉强光学显微光镜勉强性 镜 镜 镜 可见 镜 可见 过滤性 革兰阳性或阴阳性 阴性 氏染色 性 细胞有坚韧的有坚韧的有坚韧的壁 细胞壁 细胞壁 细胞壁 繁殖方式 培养方法 核酸种类 核糖体 大分子合成 产生ATP系统 增殖过程中结构的完整性 入侵方式 有 有 保持 有 有 保持 有 有 保持 有 有 保持 进行 有 保持 进行 无 保持 二均分裂 无性孢子和菌体断裂 人工培养 人工培养 DNA和RNA 有 二均分裂 人工培养 阴性 缺壁 二均分裂 人工培养 DNA和RNA 有 阴性 阴性 不能 不能 不能 能 不能 能 立克次氏衣原体 有坚韧的有坚韧的细胞壁 细胞壁 二均分裂 宿主细胞 DNA和RNA 有 二均分裂 宿主细胞 DNA和RNA 有 DNA和RNA DNA和RNA 有 有 多样 直接 敏感（青霉素除外） 不敏感 昆虫媒介 敏感 有的敏感 不清楚 敏感 有的敏感 对抗敏感 生素 对干某些菌敏 扰素 感 1
2．典型细菌的大小和重量是多少？试设想几种形象化的比喻加以说明。
答： 一个典型的细菌可用E.coli作代表，它的细胞平均长度约为2um，宽度约0.5um，形象地说，若把1500个细菌的长径相连，仅等于一颗芝麻的长度，如果把120个细胞横向紧挨在一起，其总宽度才抵得上一根人发的粗细。它的重量更是微乎其微，若以每个细胞湿重约10-2g计，则大约109个E.coli细胞才达1mg重。
3．试图示G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。 答： 图示如下：
G+细菌与G-细菌的细胞壁都含肽聚糖和磷壁酸；不同的是含量的区别：如下表 成分 肽聚糖 磷壁酸 类脂质 蛋白质 占细胞壁干重的% G+细菌 含量很高（50～90） 含量较高（﹤50） 一般无（﹤2） 无 G-细菌 含量很低（～10） 无 含量较高（～20） 含量较高 4．试图示肽聚糖的模式构造，并指出G+和G-细菌肽聚糖结构的差别。 答：图示如下：
G-细菌与G+细菌的肽聚糖的差别仅在于：1）四肽尾的底3个氨基酸不是L-lys，而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内消二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；2）没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4个氨基酸——D-Ala的羧基与乙四肽尾的第3个氨基酸——m-DAP的氨基直接相连，因而只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。
5．什么是缺壁细菌？试列表比较4类缺壁细菌的形成、特点和实际应用。
答：在自然界长期进化中和实验室菌种的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类，或是用人为的方法通过抑制新生细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁的细菌统称为缺壁细菌。比较如下：
类型 L型细菌 形成 实际应用 1．没有完整而坚韧的细胞壁，可能细胞呈多形态 与针对细胞壁的抗2．有些能通过细菌滤器，故又菌治疗有称“滤过型细菌” 关 特点 在某些环境条件下（实验室或宿主体内）（L-form of 通过自发突变而形成的bacteria） 遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型 2
3．对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右） 原生质体 在人为条件下，用1．对环境条件变化敏感，低渗 溶菌酶处理或在含青霉透压、振荡、离心甚至通气等都易引（protoplast） 素的培养基中培养而抑起其破裂 制新生细胞壁合成而形2．有的原生质体具有鞭毛，但成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透不能运动，也不被相应噬菌体所感压变化敏感的细胞，一染，在适宜条件（如高渗培养基）可般由革兰氏阳性细菌形生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构 成。 又称原生质球，是对革兰氏阴性细菌处理(sphaeroplast后而获得的残留部分细) 胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长 支原体 在长期进化过程中形成的、适应自然生活(mycoplasma) 条件的无细胞壁的原核生物 球状体 3．比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料 细胞膜中含有一般原核生物所 没有的甾醇， 所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度 6．试述染色法的机制并说明此法的重要性。
答：革兰氏染色的机制为：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，在加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，在经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。
此法证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同，是一种积极重要的鉴别染色法，不仅可以用与鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。
7．何为“拴菌试验”？它何以能说明鞭毛的运动机制？
答： “拴菌”试验(tethered-cell experiment)是1974年，美国学者西佛（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）曾设计的一个实验，做法是：设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢“拴”在载玻片上，然后在光学显微镜下观察细胞的行为。
因实验结果发现，该菌是在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），故肯定了“旋转论”是正确的。
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8．渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？
答：渗透调节皮层膨胀学说认为：芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差 ，皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。而核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。关键是芽孢有生命的部位即核心部位的含水量很稀少，为10%～25%，因而特别有利于抗热。
9．什么上菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。
答：菌落即单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子细胞生长群体。
因不同形态、生理类型的细菌，在其菌落形态、构造等特征上也有许多明显的反映，故细菌的细胞形态与菌落形态间存在明显的相关性现象，如，无鞭毛、不能运动的细菌尤其是球菌通常都形成较小、较厚、边缘圆整的半球状菌落；长有鞭毛、运动能力强的细菌一般形成而平坦、边缘多缺刻、不规则的菌落；有糖被的细菌，会长出大型、透明、蛋清状的菌落；有芽孢的细菌往往长出外观粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落等等。
10．名词解释：磷壁酸、LPS、假肽聚糖、PHB、伴孢晶体、基内菌丝、孢囊链霉菌、横割分裂、异形胞、原体与始体、类支原体、羧酶体、孢囊、磁小体。
磷壁酸是G+细菌细胞壁结合在细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。 LPS（脂多糖）是位于G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异侧链3部分组成。
假肽聚糖是由N-乙酰葡萄胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1，3-糖苷键交替连接而成的，连在后一氨基糖上的肽尾由L-Glu、L-Ala和L、Lys3个L型氨基酸组成，肽桥则由L-Glu1个氨基酸组成。
PHB（聚-β-羟丁酸poly-β-hydroxybutyrate)，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量，碳源和降低细胞内渗透压等作用。
伴孢晶体是少数芽孢杆菌（如苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。
基内菌丝是孢子落在固体基质表面并发芽后，不断伸长、分枝并以放射壮向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的菌丝。
孢囊链霉菌是由气生菌丝的孢子丝盘卷而成的孢囊，它长在气生菌丝的主丝或侧丝的顶端，内部产生多个孢囊孢子（无鞭毛）。
横割分裂是放线菌的一种分裂的方式，有两种途径进行：1）细胞膜内陷，再由外向内中间收缩，最后形成一完整的横割膜，从而把刨子丝分割成许多分生孢子；2）细胞壁和膜同时内陷，再逐步向内缢缩，最终将孢子丝缢裂成一串分生孢子。
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