微生物学复习题和参考答案

微生物学复习题和参考答案（农学类） 第一章绪论 一、复习题（30 题） 1.什么是微生物？简述其 3 大特点和所属类群。 2.什么是马铃薯晚疫病？试述其在历史上对人类的一次严重危害。 3.如何理解“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学要算是微生物学了”？ 4.人类认识微生物世界的主要障碍是什么？在微生物学发展早期，学者们是如何逐一克服的？ 5.微生物学的发展经历了哪 5 个时期？各期的代表人物是谁？ 6.试简介列文虎克（A.vanLeeuwenhoek，16321723），并说明他对微生物学的贡献。 7.巴斯德学派在微生物学发展中有何重大贡献？ 8.科赫学派在微生物学发展中有何重大贡献？ 9.由巴斯德设计的著名曲颈瓶试验，有何重大的理论与实际意义？ 10.巴斯德、科赫等微生物学研究成果的“横向扩散”，产生了哪些分支学科？各学科的代表人物是谁？ 11.微生物学史上的“成熟期” 始于何时、何人？试简述本期的特点。 12.在医疗保健事业的发展史中，与微生物学有关的“六大战役”是什么？它们对人类的进步起了什么作用？ 13.在发酵工业和生物工程产业中有哪些关键性的工艺技术？试述青霉素的大规模生产对当代发酵工业和生物 工程所产生的巨大影响。 14.什么是生物工程（学）？它由哪 5 大具体工程组成？它们间的相互关系是怎样的？ 15.简述微生物在生态平衡和环境保护中的作用。 16.微生物学对生物学基础理论的研究有何重大贡献？为什么微生物可以发挥这种作用？ 17.为什么说微生物是基因工程的支柱？ 18.在经典遗传学发展为分子遗传学的过程中，微生物起了什么作用？为什么能起这种作用？ 19.微生物学有哪 6 类分科？试简述分类依据并各举数例。 20.试列举 10 项起源微生物学研究的特有操作技术。 21.试列举微生物学中 3 项最重要的独特技术，并分别说出其创始人、基本原理及其对发展微生物学的贡献。 22.何谓科赫法则（Kochs Postulates）？ 23.微生物的“生长旺、繁殖快”特性对发酵生产有何实际意义？试举例说明之。 24.为什么说在微生物的 5 大共性中， “体积小、面积大”这一条是最根本的？ 25.微生物的“生长旺、繁殖快”特性对生物学基础理论的研究有何意义？试举例说明之。 26.微生物界有哪几项特点可称得上是“生物界之最”？（应答 10 项） 27.当前人类正面临哪 5 大危机？解决危机的关键是什么？为什么说在解决这些危机中微生物可以发挥其不可 替代的作用？ 28 简述现代微生物学发展的 6 大趋势。 29.为什么说“21 世纪是生物学世纪”？ 30.简述微生物学在那几方面的突出贡献使人类的平均寿命延长了几十年。为什么？ 二、参考答案（54 小题） 1.答案定义：一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。 特点：个体微小（简单蛋白质 铵盐 硝酸盐 N 2 2.答案 C.H.O.N.X 型，例如：复杂蛋白质、核酸、牛肉膏等。 C.H.O.N 型，例如：一般氨基酸。 C.H.O 型，例如：糖类、淀粉、醇类、有机酸、脂类等。 C.O 型，例如：CO 2 C.H 型，例如：甲烷、石油及其不同馏分、石蜡油等。 C.O.X 型，例如：NaHCO 3、CaCO 3 等 X 指 C、H、O、N 外的任何一种或几种元素。 （顺序可以颠倒，每种物质写 12 种即可。 ） 3.答案元素水平：C.H.O 型 化合物水平：糖、有机酸、醇、脂类等。 培养基原料水平：葡萄糖、蔗糖、各种淀粉或糖蜜等。 4.答案糖类 醇类 有机酸 脂类 5.答案葡萄糖 果糖 甘露糖 半乳糖 6.答案淀粉 纤维素 木质素 几丁质 琼脂 30 7.答案 B 族维生素：如 VB1、 VB2、VB 12、VB 6 烟酸、泛酸、叶酸、肌醇、胆碱。 生物素。 丙氨酸、天门冬氨酸、亮氨酸、赖氨酸、丝氨酸等 18 种氨基酸。 8.答案丙氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸等 15 种氨基酸。 维生素 B2、VB 6。 烟酸、泛酸。 生物素。 9.答案光能营养型。如光合细菌中的绿硫细菌或红硫细菌或红螺菌。 化能营养型。大多数细菌如痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌；放线菌和真菌。 （举例可答其中一种） 10.答案无机营养型。如光合细菌、亚硝化细菌、硫化细菌等。 有机营养基。如细菌中的大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，放线菌及真菌等。 （举例可答其中一种） 11.答案自养型。如光合细菌中的绿硫细菌、红硫细菌。 异养型。如细菌中的大肠杆菌，枯草芽孢杆菌；放线菌及真菌。 （举例可答其中一种） 12.答案氨基酸自养型。如大肠杆菌。 （或硝化细菌、固氮菌） 。 氨基酸异养型。大量的异养微生物，如细菌中的乳酸菌，金黄色葡萄球菌等。 （举例可选其中一种） 13.答案渗透营养型。如：细菌（或放线菌、真菌） 。 吞噬营养型。如：原生动物（变形虫） 。 14.答案腐生型。如大肠杆菌。 寄生型。如立克次氏体。 15.答案内源调节和外源调节 内源调节：由于微生物生长繁殖过程中产生的代谢产物，如有机酸会改变培养基原有的 pH 值，如不适当加 以调节，则会抑制或者杀死菌体。