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微生物学教程(第二版)周德庆


微生物学复习资料 绪论 1、名词解释:微生物,微生物学,种,菌株、品系、克隆,菌落,菌苔。 微生物: 微生物是形体微小、单细胞或个体结构简单的多细胞、甚或无细胞结构,用肉眼看 不见或看不清的低等生物的总称。 微生物学: 微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、 遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律,并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物 工程

和环境保护等实践领域的科学,其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物,控制、 消灭或改造有害微生物,为人类社会的进步服务。 种:种是最基本的分类单位,它是一大群表型特征高度相似,亲缘关系极其相近,与同属内 其它种有着明显差异的菌株的总称。 菌株(品系) :表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体极其一切后代;实际 上是一个微生物达到遗传性纯的标志。 克隆:若菌落是由一个单细胞发展而来的,则它就是一个纯种细胞群或克隆。 菌落:在适宜的培养条件下,微生物在固体培养基表面(有时为内部)生长繁殖,形成以母细 胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团,这就是菌落。 菌苔: 如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面, 结果长成的各“菌落”互相 连成一片,这就是菌苔。 2、简述微生物学发展史上 5 个时期的特点和代表人物。 ①史前期——朦胧阶段(约 8000 年前-1676) 特点:人们虽然没有看到微生物,但已经不自觉的利用有益微生物、防止有害微生物。 中国古代: ②初创期--形态学时期(1676-1861) 特点:这一时期微生物学的研究工作主要是对一些微 生物进行形态描述。 代表人物——列文虎克:微生物学的先驱者 ③奠基期--生理学时期(1861-1897) 特点:这一时期的主要工作是查找各种病原微生物,把微生物学的研究从形态描述推进到生 理学研究的新水平,建立了系列微生物学的分支学科。代表人物:巴斯德和科赫。 ④发展期——生化水平研究阶段 特点:微生物学的研究进入分子水平,微生物学家的研究工作从上一时期的查找病原微生物 转移到寻找各种有益微生物的代谢产物。代表人物——E.Büchner 生物化学奠基人 ⑤成熟期——分子生物学水平研究阶段 特点:微生物学从一门应用学科发展为前沿基础学科,其研究工作进入分子水平,而微生物因 其不同于高等动植物的生物学特性而成为分子生物学研究的主要对象。在应用研究方面,向着更 自觉、更有效和可认为控制的方向发展,与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合,成为新兴生 物工程的主角。 代表人物——J.Watson 和 F.Crick:分子生物学奠基人 3、微生物共有哪五大共性?其中最基本的是哪一个?为什么? 五大共性:①体积小,面积大;②吸收多,转化快;③生长旺,繁殖快;④适应强,易变异;⑤ 分布广,种类多。其中最基本的是体积小,面积大;原因:由于微生物是一个如此突出的小体积 大面积系统,从而赋予它们具有不同于一切大生物的五大共性,因为一个小体积大面积系统,必 然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面,并由此而产生其余 4 个共性。 4、微生物分类学有哪 3 项具体任务?试加以简述。 3 项具体任务:分类、鉴定和命名 分类的任务是解决从个别到一般或从具体到抽象的问题,亦即通过收集大量描述有关个体的 文献资料,经过科学的归纳和理性的思考,整理成一个科学的分类系统
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鉴定的任务与分类恰恰相反,它是一个从一般到特殊或从抽象到具体的过程,亦即通过详细观察 和描述一个未知纯种微生物的各种性状特征,然后查找现成的分类系统,以达到对其知类、辨名 的目的。 命名的任务是为一个新发现的微生物确定一个新学名, 亦即当你详细观察和描述某一具体菌种 后,经过认真查找现有的权威性分类鉴定手册,发现这是一个以往从未记载过的新种,这时,就 得按微生物的国际命名法规给予一个新学名。 5、种以上的分类单元分几级? 界,门,纲,目,科,属,种七级 6、何谓三域学说? 20 世纪 70 年代末由美国伊利诺斯大学的 C.R.Woese 等人对大量微生物和其他生物进行 16S 和 18S rRNA 的寡聚核苷酸测序,并比较其同源性水平后,提出了一个与以往各种界级分类不同 的新系统,称为三域学说。三域指细菌域、古生菌域和真核生物域。 7、何谓(G+C)mol% 值?它在微生物分类鉴定中有何应用? 表示 DNA 分子中鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)所占的摩尔百分比值。 应用: ①判别种与种之间亲缘关系相近程度;②是建立新分类单元时的重要指标。 第一章 原核微生物的形态、构造和功能 1、名词解释:原核生物,细菌,缺壁细菌,原生质体,芽孢,伴孢晶体,放线菌。 原核生物:即广义的细菌,指一大类细胞核无核膜包裹,只存在称作核区的裸露 DNA 的原始单 细胞生物,包括真细菌和古生菌两大类群。 细菌: 是一类细胞细短、 结构简单、 胞壁坚韧、 多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。 缺壁细菌:指细胞壁缺乏或缺损的细菌。包括原生质体、球状体、 L 型细菌和支原体。 原生质体: 人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后, 所留下的仅由一层 细胞膜包裹的圆球状细胞。一般由 G+形成。 芽孢:某些细菌在生长发育后期,可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体,称为芽 孢(又称内生孢子) 。 伴孢晶体:少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时,会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱 溶性蛋白质晶体,称为伴孢晶体(即 ? 内毒素) 。 放线菌:是一类呈丝状生长、菌落呈放射状、以孢子繁殖的陆生性较强的革兰氏阳性菌。 2、细菌的基本有哪些?细胞壁,细胞膜 ,间体 ,核区 ,核糖体 ,细胞质及其内含物 3、图示细菌细胞构造。见书 11 页
4、试比较 G+和 G-细菌细胞壁的异同。 成 分 革兰氏阳性细菌 肽聚糖 含量很高(30-95) 磷壁酸 含量较高(<50) 类脂质 一般无(<2) 0 蛋白质 革兰氏阴性细胞 含量很低(5~20) 0 含量较高(约 20) 含量较高

5、简述革兰氏染色法的机制并说明此法的重要性。 革兰氏染色机制:结晶紫液初染和碘液媒染:在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与 碘的复合物。乙醇脱色:G+细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密且不含类脂,把结晶紫与 碘的复合物牢牢留在壁内,使其保持紫色;G-细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和文联 度差,结晶紫与碘复合物的溶出,细胞退成无色。复染: G-细菌呈现红色,而 G+细菌则仍保留最 初的紫色。 重要性: 革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。通过这一染色,几乎可把所有的细菌分 成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类,因此它是分类鉴定菌种时的重要指标。又由于这两大 类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面都呈现出 明显的差异,因此任何细菌只要通过简单的革兰氏染色,就可提供不少其他重要的生物学特性方 面的信息。 6、渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢的耐热机制的?
