微生物作业及答案

微生物作业及答案 微生物作业及答案 第一章 绪论 1、什么是微生物？它包括哪些类群？ 答：微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 类群：原核类：细菌（真细菌、古细菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克氏体，衣原 真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生动物，显微藻类； 非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒）。 2、微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？ 答：五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；适应强，易变异；分布广，种类多；生长旺，繁殖快。 最基本的是体积小，面积大； 原因：微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。 3、为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 答：巴斯德的功绩：彻底否定了自然发生说；证实发酵由微生物引起；免疫学——预防接种；发明巴氏消毒法； 科赫的功绩：发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立；证实炭疽病因——炭疽杆菌，发现结核病原菌—结核杆菌；科赫法则； 巴斯德和柯赫的杰出工作，使微生物学作为一门独立的学科开始形成，并出现以他们为代表而建立的各分枝学科。使微生物学的研究日趋丰富。 4、用具体事例说明人类与微生物的关系。 答：生产方面，它们在土壤物质转化和促进植物生长有着极为重要的作用，例如根瘤菌，圆褐固氮菌都是将氮元素活化，让植物来利用的微生物。微生物还可在应用在生物工程方面。用酵母菌酿酒，用乳酸菌制酸奶，用毛霉制腐乳。还可以制造生物杀虫剂，如苏方金杆菌，日本金龟子芽胞杆菌，这些细菌对人畜无害，而对昆虫有害，是一种比较绿色的杀虫剂。然而，有一些微生物属于动植物细菌和病毒，给农牧业生产带来危害，如烟草花叶病毒，禽流感病毒。 生活方面，微生物也常影响人类的健康。双歧杆菌和乳酸杆菌都对人的健康有益，当双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌在肠道内生长、繁殖，将阻止外面的病原体入侵肠道，构筑成一个生物屏障。而且肠道是人体最大的一个免疫器官，有益菌可以分泌一些抗原物质，激活并强化肠道的免疫系统。 也有一些我们经常听说的微生物对人的健康有害，如结核杆菌会引发结核病，流行感冒病毒会引发感冒，等等。 所以说，微生物即是人类的朋友，也是人类的敌人。 第二章 微生物的纯培养和显微技术 1、名词解释：无菌技术、培养物、纯培养物、菌落、菌苔、分辨率 答：无菌技术：在分离、转接及培养纯培养物时防止其他微生物污染，其自身也不污染操作环境的技术。 培养物：在一定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体。 纯培养物：只有一种微生物的培养物。 菌落：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。 菌苔：固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。 分辨率：是指显微镜（或人的眼睛距目标25cm处）能分辨物体最小间隔的能力。 2、实验：设计实验分离一种具有应用潜力的（如产胞外蛋白酶）微生物。 答：采样：在生活垃圾堆放处附近的土壤取样； 富集培养：在含脱脂奶粉的液体培养基中震荡培养至浑浊； 筛选纯化：用牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，梯度稀释样品，将稀释好的样品涂布于培养基平板上，在培养箱中培养； 鉴定保存：培养后的平板上的菌落边缘有透明带的即为产胞外蛋白酶的菌株，取出保存。 3、简述微生物的保藏技术的基本原理及常用方法。 答：基本原理：根据菌种特性及保藏目的的不同，给微生物菌株以特定的条件，使其存活而得以延续。 常用方法：传代培养保藏、冷冻保藏、干燥保藏。 第三章 微生物细胞的结构与功能 1、简述细菌细胞壁的功能。 答：（1）固定细胞外形；协助鞭毛运动； （2）保护细胞免受外力的损伤； （3）为正常细胞分裂所必需；阻拦有害物质进入细胞； （4）与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。 2、试述革兰氏染色的方法和机制。 答：方法：结晶紫初染、碘液媒染、95%乙醇脱色、番红或沙黄复染； 机制：革兰氏染色结果的差异主要是基于细菌细胞壁的构造和化学组分的不同，通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞壁以内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。 