上海交大考研微生物试题部分答案

20122012 微生物微生物 一 mast cell 肥胖细胞 柱状细胞 肥大细胞 mast cell 是和血液的嗜碱性细胞同 样 具有强嗜碱性颗粒的组织细胞 存在于血液中的这柳颗粒 含有肝素 组织胺 5 羟 色胺 由细胞崩解释放出颗粒以及颗粒中的物质 可在组织内引起速发型过敏反应 炎症 由于在肥大细胞上结合的 IgE 抗体和抗原的接触 使细胞多陷于崩坏 二 1 三 3 所谓重叠基因 overlapping gene 是指两个或两个以上的基因共有一段 DNA 序 列 或是指一段 DNA 序列成为两个或两个以上基因的组成部分 重叠基因中不仅有编码序列也有调控序列 说明基因的重叠不仅是为了节约碱基 能 经济和有效地利用 DNA 遗传信息量 更重要的可能是参与对基因的调控 23 划分重叠 基因可以有不同的标准 包括基因方向 如尾对尾 头对头 重叠区域 编码区 内含子 和重叠程度 全部或部分 根据基因相 互的组织编排方式 庞大的重叠基因家族可被分成 种主要类型 图 第一 反向排 列 即反方向的基因转录而来 它们可以是会聚的 两条链的 端交汇 也可以是分 离的 两条链的 端交汇 第二 同向排列 由同一条 链上的基因编码而来 第三 嵌套排列 即一基因完全位于同向或是反向的另一基因的内含子之中 反义转录本的生物功能 生物基因组中不在同一位点的基因 其 有互补重叠 的现象称为互补或自然反义转录本 和 2 已报道原核 生物中的互补转录本的存在有很多作用 虽然真核生物反义 相对正义 的 作用还未明确确定 但研究已表明 它们可能在基因表达的多个水平发挥作用 例如转录 加工 剪接 稳定性 运输和翻译 互补转录本一般不会编码蛋白质 而是与被 调控基因杂交从而调控其表达 目前 种可能的机理可用于解释这些转录本如何调控基 因的表达 分别是 转录水平的干扰 和双链 依赖的机理 4 20132013 微生物微生物 一 群体效应 Quorum sensing 是近来日益受到广泛关注的一种细菌群体行为调控机制 很多细菌有这种能力 即分泌一种或多种自诱导剂 Autoinducer 细菌通过感应这些自诱 导剂来判断菌群密度和周围环境变化 当菌群数达到一定的阀值 quorum 菌落或集落数 后 启动相应一系列基因的调节表达 以调节菌体的群体行为 二 三 2 3 4 反硝化作用 denitrification 也称脱氮作用 反硝化细菌在缺氧条件下 还原硝酸 盐 释放出分子态氮 N2 或一氧化二氮 N2O 的过程 微生物和植物吸收利用硝酸盐 有两种完全不同的用途 一是利用其中的氮作为氮源 称为同化性硝酸还原作用 NO3 NH4 有机态氮 许多细菌 放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养 另一用途是利 用 NO2 和 NO3 为呼吸作用的最终电子受体 把硝酸还原成氮 N2 称为反硝化作用或脱 氮作用 NO3 NO2 N2 能进行反硝化作用的只有少数细菌 这个生理群称为反硝化 菌 大部分反硝化细菌是异养菌 例如脱氮小球菌 反硝化假单胞菌等 它们以有机物为 氮源和能源 进行无氧呼吸 其生化过程可用下式表示 C6H12O6 12NO3 6H2O 6CO2 12NO2 能量 CH3COOH 8NO3 6H2O 10CO2 4N2 8OH 能量 少数反硝化细菌为自养菌 如脱氮硫杆菌 它们氧化硫或硝酸盐获得能量 同化二氧化碳 以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体 可进行以下反应 5S 6KNO3 2H2O 3N2 K2SO4 4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气 从而降低了土壤中氮素营养的含量 对农业生产不利 农业上常进行中耕松土 以防止反硝化作用 反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节 可使土壤中因淋溶而流入河流 海洋中的 NO3 减少 消除因硝酸积累对生物的毒害作用 反硝化作用可以在较宽的温度范围内进行 4 65 反硝化作用都可以进行 要发生 明显的反硝化作用温度需在5 以上 最佳温度为30 60 Nommik 1956 and Malhi etal 作物生长期间温度在10 30 时 温度对反硝化影响很小 Aulakh and Rennie 1984 反硝化作用是在缺氧或厌氧的环境中进行的 因而受到土壤水分和通气状 况的制约 在旱地土壤中存在的局部或暂时性的微域环境是引起反硝化作用的条件 施用 有机肥增加好氧微生物的呼吸作用从而消耗了土壤中的氧 可造成土壤局部或暂时的缺氧 