2025年微生物学试题及答案

2025年微生物学试题及答案一、单项选择题（每小题2分，共30分）1.2024年《Nature·Microbiology》报道了深海热液口分离的化能自养古菌*Nanoarchaeumhydrothermalis*，其细胞壁不含肽聚糖，细胞膜以甘油二醚为核心脂质。该菌最可能属于以下哪类类群？（）A.厚壁菌门B.广古菌门C.放线菌门D.蓝细菌门2.某实验室对大肠杆菌进行分批培养，接种量为1×10³CFU/mL，迟缓期时长为1h，对数生长期代时为20min。接种后3h培养液中大肠杆菌的理论浓度为（）A.6.4×10⁴CFU/mLB.1.28×10⁵CFU/mLC.2.56×10⁵CFU/mLD.5.12×10⁵CFU/mL3.克里米亚-刚果出血热病毒（CCHFV）是负链RNA分节段病毒，其基因组复制过程依赖的酶是（）A.宿主细胞RNA聚合酶ⅡB.病毒自身编码的依赖RNA的RNA聚合酶C.宿主细胞DNA聚合酶D.病毒自身编码的逆转录酶4.细菌的III型分泌系统（T3SS）是革兰氏阴性致病菌的核心毒力装置，其结构中负责直接穿透宿主细胞膜的蛋白组分是（）A.针状亚基PrgIB.转位蛋白SipB/SipCC.ATP酶复合体InvCD.内膜通道蛋白InvG5.某污水处理厂采用厌氧氨氧化（ANAMMOX）工艺脱氮，反应池内浮霉菌门细菌的核心代谢路径是（）A.以O₂为电子受体，将NH₄⁺氧化为NO₃⁻B.以NO₂⁻为电子受体，将NH₄⁺氧化为N₂C.以有机物为电子供体，将NO₃⁻还原为N₂D.以光能为能量来源，将NH₄⁺同化为氨基酸6.下列关于CRISPR-Cas9系统与细菌适应性免疫的描述，正确的是（）A.间隔序列（spacer）来自细菌自身基因组的保守片段B.Cas9蛋白的PAM识别域负责切割外源入侵的噬菌体DNAC.crRNA的5'端重复序列互补结合外源DNA的靶位点D.新间隔序列的整合发生在CRISPR阵列的5'端前导区下游7.2024年我国科学家开发的口服重组益生菌疫苗，以枯草芽孢杆菌为载体表达新冠病毒刺突蛋白RBD结构域，其利用枯草芽孢杆菌的核心优势是（）A.无内毒素，安全性高于大肠杆菌B.可形成芽孢，耐受胃肠道低pH和消化酶C.繁殖速度快，发酵成本低于酵母菌D.为胞内寄生菌，可直接激活细胞免疫8.微生物群落α多样性指数中，兼顾物种丰富度和均匀度的是（）A.物种数（S）B.Chao1指数C.Shannon-Wiener指数D.observed_otus指数9.甲基营养型酵母菌可利用甲醇为唯一碳源生长，其代谢甲醇的关键细胞器是（）A.线粒体B.过氧化物酶体C.内质网D.高尔基体10.下列关于支原体的生物学特性，错误的是（）A.无细胞壁，对青霉素类抗生素不敏感B.基因组大小仅为大肠杆菌的1/5，是最小的原核生物C.可通过0.22μm滤器，属于严格胞内寄生菌D.细胞膜含有固醇，维持细胞结构稳定性11.某土壤样品中可培养芽孢杆菌的分离计数，应采用的前处理方法是（）A.4℃冷藏24h后梯度稀释涂布B.60℃水浴处理30min后梯度稀释涂布C.加入0.1%Tween-80振荡后直接涂布D.121℃高压灭菌20min后梯度稀释涂布12.真菌的准性生殖过程中，遗传物质重组发生在（）A.减数分裂过程B.有丝分裂过程C.配子融合过程D.