微生物学教程课后答案.

1绪论1. 什么是微生物?它包括哪些类群?答:微生物是一切肉眼看不见 或看不清的微小生物的总称.包括原核类的细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体和衣原体;真核类的真菌原生动物和显微藻类,以及属于非细胞类的病毒和亚病毒.2.人类迟至 19 世纪才真正认识微生物,其中主要克服了哪些重大障碍?答:显微镜的发明,灭菌技术的运用，纯种分离技术，培养技术。3.简述微生物生物学发展史上的 5 个时期的特点和代表人物.答:史前期（约 8000 年前1676），各国劳动人民，未见细菌等微生物的个体；凭实践经验利用微生物是有益活进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）初创期（16761861 年），列文虎克，自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；出于个人爱好对一些微生物进行形态描述；奠基期（18611897 年），巴斯德， 微生物学开始建立；创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；开始运用“实践理论实践”的思想方法开展研究；建立了许多应用性分支学科；进入寻找人类动物病原菌的黄金时期；发展期（18971953 年），e.buchner，对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化研究；发现微生物的代谢统一性；普通微生物学开始形成；开展广泛寻找微生物的有益代谢产物；青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；成熟期（1953至今）j.watson 和 f.crick，广泛运用分子生物学理论好现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速发展；微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。4.试述微生物与当代人类实践的重要关系。5.微生物对生命科学基础理论的研究有和重大贡献？为什么能发挥这种作用？答：微生物由于其“五大共性”加上培养条件简便，因此是生命科学工作者在研究基础理论问题时最乐于选用的研究对象。历史上自然发生说的否定，糖酵解机制的认识，基因与酶关系的发现，突变本质的阐明，核酸是一切生物2遗传变异的物质基础的证实，操纵子学说的提出，遗传密码的揭示，基因工程的开创，pcr 技术的建立，真核细胞内共生学说的提出，以及近年来生物三域理论的创建等，都是因选用微生物作为研究对象而结出的硕果。为此，大量研究者还获得了诺贝尔奖的殊荣。微生物还是代表当代生物学最高峰的分子生物学三大来源之一。在经典遗传学的发展过程中，由于先驱者们意识到微生物具有繁殖周期短、培养条件简单、表型性状丰富和多数是单倍体等种种特别适合作遗传学研究对象的优点，纷纷选用粗糙脉孢菌，大肠杆菌，酿酒酵母和 t 系噬菌体作研究对象，很快揭示了许多遗传变异的规律，并使经典遗传学迅速发展成为分子遗传学。从 1970 年代起，由于微生物既可以作为外源基因供体和基因载体，并可作为基因受体菌等的优点，加上又是基因工程操作中的各种“工具酶”的提供者，故迅速成为基因工程中的主角。由于小体积大面积系统的微生物在体制和培养等方面的优越性，还促进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展，这种“微生物化”的高等动、植物单细胞或细胞集团，也获得了原来仅属于微生物所有的优越体制，从而可以十分方便地在试管和培养皿中进行研究，并能在发酵罐或其他生物反应器中进行大规模培养和产生有益代谢产物。此外，这一趋势还是原来局限于微生物实验室使用的一整套独特的研究方法、技术，急剧向生命科学和生物工程各领域发生横向扩散，从而对整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。6.微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？答：.体积小，面积大；.吸收多，转化快；.生长旺，繁殖快；.适应强，易变异；.分布广，种类多。其中，体积小面积大最基本，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，并由此而产生其余 4 个共性。7.讨论五大共性对人类的利弊答：.“吸收多，转化快”为高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物能在自然界和人类实践中更好地发挥其超小型“活的化工厂”的作用。.“生长旺盛，繁殖快”在发酵工业中具有重要的实践意义，主要体现在它的生产效率高、发酵周期短上；且若是一些危害人、畜和农作物的病原微生物或会使物品霉腐变质的有害微生物，它们的这一特性就会给人类带来极大的损失或祸害。“适应强，易变异”，有益的变异可为人类创造巨大的经济和社会效益；有害的变异使原本已得到控制的相应传染病变得无药可治，进而各种优良菌种产生性状的退化则会使生产无法正常维持。“分布广，种类多”，可以到处传播以至达到“无孔不入”的地步，只要条件合适，它们就可“随遇而安”，为人类在新世纪中进一步开发利用微生物资源提供了无限广阔的前景。8.试述微生物的多样性。答：.物种的多样性，.生理代谢类型的多样性,.代谢产物的多样性,遗传基因的多样性,生态类型的多样性.39.什么是微生物学?学习微生物学的任务是什么? 答:微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。