第二章复习思考题及答案1. 细菌有哪几种基本形态？其大小及繁殖方式如何？答：细菌按其个体形态，基本上可分为球状、杆状、螺旋状三种，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。
球菌大小以其直径表示, 大多数球菌的直径为0.5~1μm；杆菌大小以其宽度和长度表示, 多数杆菌的宽度与球菌直径相近，其长度则为宽度的1倍至几倍(约0.5~5μm)；螺旋菌大小也以其宽度和长度表示, 但长度一般是指菌体两端点间的距离, 并非真正的长度。
多数螺旋菌大小为0.3 ~ 1 ⨯ 1 ~ 50μm。
细菌一般进行无性繁殖, 最主要的无性繁殖方式是裂殖，即一个细胞通过分裂(二分分裂或折断分裂)，结果由一个母细胞形成大小基本相等的两个子细胞。
有少数芽生细菌能象酵母菌一样进行芽殖, 即在母细胞一端先形成一个小突起, 待其长大后再与母细胞分离的一种繁殖方式。
此外，还有极少数细菌种类（主要是大肠杆菌），在实验室条件下能通过性菌毛进行有性接合。
2. 试述细菌细胞的一般结构、化学组成及其主要生理功能。
答：一般结构是指一般细菌细胞共同具有的结构，包括细胞壁、细胞质膜、核质体和细胞质等。
(1) 细胞壁革兰氏阳性细菌细胞壁较厚(20 ~ 80 nm), 机械强度较高, 化学组成较简单, 主要含肽聚糖和磷壁酸；革兰氏阴性细菌细胞壁较薄, 机械强度较低, 但层次较多, 成分较复杂, 主要成分除蛋白质、肽聚糖和脂多糖外, 还有磷脂质、脂蛋白等。
细胞壁的主要功能是：①维持细胞外形，保护细胞免受外力（机械性或渗透压）的损伤；②作为鞭毛运动的支点；③为细胞的正常分裂增殖所必需；④具有一定屏障作用，对大分子或有害物质起阻拦作用；⑤与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性密切相关。
(2) 细胞质膜细胞质膜的结构可表述为液态镶嵌模型(fluid mosaic model)，即由具有高度定向性的磷脂双分子层中镶嵌着可移动的膜蛋白构成。
其化学组成主要是蛋白质（占50%~70%）和脂类（占20%~30%），还有少量的核酸和糖类。
脂类主要是磷脂，每一个磷脂分子由一个带正电荷的亲水极性头（含氮碱、磷酸、甘油）和两条不带电荷的疏水非极性尾（长链饱和与不饱和脂肪酸）组成。
非极性尾的长度和饱和度因细菌种类和生长温度而异。
细胞质膜的生理功能主要是：①具有高度的选择透性，控制营养物质的吸收及代谢产物的排除, 是维持细胞内正常渗透压的结构屏障; ②含有各种呼吸酶系，是氧化磷酸化或光合磷酸化产生ATP的部位；③是细胞壁和糖被的各种组分生物合成的场所；④质膜上的间体与DNA复制分离及细胞间隔形成密切相关；⑤是鞭毛的着生点并为其运动提供能量。
(3) 核质体核质体实际上是一条很长的环状双链DNA 与少量类组蛋白及RNA结合, 经有组织地高度压缩缠绕而成的一团丝状结构，通常称之为细菌染色体（图2 –12）。
细菌染色体中心有膜蛋白核心构架，构架上结合着几十个超螺旋结构的DNA环，而类核小体环不规则分布在DNA链上。
其功能是起贮存遗传信息和传递遗传性状的重要作用。
(4) 细胞质主要化学成分是水(约占80%)、蛋白质、核酸、脂类，少量糖类及无机盐类。
一般细菌细胞质中主要含有核糖体、贮藏物、酶类、中间代谢物、质粒、各种营养物质和大分子的单体等。
少数细菌还含有磁小体、羧酶体、气泡等组分。
其中，核糖体是由核糖核酸和蛋白质组成的微粒，由50S大亚基和30S小亚基组成, 每个细菌细胞约含1万个，是合成蛋白质（酶）的场所。
贮藏物是一类由不同化学成分累积而成的不溶性颗粒, 主要功能是贮存营养物和提供碳源、能源、氮源和磷源等, 其种类主要有：糖原颗粒、聚 -羟基丁酸颗粒、硫颗粒、藻青蛋白、异染粒等。
