西北农林科技大学微生物学试题库及答案

西北农林科技大学微生物学试题库及答案一、名词解释（每题3分，共30分）1.微生物2.菌落3.肽聚糖4.烈性噬菌体5.呼吸链6.巴氏消毒法7.转化8.互养共栖9.抗生素10.次级代谢产物二、填空题（每空1分，共30分）1.根据细胞结构有无细胞核和细胞器等分化，将微生物分为________、________和________三大类。2.革兰氏阳性菌细胞壁的主要成分是________，而革兰氏阴性菌细胞壁除了含有该成分外，还含有大量的________。3.细菌的基本形态有________、________和________三种。4.测定微生物生长的方法主要有________、________和________。5.病毒是一类超显微的、没有细胞结构的、________寄生的生物，它们只含一种核酸，即________或________。6.微生物生长曲线主要包括________期、________期、________期和________期四个阶段。7.常用的灭菌方法中，干热灭菌通常在________℃下维持________小时；而高压蒸汽灭菌通常在________压力下，温度达到________℃维持15-30分钟。8.基因突变的类型主要包括碱基的置换、________和________。9.光合微生物根据电子供体的不同，分为光合作用和________光合作用。10.微生物的碳源物质主要有________、________和________等，其中________是微生物利用最广泛的碳源。11.免疫系统由________免疫和________免疫组成，前者包括皮肤和黏膜等屏障。三、选择题（每题2分，共40分）1.下列哪种微生物属于原核生物？（）A.酵母菌B.霉菌C.蓝细菌D.藻类2.革兰氏染色后，阳性菌呈什么颜色？（）A.红色B.紫色C.蓝色D.无色3.下列结构中，不是细菌细胞特有结构的是？（）A.荚膜B.鞭毛C.线粒体D.芽孢4.放线菌在形态上类似于（），但具有细菌细胞壁结构。A.真菌B.藻类C.病毒D.原生动物5.最早发现微生物的科学家是（）。A.巴斯德B.科赫C.列文虎克D.伊万诺夫斯基6.下列哪种物质通常不属于微生物的氮源？（）A.蛋白胨B.尿素C.硫酸铵D.葡萄糖7.温和噬菌体侵入宿主细胞后，整合到宿主DNA上，随宿主DNA复制而复制，这种状态称为（）。A.裂解循环B.溶源性C.转导D.转化8.实验室常用以分离和纯化微生物的固体培养基中的凝固剂是（）。A.琼脂B.明胶C.硅胶D.琼脂糖9.细菌生长繁殖最快的时期是（）。A.延滞期B.对数期C.稳定期D.衰亡期10.下列哪种消毒剂对病毒效果较好？（）A.70%乙醇B.0.1%升汞C.3%来苏尔D.0.9%生理盐水11.E.coli（大肠杆菌）在EMB培养基上长出的菌落颜色通常为（）。A.红色B.黑色带金属光泽C.黄色D.绿色12.真菌细胞壁的主要成分是（）。A.肽聚糖B.几丁质C.纤维素D.葡聚糖13.基因重组中，以噬菌体为媒介将供体菌DNA转入受体菌的过程称为（）。A.转化B.接合C.转导D.转染14.下列代谢途径中，属于微生物特有且产能效率极低的是（）。A.EMP途径B.TCA循环C.ED途径D.HMP途径15.下列关于芽孢的描述，错误的是（）。A.是细菌的休眠体B.对热、干燥等不良环境有强抵抗力C.含有大量水分D.芽孢萌发后可形成繁殖体16.在固体培养基表面，通过接种环连续划线接种的方法称为（）。A.涂布平板法B.倾注平板法C.平板划线法D.稀释摇管法17.下列属于厌氧呼吸的最终电子受体是（）。A.氧气B.硝酸盐C.硫酸盐D.B或C18.能够将大气中的氮气转化为氨的微生物统称为（）。A.硝化细菌B.