在培养基配制时应考虑其 pH 值的调节能力，通过培养基内在成分发挥的调节作 用，称为 pH 的内源调节，如采用磷酸缓冲液的方法，可以使培养基中的酸性物质或碱性物质得到中和，获得 pH6.07.6 间的一系列稳定 pH 值；另外，加入不溶性 CaCO3 可以不断中和由于微生物代谢产生的有机酸。 外源调节：按实际需要不断流加酸液或碱液到培养液中，或流加适当的碳源（如糖） 、氮源（如尿素）到培 养液中以调节培养基的 pH 值。 16.答 案 由 于 微 生 物 在 生 长 繁 殖 过 程 中 会 产 生 引 起 培 养 基 pH 改 变 的 代 谢 产 物 ， 如 产 有 机 酸 过 多 时 ， 若 不 适 当 加 以 调 节 ， 就 会 抑 制 或 杀 死 微 生 物 ， 在 设 计 培 养 基 时 ， 须 考 虑 其 pH 调 节 能 力 。 调节方法 1：采用缓冲液方式，调节 和 两者浓度比可获得从 pH6.07.6 间一系列稳定的 pH, 当两者摩尔浓度相等时，溶液的 pH 可稳定在 pH6.8。其反应原理如下： 调节方法 2：加入不溶性 。当 加入液体或固体培养基时，由于其水不溶性，不会使培养基 pH 升 高，但当微生物在生长过程中不断产酸时，它逐渐溶解，并发生下列反应： 也可以加入 NaHCO3： 17.答案天然培养基。如培养细菌用的肉汤蛋白胨培养基，培养酵母菌的麦芽汁培养基。 31 组合培养基。如培养放线菌用的淀粉硝酸盐培养基，培养真菌用的蔗糖硝酸盐培养基。 （答高氏一号和察氏 培养基也可） 半组合培养基。如培养真菌用的马铃薯蔗糖培养基。 18.答案固体培养基。如培养细菌用的肉汤蛋白胨琼脂培养基。 半固体培养基。如用于细菌动力观察的肉汤蛋白胨琼脂半固体培养基（琼脂用量为 0.5） 液体培养基。如用于培养细菌用的肉汤蛋白胨液体培养基。 19.答案异养微生物与自养微生物对营养要素的需求 异养微生物 自养微生物 碳源 糖、醇、有机酸等 CO2、碳酸盐等 氮源 蛋白或其降解物，有机 氮化合物，无机氮化合 物，氮气 无机氮化合物，氮气 能源 与碳源同 氧化无机物或利用日光能 生长因子 一部分需要维生素等生 长因子 不需要 无机元素 无机盐 无机盐 水分 水 水 20.答案所谓营养要素系指微生物长生发育中所需要的碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐和水，而营养物系指 能为微生物提供某一种或两种以上营养要素的具体的物质，虽然营养物中包含有营养要素的元素组成，但两者并 非是完全同义的概念。 以牛肉膏为例，其元素组成为 C.H.O.N.X，其中的 C.H.O.N 为微生物提供碳源并兼有能源和氮源，是三功能 的营养物。 蛋白胨的元素组成为 C.H.O.N，同样也是具有三功能的营养物。 葡萄糖的元素组成为 C.H.O，兼有碳源和能源双重功能。 微生物的细胞由 C.H.O.N.P.S.Mg.Fe.K.Na 等元素构成，说明微生物的生长发育需要上述元素， C.H.O.N 是微 生物生长发育最基本的营养元素，含有上述元素的物质，则是满足微生物营养要素需要的营养物质，可以说，营 养物是扩大的、具体的营养要素。 21.答案凡能够以天然气、石油及其馏分（如正烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃、多环芳香烃、乙烷、丙烷等低 碳烃）及石蜡油（包括固体石蜡和液体石蜡）为碳源进行生长繁殖，以获得菌体蛋白或其产物（如多糖、有机酸、 氨基酸、维生素、核苷酸、低凝固点柴油等）的微生物，称为石油微生物。 据知至少有 8 属细菌，6 属放线菌，6 属酵母菌，6 属霉菌能利用石油。 例如：假单胞菌、甲烷氧化菌、酵母菌 芽孢杆菌、节杆菌、棒杆菌、放线菌等。 22.答案按用量递减的排列顺序为： H2O 碳源和能源 N 源 P 和 S K 和 Mg 生长因子 23.答 案 对 于 微 生 物 整 体 ， 可 利 用 的 碳 源 极 广 。 从 CO2、 NaHCO3、 CaCO3 到 糖 类 、 淀 粉 、 纤 维 素 、 有 机 酸 、 醇 、 脂 类 、 氨 基 酸 、 蛋 白 质 、 核 酸 以 及 烃 类 化 合 物 ， 均 是 微 生 物 可 利 用 的 碳 源 。 异养微生物的最适碳源是 C、H、O 型，其中糖类是最易利用的广泛碳源，其次是醇类、有机酸和脂类。在 糖类中单糖优于双糖或多糖，己糖优于戊糖；在多糖中，淀粉优于纤维素或几丁质，纯多糖优于琼脂。 不同种的微生物其具体碳源利用的范围很悬殊。洋葱假单胞菌可利用的碳源多达 90 多种，而产甲烷细菌的 碳源仅为 CO2 和少数几种 1C 和 2C 化合物，甲烷氧化菌则仅局限于甲烷和甲醇两种。 一些致病的异养菌除有机碳源外尚需 10（VV ）CO 2 才能生长。 24.答案 N、C、H、O、X 型，例如：牛肉膏，酵母膏，豆饼粉等。 N、C、H、O 型，例如：蛋白胨，氨基酸，简单蛋白质，尿素，明胶等。 N、H 型，例如：NH 3，铵盐等。 N、O 型，例如：硝酸盐等。 32 N 型，例如：N 2 （X 指 C.H.O.N 外的任何一种或几种元素） （顺序可以颠倒，每种物质写出 12 种即可） 25.答案对于微生物整体可利用的氮源谱是十分广泛的。从分子态的 N2、无机氮如 NaNO3， （NH 4)2SO4 到有机氮如 蛋白质，蛋白胨，核酸等均可作为微生物的氮源。 异养微生物对氮源的利用顺序为：N 、H 、C、O 类（如蛋白胨、尿素）或 N、C 、H 、O、X 类（如牛肉膏、 酵母膏）优于 N、H 类（如 NH3、铵盐） ，更优于 N、O 类（如硝酸盐） ，而最不易利用的则是 N 类（如 N2） 。 