微生物第7-9章作业

第七章第七章 微生物的生长及其控制微生物的生长及其控制 1 获得目标微生物的纯培养分离技术有哪些 答 1 稀释法 1 平皿倾注法 2 平板涂布法 预先制备平板 然后制备并吸取适度稀释的菌液 滴于各平板中央 每皿一滴 约 0 05ml 用无菌刮刀将菌液均匀涂布于平板表面 2 平板划线法 划线的方式很多 其目的都是使平板上菌体逐渐变稀 最终形成单菌落 划 线用平板也要预先制备 常用的是以下两种方式 1 针尖稍弯的接种针火焰灭菌并冷却后 取样 在靠近平皿边缘处的平板上 将针尖 的弯曲部位接触平板 接种棒与平板面成 30 40 角 划 3 条 4 条平行线 转动平皿约 50 角 灼烧接种针 冷却后 通过前一区划 2 条 3 条平行线 并继续划 2 条 3 条不通过 前一区的平行线 再转动平皿 如此划 4 区 5 区 图 3 5A 此种方法适用于分离纯化 固体培养基上的培养物 2 灼烧并冷却的接种环取样后 在平板上作连续划线 此适用于液体样品 3 单细胞挑取法 把一滴菌悬液置于载玻片上 用安装在显微镜挑取器上的极细的毛细吸管 在显微镜下对准某一个单独的细胞吸取 再接种于培养基上培养 此法限于高度专业化的科 研 4 利用选择培养基分离法 1 采用选择性高的培养基 例如 以纤维素为唯一碳源 分离分解纤维素的微生物 用无氮培养基分离自生固氮菌 在 15ml 培养基中加 25 乳酸 1 滴 2 滴以抑制细菌生长 把 受细菌污染的霉菌分离出来 2 培养基中加抑制剂 例如 结晶紫 10mg L 可抑制 G 细菌生长 利于分离 G 细菌 KMnO4100mg L 抑制细菌和霉菌生长 利于分离放线菌 制霉菌素 50mg L 或放线酮 50mg L 利 于分离纯化放线菌 分离纯化霉菌或放线菌时 加链霉素 30mg L 金霉素 2mg L 可抑制细菌 生长 5 其他 如 高温处理 80 15min 或 100 10min 分离芽孢杆菌 4 KOH 处理痰液 分 离结核杆菌等等 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要的能量 碳源 氮源 无机盐等成分的 不足 此时 机体一方面降低或停止细胞物质合成 一方面对细胞某些非必需或失效的成分 进行降解以重新利用 水 对培养基的水活度有要求 每种微生物的生长都有最适的活度 会通过影响培养基的渗 透压力变化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 PH 影响酶活性 通过影响细胞质膜的透性 膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影 响营养物质的吸收 从而影响微生物的生长速率 氧 好氧菌 20 微好氧菌 2 10 耐氧厌氧菌 2 以下 兼性厌氧菌 有氧或无氧 专性厌氧菌 不需要氧 有氧时死亡 3 测定微生物群体生长有哪些方法 各有何特点和适用范围 答 1 直接测量 a 测体积法 粗放型 在刻度离心管中测沉降量 B 称干重法 精确法 离心法和过滤法获得菌体细胞 微生物的干重一般为 其湿重的 10 20 测定多细胞及丝状真菌生长情况的有效方法 2 间接测量 a 比浊法 用分光光度法对无色的微生物悬浮液进行测定 一般选用 450 650nm 波段 B 生理指标法 微生物的生理指标 如氮 碳 DNA ATP 等物质的含量 呼吸强度 耗氧量 酶活性 生物热等与其群体的规模成正相关 常用于对微生物的快速鉴定与检测 4 什么是抗生素 