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芽孢的耐热在于芽孢衣对多价阳离子和水分的渗透很差以及皮层的离子强度很高, 这就使皮层 产生了极高的渗透压去夺取芽孢核欣中的水分,其结果造成皮层的充分膨胀和核心的高度失水, 正是这种失水的核心才赋予了芽孢极强的耐热性。 7、简述链霉菌形态构造特点。 (1)基内菌丝:又称营养菌丝,是紧贴固体培养基表面并向培养基里面生长的菌丝。色浅、较 细,其主要功能是吸收营养物和排泄代谢产物,一般没有隔膜。有的产生色素。 (2)气生菌丝:营养菌丝发育到一定阶段,伸向空间形成气生菌丝,色较深、直径较粗,直形 或弯曲状而分枝,有的产生色素。 第二章 真核微生物的形态、构造和功能 1、名词解释:真核微生物,酵母菌,生活史,霉菌,无性孢子,有性孢子,子实体。 真核微生物:是指一大类有完整细胞核、结构精巧的染色体和多种细胞器的微生物。 酵母菌:非分类名词,一群能发酵糖类的单细胞微生物,属真菌类。 生活史 :个体经一系列生长、发育阶段后而产生下一代个体的全部过程,就称为该生物的生 活史或生命周期。 霉菌: (非分类名词)丝状真菌统称,通常指菌丝体发达而又不产生大型子实体的真菌。 无性孢子:不经过两性细胞结合而直接由菌丝分化形成的繁殖性小体。 有性孢子:指经过两性细胞结合,经质配、核配、减数分裂形成的繁殖小体。 子实体:是由真菌的营养菌丝和生殖菌丝缠结而成的具有一定形状的产孢结构。 2、简述真菌的特点。 ① 不能进行光合作用;② 以产生大量孢子进行繁殖;③ 一般具有发达的菌丝体;④ 细胞壁多 数含几丁质;⑤ 营养方式为异养吸收型;⑥ 陆生性较强。 3、简述酵母菌的特点。 (1)生活史中,个体主要以单细胞状态存在; (2)多数营出芽繁殖,也有的裂殖; (3)能发酵 糖类产能; (4)细胞壁常含甘露聚糖; (5)喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。 4、图示酵母菌细胞构造,并指出其细胞壁的结构特点。 细胞结构: 见书 48 页 细胞壁的结构特点: (1)化学组成: 三明治状的“酵母纤维素”:分三层,外层为甘露糖,内层为葡聚糖,其间夹有一层蛋白质分子。芽 痕周围有少许几丁质。 (2)原生质体的制备:用蜗牛消化酶水解细胞壁。 (注:其结构特点可能不完善) 5、简述酵母菌的繁殖方式,图示酿酒酵母的生活史 并说明各阶段的特点。生活史:见书 51 页 繁殖方式:⑴无性繁殖:①芽殖 ②裂殖 ③产生掷孢子等无性孢子 ⑵有性繁殖——产生子囊及子囊孢子 各阶段的特点: 子囊孢子发芽产生单倍体营养细胞 单倍体营养细胞出芽繁殖 异性营养细胞接合,质配核配,形成二倍体细胞 二倍体营养细胞不进行核分裂,出芽繁殖 二倍体细胞变成子囊,减数分裂,形成 4 子囊孢子 子囊破壁后释放出单倍体子囊孢子 6、霉菌的有性和无性孢子主要有哪些? 无性孢子有:厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子、游动孢子、芽孢子、掷孢子。 有性孢子有:卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。
7、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌四大类微生物的菌落有何不同?为什么? 菌落 细菌 酵母菌 放线菌 霉菌 第 3 页 共 12 页

含水形态 很湿或较湿 较湿 干燥或较干燥 干燥 外观形态 小而突起或大而平坦 大而突起 小而紧密 大而疏松或大而致密 菌落透明度 透明或稍透明 稍透明 不透明 不透明 菌落与培养基结合程度 不结合 不结合 牢固结合 较牢固结合 菌落颜色 多样 单调,一般呈乳脂或矿烛色,少数红色或黑色 十分多样 十分多样 菌落正反面颜色的差别 相同 相同 一般不同 一般不同 菌落边缘 一般看不到细胞 可见球状,卵圆状或假丝状细胞 有时可见细丝状细 胞 可见粗丝状细胞 气味 一般有臭味 多带酒香味 带有泥腥味 往往有霉味 原因:因为细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的形态和生理类型不尽相同,所以在其菌落形态,构造等特征上也有各自的特点。

8、试比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌细胞壁成分的 异同,并讨论它们原生质体制备方法。 细胞壁成分的异同 细菌分为 G+和 G-,G+肽聚糖含量高,G-含量低;G+磷壁酸含量较高,而 G-不含磷壁酸;G+ 类脂质一般无,而 G-含量较高;G+不含蛋白质,G-含量较高。放线菌为 G-,其细胞壁具有 G所具有的特点。酵母菌和霉菌为真菌,酵母菌的细胞壁外层为甘露聚糖,内层为葡聚糖;而霉菌 的细胞壁成分为几丁质、蛋白质、葡聚糖。 原生质体制备方法: G+菌原生质体获得:青霉素、溶菌酶 G-菌原生质体获得:EDTA 鳌合剂处理,溶菌酶 放线菌 原生质体获得:青霉素、溶菌酶 霉菌原生质体获得:纤维素酶 酵母菌原生质体获得:蜗牛消化酶 13、什么叫锁状联合?其生理意义如何? 锁状联合: 担子菌亚门中多数担子菌的双核菌丝,在进行细胞分裂时,于菌丝的分隔处形成的一 个侧生的喙状结构称锁状联合。 生理意义:保证了双核菌丝在进行细胞分裂时,每节(每个细胞)都能含有两个异质(遗传型不 同)的核,为进行有性生殖,通过核配形成担子打下基础。