高级微生物学试题.docx

高级微生物学作业1. 试述微生物的营养要素，以及依据不同的营养类型如何将微生物进行分类，并举出相应的例子。营养要素：碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子、水如何分类：（藻类、蓝细菌）光能自养型：这类微生物利用光作为能源,以二氧化碳作为基本碳源,以某些还原态的无机化合物（水、硫化氢等）作为供氢体还原二氧化碳。（红螺菌）光能异养型：以光为能源,以有机碳化合物（甲酸、乙酸、甲醇、异丙醇等）作为碳源和氢供体进行光合作用而生长繁殖的微生物。（铁细菌、氢细菌）化能自养型：以二氧化碳作为碳源,利用无机化合物如铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等氧化过程中释放出的能量进行生长的微生物（衣原体、立克次氏体）化能异养：以有机碳化合物作为碳源和能源.2. 什么是缺壁细菌,试简述四类缺壁细菌的形成、特点及实践意义？细胞壁是细菌细胞的基本构造，在特殊情况下也可发现有几种细胞壁缺损的或无细胞壁的细菌存在。这类细菌就被称为缺壁细菌。原生质体（protoplast）：指在人工条件下用溶菌酶除尽原有细胞壁或用青霉素抑制细胞壁的合成后，所留下的仅由细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞，一般由G+菌形成；球状体：指还残留部分细胞壁的原生质体，一般由G- 菌形成；原生质体和球状体的共同特点：无完整的细胞壁，细胞呈球状，对渗透压较敏感，即使有鞭毛也无法运动，对相应噬菌体不敏感，细胞不能分裂等。在合适的再生培养基中，原生质体可以回复，长出细胞壁。原生质体或球状体比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质和渗入诱变剂，故是研究遗传规律和进行原生质体育种的良好实验材料。L型细菌：1935年时，在英国李斯特预防医学研究所中发现一种由自发突变而形成细胞壁缺损的细菌念珠状链杆菌，它的细胞膨大，对渗透压十分敏感，在固体培养基表面形成“油煎蛋”似的小菌落。由于李斯德(Lister)研究所的第一字母是“L”，故称L型细菌。许多G+ 菌和G- 菌都可形成L型。目前L型细菌的概念有时用得较杂，甚至还把原生质体或球状体也包括在内。严格地说，L型细菌专指在实验室中通过自发突变形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。L型细菌虽然丧失合成细胞壁的能力，但是由于质膜完整，在一定渗透压下不影响其生存和繁殖，但是不能保持原有细胞形态，菌体形成高度多形态的变异菌。支原体：是在长期进化的过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的原核微生物。其细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇，因此虽缺乏细胞壁，其细胞膜仍有较高的机械强度。3. 研究微生物生态的意义和价值是什么？微生物生态是研究微生物及其生存环境间相互作用规律的科学.研究微生物生态活动的规律有着重要的实践意义.例如了解微生物的生态分布及极端环境下微生物生命活动的规律,有助于开发新的微生物资源,同时也为研究生物的进化提供理论基础.了解微生物间及微生物与其他生物间的相互关系,有助于扩大新的微生物农药,微生物肥料,及利用微生物之间的互惠关系,利用不同菌种的混合培养来生产各种有用的微生物发酵产品,为工业生产上降低成本,缩短发酵周期或提高产量等方面开辟新的途径.了解微生物在自然界物质转化过程中的作用有助于发展综合利用,为净化和保护环境提出理论依据和各种技术措施.4. 病毒有何特征？形体极其微小，一般都能通过细菌滤器，因此病毒原叫“滤过性病毒”，必须在电子显微镜下才能观察。没有细胞构造，其主要成分仅为核酸和蛋白质两种，故又称“分子生物”；每一种病毒只含一种核酸，不是DNA就是RNA。既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分。以核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖。在离体条件下，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力。对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染。还有些病毒是没有DNA或RNA的，例如朊病毒。