磺胺类药物的作用机理是什么 或 试述抗生素抑菌和杀菌机制及细菌耐药性机制 如何避免细菌耐药性的产生 1 抗生素是由微生物 包括细菌 真菌 放线菌属 或高等动植物在生活过程中所产生的 具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物 能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质 2 细菌不能直接利用其生长环境中的叶酸 而是利用环境中的对氨苯甲酸 PABA 和二氢喋 啶 谷氨酸在菌体内的二氢叶酸合成酶催化下合成二氢叶酸 二氢叶酸在二氢叶酸还原酶的 作用下形成四氢叶酸 四氢叶酸作为一碳单位转移酶的辅酶 参与核酸前体物 嘌呤 嘧啶 的合成 而核酸是细菌生长繁殖所必须的成分 磺胺药的化学结构与 PABA 类似 能与 PABA 竞争二氢叶酸合成酶 影响了二氢叶酸的合成 因而使细菌生长和繁殖受到抑制 5 常用的消毒灭菌的方法有那些 各种方法适用那些物品的灭菌 或 下列物品各选用什么方法消毒或灭菌 说明理由 室内空气 培养基 玻璃器皿 酶 溶液 动物血清 答 1 天然消毒法 利用日光等天然条件杀灭致病微生物 达到消毒目的 称为天然消毒 法 日光曝晒法 日光由于其热 干燥和紫外线的作用 而具有一定的杀菌力 日光杀 菌作用的大小受地区 季节 时间等因素影响 日光越强 照射时间越长 杀菌效果越好 日光中的紫外线由于通过大气层时 因散热和吸收而减弱 而且不能全部透过玻璃 因此 必须直接在阳光下曝晒 才能取得杀菌效力 日光曝晒法常用于书籍 床垫 被褥 毛毯及 衣服等的消毒 曝晒时应经常将被晒物翻动 使物品各面都能与日光直接接触 一般在日光 曝晒下 4 6 小时可达到消毒目的 通风 通风虽然不能杀灭微生物 但可在短时间内使室内外空气交换 减少室内致 病微生物 通风的方法有多种 如用门 窗或气窗换气 也可用换气扇通风 居室内应定时 通风换气 通风时间一般每次不少于 30 分钟 2 物理灭菌法 利用热力等物理作用 使微生物的蛋白质及酶变性凝固 以达到消毒 灭菌目的 称为物理灭菌法 燃烧法 是一种简单易行 迅速彻底有效的灭菌方法 但对物品的破坏性大 多用 于耐高热 或已带致病菌而又无保留价值的物品 如被某些细菌或病毒污染的纸张 敷料 搪瓷类物品如坐浴盆 也可以用火焰燃烧消毒灭菌 应先将盆洗净擦干 再倒人少许 90 酒 精 点燃后慢慢转动浴盆 使其内面完全被火焰烧到 应用此法时 要注意安全 须远离易 燃或易爆物品 以免引起火灾 煮沸法 是一种经济方便的灭菌法 一般等水开后计时 煮沸 10 15 分钟可杀死 无芽胞的细菌 可用于食具 毛巾 手绢等不怕湿而耐高温的物品的消毒灭菌 高压蒸汽灭菌法 利用高压锅内的高压和高热释放的潜能进行灭菌 此法杀菌力强 是最有效的物理灭菌法 待高压锅上汽后 加阀再蒸 15 分钟 适合消毒棉花 敷料等物品 3 化学消毒灭菌法 化学消毒灭菌法是利用化学药物渗透细菌体内 破坏其生理功能 抑制细菌代谢生长 从而起到消毒的作用 家庭常用化学消毒灭菌方法有以下三种 擦拭法 用化学药液擦拭被污染的物体表面 常用于地面 家具 陈列物品的消毒 如用 0 5 3 漂白粉澄清液 84 消毒液等含氯消毒剂 现市场都出售 要看好有效期及使 用方法 擦拭墙壁 床 桌椅地面及厕所 浸泡法 将被消毒物品浸泡在消毒液中 常用于不能或不便蒸煮的生活用具 浸泡 时间的长短因物品及溶液的性质而有不同 如用 1 3 漂白粉澄清液浸泡餐具 便器需 1 小时 用 0 5 84 