锁状联合是双核菌丝的鉴定标准,凡 是产生锁状联合的菌丝均可断定为双核。锁状联合也是担子菌亚门的明显特征之一。 14、霉菌的营养菌丝和气生菌丝各有何特点?它们分别可分化出哪些特化结构? 1) 营养菌丝体:伸入培养基吸收营养; 2) 气生菌丝体:向空中生成,形成繁殖器官。 营养菌丝的特化结构:①假根②吸器③附着枝附着胞⑤菌核⑥菌索⑦匍匐菌丝⑧菌环和菌网 气生菌丝的特化结构:子实体 第三章 病毒和亚病毒 1、名词解释:病毒,真病毒,亚病毒,噬菌斑,烈性噬菌体,温和噬菌体,溶原菌,溶原性。 病毒:是超显微的,无细胞结构,专性活细胞内寄生,在活细胞外具一般化学大分子特征,一 旦进入宿主细胞又具有生命特征。 真病毒:至少含有核酸和蛋白质两种组分的病毒 亚病毒:凡在核酸和蛋白质两种成分中,只含其中之一的分子病原体称为亚病毒 噬菌斑:当一个噬菌体感染一个敏感细胞后,隔不久即释放出一群子代噬菌体,在固体培养基 中,它们通过琼脂层的扩散又侵染周围的宿主细胞,并引起它们的裂解,如此经过多次重复,就 出现了一个由无数噬菌体粒子构成的群体—噬菌斑,它是透亮不长菌的小圆斑,每一个噬菌斑是 由一个噬菌体粒子形成的。 烈性噬菌体:凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟、 裂解这五个阶段而实现其 繁殖的噬菌体,称为烈性噬菌体。 温和性噬菌体:噬菌体侵染宿主后,并不增殖,裂解,而与宿主 DNA 结合,随宿主 DNA 复制 而复制,此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体,这种噬菌体称为温和性噬菌体或溶源噬菌体。 溶原菌:含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌。 溶源性——噬菌体附着或整合在宿主染色体上,一道复制。 2、病毒粒有哪几种对称体制?每种对称又有几类特殊外形?
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①螺旋对称型—TMV 呈直杆状,中空 ②二十面体对称—腺病毒 外形呈典型的二十面体 ③复 合对称—T 偶数噬菌体 呈蝌蚪状 3、什么叫烈性噬菌体?简述其裂解性生活史。 烈性噬菌体:凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟、 裂解这五个阶段而实现其 繁殖的噬菌体,称为烈性噬菌体。 ①吸附 噬菌体尾丝散开,固着于特异性受点上。 ②侵入 尾鞘收缩,尾管推出并插入到细胞 壁和膜中,头部的核酸注入到宿主细胞中,而蛋白质衣壳留在细胞壁外。 ③增殖 增殖过程包 括核酸的复制和蛋白质的生物合成。注入细胞的核酸操纵宿主细胞代谢机构,以寄主个体及细胞 降解物和培养基介质为原料,大量复制噬菌体核酸,并合成蛋白质外壳。 ④成熟(装配)寄主 细胞合成噬菌体壳体(T4 噬菌体包括头部、尾部),并组装成完整的噬菌体粒子。 ⑤裂解(释放) 子代噬菌体成熟后,脂肪酶和溶菌酶促进宿主细胞裂解,从而释放出大量子代噬菌体。 4、什么是一步生长曲线?它可分几期?各期有何特点? 一步生长曲线 : 定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲 线。 潜伏期 从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短时间。又可分为隐晦期和胞 内累积期。 裂解期 从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。 平稳期 指被感染的宿主已全部裂解,溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。 裂解量 每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数 第四章 微生物的营养和培养基 1、名词解释:自养微生物,异养微生物,营养,营养物,C/N,氨基酸自养型生物,氨基酸异养 型生物,生长因子,大量元素,微量元素,培养基。 自养微生物:以二氧化碳作为主要或唯一的碳源,以无机氮化物作为氮源,通过细菌光合作用 或化能合成作用获得的能量的微生物。 异养微生物:以有机物为碳源,光或有机物分解为能源的微生物。 营养:指生物体从外部环境摄取其生命活动所必须的能量和物质,以满足其生长和繁殖需要的 一种生理功能 。 营养物:能为机体生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境的物质称为 营养物。 C/N 比: 所谓 C/N 是指在微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔 数之比。 氨基酸自养型生物:不需要氨基酸作为氮源的,它们能把非氨基酸类的简单氮源自行合成所需 要的一切氨基酸。 氨基酸异养型生物:需要从外界吸收现成的氨基酸作氮源。 生长因子:一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量 的有机物。 大量元素:凡是生长所需浓度在 10-3~10-4mol/L 范围内的元素,可称为大量元素,包括 P、 S、K、Mg、Ca、Na 和 Fe 等。 微量元素:凡是生长所需浓度在 10-6~10-8mol/L 范围内的元素,则称为微量元素,包括 Cu、 Zn、Mn、Mo、和 Co 等。 培养基:是一种人工配制的适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料,它具备微生物 所需的六大营养元素,且其间比例合适。 2、指出四大类微生物的最适生长 pH 范围及常用的培养基名称。 细菌(PH 7.4—7.6)——牛肉膏蛋白胨培养基;真菌(自然 PH)——马铃薯培养基;霉菌 (PH 7.0—7.2)——察氏培养基;放线菌(PH 7.4—7.6)——高氏一号培养基。 3、指出微生物的六大营养要素。
