微生物生理学复习题罗立新研究生研一课程Word文件下载.docx

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（4）医药与健康问题：

防治各种传染病的主要手段是各种微生物产生的药物，尤其是抗生素；

此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，例如疫苗、菌苗和类毒素等均是微生物的产品；

基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌，特别是药物的生产将出现前所未有的新局面。

在新世纪人类将进一步去征服癌症、艾滋病以及其他特殊的疾病，为人类的生存、健康和可持续发展作出更大的贡献。

第二章微生物细胞的结构与功能

1.试比较原核生物与真核生物的异同。

微生物细胞结构上有两种基本的形式，即原核细胞和真核细胞。

原核生物包括细菌、放线菌、蓝细菌、古生菌、支原体、立克次体和衣原体等。

真核生物包括酵母菌、霉菌、藻类和原生动物等。

原核细胞与真核细胞的最重要区别在于核的结构，原核细胞缺乏核膜或核被膜，而仅由一环状DNA分子形成核区或拟核裸露游离在细胞质中；

真核细胞有一个真正的核，这是包围在核膜内的一个结构，其中有含有遗传物质的染色体。

他们之间的另一个区别应强调的是核糖体的大小，原核生物核糖体的沉降系数为70S，由30S和50S两个亚单位组成，而真核生物细胞质的核糖体沉降系数为80S，但线粒体和叶绿体沉降系数与原核生物的相同。

此外，原核细胞的细胞质内没有内质网、高尔基体、线粒体和溶酶体等膜细胞器，微管似乎也不存在，在真核细胞中微管普遍存在。

原核细胞和真核细胞虽然在结构上存在很大差异，但在化学组成上却是十分相似的，都含有类似成分的蛋白质、核糖、多糖和脂类，都具有同一类型的代谢机制。

在化学上的主要差异在于真核细胞的膜内普遍含有甾醇，而原核细胞的膜内普遍没有甾醇以及细胞壁化学组成有所不同。

2.请解释三域学说（ThreeDomainProposal）。

20世纪70年代，美国科学家CarlWoese发现一群序列奇异的细菌——甲烷细菌是地球上最古老的生命形式．与细菌在同一进化分枝上，即同属原核生物群、这类细菌称为古细菌（Archaebacteria），古细菌与原核生物、真核生物间的16SrRNA序列的同源相似性均低于60％，因此，1990年Woese等人正式提出了生命系统是由细菌（bacteria）域、古菌（Archae）域和真核生物（Eukarya）域所构成的三域学说（ThreeDomainProposal）。

4.试比较G＋与G－细胞壁的组成与结构。

G＋细胞壁结构较简单，它是较厚（20~80nm）的不分层结构，由肽聚糖和磷壁酸组成，由磷壁酸的末端磷酸基共价结合到肽聚糖的胞壁酸上。

他们可能组成了薄的单层结构物，然后多层重叠起来，使细胞壁具有坚韧性。

如果细胞壁的肽聚糖层被消溶，G＋细胞成为原生质体（protoplasts），细胞壁不复存在，而只存留细胞膜。

除链球菌外，大多数G＋细菌细胞壁中含极少蛋白质。

G－细胞壁结构较复杂，是由外壁层和肽聚糖层组成的多层结构，厚约10~15nm。

外壁层与肽聚糖层之间存在一定的空隙，称之为周质空间，内含水溶性蛋白，其中有的具酶促作用，称之为周质酶，主要是磷酸酶类。

外壁层位于外表面，由50%脂多糖、15%脂蛋白和35%磷脂组成。

具有类似于细胞膜那样的脂质双分子层结构特征，即双分子层磷脂中镶嵌着蛋白质和脂多糖。

脂多糖是G－细胞壁的特有成分，其疏水性部门嵌在外壁层内，亲水性部分延伸到细胞外的水溶液中。

此外还有脂蛋白，它以肽链与肽聚糖层中某些二氨基庚二酸相连接，以其脂类部分与外壁层的磷脂相连，在外壁层和肽聚糖层之间起搭桥作用，脂蛋白还在保持细胞外膜结构的完整性上起作用。

外膜内是肽聚糖层，可能只有1~2个单分子层组成的薄层，夹在外膜与细胞膜这两层单位膜结构中间，对G－的细胞形态起决定作用。

5.DAP（diaminopimelicacid）、teichoicacid、DPA（dipicolinicacid）、LPS（lipopolyaccharide）分别是什么?