G+细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。 反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，再经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色了。 3、何谓“拴菌”实验？它如何证明原核生物的鞭毛是做旋转运动的？ 答：设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢“拴”在载玻片上，然后在光学显微镜下观察细胞的行为。结果发现，该菌在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），从而确认细菌鞭毛的运动机制是旋转式的。 4、渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？ 答：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分,造成皮层的充分膨胀，核心部分的细胞质却变得高度失水，最终导致核心具有极强的耐热性。 第四章 微生物的营养 1、以能源为主、碳源为辅对微生物的营养类型分类，可分成哪几类？ 答：光能自养型: 以光为能源，以CO2 为唯一或主要碳源,不依赖任何有机物即可正常生长。 光能异养型: 以光为能源，但生长需要一定的有机营养。 化能自养型:从无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物。 化能异养型:从有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质。 2、以EMB培养基为例，分析鉴别培养基的作用原理。 答：鉴别培养基是在培养基中加入能与某菌的某种代谢产物发生特定化学反应，产生明显的特征性变化的特殊化学物质，从而与其他菌落相区别。EMB培养基中大肠埃希氏菌因其强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体带H＋，故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，使菌落呈深紫色，从菌落表面反光还可看到绿色金属闪光，而产弱酸的菌落呈棕色，不发酵乳酸的菌落无色透明。 3、与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么？ 答：主动运输与促进扩散相比的优点在于可以逆浓度运输营养物质。通过促进扩散将营养物质运输进入细胞，需要环境中营养物质浓度高于胞内，而在自然界中生长的微生物所处的环境中的营养物质含量往往很低，在这种情况下促进扩散难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运输,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内，保证微生物正常生长繁殖。 第五章 微生物的代谢 1、试比较发酵、有氧呼吸和无氧呼吸。 答：发酵过程中电子载体是将电子传递给底物降解的中间产物，而呼吸作用中电子载体是将电子交给电子传递体系，逐步释放出能量后再交给电子最终受体。有氧呼吸和无氧呼吸之间的最大区别在于最终电子受体的不同，有氧呼吸是以分子氧作为最终电子受体，无氧呼吸则是以氧化型化合物作为最终电子受体。 2、微生物细胞的代谢调节主要有哪两种类型？ 答：酶活性调节：是指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。分为变构调节和修饰调节。 酶合成调节：是指微生物对自身酶合成量的调节，主要有诱导和阻遏两种方式。 3、试说明几种常见的分支合成途径调节方式的调节机制。 答：同工酶反馈抑制：在分支途径中的第一个酶有几种结构不同的一组同工酶，每一种代谢终产物只对一种同工酶具有反馈抑制作用，只有当几种终产物同时过量时，才能完全阻止反应的进行。 协同反馈抑制：在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用。若某一末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用。 累积反馈抑制：在分支代谢途径中，任何一种末端产物过量时都能对共同途径中的第一个酶起抑制作用，而且各种末端产物的抑制作用互不干扰。当各种末端产物同时过量时，它的抑制作用累加。 顺序反馈抑制：分支代谢途径中的两个末端产物，不能直接抑制代谢途径中的第一个酶，而是分别抑制分支点后的反应步骤，造成分支点上中间产物的积累，这种高浓度的中间产物再反馈抑制第一个酶的活性。因此，只有当两个末端产物都过量时，才能对途径中的第一个酶起到抑制作用。 4、一酵母突变株的糖酵解途径中，从乙醛到乙醇的路径被阻断，它不能在无氧条件下的葡萄糖平板上生长，但可在有氧条件下的葡萄糖平板上存活。试解释这一现象？ 答：从乙醛到乙醇的路径被阻断，仅仅阻断的是无氧呼吸的最后一步，即糖酵解过程中产生的NADPH中的氢将乙醛还原为乙醇。但是在有氧的情况下，糖酵解过程中产生的氢将不再用于把乙醛还原为乙醇，而是直接运送到线粒体中进行氧化产生水，即不经过从乙醛到乙醇的这一阶段，因此可以在有氧条件下的葡萄糖平板上存活。 