第2章微生物学基础作业第5组 康彩霞 任思靖 周彤 郭慧丽1.病毒的化学组成和结构特点是什么？其增值过程是怎样的？什么是一步生长曲线？1）病毒的化学组成：由蛋白质和核酸组成，有的病毒还含有类脂质和多糖每种病毒只含一种核酸，大多数为RNA，少数为DNA，噬菌体则大多数DNA2）病毒的结构特点：（1）病毒不具有细胞结构，具有一般化学大分子结构的特征；（2）每种病毒只含一种核酸，大多数为RNA，少数为DNA；（3）大部分病毒没有酶系统或酶系统不完全，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢；（4）病毒是严格的活细胞内寄生，无自身核糖体，没有个体生长，不能进行二分裂，只能依靠宿主细胞内进行自身核酸复制，形成子代；（5）病毒没有细胞壁，衣壳主要成分是蛋白质，这样的结构使其对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感6）个体微小（mm），必须在电子显微镜下才能看见；其形态依种类不同而不同，动物病毒有球形、卵圆形、砖形等，植物病毒有杆状、丝状和球状，噬菌体有蝌蚪状和丝状，其壳体结构类型包括螺旋对称壳体、二十面体壳体、双对称壳体3）病毒的增值过程：病毒的增殖过程大致分为吸附、侵入和脱壳、生物合成、装配与释放等一系列的连续步骤。
1）吸附：病毒粒子首先通过扩散和分子运动附着在寄主细胞表面；（2）侵入和脱壳：大部分病毒通过注射的方式将核酸注入细胞内，而衣壳则留在细胞外另外一些病毒通过伤口侵入、昆虫刺吸、胞饮方式、或膜融合方式进入细胞内，并依靠细胞内的溶酶体进行脱壳；（3）生物合成：包括核酸复制和蛋白质合成两部分病毒侵入细胞后，细胞的生物合成受病毒核酸所携带的遗传信息所控制，利用寄主细胞的合成机制和机构复制出病毒核酸，并合成病毒蛋白质；（4）装配和释放：新合成的核酸和蛋白质，在细胞的一定部位装配成成熟的病毒颗粒并离开宿主细胞释放的方式有两种：一是没有囊膜的病毒以合成溶解细胞的酶，裂解寄主细胞的方式使子代病毒从寄主细胞中释放出来；另一种是有囊膜的病毒以出芽的方式释放4）一步生长曲线：病毒的生长规律可通过噬菌体的一步生长曲线进行研究该曲线可分为潜伏期和突破期潜伏期包括了吸附、侵入、生物合成和装配阶段突破期细胞开始裂解，释放出噬菌体粒子，直至全部释放完成，达到极限 具体操作：（1）将高浓度的敏感性细菌悬液与适量相应的噬菌体悬液相混合（一般为10:1），经一定时间混合后（一般几分钟，目的是达到吸附阶段）；（2）采用离心或加入抗病毒血清除去过量的游离体，把经过上述处理的菌悬液进行高倍稀释，以免发生二次吸附和侵入；（3）此后，每隔一定时间取样，接种于敏感细菌琼脂培养基（固体培养基）上，通过固体培养基表面噬菌斑的多少，测得噬菌体增殖的数目；（4）以培养时间对噬菌斑的多少，测得噬菌体增殖的数目，以培养时间对噬菌斑数作图，绘出一步生长曲线。
2、细菌细胞有哪些基本结构和特殊结构？各有那些化学组成和生理功能？1）细菌细胞的基本结构及特殊结构：细菌细胞的基本结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质、核质、间体、核糖体、液泡和内含物（颗粒）等；细菌细胞的特殊结构：荚膜、芽孢、鞭毛和纤毛等2）各结构化学组成及生理功能：结构化学组成生理功能基本结构细胞壁主要成分是肽聚糖、脂类和蛋白质1．维持细胞形状、保持细胞完整性、保护细胞免遭机械损伤和避免渗透压引起原生质层破裂；2．细胞壁有多孔性，在营养代谢方面，可以允许水及一些化学物质通过，但对大分子物质有阻挡作用，是有效的分子筛；3．对于有鞭毛的细菌来说，细胞壁为鞭毛提供支点，支撑鞭毛的运动；4．细菌的抗原性、致病性以及噬菌体的敏感性，均决定于细菌细胞壁的化学成分液泡水、离子和营养物质（如葡萄糖，氨基酸等）1.调节渗透，维持细胞渗透压和膨压；2.