微生物学复习资料-西北农林科技大学森保102班

一、名词解释 微生物：是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称（<0.1mm)。包括全部真细菌(细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌)和古细菌，以及真核生物中的部分真菌（主要是霉菌和酵母菌）、单细胞藻类和原生动物，还包括非细胞生物（病毒;类病毒；拟病毒；朊病毒）。 自然发生说：认为微生物是由食品中的无生命物质转化而来的，无需空气中的“胚种”。 原生质体： 指在认为条件下，用溶菌酶除尽有细胞壁或用青霉素抑制新生细胞壁合成后，所得到的仅有一层细胞膜包裹的圆球状渗透敏感细胞。革兰氏阳性细菌最易形成原生质体。 蕈菌：又称伞菌，能形成大型肉质子实体的真菌，大多数担子菌类和极少数子囊菌类。 温和噬菌体：在短时间内能连续完成这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称为烈性噬菌体；反之则称为温和噬菌体。 营养：生物体从外部环境摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。 营养物：有营养功能的物质（包括光能），提供生命活动的结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境。 生物氧化：在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。一系列酶在温和条件下按一定次序的催化，放能分阶段进行，释放的能量部分贮藏在能量载体中。 呼吸链：线粒体内膜上存在多种酶与辅酶组成的电子传递链，可使还原当量中的氢传递到氧生成水。 纯培养：从一个单细胞繁殖得到的后代称为纯培养。 次级代谢：某些微生物为了避免在初级代谢过程中某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型 次生代谢物：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作前体，通过复杂的次生代谢途径合成的各种结构复杂的化学物。 灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，分为杀菌和溶菌。 消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动物、植物有害的病原菌而对被消毒的对象基本无害的措施。 水体的富营养化：水体从贫营养向富营养发展，主要是自然、缓慢的发展过程。但是由于某些认为因素，尤其是人类将富含氮、磷的城市污水和工业废水排放到湖泊、河流、海洋，使上述水的氮、磷营养过剩，促使水体中藻类大量繁殖，造成富营养化。 合成培养基：用多种高纯化学试剂配制成的，各成分的量都确切知道的培养基。 转导：以完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA小片段携带到受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象。 转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA片段，通过交换把它组合到自己的基因组中，而获得后者部分遗传性状的现象。通过转化方式而形成的杂交后代（受体菌)称为转化子（进行自然转化，需二方面必要条件：进行转化的细胞必须是感受态；转化因子） 拮抗作用：某种生物所产生的特定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。 连续培养：指在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。 营养缺陷型：某一野生菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法再在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型。 野生型：从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株。 原养型：指营养缺陷型突变株经回复突变或重组后产生的菌株，其营养要求在表现型上与野生型相同。 基本培养基（MM）：不含生长因子仅能满足某微生物的野生型菌株生长需要的最低成分合成培养基。 完全培养基（CM）含有满足某微生物的所有营养缺陷型和野生型菌株生长所需营养物质的天然或半合成培养基。 感受态：指受体细胞最易接受外源DNA片段并能实现转化的一种生理状态。 普遍转导：通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”，而将其遗传性状传递给受体菌的现象。 