孢子萌发过程13.下列关于微生物合成生物学元件的描述，属于诱导型启动子的是（）A.大肠杆菌lac启动子，受乳糖/IPTG诱导B.枯草芽孢杆菌P43启动子，生长全过程稳定表达C.酵母菌TEF1启动子，不受碳源调控D.噬菌体T7启动子，需T7RNA聚合酶介导表达14.2024年WHO发布的全球真菌耐药性监测报告指出，耳念珠菌临床分离株对氟康唑的耐药率已达68%，其主要耐药机制是（）A.细胞壁β-葡聚糖合成酶突变，降低药物亲和力B.细胞膜麦角固醇合成通路Erg11基因突变，减少药物结合C.外排泵基因MDR1高表达，加速药物排出D.产生水解酶，直接降解氟康唑分子15.下列微生物与其发酵产品的对应关系，错误的是（）A.谢氏丙酸杆菌——维生素B₁₂B.产黄青霉——青霉素C.谷氨酸棒杆菌——L-赖氨酸D.黑曲霉——柠檬酸二、不定项选择题（每小题3分，共15分，全对得3分，选对但不全得1分，错选得0分）16.下列关于病毒与宿主相互作用的描述，正确的是（）A.流感病毒的血凝素（HA）结合宿主细胞表面唾液酸受体，介导病毒内吞B.HIV病毒的gp120结合CD4和CCR5受体，感染辅助性T细胞C.噬菌体λ感染大肠杆菌后，仅能进入溶菌周期裂解宿主细胞D.植物病毒多通过昆虫媒介叮咬或机械损伤进入宿主细胞，无特异性细胞受体17.微生物的次生代谢产物具有重要的药用价值，下列属于次生代谢产物的是（）A.链霉素（氨基糖苷类抗生素）B.黄曲霉毒素（真菌毒素）C.丙酮酸（糖酵解中间产物）D.赤霉素（植物生长调节剂）18.下列关于微生物营养类型的描述，正确的是（）A.蓝细菌属于光能自养型，以CO₂为唯一碳源，水为电子供体B.硝化细菌属于化能自养型，氧化NH₃获得能量，同化CO₂C.紫色硫细菌属于光能异养型，以有机物为碳源，H₂S为电子供体D.大肠杆菌属于化能异养型，以有机物为碳源和能源物质19.宏基因组测序是研究未培养微生物的核心技术，其技术流程包括（）A.环境样品总DNA提取B.16SrRNA基因扩增测序C.基因组文库构建与高通量测序D.序列拼接、基因预测与功能注释20.下列关于极端微生物的应用场景，合理的是（）A.嗜热菌的TaqDNA聚合酶用于PCR技术B.嗜冷菌的脂肪酶用于低温洗衣液添加剂C.嗜酸菌的氧化亚铁硫杆菌用于湿法冶金，浸出低品位铜矿D.嗜盐菌的紫膜蛋白用于光致变色生物传感器三、简答题（共35分）21.（8分）某实验室从泡菜中筛选到1株产广谱细菌素的乳酸菌，回答下列问题：（1）筛选该乳酸菌的选择性培养基应添加哪些关键成分？如何验证其为革兰氏阳性无芽孢杆菌？（4分）（2）该细菌素为小分子多肽，对热稳定（100℃处理15min活性保留92%），但可被胰蛋白酶完全失活。请设计实验排除其抑菌活性来自培养基中的有机酸或过氧化氢的干扰。（4分）22.（9分）2024年我国科学家解析了结核分枝杆菌持留菌的代谢调控机制：持留菌感染巨噬细胞后，通过下调三羧酸循环关键酶异柠檬酸脱氢酶（ICD）活性，累积的异柠檬酸反馈抑制乙醛酸分流途径的异柠檬酸裂解酶（ICL），维持持留状态。（1）结核分枝杆菌属于胞内寄生菌，简述其逃避巨噬细胞杀伤的主要机制。（3分）（2）为什么乙醛酸分流途径是结核分枝杆菌持留菌存活的关键通路？（3分）（3）基于该机制，提出2种开发抗持留菌药物的作用靶点，并说明原理。