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(一)碳源(二)氮源(三)能源(四)生长因子(五)无机盐(六)水
4、试比较细胞膜运输营养物质的四种方式。 比较项目 单纯扩散 促进扩散 特异载体蛋白 无 有 慢 快 运送速度 由浓至稀 由浓至稀 溶质运送方向 内外相等 内外相等 平衡时内外浓度 无特异性 特异性 运送分子 不需要 不需要 能量消耗 不变 不变 运送前后溶质分子 无 有 载体饱和效应 无竞争性 有竞争性 与溶质类似物 无 有 运送抑制剂 H2O 、 CO2 、 O2 SO42+、PO43+、 运送对象举例 甘油、乙醇、少数 糖(真核生物) 氨基酸、盐类、代 谢抑制剂 主动运输 有 快 由稀至浓 内部浓度高得多 特异性 需要 不变 有 有竞争性 有 氨基酸、乳糖等糖 类、Na+、Ca2+等 无机离子 基因移位 无 快 由稀至浓 内部浓度高得多 特异性 需要 改变 有 有竞争性 有 葡萄糖、果糖、甘 露糖、嘌呤、核苷、 脂肪酸等

5、什么是鉴别性培养基?试以 EMB 培养基为例,分析其鉴别作用的原理。 鉴别性培养基:培养基中加入能于某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂,从而用肉眼 就能使该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的培养基就称鉴别性培养基。 EMB 作用原理 其中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制革兰氏阳性细菌和一些难培养的革兰氏阴性细菌。在 低酸度时,这两种染料结合形成沉淀,起着产酸指示剂的作用。因此试样中的多种肠道细菌会在 EMB 培养基上产生相互易区分的特征菌落,因而易于辨认。尤其是大肠杆菌,因其强烈分解乳搪 而产生大量的混合酸,菌体带 H+故可染上酸性染料伊红,又因伊红与美蓝结合,所以菌落染上 深紫色,从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光: 6、什么是单功能营养物、双功能营养物、多功能营养物? 单功能营养物:一种营养物有一种营养要素功能,该营养物称为单功能营养物。 双功能营养物:一种营养物有两种营养要素功能,该营养物称为双功能营养物。 多功能营养物:一种营养物常有两种以上营养要素功能,该营养物称为多功能营养物。 7、试述培养基的种类。 按对培养基成分的了解来分: (1)天然培养基 (2)组合培养基 按培养基外观的物理状态来分 (1)固体培养基 (2)半固体培养基 ⑶液体培养基 (4)脱水培养 基 按培养基的功能来分 (1)种子培养基 (2)发酵培养基 (3)基础培养基 (4)选择性培养基 第五章 微生物的新陈代谢 1、名词解释:新陈代谢,生物氧化,呼吸,无氧呼吸,发酵,氧化磷酸化,光合磷酸化,底物 水平磷酸化,Stickland 反应。 新陈代谢:是指发生在活细胞中的各种分解代谢与合成代谢的总和。其中,分解代谢是指复杂 的有机物分子通过分解代谢酶系的催化, 产生简单分子、 腺苷三磷酸(ATP)形式的能量或还原力(或 称还原当量,以[H]表示)的作用;合成代谢则与分解代谢相反,是指在合成代谢酶系的催化下, 由简单小分子、ATP 形式的能量与[H]形式的还原力一起合成大分子的过程。 生物氧化:生物氧化是指发生在活细胞中的一系列产能性氧化反应的总称。 呼吸:呼吸是指底物按常规方式脱氢后,经完整的呼吸链递氢,最终由分子氧接受氢并产生水 和释放能量(ATP)的生物氧化方式。呼吸必须在有氧条件下进行,因此又叫有氧呼吸。 无氧呼吸:无氧呼吸又称厌氧呼吸,是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物(少数为有 机氧化物)的生物氧化。 发酵:无氧条件下,底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效 产能反应。
