原核生物部分复习提纲 1.docx

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原核生物部分复习提纲1

系统微生物学—原核生物系统学部分思考题：

1．原核生物的概念及细胞结构特点是什么？

一类无真正细胞核的单细胞或类似于多细胞的简单组合结构的微生物，即细胞核和细胞器无膜包被的细胞生物。

固定细胞外形、保护细胞免受渗透压等；

细胞生长、分裂和鞭毛运动所必须；

赋予细菌特定的抗原性和敏感性.

细胞质膜（cytoplasmmembrane）：

1.蛋白质和磷脂组成的、细胞生物所必须的双层膜

2.细胞与环境选择性交换物质的屏障

3.生物代谢和能量合成的场所,如呼吸和光合作用

4.不含胆固醇（支原体除外）

2．原核生物所包括的生物有几大类？

3．原核生物的生物多样性主要表现在哪几方面？

和高等生物的生物多样性有何不同？

微生物的物种和进化分支的多样性:

80个细菌分支（2004年）50个分支中无培养的物种

微生物的生理代谢类型多样性

根据碳源（有机/无机）和能量（光能/化学能）及电子受体（O2/有机物）的类型;

根据代谢类型,如光合细菌、固氮细菌、硫酸盐还原细菌、乳酸细菌、醋酸细菌等;

根据结构类型，如芽孢细菌、柄细菌、杆菌、球菌、滑动细菌等；

根据生理特点，如嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌

根据系统发育学，共14个可培养系统学分支。

微生物的遗传多样性

原核生物的基因组比真核生物的小,0.5-10Mb;

>95%的编码基因;

同一个种的不同菌株的基因组组成差异大.

4．“三域生命”理论是谁提出的？

根据是什么？

1977年:

Woese的“rRNA生命树”对细菌的进化研究具有划时代的意义;

第三生命形式--“古菌”的发现首次在进化研究中包括了所有的生命。

根据SSUrRNA大分子的序列同源性研究生物的亲缘关系。

5．“三域生命”之间的主要差别是什么？

6．目前原核生物所采用的分类系统是什么？

其系统是主要根据什么形成的？

原核生物（古菌和细菌）的16SrRNA系统

伯杰氏分类系统经典和16SrRNA序列同源（Bergey’s）性（第二版）

细胞壁结构与进化相关

DNA的GC含量和进化相关

7．细菌采用什么样的命名法？

《国际细菌命名法规》对一个细菌的正确命名有哪3点规定？

1.一个名称要稳定，没有充足的理由就不应变更；

2.细菌命名与动、植物无关，即在动、植物中采用的名称仍可用于细菌的命名中；

3.所有的科学名称都要拉丁化。

4.一个分类单位的正确命名须具备以下条件：

合法性、生效发表和优先发表。

8．什么是原核生物的“多相分类”？

主要包括哪些方法？

答：

多相分类（polyphasictaxonomy）的概念最初由Colwell于1970年提出，指利用微生物多种不同的信息，包括表型的、基因型的和系统发育的信息，综合起来研究微生物分类和系统进化的过程

传统分类方法:

形态特征,培养特征,生理生化特性（

数值分类方法:

将细菌大量的表观特征通过计算数学原理和技术进行相似性计算，力求得到一个客观、公正的分类结果。

化学分类方法:

研究微生物活细胞的化学组分。

细胞特定化学组分及分子结构的稳定性好。

主要用于高分类阶元的分类。

分子分类方法

DNA碱基组成（G+Cmol%）分析

DNA-DNA分子杂交

rRNA同源性分析

16S-23SrDNAITS序列同源性分析

其他持家基因的同源性分析，MLSA

9．16SrRNA同源性分析在原核生物系统学研究中的意义何在？

1.存在于所有生物的细胞中；

2.具有分子计时器的特点:

分子序列变化缓慢，能跨越整个生命进化过程；

3.分子中含有进化速度不同的区域，可用进化速度不同的生物之间的系统发育研究:

“时针、分针和秒针”

16SrRNA：

蛋白质合成的场所，存在于所有细胞生物

分子序列进化慢；

分子结构：

保守区和可变区相间存在

10．细菌包括哪两大类群？

二者有何不同？

11．放线菌的形态特点是什么？

位于系统发育树的哪个分支？

放线菌属（Actinomyces）---放线菌亚目，放线菌科

高GC含量的革兰氏阳性菌（放线菌）

具有细胞分化的原核生物:

具有基内菌丝和气生菌丝

气生菌丝可形成孢子

12．分支杆菌属于哪个系统分支？

引起的病害主要有哪些？

分枝杆菌属（Mycobacterium）----棒杆菌亚目，分枝杆菌科

多为致病菌，引起人、动物的结核病、麻风病和慢性坏死性肉芽肿;