这些化合物分别出现在细菌细胞的什么结构中?

有何功能?

DAP（diaminopimelicacid）：

二氨基庚二酸，存在于细菌细胞壁的肽聚糖中。

N-乙酰葡萄糖胺（G）和N-乙酰胞壁酸（M）相互交替连接成聚糖链，聚糖链通过短肽的交联而形成了网状结构的大分子。

短肽一般是四肽，短肽具有特定的氨基酸顺序：

A1--A2--A3--D-Ala，在G-中，四肽尾的第3个氨基酸是内消旋二氨基庚二酸（m-DAP），一种只有在原核微生物细胞壁上才有的氨基酸。

G-肽聚糖没有特殊的肽桥，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——mDAP的氨基直接相连,只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。

teichoicacid：

磷壁酸，存在于G+的细胞壁和细胞膜中，分壁磷壁酸和膜磷壁酸。

壁磷壁酸和细胞壁中肽聚糖连接，膜磷壁酸一端和细胞膜相连，另一端游离于细胞壁外。

磷壁酸带负电荷，使细胞壁形成负电荷环境，增强膜对二价阳离子的吸收，尤其是Mg2+，以保持有关的细胞壁合成酶的活性，镁也有利于维持细胞膜的完整性；

贮藏P元素；

增强某些致病菌对宿主细胞的粘连，避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用；

磷壁酸抗原性很强，是G+的重要表面抗原，噬菌体的特异性吸附受体，作为细菌分类、鉴定的依据；

调节细胞内自溶素的活力，防止细胞因自溶而死。

DPA（dipicolinicacid）：

吡啶二羧酸，

LPS（lipopolysaccharide）：

脂多糖，是G-细胞壁的特有成分，由类脂A、核心寡糖和O-侧链三部分构成。

LPS结构的多变，决定了G-细胞表面抗原决定簇的多样性；

电荷较强，有吸附Mg2+、Ca2+以提高其在细胞表面浓度的作用；

类脂A是G-致病物质——内毒素的物质基础；

有控制某些物质进出细胞的部分选择性功能；

噬菌体在细胞表面的吸附受体。

6.论述不同微生物细胞制备原生质体的原则与依据。

根据各种微生物细胞壁的组成和结构不同，可以选用不同的酶或再结合一些其他措施去除细胞壁，下表综合列出各种微生物细胞制备原生质体的方法。

微生物

细胞壁主要成分

脱壁法

G+细菌

芽孢菌

葡萄球菌

链霉菌

肽聚糖

溶菌酶处理

溶葡萄球菌素处理

溶菌酶处理（菌丝生长培养基中补充甘氨酸0.5-3.5%或蔗糖10-34%）

vfG-细菌

大肠杆菌

肽聚糖，脂多糖

溶菌酶，EDTA处理

青霉、头孢霉、曲霉

酵母

纤维素、几丁质

葡聚糖、几丁质

纤维素酶或L1酶处理

蜗牛酶处理

7.生物膜结构的流动镶嵌模型的要点是什么？

膜的流动性有哪些表现方式？

膜的流动性受哪些因素的影响？

流动镶嵌模型的要点：

1）强调蛋白质镶嵌：

膜是以脂双分子层构成网架，蛋白质以α-螺旋环状结构镶嵌在网孔中，插入脂分子层或贯穿整个膜。

整合蛋白质以非极性区埋在脂分子层间，极性区朝膜表面。

周边蛋白只附于膜的表层。

膜两侧蛋白质在种类与数量上都不同，分布是绝对不对称的。

2）强调膜的流动性：

脂双分子层呈流体状“海洋”，周边蛋白“漂浮”于膜上，而整合蛋白“冰山”则可在膜内作横向流动。

膜的流动性是指膜结构分子的运动性，它包括膜脂的运动和膜蛋白的运动。

1）膜脂的运动方式主要有侧向扩散、旋转运动、旋转异构运动、左右摆动以及翻转运动等。

膜脂的流动性受着一些因素的影响，主要影响因素有：

①温度：

在一定温度下，脂分子从液晶态（能流动、具有一定形状和体积的物态）转变为凝胶状（不流动）的晶态。