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氧化磷酸化:又称电子传递磷酸化,是指呼吸链的递氢(或电子)和受氢过程与磷酸化反应相 偶联并产生 ATP 的作用。 光合磷酸化:由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成 ATP 的过程成为光合磷酸化。 底物水平磷酸化:是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物,并且这些高能磷 酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联 ATP 合成。 Stickland 反应 :以一种氨基酸作氢供体和以另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特 发酵类型,称为 stickland 反应。stickland 反应的产能效率很低,每分子氨基酸仅产 1 个 ATP。 2、试述生物氧化的形式、过程、功能及类型。 形式:某物质与氧结合、脱氢或失去电子 过程:一般包括三个环节: ①底物脱氢(或脱电子)作用(该底物称作电子供体或供氢体) ②氢(或电子)的传递(需中间传递体,如 NAD、FAD 等) ③最后氢受体接受氢(或电子) (最终电子受体或最终氢受体) 功能:产能(ATP) 、产还原力[H]和产小分子中间还原产物。 类型:呼吸、无氧呼吸、发酵 3、在化能异养微生物的生物氧化中,其基质脱氢和产能的途径主要有哪几条?试比较各途径的 主要特点。 脱氢和产能的途径:EMP、HMP、ED、TCA 特点:EMP 当葡萄糖转化成 1.6-二磷酸果糖后,在果糖二磷酸醛缩酶作用下,裂解为两 个 3 C化合物,再由此转化为 2 分子丙酮酸。 HMP 当葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成 6-磷酸葡萄糖酸后, 6-磷酸葡萄糖酸脱酶作用下, 在 再次脱氢降解为 1 分子 CO2 和 1 分子磷酸戊糖。 ED 是少数 EMP 途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。一分子葡萄糖经 ED 途径可生成两个丙酮酸并净生成一个 ATP、一个 NADH+H+和一个 NADPH+H+。 TCA (1)氧虽不直接参与其中反应,但必须在有氧条件下运转; (2)丙酮酸在进入三羧酸循环之先要脱羧生成乙酰 CoA,乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进 入三羧酸循环。 (3)循环的结果是乙酰 CoA 被彻底氧化成 CO2 和 H2O,每氧化 1 分子的乙酰 CoA 可产生 12 分 子的 ATP,草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。 (4)产能效率极高; (5)TCA 位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。 4、试述 EMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 ①供应 ATP 形式的能量和 NADH2 形式的还原力;②是连接其它几个重要代谢途径的桥梁,包 括 TCA、HMP 和 ED 途径等;③为生物合成提供多种中间代谢物;④通过逆向反应可进行多糖 合成。 5、试述 HMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 ①供应合成原料;②产还原力;③作为固定 CO2 的中介;④扩大碳源的利用范围;⑤连接 EMP 途径。 6、试述 TCA 循环在微生物产能和发酵生产中的重要性。 TCA 位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位,产能效率极高,不仅可为微生物的生物合成 提供各种碳架原料,而且还与人类的发酵生产紧密相关。 7、在微生物能量代谢中 ATP 的产生途径有哪几条? EMP、HMP、ED、TCA、呼吸、无氧呼吸、发酵
8、试比较呼吸、无氧呼吸、发酵的异同点。 产能 呼吸 环境条件 有氧 终电子受体来源 环境,外源性 无氧呼吸 无氧 环境,外源性 第 7 页 共 12 页 无氧 胞内、内源性

性质 能进行代谢产能方式的 微生物

分子氧 专性好氧微生物、 兼性好 氧微生物、微嗜氧微生 物

化合物(通常为无机物) 代谢中间物 专性厌氧微生物、 兼性好 兼性好氧微生物、 耐氧厌 氧微生物 氧微生物、 专性厌氧微生 物

10、细菌的酒精发酵途径如何?它与酵母菌的酒精发酵有何不同?细菌的酒精发酵有何优缺 点? 细菌的酒精发酵途径 ED, 酵母菌的酒精发酵 EMP a.优点:代谢速率高;产物转化率高;菌体生成少;代谢副产物少;发酵温度高;不必定期供氧; 细菌为原核生物,易于用基因工程改造菌种;厌氧发酵,设备简单。 b.缺点:生长 pH 为 5,较易染菌;细菌耐乙醇力较酵母菌为低(细菌 7%乙醇,酵母菌耐 8-10% 乙醇) ;底物范围窄(葡萄糖、果糖) 。 11、青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌?其制菌机制如何? 原因:青霉素抑制肽聚糖的合成过程,形成破裂的细胞壁,代谢旺盛的细菌才存在肽聚糖的合成, 因此此时有青霉素作用时细胞易死亡。 作用机制:青霉素破坏肽聚糖合成过程中肽尾与肽桥间的转肽作用。 12、如何运用代谢调控理论使微生物合成比自身需求量更多的有用代谢产物?举例说明。 ①应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节 。如赖氨酸发酵、肌苷酸的生产; ②应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节。 如黄色短杆菌的抗 α—氨基—β—羟基戊酸菌株能累积 苏氨酸; ③控制细胞膜的渗透性。 