抗大多数广谱性抗菌素,但对链霉素和利福霉素敏感。

结核分枝杆菌（M.tuberculosis）引起人、其他灵长类、狗及其他动物的结核病。

常用链霉素、对氨基水杨酸等治疗。

13．革兰氏阳性和阴性细菌是根据什么划分的？

简述它们的区别。

革兰氏染色为红色,肽聚糖层2nm,类脂多糖层20-100nm

革兰氏染色为紫色,肽聚糖层20-80nm

14．根据代谢特点，细菌分为哪几大类？

根据碳源（有机/无机）和能量（光能/化学能）及电子受体（O2/有机物）的类型;

根据代谢类型,如光合细菌、固氮细菌、硫酸盐还原细菌、乳酸细菌、醋酸细菌等;

根据结构类型，如芽孢细菌、柄细菌、杆菌、球菌、滑动细菌等；

根据生理特点，如嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌

根据系统发育学，共14个可培养系统学分支。

15．芽孢杆菌和梭菌的主要区别是什么，请举出二者的代表种？

它们属于哪个系统进化分支？

梭菌属~肉毒梭菌（C.botulinum）和破伤风梭菌（C.tetani）等。

（1）产生芽孢；

（2）严格厌氧的能量代谢方式；

（3）不能还原硫酸盐；

（4）细胞壁为革兰氏阳性反应。

属的特征：

好气性，产芽孢。

低GC革兰氏阳性细菌:

芽孢杆菌纲和梭菌纲

16．乳酸细菌的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

指那些发酵糖主要产乳酸的细菌总称，不是分类学的概念。

乳杆菌目

三个生理群（近100个种）：

1专性同型发酵群:

葡萄糖----乳酸（>85%）,

不发酵戊糖或葡萄糖酸盐;

2兼性异型发酵群:

葡萄糖----乳酸（>85%）,

发酵某些戊糖或葡萄糖酸盐;

3专性异型发酵群:

葡萄糖----乳酸+CO2+乙酸/乙醇

17．支原体的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

“支原体”是指那些无细胞壁，细胞又很小的一群原核生物，符合“最小的自我复制细胞”的定义。

分类学上根据支原体无细胞壁而将其归入柔膜菌纲（Mollicutes）----支原体目：

形态多样，有杆状或梨状（直径0.3-0.8μm）到分枝或螺旋状长丝,可通过滤菌器。

不运动或滑动。

无细胞壁，革兰氏染色不易着色，常用Giemsa染色法将其染成淡紫色。

细胞膜中胆固醇含量多（36%），可保持细胞膜的完整性。

对渗透压和去污剂的高度敏感，但抗青霉素，形成特殊的“煎蛋状”菌落。

作用于胆固醇的物质（如二性霉素B、皂素等）可破坏支原体的膜而使支原体死亡。

18．变形菌纲的细菌为为何又叫做“紫细菌”？

包括哪几个亚纲？

19．根瘤菌的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

α

能够在豆科植物的根部（或叶面）形成复杂的共生结构--根瘤，并能够将大气N2转化为NH4+的一群细菌的总称。

细胞为革兰氏阴性杆状，不产芽孢，运动，一根极生鞭毛或亚极生或2-6根周生鞭毛。

好氧生长，利用多种碳水化合物，产生大量的胞外黏液物质，DNA的G+C含量为57-65mol%。

20．蛭弧菌的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

δ变型菌纲

利用其它G-细菌作为唯一营养来源的、小的类弧状到杆状菌（0.25~0.4X1~2μm）（产生噬菌班）。

蛭弧菌需要另一种细菌提供细胞内生长环境。

在各种革兰氏阴性细菌的细胞周质间有一个显著的生长期。

21．大肠杆菌的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

γ变型细菌

肠杆菌科

氧化酶阴性但接触酶（过氧化氢酶）阳性。

以周生鞭毛运动或不运动。

化能有机营养型，呼吸/发酵代谢方式（兼性厌氧），发酵葡萄糖产酸并产气，

所有的菌株都产生肠杆菌科的共同抗原。

E.coli生活在人和温血动物的大肠中，占大肠全部细菌的1%。

定植于女性大肠中的E.coli的血清型是一定的、单一的。

新血清型的获得途径是口腔。

新生儿的E.coli血清型一旦建立后将伴随人的一生。

生化鉴别方法是乳糖发酵，即IMViC实验：

产生吲哚（Indole）、甲基红（Methylred）反应、VP反应、利用柠檬酸（Citrate）生长。

E.coli的IMViC实验的前二项为阳性，后二项为阴性。

22．粘细菌的特点是什么？

属于哪个系统进化分支？

并简述其生活史

δ变型菌纲粘球菌目（Myxococcales）

G-的单细胞滑动细菌，营养细胞为杆状。

在饥饿状态下，营养细胞集结堆积成细胞群体，并进一步分化成子实体。

菌落为薄膜状的扩散性集聚体，特别当在有机物贫乏的培养基上。

23．蓝细菌的特点是什么？

包括了几个主要类群？

原绿藻纲（Protochlorophyta）

1.色球蓝细菌目（Chroococcales）

2.宽球蓝细菌目（Pleurocapsales）

3.颤蓝细菌目（Oscillstoriales）

4.念珠蓝细菌目（Nostocales）

5.真枝蓝细菌目（Stigonematales）

无细胞核，无叶绿体，核糖体70s，是原核生物。

蓝细菌是一类能进行光合作用的细菌。

与紫细菌和绿细菌的根本不同之处在于其进行产氧光合作用。

类似于绿色植物：

含有叶绿素a，以水作为电子供体并且产生O2，进行产氧光合作用。

单个细胞或多种形状存在，或成细丝状，蓝细菌因含藻青素而呈蓝绿色，少数含藻红素呈红棕色。

细胞结构：

典型的G-细胞壁类型；光合系统含有叶绿素a和光合系统II。

以藻胆蛋白为辅助色素，光合色素、电子传递链和藻胆蛋白体颗粒排列在类囊体膜上。

利用气囊在水中做垂直移动。

24．古菌的细胞结构、生物学和生活环境特点是什么？

古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子（16SrRNA）序列的单细胞原核生物；

生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养和异养生活，具有特殊的生理功能，如超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态生长；

具有独特的细胞结构，细胞壁骨架为蛋白质或假肽聚糖，细胞膜含甘油醚键，以及代谢中的酶。

25．古菌包括哪些主要类群？

其特点各是什么？

1.（嗜）泉古菌界（Crenarchaeota）:

极端嗜热菌或嗜酸嗜热菌

2.广（域）古菌界（Euryarchaeota）:

极端嗜热菌,产甲烷菌和嗜盐古菌

3.初生古菌界（Korarchaeota）:

热泉中新的古菌rRNA序列，目前尚未分离培养出,

它们在系统发育树中位于比另外两种古菌更原始的地位

26．研究古菌的意义何在？

了解并获得其特殊的酶，如嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜盐的酶；

探索生命极限:

生存的最高温度极限

古菌121℃

细菌95℃

真核微生物62℃

研究生物的演化过程

作为真核生物遗传机制的研究模型

27．产甲烷菌的主要特点是什么？

在生产中有什么用途？

产甲烷古菌---广域古菌界

极端严格厌氧;广泛存在于厌氧环境：

沼泽地、水稻田、

湖底和海底、动物消化道（瘤胃、白蚁后肠）、沼气池；

代谢产物主要是甲烷，可作为再生能源/温室气体；

只利用

获得能量。

从不利用复杂的有机物.

含有辅酶F420和辅酶M，CO2的同化不是卡尔文循环，而是乙酰CoA途径。

28．嗜盐古菌的主要特点是什么？

在生产中有什么用途？

生长要求>1.5MNaCl；多数在3.5-4.5,5MNaCl生长最好；

细胞多形态,杆、球、盘、三角及四方型；不运动，或以簇生鞭毛运动；

菌落呈各种红色调，细胞含有C50类胡萝卜素（菌红素bacteioruberins）；

多数好氧；化能/光能有机营养型，氨基酸和有机酸为C源和能源。

生活在自然界高盐环境（高热干燥地区），如盐湖、碱湖（PH10-12）和制盐场地。

基因组含有大型质粒，占染色体DNA的25-30%。

嗜盐古菌的质子泵“紫膜”蛋白，由于在吸收1个光子并泵出1个质子的过程中伴随着一系列中间态的出现并产生电场变化，已成为目前光电响应元件，和生物信息贮存领域最具开发前景的生物纳米材料

29．原核生物的细胞有无分化现象?

举例说明。

异形胞？

异形胞（heterocyst）：

固氮细胞。

在无NO3-/NH3时，约5-10%的细胞分化成异形胞。

异形胞合成一个厚的新壁，重新组织的光合作用膜---舍弃藻胆蛋白和光合系统II，合成固氮酶。

异形胞的光合系统I仍起作用并产ATP，但因无光合系统II,所以无O2产生；异形胞的壁减缓或阻止O2进入细胞，保证固氮酶的活性。

异形胞从邻近的营养细胞得到C营养，并将以谷氨酸盐的形式固定的氮输送给其他细胞。

30．目前已知的极端嗜热古菌能够耐高温的极限是什么？

它们主要来自什么环境？

嗜热微生物：

>50-80℃,最高121℃