在微生物中，一部分微生物不需要氨基酸作为氮源，它们能把尿素、铵盐、硝酸盐或氮气自行合成为所需要 的一切氨基酸，为氨基酸自养型；一部分微生物需要外界现成的氨基酸作为氮源，为氨基酸异养型。 26.答案 CO2 和碳酸盐是光能自养菌和化能自养菌的碳源。 例如：绿硫细菌、亚硝化细菌、硫化细菌、硫细菌、氢细菌和产甲烷细菌等。 （每菌 27.答案 28.答案配制天然培养基时，可加入酵母膏、玉米浆、肝浸液、麦芽汁或动植物组织浸液。 配制组合培养基时，可加入复合维生素溶液。 29.答案 VB1 是脱羧酶、转醛酶、转酮酶的辅基，它与- 酮酸的氧化脱羧和酮基转移有关。 VB2 是 FAD、FMN 的前体物，可作为黄素蛋白的辅基，以转移氢。 VB6 磷酸吡哆醛是氨基酸消旋酶、转氨酶与脱羧酶的辅基，参与氨基酸的消旋、脱羧和转氨。 VB12 参与一碳传递，与甲硫氨酸和胸苷酸的合成和异构化有关。 30.答案各种羧化酶的辅基；在 CO2 固定中起作用；在氨基酸和脂肪酸以及糖代谢中起作用。 31.答案可作为维生素等生长因子生物测定时的试验菌。例如：一般乳酸菌都需要多种维生素才能生长，当需要检 测某种食品中是否含有某种维生素时，可采用乳酸菌作为指示菌，若生长或产酸表示该食品中含有某种维生素； 若不生长，则无。 32.答案可作为发酵法生产维生素的生产用菌株，如阿舒假囊酵母和棉阿舒囊霉可用于 VB2 的生产；谢氏丙酸杆菌、 橄榄色链霉菌、灰色链霉菌可用于 VB12 的生产。 33.答案 P：为核酸、磷酸提供 P 元素和辅酶成分 S： 作 为 含 硫 氨 基 酸 （ 如 半 胱 氨 酸 、 甲 硫 氨 酸 ） 及 含 硫 维 生 素 （ 生 物 素 、 硫 胺 素 ） 的 成 分 。 Mg：固氮酶等的辅助因子，叶绿素、菌绿素的成分，调节核糖体的聚合与崩解。 Ca：胞外酶稳定剂，蛋白酶的辅因子；细菌形成芽孢，真菌形成孢子需 Ca。 Fe：细胞色素成分，合成叶绿素、白喉毒素和氯高铁血红素所需。 34.答案碳源，能源，氢供体。 35.答案相同点： 在营养物质运输过程中均有特异性载体蛋白参加，并具有酶的性质。在膜外与被运送的营养物亲合力高，在 膜内亲合力低，故可加速营养物质从膜外运送到膜内，载体蛋白可由被运送的营养物诱导产生。 载体蛋白在两种运输方式中均发生构象变化。 不同点： 促进扩散不需要消耗能量，由膜内外营养物的浓度差驱动。 主动运输需要消耗能量用以改变载体蛋白构象，可递浓度梯度吸收营养物质。 36.答案微生物的细胞质膜是由磷脂双分子层和膜蛋白组成的半透膜，具有疏水屏障作用。 通过物理扩散方式，质膜允许许多小分子、非电离的尤其是亲脂性的分子被动地通过。 微生物细胞吸收 O2、CO 2、乙醇和某些氨基酸分子时，采用单纯扩散。 37.答案基团移位是一种既需要特异性载体蛋白又需耗能，并且营养物质在运送前后发生分子结构变化的运输方式。 其特点是每输入一个葡萄糖分子需消耗一个 ATP 的能量，运送的机制依靠磷酸转移酶系统。 其步骤为： 33 热稳定蛋白 Hpr 的激活： 糖被磷酸化后运入膜内：膜外环境中的糖先与外膜表面的酶 2 结合，再被转运到内膜表面，然后糖被 Hprp 上的磷酸激活，通过酶 2 的作用把糖磷酸释放到膜内细胞质中： 微生物细胞吸收葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、脂肪酸或腺嘌呤等物质，通常采用基团移位方式。 基团移位在大肠杆菌、金黄色葡萄球菌中研究较多。 38.答案培养一般细菌最适合使用肉汤蛋白胨天然培养基。 适用于实验室的斜面菌种、平板分离培养、液体培养或大生产的种子培养基或发酵用培养基。 培养放线菌最适合使用淀粉硝酸盐（即高氏一号）组合培养基。 该培养基用于营养、代谢、生理、生化、遗传、育种、菌种鉴定和生物测定等定量要求较高的研究工作。 培养真菌最适合使用马铃薯蔗糖半组合培养基。 该培养基适用于真菌的培养（斜面） 、分离（平板）及菌种保藏等。 39.答案 3 种：琼脂、明胶、硅胶。 琼脂：为大多数固体培养基的凝固剂，如肉汤蛋白胨固体培养基等，一般用量为 1.52。 明胶：多用考查微生物有无产蛋白酶能力的明胶柱培养基。由于明胶为蛋白质性质，可作为一些微生物的氮 源，凝固温度低，耐加压灭菌性差，故一般固体培养基少用。 硅胶：是无机凝固剂，多用于分离自养菌的硅胶平板。 由于琼脂无营养价值（为聚半乳糖硫酸酯） ，极难被微生物分解，较少的用量和很强的耐加压灭菌性能，这 些均优于明胶和硅胶，是微生物培养基制作中最优良的凝固剂，故为实验室中最常用的凝固剂。 40.答案等渗溶液：透宜微生物的生长。 高渗溶液：微生物细胞发生质壁分离。 低渗溶液：微生物细胞吸水膨胀，对细胞壁脆弱或丧失的各种缺壁细胞（如原生质体、球状体、支原体）来 说，在低渗溶液中还会破裂。 41.答案 1).基础培养基（minimum media）在一定条件下含有某类微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基， 也称为基本培养基。 2).加富培养基（enriched media）在普通培养基（如肉汤蛋白胨培养基）中加入某些特殊营养物质制成的一类营 养丰富的培养基。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物。 Eg. 培养百日咳博德氏菌（ Bordetella pertussis）需要含有血液的加富培养基。 这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等。 