5、名词解释：发酵、呼吸作用、有氧呼吸、无氧呼吸、底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化、初级代谢、次级代谢 答：发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程，无需电子传递链。 呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+ 、FAD 、FMN 等电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原性产物并释放出能量的过程。 有氧呼吸：以分子氧为最终电子受体的呼吸作用。 无氧呼吸：以氧化型化合物为最终电子受体的呼吸作用。 底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成。这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。 氧化磷酸化：呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相耦联并产生ATP的作用。 光和磷酸化：光合磷酸化是指由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。有环式和非环式两种。 初级代谢：一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 次级代谢：是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程。 第六章 微生物的生长繁殖及其控制 1、细菌生长曲线分哪几个时期？说明其出现原因和特点。 答：延滞期：原因：把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为0，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程 。 特点：生长速率常数等于零，细胞形态变大或增长，RNA、蛋白质等含量增加，合成代谢活跃，对不良条件抵抗能力降低。 对数期：原因：营养物质丰富，细菌代谢旺盛，不存在种内斗争。 特点：①活菌数和总菌数接近；②酶系活跃，代谢旺盛；③生长速率最大；④细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致。 稳定期：原因：营养的消耗；营养物比例失调；有害代谢产物积累；pH值Eh值等理化条件不适。 特点：活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平；细菌代谢物积累达到最高峰；芽孢杆菌这时开始形成芽孢；这是生产收获时期。 衰亡期：原因：营养耗尽，细菌无法继续生长。 特点：细菌死亡数大于增殖数,活菌数明显减少,群体衰落；细胞出现多形态，大小不等的畸形，变成衰退型；细胞死亡，出现自溶现象。 2、试分析影响微生物生长的主要因素及它们影响微生物生长繁殖的机制。 答：营养物质：营养物质不足导致微生物生长所需的能量、碳源、氮源、无机盐等成分不足，导致生长停止。 水活度：通过影响培养基的渗透压而影响微生物的生长速率。 温度：影响酶活性，影响细胞质膜的流动性，影响物质的溶解度来影响微生物的生长繁殖。 pH：影响细胞质膜的电荷、物质的溶解度、代谢过程中酶的活性从而影响微生物的生命活动。 氧：可分为好氧菌、微好氧菌、耐氧厌氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌。 3、说明测定微生物生长的意义，微生物测定方法的原理，并比较各种测定方法的优缺点。 答：意义：评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律。 计数法：（1）培养平板法：取一定体积的稀释菌液涂布在合适的固体培养基上，经培养后 消毒：用物理、化学或生物学等方法杀死病原微生物。具消毒作用的药剂称消毒剂。消毒是不完全的灭菌。 防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过制菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。可采用低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度、高醇度和加防腐剂等方法。 化疗：利用具有高度选择毒力的化学物质来抑制宿主体内的病原微生物的生长繁殖，以治疗传染病的措施。 第七章 病毒 1、什么是病毒？它有何特点？ 答：病毒：一个或数个RNA或DNA分子构成的感染性因子，通常（非必须）覆盖有由一或数种蛋白质构成的外壳，有的外壳外还有膜结构；这些因子能将其核酸从一个宿主细胞传递给另一个宿主细胞；能利用宿主的酶系进行细胞内复制；有些病毒还能将其基因组整合入宿主细胞DNA。 特点：（1）不具有细胞结构，具有一般化学大分子特征。 （2）一种病毒的毒粒内只含有一种核酸，DNA或者RNA。朊病毒甚至仅由蛋白质构成。 （3）大部分病毒没有酶或酶系极不完全,不含催化能量代谢的酶,不能进行独立的代谢作用。 （4）严格的活细胞内寄生,没有自身的核糖体，没有个体生长，也不进行二均分裂，必须依 赖宿主细胞进行自身的核酸复制，形成子代。 （5）个体微小，在电子显微镜下才能看见。 （6）对大多数抗生素不敏感，对干扰素敏感。 （7）病毒是一类既具有化学大分子属性,又具有生物体基本特征;既具有细胞外的感染性颗粒 形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式的独特生物类群。 2、病毒壳体结构有哪几种对称形式？毒粒的主要结构类型有哪些？ 答：对称形式：螺旋对称壳体、二十四面体对称壳体、双对称结构； 主要结构类型：裸露的二十四面体毒粒、裸露的螺旋毒粒、有包膜的二十四面体毒粒、有包膜的螺旋毒粒。 3、什么是一步生长曲线？ 答：定量描述毒性噬菌体的生长规律，以感染时间为横坐标，病毒的效价为纵坐标，绘制出的病毒特征曲线，即为一步生长曲线。分为潜伏期、裂解期和平稳期。 第八章 微生物遗传 1、为什么说微生物是遗传学研究的最佳材料。 答：（1）微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 （2）繁殖速度快，很多微生物易于人工培养，快速、大量生长繁殖。 （3）对环境因素的作用敏感，环境条件对微生物作用直接均匀，易于获得各类突变株，变 异易被识别，操作性强。 （4）易积累不同的中间及最终代谢产物。 （5）存在多种方式的繁殖类型。 （6）参与基因工程的载体供体受体三角色。 2、历史上证明核酸是遗传物质基础的经典实验有哪几个？试举其中之一加以说明。 答：转化实验、噬菌体感染实验、植物病毒的重建实验。 植物病毒的重建实验：甲病毒的RNA与乙病毒的蛋白质外壳混合得到烟草花叶的感染症状同甲病毒，并分离得到甲病毒；乙病毒的RNA与甲病毒的蛋白质外壳混合得到烟草花叶的感染症状同乙病毒，并分离得到乙病毒。说明杂种病毒的感染特征和蛋白质的特性是由它的RNA所决定的，证明了遗传物质是RNA。 3、简述真细菌基因组的结构特征。 答：（1）遗传信息的连续性； （2）功能相关的结构基因组成操纵子结构； （3）结构基因是单拷贝，rRNA基因是多拷贝； （4）基因组的重复序列少而短。 4、简述基因突变的主要特点。 答：（1）非对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。 （2）自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。 （3）稀有性：突变率低且稳定。 （4）规律性：某一特定性状的突变率有一定的规律。 （5）独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。 （6）遗传和回复性：变异性状稳定可遗传。从原始的野生型基因到变异株的突变称为正 向突变，从突变株回到野生型的过程则称为回复突变。 （7）可诱变性：诱变剂可提高突变率。 5、简述Ames试验的原理。 答：“生物化学统一性”法则：人和细菌在DNA的结构及特性方面是一致的，能使微生物发生突变的诱变剂必然也会作用于人的DNA，使其发生突变，最后造成癌变或其他不良的后果。 诱变剂的共性原则：化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比。超过95%的致癌物质对微生物有诱变作用；90%以上的非致癌物质对微生物没有诱变作用。 6、简述局限性转导与普遍性转导的主要区别。 答：（1）被转导的基因共价地与噬菌体DNA连接，与噬菌体DNA一起进行复制、包装以及被导入受体细胞中；而普遍性转导包装的可能全部是宿主菌的基因。 （2）局限性转导颗粒携带特定的染色体片段并将固定的个别基因导入受体,故称为局限性转导；而普遍性转导携带的宿主基因具有随机性。 7、简述诱变育种的几个工作原则。 答：（1）选择简便有效的诱变剂； （2）挑选优良的出发菌株； （3）处理单细胞或单孢子悬液（避免菌落不纯、表型延迟）； （4）选用最适的诱变剂量； （5）充分利用复合处理的协同效应； （6）利用和创造形态、生理与产量间的相关指标； （7）设计采用高效筛选； （8）创造新型筛选方法。 8、名词解释：同义突变，错义突变，无义突变，移码突变，营养缺陷型，条件致死突变型，细菌的转导，细菌的遗传转化，普遍性转导，局限性转导，感受态细胞，突变率 答：同义突变：是指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列的密码子的变化。 错义突变：是指碱基序列的改变引起了产物氨基酸的改变。 无义突变：是指某个碱基的改变，使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白质合成的终止密码子（UAA，UAG，UGA）。 移码突变：是由于DNA序列中发生1-2个核苷酸的缺失或插入，是的可读框发生改变，从而导致改变位臵以后的氨基酸序列的完全变化。 营养缺陷型：一种缺乏合成其生存所必须的营养物（包括氨基酸、维生素、碱基等）的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物才能生长。 