反硝化细菌C.固氮菌D.氨化细菌19.酒精发酵的主要产物是乙醇和（）。A.乳酸B.二氧化碳C.氢气D.醋酸20.下列属于微生物次级代谢产物的是（）。A.氨基酸B.核苷酸C.抗生素D.维生素四、判断题（每题1分，共15分）1.所有的微生物都是肉眼看不见的，必须借助显微镜才能观察到。（）2.病毒属于细胞型微生物，因为它们拥有蛋白质外壳。（）3.革兰氏阴性菌的细胞壁结构比革兰氏阳性菌复杂，且脂多糖含量高。（）4.细菌的核糖体沉降系数为70S，与真核生物细胞质中的核糖体相同。（）5.所有的细菌都有鞭毛，且鞭毛的数量和位置是分类的重要依据。（）6.高压蒸汽灭菌法是实验室和工业生产中最常用的灭菌方法，适用于所有物品。（）7.微生物生长的稳定期，细菌的活菌总数达到最高峰。（）8.光合自养微生物都需要叶绿素才能进行光合作用。（）9.转化因子通常是供体菌的DNA片段。（）10.抗生素只能由微生物产生，且只能抑制或杀死其他微生物。（）11.活性污泥法处理污水主要是利用微生物的分解和絮凝作用。（）12.酵母菌主要通过出芽繁殖，也可以进行有性生殖产生子囊孢子。（）13.诱变剂如亚硝酸盐、紫外线等，可以显著提高微生物的突变频率。（）14.微生物的种是分类学上的基本单位，菌株是分类学上的次级单位。（）15.在微生物发酵工业中，初级代谢产物的积累通常与菌体生长同步。（）五、简答题（每题6分，共30分）1.简述革兰氏染色的原理、步骤及结果。2.比较细菌、放线菌和真菌（酵母菌、霉菌）细胞壁的主要化学成分。3.简述微生物生长曲线各时期的特点，并指出在工业发酵和微生物学研究中分别有何应用？4.什么是营养缺陷型？如何筛选营养缺陷型突变株？5.简述持续发酵（恒化器）与分批培养的区别及其优缺点。六、论述题与计算题（共35分）1.论述题：试述微生物在自然界碳素循环中的作用。（15分）2.论述题：请详细解释基因突变的分子机制（碱基置换、移码突变），并举例说明其对蛋白质功能的影响。（10分）3.计算题：某细菌在培养液中开始时的细胞浓度为个/mL，经过4小时的培养后，细胞浓度增加到个/mL。假设该细菌处于对数生长期，试计算其代时（g）和比生长速率（μ）。已知培养时间t=240分钟。（10分）参考答案与解析一、名词解释1.微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称，它们个体微小，结构简单，通常需要借助显微镜才能看清，包括细菌、病毒、真菌、放线菌、原生动物等。2.菌落：由单个微生物细胞或一堆同种细胞在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度，形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞集团。3.肽聚糖（Peptidoglycan）：又称粘肽、胞壁质，是原核生物细胞壁特有的化学成分，由N-乙酰葡萄糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）通过β-1,4-糖苷键交替连接形成的多糖骨架，以及四肽尾通过肽桥（或肽间交联）交联而成的网状大分子聚合物。4.烈性噬菌体（VirulentPhage）：侵入宿主细胞后，立即利用宿主的代谢machinery复制自身的核酸和合成蛋白质，组装成新噬菌体粒子，最后裂解宿主细胞释放子代噬菌体的噬菌体。5.呼吸链（RespiratoryChain）：又称电子传递链，位于原核生物细胞膜或真核生物线粒体内膜上，由一系列电子载体组成的氧化还原系统，负责将代谢产生的电子传递给最终电子受体（如氧），并伴随产生跨膜质子梯度用于合成ATP。6.