微生物学考博试题答案.doc

2010年中科院微生物考博真题答案1. 通过核酸分析鉴定微生物的主要方法，试简述16S rRNA序列分析技术的原理、优点和基本操作步骤（1） G+C含量的测定（2） 核酸分子的杂交：DNA-DNA杂交；DNA-rRNA杂交；核酸探针（3） 16s rRNA的核苷酸序列分析16S rRNA序列分析技术的原理：核糖体rRNA对所有生物的生存都是必不可少的。其中16 S rRNA在细菌及其他微生物的进化过程中高度保守，被称为细菌的“分子化石”。在16S rRNA分子中含有高度保守的序列区域和高度变化的序列区域，因此很适于对进化距离不同的各种生物亲缘关系的比较研究。其具体方法如下：首先借鉴恒定区的序列设计引物，将16S rRNA基因片段扩增出来，测序获得16S rRNA基因序列，再与生物信息数据库（如GenBank）中的16S rRNA基因序列进行比对和同源性分析比较，利用可变区序列的差异构建系统发育树，分析该微生物与其他微生物之间在分子进化过程中的系统发育关系（亲缘关系），从而达到对该微生物分类鉴定的目的。通常认为，16S rRNA基因序列同源性小于97 %，可以认为属于不同的种，同源性小于9395 %，可以认为属于不同的属。优点：（1）rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物都必不可少的，而且在生物进化的漫长过程中，其功能保持不变。（2）16S rRNA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，它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究。（3）16S rRNA相对分子质量大小适中，便于序列分析。（4）16S rRNA普遍存在于真核和原核生物中，可作为测量各类生物进化的工具。基本操作步骤：（1） 设计合成引物（2） PCR扩增16S rRNA片段（3） 琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物（4） 胶回收16S rRNA片段（5） 16S rRNA基因片段通过pMD18-T载体进行克隆（6） 16S rRNA基因序列测定（7） 序列分析和系统发育树的构建2. 微生物的营养要素有哪几类？各有何功能？按所需碳源和能源的性质来划分，微生物的营养类型可以分为哪几类？各营养类型举一例说明。微生物的营养要素：（1）碳源：碳源是在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质。碳源经过一系列化学变化后，成为微生物自身的细胞物质和代谢产物。同时，绝大多数碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动的能量，碳源也是能源物质。氮源：氮源物质为微生物提供氮素来源，这类物质主要用来合成细胞中的含氮物质，一般情况下不作为能源，只有少数自养微生物可以利用铵盐硝酸盐等作为氮源与能源。氮是组成核酸和蛋白质的重要元素，氮对微生物的生长发育有着重要作用。无机盐：无机盐是微生物生长必不可少的营养物质，其生理功能是作为酶活性中心的组成部分，维持生物大分子和细胞结构的稳定性，调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等。生长因子：微生物生长所必需且需求量很少，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。水：水是微生物生长必不可少的，主要功能有：起到溶剂与运输介质作用；参与细胞的化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；水的比热较高，是良好的热导体；维持细胞形态；通过水合与脱水作用控制由多亚基组成的细胞结构：如酶。按所需碳源和能源的性质来划分，微生物的营养类型可以分为：（1） 光能无机自养：蓝细菌，藻类（2） 光能有机异养：红螺细菌（3） 化能无机自养：氢细菌、硝化杆菌属（4） 化能有机异养：芽孢杆菌属、假单胞菌属、原生动物3. 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？（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。4. 试述决定病原菌传染结局的主要因素和传染的可能结局。决定病原菌传染结局的主要因素：病原体的数量、致病特性和侵入方式。传染的可能结局：隐性传染；带菌传染；显性传染。5. 名词解释（1） 烈性噬菌体：在进入细菌细胞后，很快引起侵入细胞性质的改变，并在其内大量增殖，最后导致宿主细胞裂解死亡的噬菌体，经过以下阶段：吸附；侵入；合成；装配；释放。（2） 溶原菌：含有温和噬菌体的寄主细菌称为溶源菌，或叫细菌溶源化，溶源细菌在正常情况下，以极低的频率（10-6）发生自发裂解，在用物理或化学方式处理后，会发生大量裂解。（3） 菌落形成单位（cfu）：在活菌培养计数时，由单个菌体或聚集成团的多个菌体在固体培养基上生长繁殖所形成的集落，称为菌落形成单位，以其表达活菌的数量。菌落形成单位指的是单位体积中的活菌个数。（4） 抗菌谱：泛指一种或一类抗生素（或抗菌药物）所能抑制（或杀灭）微生物的类、属、种范围。（5） 营养缺陷型：营养缺陷型（auxotroph） 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。（6） 准性生殖：准性生殖是指异核体（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。这种杂合二倍体的细胞核在有丝分裂过程中可以发生染色体单倍体化,最后形成遗传物质重组的单倍体的过程。也就是不经过减数分裂就能导致基因重组的生殖过程。（7） 共同抗原：天然抗原分子结构复杂，具有多种抗原决定基，不同的抗原物质具有不同的抗原决定基并各自具有特异性。但也存在某一抗原决定基同时出现在不同抗原物质上，这种决定基称为共同抗原决定基；带有共同抗原决