3)增殖培养基（complete media）在普通培养基中加入一些某种微生物特别喜欢的营养物质，增加这种微生物的 繁殖速度，逐渐淘汰其他微生物，这种培养基称为增殖培养基。常用于菌种筛选。Eg. 要分离出能利用石蜡油进 行发酵的酵母菌，只需在配方里使用石蜡油作碳源。 4)选择性培养基（selected media）一类根据某微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的 培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于菌种筛选等领域。例如，在培养基中加入链霉 素、氯霉素可以抑制原核微生物的生长，这种培养基用于分离真菌。 5)鉴别性培养基（differential media）一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂， 从而达到只需肉眼辨别颜色就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。最常见的鉴别性培养基是伊红美 蓝乳糖培养基，即 EMB（Eosin Methylene Blue）培养基。例如, 试样中的多种肠道菌会在 EMB 培养基上产生易 于用肉眼识别的多种特征性菌落，因而易于辨。例如 E. coli 强烈分解乳糖而产生大量的混合酸， 菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光（似金龟子色） 。 42.答案水属于微生物营养要素之一，其生理功能为： 水是最优良的溶剂，是胞外营养物进入胞内及代谢产物排出细胞的媒介，也是胞内生化反应的媒介。 水可维持生物大分子结构的稳定，并参与重要的生化反应。 34 水具有高比热、高汽化热和高沸点等的物理特性，有利于微生物细胞代谢过程中余热的传递，不使细胞内温 度骤然上升，有利于生化反应的进行。 固态水的密度小于液态水，有利于水体微生物的生命活动。 第六章 微生物营养代谢 一、复习题（50 小题） 1.试述嗜盐菌紫膜光合磷酸化的基本原理。 2.试列表比较有机物（以葡萄糖表示）的生物氧化与非生物氧化（即燃烧）间的异同。 3.试述 EMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 4.试述 HMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 5.简述 ED 途径及其代谢特点。 6.试从反应式和产物分子上碳原子序号的角度来比较酵母和细菌的酒精发酵（包括同型与异型发酵）的异同。 7.试述细菌酒精发酵的优缺点。 8.何谓 TCA 循环？试简述其在细胞中的反应部位、反应底物、产物和产能水平。 9.试写出黑曲霉生成柠檬酸的生化反应（不必写分子结构） 。 10.试列表比较呼吸、无氧呼吸和发酵的异同。 11.试列表比较原核生物与真核生物呼吸链的差异。 12.什么叫呼吸链（电子传递链）？试画一典型的呼吸链简图（用箭头表示即可） 。 13.试简介化学渗透学说（chemiosmotic hypothesis） 14.营化能自养的硝酸菌，是如何获得其生命活动所必需的 ATP 和H的？ 15.与异养微生物相比，化能自养微生物的能量代谢有何特点？ 16.简介无氧呼吸的 5 种类型。 17.为什么在硝化作用极其旺盛的土壤中，却只能找到极少量的硝化细菌菌体？ 18.在厌氧发酵中，一种主要的含高能磷酸的化合物 乙酰磷酸是如何产生的？又如何由它进一步产生 ATP 的？ 19.“发酵”一词有哪两种主要涵义？ 20.试列出由 EMP 途径的终产物丙酮酸出发的六条发酵途径及其代表菌名称。 21.试列表比较同型与异型乳酸发酵。 22.什么叫 Stickland 反应? 哪些微生物能进行此反应？试写出以丙氨酸和甘氨酸为底物时的总反应（不必写分 子式） 。 23.什么是光合细菌？试简述其生物学特性。 24.试用表解方式列出红螺菌目光合细菌的亚目、科和主要属的名称。 25.何谓循环光合磷酸化？它有何特点？ 26.何谓非循环光合磷酸化？它有何特点？ 27.试列表比较循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化和紫膜光合磷酸化的不同点。 28.试用表解和箭头方式写出 Calvin 循环中的甘油醛-3-磷酸是如何进一步转化和合成糖类、脂类和蛋白质的。 29.何谓 Calvin 循环？其中有哪两种关键酶？该循环可分几个阶段？试写出反应总式。 30.何谓厌氧乙酰辅酶 A 途径？试写出其主要反应步骤。 31.在生物固氮过程中，为何总是伴有 H2 的产生？H 2 的出路如何？ 32.试列表比较固氮酶两种组分的特性（至少列出 6 项指标） 。 33.简述好氧性自生固氮菌保护固氮酶免遭氧害的两种机制。 34.简述豆科植物根瘤菌保护氮酶免遭氧害的机制。 35.非豆科植物根瘤菌中的固氮酶是如何防止氧毒害的？ 36.简述蓝细菌保护其固氮酶免遭氧害的几种机制。 37.何谓细菌萜醇？试简述其生理功能。 38.青毒素的制菌机制如何？为何它对休止细胞无效？ 39.何谓操纵子？何谓诱导型操纵子？ 35 40.肽聚糖作为微生物生物合成的一个典型例子有何积极意义？ 二、参考答案（50 小题） 1.答案原理：嗜盐菌的细胞膜上约有 50的斑状紫膜区；紫膜中的视紫红质与叶绿素相似，在光量子驱动下，起 着质子泵的作用；视紫红质能把由光能照射后所产生的 H 逐出细胞膜外，从而使紫膜内外造成一个质子梯度差； 质子梯度差可驱使 H+通过 ATP 合成酶而重新进入膜内，从而合成了 ATP。 