局限转导：通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体细胞中，并获得表达的转导现象。 流产转导：即流产普遍转导。经转导而获得了供体菌DNA片段的受体菌，如果外源DNA在其内既不进行交换、整合和复制，也不迅速消失，而仅进行转录、转译和性状表达，这种现象称为流产转导。 低频转导（LFT）：溶源菌的前噬菌体“误切”并“误包”的缺陷噬菌体（10-4-10-6），感染可形成局限转导子。转导子失去溶源化能力、免疫力 高频转导：用高感染复数的LFT裂解物去感染受体菌，可获双重溶源菌；其诱导可产高频转导裂解物；再用低m.o.i. 的它去感染另一受体菌，可高频率地（50%）把受体菌转导成转导子。 生长因子：一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物，需要量一般很少。（广义的生长因子包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分支或直链脂肪酸，有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内，而狭义的生长因子一般仅指维生素） 生物固氮：是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程。 硝化细菌：将氨氧化为亚硝酸和进一步氧化为硝酸的两个阶段的两类作用菌。 光合细菌：有3种类型的光合作用：1.依靠菌绿素的光合作用，如红螺菌，红硫菌，绿硫菌等。2.依靠叶绿素的光合作用，如蓝细菌。3.依靠菌视紫红质的光合作用，如盐细菌。 硝化作用：氨基酸脱下的氮，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化成为硝酸，这个过程成为硝化作用。 菌根：真菌和植物根的共生联合体。 活性污泥：由活性细菌、原生动物和其它微生物群体与污废水中悬浮有机物、胶状物和吸附物质一起形成的凝絮团。细菌和原生动物为主。 吸附和分解有机物和毒物的能力很强。 反硝化作用：异化性硝酸盐还原作用：硝酸盐呼吸，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、N20、N2的过程。 硫化作用：含硫有机化合物分解中所产生的硫化氢，以及土壤中的单质硫和硫的其他不完全氧化物在微生物的作用下进行氧化，最后生成硫酸，这一过程成为硫化作用。 氨化作用：含氮有机物通过各类微生物的分解，转化成氨，成为氨化作用。 共生：定义：两种微生物共同生活在一起时，相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密相互关系。 接合：供体菌(“雄”)通过性菌毛与受体菌(“雌”)直接接触，把其携带的不同长度的单链DNA传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象。（细菌和放线菌） 原生质体融合：通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。 微生物Microorganism，microbe细菌bacteria 枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis噬菌体bacteriophage 金黄色葡萄球菌Staphyloccocus aureus 菌落colony放线菌actinomycetes酵母菌yeast 灰色链霉菌Streptomy cesgriseus病毒virus 酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae 霉菌mould黄曲霉Aspergillus flavus 黑曲霉Aspergillus niger新陈代谢metabolism 溶原菌lysogen培养基medium or Culture medium 同步培养synchronous culture微生物学Microbiology 防腐的措施， 1）低温2）缺氧3）干燥）高渗5）高酸度6）高醇度7）防腐剂 2噬菌体：噬菌体的繁殖方式五个阶段，即吸附 、侵入 、增殖、成熟（和裂解。 3溶原菌：定义：引起溶源性的噬菌体的宿主，核染色体上整合有前噬菌体并能正常生长繁殖而不被裂解； 特点：1.自发裂解2.诱导3.免疫性4.复愈5.溶源转变6.稳定并遗传 4同步培养：同步培养技术：设法使群体中的所有细胞尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期中，分析此群体的各种生化特征，而了解单细胞所发生的变化 二、简答题 科赫(Robert Koch)的贡献提出柯赫原则（证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则） A.病原微生物必定存在于患病动物中，而非健康个体。 B.病原微生物能从寄主中分离到，并得到纯培养物。 C.