消毒液浸泡需 15 分钟 而用 0 02 高效消毒片浸泡只需 5 分钟 就可 以达到目的 若浸泡呕吐物及排泄物 不但消毒液浓度要加倍 而且浸泡时间也要加倍 熏蒸法 是利用消毒药品所产生的气体进行消毒 常用于传染病人居住过的房间空 气及室内表面消毒 福尔马林 甲醛 高锰酸钾 每立方米加入福尔马林 25 40 毫升 高锰酸钾 15 30 克 两种药放置在一起即产生气体 可达到消毒目的 消毒时 必须将门窗紧闭 12 24 小时 消毒后再打开门窗进行通风 此法对各种细菌 病毒引起的传染病均有效 食醋 每立方米用 3 10 毫升食醋 加水 2 3 倍加热熏蒸 用于室内空气消毒 对于预 防流感等呼吸道传染病有效 6 名词 灭菌 消毒 防腐 同步培养 灭菌 指用物理或化学的方法杀灭全部微生物 包括致病和非致病微生物以及芽孢 使之 达到无菌保障水平 消毒 指杀死病原微生物 但不一定能杀死细菌芽孢的方法 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 同步培养 指使细胞的分裂周期为同步的培养方法 第八章第八章 微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异 1 试述历史上证明核酸是遗传物质的 3 个著名实验 为何均选择了微生物作为研究对象 答 所用的材料是细菌或病毒 遗传物质都是裸露的 没有和蛋白质结合 这样就可以直接观察 DNA 的作用 而爱受蛋白质的影响 2 抗药性突变是如何产生的 药物对抗药性突变体的产生起什么作用 答 抗药性突变和其他突变一样是不定向的基因突变 不是药物导致的 除非是引起突变的 药物 达尔文四项中的过度繁殖就是指这个 提供大量可遗传变异 突变 药物对抗药性突变体的产生起选择作用 就是 自然选择 3 试述筛选营养缺陷型突变株的方法 答 诱变 常用紫外线等物理方法和化学诱变剂等诱变形成大量营养缺陷型菌株 用 15W 或 20W 紫外灯管 距离 15cm 30cm 照射 10sec 20min 在照射受试菌前 灯管须预热 20min 使灯光稳定 菌悬液要磁力搅拌 使所有单细胞或单孢子均匀受到照射 特别要注意 应在黑暗 或红外光下操作 接种后器皿用黑布包严 防止发生可见光的修复作用 淘汰野生型 a 抗生素法 某些抗生素能杀死生长繁殖着的微生物 而对处于休止状态的微生物无杀伤 作用 如青霉素能抑制细菌细胞壁肽聚糖的生物合成 制霉菌素可损伤真菌细胞膜 二者可分别 杀死生长繁殖着的细菌 真菌 b 菌丝过滤法 适用于放线菌 霉菌等丝状微生物 在基本培养基中野生型孢子能萌发长 成菌丝体 而营养缺陷型孢子则不生长 将经诱变处理的孢子接种于液态基本培养基中 振荡培 养 10h 12h 使原养型萌发 以肉眼刚能看见菌丝为度 然后以滤纸 棉花或玻璃过滤漏斗 过滤 菌丝被滤除 未萌发的缺陷型孢子能顺利通过 从而达到富集营养缺陷型的目的 检出缺陷型的常用方法 a 逐个测定法 点种法 把经诱变处理并淘汰野生型后的菌液在完全培养基上涂布分离 将 培养后长出的每一个菌落分别点种在基本培养基和另一个完全培养基上 凡在基本培养基上不 能生长而在完全培养基的相应位置上能生长的菌落 表明其为营养缺陷型 b 夹层培养法经诱变处理后的菌液 稀释后与基本培养基混匀并倾入平皿中 待凝固后 再加上一薄层不含菌的基本培养基 培养后在皿底将长出的菌落做上标记 然后加上一层完全 培养基 再经培养后 新出现的菌落多数是营养缺陷型 此法适用于兼性厌氧的细菌 c 影印法 