2.答案相同点：它们的总效应都是通过有机物的氧化反应而释放出其中的化学潜能、 和 。 不同点（见表） 比较项目 燃烧 生物氧化 反应 方式 步骤 一步式快速反应 多步式梯级反应 条件 激烈 温和 催化剂 无 酶（在细胞内有一定位置） 产能方式 热、光 大部分为 ATP 能量利用率 低 高 3.答案产能：每个葡萄糖分子净产 2ATP； 产中间代谢物：途径中的多种中间代谢物为多种合成反应提供必要的 原材料； 是联接多种代谢途径的重要枢纽（如与 HMP、ED 和 TCA 的联接等） 。 4.答案为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸；产生大量 NADPH2 形式的还原力； 可与 EMP 连接，以提供更 多的戊糖； 可为多种芳香族氨基酸的合成提供原料（赤藓糖-4-磷酸） ； 可使微生物顺利利用 C3C7 的各种糖作 碳源。 5.答案又称 KDPG 裂解途径。是少数缺乏完整 EMP 途径的微生物所具有一条 EMP 替代途径。 特点： 1 分子葡萄糖经 4 步反应即可快速完成反应； 产物为 2 丙酮酸、1NADH 2、1NADPH 2 和 1ATP； KDPG 是反 应中的关键中间代谢物。 6.答案一、酵母的酒精发酵 反应式：C 6H12O6+2ADP+2Pi2 乙醇+2CO 2+2ATP 产物上碳原子序号： 二、细菌的同型酒精发酵 1.反应式：C 6H12O6+ADP+Pi2 乙醇+2CO 2+ATP 36 2.产物上碳原子序号： 3.细菌的异型酒精发酵 反应式：C 6H12O6+ADP+Pi乳酸+乙醇+CO 2+ATP 产物上碳原子序号： 7.答案优点：代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少（即营养消耗少） ；代谢副产物少；发酵温度高；不必定期 通 O2。 缺点：较易染杂菌（因 pH 较高） ；耐乙醇浓度低。 8.答案即三羧酸循环。 是绝大多数好氧生物所具有的关键性产能氧化反应途径，呈循环方式。 反应部位： 真核生物：在线粒体中进行；原核生物：在细胞质中进行， 反应底物、产物和产能水平： 9.答案 10.答案 项目 呼吸 无氧呼吸 发酵 是否通过呼吸链 通过 通过 不通过 最终氢受体 氧分子 无机或有机氧化 物 中间代谢物 还原产物 水分子 无机或有机还原 物 还原后中间代谢物（乙醇、乳酸等） 产能效率 高 中 低 11.答案 37 比较项目 真核产物 原核生物 所在部位 组分的类型 有无分支链 PO 比 组分可取代性 受环境影响 线粒体膜 少而稳定 一般无 较高（3） 弱 小 细胞膜 多而变化 较普遍 较低（3） 强 大 12.答案指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势不同的氢（或电子）传递体组成 的一组链状传递序列；它能把氢或电子从低氧化还原势的部位传递到高氧化还原势部位的分子氧或其他无机、有 机氧化物，并使之还原；在氧或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生 ATP 形式的能量。 简图： 底物NADFPFe-S醌cyt.bcyt.c cyb.acyt.a 3O 2 13.答案由英国学者米切尔（mitchell）提出。 主要内容：在氧化磷酸化过程中，通过呼吸链酶系的作用，将底物分子上的质子从膜的内侧传递到外侧，从 而造成了质子在膜两侧的不均衡分布，于是形成了质子梯度差； 质子梯度差可通过 ATP 酶的逆反应把质子从膜 的外侧再输回到内侧，结果，在消除质子梯度差的同时，合成了 ATP。 14.答案 NO2-+H2ONO 3-+2H+2e 上式中产生的 2H+2e，通过正向呼吸链传递可产生 ATP，而通过消耗 ATP 的逆向呼吸链传递，则可产生还 原力H。 15.答案无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系（而异养微生物则要经 EMP 或 TCA 等途径） ；呼吸链的组分更为多 样化，氢或电子可从任一组分进入呼吸链； 产能效率比异养微生物要低。 16.答案硝酸盐呼吸：某些微生物利用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体； 硫酸盐呼吸：硫酸盐还原细菌把经呼吸链的氢交给硫酸盐这类末端氢受体； 硫呼吸：无机硫作为无氧呼吸链的最终氢受体； 碳酸盐呼吸：以 CO2 或重碳酸盐作为无氧呼吸链的末端氢受体； 延胡索酸呼吸：延胡索酸充作无氧呼吸链的末端氢受体。 （注：也可用图示法回答） 17.答案原因： 硝化细菌氧化亚硝酸时的产能效率极低； 硝化细菌还原 CO2 以合成细胞物质时，要消耗需大量耗能才能形成 的还原力H。 18.答案产生方式有多种； 由丙酮酸产生； 由乙酰 COA 产生； 由木酮糖-5- 磷酸产生； 由果糖-6-磷酸产生。 19.答案在发酵工业中：指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式； 在生物化学中：指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力H不经过呼吸链传递而直接交给某一内源氧 化性中间代谢物的一类低效产能反应。 20.答案酵母型酒精发酵：酿酒酵母；同型乳酸发酵：德氏乳杆菌；丙酸发酵：谢氏丙酸杆菌；2,3-丁二醇发酵：产 气肠杆菌；混合酸发酵：大肠杆菌；丁酸型发酵：丁醇梭菌和丙酮丁醇梭菌 （任选 5 项） 21.