微生物学大题.docx

1.微生物有哪五大共性？讨论五大共性对人类的利弊答：.体积小，面积大；.吸收多，转化快；.生长旺，繁殖快；.适应强，易变异；.分布广，种类多。.“吸收多，转化快”为高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物能在自然界和人类实践中更好地发挥其超小型“活的化工厂”的作用。.“生长旺盛，繁殖快”在发酵工业中具有重要的实践意义，主要体现在它的生产效率高、发酵周期短上；且若是一些危害人、畜和农作物的病原微生物或会使物品霉腐变质的有害微生物，它们的这一特性就会给人类带来极大的损失或祸害。“适应强，易变异”，有益的变异可为人类创造巨大的经济和社会效益；有害的变异使原本已得到控制的相应传染病变得无药可治，进而各种优良菌种产生性状的退化则会使生产无法正常维持。“分布广，种类多”，可以到处传播以至达到“无孔不入”的地步，只要条件合适，它们就可“随遇而安”，为人类在新世纪中进一步开发利用微生物资源提供了无限广阔的前景。1.体积小，结构简单；2.代谢活跃，方式多样；3.繁殖快，易变异；4.抗性强，能休眠；5.种类多，数量大；6.分布广，分类界级宽。例如，微生物繁殖快，代谢活跃，在发酵工业具有重要的实践意义，主要在表现在它的生产效率高，发酵周期短上。同时可利用微生物易变异特性，来提发酵产物的产量。另外，对微生物学基本理论的研究也带来了极大的优越性，因微生物繁殖快，科研周期大大缩短，经费减少，效率大大提高。微生物也给人类带来不利的影响，微生物繁殖快易霉腐。微生物还可以引起动植物和人的病害。又因微生物易变异又给菌种保藏带来难度。2.试述染色法的机制及步骤。答：革兰氏染色的机制为：通过结晶紫初染和碘液媒染后，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。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网孔缩小，在加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，在经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。此法证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同，是一种积极重要的鉴别染色法，不仅可以用与鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。3.什么是一步生长曲线？它分几期？各期有何特点？定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线，称为一步生长曲线。它包括1潜伏期：细胞内已经开始装配噬菌体粒子并可用电镜观察到2裂解期：宿主细胞迅速裂解溶液中噬菌体粒子急剧增多。3平稳期：感染后的宿主细胞已全部裂解，溶液中的噬菌体效价达到最高点。4.烈性噬菌体的繁殖过程及特点答：（1）吸附：寄主的专一性、吸附位点的专一性、 病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范德华力。（2）侵入：噬菌体核酸物质进入受体细胞、T类噬菌体收缩尾鞘，尾髓插入细胞壁，此时，尾管端携带的少量溶菌酶水解壁的肽聚糖，将DNA像注射一样打入细胞内。蛋白质的外壳仍在壁外、线状噬菌体fd则全部进入寄主细胞。（3）增殖：噬菌体核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成。噬菌体以其核酸的遗传信息向宿主细胞发出指令并提供蓝图、前一次表达产物是后一次表达的mRNA 聚合酶（4）成熟（装配）：已合成的噬菌体的核酸和蛋白质按一定的顺序自装配成噬菌体颗粒。（5）释放：由水解膜的脂肪酶和壁的溶菌酶作用，裂解释放出子代噬菌体、大量的噬菌体吸附在同一宿主细胞表面并释放众多的溶菌酶，最终因外在的原因而导致细胞裂解、线状噬菌体则不裂解寄主细胞，可能是通过挤压而冲出细胞壁。5.比较发酵与呼吸的异同答：呼吸和无样呼吸的本质是一样的，底物脱氢后电子经过呼吸链产能，能量来源主要是氧化磷酸化。只不过无样呼吸电子传递给了氧化性的外源物质如硝酸盐、硫酸盐等。发酵是电子不经过电子传递链，直接交给代谢中间物，如丙酮酸，主要靠底物水平磷酸化产能；(2)呼吸：是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体，其功能是把氢或电子从低氧化还原势的化合物处逐级传递到高氧化还原势的分子氧或其他无机、有机氧化物，并使它们还原；发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能。