将丝绒包在直径小于平皿的圆柱台上 固定 作为影印接种工具 灭菌备用 将 经诱变处理并淘汰野生型的菌液涂布于完全培养基表面上 培养 待长出菌落后 用影印接种工 具在此平板上轻按一下 然后在另一基本培养基平板上按一下 经培养后在基本培养基上不长 而在完全培养基的相应部位上生长的菌落 为营养缺陷型 鉴定营养缺陷型 生长谱法 将检出的缺陷型菌株接种在完全培养基上培养 把生长的 菌体或孢子洗下 离心清洗后制成浓度为 107 个 ml 108 个 ml 的菌悬液 取 0 1ml 该悬液 与基本培养基混匀倒皿 冷凝并稍干燥后 分区加沾有各种营养物的圆滤纸片 培养 观察生长 反应 在筛选营养缺陷型的过程中必须注意表型延迟现象 由于诱变剂一般仅作用于 DNA 的某一单链 故 突变无法反映在当代的表型上 需经 DNA 复制和细胞分裂后 才使表型发生变异 此即表型延迟 现象 4 比较转化 转导和接合的异同 答 1 异 a 转化是细菌吸收外源 DNA 片段 b 转导是以噬菌体为载体来传递 DNA c 接合则是两个细菌之间通过性菌毛直接交换 DNA 2 同 实现了外源基因的导入 并获得了新的稳定重组子 表现出若干新遗传性状 5 试比较大肠杆菌中 F 质粒存在的几种方式及几种常见的杂交结果 答 1 三种存在方式 A F 细胞 以染色体外环形双链质粒 DNA 形式存在 其上不带有任何来自寄主染色体的 基因或 DNA 区段 B F 细胞 以染色体外环形双链质粒 DNA 形式存在 同时在其上还携带着细菌的染色 体基因或 DNA 区段 C Hfr 细胞 高频重组细胞 以线性 DNA 形式从不同位点整合到寄主染色体 2 常见的杂交结果 A F 与核染色体组整合形成 Hfr Hfr 脱离形成 F B F 与 F 接合 形成 F F 分离或消除形成 F C F 分离或消除形成 F F 与 F 接合形成 F D Hfr 不正常脱离形成 F F 因子与染色体组整合形成 Hfr 6 何谓菌种的退化和复壮 答 1 所谓菌种退化是指生产菌种和优良菌种由于传代或保藏之后 群体中的某些生理特 征或形态特征逐渐减退或消失 如生产菌株生产性状的劣化 遗传标记的丢失 典型性状变 得不典型等 2 复壮是指对已经退化的菌种 设法淘汰衰退的个体 使其恢复原来的优良特性 7 试述菌种保藏的基本原理及主要的菌种保藏方法 答 1 基本原理 微生物具有容易变异的特性 因此 在保藏过程中 必须使微生物的代谢处于最不活跃 或相对静止的状态 才能在一定的时间内使其不发生变异而又保持生活能力 低温 干燥和隔绝空气是使微生物代谢能力降低的重要因素 所以 菌种保藏方法虽多 但都是根据这三个因素而设计的 2 保藏方法大致可分为以下几种 a 传代培养保藏法 又有斜面培养 穿刺培养 疱肉培养基培养等 后者作保藏厌氧细菌用 培养后于 4 6 冰箱内保存 b 液体石蜡覆盖保藏法 是传代培养的变相方法 能够适当延长保藏时间 它是在斜面培养物和穿刺培养物上面覆 盖灭菌的液体石蜡 一方面可防止因培养基水分蒸发而引起菌种死亡 另一方面可阻止氧气 进入 以减弱代谢作用 c 载体保藏法 是将微生物吸附在适当的载体 如土壤 沙子 硅胶 滤纸上 而后进行干燥的保藏法 例如沙土保藏法和滤纸保藏法应用相当广泛 d 寄主保藏法 用于目前尚不能在人工培养基上生长的微生物 如病毒 立克次氏体 螺旋体等 它们必 须在生活的动物 昆虫 鸡胚内感染并传代 此法相当于一般微生物的传代培养保藏法 病 毒等微生物亦可用其他方法如液氮保藏法与冷冻干燥保藏法进行保藏 e 冷冻保藏法 可分低温冰箱 20 