2006级微生物学复习题 (带答案)

2005 级微生物学复习题 一、绪论 1、十九世纪哪两个焦点问题的争 论促使了微生物学的诞生？ 问题一：微生物不能自发产生 问题二：传染病的性质是什么 2、Pasteur 是设计 怎么的实验来否定“自然发生学说”？ 巴斯德实验： 巴斯德将营养液(如肉汤)装入带有弯曲细管的瓶中，弯管是开口的，空气可无阻地进入瓶中，而空气中的微生物则被阻而 沉积于弯管底部，不能进入瓶中。巴斯德将瓶中液体煮沸，使液体中的微生物全被杀死，然后放冷静置，结果瓶中不发生微生 物。 此时如将曲颈管打断，使外界空气不经“沉淀处理” 而直接进入营养液中，不久营养液中就出现微生物了。可见微生物不是 从营养液中自然发生的，而是来自空气中原已存在的微生物(孢子)。1864 年巴斯德在法国国家科学院报告了他的工作。原定 和他辩论的有名的自然发生论者 FA 巴斯德实验意义 巴斯德通过试验证实酒和醋的酿造过程实际上是微生物发酵的过程，而且认为不同发酵是由不同种类微生物所引起的，酒 精发酵是有酵母菌引起的，乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是由不同的细菌所引起的。 意义： （1）发现并证实发酵是由微生物引起的 （2）彻底否定“自然发生”学说 （3）为免疫学提供理论（预防接种） 3、什么是柯赫法则？ 柯赫法则是德国科学家柯赫(Koch)(1843-1940) 根据自己的工作经验以及他的前辈 Henle 的观点提出的一套科学验证方法, 成功地验证了细菌与病害的关系。 其内容为： 1、在每一病例中都出现这种微生物 2、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来 3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生 4、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来 二、实验技术 1、提高显微镜分辨率的措施？ 利用油镜可提高显微镜分辨率。 油镜的工作原理：在显微镜的光学系统中，物镜的性能最为重要。普通光学显微镜通常配置有几个物镜，可分为干燥系和 油浸系两种物镜。干燥系物镜与标本之间的介质是空气，而油浸系物镜与标本之间的介质是香柏油。 若玻片与物镜之间的介质为空气，则当光线通过玻片后发生曲折，产生散射现象，进入物镜的光线显然减少，这样就降低 了视野的照明度；反之，若玻片与物镜之间的介质为香柏油，当光线通过载玻片后，可直接通过香柏油进入物镜而不发生折射。 油镜的放大倍数最大，对微生物研究最为重要。利用油镜不但能增加照明度，更主要是能增加数值口径（N.A） ，也增加 显微镜的分辨力。 2、微生物纯种培养的方法？ 纯培养技术主要包括：培养基的配制与灭菌技术、无菌操作技术、工业微生物分离与纯化技术、厌氧微生物纯培养技术、工业 微生物菌种保藏技术等。 （1）培养基的配制和灭菌技术 培养基：是将微生物生长繁殖所需要的各种营养物质，用人工的方法配制而成的用于培养微生物的营养基质。 分类： 1.按来源分类 天然培养基 合成培养基 半合成培养基 2.按特殊用途分类 加富培养基 选择培养基 鉴别培养基 3.按物理状态分类 固体培养基 液体培养基 半固体培养基 灭菌：是指杀死或消灭所有微生物，包括营养体、孢子和芽孢。 消毒：一般是指消灭有害微生物的营养体和病原菌。 培养基的配制方法： 1.按照配方的组分及用量先分别称量并配成液体。 2 .根据要求调到一定的酸碱度(pH)。 3.若制成固体则加入 2琼脂并加热融化。 4.根据需要的数量分装入试管或三角瓶中，加上棉塞或盖上纱布。 5.包扎好灭菌后备用 培养基及常用器皿的灭菌： 1.棉塞制作与器皿包扎 棉塞起过滤的作用，只能让空气透过，而空气中的微生物则不能通过。 制作棉塞应采用普通未脱脂的棉花，医用脱脂棉会吸水，不宜采用。 用牛皮纸包扎棉花塞部分，防止水蒸气弄湿。 2.培养基与器皿的高压蒸汽灭菌 一般培养基常用 0.1MPa，约 120维持 1520min，便可达到彻底灭菌的目的。 优点：时间短，灭菌效果好。可以杀死所有的微生物，包括最耐热的细菌芽孢及其他休眠体。 注意：灭菌的因素是高温而不是高压，故灭菌锅内的冷空气要彻底排除，否则，压力虽然达到 0.1MPa，但温度并没有达到 要求 3.玻璃器皿的干热灭菌 比湿热灭菌法所需的温度要高些(150170) ，时间也要长些(12h)，且包扎器皿的纸或棉塞容易烧焦。 （2）无菌操作技术 目的：防止纯培养物被其他微生物所污染。 1.无菌环境条件：无菌环境是指在无菌室、无菌箱、超净工作室或超净工作台等无菌或相对无菌的环境条件下进行操作。 2.无菌操作接种技术：接种时，关键是要严格进行正确的无菌操作，其要点是要充分利用酒精灯焰周围的高温区(无菌区) ， 第 3 页 共 23 页 即接种时，管口和瓶口始终保持在火焰(如酒精灯焰) 旁边，进行熟练的移接种操作，以便保证微生物 的纯种培养。此外，挑取和移接微生物纯培养物用的接种环及接种针，使用时用火焰灼烧灭菌；转移 液体纯培养物时，应采用无菌吸管或无菌移液枪。 （3）工业微生物分离和纯化技术 微生物的分离与纯化获得只含有某一种或某一株微生物纯培养的过程。 方法一般是根据该微生物的特性，设计适宜的培养基和培养条件，以利于该微生物的生长繁殖，或加入某些抑制因素，造成 只利于此菌生长，而不利于他菌生长的环境条件，从而淘汰其他杂菌。