3. 细菌细胞的特殊结构包括哪些部分？各有哪些生理功能？答：特殊结构是指仅在某些细菌细胞才具有的或仅在特殊条件下才能形成的结构，包括糖被、鞭毛、菌毛和芽孢等。
(1) 糖被糖被的生理功能主要是：①起保护作用，使细菌能抗干燥、抗噬菌体吸附、抗白细胞吞噬；②是菌体外的贮存物质，营养缺乏时可作为碳源和能源利用；③可使菌体附着于某些物体表面; ④作为透性屏障, 使细菌免受重金属离子毒害。
(2) 鞭毛鞭毛的生理功能是运动, 鞭毛的运动引起菌体的运动，以实现其趋性(包括趋化性、趋氧性、趋光性等),其运动方式有泳动、滑动、滚动或旋转。
(3) 菌毛普通菌毛的主要功能是使细菌较牢固地粘附在动植物细胞或组织的表面，即作为细菌感染动植物组织（如呼吸道、消化道和泌尿生殖道等的粘膜）的粘附器官。
性菌毛是雄性菌株(供体菌)在有性接合过程中，向雌性菌株(受体菌)传递遗传物质的通道。
此外，某些RNA噬菌体（如M13）以性菌毛作为特异性吸附受体。
(4) 芽孢一个细菌只形成一个芽孢，一个芽孢萌发为一个营养细胞，故细菌产芽孢并无繁殖功能，而是产芽孢细菌生存的一种形式。
与营养细胞相比，休眠状态的生芽孢细胞对热、辐射、干燥和化学药品等恶劣环境具有极强的抵抗能力。
4. 简单表述肽聚糖的组成和结构。
革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁结构和组成有何不同？答：每一肽聚糖单体由3部分组成: ①双糖: 由N—乙酰葡萄糖胺（NAG）与N—乙酰胞壁酸（NAM）通过β-1,4-糖昔键相连形成双糖单位(易被溶菌酶水解)；（图2 – 7）②短肽(四肽尾): 由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成, 短肽接在N—乙酰胞壁酸（NAM）上；③肽桥(肽间桥): 起着连接前后2个短肽分子的作用, 其组成分具有多样性, 如金黄色葡萄球菌的肽桥为－(Gly)5－, 而大肠杆菌的肽桥为－CO·NH－。
肽聚糖的结构可简单表述为：由N—乙酰葡萄糖胺（NAG）与N—乙酰胞壁酸（NAM）重复交替连接构成骨架，接在N—乙酰胞壁酸上的相邻短肽由肽桥再交叉相联, 形成致密的多层网状结构。
短肽和肽桥的组成分及联接方式依不同种类细菌而异。
革兰氏阳性细菌细胞壁较厚(20 ~ 80 nm), 机械强度较高, 化学组成较简单, 主要含肽聚糖和磷壁酸；革兰氏阴性细菌细胞壁较薄, 机械强度较低, 但层次较多, 成分较复杂, 主要成分除蛋白质、肽聚糖和脂多糖外, 还有磷脂质、脂蛋白等。
5. 什么是革兰氏染色法？其基本原理及操作步骤怎样？答：1884年，丹麦医生革兰氏（Gram）发明了一种重要的细菌鉴别染色法称革兰氏染色法(Gram stain)。
该染色法的步骤是：（1）先用结晶紫液初染；（2）再用碘液媒染（与结晶紫形成不溶于水的复合物）；（3）接着用95%乙醇进行脱色；（4）最后再用番红（沙黄）液复染。
经过这种染色方法可以将所有细菌基本上区分为两大类：革兰氏阳性细菌(Gram positive bacteria)：原经（1）（2）步已染上的紫色复合物不被乙醇洗脱仍保持紫色，称革兰氏阳性（G +）。
革兰氏阴性细菌(Gram negative bacteria)：原已染上的紫色复合物易被乙醇洗脱，又变成无色菌体最后则被番红复染而呈红色，称革兰氏阴性（G—）。
革兰氏染色反应机理：一般认为，革兰氏阳性细菌细胞壁较厚而紧密，肽聚糖网层次多、交联致密，不含类脂质。