环境最终可促进反硝化作用 此外 灌水 降雨及土壤本身的组成成分都会影响土壤的水 分状况和通气状况 从而影响反硝化作用 反硝化作用 狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程 称为脱氮作用 广义的指将 硝酸盐还原为较简单的氮化合物的过程 除了脱氮作用外 还包括硝酸盐还原作用 指脱 氮作用以外的还原作用 例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用 反硝化作用的意义在于 硝酸盐还原作用使水中的低毒硝酸盐浓度降低 而使具 有较高毒性的亚硝酸盐浓度增加 所以是不利的 脱氮作用使水中的低毒硝酸盐浓度 降低 变为无毒的氮气排除 是有利的 在草缸中 脱氮作用会使对草有营养意义的 硝酸盐减少 对草是不利的 特别是在氮循环保持良好状态的生态群落中 如果要增 加脱氮作用的强度 可以创造适合反应的条件 其中保持适合的酸碱度和一定可溶性无氮 有机物浓度是关键 无氮有机物水中的存在有限 可以考虑额外添加补充 例如向水中补 充葡萄糖溶液 脱氮作用对没有排除硝酸盐途径的裸缸具有重要意义 和良好 的硝化作用一起 维持水中的低氮状态 保持水质稳定 延长换水时间 硝化作用 硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程 其作用过程如下 硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳 但它 们利用能量的效率很低 亚硝酸菌只利用自由能的 5 14 硝酸细菌也只利用自由能的 5 10 因此 它们在同化二氧化碳时 需要氧化大量的无机氮化合物 土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响 一般耕地里 每克土中只有几千至几万个 添加铵盐即可使其数量增至几千万个 土壤中性偏碱 通气良好 水分为田间持水量的 50 70 温度为 10 30 时 最适宜硝化细菌的生长繁殖 铵盐也能迅速被转化为硝酸 盐 自然界中 除自养硝化细菌外 还有些异养细菌 真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝 酸 异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高 但其耐酸 并对不良环境的抵抗能力 较强 所以在自然界的硝化作用过程中 也起着一定的作用 小木虫问答 生物脱氮过程中的硝化和反硝化 把这两个过程专门针对性的作一个对比 其实对于加深对两个过程的认识 帮助还是挺大的 下面就本人对这两过程的了解作一对 比 1 菌种方面的对比 从对氧气需求的角度 硝化菌是好氧菌 反硝化菌是兼氧菌 从对 有机物的需求角度 硝化菌是化能自养菌 反硝化菌是异养菌 2 两种过程对碱度的要求 硝化过程消耗碱度 没有足够的碱度缓冲 pH 值会下降 而反 硝化产生碱度 但还不足以弥补硝化所消耗的碱度 3 基于上述特征对运行参数的控制 1 碳源 反硝化需碳源 所以大部分脱氮工艺采 用前置反硝化 既可充分利用原水中的碳源 也可为后续硝化去除 BOD5 有时也补充外加 碳源 如加入甲醇 而硝化要求进水 BOD5最好不超过20mg L 否则有机物对自养硝化菌会 产生毒性 或者硝化池内异养菌大量生长与硝化菌争夺氧气 2 溶解氧 反硝化池保持 缺氧环境 硝化池保持好氧环境 3 碱度 反硝化前置 产生的碱度可部分补偿后续硝 化消耗的碱度 若原水中碱度不足 还需向硝化池中额外补充碱度 4 泥龄的控制 反 硝化菌是异养菌 世代期与一般异养菌类似 而硝化菌是自养菌 世代时间长 因此硝化 池需较长的泥龄才可保证硝化菌的正常生长 6 农业生产中大量使用农药 化肥等 有毒物质排入湖泊 鱼类中毒死亡 农药化肥等化 学物质流入河里 使得藻类疯长 鱼类大量死亡 化肥用药使用过程中 只有少量附着或 被吸收 其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中 通过降雨 经过地表径流的冲刷进入 地表水和渗入地表水形成污染 农药化肥使用造成河流富营养化 引起水体富营养化的原因主要是水中氮 磷的含量增 加 使得藻类等水生植物生长过多 水体富营养化是指在人类活动的影响下 生物所需的 氮 磷等营养物质大量进入湖泊 河口 海湾等缓流水体 引起藻类及其他浮游生物迅速 繁殖 水体溶解氧量下降 水质恶化 鱼类及其他生物大量死亡的现象 在自然条件下 随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积 湖泊会从平营养湖过渡为富 营养湖 进而演变为沼泽和陆地 