然后再通过各种稀释法，使它们在固体培养基上形成单 菌落，从而获得我们所需要的纯菌株。 平板是指经熔化的固体培养基倒入无菌培养皿中，冷却凝固而成的盛有固体培养基的平面。 方法分类： 1.稀释混合倒平板法 2.稀释涂布平板发 (三角形无菌玻璃涂棒涂布 ) *常用 3.平板划线分离法 (接种环有规则地划线 ) *常用 3、微生物的保藏的原理？如何防止菌种衰退? 保藏的基本原理：使微生物的新陈代谢处于最低或几乎停止的状态，因而极少或不发生变异； 保藏方法通常都是基于温度、水分、氧气、营养成分和渗透压等方面考虑； 保藏条件都是人工方法创造的低温、干燥、缺氧环境。 防止菌种衰退方法和措施：1. 控制传代次数 2. 创造良好的培养条件 3. 利用不易衰退的细胞移种传代 4. 采用有效的菌种保藏方法 5. 讲究菌种选育技术 6. 定期进行分离纯化 三、微生物分类 1、写出种、变种、菌株的定义。 菌株（strain）从自然界中经分离得到的任何一种微生物的纯分离物，或在实验室中任何由一个独立分离的单细胞繁殖 而成的纯培养物均可以成为某菌种的一个菌株。菌株是微生物学实验中最基础最常用的操作实体。 种（species ）可以认为是表型特征十分相似、亲缘关系极其接近的一群菌株的总称(可用一个典型菌株作为该种的模式 种)。种是微生物最基本的分类单位。 亚种（subspecies ）一般是指某以明显而稳定的变异特性与模式种不同的种。亚种是正式分类单位中最低的等级。变种 （variety）则是亚种的同义词，但现已较少用。 2、生物大分子作为进化标尺依据？ 为什么 16SrRNA 一把好的谱系分析的“分子尺”? 大分子进化标尺依据： 蛋白质、RNA 和 DNA 序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量于分子进化的时间 成正比。 a 在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时进化距离远，进化过程中很早就分支了 b 如果两群种生物同一来源的大分子的序列基本相同处在同一进化水平上 大量的资料表明：功能重要的大分子或者大分子中功能重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低。 16SrRNA 是一把好的谱系分析的“分子尺”原因： 1. rRNA 具有重要且恒定的生理功能 2. 在 16SRNA 分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的 各类生物亲缘关系的研究 3. 16SrRNA 分子量大小适中，便于序列分析 4. rRNA 在细胞中含量大，也易于提取 5. 16SrRNA 普遍存在于真核生物和原核生物中，因此它可作为测量各类生物进化的工具 3、Carl Woese 提出的分子进 化树?微生物在其中的位置？ 答：1981 年伍斯等根据某些代表生物 16SrRNA(或 18SrRNA)序列比较，首次提出了一个函盖整个生命界的系统树，而后又进 行了多次修改和补充，图 12-3 就是近年提出的一个全生命系统树， 该系统树勾画了生物进化的大致轮廓。从图中可以看出， 这是有根的树，根部的结代表地球上最先出现的生命，它是现有生物的共同祖先，生物最初的进化就从这里开始。rRNA 序列 分析表明，它最初先分成两支：一支发展成为今天的细菌(真细菌)；另一支是古生菌- 真核生物分支，它进化过程中进一步分 叉分别发展成古生菌和真核生物。因此，从该系统树所反映的进化关系，表明古生菌和真核生物属“姊妹群“ ，它们之间的关系 比它们与真细菌之间的关系更密切。从该系统树还可以看出，古生菌分支的结点离根部最近，其分支距离也最短，这表明它是 现存生物中进化变化最少、最原始的一个类群。真核生物则离共同祖先最远，它们是进化程度最高的生物种类。 4、微生物的命名法？目前最权 威的细菌鉴定手册是什么？ 微生物的命名法：微生物与其他生物一样，按国际命名法规命名，即采用双名发或三名发，给每一种微生物取一个国际学术界 都公认的科学名称，即学名(scientific name)。 双名法(binominal nomenclature)属名种名 属名在前，是一个表示该种微生物主要特征的名词，首字母应大写； 种名在后，是一个描述微生物次要特征的形容词或名词，首字母小写。 例如：大肠埃希氏菌学名Escherichia coli 三名法(trinominal nomenclature)属名种名亚种或变种的加词 当某一种微生物是亚种或变种时，其学名则采用三名法表示。 例如：枯草芽孢杆菌黑色亚种学名Bacillus subtilis (subsp.) niger subsp.或 var.一般可以省略。 目前最权威的细菌鉴定手册： 伯杰氏鉴定细菌学手册 ，简称伯杰氏手册 。 补充：系统手册在伯杰氏鉴定细菌学手册的基础上修订的。 四、微生物形态与细胞结构 1、细菌的主要特征和繁殖方式？ 细菌的主要特征： 1.细胞微细 2.结构简单 3.胞壁坚韧 4.多以二分裂方式繁殖 的单细胞多形性原核生物 细菌的繁殖方式： 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。