巴氏消毒法（Pasteurization）：由巴斯德发明，一种较低温度（通常61.1-62.8℃处理30分钟或71.7℃处理15秒）的湿热处理方法，旨在杀死食品或饮料中的病原菌和腐败菌，同时尽可能保持产品的风味和营养成分。7.转化（Transformation）：受体菌直接从周围环境中摄取供体菌游离的DNA片段，并将其整合到自己的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的过程。8.互养共栖（Syntrophism）：两种或多种微生物在代谢上相互依赖，互为对方提供生长所需的营养物质或去除代谢抑制产物，共同生存的现象。9.抗生素（Antibiotic）：由微生物（包括细菌、真菌、放线菌）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他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。10.次级代谢产物（SecondaryMetabolite）：微生物在生长稳定期，利用初级代谢产物进一步合成的、对微生物自身生长繁殖非必需的物质，如抗生素、毒素、色素、激素等，具有种属特异性。二、填空题1.原核微生物；真核微生物；非细胞型微生物2.肽聚糖；脂多糖（LPS）3.球状；杆状；螺旋状4.直接计数法（血球计数板）；稀释平板计数法；比浊法5.严格；DNA；RNA6.延滞；对数（指数）；稳定；衰亡7.160-170；2-3；0.103MPa（约1.05kg/cm²）；121.18.插入；缺失9.不产氧10.无机碳；有机碳；二氧化碳；有机碳11.固有；适应性三、选择题1.C[解析]：蓝细菌（Cyanobacteria）又称蓝藻，是原核生物；酵母菌、霉菌和藻类（真核藻类）属于真核生物。2.B[解析]：革兰氏染色阳性菌保留结晶紫-碘复合物，呈紫色；阴性菌被复染成红色。3.C[解析]：线粒体是真核细胞进行有氧呼吸的场所，原核生物（细菌）没有线粒体。4.A[解析]：放线菌呈菌丝体生长，形态上像真菌，但细胞壁含肽聚糖，属于原核生物。5.C[解析]：列文虎克利用自制的显微镜首次发现了微生物。6.D[解析]：葡萄糖是碳源和能源，不是氮源。7.B[解析]：噬菌体DNA整合到宿主染色体上并随其复制的状态称为溶源状态。8.A[解析]：琼脂是微生物固体培养基最常用的凝固剂，不被大多数微生物分解。9.B[解析]：对数期细菌代谢旺盛，生长速率最大，呈几何级数增长。10.A[解析]：70%-75%的乙醇渗透力强，能破坏蛋白质构型，杀菌效果好且对病毒也有一定灭活作用。11.B[解析]：伊红美蓝（EMB）是鉴别培养基，大肠杆菌因强烈发酵乳糖产酸，与染料结合形成黑色带金属光泽的菌落。12.B[解析]：真菌细胞壁主要成分是几丁质（甲壳素），低等真菌含纤维素。13.C[解析]：转导是以噬菌体为载体进行基因转移。14.C[解析]：ED途径是某些缺乏EMP途径酶系的细菌特有的，产能效率低（1葡萄糖产1ATP，EMP产2ATP）。15.C[解析]：芽孢含水量极低，这也是其抗逆性强的重要原因之一。16.C[解析]：平板划线法是通过接种环在固体培养基表面连续划线以分离单菌落。17.D[解析]：厌氧呼吸以无机氧化物（如硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐）或有机物作为最终电子受体。18.C[解析]：固氮菌具有固氮酶，能将分子态氮还原为氨。19.B[解析]：酵母菌进行酒精发酵（EMP途径生成丙酮酸，脱羧生成乙醛，还原生成乙醇），同时释放CO2。20.C[解析]：抗生素是典型的次级代谢产物；氨基酸、核苷酸通常是初级代谢产物。四、判断题1.