条件致死突变型：在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有致死效应的突变型。 细菌的转导：由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式：一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中。 细菌的遗传转化：同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取,并得到表达的水平方向的基因转移过程。 普遍性转导：噬菌体可以转导给供体染色体的任何部分到受体细胞中的转导过程。 局限性转导：噬菌体可以转导给供体染色体上的特定部分到受体细胞中的转导过程。 感受态细胞:具有摄取外源DNA能力的细胞。 突变率：每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的概率。 第九章 微生物基因表达的调控 1、简述负控诱导和正控诱导两种操纵子转录调控的差异。 答：（1）调节基因的产物在负控诱导中是阻遏蛋白；在正控诱导中是激活蛋白。 （2）阻遏蛋白的结合位点是操纵区；激活蛋白的结合位点是激活蛋白结合位点。 2、在负控系统中，如果操纵区缺失，将会发生什么情况？在正控系统中，如果激活结合位点缺失，又将怎样？ 答：在负控系统中，如果操纵区缺失，则阻遏蛋白的结合位点缺失，就不能阻止结构基因的转录。在正控系统中，如果激活结合位点缺失，则激活蛋白的结合位点缺失，就不能促使RNA聚合酶开始转录。 第十章 微生物与基因工程 1、名词解释：基因工程、克隆（名词）克隆（动词） 答：基因工程：通过基因操作来定向改变或修饰生物体或人类自身，并具有明确应用目的的活动称为基因工程。 克隆（名词）：指从一个共同祖先无性繁殖下来的一群遗传上同一的DNA分子、细胞或个体所组成的特殊生命群体。 克隆（动词）：指从同一祖先产生同一的DNA分子群体、细胞群体或个体群体的过程。 2、试举一例说明基因工程包括哪几个主要内容或步骤？ 答：（1）从生物基因组中，经酶切消化或PCR扩增，分离出带有目的基因的DNA片段。 （2）在体外将带有目的基因的外源DNA片段连接到载体分子上，形成重组DNA分子。 （3）转化受体细胞（寄主细胞）。 （4）筛选获得了重组DNA分子的受体细胞克隆。 （5）从筛选到的受体细胞提取已经得到扩增的目的基因，供进一步分析。 （6）将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达， 产生人类所要的物质。 第十一章 微生物的生态 1、名词解释：微生物生态学，共生，竞争，寄生，捕食 答：微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 共生：相互作用的两种种群相互有利，二者之间是一种专性的、紧密的结合，是协同作用的进一步延伸。联合的种群发展成一个共生体，有利于占据限制单个种群存在的生境。 竞争：两个种群因需要相同的生长基质或其他环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两个种群都是不利的。 寄生：一种种群对另一种群的直接侵入，寄生者从宿主生活细胞或生活组织中获得营养，而对宿主产生不利影响。 捕食：一种种群被另一种种群完全吞食，捕食种群从被食种群得到营养，而对被食种群产生不利影响。 2、我国相关法规对饮用水微生物指标的是细菌总数、大肠菌群指数分别不得超过多少？ 答：细菌总数不得超过 100个/毫升；大肠菌群指数不得超过 3个/升。 3、极端环境下的微生物主要有哪些类型？ 答：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物、抗辐 射的微生物。 4、为什么说土壤是微生物生长发育的良好环境？ 答：（1）为微生物提供了良好的 碳源、氮源和能源； （2）为微生物提供有机物、无机盐、微量元素； （3）满足了微生物对水分的要求； （4）pH适合，土壤pH值范围在5.5－8.5之间； （5）温度适合，季节与昼夜温差不大； （6）土壤颗粒空隙间充满着空气和水分； （7）适宜的渗透压。 5、简述微生物在生态系统中的作用。 答：（1）微生物是有机物的主要分解者； （2）微生物是物质循环中的重要成员； （3）微生物是生态系统中的初级生产者； （4）微生物是物质和能量的贮存者； （5）微生物是地球生物演化中的先锋种类。 6、简述微生物种群之间的相互作用。 答：（1）中立生活：两种群之间在一起彼此没有影响或仅存无关紧要的影响。 （2）偏利作用：一种种群因另一种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或 （3）协同作用：相互作用的两种种群相互有利，二者之间是一种非专性的松散的联合。 （4）互惠共生：相互作用的两种种群相互有利，二者之间是一种专性的、紧密的结合，是 协同作用的进一步延伸。联合的种群发展成一个共生体，有利于占据限制单个种群存在的生境。 （5）寄生：一种种群对另一种群的直接侵入，寄生者从宿主生活细胞或生活组织中获得营 养，而对宿主产生不利影响。 （6）捕食：一种种群被另一种种群完全吞食，捕食种群从被食种群得到营养，而对被食种 群产生不利影响。 （7）偏害作用：一种种群阻碍另一种种群的生长，而对第一种种群无影响。 （8）竞争：两个种群因需要相同的生长基质或其他环境因子，致使增长率和种群密度受到 限制时发生的相互作用，其结果对两个种群都是不利的。 第十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定 1、名词解释：进化，分类，命名，鉴定，菌株 答：进化：生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的适应。 分类：根据相似性或亲缘关系，将一个有机体放在一个单元中。 命名：按照国际命名法规给有机体一个科学名称。 鉴定：确定一个新的分离物是否归属于已经命名的分类单元的过程。 菌株：或称品系，主要是指同种微生物不同来源的纯培养物。 2、三域学说的三个域指的是哪三个域？ 答：细菌域、古菌域、真核生物域。 微生物作业及答案 第一章 绪论 1、什么是微生物？它包括哪些类群？ 答：微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 类群：原核类：细菌（真细菌、古细菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克氏体，衣原 真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌），原生动物，显微藻类； 非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒）。 2、微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？ 答：五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；适应强，易变异；分布广，种类多；生长旺，繁殖快。 最基本的是体积小，面积大； 原因：微生物是一个突出的小体积大面积系统，从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性，因为一个小体积大面积系统，必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，故而产生了其余四个共性。巨大的营养物质吸收面和代谢废物的排泄面使微生物具有了吸收多，转化快，生长旺，繁殖快的特点。环境信息的交换面使微生物具有适应强，易变异的特点。而正是因为微生物具有适应强，易变异的特点，才能使其分布广，种类多。 3、为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 答：巴斯德的功绩：彻底否定了自然发生说；证实发酵由微生物引起；免疫学——预防接种；发明巴氏消毒法； 科赫的功绩：发明培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立；证实炭疽病因——炭疽杆菌，发现结核病原菌—结核杆菌；科赫法则； 巴斯德和柯赫的杰出工作，使微生物学作为一门独立的学科开始形成，并出现以他们为代表而建立的各分枝学科。使微生物学的研究内容日趋丰富。 4、用具体事例说明人类与微生物的关系。 答：生产方面，它们在土壤物质转化和促进植物生长有着极为重要的作用，例如根瘤菌，圆褐固氮菌都是将氮元素活化，让植物来利用的微生物。微生物还可在应用在生物工程方面。用酵母菌酿酒，用乳酸菌制酸奶，用毛霉制腐乳。还可以制造生物杀虫剂，如苏方金杆菌，日本金龟子芽胞杆菌，这些细菌对人畜无害，而对昆虫有害，是一种比较绿色的杀虫剂。然而，有一些微生物属于动植物细菌和病毒，给农牧业生产带来危害，如烟草花叶病毒，禽流感病毒。 生活方面，微生物也常影响人类的健康。双歧杆菌和乳酸杆菌都对人的健康有益，当双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌在肠道内生长、繁殖，将阻止外面的病原体入侵肠道，构筑成一个生物屏障。而且肠道是人体最大的一个免疫器官，有益菌可以分泌一些抗原物质，激活并强化肠道的免疫系统。 也有一些我们经常听说的微生物对人的健康有害，如结核杆菌会引发结核病，流行感冒病毒会引发感冒，等等。 所以说，微生物即是人类的朋友，也是人类的敌人。 第二章 微生物的纯培养和显微技术 1、名词解释：无菌技术、培养物、纯培养物、菌落、菌苔、分辨率 答：无菌技术：在分离、转接及培养纯培养物时防止其他微生物污染，其自身也不污染操作环境的技术。 培养物：在一定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体。 纯培养物：只有一种微生物的培养物。 菌落：单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落。 菌苔：固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。 分辨率：是指显微镜（或人的眼睛距目标25cm处）能分辨物体最小间隔的能力。 2、实验设计：设计实验分离一种具有应用潜力的（如产胞外蛋白酶）微生物。 