分离到的纯培养物接种敏感动物后，必然出现特有的病症。 D.该病原微生物能从致病实验动物体重新分离纯化培养，并与原始病原微生物相同。 1、微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？ 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，体积小，面积大最基本，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。 2.革兰氏染色法及其步骤。哪一步是关键，为什么 鉴别细菌最常用的一种染色方法，这种方法最初是由丹麦医师革兰所采用，故由此命名。 步骤：先用结晶紫染液初染，加碘液作用，再用乙醇脱色，最后用沙黄复染。 乙醇脱色最关键。由于乙醇的作用使得细胞壁的脂类物质被溶解，结果使得革兰氏阴性菌细胞壁增加了通透性，结晶紫-碘复合物也被乙醇抽提出，于是革兰氏阴性菌被脱色，革兰氏阳性细菌由于细胞壁肽聚糖含量高，脂类含量低，乙醇处理中被脱水引起细胞壁肽聚糖层中孔径变小，通透性降低，结晶紫-碘复合物被留在细胞内。 2、革兰氏染色法机制及重要性 （1）机制：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。 （2）重要性：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。 4、微生物的营养类型 光能无机营养型（光能自养型）；光能有机营养型（光能异养型）； 化能无机营养型（化能自养型）；化能有机营养型（化能异养型） 5、配置营养基的基本原则 1） 根据微生物的不同选用不同的培养基，以满足微生物对营养物的需要。 2） 注意各种营养物质的浓度与配比。 3）注意将培养基的pH值控制在一定范围内。 同时还应考虑培养基的氧化还原电位及原材料的经济、易购和来源广泛的原则 6、单细胞微生物典型生长曲线分哪4个期 ①延滞期:在此时期菌体的遗传保守性较差,给予低于致死量的外界因素都可导致变异,所以此时期是诱变育种的最佳时期。 ②对数期：可以获得大量菌体，如果用于获得菌体或接种，需要延缓对数期。 ③稳定性：如果以菌体为发酵产品的微生物，在此时活细胞达到最高水平，以代谢产物为发酵产品的微生物，它的产物积累量在平衡期后期达到收获期。 ④衰亡期：芽孢细菌开始形成芽孢，霉菌形成孢子，所以保存菌种要利用衰亡期的芽孢或孢子。 7、底物（葡萄糖、己糖分解）脱氢的4条途径 ED途径、 EMP途径、 HMP途径、 TCA途径 8、灭菌、消毒和防腐的区别 灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，分为杀菌和溶菌；杀毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体或动物、植物有害的病原菌而对被消毒的对象基本无害的措施；防腐是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖从而达到防止物品；之间没有本质的区别，通常一种化学物质在某一浓度下是杀菌剂，而在更低的浓度下则是抑菌剂。 9、微生物与生物环境间的五种关系 互生、共生、寄生、竞争、中间共处 10、原核生物的主要遗传重组形式 原核微生物---转化、转导、接合、原生质体融合等 1 转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA 片段，通过交换把它组合到自己的基因组中，而获得后者部分遗传性状的现象。 2 转导：以完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA 小片段携带到受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象。 3 接合：供体菌(“雄”)通过性菌毛与受体菌(“雌”)直接接触，把其携带的不同长度的单链DNA 传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象。（细菌和放线菌） 4 原生质体融合：通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。 PS：真核微生物---准性杂交、有性杂交 1 有性杂交：不同遗传型两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组, 进而产生新遗传型后代的一种育种技术(以酒酵母)。 2 准性杂交：类似于有性生殖，但更为原始, 是在同种而不同菌株的体细胞间发生融合，不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子。(自发的原生质体融合现象) 11、微生物细胞运送物质的方式 1）单纯扩散：是物质非特异性地从浓度较高一侧被动或自由地透过膜向浓度较低一侧扩散的过程。 