贮藏和消化细胞内的一些代谢产物；细胞质膜其质量约占菌体的10%，其中含有60%-70%的蛋白质，30%-40%的脂类（磷脂，由磷酸、甘油、脂肪酸和含氨基酸碱基组成），还有少量多糖（约2%）和微量核酸1．渗透屏障作用，并进行物质转运，细胞膜上特殊的渗透酶和载体蛋白能选择性地运转可溶性小分子有机化合物及无机化合物，控制营养物、代谢产物进出细胞；2．参与细胞壁的合成，例如在细菌细胞膜上存在载体脂类，与细胞壁中肽聚糖的形成有关；在细菌细胞膜上存在电子传递体系，参与能量的产生；3. 在细菌细胞膜上存在电子传递体系，参与能量的产生，是鞭毛着生点和细胞运动时的供能部位；4．细菌细胞膜与DNA复制后的分离有关；5．与细胞运动有关，如鞭毛的基粒位于细胞膜上。
细胞质及其内含物细胞质是一种透明粘稠的胶状物，其主要成分是水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖类和无机盐类，细胞质中还存在一些其他种类的内含物颗粒，大多属于贮藏的养料，即营养物质过剩的产物，不同种类细菌细胞质中的内含物不同1.细胞中的内含物有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适宜的pH值、渗透压等的危害；2. 细胞之中含有各种酶系统，是细菌细胞生理活动及与其周围环境不断地进行新陈代谢的主要场所核质细菌没有细胞核，也不存在核仁、核膜等结构，只有由一条环状双链DNA分子高度折叠缠绕而成的，无固定形状的絮状核区，称为拟核，其主要成分为脱氧核糖核酸细菌核质携带遗传信息，其生理功能是决定遗传性状和传递遗传信息质粒细菌的质粒是独立与核区染色体之外，存在于细菌细胞质中，并能够自我复制的环状DNA双螺旋分子，其主要成分为脱氧核糖核酸质粒是一种细胞质遗传因子，它在细胞分裂使能衡定的传给子代细胞，并能给细胞带来表型效应，但它的消失并不影响细胞的生存核糖体是一种核糖核蛋白的颗粒状结构，大小两个亚基组成细菌细胞中的核糖体由65%的核糖核酸（RNA）和35%的蛋白质组成，分散存在于细菌细胞质中，其沉降系数常为70S核糖体是合成蛋白质的场所，其数量多少与蛋白质的合成直接相关，往往随着菌体的生长速率而变化。
原核生物细胞中核糖体含量平均为15000个间体由细胞膜以最大量的折皱内陷而形成层状、管状或囊状物，伸入细胞质内间体的存在增大了细胞膜的面积，使酶含量增加，与细菌分裂形成横隔有关结构化学组成生理功能特殊结构荚膜和粘液层荚膜和粘液层的化学组成因菌种而异少数细菌的荚膜由水分和多肽组成，大多数有多糖类形成荚膜的含水率很高，一般在98%1．对细菌起保护作用，使细菌免受干燥环境的影响；2．保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，防止微小动物的吞噬和噬菌体的侵袭，增强对外界不良环境的抵抗力；3．荚膜是细胞外贮藏物，当营养缺乏时可作为碳（或氢）源和能源被利用；4．许多细菌通过荚膜或粘液层相互连接，形成体积和密度较大的菌胶团，可防止原生动物的吞噬；5．吸附营养物质芽孢芽孢壁厚而致密，分三层：外层是芽孢外壳，为蛋白质；中层为皮层，由肽聚糖构成，含大量2，6-吡啶二羧酸；内层为孢子壁，由肽聚糖构成，包围芽孢细胞质和核质芽孢是由细胞质高度浓缩脱水所形成的一种抗逆性很强的球形或椭圆形的休眠体，是保护菌种生存的一种适应性结构，它有抵抗外界恶劣环境条件的能力鞭毛由微丝蛋白组成细菌的运动器官，细菌的运动主要是靠鞭毛和纤毛的作用3. 为什么细胞表面带负电？细菌体内蛋白质含量在50%以上。