过程大致如下：菌体细胞延长核质体伸长并分成两份中间的细胞膜由外向中心作环状推 进形成细胞质隔膜(细胞质和核质体分成两半 ) 中间的细胞壁跟着从外向内缢陷形成横隔壁，并把细胞膜分成两层横隔 壁逐渐分成两层两个子细胞分离。 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。 第 5 页 共 23 页 2、细菌细胞壁的结构（Gram +、Gram）与功能？gram 染色的原理和步骤？ 知道常规的几种 Gram+、Gram的菌种？ （1）细胞壁的主要功能是： 1.维持细胞外形，保护细胞免受外力的损伤； 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。 阳性细胞壁：较厚，机械强度较高，化学组成较简单，主要含肽聚糖和磷壁酸； 阴性细胞壁：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。 （2）革兰氏染色法一般包括初染、媒染、脱色、复染等四个步骤，具体操作方法是 革兰氏染色法步骤：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。 革兰氏染色原理： 1.阳性细胞壁较厚而紧密，肽聚糖网层次多、交联紧密、不含类脂质。当用乙醇脱色时，因失水而引起肽聚糖层网络结 构的孔径缩小乃至关闭，阻止了结晶紫碘的复合物洗脱，故菌体最后仍呈紫色或紫红色。 2.阴性细胞壁薄，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。 （3） 常规的几种革兰氏阳性细菌：无芽孢1.短杆菌 2.棒状杆菌 3.乳酸杆菌 4.双歧杆菌 有芽孢1.枯草芽孢杆菌 常规的几种革兰氏阴性细菌：无芽孢1.大肠埃希氏菌 2.醋酸杆菌 3.假单胞菌 3、细胞膜的组成与结构、功能？液态镶嵌模型? (1)细胞膜的组成： 主要是蛋白质(占 5070)和脂质(占 2030) ，还有少量的核酸和糖类。脂质主要是磷脂，每一个磷脂分子由一个带正 电荷的亲水极性头和两条不带电荷的疏水极性尾组成。 (2)细胞膜的生理功能： 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，维持细胞内正常渗透压的结构屏障。 2.含有各种呼吸酶系，是氧化磷酸化和光合磷酸化产生 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)液态镶嵌模型( 细胞膜的结构)： 有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。具体地说，细胞质膜由两层磷脂分子整齐地排列 而成，亲水行的极性头朝向膜的内外两个表面，疏水的两极性尾相对朝向膜的内层中央。磷脂双分子层中间和内外表面镶嵌着 各种可移动的膜蛋白质，从而形成一种独特的液体磷脂双分子曾镶嵌结构。 4、细菌芽孢的组成与结构？芽 孢的耐热机制？ 芽孢某些细菌在生长发育后期由于环境中营养的缺乏及有害代谢产物的积累，就会在细胞内形成一个内生孢子称为芽 孢。 （注意：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） 芽孢（spore）的构成：由芽孢衣、芽孢壳、皮层和芽孢壁等包着核心( 原生质体)构成的。 芽孢的耐热机制:1.芽孢具有复杂而独特的多层结构，使芽孢外壳厚而致密，不易渗透，折光性强。 2.芽孢中水分含量低(约 40) ，而且大部分以结合水方式存在。 3.芽孢中含有特殊成分吡啶二羧酸钙，与芽孢对外界因素抵抗力和稳定性密切相关。 4.酶类含量少且具有抗热性。 5、细菌鞭毛的结构及其推动细 菌运动的特点？ 鞭毛的结构：大体上可分为基体(埋于细胞膜和壁中) 、钩形鞘(靠近细胞表面)和鞭毛丝( 伸出细胞外贸)3 部分。 推动细菌运动的特点：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，其运动方式有泳动、滑动、滚 动或旋转。鞭毛逆时针旋转，菌体翻腾，鞭毛顺时针旋转，菌体前进。鞭毛细菌的运动速度是惊人的。 6、放线菌的形态与结构、繁殖方式？链霉菌的生活史？ (1)放线菌(actionmycete) 的形态与结构 个体形态：是一类主要呈丝状生长和以孢子繁殖的原核生物。其中种类繁多。形态各异，他的菌体是由分支状菌丝组成的， 菌丝细胞在培养生长阶段无横隔膜，故一般呈多核的单细胞状态。 菌丝可以分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。 基内菌丝又称初级菌丝或营养菌丝，较细。在琼指培养基中培养时，营养菌丝深入到培养基中或匍匐生长在培养基表面上 吸取营养。营养菌丝在培养基中可分泌和形成各种具有抗菌作用或特殊生理活性的物质，有的还能产生水溶性或 脂溶性的各种色素，是培养基或菌落呈现相应的颜色，成为鉴定菌种的重要依据。 气生菌丝又称次级菌丝或二级菌丝，较营养菌丝粗。它是由营养菌丝体发育后，长出培养基外并伸向空间的直形或弯曲而 分支的菌丝。气生菌丝颜色较深，有的也产生色素。 孢子丝 又称产孢丝或繁殖菌丝，由气生菌丝逐步成熟时分化而成。孢子丝的形态多样，有直形、波曲形，钩形及螺旋形 等。孢子丝的排列方式有交替着生，丛生和轮生等，孢子丝的这种形态与排列上的差异是进行分类鉴定的重要依 据。 