如在谷氨酸发酵生产中只要把生物素浓度控制在亚适量的情况下,才 能分泌出大量的谷氨酸, 第六章 微生物的生长及其控制 1、名词解释:生长产量常数(Y) ,最适生长温度,巴氏消毒法,抗生素,抗代谢药物,选择毒 力,生长限制因子,MIC。 生长产量常数(Y) :指菌体产量与限制性营养物消耗的比例关系。 最适生长温度:某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。 巴氏消毒法:用较低的温度处理牛乳或其他液态食品,杀死其中可能存在的无芽孢病原菌而又 不损害营养与风味的消毒方法。 抗生素:抗生素是生物在其生命活动中产生的一种次生代谢产物或其人工衍生物,能对他种生 物的生命活动产生抑制作用或致死作用。 抗代谢药物:又称代谢拮抗物、代谢类似物,是指在结构上与生物体所必需的代谢物相似,可 以与正常代谢途径中特定的酶发生竞争性反应, 从而阻碍酶的功能、 干扰代谢的正常进行的物质。 选择毒力:抗生素对人体及动、植物组织的毒力,一般远小于它对致病毒的毒力,这称为抗生 素的选择毒力。 生长限制因子:凡是处于较低浓度范围内,可影响生长速率和菌体产量的营养物,就称生长限制 因子。 MIC:最小抑菌浓度,表示某药物对某菌的最小抑菌浓度,常以 μg/ml 或 μ/ml 来表示。 2、什么是典型生长曲线?它可分几期?划分的依据是什么?各期特点如何? 典型生长曲线 :将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养。在适宜条件下, 其群体就会有规律地生长,定时取样测定细胞含量,以细胞数目的对数值作纵坐标,以培养时间 作横坐标,就可以画出一条有规律的曲线,这就是微生物的典型生长曲线。 划分的依据:单细胞微生物。 (1)延滞期(停滞期、 调整期) 特点: a.生长速率常数为零; b.细胞形态变大或增大; c.细胞内 RNA 尤其是 rRNA 含量增高,原生质呈嗜碱性。d.合成代谢活跃;e.对外界不良条件的反应敏感。 (2) 对数期 特点: 此时菌体细胞生长的速率常数 R 最大, 分裂快, 代时短, 细胞进行平衡生长, 菌体内酶系活跃,代谢旺盛,菌体数目以几何级数增加,群体的形态与生理特征最一致,抗不良 环境的能力强。
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⑶稳定期 特点:a.生长速率常数为零;b.菌体产量达到最高;c.活菌数相对稳定;d.细胞开始贮 存贮藏物;e.芽孢在这个时期形成;f.有些微生物在此时形成次生代谢产物。 ⑷衰亡期 特点:a.细胞形态多样;b.出现细胞自溶现象;c.有次生代谢产物的形成;d.芽孢在此 时释放。 3、延滞期有何特点?如何缩短延滞期? 特点:a.生长速率常数为零;b.细胞形态变大或增大;c.细胞内 RNA 尤其是 rRNA 含量增高, 原生质呈嗜碱性。d.合成代谢活跃;e.对外界不良条件的反应敏感。 消除:a. 以对数期的菌体作种子菌 ;b. 适当增大接种量 :一般采用 3%~8%的接种量,根据 生产上的具体情况而定,最高不超过 1/10。c. 培养基的成分:种子培养基尽量接近发酵培养基 。 4、指数期有何特点?处于该期的微生物有何应用? 特点:此时菌体细胞生长的速率常数 R 最大,分裂快,代时短,细胞进行平衡生长,菌体内酶 系活跃,代谢旺盛,菌体数目以几何级数增加,群体的形态与生理特征最一致,抗不良环境的能 力强。 应用:指数期的微生物是研究生理、代谢等的良好材料;是增殖噬菌体的最适菌龄;是发酵生 产中用做种子的最佳种龄,通过补加营养物质延长指数期。 5、稳定期为何会到来?有何特点? 形成原因:a.营养物尤其是生长限制因子的耗尽;b.营养物的比例失调;c.有害代谢产物的积累; d.物化条件的变化。 特点:a.生长速率常数为零;b.菌体产量达到最高;c.活菌数相对稳定;d.细胞开始贮存贮藏物; e.芽孢在这个时期形成;f.有些微生物在此时形成次生代谢产物。 6、什么叫连续培养?有何优点?为何连续时间是有限的? 连续培养:指微生物接种到培养基里以后的整个生长期间,微生物能持续地以比较恒定的生长 速率常数进行生长,从而导致微生物的生长过程能“不断”地进行下去的一种培养方法。 优点:高效、低耗、利于自控、产品质量稳定。 ①菌种易于退化;②容易污染;③营养物的利用率低于分批培养。 因此连续时间是有限的。 7、微生物培养过程中 pH 变化的规律如何?如何调整? 微生物的生命活动过程中会自动地改变外界环境的 pH, 其中发生 pH 改变有变酸和变碱两种过 程,在一般微生物的培养中往往以变酸占优势,因此,随着培养时间延长,培养基的 pH 会逐渐 下降。的变化还与培养基的组分尤其是碳氮比有很大关系,碳氮比高的培养基经培养后 pH 会明 显下降;相反,碳氮比低的培养基经培养后,其 pH 常会明显上升。 措施:分为“治标”和“治本”两大类,前者指根据表面现象而进行直接、及时、快速但不持久的表 面化调节,后者指根据内在机制而采用的间接、缓效但可发挥持久作用的调节。
8、比较灭菌、消毒、防腐和化疗的异同,并举例。 比较项目 灭菌 消毒 处理因素 强理、化因素 理、化因素 处理对象 任何物体内外 生物体表,酒、乳 微生物类型 一切微生物 等 对微生物作用 彻底杀灭 有关病原菌 实 例 加压蒸气灭菌,辐 杀死或抑制 射灭菌,化学杀菌 70%酒精消毒,巴 剂 氏消毒法 防腐 理、化因素 有机质物体内外 一切微生物 抑制或杀死 冷藏,干燥,糖渍, 盐腌,缺氧,化学 防腐剂 化疗 化学治疗剂 宿主体内 有关病原菌 抑制或杀死 抗生素,磺胺药, 生物药物素