答案 类型 途径 产物 产能/I 萄萄糖 菌种代表 同型 EMP 2 乳酸 两 ATP 德氏乳杆菌 （或粪链球菌） 异型 HMP 1 乳酸 1 乙醇 1ATP 肠膜状明串珠 38 1 二氧化碳 菌 1 乳酸 1 乙酸 1 二氧化碳 两 ATP 短乳杆菌 22.答案指以一种氨基酸为氢供体，而以另一氨基酸为氨受体而产能的独特发酵类型。 一些梭菌（生孢梭菌、肉毒梭菌和斯氏梭菌等）能进行此反应。 总反应： 丙氨酸2 甘氨酸 3 乙酸+ 23.答案一类属于红螺菌目的营厌氧光合作用的原核生物。 特点： 只利用还原态的 H2S、H 2 或有机物作氢供体； 进行不产氧光合作用；营循环光合磷酸化以获取能量； 生活 在深层缺氧的水体中。 24.答案 25.答案一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生 ATP 的磷酸化反应。由于它是一种在光驱动下通地电子的循环 式传递而完成的磷酸化，故名。 特点：在光能驱动下，电子从菌绿素分子上逐出，通过类似于呼吸链的循环，又回到菌绿素，其间产生了 ATP； 产 ATP 与产还原力H 分别进行； 还原力H来自 H2S 等无机氢供体； 不产生 O2。 26.答案是各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的利用光能产生 ATP 的磷酸化反应。 特点：电子的传递途径属于非循环方式；在有氧条件下进行； 有两个光合系统 色素系统（含叶绿素 a） 可利用红光；色素系统（含叶绿素 b）可利用蓝光； 反应中同时产 ATP、还原力H和 O2； 还原力 NADPH2 中的 H来自 H2O。 27.答案 项目 循环光合磷酸化 非循环光合磷酸化 紫膜光合磷酸化 光合色素 菌绿素 叶绿素 视紫红质（紫膜） 对氧的要求 厌氧 好氧 厌氧 电子传递方式 循环 非循环 ATP 酶 光合系统数 1 2 1 还原力的供体 硫化氢等无机物 水 有机物 产分子氧否 无 有 无 代表生物 光合细菌 绿色植物，藻类，蓝细菌 嗜盐菌 28.答案 39 29.答案是绝大多数光能自养生物和化能自养微生物固定 CO2 的主要途径。 关键酶；磷酸核酮糖激酶，二磷酸核酮糖羧化酶。 整个循环可分羧化、还原和 CO2 受体再生三个阶段。 总反应式：6CO 2+12NAD（P）H 2+18ATPC 6H12O6+12NAD（P）+18ADP+18P i 30.答案又称活性乙酸途径。是一些能利用氢但缺乏 Calvin 循环的严格厌氧菌（产甲烷菌、硫酸盐细菌和产乙酸菌 等）用于 CO2 固定的途径。 主要反应为：CO 2甲基水平乙酰水平乙酰辅酶 A丙酮酸细胞物质 31.答案固氮酶除能催化 N2NH3 外，还具有氢酶活性，故可催化 2H+2eH2 反应。 当固氮菌生活在缺 N2 条件下时，固氮酶可将全部的 H+还原成 H2 释放；而在有 N2 条件下，固氮酶总是把 75的还原力H去还原 N2，把另外 25的H以 H2 的形式释放了。 氢的出路：多数固氮菌还含有另一种经典的氢酶，它能将被固氮菌释放的 H2 重新激活，以回收部分H 和 ATP。 32.答案 项目 组分 组分 蛋白质亚基数 4 2 Mo 原子数 2 0 活性中心 铁钼辅因子 电子活性中心（Fe 4S4） 功能 络合、活化和还原 N2 传递电子到组分上 分子量 大 小 Fe 原子数 多 少 S 原子数 多 少 Cys 的 SH 基 多 少 对 O2 的敏感性 敏感 极敏感 33.答案呼吸保护：利用一条分支的、与磷酸化解偶联的呼吸链进行较强的呼吸作用，可迅速地将周围环境中的氧 耗尽，以保护固氧酶。 构象保护：固氮酶在高氧下会形成一个无固氮活性但能防止氧损伤的特殊构象。 34.答案在根瘤内，包围根瘤菌固氮细胞 Y 类菌体的一层周膜内外，存在着一种豆血红蛋白。 豆血红蛋白与分子氧有极强的亲合力，因而就能象缓冲剂那样具有防止局部氧浓度增高的功能，从而避免固 氮酶的氧损伤。 35.答案有两类防氧机制： 与根瘤菌共生的非豆科植物：含有植物血红蛋白，能可逆地与氧结合以保护固氮酶； 与弗兰克氏菌属放线菌共生的非豆科植物：在菌丝末端可膨大成一具固氮功能的球形泡囊，其防氧机制与蓝 细菌中的异形胞相似。 40 36.答案分化出特殊的还原性异性胞，特点有 4：形大、外膜厚，以阻止氧进入细胞；无产 O2 的光合系统， 脱氢酶和氢酶活性高，细胞内还原性强；SOD 活性高，可解除 O2 害；呼吸强度高，以消耗 O2。 非异形胞蓝细菌固氮酶的保护； 固氮与光合作用时间分隔型：黑暗下固氮，光照下进行光合作用。 形成束状群体型：中央部分的细胞处于厌氧条件下，无光合系统，以利固氮。 提高过氧化物酶和 SOD 型。 37.答案一种类脂载体，是一个类异戊二烯醇，它含 11 个异戊二烯单位（C 55） 。 功能：通过两个磷酸基与 N-乙酰胞壁酸分子相接，使后者呈现很强的疏水性，从而能顺利通过疏水性的细胞 膜并转移至膜外，借以合成肽聚糖等多种胞外多糖。 38.答案青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端 D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，它们两者可相互竞争转肽酶的活力中 心。 当转肽酶被青霉素结合后，可使前后两个肽聚糖单体间的肽桥交联反应受阻，无法合成具正常机械强度的肽 聚糖，从而形成了细胞壁缺损的细胞（如原生质体、球状体等） ，极易在不利条件下裂解。 