放线菌群体特征： 菌落周围具有放射状菌丝而得名。放线菌菌落由菌丝体组成，一般呈圆形或近圆形，干燥，不透明，表面呈致密的丝绒状或彩 色的干粉状。菌落颜色多样，正面呈现孢子颜色，背面呈现菌丝颜色，培养基中往往分泌有水溶性色素。 繁殖方式：主要以形成各种孢子进行无性繁殖。最常见的孢子是分生孢子，如链霉菌。 少数放线菌如诺卡氏菌是以营养菌丝分裂形成分生孢子进行繁殖的。 3 种孢子形成方式： 1.横隔分裂形成分生孢子 诺卡氏菌 分为孢子丝的细胞膜内陷和细胞壁和细胞膜同时内陷并向中心缢缩两种。 2.形成孢子囊产生孢囊孢子 链孢霉囊菌 3.在菌丝顶端形成少量孢子 第 7 页 共 23 页 链霉菌的生活史： 7、霉菌的形态与结构、繁殖方式？有性孢子和无性孢子？霉菌的有性生活史？ 霉菌的形态 霉菌先由一个孢子萌发出芽长出芽管，继而长成管状的菌丝（hyphae） 。菌丝是霉菌营养体的基本单位。菌丝通过顶端细胞的 不断延伸和分支形成初级菌丝，继续分支成为次级菌丝，最后生长发育形成菌丝体或菌丛。 霉菌菌体是由分支或不分支的菌丝组成，许多菌丝交织在一起成为菌丝体。 少数霉聚的菌丝中间无横隔膜，呈分支管状多核的单细胞； 多数霉菌的菌丝中间有横隔膜，菌丝呈分支成串的多细胞(每个细胞内含可有一个或多个细胞核) 。 基内菌丝或营养菌丝是伸入培养基内负责吸收和运输营养的菌丝 特化构造：假根(rhizoid)、匍匐菌丝(stolon)、附着枝 有营养菌丝体产生具有延伸功能的弧形匍匐菌丝，在培养基表面向四周蔓延生长。有匍匐菌丝分化出分支状的假根,接触基质 并吸取养分。 气生菌丝或次级菌丝与培养基表面相连接的伸向空中生长的菌丝 特化构造：主要特化成各种形态的子实体 子实体是指在其里面或上面可产无性或有性孢子，有一定的形状和结构的各种菌丝体组织。 霉菌的结构 霉菌菌丝细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质及其内含物、细胞核等组成。 细胞壁厚实而坚韧。高等陆生霉菌主要成分为几丁质 低等水生霉菌主要成分为纤维素。 细胞膜与酵母菌细胞膜类似。 细胞质及其内含物幼龄菌丝细胞质饱满均匀 成熟或老龄的菌丝细胞质中形成液泡。 细胞核由双层核膜包裹，核膜上有许多膜孔，核内有核仁和染色体。 霉菌的繁殖方式 (1)产无性孢子进行无性繁殖：1.孢子囊孢子 2.分生孢子(最常见) 3.厚垣孢子( 一种休眠体) 4.节孢子 5.芽孢子 无性繁殖不经过两性菌丝细胞的配合，只是气生菌丝细胞的分裂或转化而形成同种新个体的过程。 (2)产有性孢子进行无性繁殖：1.结合孢子 2.子囊孢子 3.卵孢子 有性繁殖是两个性细胞结合而产生新个体的过程。一般包括质配即细胞质融合，核配即两个核融合和减数分裂 3 个阶段。 霉菌的有性生活史： 8、酵母的形态与结构、繁殖方式？酵母的有性生活史？ 酵母的形态：酵母菌为单细胞真核生物，其细胞形态一般为球形、椭圆形、卵形或香肠形等。其体积比细菌大 20 几倍。 酵母的细胞结构： 细胞壁厚度与菌龄有关，幼龄菌较薄。酵母菌细胞壁可分 3 层：外层的组成成分是甘露聚糖和磷酸甘露聚糖；中间层的组 成成分是蛋白质；内层是的组成成分是葡聚糖，是维持细胞壁机械强度的主要成分。 由玛瑙螺胃液制成的蜗牛酶，含有甘露聚糖酶、纤维素酶、葡萄酸酶、几丁质酶和脂酶等多种酶，对酵母菌细胞壁能起水解作 用，可用于制备原生质体。 细胞膜由 2 层磷脂分子所组成，除镶嵌着球状蛋白质外，还含有固醇类(原核生物中是罕见的) 。 主要成分为蛋白质、类脂和少量糖类。所含的固醇类中，主要是麦角固醇(维生素 D 的前体，在紫外线照射下可转化 为维生素 D)。 细胞核由双曾多孔核膜包裹着，含有由 DNA 和组蛋白结合而成的线状典型染色体，核内还有 1 个或几个核仁，它是合成核 糖体的场所。 补充：质粒，是一种超螺旋的闭合环状 DNA 分子，可构建成为外源基因的表达载体。 细胞质含有丰富的酶等蛋白质、各种内含物以及中间代谢产物等，是细胞代谢活动的重要场所。 成熟和老龄细胞质中出现较大的液泡和各种贮藏物，主要是异染颗粒、肝糖粒和脂肪粒，它们是细胞内贮藏的营养 物质。 线粒体细胞进行能量代谢的场所，是细胞的能量仓库。主要功能是进行氧化磷酸化作用。 液泡细胞的贮藏库，与细胞质进行物质交换，同时还有调节 细胞渗透压的作用。 酵母的有性生活史： 9、如何进行噬菌体培养纯化？烈性噬菌体、温和噬菌体、敏感性细菌、溶原性细菌、原噬菌体、溶原化？ 烈性噬菌体侵染宿主菌时，将其头部 DNA 注入菌体细胞内，并在细胞内形成大量的子代噬菌体，从而引起菌体细胞裂解死 亡，同时释放出成熟的子代噬菌体。 温和噬菌体当噬菌体吸附并侵入宿主细胞后，能将其 DNA 插入(整合)到宿主细胞核 DNA 的一定位置上成为前(原) 噬菌体， 并可长期随宿主 DNA 的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细八的裂解，这一类型的 噬菌体称为温和噬菌体。 溶原性细菌受到温和噬菌体侵染而带有原噬菌体却又没有形态上可见到的噬菌体粒子的宿主菌，称为溶原性细菌，简称溶 原菌。 宿主细菌一般检查不到噬菌体的存在，但却具有产生成熟噬菌体粒子的潜在能力，温和噬菌体侵入宿 主细菌后所产生的这种特性，称为溶原性。 原噬菌体当噬菌体吸附并侵入宿主细胞后，能将其 DNA 插入( 整合)到宿主细胞核 DNA 的一定位置上成为前(原) 噬菌体。 