微生物教程课后答案（周德庆）第一章2009-10-22 19:45第一章 原核生物的形态、构造和功能1试设计一张表格，比较以下 6 个大类原核生物的主要特性。 特征 细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 立克次氏体衣原体直径（um）0.2-0.5 0.5-1 3-10 0.2-0.25 0.2-0.5 0.2-0.3可见性光学显微镜光学显微镜光学显微镜光镜勉强可见光学显微镜光镜勉强可见过滤性不能 不能 不能 能 不能 能革兰氏染色阳性或阴性阳性 阴性 阴性 阴性 阴性细胞壁有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁缺壁 有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁繁殖方式二均分裂 无性孢子和菌体断裂二均分裂 二均分裂 二均分裂 二均分裂培养方法人工培养 人工培养 人工培养 人工培养 宿主细胞 宿主细胞核酸种类DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA 和RNADNA 和 RNA DNA 和RNADNA 和 RNA核糖体有 有 有 有 有 有大分子合成有 有 有 有 进行 进行产生ATP 系统有 有 有 有 有 无增殖过程中结构的完整性保持 保持 保持 保持 保持 保持入侵 多样 直接 昆虫媒介 不清楚4方式对抗生素敏感 敏感（青霉素除外）敏感 敏感对干扰素某些菌敏感不敏感 有的敏感 有的敏感2典型细菌的大小和重量是多少？试设想几种形象化的比喻加以说明。答： 一个典型的细菌可用 E.coli 作代表，它的细胞平均长度约为 2um，宽度约 0.5um，形象地说，若把 1500 个细菌的长径相连，仅等于一颗芝麻的长度，如果把 120 个细胞横向紧挨在一起，其总宽度才抵得上一根人发的粗细。它的重量更是微乎其微，若以每个细胞湿重约 10-2g 计，则大约 109 个 E.coli 细胞才达 1mg 重。3试图示 G+和 G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。答： 图示如下：G+细菌与 G-细菌的细胞壁都含肽聚糖和磷壁酸；不同的是含量的区别：如下表 占细胞壁干重的%成分G+细菌 G-细菌肽聚糖 含量很高（5090） 含量很低（10）磷壁酸 含量较高（50） 无类脂质 一般无（2） 含量较高（20）蛋白质 无 含量较高4试图示肽聚糖的模式构造，并指出 G+和 G-细菌肽聚糖结构的差别。答：图示如下：G-细菌与 G+细菌的肽聚糖的差别仅在于：1）四肽尾的底 3 个氨基酸不是 L-lys，而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内消二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；2）没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第 4 个氨基酸D-Ala 的羧基与乙四肽尾的第 3 个氨基酸m-DAP 的氨基直接相连，因而只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。5什么是缺壁细菌？试列表比较 4 类缺壁细菌的形成、特点和实际应用。答：在自然界长期进化中和实验室菌种的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类，或是用人为的方法通过抑制新生细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁的细菌统称为缺壁细菌。比较如下： 类型 形成 特点 实际应用5L 型细菌（L-form of bacteria）在某些环境条件下（实验室或宿主体内）通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷变异型1没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态 2有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”3对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在 0.1mm 左右）可能与针对细胞壁的抗菌治疗有关原生质体 （protoplast）在人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由革兰氏阳性细菌形成。球状体(sphaeroplast)又称原生质球，是对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁（外壁层）的球形体。与原生质体相比，它对外界环境具有一定的抗性，可在普通培养基上生长1对环境条件变化敏感，低渗透压、振荡、离心甚至通气等都易引起其破裂2有的原生质体具有鞭毛，但不能运动，也不被相应噬菌体所感染，在适宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细胞壁的正常结构3比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质，是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料支原体(mycoplasma)在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇， 所以即使缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度6试述染色法的机制并说明此法的重要性。