答：采样：在生活垃圾堆放处附近的土壤取样； 富集培养：在含脱脂奶粉的液体培养基中震荡培养至浑浊； 筛选纯化：用牛肉膏蛋白胨培养基倒平板，梯度稀释样品，将稀释好的样品涂布于培养基平板上，在培养箱中培养； 鉴定保存：培养后的平板上的菌落边缘有透明带的即为产胞外蛋白酶的菌株，取出保存。 3、简述微生物的保藏技术的基本原理及常用方法。 答：基本原理：根据菌种特性及保藏目的的不同，给微生物菌株以特定的条件，使其存活而得以延续。 常用方法：传代培养保藏、冷冻保藏、干燥保藏。 第三章 微生物细胞的结构与功能 1、简述细菌细胞壁的功能。 答：（1）固定细胞外形；协助鞭毛运动； （2）保护细胞免受外力的损伤； （3）为正常细胞分裂所必需；阻拦有害物质进入细胞； （4）与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。 2、试述革兰氏染色的方法和机制。 答：方法：结晶紫初染、碘液媒染、95%乙醇脱色、番红或沙黄复染； 机制：革兰氏染色结果的差异主要是基于细菌细胞壁的构造和化学组分的不同，通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞壁以内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。 G+细菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。 反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，再经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈现红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色了。 3、何谓“拴菌”实验？它如何证明原核生物的鞭毛是做旋转运动的？ 答：设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢“拴”在载玻片上，然后在光学显微镜下观察细胞的行为。结果发现，该菌在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），从而确认细菌鞭毛的运动机制是旋转式的。 4、渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？ 答：芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分,造成皮层的充分膨胀，核心部分的细胞质却变得高度失水，最终导致核心具有极强的耐热性。 第四章 微生物的营养 1、以能源为主、碳源为辅对微生物的营养类型分类，可分成哪几类？ 答：光能自养型: 以光为能源，以CO2 为唯一或主要碳源,不依赖任何有机物即可正常生长。 光能异养型: 以光为能源，但生长需要一定的有机营养。 化能自养型:从无机物的氧化获得能量，生长不依赖有机营养物。 化能异养型:从有机物的氧化获得能量，生长依赖于有机营养物质。 2、以EMB培养基为例，分析鉴别培养基的作用原理。 答：鉴别培养基是在培养基中加入能与某菌的某种代谢产物发生特定化学反应，产生明显的特征性变化的特殊化学物质，从而与其他菌落相区别。EMB培养基中大肠埃希氏菌因其强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体带H＋，故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，使菌落呈深紫色，从菌落表面反光还可看到绿色金属闪光，而产弱酸的菌落呈棕色，不发酵乳酸的菌落无色透明。 3、与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么？ 答：主动运输与促进扩散相比的优点在于可以逆浓度运输营养物质。通过促进扩散将营养物质运输进入细胞，需要环境中营养物质浓度高于胞内，而在自然界中生长的微生物所处的环境中的营养物质含量往往很低，在这种情况下促进扩散难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运输,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内，保证微生物正常生长繁殖。 第五章 微生物的代谢 1、试比较发酵、有氧呼吸和无氧呼吸。 答：发酵过程中电子载体是将电子传递给底物降解的中间产物，而呼吸作用中电子载体是将电子交给电子传递体系，逐步释放出能量后再交给电子最终受体。有氧呼吸和无氧呼吸之间的最大区别在于最终电子受体的不同，有氧呼吸是以分子氧作为最终电子受体，无氧呼吸则是以氧化型化合物作为最终电子受体。 2、微生物细胞的代谢调节主要有哪两种类型？ 答：酶活性调节：是指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。分为变构调节和修饰调节。 酶合成调节：是指微生物对自身酶合成量的调节，主要有诱导和阻遏两种方式。 3、试说明几种常见的分支合成途径调节方式的调节机制。 