泡或伴孢晶体等
功能:细胞的内环境,由两部分组成:流体—含有可溶性酶类和RNA、颗粒—又称为内含物颗粒。
细胞质由于含有这些物质,使细胞与周围的环境不断地进行着新陈代谢。 细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物,包括贮藏物(聚β—羟丁酸粒 、多糖类贮藏物质、异染颗粒等)和羧酶体及气泡等。 功能:细胞贮藏的营养物质,在环境营养缺乏时被利用。 4) 细胞核:
定义:核区又称核质体,它是原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核,又称原核、拟核或核基因组。
原核细胞中还含有一个或多个环形的DNA分子,称为质粒。
功能:核区是细菌负载遗传信息的主要物质基础。与细菌的遗传变异有密切关系。
4、绘图说明细菌细胞的特殊结构 答:1) 荚膜
定义:有些细菌在一定的营养条件下,可向细胞壁表面分泌一层松散、透明且粘度极大的粘液状或胶质状物质。
化学成分:水(90%以上)多糖、多肽、蛋白质。
功能:①起保护作用,荚膜上大量极性基团可保护菌体免受干燥损伤,可防止噬菌体的吸附和裂解,一些致病菌的荚膜还可保护它们免受宿主白细胞的吞噬作用 ②荚膜外部的多糖层结合有大量的水,推测荚膜在抵御干燥中发挥着重要作用;
③屏障作用或离子交换系统,可保护细菌免受重金属离子的毒害; ④ 表面附着作用,
⑤细菌间的信息识别作用。
⑥致病性:荚膜为主要表面抗原,它是有些病原菌的毒力因子、会引起人类和动物致病。 2)鞭毛
定义:生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物。 位置:着生位置在细胞膜的基体上,穿过细胞壁而伸到外部。(一端固定,一端活动)
化学成分:蛋白质(约占99%)糖类、脂类和矿物质。 功能:推动细胞运动的功能。细菌的“运动器官” 3)菌毛
菌毛是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直数量较多的蛋白质类附属物,具有使菌体附着于物体表面的功能。
菌毛在结构上和鞭毛相似,也是由蛋白质组成,数量比鞭毛多得多,但与运动无关,产生菌毛的能力是一种遗传特性 4)纤毛
纤毛的构造和成分与菌毛相同,但比菌毛长,数量仅一根或几根。
已充分证明纤毛与原核微生物的结合过程有关,纤毛的功能是在不同性别的菌株之间传递DNA片段,有的性纤毛还是RNA噬菌体的吸附受体,纤毛也与某些致病菌吸附人体组织有关。 5)芽孢
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定义:某些细菌在生长后期,在营养细胞内形成一个圆形、卵圆形或圆柱形,壁厚,含水量极低、对不良环境条件具有较强抗性和具有多层结构的休眠体。 芽孢具有两个重要特征(1) 芽孢对不良环境(干燥、热、化学药物[酸类、颜料]和辐射),尤其对热具有较强的抗性。(2)芽孢具有惊人的休眠能力。 5、绘图说明细菌繁殖过程
答:1)核分裂:细胞伸长、核质体分裂并向两边移动;
2)形成横膈壁:细胞中部的细胞膜以横切方向形成横膈膜,使细胞质分为两部分,然后细胞壁收缩并向内生长,把分横膈膜分成两层,形成子细胞的细胞壁。
3)形成子细胞:细胞在横隔壁形成后不久,便相互分离形成两个子细
胞。
6、绘图说明细菌细胞群体生长曲线,并描述各时期的特点及工业应用。
答:1)延滞期
特点
①生长速率常数为零。
②细胞的体积增大,DNA含量增多,为分裂做准备。 ③合成代谢旺盛,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶。
④对不良环境敏感,例如,pH、NaCl溶液浓度、温度和抗生素等化学物质。 在发酵工业上需尽量缩短该期,以降低生产成本;在食品工业上,尽量在此期进行消毒或灭菌。