6.细菌芽孢的形成过程及芽孢的概念机制答：DNA浓缩形成束状染色质；细胞膜内陷，细胞发生不对称分裂，其中小体积部分即为前芽孢；前芽孢的双层隔膜形成，这时芽孢的抗热性提高；在两层隔膜间充填芽孢肽聚糖后，合成DPA-Ca，开始形成皮层，再经脱水，是折光率提高；（5）芽孢衣合成结束；（6）皮层合成完成，芽孢成熟，抗热性出现；（7）芽孢囊裂解，芽孢游离外出；概念机制：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体 7.在微生物的培养基的配置过程怎样进行PH的调节答：（1）借磷酸缓冲液进行调节，（2）以CaCO3作“被用碱”进行调节，CaCO3在水溶液中溶解度极低，故将它加入固体或者液体培养基中，并不会提高培养基的PH，担当微生物生长过程中不断产生酸时，却可以溶解CaCO3，从而发挥其调节培养基PH的作用，（3）过酸时加入加入碱液进行中和、加适当氮源、提高通气量等；（4）过碱时加酸中和、加适量碳源、降低通气量缺壁(L型)细菌特点：（1）没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈多形态；（2）有些能通过细菌滤器，故又称“滤过型细菌”；（3）对渗透敏感，在固体培养基上形成“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm左右）；细胞膜功能1）选择透性2）维持细胞内正常渗透压的屏障3）与细胞膜、细胞壁及荚膜的合成有关4）鞭毛基体的着生部位和旋转的供能部位 5）许多酶和电子传递链组分的所在部位； 6）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；三菌三体：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体(1)低等真菌细胞壁主要成分：纤维素 (2) 酵母菌细胞壁主要成分：葡聚糖、甘露聚糖(3)高等真菌细胞壁主要成分：几丁质酵母菌内层：葡聚糖 形成壁的刚性结构 中间层：蛋白质 常与甘露聚糖共价结合形成复合物外层：磷酸甘露聚糖 决定壁的多孔性酵母菌生活史的三类型：（1） 营养体以单倍体/双倍体两种形式存在（2） 营养体只以单倍体形式存在（3） 营养体只以双倍体形式存在非细胞生物(真)病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分亚病毒类病毒：只含具有独立侵染性的RNA组分拟病毒：只含不具有独立侵染性的RNA组分朊病毒：只含有单一蛋白质组分，不含有核酸卫星病毒、卫星RNA温和噬菌体：侵入细胞后，与宿主细胞DNA同步复制，并随寄主细胞的生长繁殖而传下去，一般部引起宿主细胞裂解的噬菌体。朊病毒（Prion）： 又称蛋白侵染子。是一类能引起哺乳动物的亚急性海绵样脑病的不含核酸的传染性蛋白质分子病原体。因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。微生物的营养六类要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水营养物质进入细胞的方式：（1） 单纯扩散（2） 促进扩散（3） 主动运输（4） 基团移位微生物次生代谢物：是指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物做前提、通过复杂的次生代谢途径所合成的结构较复杂的化合物粗调：调节没合成量的诱导或者阻遏机制；细调：调节现成酶催化活力的反馈抑制机制灭菌、消毒、防腐、化疗的比较比较项目 灭菌 理化因素 防腐 化疗处理因素 强理、花因素 理、花因素 理、花因素 化学治疗剂处理对象 任何物体内外 生物体表，酒、乳等 有机质物体内外 寄主体内微生物类型 一切微生物 有关病原体 一切微生物 有关病原体对微生物作用 彻底灭菌 杀死或抑制 杀死或抑制 杀死或抑制实例 加压蒸汽灭菌 70酒精消毒 冷藏、干燥 抗生素、磺辐射灭菌 巴氏消毒法 缺氧、化学防腐剂 胺药、生物化学杀菌剂 药物素微生物学的奠基人：巴斯德（曲颈瓶试验）细菌学的奠基人：科赫把微生物应用到消毒外科及医学的第一位科学家：李斯特 微生物包括：原核生物（真细菌和古细菌）、真核微生物、非细胞微生物细菌细胞壁生理功能a.固定细胞外形和提高机械强度，保护细胞，免受机械和渗透压等外力的损伤；b.