青霉素的作用机制在于抑制肽聚糖的生物合成。由于休止细胞不进行肽聚糖的生物合成，故青霉素也就无法 显示其抑菌效果了。 39.答案操纵子是一组功能上相关的基因，由启动基因，操纵基因和结构基因三部分组成。 诱导型操纵子是指一种当存在诱导物（一种效应物）时，其转录频率为最高，并随之转译出大量透导酶、出 现诱导现象的操纵子，例如乳糖操纵子。 40.答案肽聚糖是绝大多数原核生物细胞壁所含有的独特成分； 肽聚糖在细菌、放线菌等的生命活动中有着许多重 要生理功能； 是许多重要抗生素（青霉素，头孢霉素，万古霉素，环丝氨酸，杆菌肽等）的作用对象； 合成机 制复杂，必须先在细胞质中合成单体，然后运送到细胞膜外才能进行分子装配。 研究工作较深入，合成机制了解清楚。 第七章 微生物生长及控制 一、复习题（61 小题） 1.试写出 5 种抑制细菌蛋白质合成的抗生素。 2.试写出 5 种能干扰细菌核酸合成的抗生素。 3.试写出 3 种干扰细菌细胞膜功能的抗生素。 4.试写出 4 种物理杀菌方法的名称。 5.利用加压蒸汽对培养基进行灭菌时，常会带来哪些不利的影响？如何避免？请以表解法回答之。 6.哪些因素可以影响湿热灭菌的效果？试简述之。 7.简述生产实践中常用的液体培养法。 8.有害微生物的传播方式及其危害如何？对此可采用哪些有效控制措施。 9.在发酵生产中是否要求整个培养过程始终保持着同样的温度、通气量和 pH 值？为什么？试举例说明之。 10.微生物细胞内环境中的 pH 值处于何种范围 pH 值对细胞有何影响？ 11.试述在微生物的培养过程中培养基 pH 值发生变化时应如何进行外源调节。 （限定用表解法） 12.利用热力进行灭菌和消毒有哪些方法？试以表解法回答并简要地加以说明。 13.通过哪些措施可以对有害微生物进行控制？试以表解法说明。 14.试写出 5 种抑制细菌细胞壁合成的抗生素。 15.何谓细菌的同步生长？ 16.用哪两种方法可以诱导细菌的同步生长？ 17.典型生长曲线中延滞期的细菌具有哪些生理特征？ 18.细菌生长曲线中指数期（即对数期）的细菌有哪些生理特性？ 19.处于细菌生长曲线稳定期的细菌，其生理特性是什么？ 20.在细菌生长曲线中衰亡期细菌的生理特性是什么？ 21.哪些因素可以影响细菌生长曲线中延滞期的长短？ 22.导致细菌生长曲线稳定期出现的原因是什么？ 41 23.导致细菌生长曲线衰亡期出现的原因是什么？ 24.何谓细菌的典型生长曲线？ 25.生长曲线中的稳定期对发酵工业有何意义？ 26.单细胞微生物的典型生长典线可分为几个时期？其划分的依据是什么？ 27.何谓恒浊器？简述用恒浊器进行连续培养的原理。 28.何谓恒化器？简述用恒化器进行连续培养的原理。 29.试以一种细菌为例说明专性好氧菌与氧气的关系。 30.试以一种细菌为例说明兼性厌氧菌与氧的关系。 31.试以一种细菌为例说明微好氧菌与氧的关系。 32.试以一种细菌为例说明耐氧菌与氧的关系。 33.试以一种细菌为例说明厌氧菌与氧的关系。 34.何谓嗜碱微生物与耐碱微生物？试举例说明之。 35.何谓嗜酸微生物与耐酸微生物？试举例说明之。 36.哪些方法可以直接用于微生物生长量的测量？ 37.哪些方法可用于微生物繁殖数目的间接测定？ 38.简述影响细菌生长曲线指数期细菌增代时间 G 的因素是什么？ 39.何谓细菌生长曲线指数期的生长限制因子？ 40.何谓微生物的连续培养？ 41.何谓连续发酵？其优点如何？ 42.为什么说连续发酵连续的时间是有限的？目前有哪些发酵产品采用了连续发酵？ 43.何谓微生物的最适生长温度？最适生长温度对同一微生物的生长量、发酵速度和代谢产物累积量的影响是 否相同？ 44.什么是微生物生长温度的三基点？ 45.请以表解法回答：依照微生物与氧气的关系可将微生物分为哪几类？各类微生物的产能特点如何？ 46.氧气对专性厌氧菌致死的机理是什么？ 47.什么叫灭菌？灭菌中杀菌和溶菌的含义是什么？ 48.什么叫消毒？试举消毒实例说明之。 49.什么叫防腐？试述主要的防腐措施。 50.试用表解法举例说明 5 类化学杀菌剂及其典型代表。 51.何谓石炭酸系数？试举例说明之。 52.试述细菌对磺胺类药物产生耐药性的原因。 53.试述磺胺类药物杀菌的机理。 54.何谓抗生素？目前为何以抗生素取代以往的“抗菌素”称谓？ 55.什么叫半合成抗生素？试举例说明其半合成的原理。 56.根据实验室和生产实践的需要，培养微生物的装置有哪些？试分类列举之。 57.简述我国生产实践中常用的固体培养法。 58.影响微生物生长的主要因素是什么？ 59.哪些方法可以间接用于微生物生长量的测量？ 60.简述细菌、放线菌、酵母菌和霉菌生长的最适 pH 值范围。 61.在实验室和发酵工业中，如何保证液体培养中好氧微生物对氧的要求？ 二、参考答案（61 小题） 1.答案链霉素，卡那霉素，四环素，红霉素，氯霉素；（顺序可以颠倒或具有同样功能的其他抗生素） 2.答案狭霉素，丝裂霉素，放线菌素 D，利福霉素，利福平。 （顺序可以颠倒，也可写其它有相同功能的抗生素） 3.答 案 短 杆 菌 酪 肽 ， 短 杆 菌 肽 ， 多 粘 菌 素 。 （ 顺 序 可 以 颠 倒 ， 也 可 写 具 同 样 功 能 的 其 他 抗 生 素 ） 4.答案高温：湿热加压蒸汽、灼烧等；紫外光辐射；激光；超声波。 5.答案 42 6.答案灭菌物体含菌量的影响：含菌量越高，杀死最后一个微生物个体所需时间越长。天然原料含菌量高，化学试 剂含菌量少。 灭菌锅内空气排除程度的影响：空气排除不净，虽压力增高，但实际温度达不到，不能最后杀死芽孢。 灭菌对象的体积：不宜进行大容量培养基的灭菌。 