9、试述微生物生长繁殖的测定方法。 一、测生长量(一)直接法 1、测体积 2、测干重(二)间接法 1、比浊法 2、生理指标法 二、计繁殖数 1、直接计数法(全数)——血球计数板法 2、间接计数法(活菌数)——稀释 平板菌落计数法 10、试述高温灭菌的方法。 1、干热灭菌法(1)原理:干热可使破坏细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥,并可使各种细 胞成分发生氧化变质。 (2)应用范围:1)烘箱内热空气灭菌法(150~170℃,1~2hr) :金属器
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械、洗净的玻璃器皿。2)火焰灼烧法:接种环、接种针等。 2、湿热灭菌: 即以 100℃以上的加压蒸气进行灭菌。 (1)相同温度及相同作用时间下,湿热灭 菌法比干热灭菌法更有效:湿热空气穿透力强,能破坏维持蛋白质空间结构和稳定性的氢键,能 加速其变性。 (2)种类: 1)常压法 a.巴氏消毒法: 用较低的温度处理牛乳或其他液态食品,杀死其中可能 存在的无芽孢病原菌而又不损害营养与风味的消毒方法。a)低温维持法(LTH):要求 62.8℃保持 30min;b)高温瞬时法(HTST):要求 71.7℃维持至少 15s; b.煮沸消毒法:a)适用范围:一般用 于饮用水的消毒。b)条件:100℃下数分钟。c.间隙灭菌法:又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。a) 适用范围:适用于不耐热培养基的灭菌。b) 条件:80 一 100℃下蒸煮 15—60 分钟,三天。2) 加压法:a.常规加压法 a) 适用范围:适合于一切微生物学实验室、医疗保健机构或发酵工厂中对 培养基及多种器材、物料的灭菌。b) 条件:121℃(压力为 lkg/cm2),时间维持 15—20 分钟, 也可采用在较低的温度(115℃,即 0.7kg/cm2 下维持 35 分钟的方法。 b.连续加压灭菌法:在发酵行业里也称“连消法”。a) 适用范围:在大规模的发酵工厂中作。培养 基灭菌用。主要操作是将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却,然后才进入发酵 罐。b) 条件:在 135—140℃下处理 5 一 l 5 秒钟 11、请说明营养物质浓度变化对微生物生长速度和最终菌体产量的影响。 微生物生长所需要的营养物质,只有在浓度适当的条件下才能表现出良好的作用。浓度太低, 不能满足微生物生长的需要;浓度太高反而会抑制微生物的生长,最终导致菌体产量。
12、试比较恒浊器和恒化器。 装置 控制对象 培养基 培养基流速 生长速率 产物 应用范围 恒浊器 菌体密度 (内控制) 无限制生长因子 不恒定 最高 大量菌体及与菌体相平行的代谢产物 生产为主 恒化器 培养基流速 (外控制) 有限制生长因子 恒定 低于最高 不同生长速率的菌体 实验室为主 13、按照微生物与氧 气的关系可分为哪些类型? 根据氧与微生物生长的关系可将微生物分为好氧、微好氧、耐氧型、兼性厌氧和专性厌氧五种类型

14、为什么缺乏 SOD 的微生物只能进行专性厌氧生活? 好氧生物因有了 SOD, 故巨毒的 O2-。 就被歧化成毒性稍低的 H2O2, 在过氧化氢酶的作用下, H2O2 又进一步变成无毒的 H2O。厌氧菌因不能合成 SOD,所以根本无法使 O2-。歧化成 H2O2, 因此当有氧存在时,细胞内形成的 O2-。就使自身受到毒害。 15、抗代谢药物的作用。 抗代谢药物的三种作用 a.竞争酶的活性中心 b.假冒正常代谢物 c.代谢途径终产物结构类似物的反 馈调节 16、什么是菌种衰退?菌种衰退的原因是什么? 菌种衰退:生产菌株生产性状的劣化或遗传研究菌株遗传标记的丢失称为菌种衰退。 原因: 1、自发突变 2、通过诱变获得的高产菌株本身不纯 3、培养、保藏条件 1、自发突变 菌种退化的主要原因是有关基因的负突变。 2、通过诱变获得的高产菌株本身不纯 高产突变只发生在一个核上,随着核的分离,原来未变异 的低产性状逐渐恢复。单核微生物由于高产突变只发生在一条 DNA 链上,也往往发生分离回复 的现象。 3、培养、保藏条件 可以通过对自发突变率的影响来表现,也可在不改变基因现的情况下表。 17、什么是菌种复壮? 狭义的复壮:是在菌种已发生衰退的情况下,通过纯种分离和 测定生产性能等方法,从衰退的群 体中找出尚未衰退的个体,以达到恢复该菌原有性状的一种措施; 广义的复壮:指在菌种的生产性能尚未衰退前,有意识地进行纯种分离和生产性能的测定工作,以 期菌种的生产性能逐步有所提高。 第八章 微生物的生态 1、名词解释:水体自净作用,大肠菌群数,正常菌群,微生态制剂,无菌动物,悉生动物,根