为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；c.阻碍大分子有害物质（某些抗生素和水解酶）进入细胞；d.赋予细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。气饱的概念机功能许多光合营养型、无鞭毛运动的水生细菌中存在的充满气体的泡囊状内含物，大小为0.21.0m75nm，内由数排柱形小空泡组成，外有2nm厚的蛋白质膜包裹。功能：调节细胞比重以使细胞漂浮在最适水层中获取光能、O2和营养物质鞭毛：趋性运动细菌的繁殖：裂殖， 酵母菌：芽殖放线菌1、营养菌丝 匍匐生长于培养基内，吸收营养，也称基内菌丝。一般无隔膜，直径0.2-0.8 m，长度差别很大，有的可产生色素。 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，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深直径较粗（1-1.4 m），有的产色素。3、孢子丝 气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的依据。真核生物：真菌、显微藻类、原生动物鞭毛运动：9+2即弯曲运动病毒的对称机制螺旋对称二十面对称复合对称无包膜有包膜卷曲状：正粘病毒等小型：脊髓灰质炎病毒等大型：腺病毒等弹状：狂犬病毒等疱疹病毒等痘病毒等大肠杆菌的T偶数噬菌体等无包膜有包膜无包膜有包膜噬菌体的繁殖繁殖过程包括五个步骤吸附、侵入、增殖、成熟（装配）和释放（裂解）。称为裂解性周期或增殖性周期。溶源性1温和噬菌体： 感染细菌后，将其DNA整合或附着到宿主染色体上，并随宿主一起繁殖的噬菌体。2这种温和噬菌体的侵入并不引起宿主细胞裂解，称溶源性或溶源现象。3凡能引起溶源性的温和噬菌体，其宿主就称溶源菌。4溶源菌是一类与温和噬菌体长期共存，一般不会出现有害影响的宿主细胞。温和噬菌体3种存在状态形式： （1）游离态： 指成熟后被释放并有侵染性 的游离噬菌体粒子。 （2）整合态：指已整合到宿主基因组上的 前噬菌体状态 （3）营养态：前噬菌体 脱离宿主增殖溶源性的特点：1. 细菌的溶源性具有遗传性2. 溶源菌对同源噬菌体具有免疫性3. 溶源性细菌在培养中不易被查觉4. 复愈:溶源菌失去前噬菌体，恢复成非溶源细胞5. 自发裂解和诱导裂解：有少数噬菌体可自发或诱发裂解宿主细胞变成烈性噬菌体6. 溶源性转换：溶源性细菌除具有产生噬菌体的潜力和对相关噬菌体的免疫性外，有时还伴有某些其他性状的改变。微生物生长的6类营养物质碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。维生素的作用：1. 作为酶的辅酶或辅基参与新陈代谢2. 在细胞生理氧化过程中起传递氢作用，具有防治癞皮病的功效。3. 抗应激、抗寒冷、抗感染、防止某些抗生素的毒性，消除术后腹胀4. 在蛋白质代谢中起重要作用。治疗神经衰弱、眩晕、动脉粥样硬化等5. 保持循环、消化、神经和肌内正常功能；6. 维持正常的生殖能力和肌肉正常代谢；维持中枢神经和血管系统的完整7. 调节人体内钙和磷的代谢，促进吸收利用，促进骨骼成长营养物质进入细胞的方式1.单纯扩散又叫被动运送，指疏水性双分子层细胞膜在无载体蛋白的参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电力分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。特点： 输送动力：浓度梯度 输送方向：顺浓度梯度，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。输送物质：水、气体、脂溶性物质、极性小的分子2.促进扩散溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异性载体蛋白的协助下，不消耗能量的一类扩散性运输方式。特点： 输送动力：浓度梯度 输送方向：顺浓度梯度 载体蛋白：需要，具有特异性 输送物质：极性大的分子，真核微生物对糖、氨基酸、维生素的吸收。 输送机制：被输送的物质与相应的载体之间存在一种亲和力。3.主动运输它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且可以进行逆浓度运输。特点： 输送动力：代谢能量（ATP、质子动势、离子泵） 输送方向：逆浓度梯度 载体蛋白：需要，具有特异性，构象变化 输送物质：氨基酸、某些糖、Na、K 等。输送机制：代谢能量改变底物与载体之间的结合力。