（3分）23.（9分）某养殖场废水COD浓度为12000mg/L，氨氮浓度为800mg/L，拟采用“厌氧+好氧+深度脱氮”工艺处理。回答下列问题：（1）厌氧反应池中拟接种水解酸化菌群，其主要代谢功能是什么？该阶段COD去除率约为30%，说明剩余COD的去向。（3分）（2）好氧硝化池中硝化细菌的世代时间约为24h，为保证硝化效率，反应器运行需控制哪些关键参数？（3分）（3）深度脱氮单元采用短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺，需控制哪些条件将硝化过程终止于亚硝酸盐阶段？写出该组合工艺的总反应式。（3分）24.（9分）微生物合成生物学已实现青蒿素前体青蒿酸的工业化生产，改造路线为：将青蒿的紫穗槐二烯合酶（ADS）、细胞色素P450酶（CYP71AV1）及其还原伴侣（CPR）导入酿酒酵母，优化甲羟戊酸（MVA）通路的代谢通量，最终以葡萄糖为碳源合成青蒿酸。（1）简述酿酒酵母作为青蒿酸合成底盘细胞的优势。（3分）（2）为提高MVA通路的代谢通量，可采用哪些代谢工程改造策略？（3分）（3）发酵过程中青蒿酸合成与酵母细胞生长存在碳流竞争，可采用什么调控策略实现生长与合成的动态平衡？（3分）四、实验设计与分析题（共20分）25.某科研团队发现1株新型溶藻弧菌噬菌体Pv-1，对海水养殖中的溶藻弧菌病具有防控潜力。请完成以下实验设计：（1）该噬菌体为双链DNA病毒，基因组大小约为45kb。请设计实验测定其一步生长曲线，明确潜伏期、裂解期和裂解量。（8分）（2）为验证该噬菌体的田间防控效果，拟开展凡纳滨对虾养殖池攻毒实验：实验设置3组，每组3个平行池，每池放养100尾平均体重为5g的健康凡纳滨对虾。请写出各组处理方案、需测定的指标及预期结果。（7分）（3）大规模应用噬菌体防控细菌性病害存在噬菌体抗性风险，请提出2种延缓抗性产生的应用策略，并说明原理。（5分）参考答案及评分标准一、单项选择题1.B2.C3.B4.B5.B6.D7.B8.C9.B10.C11.B12.B13.A14.B15.A二、不定项选择题16.ABD17.ABD18.ABD19.ACD20.ABCD三、简答题21.（8分）（1）筛选培养基关键成分：MRS基础培养基、1%碳酸钙（或溴甲酚紫指示剂）、20μg/mL制霉菌素（抑制真菌）（2分）。验证方法：革兰氏染色后显微镜观察呈紫色（阳性），孔雀绿芽孢染色后无绿色芽孢结构，细胞形态为杆状（2分）。（2）验证实验：①将发酵液用1MNaOH调节pH至7.0，排除有机酸的抑菌作用（1分）；②向发酵液中加入0.1mg/mL过氧化氢酶，37℃孵育30min分解过氧化氢（1分）；③处理后的发酵液采用牛津杯法对指示菌（如金黄色葡萄球菌）进行抑菌实验，若仍有明显抑菌圈，说明抑菌活性来自细菌素（2分）。22.（9分）（1）逃避机制：①抑制吞噬体与溶酶体融合，避免被水解酶降解（1分）；②分泌溶血素突破吞噬体膜，进入巨噬细胞细胞质中存活（1分）；③表达抗氧化酶（如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶）清除活性氧（ROS），耐受氧化杀伤（1分）。