严格来讲朊病毒不是病毒，它是亚病毒，亚病毒是类似于病毒，但是只有RNA或只有蛋白质的一种类生物，朊病毒属于只有蛋白质的那一类，它以病毒为寄主。 5. 简述微生物对温度的适应能力，为什么? 每一种微生物都有其最适温度，无论是繁殖还是生存，都有其特定的温度，如果温度变化轻则影响其正常生活，重则使其死亡。在废水生物处理中，微生物最适宜的温度范围一般为16-30，最高温度在37-43，当温度低于10时，微生物将不再生长。在适宜的温度范围内，温度每提高10，微生物的代谢速率会相应提高，COD的去除率也会提高10%左右；相反，温度每降低10，COD的去除率会降低10%，因此在冬季时，COD的生化去除率会明显低于其它季节。微生物除了需要营养，还需要合适的环境因素，如温度、pH值、溶解氧、渗透压等才能生存。如果环境条件不正常，会影响微生物的生命活动，甚至发生变异或死亡6. 按来源、性质和作用的不同，可以将细菌的毒素分为哪几类？其各自的特征是什么？毒素：细菌的毒素是病原菌的主要致病物质.按其来源、化学性质和毒性作用等不同,可分外毒素和内毒素两种,还有一些细菌释放的蛋白和酶也有类似毒素的作用.（1）外毒素是细菌生长繁殖过程中合成并分泌到菌体外的毒性物质.外毒素主要由革兰阳性菌产生,但少数革兰阴性菌也能产生.外毒素的毒性较强,大多为多肽,不同细菌产生的外毒素,对组织细胞有高度选择性,并能引起特殊的病变和症状.外毒素的化学性质为蛋白质,不耐热、易被热（5660,20min2h）破坏,性质不稳定,易被酸和消化酶灭活.外毒素具有特异的组织亲和性,选择性作用于靶组织,而引起特异性的症状和体征.外毒素具有良好的抗原性,在0.30.4甲醛液作用下,经过一定时间可使其脱毒,而仍保留外毒素的免疫原性,称类毒素.类毒素可刺激机体产生具有中和外毒素作用的抗毒素。（2）内毒素是许多革兰阴性菌的细胞壁结构成分（脂多糖）,只有当细菌死亡、破裂、菌体自溶,或用人工方法裂解细菌才释放出来.各种细菌内毒素成分基本相同,是由脂质A、非特异核心多糖和菌体特异性多糖（O特异性多糖）三部分组成.脂质A是内毒素的主要毒性成分.内毒素的性质稳定、耐热,需加热160经24h,或用强酸、强碱或强氧化剂加温煮沸30min才灭活.内毒素抗原性弱,不能用甲醛脱毒制成类毒素.内毒素LPS能刺激巨噬细胞、血管内皮细胞等产生IL-1、IL-6、TNF-等.少量内毒素诱生这些细胞因子,可致发热、微血管扩张、炎症反应等免疫保护性应答,若内毒素大量释放常导致高热、低血压休克、弥散性血管内凝血.由于所有革兰阴性菌细胞壁脂多糖结构成分基本相同,故引起的毒性作用大致类同.内毒素的毒性作用较弱,对组织细胞无严格的选择性毒害作用,引起的病理变化和临床症状大致相同,其主要生物学活性如下：致热作用；白细胞增多；感染性休克；弥漫性血管内凝血（DIC）.（3）其他毒性蛋白和酶：某些细菌产生溶血素能使血平板上菌落周围出现溶血环,如链球菌溶血素S,大肠埃希菌产生的溶血素、溶血素,葡萄球菌和链球菌等产生的杀白细胞素,能损伤和破坏中性粒细胞,导致感染中白细胞数量减少.7. 什么是古生菌？试述古生菌和细菌的主要区别。常常生活在在极端水生和陆生生境中、生存在高温、强酸、强碱或盐浓度很高的环境中，如在温度超过100或极端酸性或碱性的水中。Woese于1977年提出，生物可分为三大类群，即真核生物、真细菌和古生菌，即生物的三域系统。作为一个类群，古生菌在生理学和形态学上都是多种多样的。它们可以是需氧的、兼性厌氧的或是严格厌氧的。营养上它们从化能无机自养生物到有机营养生物。一些是中温生物；另一些是能在100以上生长的超嗜热生物。古生菌形态学上也是多种多样的，一些古生菌可以通过二分裂、芽殖或其他的机制增殖。它们有的是单细胞，然而也可以形成菌丝体或团聚体。它们染色或是革兰氏阳性或是革兰氏阴性，可以是球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则形状或多形态的。它们是直径范围为0.115m，一些菌丝体能够生长到200m长。有的古生菌具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如：以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、DNA具有内含子并结合组蛋白、RNA聚合酶和真核细胞的相似、核糖体对氯霉素不敏感；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似与肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。