溶原化途径温和噬菌体将 DNA 整合到宿主菌染色体上，宿主菌可继续生长繁殖。 敏感性噬菌体 第 9 页 共 23 页 10、以大肠杆菌 T4 噬菌体为例说明噬菌体的构造及繁殖过程。一步 生长曲线及其特征参数？ 大肠杆菌 T4 噬菌体的结构：T4 噬菌体由头部、尾部和颈部 3 个部分组成。 头部椭圆形的头部呈 20 面体对称结构，其衣壳由 212 个衣壳粒组成，含 8 种 蛋白质。头部衣壳内，一条线状双链 DNA 分子折叠盘绕其中。 尾部尾部呈螺旋对称结构，由尾鞘、尾髓(尾管) 、基板、刺突和尾丝 5 个部分 组成。 尾髓：是头部 DNA 注入宿主细胞的通道 刺突：有吸附功能 尾丝：具有专一的吸附在敏感宿主菌细胞表面相应受体上的功能 颈部由颈环和颈须构成。颈须自颈环上发出，其功能是裹住吸附前的尾丝。 大肠杆菌 T4 噬菌体的繁殖过程： 吸附(adsorption)噬菌体吸附宿主细胞时，尾部末端的尾丝散开并附着于细胞表面的特异性受体上，刺突和基板固着于细胞表 面。 不同噬菌体吸附于宿主细胞的部位不同。宿主细胞表面对个种噬菌体也具有特异性的受体，同时吸附作用 也受各种外界因素的影响。 侵入(penetration) 吸附后，尾髓末端所携带的少量溶菌酶水解局部细胞壁的肽聚糖产生一小孔洞，然后尾髓收缩为原长的一 半，将尾髓推出并插入到细胞内。接着，头部的核酸通过中空的尾髓注入到宿主细胞中，而将蛋白质外壳留 在细胞外。 增殖(replication)双链 DNA 的烈性噬菌体的增殖是按早期、次早期和晚期基因的顺序来进行转录、翻译和复制的。 成熟(maturity)成熟过程实际是噬菌体的装配过程。 裂解(burst)当大量的子代噬菌体在宿主菌内完全成熟后，由于所产生的脂肪酶和溶 菌酶分别对细胞膜和细胞壁的水解作用，促使宿主细胞产生裂解作用， 从而使大量的子代噬菌体释放出来。 一步生长曲线以培养时间为横坐标，以噬菌斑数为纵坐标作图。由此绘制而成的 定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称为一步生长曲线或一 级生长曲线。 1.潜伏期(latent phase)从噬菌体吸附并将 DNA 注入宿主细胞至第一个成熟的子代噬 菌体从宿主细胞中释放出来之前这段时间，称为潜伏期。 2.裂解期(buurst phase)紧接在潜伏期后，宿主细胞迅速裂解，培养液中大量的子代噬菌体不断地释放出来，表现在噬菌体效 价急剧增高，也称为突破期，生长曲线表现为一陡斜的直线。 3.平稳期(plateau phase)被感染的宿主细胞在裂解期全部被裂解后，培养液中的噬菌体效价达到最高电，此时便进入平稳期。 补充：效价指每毫升试样中所含有的侵染性噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位。 噬菌斑在平板的菌苔上形成一个肉眼可见的无菌、透亮、近圆形的空斑。 11、噬菌体对发酵工业的危害？如何防治？ 对发酵工业的危害：在短短的几个小时内，发酵液中的菌体全部被破坏，不能再继续发酵积累产物。轻则减产，重则倒罐， 给发酵工业带来了严重的威胁并造成重大的经济损失。 工业上预防噬菌体感染的措施： 1.消灭噬菌体及其寄主菌。 2.保证无菌空气净化系统的严密有效。 3.彻底消除设备死角及渗漏，排除隐患。 4.严防种子携带噬菌体进入发酵罐(种子液要经过严格噬检) 。 5.备有不同噬菌体类型的生产菌，定期轮换使用菌种。 6.选育抗噬菌体突变菌株。 7.必要时可考虑添加某些噬菌体抑制剂。 五、工业上重要的微生物及产品 1、工业应用的主要细菌及其产 品？ 大肠杆菌 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。 主要用途有: 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 大多数种不运动。革兰氏阳性。 主要用途有：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 革兰氏阳性菌（老培养物中的细胞可能是阴性） ，无芽孢，多数不运动。 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 革兰氏阳性、不形成芽孢、不运动。 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 俗称枯草杆菌 无荚膜，运动（周生鞭毛） ，革兰氏染色阳性。 主要用途有：生产各种酶制剂、发酵生产核苷、生产某些抗生素、生产各种多肽、蛋白质类药物和酶。 2、产抗生素的主要生产菌？ 青 霉 素 ： 产黄青霉 红霉素：红色链霉菌 螺旋霉素：生二素链霉菌 头 孢 菌 素 C： 顶孢头孢子菌 链霉素：灰色链霉菌 庆大霉素：棘孢小单孢菌 四环素：金霉素链霉菌 第 11 页 共 23 页 3、酿酒酵母的形态特点与繁殖及其生 产上的用途？ 形态特点：酵母菌的细胞主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡和线粒体等构成。酵母细胞壁与细菌细胞壁相比，在 坚韧性上较差，在结构和组成分上也大不相同。