答：同工酶反馈抑制：在分支途径中的第一个酶有几种结构不同的一组同工酶，每一种代谢终产物只对一种同工酶具有反馈抑制作用，只有当几种终产物同时过量时，才能完全阻止反应的进行。 协同反馈抑制：在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用。若某一末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用。 累积反馈抑制：在分支代谢途径中，任何一种末端产物过量时都能对共同途径中的第一个酶起抑制作用，而且各种末端产物的抑制作用互不干扰。当各种末端产物同时过量时，它的抑制作用累加。 顺序反馈抑制：分支代谢途径中的两个末端产物，不能直接抑制代谢途径中的第一个酶，而是分别抑制分支点后的反应步骤，造成分支点上中间产物的积累，这种高浓度的中间产物再反馈抑制第一个酶的活性。因此，只有当两个末端产物都过量时，才能对途径中的第一个酶起到抑制作用。 4、一酵母突变株的糖酵解途径中，从乙醛到乙醇的路径被阻断，它不能在无氧条件下的葡萄糖平板上生长，但可在有氧条件下的葡萄糖平板上存活。试解释这一现象？ 答：从乙醛到乙醇的路径被阻断，仅仅阻断的是无氧呼吸的最后一步，即糖酵解过程中产生的NADPH中的氢将乙醛还原为乙醇。但是在有氧的情况下，糖酵解过程中产生的氢将不再用于把乙醛还原为乙醇，而是直接运送到线粒体中进行氧化产生水，即不经过从乙醛到乙醇的这一阶段，因此可以在有氧条件下的葡萄糖平板上存活。 5、名词解释：发酵、呼吸作用、有氧呼吸、无氧呼吸、底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化、初级代谢、次级代谢 答：发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程，无需电子传递链。 呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+ 、FAD 、FMN 等电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原性产物并释放出能量的过程。 有氧呼吸：以分子氧为最终电子受体的呼吸作用。 无氧呼吸：以氧化型化合物为最终电子受体的呼吸作用。 底物水平磷酸化：物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成。这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。 氧化磷酸化：呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相耦联并产生ATP的作用。 光和磷酸化：光合磷酸化是指由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。有环式和非环式两种。 初级代谢：一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 次级代谢：是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程。 第六章 微生物的生长繁殖及其控制 1、细菌生长曲线分哪几个时期？说明其出现原因和特点。 答：延滞期：原因：把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为0，这时需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程 。 特点：生长速率常数等于零，细胞形态变大或增长，RNA、蛋白质等含量增加，合成代谢活跃，对不良条件抵抗能力降低。 对数期：原因：营养物质丰富，细菌代谢旺盛，不存在种内斗争。 特点：①活菌数和总菌数接近；②酶系活跃，代谢旺盛；③生长速率最大；④细胞的化学组成及形态，生理特性比较一致。 稳定期：原因：营养的消耗；营养物比例失调；有害代谢产物积累；pH值Eh值等理化条件不适。 特点：活菌数保持相对稳定，总菌数达最高水平；细菌代谢物积累达到最高峰；芽孢杆菌这时开始形成芽孢；这是生产收获时期。 衰亡期：原因：营养耗尽，细菌无法继续生长。 特点：细菌死亡数大于增殖数,活菌数明显减少,群体衰落；细胞出现多形态，大小不等的畸形，变成衰退型；细胞死亡，出现自溶现象。 2、试分析影响微生物生长的主要因素及它们影响微生物生长繁殖的机制。 答：营养物质：营养物质不足导致微生物生长所需的能量、碳源、氮源、无机盐等成分不足，导致生长停止。 水活度：通过影响培养基的渗透压而影响微生物的生长速率。 温度：影响酶活性，影响细胞质膜的流动性，影响物质的溶解度来影响微生物的生长繁殖。 pH：影响细胞质膜的电荷、物质的溶解度、代谢过程中酶的活性从而影响微生物的生命活动。 氧：可分为好氧菌、微好氧菌、耐氧厌氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌。 3、说明测定微生物生长的意义，微生物测定方法的原理，并比较各种测定方法的优缺点。 答：意义：评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律。 计数法：（1）培养平板法：取一定体积的稀释菌液涂布在合适的固体培养基上，经培养后