当用乙醇脱色时, 因失水而引起肽聚糖层网格结构的孔径缩小乃至关闭，阻止了结晶紫—碘复合物的洗脱，故菌体最后仍呈紫色或紫红色；相反, 革兰氏阴性细菌因其细胞壁薄, 外膜层的类脂含量高, 而肽聚糖层薄和交联度差, 当乙醇脱色时，外膜层的物质迅速被溶解，通透性增大，结晶紫—碘复合物被抽提洗脱，细胞褪成无色, 再经沙黄等红色染料复染, 结果阴性菌呈现红色。
6. 什么是原核生物？哪些微生物属于原核生物？答：原核微生物—这类微生物细胞中的核比较原始简单，没有核膜包围，不具核仁和典型的染色体，也没有固定形态。
主要包括：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等，在工业上有重要作用的原核微生物主要是细菌、放线菌和蓝细菌。
7. 请解释下列名词：菌落、菌苔，单菌落、菌膜、菌落特征。
菌落细菌接种在固体培养基后，在适宜的条件下以母细胞为中心迅速生长繁殖所形成的肉眼可见的子细胞堆团，称为菌落（colony）。
菌苔将某一纯种细菌的大量细胞密集地划线（直线或之字线）接种到琼脂斜面上，培养2 ~ 4天后，每个细胞长成的菌落相互联接成一片，称为菌苔（lawn）。
单菌落由一个单细胞繁殖而成的菌落则称之为单菌落，可认为是细菌的纯培养物即纯种。
菌膜好氧细菌在试管的液体培养基中静置培养后，在液体表面的生长状态。
菌落特征在一定的培养条件下，各种细菌在固体培养基表面所形成的菌落具有一定的形态、构造等特征。
8. 试述工业上常用几种细菌 (大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌)的学名、用途及细胞形态特征。
答：工业上常用几种细菌的学名、用途及细胞形态特征：大肠杆菌(Escherichia coli)大肠埃希氏菌，俗称大肠杆菌。
菌体呈短杆或长杆状，0.5～1.0×1.0～3.0 µm，革兰氏阴性，运动(周毛)或不运动，无芽孢，一般无荚膜。
菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。
大肠杆菌的用途主要有: 制取氨基酸、制备多种酶、作为基因工程受体菌、作为水和食品中微生物学检验的指示菌。
谷氨酸棒状杆菌 (Corynebacterium glutamicum) 为直到微弯的杆菌，常呈一端膨大的棒状，行折断分裂而成八字形排列或栅状排列。
大多数种不运动。
革兰氏阳性。
棒状杆菌的用途主要有：高产谷氨酸、生产其它多种氨基酸、生产5′－核苷酸、水杨酸、棒状杆菌素等。
乳酸杆菌（Lactobacillus SP.）为革兰氏阳性菌（老培养物中的细胞可能是阴性），大小一般为0.5～1×2～10 μm，形成长丝，单个或成链。
无芽孢，多数不运动。
乳酸杆菌的主要用途有：工业生产乳酸、发酵生产乳制品、生产其它乳酸发酵食品、生产药用乳酸菌制剂、生产禽畜益生菌制剂。
双歧杆菌（Bifidobacterium SP.）菌体细胞呈现多形态, 有的呈较规则形短杆状，有的为纤细杆状带有尖细末端，有的呈长而弯曲状，也有的呈各种分枝或分叉形、棍棒状或匙形。
单个或链状，V形、栅状排列，或聚集成星状。
革兰氏阳性、不形成芽孢、不运动。
双歧杆菌的主要用途有：生产微生态制剂、生产含活性双歧杆菌的乳制品。
以双歧杆菌和嗜酸乳杆菌为主、再辅以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种，混种发酵生产而成的酸乳，是一种具有很好保健作用的功能性食品。
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）俗称枯草杆菌。
细胞0.7～1×2～3 μm，直杆状，单个，着色均匀，无荚膜，运动（周生鞭毛），革兰氏染色阳性。
芽孢小于或等于细胞宽，椭圆至圆柱状，中生至近中生，壁薄。
菌落粗糙，不透明，不闪光，扩展，污白色或微黄色。