酵母细胞壁可分三层：外层的组成分是甘露聚糖和磷酸甘露聚糖， 约占 40 % 45%；中间层是蛋白质，约占 5% 10%, 其中有些是与甘露聚糖相结合的各种酶类（如葡聚糖酶、蔗 糖酶、脂酶等） ；内层的组成分是葡聚糖，约占 35% 45%，为分枝状聚合物, 是维持细胞壁机械强度的主要成分。 此外，细胞壁中还含有酯类（3% 8%） 、少量几丁质（1% 2%）和灰分。酵母菌为真核微生物，其细胞核由双层 多孔核膜包裹着，膜孔直径约为 80 100 nm，用以增大膜的透性和膜内外的物质交换。细胞核中含有由 DNA 和 组蛋白结合而成的线状典型染色体。 在有氧时生长的酵母细胞质中，分布有一种数目较多，棒状或圆筒状，大小为 0.3 10.5 3 m 的细胞器 线粒体。在老龄的酵母细胞质中，出现一个被单层膜包围的液泡。 繁殖方式：可分为无性繁殖和有性繁殖两种方式。无性繁殖主要有芽殖、裂殖、产无性孢子（节孢子、掷孢子、厚垣孢子）等 三种方式，而有性繁殖则以产生有性孢子子囊孢子的方式进行繁殖。其中，最典型和最主要的繁殖方式是芽殖、 裂殖和产子囊孢子 酿酒酵母主要用途有：用于生产酒精（乙醇） 、用于生产白酒和其它饮料酒、用于食品工业生产多种食品、用于医药工业生产 各种医药品。 4、淀粉酶、蛋白酶、柠檬酸、谷氨酸的主要生产菌？ 淀粉酶：黑曲霉 蛋白酶：鲁氏毛霉 柠檬酸：黑曲霉 谷氨酸： 5、毛霉、根霉、曲霉、青霉形态 上的差异？ 毛霉 根霉 (rhizopus) 的菌丝无横膈膜，单细胞。菌丝体白色，气生性强，在固体培养基上迅速生长交织成疏松的棉絮状菌落， 可蔓延充满整个培养皿。 根霉在固体培养基上或自然培养物上生长时，由营养菌丝体产生具有延伸功能的弧形匍匐菌丝 (stolon)，在培养基表面 向四周蔓延生长。由匍匐菌丝分化出分枝状的假根 (rhizoid)，接触基质并吸取养分。在与假根相对的方向上生出孢囊梗（柄） ， 顶端膨大形成孢子囊，内生孢子囊孢子。孢子囊内有一近球形的囊轴，囊轴茎部与梗相连处有囊托。孢子囊成熟后，孢子囊壁 消解或破裂，可释放出大量的孢子囊孢子。 曲霉 (aspergillus) 的菌丝有横膈膜，为多细胞丝状真菌。某些菌丝细胞特化膨大成为厚壁的足细胞，由足细胞生出直立 的分生孢子梗（无横隔） ，顶部膨大形成球形的顶囊。在顶囊的表面以放射状生出一层或两层小梗（初生小梗、次生小梗） ，小 梗的顶端着生成串的分生孢子。顶囊、小梗及分生孢子链一起构成分生孢子穗（或分生孢子头） ，分生孢子穗具有各种不同的 颜色和形状 。 青霉 ( penicillium ) 的菌丝与曲霉相似，有横隔，多细胞，但无足细胞。分生孢子梗（也有横隔）直接由气生菌丝生出， 顶端不膨大成为顶囊，而是经过多次分枝成为帚状枝（孢子穗） 。帚状枝是由单轮、二轮或多轮分枝构成，对称或不对称。最 后一轮分枝称为小梗，在小梗顶端产生成串的蓝绿色分生孢子。有极少数青霉能产生闭囊壳，内生子囊和子囊孢子。 六、微生物营养 1、微生物的营养类型的分类？ 答：根据能源的性质不同可把微生物分为光能营养型微生物和化能营养型微生物 根据碳源的性质不同可把微生物分为自养型或无机营养型微生物和异养型或有机营养型微生物 (1)光能自养型微生物 光能无机营养型微生物又称光能自养型微生物。它们具有光合色素，既能通过光合磷酸化作用产生 ATP，又能以还原性无 机化合物为供氢体，还原二氧化碳而合成细胞物质。 例：藻类 某些原核微生物（如蓝细菌） 绿硫细菌和紫硫细菌 (2)光能异养型微生物 光能有机营养型微生物又称光能异养型微生物。它们像光能自养微生物一样能够利用光能， 但必须以外源有机化合物作为 主要碳源和供氢体，在人工培养时通常还需要提供生长因子。 例：红假单胞菌 (3)化能自养型微生物 化能无机营养型微生物又称化能自养型微生物。它们能利用无机化合物氧化时释放的能量，把二氧化碳中的碳还原成细胞有 机物碳架中的碳。 例：氧化亚铁硫杆菌 (4)光能异养型微生物 化能有机营养型微生物又称化能异养型微生物。它们以有机化合为碳源，利用有机化合物氧化过程中氧化磷酸化提供的 ATP 而生长。这类微生物的特点是其能源与碳源往往相同。 例：原生动物 真菌 大多数细菌、放线菌 2、培养基应该具备微生物生长 所需要六大营养要素？功能？ 实验室中常用的药品？ 1.水 水是微生物最基本的组成成分，在微生物细胞中含量达 7090，因而水也是微生物最基本的营养要素。 生理功能：1.微生物体内体外的溶剂，绝大多数营养成分通过水来溶解和吸收，代谢废物通过水进行排泄。 第 13 页 共 23 页 2.是细胞质组分，直接参与各种代谢活动。 3. 比热高，传热快，有利于调节细胞温度和保持环境温度的稳定。 2.碳源 碳源凡被微生物用来构成细胞物质或代谢产物中碳架来源的营养物。微生物对碳源的需要量最大，是微生物所需的最基本营 养要素。 生理功能：1.为菌体本身的合成提供碳架来源 2.为生命活动提供能量 3.可作能源 4. 是微生物细胞物质及其代谢产物的重要组成部分 异养微生物糖类是最好的碳源，其中以葡萄糖和蔗糖最为通用。 自养微生物可利用 CO2 和非C=C键化合物作为生长的主要碳源或唯一碳源。 3.氮源 氮源凡能被微生物用于构成细胞物质和代谢产物中氮素来源的营养物。氮源物质一般不能用作能源，只有少数自养菌能利用 铵盐、硝酸盐既作为氮源又作为能源。 生理功能：1. 为菌体本身的合成代谢提供氮素来源 2.可为极少数微生物的生命活动提供能量 3. 