区别：古生菌有细胞壁但不含肽聚糖（只含假肽聚糖等成分），而细菌细胞壁中含有肽聚糖8. 外单位送来一个细菌培养物要求鉴定，你如何将其鉴定到种？9. 微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？五大共性：体积小面积大（最基本）、吸收多转化快、适应强易变异、分布广种类多、生长旺繁殖快。原因：体积小面积大，就会有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面、环境信息的交换面，故而产生了其他四个共性，巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面使微生物具有吸收多转化快、生长旺盛繁殖快的特点，环境信息的交换面使微生物适应强易变异，这也使得塔门分布广种类多。10. 细菌生长曲线分为哪几个时期?各有何特点?细菌的生长繁殖的4个时期：迟缓期，对数期，稳定期，衰亡期。迟缓期（lag phase）：又叫调整期。细菌接种至培养基后，对新环境有一个短暂适应过程（不适应者可因转种而死亡）。此期曲线平坦稳定，因为细菌繁殖极少。迟缓期长短因素种、接种菌量、菌龄以及营养物质等不同而异，一般为14小时。此期中细菌体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖合成、储备充足的酶、能量及中间代谢产物。对数期(logarithmic phase)：又称指数期。此期生长曲线上活菌数直线上升。细菌以稳定的几何级数极快增长，可持续几小时至几天不等（视培养条件及细菌代时而异）。此期细菌形态、染色、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用敏感，因此研究细菌性状以此期细菌最好。抗生素作用，对该时期的细菌效果最佳。稳定期（stationary phase）：该期的生长菌群总数处于平坦阶段，但细菌群体活力变化较大。由于培养基中营养物质消耗、毒性产物（有机酸、H2O2等）积累pH下降等不利因素的影响，细菌繁殖速度渐趋下降，相对细菌死亡数开始逐渐增加，此期细菌增殖数与死亡数渐趋平衡。细菌形态、染色、生物活性可出现改变，并产生相应的代谢产物如外毒素、内毒素、抗生素、以及芽胞等。衰亡期（decline phase）：随着稳定期发展，细菌繁殖越来越慢，死亡菌数明显增多。活菌数与培养时间呈反比关系，此期细菌变长肿胀或畸形衰变，甚至菌体自溶，难以辩认其形。生理代谢活动趋于停滞。故陈旧培养物上难以鉴别细菌。11. 论述细菌细胞的基本结构？（10分）细菌的细胞结构 基本结构包括： 细胞壁、细胞膜、细胞质、核区、 间体、核糖体、气泡和储藏物。 特殊结构包括： 荚膜、鞭毛、纤毛、芽孢。 功能：（1） 细胞壁：保护细菌细胞，维持细胞外形、渗透压。屏障保护：阻挡大分子物质。为细胞生长分裂、运动、鞭毛着生必须。与菌体抗原性、致病性有关与对抗生素等敏感性有关。 （2） 细胞质膜：渗透屏障：维持着细胞内正常的渗透压。物质运输。 参与膜脂、细胞壁各种组分以及糖被等的生物合成。参与产能代谢，在细菌中电子传递链和ATP 合成酶均位于细胞膜。分泌细胞壁和糖被的成分、胞外蛋白以及胞外酶。参与 DNA 复制与子细胞的分离。提供鞭毛的着生位点。 （3） 细胞质内含核糖体、贮藏性颗粒、载色体、质粒、气泡等。 核糖体是合成蛋白质的场所。 贮藏性颗粒是贮藏营养物质为细菌在营养贫乏时所用 兰藻和光合细菌等原核生物没有叶绿体。兰藻的类囊体是分布在细胞内，特别是分散在细胞的周边部位。光合细菌的光合作用是在含有光合色素的细胞内膜进行的。这种内膜呈小泡状或扁囊状，分布于细胞周围，称为载色体。 在质粒可作为目的基因载体、遗传物质尤为重要。 气泡具有调节细胞比重而使细胞漂浮在水中的功能。 （4）核区含极大部分物质。 （5）鞭毛具有推动细菌运动的功能。 （6）菌毛：促进细胞的粘附。促使某些细菌缠集在一起而在液体表面形成菌膜以获取充分的氧气。是许多革兰氏阴性菌的抗原菌毛抗原。 （7）糖被：保护作用：保护菌体抵抗干燥，免受杀菌物质伤害、抗吞噬。贮藏作用：贮藏营养物质，作为营养吸收一些阳离子。与细菌的致病力、抗原性有关。堆积细胞排除的废物。信息识别作用。 （8）芽孢具有抗逆性和休眠能力。12. 试述革兰氏染色的步骤及机理。（10分）因为革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，肽聚糖网层较厚且交联致密，没有类脂存在，而革兰氏阴性菌的细胞壁薄，肽聚糖网层薄且交联较差，外膜上存在较多的类脂。