4.基团移位指需要特异性蛋白的参与，又需耗能的一种运送方式。被输送的基质分子在膜内经历了共价的改变， 以被修饰的形式进入细胞质的输送机制特点： 输送动力：代谢能量， PEP上的高能磷酸键 输送方向：逆浓度梯度 载体蛋白：磷酸转移酶系统 运送：糖类、核苷酸、丁酸、腺嘌呤 被输送物质在输送前后的存在状态：在细胞膜内被磷酸化培养基的种类1. 按成分：天然、组合、半组合2. 按物理状态：液体、固体、半固体、脱水3. 按功能：选择性、鉴别选择：在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长底物脱氢的四种途径1、EMP途径：厌氧菌 产生8个ATP2、HMP途径3、ED途径4、TCA循环氧化磷酸化：通过呼吸链产生能量底物水平磷酸化：直接产生能量硝酸盐呼吸在有氧或无氧条件下所进行的利用硝酸盐作为氮源营养物，称为：同化性硝酸盐还原作用。在无氧条件下，某些兼性厌氧微生物利用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体，把它还原成亚硝酸、NO、N2O、直至N2的过程，称为：异化性硝酸盐还原作用化能自养型微生物：从氧化磷酸化获得能量，并花费一大部分ATP逆呼吸链传递的方式把无机氢转变为还原力H。还原CO2所需的ATP和【H】是通过氧化无机底物光能自养型微生物： ATP是通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化或紫膜光合磷酸化产生的，而还原力H则是直接或间接利用这些途径产生的一、自养微生物的CO2固定 自养微生物生物氧化获得的能量用于CO2固定。微生物中有四条途径。即：1、Calvin循环：化能自养、光能自养微生物CO2固定主要途径。（1）羧化反应 3磷酸甘油酸（2）还原反应 甘油醛3磷酸 （通过逆向EMP途径）（3）CO2受体产生 核酮糖1，5二磷酸 2、厌氧乙酰-CoA途径：非循环式，产乙酸菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌。3、还原性（逆向）TCA途径4、羟基丙酸途径固定CO2初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质,通过分解代谢和合成代谢,生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程,称为初级代谢。单细胞微生物的典型生长曲线定义：定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线，以细胞数目的对数作纵坐标，以培养时间为横坐标（1） 延滞期：生长速率常数R为零；细胞形态变大或增长；细胞内的RNA尤其是mRNA含量增高；合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速；对外界不良条件敏感（2） 指数期：生长速率常数R最大；细胞进行平很生长；酶系活跃、代谢旺盛（3） 稳定期：生长速率常数R为零；菌体产量达到最高点（4） 衰亡期：生长速率常数R为负；细胞形态发生改变；蛋白水解酶活性增强二导致自溶；释放对人类有益的抗生素及次级代谢物；芽孢杆菌产生芽孢生产应用：指数期的菌体用作代谢、生理和酶学等研究的良好材料；增值噬菌体的最适宿主；也是发酵工业中用作种子的最佳材料；稳定期的菌体对生产菌体或与菌体生长相平行的代谢物为目的，是最好的收获期；对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定的最佳时期；通过稳定期的研究，促进了连续培养的提出和工艺、技术的创新稳定期到来的原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调；酸、醇、毒素或H2O2等有害物质的积累；pH、氧化还原电势等物理化学条件越来越不适宜恒浊器宇恒化器的区别装置控制对象培养基培养基流速速生长速率产物应用范围恒浊器菌体密度无限制生长因子不恒定最高速率大量菌体或与菌体相平行的代谢产物生产为主恒化器培养基流速有限制性生长因子恒定低于最高速率不同生长速率的菌体实验室为主证明DNA是遗传物质的三个实验经典转化实验、噬菌体感染实验、植物病毒重建实验原核生物质粒的定义及特点凡游离于原核生物基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，特点：是染色质外的双链共价闭合环形DNA；能自主复制，是能独立复制的复制子；质粒对宿主生存并不是必需的