2)对数生长期
特点
①生长速度常数R最大、分裂快 ②细胞进行平衡生长
③酶系活跃,代谢旺盛、菌体数目以几何级数增加、抗不良环境能力强。 发酵工业上尽量延长该期,以达到较高的菌体密度;食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期。 3)稳定期 特点:
(1)新繁殖的细胞数与衰亡细胞数几乎相等,细胞数目没有净增加或净减少,即是正生长与负生长达动态平衡,此时生长速度逐渐趋向于零。 (2)菌体产量达到了最高值 (3)合成次生代谢产物
(4)细胞内出现储藏物质,芽孢菌内开 始 产生芽孢
生产上常常通过补料、调节温度和pH等措施,延长稳定期,以积累更多的代谢产物。
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4)衰亡期 细胞特点:
(1)R为负值 (2) 细胞的形态发生多样化,出现不规则的衰退形 (3)释放次生代谢产物、芽孢等 (4) 菌体开始自溶
工业生产上利用此阶段获得更多目标的次生代谢产物。如抗生素、芽孢等 7、什么是生长速率常数、代时、致死温度。
生长速率:细胞在单位时间内分裂繁殖的增代数量。 代时:一个细胞分裂繁殖一次所需的增代时间。 致死温度:细菌在10min被完全杀死的最低温度
8、简述温度、干燥、pH、渗透压、氧气对微生物生长影响机理。
温度对微生物生长的影响机理:温度通过影响蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能,以及细胞结构如细胞膜的流动性及完整性来影响微生物的生长、繁殖和新陈代谢。过高的环境温度会导致蛋白质或核酸的变性失活,而过低的温度会使酶活力受到抑制,细胞的新陈代谢活动减弱。微生物群体生长、繁殖最快的温度为其最适生长温度,但它并不等于积累某一代谢产物的最适温度。 在一定温度范围内,机体的代谢活动与生长繁殖随着温度的上升而增加,达温度上升到一定程度,开始对机体产生不利影响。如继续升高,则细胞功能急剧下降以至死亡。
pH值对微生物生长的影响机理:pH值通过影响细胞质膜的通透性,膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影响营养物质的吸收,从而影响细菌的生长速率。在最适宜的pH值范围内细菌生长繁殖速度快,在最低或最高的环境中,细菌随能生存和生长,但生长非常缓慢,而且容易死亡。 干燥对微生物生长的影响机理:
干燥水分对维持细菌的正常生命活动是必不可少的。干燥会造成细菌失水代谢停止以至死亡。
渗透压对微生物生长的影响机理:
微生物的生活环境必须具有与其细胞大致相同的渗透压,超过一定的限度或骤然改变环境的渗透压,对微生物是有害的,甚至引起死亡。 氧气对微生物生长的影响机理:
(1)专性好氧菌 要求必须在有分子氧的条件下才能生长。有完整的呼吸链,以分子氧作为最终氢受体,细胞有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶,许多细菌都是专性好氧菌,如醋酸杆菌、荧光假单胞菌、枯草芽孢杆菌和蕈状芽孢杆菌等。
(2)兼性厌氧菌 在有氧或无氧条件下都能生长.但有氧的情况下生长得更好。有氧时进行呼吸产能.无氧时进行发酵或无氧呼吸产能,细胞含SOD和过氧化氢酶。许多细菌都是兼性厌氧菌,如大肠杆菌和普通变形杆菌等。
(3)微好氧菌 只能在较低的氧分压(1-3kPa,正常大气压为20kPa)下才能正常生长的细菌,也可通过呼吸链以氧为最终氢受体而产能,如霍乱弧菌、一些氢单胞菌、拟杆菌属和发酵单胞菌属。