30 50 80 干冰酒精快速冻结 约 70 和液氮 196 等保藏法 f 冷冻干燥保藏法 先使微生物在极低温度 70 左右 下快速冷冻 然后在减压下利用升华现象除去水分 真空干燥 有些方法如滤纸保藏法 液氮保藏法和冷冻干燥保藏法等均需使用保护剂来制备细胞悬 液 以防止因冷冻或水分不断升华对细胞的损害 保护性溶质可通过氢和离子键对水和细胞 所产生的亲和力来稳定细胞成分的构型 保护剂有牛乳 血清 糖类 甘油 二甲亚砜等 8 8 名词名词 营养缺陷型 感受态 转化 转导 转导子 普遍性转导 流产转导 局限性转导 高频转导 完全或部分缺陷噬菌体 接合 F 质粒 准性生殖 营养缺陷型 指微生物等不能在无机盐类和碳源组成的基本培养基中增殖 必须补充一种 或一种以上的营养物质才能生长 感受态 细胞处于能够吸收 DNA 的状态称感受态 转化 是某一基因型的细胞从周围介质中吸收来自另一基因型的细胞的 DNA 而使它的基因 型和表现型发生相应变化的现象 转导 由噬菌体将一个细胞的基因传递给另一细胞的过程 转导子 被转导的宿主细胞基因称为转基因 导基因或转导子 普遍性转导 以噬菌体为载体 将供体菌的一段 DNA 转移到受体菌内 使受体菌获得新的 性状 如转移的 DNA 是供体菌染色体上的任何部分 则称为普遍性转导 而不同染色体片段 中各个标记基因转导频率大致相同的转导则称为普遍性转导 流产转导 转导的 DNA 不整合到受体的细胞的染色体上 虽然不能继续复制 但仍能表达 基因的功能的转导 最终将随细胞分裂而丢失 也可能出现单线遗传 局限性转导 在转导过程中 如所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因 则称为局限性 或特异性转导 也可以说只能使供体的一个或少数几个基因以噬菌体为媒介转移到受体的转 导作用称为局限性转导 高频转导 由双重溶源菌所产生的裂解物中 含有等量的 和 dga1 粒子 这就称 HFT 高频转导 裂解物 如果用低 m o i 感染复数 的 HFT 裂解物去感染另一个 E coligal 受体菌 不能发酵半乳糖的受体菌 的话 则可高频率地把它转化为能发酵半乳 糖的 E coligal 转导子 这种方式的转导 就称高频转导 完全或部分缺陷噬菌体 完全缺陷噬菌体 指仅仅含有供体菌 DNA 的噬菌体 接合 使用指粘合 接合 贴胶带 或以钉子或扣眼处理 亦指影片交叠或接合的部分 F 质粒 又称 F 因子 致育因子或性因子 是大肠杆菌等细菌决定性别并有转移能力的质 粒 准性生殖 指异核体 单个生物个体中含有两种或两种以上基因型 细胞中两个遗传物质 不同的细胞核可以结合成杂合二倍体的细胞核 第九章第九章 微生物的生态学微生物的生态学 1 为什么说土壤是微生物的 天然培养基 答 1 土壤提供了良好的基质 富含植物生长所需的各种矿物质和养分 2 土壤中还存在大量的多种微生物群 对植物水分矿物质的吸收起到很大的作用 3 土壤之间存在空隙也有利于植物的呼吸和生长 2 什么是正常菌群 试分析肠道正常菌群与人体的关系 答 1 正常人体的体表及与外界相通的腔道中 都存在着不同种类和数量的微生物 在正 常情况下 这些微生物对人类无害 称为正常菌群 2 正常微生物菌群对人体的健康起重要作用 可以说是我们保持健康 增强体质 益寿延 年及防御疾病的一个重要组成部分 a 维持人体组织器官的正常结构和功能 肠道菌群是人体内环境的重要组成部分 肠粘膜有巨大的表面与微生物接触 既是保护 机体抵抗微生物的屏障 又是微生物选择侵入机体的入口 