两者的这些区别造成了在进行革兰氏染色后出现不同染色结果。革兰氏阳性菌：当结晶紫染液和碘液相遇后，形成不溶性的有色复合物，当用乙醇脱色时，因为胞体的失水，而使得肽聚糖交联更加紧密，网孔缩小，把紫色复合物截留在细胞内，从而使细胞呈现紫色；而革兰氏阴性菌与乙醇脱色时，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能截留形成的紫色复合物，所以呈现无色，再经沙黄复染后呈现红色。步骤：涂片：在干净的载玻片上滴一滴水，用接种环挑取菌体均匀涂布于水中。固定：将玻片靠近酒精灯火焰，蒸干水分，但不要烤焦。初染：用碱性颜料结晶紫对菌液涂片进行初染。媒染:以碘液媒染1min，水洗，吸干水分。(细胞内形成结晶紫与碘的复合物，增强相互作用）脱色(关键步骤）：以95%的乙醇脱色30s，应适当振荡均匀，是乙醇脱色完全。水洗，吸干。复染：?(第2张）复染30s，水洗吸干。干燥镜检。13 试述微生物与当代人类实践的重要关系？（10分）答：在微生物与工业发展的关系上，通过食品罐藏防腐，酿造技术的改造，纯种厌氧发酵的建立，液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的酿造技术迅速发展成工业发酵新技术；微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术；以菌增肥效和以菌促生长的微生物增产技术；以菌做饲料和以菌当蔬菜的单细胞蛋白和食用菌生产技术；以及以菌产沼气等生物能源技术。微生物与环境保护的关系越来越受到当代全人类广泛的重视。微生物是占地球面积70%以上的海洋和其他水体中光合生产力的基础；是一切食物链的重要环节；是污水处理中的关键角色；是生态农业中最重要的一环；是自然界重要元素循环的首要推动者；以及是环境污染和监测的重要指示生物；等等。微生物与在食品上的应用。调味品，发酵食品，酸乳，蔬菜加工。微生物在医药方面的应用。抗菌素，维生素。微生物在能源生产方面也有重要的作用。14. 研究微生物生态的意义和价值是什么？（10分）15. 什么是噬菌体？以T4噬菌体为例，试述烈性噬菌体的生活史。（10分）噬菌体（phage）是侵袭细菌的病毒，也是赋予宿主菌生物学性状的遗传物质。噬菌体必须在活菌内寄生，有严格的宿主特异性，其取决于噬菌体吸附器官和受体菌表面受体的分子结构和互补性。噬菌体是病毒中最为普遍和分布最广的群体。通常在一些充满细菌群落的地方，如：泥土、动物的肠道里，都可以找到噬菌体。烈性噬菌体指在宿主菌体内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。毒性噬菌体的增殖方式是复制，其增殖过程经历吸附穿入、生物合成和成熟释放3个阶段。进入菌细胞内的噬菌体核酸首先经早期转录产生早期蛋白质，并复制子代核酸，再进行晚期转录产生噬菌体的结构蛋白。子代噬菌体达到一定数量时，由于噬菌体合成酶类的溶解，菌细胞突然裂解，释放出的噬菌体再感染其他敏感细菌。16. 简述微生物在现代生物技术领域的应用。(10分) 17.何谓质粒？有哪些特点？主要质粒有哪几类？质粒在基因工程中应用有何优点？(10分)（1）质粒是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。（2）质粒的特点：自主复制性；不相容性；可转移性；携带特殊的遗传标记。（3）质粒的类型：致育因子；抗性因子；Col质粒；毒性质粒；代谢质粒；隐秘质粒（4）质粒在基因工程中应用的优点：含有复制起点；能在宿主细胞中保持稳定并自我复制；含有多种限制酶单一识别位点；含有标记基因；高拷贝，每个细胞含有10-200个拷贝的松弛型质粒；具有较小的相对分子质量易于操作；可通过电穿孔法导入宿主细胞。18. 简述单细胞微生物纯种分离的各种操作方法。（10分）平板划线分离将已经熔化的培养基倒入培养皿中制成平板，用接种环沾取少量待分离的材料，在培养基表面平行或分区划线，然后，将培养皿放入恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成纯种的单个菌落。液体稀释法将待分离的样品经过大量稀释后，取稀释液均匀地涂布在培养皿中的培养基表面，培养后就可能得到单个菌落。利用选择培养基进行分离不同的微生物对不同的试剂、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用这些特点可配制出适合某种微生物生长而限制其他微生物生长的选择培养基。用这种培养基来培养微生物就可以达到纯种分离的目的。菌丝尖端切割这种方法适于丝状