是微生物细胞物质及其代谢产物的重要组成部分 氮素自养微生物能够利用无机氮来合成有机物的微生物 固氮微生物利用空气中氮分子的微生物 4.无机盐 无机盐为微生物生长提供必需的矿质元素。 生理功能：1.参与酶的组成，构成酶活性基，激活酶活性。 2.维持细胞结构的稳定性 3.调节细胞渗透压 4.控制细胞的氧化还原电位 5.作为某些微生物生长的能源物质 微生物对无机盐的需求量通常将无机盐分为主要元素和微量元素两类 主要元素：磷、硫、钾、钠、钙、镁等元素参与细胞结构物质的组成，并有能量转移、细胞透性调节等作用，微生物对 它们的需求量相对大些，没有它们，微生物不能生长。 微量元素：铁、锰、铜、锌、钴等元素的盐类进入细胞一般是作为酶的辅助因子，微生物对它们的需求量甚少，一般配制培养 基时没有另外加入的必要。 5.生长因子 生长因子又称生长因素，是指某些微生物不能用普通的碳源和氮源物质合成，而必须另外加入少量的生长需求的有机物质。 不同微生物需要不同的生长因子。 生理功能：以辅酶与辅基的形式参与代谢中的酶促反应。 补充：营养缺陷型(auxotrophic)微生物缺乏合成生长因子能力的微生物。 3、选用和设计培养基的原理和方法？基本培养基、完全培养基、鉴别培养基？伊红和美蓝鉴别大肠杆菌的原 理？ 设计培养基方法 (1)调查研究 1.查阅文献，走访同行 2.调查生态，察看“嗜好” (2)试验比较 培养基的类型 按培养基的营养成分是否完全区分 1.基本培养基（minimal medium ） 亦称“最低限度培养基” 。它只能保证某些微生物的野生型菌株正常生长，是含有营养要求最低成分的合成 培养基，常用“”表示。经过诱变的营养缺陷型菌株不能生长。 2.完全培养基（complete medium） 在基本培养基中加入一些富含氨基酸、维生素和碱基之类的天然物质（蛋白胨） ，即加入生长因子而成完全 培养基。可用来满足微生物的各种营养缺陷型菌株的生长需要，常用“ ”表示。 按培养基的用途区分 3.鉴别培养基（differential medium） 在培养基中加入某些试剂或化学药品，使难以区分的微生物经培养后呈现出明显差别，因而有助于快速鉴 别某种微生物。 伊红美蓝(EMB)培养基就是一种常用的鉴别性培养基。 原理：大肠杆菌能发酵乳糖产酸，并和指示剂伊红美蓝发生结合，结果大肠杆菌形成较小的、带有金属光泽的紫黑色菌落。 4、营养物质进入细胞的方式？促 进扩散与主动运输的区别 ？基团转位的原理？ 4 种营养物质的运输机制 实际上一种或多种运送方式可能同时存在于一种微生物中，对不同的营养物进行跨膜运输而互不干扰。 1.单纯扩散（simple diffusion） 少数低相对分子质量的物质是靠被动扩散渗入或渗出细胞，扩散的速度靠细胞内外的浓度梯度来决定。扩散由高浓度向 低浓度，当细胞内外此物质浓度达到平衡时便不再进行扩散。被动扩散的动力来自细胞内外的浓度差。 扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式。水和一些气体分子(CO2 O2)等简单化合物可通过单纯扩散透过细胞膜。 2.促进扩散（facilitated diffusion） 促进扩散与单纯扩散相似，也是靠物质的浓度梯度进行，而不消耗能量，但与单纯扩散不同的是促进 扩散需要专一性的载体蛋白存在于细胞膜上，可与相应的营养物结合形成复合物，然后扩散到膜内部，并 释放出营养物。 促进扩散的动力来自细胞内外的浓度差，当细胞内外此物质浓度达到平衡时便不再进行扩散。 3.主动运送（active transport ） 主动运送又称主动运输，是细胞膜的最重要的特性之一，类似于促进扩散过程，但不同的是被运输的营养物或溶质可以 逆浓度梯度移动，并且需要消耗代谢能。 加入细胞形成能量的抑制剂，如叠氮化物或碘乙酸则可抑制主动运输，而促进扩散和被动扩散不受影响。 4.基团移位（group translocation） 某些细菌自外界吸收特定的糖类，跨膜运输到细胞内部是以其磷酸化的衍生物被释放的形式来进行的，这种运输方式需 要能量，类似主动运送，细胞内部的糖的磷酸盐不能跨膜运出。 大肠杆菌吸收葡萄糖是依靠这种方式进行的。 优点：虽然在运输过程中消耗了 1 分子 ATP，但能量并未浪费，而是有效地保存在糖6磷酸中。 第 15 页 共 23 页 5、Na+,K+-ATP 酶系统？ Na+-K+-ATPase 是存在于原生质膜上的一种重要离子通道蛋白 功能： 利用 ATP 能量将 Na+由细胞内泵出细胞外，并将 K+泵入细胞内 该酶由大小两个亚基组成（MW： 12 万，5.5 万） 作用步骤： 1ATP 酶（E）在细胞内侧与 3 个 Na+结合，同时消耗能量 2. 磷酸化 ATP 酶（E+）构象变化将 Na+排出胞外，并与 2 个 K+结合 3. K+激发 E+脱磷酸化恢复为 E，同时将 K+运入细胞 七、微生物生长 1、微生物生长的测定方法？ （1）细胞物质总量测定 1.直接测定法 a.体积测定法通常将待测定的培养液放置在刻度离心管中作自然沉降或进行一定时间的离心，观察沉降物的体积。 b.干重测量法采用离心法或过滤法获得菌体，然后烘干至恒重，称量。一般干重为湿重的 1020。 2.生理指标法 氮量测定法(常用)：粗蛋白总量含氮量6.25 （2）微生物细胞数的测定 1.直接计数法此法比较常用，但得到的结果是包括死细胞在内的总菌数。 2.平板菌落计数法 3.DNA 含量测定法 4.