灭菌对象的 pH 值影响：pH6.08.0 时微生物不易死亡， pH6.0 时易死亡。 加热与散热速度：灭菌彻底与否与预热速度快慢，灭菌后的散热速度有关，均不宜过快或过慢。 7.答案好氧菌的培养：浅盘培养：在大型的盘状容器内进行浅层液体静止培养，如早期的柠檬发酵。 发酵罐深层液体培养：在密闭的罐形培养容器内进行液体深层发酵，需通气搅拌。如生产菌体，酶制剂， 氨基酸和有机酸的发酵罐发酵法。 厌氧菌的培养：大型发酵罐：不通气无搅拌，如丙酮丁醇的液体深层发酵。 8.答案自然环境中到处都有微生物孳生，其中一部分是对人类有害的微生物，它们通过气流、相互接触或人工接种 等方式传播到合适的基质或生物对象上造成种种危害，成为污染。 其危害是：1）工农业产品、食品的霉腐变质；2）实验室中微生物、动植物组织细胞纯培养物的污染；3） 培养基养或生化试剂的染菌；4）微生物发酵工业中的杂菌污染；5）人体、动植物体受病原微生物的感染而患各 种疾病。 控制措施：1）利用高温灭菌；2）利用热水或蒸汽消毒、杀灭病原菌；3）利用消毒剂对皮肤、水果、皮肤、 饮用水消毒；4）用低温、缺氧、干燥、高渗、高酸度或加防腐剂进行防腐；5）用抗生素、磺胺等药物或中草药 进行化疗。 9.答案否： 温度：在不同生理代谢过程中，微生物并不一定需要最适的生长温度，特别是具有产量意义的代谢产物的合 成往往需要低于最适生长温度。如产黄青霉 165 小时的发酵过程中分四段控制温度 比 30C 恒温培养者青霉素产量提高了 14.7。 通气量：在发酵前期给予低通气量有利于菌体大量增殖，至对数期往往采用较高通气量，以利于产物的积累 （如短小芽孢杆菌 209 号菌株碱性蛋白酶的生产前期（10 小时以前）通气量 1：0.20.3，后期（11 小时到结束） 通气量 1：0.40.5） 。 pH 值：同一微生物在不同的生长阶段和不同的生理生化过程中也有不同的最适 pH 要求。黑曲霉在 pH2.02.5 范围内有利于产柠檬酸,在 pH2.56.5 范围内以菌体生长为主，而在 pH7 左右时，则以合成草酸为主。 10.答案微生物外环境中的 pH 变化很大，但内环境中的 pH 相当稳定，一般都接近中性，只有在周质空间中的酶和 胞外酶的最适 pH 才比较接近环境的 pH 值。 内环境中中性的 pH 值可免除 DNA、ATP 和叶绿素等成分被酸破坏，或 RNA、磷脂等被碱破坏。 43 pH 值可间接影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响微生物对营养物质的吸收。 pH 值可间接影响环境中有害物质对微生物的毒性。 pH 值可间接影响代谢反应中各种酶的活性等。 11.答案 12.答案 13.答案 44 14.答案 D-环丝氨酸，万古霉素，瑞斯托霉素或杆菌肽，青霉素，头孢菌素；（顺序可颠倒，或其他具同样功能的 抗生素） 15.答案设法使群体中的所有微生物细胞尽可能都处于同样的细胞生长和分裂周期中的培养方法，即同步培养。 通过同步培养而使细胞群体处于分裂步调一致的状态，称为同步生长。 16.答案通过环境条件来诱导同步性，如变换温度、光线或向处于稳定期的培养物中添加新鲜培养基。 通过物理学方法从随机的不同步细菌群体中选择出同步的群体，一般可采用选择性过滤或梯度离心法。 17.答案细菌的生长速率等于零；细胞形态变大或增长；细胞内 RNA 尤其是 rRNA 含量增高，原生质呈碱性；合成 代谢活跃，核糖体、酶类和 ATP 合成加快，易产生诱导酶；对外界不良条件，例如 NaCl 溶液浓度、温度和抗生 素反应敏感。 18.答案生长速率常数 R 最大，代时（ G）最短；经胞进行平衡生长，菌体内各种成分最均匀；酶系活跃，代谢旺 盛。 19.答案细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物；多数芽孢杆菌在稳定期开始形成芽孢；有的微生物在稳定 期开始合成抗生素等次生代谢产物。 20.答案在衰亡期中细菌个体死亡的速率超过新生的速率，整个群体呈现负生长；细胞形态多样，产生膨大、不规 则的退化形态；有的细菌因蛋白水解酶活力的增强发生自溶；有的微生物在衰亡期产生或释放抗生素或其他次生 代谢产物；芽孢杆菌在衰亡期释放出芽孢。 21.答案除菌种外以下 3 个因素可影响生长曲线延滞期的长短： 接种龄：如果用对数期接种龄的“种子”接种，则子代培养物的延滞期就短；如以延滞期或衰亡期的“种 子”接种，则子代培养物的延滞期就长，如果以稳定期“种子”接种则延滞期居中。 培养基成分：接种到营养丰富的天然培养基要比接种到营养单调的组合培养基中的延滞期短；接种到同种 培养基要比接种到它种培养基的延滞期短。 接种量：接种量大，延滞期短，反之则长。 22.答案营养物尤其是生长限制因子耗尽；营养物比例失调，例如 C/N 比值不合适等；酸、醇、毒素或 H2O2等有害 代谢产物的累积；pH、氧化还原电势等物理、化学条件不适宜。 23.答案外界环境对菌体生长越来越不利；细胞内分解代谢大大超过合成代谢，从而导致菌体死亡。 24.答案把少量纯种行二分分裂的单细胞细菌接种到恒容积的液体培养基中；在适宜的温度、通气条件下（厌氧菌 不能通气）进行培养；随培养时间的延长，细菌群体将有规律地生长；以细菌细胞数目的对数作为纵坐标，以培 养时间作为横坐标，可绘制出一条有规律的曲线，称之为细菌的典型生长典线。 25.答案稳定期是以生产菌体与菌体生长相平行的代谢产物（例如单细胞蛋白、乳酸等）为目的的一些发酵生产的 最佳收获期；是对某些生长因子，例如维生素和氨基酸等进行生物测定的必要前提；对