蛋白质有许多氨基酸组成，而氨基酸是两性电解质，在一定的pH值的溶液中，氨基酸所带的正负电荷相等，这一pH称为该氨基酸的等电点在一般的培养、染色、血清试验中，细菌多数处在偏碱性、中性和偏酸条件下，比细菌的等电点高，所以细菌表面总是带负电若溶液pH值比细菌等电点高时，氨基酸中的氨基电离受抑制，羧基电离，细菌就带负电；反之，溶液pH值比细菌等电点低时，则羧基电离受抑制，氨基电离，细菌带正电而在一般培养、染色、血清试验等过程中，细菌多数处在偏碱性、中性和偏酸的环境条件下，pH值比细菌的pI值要高，氨基酸中的氨基电离受抑制，羧基电离，细菌就带负电故而，细菌表面总是带负电有些革兰阳性菌细胞壁的磷壁酸含有大量的酸性较强的磷酸基（磷酸基的离解与羧基相似），也加强了表面负电性4．革兰阳性细菌和革兰阴性细菌的主要区别有哪些？革兰阳性（G+）细菌和革兰阴性（G-）细菌是基于细菌对结晶紫的着色能力不同而划分的，这两类细菌在细胞壁结构和组成上有着显著差异革兰阳性细菌的细胞壁为约20～80nm厚的肽聚糖多层结构，含磷壁酸及少量的蛋白质和脂肪革兰阴性细菌的细胞壁很薄，为约10nm厚的多层结构，由肽聚糖和外壁层组成；肽聚糖层津贴细胞质膜，厚约2～3nm，起外面为外壁层，表面成不规则的波浪形，有脂多糖、脂蛋白和脂类组成。
细胞壁革兰阳性菌革兰阴性菌厚度较厚，交坚韧，约20～80nm较薄，约10～15nm等电点等电点在PH2-3等电点在PH4-5对青霉素敏感程度敏感不敏感，对链霉素较敏感成分肽聚糖含量占细胞壁干重50％～80％，层数多达50层，质地紧密，是具高机械强度的三维空间结构占细胞壁干重5％～20％，1-2层，为松薄的二维网状结构糖类含量约45％15％～20％脂类含量1％～4％11％～22％其他成分含大量磷壁酸磷壁酸有很强的抗原性，是革兰阳性细菌的重要表面抗原，可用以对细菌进行血清学分型化学组分极为复杂，还有脂蛋白、外膜、脂类A、多糖等成分，还有胞质周围间隙用革兰染色法染色的细菌通过镜检：凡事能够固定结晶紫与碘的复合物而不被酒精脱色者，仍呈紫色，成为革兰阳性细菌；凡能被酒精脱色，经复染着色，菌体呈红色者，成为革兰阴性细菌革兰染色法的主要步骤是：先用碱性染料结晶紫染色，再加碘液媒染，然后用酒精脱色，最后以复染液（沙黄或番红）复染5．归纳芽孢的特征，并讨论如何将它们杀死芽孢的特征：1） 具有厚而致密的壁，不易透水且含水率低，一般在40%左右，故抗干燥能力强；2） 芽孢中的2，6-吡啶二羧酸含量高，以钙盐的形式存在；3） 在芽孢形成过程中，DPA随机合成，使芽孢具有耐热性，而当芽孢萌发后DPA释放，则耐热性消失；4） 芽孢中含有耐热酶；5） 芽孢具有高度的折光性，很难着色；6） 芽孢的代谢活力弱，对化学药品、紫外线的抵抗能力强；7） 芽孢具有惊人的休眠能力，在休眠期间，不能检查出任何代谢活力，也称为隐生态，一般的芽孢在通常条件下可存活几年至几十年。
杀死芽孢的方法： 细菌的芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标 常用于彻底消灭芽孢的方法有间歇蒸汽灭菌法、辐射灭菌、及臭氧灭菌法等，以下对不同的灭菌方法及其杀灭芽孢的能力进行比较：1） 间歇蒸汽灭菌法（fractional sterilization） 利用反复多次的流通蒸汽加热，杀灭所有微生物，包括芽胞方法同流通蒸汽灭菌法，但要重复3次以上，每次间歇是将要灭菌的物体放到37℃孵箱过夜，目的是使芽胞发育成繁殖体若被灭菌物不耐100℃高温，可将温度降至75℃～80℃，加热延长为30～60分钟，并增加次数适用于不耐高热的含糖或牛奶的培养基2） 辐射灭菌法是采用放射性同位素放射的γ射线杀灭微生物和芽孢的方法辐射灭菌剂量一般为25000Gy(1Gy=1J/kg)本法适合于热敏物料和制剂的灭菌，常用于微生素、抗生素、激素、生物制品、中药材和中药方剂、医疗器械、药用包装材料以及高分子材料的灭菌其特点是不升高产品温度，穿透力强，灭菌效率高；但设备费用较高，对操作人员存在潜在危险性，可能使某些药物（特别是溶液型）药效降低或产生毒性和发热物质等利用紫外辐射和电离辐射杀灭微生物，如杀灭空。