答：革兰氏染色的机制为：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+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，在经沙黄等红色染料复染，就使 G-细菌呈红色，而 G+细菌则仍保留最初的紫色。此法证明了 G+和 G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同，是一种积极重要的鉴别染色法，不仅可以用与鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。7何为“拴菌试验”？它何以能说明鞭毛的运动机制？6答： “拴菌”试验(tethered-cell experiment)是 1974 年，美国学者西佛（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）曾设计的一个实验，做法是：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。因实验结果发现，该菌是在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），故肯定了“旋转论”是正确的。8渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？答：渗透调节皮层膨胀学说认为：芽孢的耐热性在于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，从而使皮层产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。而核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。关键是芽孢有生命的部位即核心部位的含水量很稀少，为 10%25%，因而特别有利于抗热。9什么上菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。答：菌落即单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子细胞生长群体。因不同形态、生理类型的细菌，在其菌落形态、构造等特征上也有许多明显的反映，故细菌的细胞形态与菌落形态间存在明显的相关性现象，如，无鞭毛、不能运动的细菌尤其是球菌通常都形成较小、较厚、边缘圆整的半球状菌落；长有鞭毛、运动能力强的细菌一般形成而平坦、边缘多缺刻、不规则的菌落；有糖被的细菌，会长出大型、透明、蛋清状的菌落；有芽孢的细菌往往长出外观粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落等等。10名词解释：磷壁酸、LPS、假肽聚糖、PHB、伴孢晶体、基内菌丝、孢囊链霉菌、横割分裂、异形胞、原体与始体、类支原体、羧酶体、孢囊、磁小体。磷壁酸是 G+细菌细胞壁结合在细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。LPS（脂多糖）是位于 G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂 A、核心多糖和 O-特异侧链 3 部分组成。假肽聚糖是由 N-乙酰葡萄胺和 N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以 -1，3-糖苷键交替连接而成的，连在后一氨基糖上的肽尾由 L-Glu、L-Ala 和 L、Lys3 个 L 型氨基酸组成，肽桥则由 L-Glu1 个氨基酸组成。PHB（聚-羟丁酸 poly-hydroxybutyrate)，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量，碳源和降低细胞内渗透压等作用。伴孢晶体是少数芽孢杆菌（如苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。基内菌丝是孢子落在固体基质表面并发芽后，不断伸长、分枝并以放射壮向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的菌丝。孢囊链霉菌是由气生菌丝的孢子丝盘卷而成的孢囊，它长在气生菌丝的主丝或侧丝的顶端，内部产生多7个孢囊孢子（无鞭毛）。横割分裂是放线菌的一种分裂的方式，有两种途径进行：1）细胞膜内陷，再由外向内中间收缩，最后形成一完整的横割膜，从而把刨子丝分割成许多分生孢子；2）细胞壁和膜同时内陷，再逐步向内缢缩，最终将孢子丝缢裂成一串分生孢子。异形胞是存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞链的中间或末端。原体与始体：具有感染力的衣原体细胞称为原体，呈小球状，细胞厚壁、致密，不能运动，不生长，抗干旱，有传染力。原体经空气传播，一旦遇合适的新宿主，就可通过吞噬作用进入细胞，在其中生长，转化为无感染力的细胞，称为始体。类支原体是侵染植物的支原体，也叫植原体。羧酶体(carboxysome )又称羧化体，是存在也一些自养细胞内的多角形或六角形内含物 其大小与噬菌体相仿，约 10nm，内含 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的 CO2 固定中起着关键作用。