这一能引起物相变化的温度称为相变温度。

当环境温度在相变温度以上时，膜脂分子处于流动的液晶态；

而在相变温度以下时，则处于不流动的晶态。

膜脂相变温度越低，膜脂流动性就越大；

反之，相变温度越高，膜脂的流动性也就越小。

②膜脂的脂肪酸链：

饱和程度高的脂肪酸链因紧密有序地排列，因而流动性小；

而不饱和脂肪酸链由于不饱和键的存在，使分子间排列疏松而无序，相变温度降低，从而增强了膜的流动性。

脂肪酸链的长度对膜脂的流动性也有影响：

随着脂肪酸链的增长，链尾相互作用的机会增多，易于凝集（相变温度增高），流动性下降。

③膜脂与膜蛋白的结合程度、环境中的离子强度、pH值等都会影响膜脂的流动性。

2）细胞膜中的蛋白质也能以侧向扩散等方式运动。

膜蛋白的运动也受很多因素影响。

膜中蛋白质与脂类的相互作用、内在蛋白与外在蛋白相互作用、膜蛋白复合体的形成、膜蛋白与细胞骨架的作用等都影响和限制蛋白质的流动。

8.解释细胞膜流动性和不对称性及其生物学上的意义。

膜的流动性：

细胞膜各结构成分在膜中是不均匀分布的，结构成分的不对称性是细胞膜的另一重要特征，主要表现在以下方面：

（1）蛋白质在脂双层中不对称地镶嵌分布。

膜蛋白不同程度地嵌入脂双层中或分布于膜表面。

同时不同部位膜蛋白的种类和数量也不同。

（2）脂分子分布的不对称性。

在脂双层中，各种类型脂分子的分布是不均匀的。

一般来说，卵磷脂、鞘磷脂多分布于脂双层的外层，而脑磷脂则多分布于内层。

　　（3）糖类的不对称分布。

糖类在细胞膜中的分布具有显著不对称性，它们只存在于膜外表面，与外层脂分子或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白。

生物学上的意义：

膜的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同功能。

与膜上的物质运输、细胞间的联系、细胞粘着与细胞识别等有关。

9.试比较细菌质膜—间体系统与真菌内膜系统生理功能。

细菌质膜-间体系统：

间体或中体是真细菌唯一的内膜结构，由质膜内陷形成的一种囊袋。

每个细胞有一个或数个间体，①间体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率。

膜中各种转运系统担负着细胞与周围环境的物质交换，它的高度选择透性②维持了细胞内环境的相对恒定。

③产生并维持跨膜浓度梯度。

真核生物有比较发达的内膜系统，除线粒体和叶绿体膜无连续性外，包括核膜、内质网和高尔基体三大部分，称为内膜系统。

内质网沟通细胞的各个组分，真核细胞中有内膜组成的空腔结构，缠绕成卷，横切面呈网状，核糖体上合成的蛋白通过内质网渠道被运输到细胞质膜上，或分泌到胞外；

高尔基体形成分泌物和溶酶体酶，对糖蛋白、脂蛋白进行修饰和改造，对蛋白质进行加工和分选，在膜循环过程中起关键作用；

核膜由双层单位膜组成，基本结构与质膜相似，是细胞核与细胞质之间天然的选择性屏障，避免生命活动彼此干扰，保护DNA不受机械力损伤，同时，是细胞核与细胞质之间物质交换与信息交流的通道。

10.以大肠杆菌为例，说明原核生物核质的特性。

原核生物的DNA没有核膜所包裹而游离于细胞质当中，附着于原生质膜的一个点上，所以原核生物的核区又称为类核或拟核。

在大肠杆菌中，DNA可能是呈环状、没有游离端，高度折叠卷曲的，没有特定的形态和结构，亦没有核膜包裹，仅集中地分布在细胞质的特定区域；

没有与碱性很强的组蛋白结合。

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