×[解析]：部分微生物如大型真菌（蘑菇）肉眼可见。2.×[解析]：病毒是非细胞型微生物，没有细胞结构。3.√[解析]：G-菌细胞壁含外膜，其上脂多糖（LPS）含量高，结构较G+菌复杂。4.×[解析]：细菌核糖体为70S（50S+30S），真核生物细胞质核糖体为80S（60S+40S）。5.×[解析]：并非所有细菌都有鞭毛，且鞭毛是运动器官，不是所有细菌都需要运动。6.×[解析]：不适用于怕高温的物品（如某些培养基、塑料器皿等）。7.×[解析]：稳定期活菌总数达到最高峰（生长速率=死亡数），但总菌数（含死菌）可能在衰亡期最高。8.√[解析]：光合微生物利用光能，通常含有叶绿素或细菌叶绿素等光合色素。9.√[解析]：转化因子是游离的DNA片段。10.×[解析]：抗生素也可由植物、动物产生；某些抗生素对肿瘤细胞也有作用。11.√[解析]：活性污泥是微生物菌胶团，具有吸附和分解有机物能力。12.√[解析]：酵母菌无性繁殖主要为出芽，有性繁殖形成子囊孢子。13.√[解析]：诱变剂通过改变DNA结构提高突变率。14.×[解析]：菌株是实验室实际操作的实体，是分类学上最低的基本单位，比“种”更具体。15.√[解析]：初级代谢产物是维持生存所必需的，其积累通常与菌体生长（初级代谢）同步。五、简答题1.简述革兰氏染色的原理、步骤及结果。原理：利用细菌细胞壁成分与结构的差异。革兰氏阳性菌（G+）肽聚糖层厚，脂含量低，乙醇处理脱水后细胞壁通透性降低，结晶紫-碘复合物被锁在细胞内，呈初染剂颜色；革兰氏阴性菌（G-）肽聚糖层薄，脂含量高，乙醇溶解脂类增加通透性，复合物被洗脱，被复染剂复染。步骤：1.初染：结晶紫染色1-2分钟，水洗。2.媒染：碘液媒染1-2分钟，水洗。3.脱色：95%乙醇脱色约20-30秒（关键步骤），水洗。4.复染：番红（或石炭酸复红）复染1分钟，水洗，吸干镜检。结果：G+菌呈紫色；G-菌呈红色。2.比较细菌、放线菌和真菌（酵母菌、霉菌）细胞壁的主要化学成分。细菌：主要成分是肽聚糖。G+菌还含磷壁酸（垣酸）；G-菌含脂多糖（LPS）和磷脂。放线菌：属于原核生物，细胞壁成分与G+菌相似，主要是肽聚糖，此外还含有特殊的胞壁成分如甘氨酸或胞壁酸的二氨基酸衍生物。真菌（酵母菌、霉菌）：属于真核生物，细胞壁不含肽聚糖。主要成分是几丁质（甲壳素）和葡聚糖；低等真菌（如藻状菌）主要成分是纤维素。3.简述微生物生长曲线各时期的特点，并指出在工业发酵和微生物学研究中分别有何应用？延滞期：特点是不生长，速率=0，适应环境，合成酶。应用：工业发酵中需尽量缩短此期（如使用大接种量、对数期种子）；科研中是研究代谢调节、诱导酶合成的材料。对数期：特点是生长速率最大，世代时间最短，菌体均一。应用：工业发酵中作为最佳接种时机；科研中是研究生理生化、遗传特性的最佳材料。稳定期：特点是生长速率=死亡速率，活菌数最大，开始积累次级代谢产物。应用：工业发酵中是生产抗生素、氨基酸等次级代谢产物的主要阶段。衰亡期：特点是死亡速率>生长速率，活菌数下降，细胞畸形，自溶。应用：工业发酵中需及时结束发酵以免产物分解；科研中可用于研究细胞衰老与自溶机制。(注：应用部分可适当展开，核心点对应即可)(注：应用部分可适当展开，核心点对应即可)4.什么是营养缺陷型？如何筛选营养缺陷型突变株？定义：野生型菌株因基因突变而丧失合成某种或某些生长因子（如氨基酸、维生素、碱基）的能力，必须在基本培养基中补充该物质才能生长的突变菌株。筛选方法：1.诱变处理：用紫外线或化学诱变剂处理野生型菌株。2.浓缩淘汰法（如青霉素法）：在基本培养基中加入青霉素（抑制野生型细胞壁合成），杀死能生长的野生型菌，浓缩缺陷型（因不生长而不被杀）。3.检出法：影印法：将菌落影印接种到基本培养基（MM）和完全培养基（CM）上，在CM上生长但在MM上不生长的对应菌落即为缺陷型。