肠道微生物在数量 位置和代谢 活性上的变动 可以改变肠粘膜的表面组成与功能 研究无菌动物对了解正常微生物菌群的 作用是有用 缺少正常肠道菌群的无菌动物常表现为 盲肠明显增大 小肠壁变薄 重量减 轻 肠组织水分比正常动物少 10 粘膜固有层少 15 并缺乏细胞 粘膜总面积比正常动 物少 33 因此吸收面积也减少 这些无菌动物特有的组织结构 在输入正常菌群后二周即 行消失 其结构功能变为与正常动物相似 因此 由此可知 细菌对肠道的正常发育是必不 可少的 b 抵御 拮抗外袭菌群的作用 首先 各种正常菌群在人体皮肤粘膜表面特定部位粘附和繁殖 形成一层自然的菌膜 是非特异性的局部保护膜 可抵御致病菌的侵袭 其次 正常微生物菌群的存在与人体免疫 系统的完善是密切相关的 实验证明无菌动物抗感染能力远比正常动物低 无菌动物淋巴系 统衰退 淋巴组织缩小 免疫活性细胞减少 对细菌感染的敏感性比一般动物高得多 正常 菌群的生态平衡对清除外袭菌方面有很大作用 实验表示 在肠道安全无菌情况下 由外界 输入的致病菌可迅速增殖 而在有正常菌群存在肠道中 由于竞争优势 使得致病菌增殖速 度明显下降 存活于肠道内的致病菌数量只有无菌动物的 0 01 l 正常菌群对外袭菌的持 抗作用可归纳如下 竞争营养物质和生存空间 降低 pH 值 产生抗菌物质 如乳杆菌 产生过氧化氢 嗜酸乳杆菌产生乳酸盐 有的细菌产生低分子肽 肠道内的厌氧菌产生未分 解的挥发性脂肪酸 戊酮 异丁酸 丁酸及醋酸都有很大抗菌力 c 产生生理活性物质 肠道微生物菌群对人体具有重大影响 它们可以完成多种代谢反应 如分解食物中的氨 基酸 由酪氨酸生成酪胺能使血管收缩 血压升高 产生的组胺具有刺激胃酸分泌的功能 由色氨酸衍生的吲哚和粪臭素使大便有令人厌恶的气味 正常微生物菌群能向人体提供营养 物质 如维生素 B1 B2 B12 K 生物素 叶酸 氨基酸等 它们和人体结成了休戚与共的 互生关系 初生婴儿的肠道中无微生物 在婴儿的血液中缺少由微生物供给的维生素 K 血 液就不易凝结 一旦出血就会畅流不止 新生儿在三天以后微生物在肠道中才繁殖起来 为 了使初生婴儿度过危险期 医生往往给新生儿注射维生素 K 实验证明 无菌动物即使很好 的喂养 仍然十分娇弱 而且必须给它们服用维生素和氨基酸才勉强地活下去 此外 正常 菌群还影响人体对糖 蛋白质 脂肪和维生素的吸收 也能改变人体消化酶的活性 粪便内 胰蛋白酶 糜旦白酶与转化酶的活性在无菌动物比正常动物显著地高 当然 人体某些正常 菌 如大肠杆菌 产生的脂多糖 即内毒素 对人本身是有害的 由此得出结论 虽然正常菌群能引起一些有害的效应 但人体却能从正常微生物菌群中 获得巨大益处 正常菌群对人体发挥起有益或有害的生理作用是有条件的 这个条件就是微 生物 人体和环境必须保持动态的生态平衡 三者保持生态平衡 正常微生物菌群才能有益 于人体的健康 否则将导致疾病 3 从原理及优缺点去归纳污水处理的几种方法 答 1 生物法 所谓生物法就是利用活性污泥中的好氧细菌及其原生动物对污水中的有机物进 行吸附 氧化 分解 最终把这些有机物变成二氧化碳和水的方法 生物污水处理法的主 要处理模式有 活性污泥法 生物膜法 氧化塘法 厌氧生物处理法以及 土地处理法 生 物法的主要特点是反应迅速 处理速度快 但是同时对于温度 ph 值等周围环境的要求 较高 2 物理法 所谓物理法是指经过物理变化的方法 比如 用活性炭吸附 用网吸附固体物 质的污水处理方法 物理污水处理法的主要处理模式有 调节匀和法 格栅法