微生物生理学复习题
1.写出三个以上你所熟知的微生物生理学奠基人（中英文均可，英文可只写Family name）及各
自主要贡献（一句话）。

Ⅰ.巴斯德 and 柯赫奠定了微生物生理学的基础：建立微生物基本操作，证实疾病病原菌学说。

Ⅱ. 贝捷克林发现固氮微生物，细菌的无氧呼吸。

Ⅲ.布赫纳——微生物生理学进入了分子水平。

（发现酵母的无细胞提取液可将葡萄糖转化为酒精）
2.微生物细胞的显微和亚显微结构，按照在细胞中的部位与功能，可分为哪三部分？各自包括哪
些主要结构？
答：可分为基本结构、外部结构和内部结构三部分。

基本结构：是指一个细胞生存不可缺少的，或一般微生物通常具有的结构。

例如细胞壁、细胞膜、细胞质、类核和核糖体。

外部结构：包括细胞表面附属物如荚膜、鞭毛、纤毛等。

内部结构：包括除染色体外的细胞质内的所有物质和结构，如内膜系统、某些细菌产生的芽孢等等。

3.比较G+、G-真细菌的细胞壁结构、组成。

（G+：肽聚糖、磷壁酸、壁醛酸、表面蛋白；G-：脂
多糖、脂蛋白、磷脂、蛋白质）
一、细胞壁：组成物质可分为两类：一是构成细胞壁的框架类物质，如细菌细胞壁的肽聚糖；二是位于框架
1
2
类物质间的填充类物质或称间质，如各种位于其间的蛋白质等。

不同微生物的细胞壁结构和化学组成各不一样。

在传统的微生物分类鉴定中，可作为一个重要指标。

（一）革兰氏阳性细菌
(1)肽聚糖：【（N-乙酰氨基葡萄糖G ）-β（1-4）糖苷键-（N-乙酰胞壁酸M ）】---（G--M --G--M --G-M ）交替相连形成多聚体。

（N-乙酰胞壁酸）上连接有段肽链【L-丙氨酸---D-谷氨酸---DA 氨酸---D-丙氨酸---（D-丙氨酸）】，故称肽聚糖。

其中（D-丙氨酸）在肽聚糖合成中存在，肽链交联即被水解。

β（1-4）糖苷键可在溶菌酶作用下裂解生成N-乙酰氨基葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸的双糖单位。

肽桥交联方式：（四类）课本P7（革阳细胞壁肽聚糖肽链交联程度>>革阴）
1. 其中一个DA 上的氨基与另一上第四个成肽键。

－CO-NH-（大数革阴 + 一些革阳杆）
2. （D-丙氨酸，四位）--（一个小肽或者一个氨基酸）---（二氨基酸，三位）（多数革阳）
3. （D-丙氨酸，四位）--（与连接在胞壁酸上肽链相同的小肽链，可重复）-（二氨基酸，三位，例如可为赖
氨酸）
4. （D-丙氨酸，四位）--（赖氨酸/鸟氨酸）-- （D-谷氨酸，二位）细胞壁肽聚糖四肽侧链中不含二氨基酸。

(2)磷壁酸：三种：
A.甘油磷壁酸：基本结构是多聚甘油磷酸。

因甘油分子中的羟基被不同化合物取代而又可分三型：（I ）重复单位是甘油磷酸，糖或丙氨酸不参与骨架的形成-（-C1-C2-C3-POOH ）n-；（II ）重复单位是葡萄糖甘油磷酸；-(-G-C1-C2-C3-POOH)n-（III ）重复单位是N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸-甘油磷酸（-N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸-甘油磷酸-）n 。

在（II ）和（III ）中糖分子参与形成骨架链
B.核醇磷壁酸：核醇磷壁酸是以磷酸二酯键连接相邻核醇分子的C-1和C-5 磷酸-(-C1-C2-C3-C4-C5-磷酸)n,C-2上大多以酯键连接着D-丙氨酸，而C-4或C-3的羟基，可被各种糖所取代。

磷壁酸和肽聚糖的结合：磷壁酸以共价键与肽聚糖分子连接，其末端的磷酸通过一个N-乙酰氨基葡萄糖-1-磷酸与肽聚糖的N-乙酰胞壁酸C-6
N-乙酰氨基葡萄糖
溶菌酶敏感
上的羟基形成酯键。

(非所有肽聚糖都与磷壁酸相连接)。

甘油磷壁酸和核醇磷壁酸都是带负电荷聚合物，可结合高浓度二价阳离子，特别是镁离子，这样有利于保持细胞壁的酶活性和细胞膜的完整性。

C．脂磷壁酸：脂磷壁酸又称膜磷壁酸，是由磷壁酸和糖脂组成的大分子化合物。

脂磷壁酸具有抗原特异性，酰化的脂磷壁酸能抑制溶菌酶的活性，脱酰基的脂磷壁酸则失去这种作用（开口）。

这种调节方式在细胞壁合成过程具有重要作用：老的细胞壁有限地水解产生缺口，新合成的肽聚糖插入缺口。

磷壁酸的功能：
1.使细胞壁更牢固；
2.形成带负电环境可与环境中Mg2+等阳离子结合，有利于位于细胞壁的酶活性和保持细胞膜的完整；
3.膜磷壁酸有利于G+致病菌吸附到宿主细胞；
4.赋于G+菌特异性表面抗原；
5.提供某些噬菌体的特异性的吸附受体。