影印法：将菌落影印接种到基本培养基（MM）和完全培养基（CM）上，在CM上生长但在MM上不生长的对应菌落即为缺陷型。夹层法/点种法：通过对比在MM和CM上的生长情况确定。夹层法/点种法：通过对比在MM和CM上的生长情况确定。4.鉴定：通过在补充不同营养物质的MM上生长，确定具体缺陷的营养因子。5.简述持续发酵（恒化器）与分批培养的区别及其优缺点。分批培养：一次性加入培养基，接种后培养，不中途添加或取出，最后一次性收获。优点：设备简单，操作方便，不易污染。优点：设备简单，操作方便，不易污染。缺点：微生物经历延滞、对数、稳定、衰亡期，生长环境不断变化，产物浓度受限，生产效率较低。缺点：微生物经历延滞、对数、稳定、衰亡期，生长环境不断变化，产物浓度受限，生产效率较低。持续发酵（恒化器）：以恒定流速不断加入新鲜培养基，并以相同流速排出培养液，保持培养液体积恒定，使微生物长期处于对数生长期。优点：微生物处于稳定生长状态（对数期），生长速率恒定，便于控制；可自动调节，高产稳产；设备利用率高。优点：微生物处于稳定生长状态（对数期），生长速率恒定，便于控制；可自动调节，高产稳产；设备利用率高。缺点：设备复杂，要求严格的无菌操作，易污染；菌种易发生退化变异；培养时间过长，细胞易出现生理衰退。缺点：设备复杂，要求严格的无菌操作，易污染；菌种易发生退化变异；培养时间过长，细胞易出现生理衰退。六、论述题与计算题1.论述题：试述微生物在自然界碳素循环中的作用。概述：碳素循环是生物圈物质循环的核心。微生物在其中扮演着分解者和生产者的双重角色，是推动碳循环的关键动力。光合作用（固定CO2）：光合微生物（蓝细菌、藻类、光合细菌）像绿色植物一样，利用光能将CO2同化为有机碳，是生态系统中初级生产者的重要组成部分，尤其是在水生生态系统中。光合微生物（蓝细菌、藻类、光合细菌）像绿色植物一样，利用光能将CO2同化为有机碳，是生态系统中初级生产者的重要组成部分，尤其是在水生生态系统中。化能自养微生物（如硝化细菌、氢细菌）利用化学能固定CO2，虽总量不如光合作用，但在特定环境（如土壤深处）中起重要作用。化能自养微生物（如硝化细菌、氢细菌）利用化学能固定CO2，虽总量不如光合作用，但在特定环境（如土壤深处）中起重要作用。分解作用（释放CO2）：这是微生物最主要的作用。动植物残体、排泄物以及有机废弃物（纤维素、木质素、蛋白质等）主要靠细菌和真菌进行分解。这是微生物最主要的作用。动植物残体、排泄物以及有机废弃物（纤维素、木质素、蛋白质等）主要靠细菌和真菌进行分解。纤维素分解：真菌（如木霉）和细菌（如纤维梭菌）分泌纤维素酶，将植物生物量主要成分转化为可利用的糖，最终彻底氧化为CO2和水。木质素分解：主要由白腐真菌等担子菌完成，这是碳循环中难降解有机物分解的限速步骤。产甲烷作用：在厌氧环境（如沼泽、水稻田、反刍动物瘤胃）中，产甲烷古菌将简单有机物（乙酸、H2/CO2）转化为甲烷（CH4）。甲烷进入大气后被甲烷氧化菌氧化为CO2，完成了碳素从厌氧环境向好氧环境的回归。在厌氧环境（如沼泽、水稻田、反刍动物瘤胃）中，产甲烷古菌将简单有机物（乙酸、H2/CO2）转化为甲烷（CH4）。甲烷进入大气后被甲烷氧化菌氧化为CO2，完成了碳素从厌氧环境向好氧环境的回归。意义：微生物维持了大气中CO2的相对平衡；将有机碳转化为无机碳供植物再利用；分解环境污染物，净化环境。没有微生物的分解作用，地球将被动植物残体堆积，生命循环将停止。2.论述题：请详细解释基因突变的分子机制（碱基置换、移码突变），并举例说明其对蛋白质功能的影响。基因突变：指DNA分子中碱基序列发生永久性的改变。碱基置换：DNA链中一个碱基对被另一