孢囊是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。磁小体(megnetosome 趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的 Fe3O4 颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖蛋白膜包裹。微生物教程课后答案（周德庆）第二章第二章真核微生物的形态，构造和功能1 试解释菌物，真菌，酵母菌，霉菌和蕈菌。答：真菌是不含叶绿体，化能有机营养，具有真正的细菌核，含有线粒体以孢子进行繁殖，不运动的典型的真核微生物。酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。霉菌是丝状真菌，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。蕈菌又称伞菌，通常是指那些能形成大型肉质子实体的真菌，包括大多数担子菌类和极少数的子囊菌类。2 试图示并说明真核微生物“9+2”型鞭毛的构造和生理功能。答：中心有一对包在中央鞘中的相互平行的中央微管，其外被 9 个微管二联体围绕一圈，整个8微管由细胞质膜包裹。每条微管二联体由 A，B 两条中空的亚纤维组成，其中 A 亚纤维是一完全微管，而 B 亚纤维则有 10 个亚基围成。3 试简介真菌所特有的几种细胞器膜边体 几丁质酶体和氢化酶体。答：膜边体又称须边体或质膜外泡，为许多真菌所特有。它是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间，由单层膜包裹的细胞器。膜边体可由高尔基体或内质网特定部位形成，各个膜边体能互相结合，也可与别的细胞器或膜相结合，功能可能与分泌水解酶或合成细胞壁有关。几丁质酶体又壳体，一种活跃于各种真菌菌体顶端细胞中的微小泡囊，内含几丁质合成酶，其功能是把其中所含的酶源源不断地运输到菌丝尖端细胞壁表面，使该处不断合成几丁质微纤维，从而保证菌丝不断向前延伸。氢化酶体一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶，氧化还远酶，铁氧化蛋白和丙酮酸。通常存在于鞭毛基体附近，为其运动提供能量。氢化酶体只存在于厌氧性的原生动物和近年来才发现的厌氧性真菌中，它们只存在于反刍动物的瘤胃中。4 什么是单细胞蛋白？为什么酵母菌是一种优良的单细胞蛋白？答：单细胞蛋白又叫微生物蛋白、菌体蛋白。按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等因为酵母菌的维生素、蛋白质含量高，个体一般以单细胞状态存在，能发酵糖产生能量常生活在含糖较高，酸度较大的水生环境中。5 试图示 Sacharomyces cerevisiae 的生活史，并说明其各阶段的特点。答：特点：一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖；营养体既能以单倍体形式存在，也能以二倍体形式存在；在特定的条件下进行有性生殖。图示 6 试简介菌丝，菌丝体，菌丝球，真酵母，假酵母，芽痕，蒂痕，真菌丝，假菌丝等名词答：单条管状细丝，为大多数真菌的结构单位。很多菌丝聚集在一起组成真菌的营养体，即菌丝体。酵母菌中尚未发现其有性阶段的被称为假酵母，有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。7 霉菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点？它们分别可分化出哪些特化构造。答：当其孢子落在固体培养基表面并发芽后，就不断伸长，分枝并以放射状向内层扩展，形成大量色浅，较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的基内菌丝又称营养菌丝。同时在其上又不断向空间方向分化出颜色较深，直径较粗的分枝菌丝，叫气生菌丝。气生菌丝分化成孢子丝。98 试以 Neurospora crassa 为例，说明菌丝尖端细胞的分化过程及其成分变化。答：9 试列表比较各种真菌孢子的特点。 孢子名称数量 外或内生其他特点实例 外形孢囊孢子多 内 水生型有鞭毛根霉，毛霉近圆形分生孢子极多 外 少数为多细胞曲霉，青霉极多样芽孢子较多 外 在酵母细胞上出芽形成假丝酵母近圆形子囊孢子一般8内 长在各种子囊内脉孢菌，红曲多样但孢子一般4外 长在特有的担子上蘑菇，香菇近圆形10 细菌，放线菌，酵母菌和霉菌四类微生物的菌落有何不同？为什么？答：酵母菌菌落一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色。霉菌菌落由粗而长的分枝状菌丝组成，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比细菌菌落大几倍到几十倍，有的没有固定大小放线菌菌落能产生大量分枝和气生菌丝的菌种（如链霉菌），菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。不能产生大量菌丝体的菌种（如诺卡氏菌）粘着力差，粉质，针挑起易粉碎，细菌的菌落一般呈现湿润，较光滑，较透明，较粘稠，易挑取，质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致。细菌属单细胞生物，一个菌落内无数细胞并没有形态，功能上的分化，细胞间充满着毛细管状态的水。多数放线菌有基内和气生菌丝的分化，气生菌丝成熟时又会进一步分化成孢子丝并产生成串的干粉状孢子，它们伸展在空间，菌丝间没有毛细管水积存。酵母菌的细胞比细