(4)耐氧菌 一类可在分子氧存在时进行厌氧呼吸的厌氧菌,即它们的生长不需要氧,但分子氧存在对它也无毒害,但它却不能利用氧。它们不具有呼吸链,仅依靠专性发酵获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶,但没有过氧化氢酶。一般乳酸菌多数是耐氧菌,如乳链球菌、乳酸乳杆菌、肠膜明串珠菌和粪链球菌等,乳酸菌以外的耐氧菌如雷氏丁酸杆菌。
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(5)厌氧菌
厌氧菌的特征是:
① 分子氧存在对其细胞有毒害作用,即使是短期接触空气,也会抑制其生长甚至致其死亡;
② 在空气或含10% CO2的空气中,它们在固体或半固体培养基的表面上不能生长,只能在深层无氧或低氧化还原势的环境下才能生长; ③ 其生命活动所需能量是通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供;细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶,大多数还缺乏过氧化氢酶。 9 、什么是菌落?菌落特征包括哪些方面?如何观察菌落? 定义:将单个或少量纯的菌种接种到一定的培养基上,放置于一定的培养条件(温度、湿度等)下,培养一段时间(一般3~7天)后,在培养基的表面、里面或由里向外形成人们肉眼可见的子细胞的群体或细胞的群居形状。
菌落特征:形状、大小、边缘情况、隆起情况、光泽、表面状态、质地、颜色、透明度等。
观察菌落:正面和侧面。正面观察形状、大小、表面状态、光泽、颜色与透明度等。侧面观察菌落隆起情况。
10、细菌的形态受培养的温度、培养基的成分、浓度、pH值、培养的菌龄等外界环境的影响很大。在幼龄及生长条件适宜的条件下,细胞的形态整齐,呈现正常的形态。
11、细菌的基本形态从数量上比较,杆菌最多、球菌次之、螺旋菌最少。工业上常用的形态是杆菌。
12、在环境条件不适宜的情况下会出现畸形和衰颓形的异常形态。
13、对细菌的特殊结构来讲,纤毛结构具有传递DAN片段的功能。鞭毛结构具有运动功能、菌毛结构具有保护和表面吸附功能。芽孢结构具有休眠功能。 14、试述采用什么方法可以分别检测到细胞的细胞壁、荚膜、芽孢和鞭毛结构? (1)细胞壁
通过染色的方法、质壁分离或制成原生质体在光学显微镜下可以证实细胞壁的存在。细胞的超薄切片可以在电子显微镜下证实细胞壁的存在。
(2)荚膜:含水量很高,用碳素墨水负染色或用荚膜染色法染色后,可在光学显微镜下清楚地观察到细菌的荚膜。
(3)芽孢:用特殊的芽孢染色法在电子显微镜下看到的芽孢结构
(4)鞭毛:单根鞭毛不能直接在光学显微镜下观察,必须经过特殊的鞭毛染色法增加其直径后才能在电子显微镜下看见。
15、简述革兰氏阳性细菌的细胞壁中磷壁酸的主要功能有哪些?简述革兰氏阴性细菌的细胞壁中脂多糖的主要功能有哪些? 革兰氏阳性细菌的细胞壁中磷壁酸:①使细胞膜带负电荷,可与环境中的阳离子结合,提高这些离子的浓度,可保证细胞膜上一些合成酶维持高活性的需要;②保证革兰氏阳性致病菌与其宿主的粘连(主要为膜磷壁酸);③赋予革兰氏阳性菌以特异的表面抗原;④提供某些噬菌体以特异的吸附受体。
革兰氏阴性细菌的细胞壁中脂多糖:①其中的类脂A是革兰氏阴性细菌致病物质——内毒素的物质基础;②因其负电荷较强,故与磷壁酸相似,也有吸附Ca2+、Mg2+“等阳离子以提高其在细胞表面浓度的作用;③由于LPS结构的多变,决定了革兰氏阴性细菌细胞表面抗原决定簇的多样性,④是许多噬菌体在细胞表面的吸附受体;⑤具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障作用。
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