比色(比浊) 法 2、微生物生长曲线并解释之？ 1.延迟期（lag phase ） 又称停滞期、调整期和适应期。这是培养基接种后开始的一个适应期。 生理特征： a. 菌体内物质量明显增长，菌体体积增大，杆菌则表现为菌体明显伸长。 b. 代谢活跃。 c. 对外界不良环境条件如食盐浓度、温度、辐射及抗生素等化学药品的反应敏感。 2.对数期（logarithmic phase） 又称指数期，是指细菌经过对新环境的适应阶段后，细胞数以几何级数增加的阶段。 生理特征： a. 细胞高速生长繁殖。 b. 温度影响细胞的生长繁殖速度，接近最适生长温度则速度快。 c. 处于对数前期的细胞对理化因素仍比较敏感，而且菌体大小均匀，单个存在的细胞占多数。因此在研究细菌的代谢和 遗传特性时，使用这个时期的细胞较佳。 d. 用处于对数期后期的细菌接种合适的发酵培养基可以缩短延迟期。 3.稳定期（stationary phase ） 又称平衡期或行定期。由于营养物质的逐渐消耗和有生理毒性的代谢物质在培养基中的积累，以及其他条件对细菌生长不 利的改变，到对数期的末期，细菌分裂速度降低，繁殖率和死亡率逐渐趋于平衡，活菌数基本保持稳定。 生理特征： a. 细胞分裂速率降低，细胞质内累积细胞贮存物。大多数产芽孢细菌则在此时产生芽孢。 b. 代谢活动继续进行，并保持相当水平。 c. 稳定期的长短因菌种和培养条件而异，是积累代谢产物的重要阶段。 4.衰亡期（decline phase） 稳定期后期，由于营养缺乏、代谢废物堆积会使细菌死亡速度超过繁殖速度，活菌数明显下降，从而进入衰亡期。 生理特征： a. 细胞内颗粒更明显，出现液泡，细胞出现多种形态，包括畸形和衰退形。 b. 因细菌本身所产生的酶和代谢产物的作用而使菌体分解死亡。 c. 衰亡期与其他各期相比相对较长，其时限取决于细菌本身的特性及环境条件。 4、倍增时间、比生长速率？微生物生长动力学 monod 方程？连续培养的条件？ P94-96 倍增时间：对数期内戏剧细胞数目以稳定的速率按几何级增加，因此根据细胞增加的总数可以计算出细胞每分裂一次所需要 的时间（时代时间 G，亦称菌体倍增时间） 比生长速率： 连续培养：在对数生长期的培养容器内不断添加新鲜培养基，同时不断放出培养物，从而使微生物所需营养能及时得到补充， 有害的代谢产物及时排除，菌体生长不受影响，始终维持在对数生长期的一种培养方法。 装置：培养室，无菌培养基容器和调节流速的控制系统。必要时还装有通气、搅拌装置。 5、控制微生物生长繁殖的主要方法及原理有哪些？ 灭菌(sterilization) 采用强烈的理化因素是任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。 消毒(disinfection)采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害 的措施。 防腐(antisepsis)利用某种理化因素完全抑制微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生质变的措施 主要创造低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度的环境和添加防腐剂 化疗(chemotherapy)利用具有高度选择毒力 (对病原菌具有高度毒力而对宿主无显著毒性 )的化学物质来抑制宿主体内病原微生 物的生长繁殖，从而治疗该传染病 第 17 页 共 23 页 1.物理灭菌 高温灭菌 原理：a 高温能引起蛋白质和核酸不可逆地变性失活 b 高温能破坏细胞质中其他活性物质 c 细胞膜被热溶解而形成小孔使胞内物质泄漏致死 湿热灭菌效果比干热灭菌好：1. 由于湿热易于传递热量，湿热蒸汽的穿透力比干热大 2. 湿热易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性 高温灭菌的方法： 干热灭菌法灼烧是一种最彻底的干热灭菌方法，但它只能用于接种环、接种针等少数对象的灭菌。 湿热灭菌法比干热灭菌法更有效 2.化学杀菌或抑菌 表面消毒剂对一切活细胞都有毒性，不能用作微生物活细胞内的化学治疗用药剂。 原理：当其在极低浓度时，常常会对微生物的生命活动起到刺激作用，随着浓度逐渐增高，就相继出现抑 菌和杀菌作用，形成一个连续的作用谱 抗代谢药物 原理：抗代谢药物在化学结构上与微生物所必需的代谢物类似，以致能竞争性地于特定酶结合，阻碍酶的 功能发挥，干扰代谢的正常进行。 抗生素 6、填写下表 杀菌方法 使用温度 作用时间 应用举例 巴斯德消毒法 6085 15s30min 用于牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体 烘箱灭菌法 160170 常用玻璃器皿，金属器皿及其它干燥耐热物品 高压灭菌锅法 121 1520min 适合一切培养基及多种器材、物料的灭菌 7、下列物品采用什么方法灭菌？ 说明理由。培养基 玻璃器皿 室内空气 酶溶液 培养基：高压蒸汽灭菌法 时间短，灭菌效果好它可以杀灭所有的微生物, 包括最耐热的细菌芽孢及其它休眠体。 玻璃器皿：干热灭菌法 室内空气：紫外线灭菌 酶溶液： 8、青霉素的作用机理？细菌耐 药性机理是哪些? 青霉素的作用机理： 青霉素抑制肽聚糖的合成，因而细菌细