这是一种极为缓慢的过程 但由于人类的活动 将大量 工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊 水库 河口 海湾等缓流 水体后 水生生物特别是藻类将大量繁殖 使生物的种群 种类数量发生改变 破坏了水 体的生态平衡 在富营养水体中 生长着以蓝藻 绿藻为上风种类的大量水藻 这些水藻浮在湖水外貌 形成一层 绿色浮渣 使水质变得污浊 透明度显着降低 富营养严重的水体透明度仅有 0 2 米 严重影响水中植物的光合作用和氧气的释放 同时浮游生物的大量繁殖 消耗了 水中大量的氧 使水中溶解氧严重不足 而水面植物的光合作用 则可能造成局部溶解氧 的过饱和 溶解氧过饱以及水中溶解氧少 都对水生动物有害 造成鱼类大量死亡 富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体 以及一些浮游生 物产生的生物毒素 如石房蛤毒素 也会伤害水生动物 20132013 年生化年生化 2 Bio 丙氨酸 3 1 设计实验 类似实验 体外培养的动物细胞对病毒极为敏感 因此我认为可以对 细胞进行病毒致死 然后进行细胞计数的方法来检验 具体方法如下 用含有10 FBS 的 DMEM 细胞培养基将正常生长的细胞接种于96 孔板中 于5 CO2 37oC 培养至单层 将已知蛋白稀释到一定倍数 然后每孔加入适量 一定时间后加入病毒液 同时设置两个对照 不加蛋白的病毒对照组和不加病毒的蛋白对照组 一定时间后观察细 胞出现病变的情况 若不宜观察 可用活细胞计数的方法进行检测 若此蛋白具有抗病毒 功能 理应出现一下结果 实验组与蛋白对照组细胞正常生长 而病毒对照组细胞大量死 亡 而要证明抗肿瘤功能 则选用相关肿瘤细胞进行培养 分为两组 一组加入此蛋白 另一 组加入同样剂量的 PBS 溶液 一段时间后 对肿瘤细胞进行活细胞计数 若蛋白组细胞大 量死亡 而对照组正常生长 则可以证明抗肿瘤功能 2 霍乱是一种急性腹泻疾病 由不洁的海鲜食品引起 病发高峰期在夏季 在数小时 内造成腹泻脱水甚至死亡 霍乱是由霍乱弧菌所引起的 通常是血清型 O1的霍乱弧菌所致 但是在1992年曾经有 O139的新血清型造成流行 霍乱弧菌存在于水中 最常见的感染原因 是食用被病人粪便污染过的水 霍乱弧菌能产生霍乱毒素 造成分泌性腹泻 即使不再进 食也会不断腹泻 洗米水状的粪便是霍乱的特征 霍乱弧菌分为两个生物型 一个中古典生物型即霍乱的病原体 另一个是爱尔 托生物 型即副霍乱的病原体 这两个生物型除某些生物学特征有所不同外 在形态学及血清学性 状方面几乎相同 霍乱弧菌为革兰氏染色阴性 对干燥 日光 热 酸及一般消毒剂均敏 感 霍乱弧菌产生致病性的是内毒素及外毒素 正常胃酸可杀死弧菌 当胃酸暂时低下时 或入侵病毒菌数量增多时 未被胃酸杀死的弧菌就时入小肠 在碱性肠液内迅速繁殖 并 产生大量强烈的外毒素 这种外毒素具有 ADP 核糖转移酶活性 进入细胞催化胞内的 NAD 的 ADP 核糖基共价结 合亚基上后 会使这种亚基不能将自身结合的 GTP 水解为 GDP 从而使这种亚基处于持续 活化状态 不断激活腺苷酸环化酶 致使小肠上皮细胞中的 cAMP 水平增高 导致细胞大量 钠离子和水持续外流 这种外毒素对小肠粘膜的作用引起肠液的大量分泌 其分泌量很大 超过肠管再吸收的能力 在临床上出现剧烈泻吐 严重脱水 致使血浆容量明显减少 体内盐分缺乏 血液浓缩 出现周围循环衰竭 由于剧烈泻吐 电解质丢失 缺钾缺钠 肌肉痉挛 酸中毒等甚至发生休克及急性肾功衰竭 3 叔丁氧羰基 L 丙氨酸 英文名 Boc Ala OH 1313微生物微生物 3 水华 英文 Algal Blooms 或 Algae Bloom 就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然 生态现象 是水体富营养化的一种特征 主要由于生活及工农业生产中含有大量氮 磷的 废污水进入水体后 蓝藻 严格意义上应称为蓝细菌 绿藻 硅藻等藻类成为水体中的优 势种群 大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象 由于人类经济的发展 对大自然 造成了许多干扰 最主要的是 N P 营养成分的增加 造成淡水 海水的富营养化 为水 中这些微小生物的爆发性生长提供了十分有利的条件 由于河湖中蓝藻的大量繁殖 在水 面形成一层膜 阻断了阳光和空气的进入 使水质变坏甚至发臭 称之为 水华 也有部 分的水华现象是由浮游动物 腰鞭毛虫引起的 水华 现象在我国古代历史上就有记载 另外 海水中出现此现象 一般呈红色 则为赤潮 随着人类对环境资源的开发利用活动日益增加