四川理工学院微生物

1绪论1、微生物、微生物学、菌种、菌株、三域学说。微生物：是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它们都是一些个体微小、结构简单的低等生物。微生物学：是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。菌种：最基本的分类单位，是表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内的其他物种有着明显差异的一大群菌株的总称。菌株：表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代，实际上是一个微生物达到遗传型纯的标志。三域学说：20世纪70年代末由于美国伊利诺斯大学C.R.Woese等人对大量微生物和其他生物进行16s和18srRNA的寡核苷酸测序，并比较其同源性水平后，提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统，称为三域学说。三域指的是细菌域、古生菌域、真核生物域。2、微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。体积小，面积大是五大共性的基础。因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，并由此而产生其余4个共性。3、微生物分为哪几大类群？原核微生物：真细菌和古生菌或细菌、放线菌、蓝细菌、衣原体、支原体、立克次氏体。真核微生物：真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、原生动物、显微藻类。非细胞微生物：病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒、卫星病毒、卫星RNA、朊病毒）。4、微生物的分类单位与命名。以种为单位，种以上的分类单位自上而下可依次分成7级：界、门、纲、目、科、属、种。（近年来在生物分类的7级单元即“界、门、纲、目、科、属、种”之上经常应用的一个新的单元是“域”）微生物的命名分两类：俗名和学名，学名的表示方法分双命法（属名+种名）和三命法两种。双命法：三命法：5、何谓（G＋C）mol％值？它在微生物分类鉴定中有何重要性？表示DNA分子中鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）所占的摩尔百分比值，即2是目前发表任何微生物新种时必须具有的重要指标。（1）亲缘关系相近的种，两者的GC比也接近，但GC比相近的两个种，它们的亲缘关系则不一定都很接近；（2）差距大，亲缘关系较远；（3）是建立新分类单元时的可靠指标。GC比差别2%没有分类学上的意义，种内各菌株间GC比差别在2.5%~4.0%之间，差别5%不是同种，10%不同属。6、微生物学发展史上5个时期的代表人物。（1）史前期：各国劳动人民。（2）初创期：列文虎克（微生物学的先驱者）。（3）奠基期：巴斯德（微生物学奠基人）、柯赫（细菌学奠基人）。（4）发展期：布赫纳（生物化学奠基人）。（5）成熟期：瓦特、克里克（分子生物学奠基人）。巴斯德对微生物学的贡献：否定了微生物自然发生学说；免疫学贡献；发酵的研究（如，巴斯德消毒法）。科赫对微生物学的贡献：证实了疾病的病原菌学说，提出了柯赫准则；创造了许多研究微生物的方法（如，微生物的纯培养法；细菌染色技术）。第一章1、原核生物、细菌、周质空间、古生菌、L型细菌、球状体、芽孢、伴孢晶体、菌落、菌苔、放线菌、异形胞原核生物：是由原核细胞构成，细胞中没有明显的细胞核，只有简单的细胞器的一类原始生物。包括真细菌和古生菌两大类群。细菌：狭义的细菌是指一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。广义的细菌则是指所有的原核生物。指抗酸细菌：是一类细胞壁中含有大量分枝菌酸等蜡质的特殊G＋细菌，因它们被酸性复红染上色后，就不能像其他G＋细菌那样被盐酸乙醇脱色，故称抗酸细菌。周质空间：在G+细菌中，是指细胞壁与细胞膜之间的空间，在G-细菌中，是指外壁层与细胞膜间的空间。古生菌：是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物类群。主要包括一些独特生态类型的原核生物，如产甲烷菌和大多数嗜极菌。L型细菌：专指那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。球状体：指还残留了一部分细胞壁的原生质体，一般由G-形成。芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、壁厚、质浓、含水量低、抗逆性强的休眠结构。伴孢晶体：少数芽孢杆菌(如，苏云金芽孢杆菌)在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白晶体。菌落：适宜的培养条件下，微生物在固体培养基上（内），以母细胞为中心的、一堆肉眼可3见的、单独区域的、有一定形态构造特征的子细胞群体。（若菌落是由一个单细胞发展而来的，则它就是一个纯种细胞群或克隆）菌苔：在固体培养基上形成连续区域的子细胞群体，即菌落连成一片。放线菌：个体呈丝状、多以孢子进行繁殖的G+细菌。异形胞：是存在于丝状蓝藻中的形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞链的中间或末端。2、细菌的基本形态有哪几种？典型细菌的大小和重量是多少?主要有球状、杆状、螺旋状。一个典型细菌的大小可用E.coli作代表，它的平均长度约2um，宽度约0.5um。大约109个E.coli细胞才达1mg重。3、简述细菌的细胞结构。一般结构：细胞壁、原生质体（细胞膜、细胞质、原核）。特殊结构：糖被、鞭毛、菌毛、性毛、芽孢、伴孢晶体等。4、阐述革兰氏染色的主要步骤和机制。哪一步是关键？为什么？并说明此法的重要性。步骤：结晶紫液初染、碘液媒染、乙醇脱色、沙黄复染。机制：（1）G+和G-细菌主要由于其细胞壁结构和化学成分的差异，引起物理特性（脱色能力）的不同，正由于这一特性的不同才决定了最终染色反应的不同。（2）结晶紫液初染、碘液媒染：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。（3）乙醇脱色：G+细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多、交联致密，故遇脱色剂乙醇（或丙酮）处理时，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，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、肽聚糖层薄和交联度差，外膜层类脂含量高，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，网孔增大，这时，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物溶出，因此细胞退成无色。（4）沙黄复染：G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色（实为紫加红色）。革兰氏染色中最关键的一步是脱色。如果脱色过度，G+菌中的结晶紫与碘的复合物也溶出，沙黄复染时，会将G+误认为G-；如果脱色不足，G-菌中的结晶紫与碘的复合物来不及溶出，沙黄复染时，会将G-误认为G+。重要性：革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。通过这一染色，几乎可把所有的细菌分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种时的重要指标。又由于这两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要通过简单的革兰氏染色，就可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。5、试比较革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁的结构和成分。G+菌：厚度大，化学成分简单（一般含90%的肽聚糖、10%的磷壁酸），有由氨基酸缩合而成的肽桥，肽聚糖网套致密，机械强度好。4G-菌：厚度较G+菌薄，但成分较复杂，有内（肽聚糖层）、外壁层（脂多糖+磷脂+若干种外膜蛋白），肽聚糖层很薄，且没有由氨基酸缩合而成的肽桥，故肽聚糖网套稀疏，机械强度差。（G+细菌细胞壁不含蛋白质，G-细菌细胞壁不含磷壁酸，肽聚糖是真细菌细胞壁独有的成分）6、比较G+细菌（以S.aureus为例)与G-细菌(以E.coli为例)在肽聚糖的成分和结构上的差别。E.coli四肽尾的第三个氨基酸分子不是L-Lys，而是被一种只存在于原核微生物细胞壁上的特殊氨基酸——内消旋二氨基庚二酸所代替；没有特殊的肽桥，前后两单体间的连接仅通过甲四肽尾的第四个氨基酸的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸的氨基直接相连，因而肽聚糖网套较稀疏，机械强度较差。