(3)壁醛酸：某些G+细菌生长在限量磷酸盐培养基中时，往往不能合成磷壁酸，却能形成壁醛酸。

壁醛酸是由糖醛酸和氨基己糖交替连接形成的酸性杂多糖，分子结构中不含磷酸。

(4)分支菌酸：枝菌酸是具有分枝的长链β-羟基脂肪酸。

连接在阿拉伯糖-半乳糖的阿拉伯糖残基上，并通过一磷酸基团连接在肽聚糖链的N-乙酰胞壁酸（M）上
（二）革兰氏阴性细菌：
一般细胞壁较薄，可区分为外层和内层，可区分为外层和内层
外层（外侧：脂多糖内侧：磷脂），镶嵌有蛋白质
两者间由脂蛋白以共价键连接
内层：肽聚糖层(肽聚糖含量少、短肽交联程度低，结构松散)
周质空间（有各种负责运输的蛋白及水解酶类/区别G+产的水解酶大部分分泌出细胞壁外）
3
细胞质膜
G-短肽上氨基酸联结方式：1.L-丙氨酸，2.D-谷氨酸，3.内消旋二氨基庚二酸，4.D-丙氨酸。

肽桥交联方式：（3.的内消旋二氨基庚二酸游离氨基）--肽键--（另一条4. D-丙氨酸羧基）
(1)脂多糖（外层外侧）：G-菌细胞壁特有的成分，位于革兰氏阴性菌细胞壁的最外侧。

（三部分组成：O-侧链，核心多糖和脂A）
O-侧链：向外，由若干个低聚糖重复单位组成，由于具有抗原性，故又称O-抗原或菌体抗原。

糖的组成或连接方式的不同，抗原性也就不同。

核心多糖：组成核心多糖的糖类在不同菌中变异不大，主要是由己糖、庚糖、辛糖酸以及磷酸和乙醇胺组成。

其中，庚糖和辛糖酸是特有的糖类。

脂A：基本结构：二个氨基葡萄糖组成的二糖，糖的羟基为脂肪酸和磷酸取代。

脂A是以脂化的葡萄糖胺二糖为单位，通过焦磷酸键构成的一种独特糖脂化合物。

脂肪酸的种类有月桂酸（C12饱和脂肪酸），肉豆蔻酸（14烷酸），棕榈酸（16烷酸）和ß-羟基肉豆蔻酸。

根据脂A的分子量（＞10 000）推测脂A可能是由3个上述的基本单位以磷酸二酯键连接而成的。

类脂A的结构在不同细菌中有所不同，脂A有毒性，是一种内毒素，是革兰氏阴性菌内毒素的毒性中心。

(2)脂蛋白：外层内侧（脂蛋白+磷脂）脂蛋白的脂部分构成细胞壁外层的内侧，与之共价结合的蛋白，则可能以其另一端（C端）与细胞壁内层的肽聚糖分子共价结合。

磷脂以磷脂酸乙醇胺为主，占细胞壁总磷脂的81%，其次是磷脂酸甘油占17%，此外还有少量（约2%）的心脂即二磷脂酰甘油。

蛋白质：在G-细胞壁外层有许多蛋白。

作用：（作为孔蛋白、酶、黏附素、invasins）
G-细菌外层具有选择渗透性（故只用溶菌酶<作用于肽聚糖>，很难制备出球质体，除非加入EDTA破坏外层渗透性，溶菌酶可渗入而作用于内部肽聚糖）
性质G+ 细菌
G-细菌
内壁层外壁层
4
结构厚度（nm）20~80 2~3 8
层次
肽聚糖结构
单层
多层，亚单位交联程度高，
网格紧密坚固
多层
单层，亚单位交联程度低，
网格较疏松
组成肽聚糖占细胞壁干重的40~90% 5%~10% 无
磷壁（酸）质多数含有无无
多糖有无无
蛋白质有或无无有
脂多糖无无11%~22% 脂蛋白无有或无有
对青霉素敏感不够敏感
对溶菌酶敏感不够敏感
4.从嗜热菌的细胞壁和细胞膜的结构特点来阐释其耐热的机理。

对嗜热菌而言，细胞壁由蛋白质组成的菌其耐热性高于其他；来自嗜热嗜酸古细菌的四醚脂聚糖的结构是单层分子组成的膜对嗜热微生物耐热的机理之一
(三)古细菌的细胞壁（无肽聚糖）
具有原核生物的基本特性，但在某些细胞结构的化学组成以及许多生化活性上又不同于细菌。

大多生活在极端环境：厌氧、高温、高压、极端酸性或碱性等。

除热原体外，绝大多数有细胞壁。

不含细胞壁的古细菌，具有坚实的细胞质膜。

它们的细胞质膜中含有特殊的脂、糖蛋白和脂多糖。

细胞壁化学组成有三种：
5。