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际微生物,附生微生物,互生,共生,寄生,拮抗,混菌培养,BOD5,COD,活性污泥。 水体自净作用:指水体中存在的为量不多的有机或无机污染物通过物理性的扩散、稀释、沉降作用 或化学性的氧化作用以及各种物学和生物化学作用而得到迁生移转化。 大肠菌群数:是一群好氧和兼性厌氧的,能在 37℃24h 内发酵乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽胞 杆菌的总称。一般包括大肠埃希氏杆菌、产气杆菌、柠檬酸盐杆菌和副大肠杆菌等。 正常菌群: 微生态制剂: 根据微生态学理论而制成的含有有益菌的活菌制剂,功能在于改善肠道菌群、治疗 急、慢性肠炎以及其他保健功能。 无菌动物:凡在其体内外检查不到任何正常菌群的动物 称为无菌动物。 悉生生物:人为地接种上某已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物称为悉生生物。 根际微生物:生活在植物根际,借植物根系向周围分泌的各种外渗物为营养的微生物称为根际微 生物,以无芽孢杆菌居多。 附生微生物:指生活在植物体表面,主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。主要是细菌 及少数的酵母菌和霉菌,放线菌极少。 互生:指两种可以单独生活的生物,当其生活在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方或偏利 于一方的生活方式。 共生:指两种生物共居在一起,相互分工协作、相依为命,甚至达到难分难解、合二为一的一种相 互关系。 寄生:指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表,从中摄取营养进行生长繁殖,并使 后者蒙受损害甚至死亡的现象. 拮抗:指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互 关系。 混菌培养: 又称混菌发酵或混合发酵指在发酵工业中采用两种或两种以上的具有互补性质的菌种 进行混合培养 BOD5:即五日生化 好氧量。指在 20℃下,1L 污水中所含的有机物,在进行微生物氧化时,五 日内所消耗的分子氧的 毫克数。 COD:即化学好氧量。指使用强氧化剂使 1L 污水中的有机物质迅速进行化学氧化时所消耗氧的 毫克数。 活性污泥:由细菌、丝状菌、藻类和原生动物等微生物群体与污水中的悬浮有机物、胶状物和吸 附物质在一起构成的凝胶团,在污水处理中具有很强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。 拮抗:指由某种生物所产生的某种代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互 关系。 2、 检验饮用水的质量时, 为什么要选用大肠菌群数作为主要指标?我国卫生部门对此有何规定? 1)由水传播的最重要的传染病是痢疾、霍乱和伤寒,它们都是肠道传染病。肠道病原菌都是通过 粪便污染水源而传播的,因此防治饮用水传染病的关键是要严防水源被粪便污染。 2)水中存在病原菌可能性很小,直接检测困难,因此需要选择一种指示菌作为卫生指标; ü 生理习性与肠道病原菌类似,ü 即在外界的生存时间基本一致; (代表性) 3)作为卫生指标的指示细菌必须符合: ü 在粪便中的数量比病原菌多,ü 不ü 会漏检; (灵敏性) ü 检验技术较简单;(操作方便) 4) 比较理想的指示菌是大肠杆菌; 但大肠杆菌的检测容易受一些形态和理化特性相似的细菌的干 扰;选择大肠菌群(coliform)作为指示菌。 我国卫生部门对饮用水的卫生标准为:每 ml 水细菌总数不超过 100 个,大肠菌群数每升水不超 过 3 个。 3、试述微生物处理污水的原理。 在污水处理装置(人工生态系统)中,利用不同生理、生化功能微生物间的协同作用而进行的一
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种物质循环过程。 高 BOD5 的污水进入污水处理装置后,其中的自然微生物区系在好氧条 件下,根据其中营养物质或有毒物质的情况,在客观上造成一个选择性的培养条件,随时间推移, 发生微生物区系的群落演替,使水中有机物或毒物不断被降解、氧化、分解、转化或吸附沉降, 进而达到净化的目的。 第九章 传染与免疫 1、什么是抗原?它应该具备哪些条件? 抗原:抗原是一类能刺激人或动物产生抗体或致敏淋巴细胞,并能与这些产物在体内或体外发生 特异性反应的物质。 条件: 异物性:指抗原的理化性质与其所刺激的机体的自身物质间的差异程度。 具有一定的化学组成与结构的大分子物质; 特异性—由抗原决定簇决定。 2、什么是抗体? 抗体:抗体是高等动物体在抗原物质的刺激下,由浆细胞所产生的一类能与相应抗原发生特异性 结合的免疫球蛋白。 3、简述抗原抗体反应的一般规律。 ①特异性②可逆性③定比性④阶段性⑤条件依赖性 4、简述抗原抗体间的主要反应。 凝集反应:颗粒性抗原与其相应的抗体在合适条件下反应,并出现凝集团的现象称为凝集反应。 其中的抗原叫凝集原,抗体叫凝集素。 沉淀反应:可溶性抗原与其相应抗体在合适条件下反应并出现沉淀物的现象,称作沉淀反应。其 中的抗原叫沉淀原,抗体叫沉淀素。 补体结合实验: (4)交叉反应与凝集吸收反应:由于甲乙两菌存在共同抗原而引起的甲菌的抗原或(抗体)与乙菌 的抗体或(抗原)发生较弱的免疫反应的现象,称为交叉反应。用不同细菌凝集吸收抗血清中共 同抗体的方法叫凝集吸收反应。经过吸收后剩下的特异抗体叫单价特异抗血清。 5、什么是补体? 补体:补体是存在于正常人体或动物血清中的一组非特异性血清蛋白,主要是 β 球蛋白,是一类 能被任何抗原与抗体的复合物所激活的原。

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