7、简述糖被的概念、种类、功能和应用。概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质。成分：90%以上为水，其余的有的含多糖，有的含蛋白质或多肽，有的含多糖与多肽。种类：（荚膜：有的细菌在一定条件下，在细胞壁表面分泌出粘液状的物质，形成在壁上有固定层次的膜。层次多为大荚膜，层次少为微荚膜。通常是一菌一膜，也有多菌共膜的，称菌胶团。粘液层：如果分泌的粘液物质粘滞性较低，扩散在菌体的周围，即无固定层次叫粘液层。）作用：保护和屏障作用（防干旱、防裂解、防吞噬、防毒害）；贮藏养料；附着作用；细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物。应用：用于菌种鉴定；用作药物和生化试剂；用做工业原料（黄原胶）；用于污水处理（菌胶团能在污水净化中可使净化后的水与细菌分离）。58、研究细菌芽孢有何理论和实践意义?芽孢的有无、形状、大小和在细胞内的位置是细菌分类和鉴定中的重要形态学指标；芽孢的存在有利于提高菌种的筛选效率；有利于菌种的长期保存；有利于对各种消毒、杀菌措施优劣的判断；许多产芽孢细菌是强致病菌。例如，炭疽芽孢杆菌、肉毒杆菌和破伤风杆菌等；有些产芽孢细菌可伴随产生有用的产物，如短杆菌肽、杆菌肽、伴孢晶体等。9、渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢的耐热机制的？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以及皮层的离子强度很高，这就使皮层产生了极高的渗透压去夺取芽孢核心中的水分，其结果造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水，正是这种失水的核心才赋予了芽孢极强的耐热性。10、细菌的繁殖方式有哪些？裂殖、芽殖、孢子生殖。11、细菌的群体形态一般分为哪几种？简述其菌落特征，并讨论微生物的细胞形态与菌落形态间的相关性及其内在原因。细菌的群体形态：菌落、菌苔、菌膜、菌球。细菌菌落特征：一般呈现湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、小而突起或大而平坦、菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致、一般有臭味或酸败味等。细菌的细胞形态与菌落形态之间存在着明显的相关性，不同形态、不同生理类型的细菌，其菌落特征有明显的区别。如，无鞭毛细菌、球菌：菌落小而厚，边缘圆整，半球状；长有鞭毛的细菌：菌落大而扁平，形状不规则；有糖被的细菌：菌落大型、光滑，并呈透明的蛋清状；产芽孢的细菌：菌落表面粗糙、干燥、多褶、不透明。12、放线菌（以链霉菌为例）的菌丝有几种，分别有何特点和功能？简述放线菌的繁殖方式、菌落特征和最大经济价值。放线菌的菌丝：基内菌丝、气生菌丝、孢子丝。基内菌丝：是紧贴固体培养基表面并向培养基里面生长的色浅、较细的放射状菌丝，一般没有隔膜，有的产生色素。功能：吸收营养和排泄代谢产物。气生菌丝：是营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成的颜色较深、直径较粗、直形或弯曲状的分枝菌丝，有的产生色素。功能：可分化成孢子丝，具有繁殖功能。孢子丝：由气生菌丝分化而成，有波曲、螺旋、轮生等各种形态。功能：产孢子。放线菌的菌落特征：干燥、不透明，小而紧密，呈放射状；菌落初期表面光滑或呈致密的丝绒状，当产生孢子之后，其菌落表面呈粉状、颗粒状；菌落和培养基连接紧密，难以挑取，或者整个菌落被挑起而不致破碎；菌落颜色多样，菌落正反面颜色常不一致；在菌落边缘的琼脂平面有变形的现象；带有泥腥味。放线菌最大的经济价值：产生抗生素。613、除细菌、放线菌外，常见的的原核微生物有哪些？它们的特征是什么？重点了解：（1）蓝细菌是一类古老的原核微生物，单细胞或菌丝状，细胞体积比细菌大；含光合色素，能光合自养（产氧）；细胞有几种特化形式：异形胞（具有固氮功能）、静息孢子、链丝段、内孢子、外孢子。（2）支原体细胞很小，无细胞壁；是介于独立生活和寄生生活间的最小型原核生物。（3）立克次氏体细胞较大，有细胞壁；存在不完整的产能代谢途径，营专性寄生，不能独立生活。（4）衣原体比立克次氏体小，有细胞壁（但缺肽聚糖）；缺乏产能酶系，须严格细胞内寄生。14、细菌细胞的模式构造图、G+细菌与G-细菌细胞壁构造图、细菌肽聚糖单体的模式构造图、G-细菌鞭毛的模式图、细菌芽孢构造模式图、链霉菌的形态构造模式图。（左：肽聚