（2）关键原因：持留菌处于低营养环境，主要以宿主细胞的脂肪酸为碳源（1分）；脂肪酸β-氧化产生乙酰辅酶A，仅通过乙醛酸分流途径可实现乙酰辅酶A的净合成以生成葡萄糖和其他中间代谢产物（2分），三羧酸循环仅用于能量供给，无碳架净积累。（3）药物靶点：①异柠檬酸裂解酶（ICL）抑制剂：阻断乙醛酸分流，切断持留菌的碳源供给（1.5分）；②调控ICD活性的信号通路抑制剂：上调ICD活性，减少异柠檬酸累积，解除其对ICL的反馈抑制，打破持留状态，使细菌恢复对抗生素的敏感性（1.5分）。23.（9分）（1）代谢功能：将难降解大分子有机物（如蛋白质、多糖、脂肪）水解为小分子有机酸（如乙酸、丙酸），提高废水的可生化性（1分）。剩余COD去向：70%转化为挥发性脂肪酸等小分子有机物进入后续好氧处理单元，少量用于微生物细胞合成，极少部分以CH₄、CO₂形式释放（2分）。（2）关键参数：①污泥龄（SRT）控制在20d以上，保证世代时间长的硝化细菌不被排出系统（1分）；②溶解氧（DO）浓度维持在2~3mg/L，满足硝化细菌的好氧需求（1分）；③pH控制在7.5~8.5，温度控制在20~30℃，适配硝化细菌的最适生长条件（1分）。（3）控制条件：①DO浓度维持在0.5~1.0mg/L，利用氨氧化细菌（AOB）比亚硝酸盐氧化细菌（NOB）对低氧更耐受的特性抑制NOB活性（1分）；②pH控制在8.0~8.5，AOB最适pH高于NOB，选择性富集AOB（1分）。总反应式：NH₄⁺+1.32NO₂⁻+0.066HCO₃⁻+0.13H⁺→1.02N₂+0.26NO₃⁻+0.066CH₂O₀.₅N₀.₁₅+2.03H₂O（1分）。24.（9分）（1）底盘优势：①为真核生物，具有内质网、高尔基体等内膜系统，可正确折叠CYP71AV1等真核来源的膜蛋白（1分）；②天然存在MVA通路，可提供足够的异戊二烯前体IPP/DMAPP（1分）；③遗传操作体系成熟，发酵工艺完善，易于工业化放大（1分）。（2）改造策略：①过表达MVA通路的限速酶（如3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶HMG1），解除代谢瓶颈（1分）；②敲除固醇合成支路的关键酶（如ERG6），减少碳流分流，增加IPP向青蒿酸合成的通量（1分）；③采用动态启动子调控通路基因的表达，避免中间代谢产物累积产生细胞毒性（1分）。（3）调控策略：采用群体感应（QS）调控系统：①细胞生长阶段，QS信号分子浓度低，青蒿酸合成通路基因处于关闭状态，碳流主要用于细胞生长（1.5分）；②当细胞密度达到阈值后，QS系统启动，激活青蒿酸合成通路的基因表达，碳流转向青蒿酸合成，实现生长与产物合成的时序平衡（1.5分）。四、实验设计与分析题25.（20分）（1）一步生长曲线测定（8分）：①准备对数生长期的溶藻弧菌菌液（OD₆₀₀=0.5，浓度约1×10⁸CFU/mL），按照感染复数（MOI）=0.01加入噬菌体Pv-1，30℃孵育5min使噬菌体充分吸附（2分）；②12000r/min离心30s去除未吸附的噬菌体，用30℃预热的液体培养基重悬沉淀，重复洗涤2次后，将重悬液接入100mL预热的液体培养基中，30℃、180r/min振荡培养（2分）；③从0时刻开始，每隔5min取样1mL，经0.22μm滤膜过滤后，采用双层平板法测定噬菌体滴度（PFU/mL），连续取样至滴度不再