2）促进扩散：在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。将膜外高浓度物质运送至膜内，直至平衡为止。主要存在于真核生物中。 3) 主动运输：特异性载体蛋白在运送溶质的过程中，发生构象变化，需耗能而逆浓度梯度进行运送。 4) 基团移位：被输送的基质分子在膜内经受了共价的改变， 以被修饰的形式进入细胞质的输送机制，既需特异性载体蛋白又须耗能的运送方式 5) 膜泡运输 12、光能营养微生物中光合作用的类型 光能无机自养型微生物利用光作为能源，以CO2为基本能源，还原CO2的供氢体是还原态无机化合物（H2O、H2S或Na2S2O3等）。 光能有机异养型微生物利用光能、以简单有机物作为碳源和供氢体同化CO2。 8、古生菌的细胞壁有何特点？ 热原体属无细胞壁；其他古细菌无真正的肽聚糖，而由拟胞壁质（假肽聚糖）、其他的杂多糖、糖蛋白或蛋白质组成。 10、比较原核生物鞭毛和真核生物鞭毛 真核生物的鞭毛由有毛的毛杆部和在细胞质内的基体两部分组成。 原核生物的鞭毛包括：基体、钩形鞘和螺旋丝。 13、说明固氮酶的抗氧化保护机制 好氧性自生固氮菌的抗氧保护机制 呼吸保护：固氮菌属的许多细菌以其较强的呼吸强度迅速耗去固氮部位周围的氧，以使固氮酶处于无氧的微环境中而免受氧的伤害。 构象保护：固氮菌有一种起着构象保护功能的蛋白质——Fe-S蛋白质Ⅱ，在氧分压增高时，它与固氮酶结合，此时，固氮酶构象发生改变并丧失固氮活力；一旦氧浓度降低，该蛋白便自酶分子上解离，固氮酶恢复原有的构象和固氮能力。 蓝细菌固氮酶的抗氧保护机制 分化出特殊的还原性异形胞，在异形胞中进行固氮作用，它有很厚的细胞壁，缺乏氧光合系统Ⅱ，有高的脱氢酶和氢酶活力，这些特性使异形胞保持高度的无氧或还原状态，固氮酶不会受氧的伤害。此外，异形胞还有很高的超氧化物歧化酶活力，有解除氧毒害的功能；其呼吸强度也高于邻近的营养细胞。 四、论述题 1、为什么说土壤是微生物最良好的天然培养基？如何从土壤中得到能降解和利用苯作为碳源的细菌纯培养物？ 为何说土壤是微生物栖息的良好环境。 1）因为土壤含有极为丰富的有机质，不时有动植物残体和微生物残体进入土壤，可以为占有绝大多数比例的有机营养型微生物提供所需的碳源和能源。 2）土壤也含有相当齐全的矿物质元素，可供微生物生长所需。土壤具有适宜于微生物生长的pH值范围，多数3。 3）土壤pH在5.5-8.5之间，大多数微生物适宜生长pH范围也在这一范围。 4）土壤不论处于何种通气状况，都可适应微生物生长。 5）土壤温度变化范围也与微生物的生长适宜温度范围相一致。 因此土壤具有绝大多数微生物生活所需的各种条件，而成为微生物栖息的良好环境。 2、请述病毒的增殖过程以及蛋白质合成的特点。 病毒的增殖过程：吸附、侵入、脱壳、生物合成、装配、释放 蛋白质合成的特点：病毒合成的蛋白包括早期蛋白质和后期蛋白。早期蛋白是由侵入的母体DNA转录的mRNA翻译的，这些蛋白质有的是病毒DNA复制所需要的酶，用来调节病毒基因组的转录，有的用来调节宿主细胞RNA的和蛋白质的合成。后期蛋白是由病毒子代DNA转录的mRNA翻译的，主要是病毒自身的结构蛋白。 3.设计如何鉴别未知菌的革兰氏染色实验 1选定两株已知不同革兰氏染色属性的菌株； 2在同一载玻片上混合固定两种已知菌株和待检菌株； 3结晶紫染色、碘液媒染、乙醇脱色、番红复染； 4观察已知菌株的染色结果，确定过程的正确； 5对比染色结果，确定未知菌的革兰氏染色结果； 4、细菌四个生长时期特点，产生原因、避免方式 1）延滞期 特点：活细胞数基本不变，生长速率常数等于零或很小；细胞形态变大或增长；细胞内RNA尤其是rRNA含量高，原生质呈嗜碱性；合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶；对外界不良条件反应敏感。原因：缺少酶或中间代谢产物 避免方式：调整代谢，适应新环境 2）指数期 特点：活细胞数和总菌数接近，呈几何级数增加；生长速率常数R最大，代时G最短；细胞均衡生长，成分均匀，胜利形态特征一致；酶系活跃，代谢旺盛，组成新物质最快。 原因：菌种；营养成分丰富，代时较短；营养物浓度；培养温度； 3）稳定期 特点：生长速率常数R=0,正负增长相等；菌体产量达到了最高点；细胞内开始积累聚糖原、异染粒和脂肪等储藏物质；芽孢杆菌开始形成芽孢；大量积累抗生素等代谢产物。原因：营养物比例失调；有害代谢产物积累；PH、氧化还原势等理化条件越来越不适宜。 4）衰亡期 特点：活细胞数逐渐下降，负生长；产生或释放出一些产物；细胞内颗粒更加明显，出现液泡，释放芽孢；细胞形态上退化，出现异常形态；细胞死亡伴随自落。 原因：环境越来越不利；营养耗尽，分解大于合成。 5、影响微生物生长的主要因素及其应用 1）温度 应用：低温保藏食品。常用低温保存菌种。高温广泛用于消毒灭菌； 2）氧气 按照微生物的需氧类型培养微生物； 3）pH值 影响酶活性，充当缓冲物质，改变代谢途径； 4）水 细胞的主要组分，影响微生物的生存和传播； 5）渗透压 防止食品腐败，保存水果蔬菜； 6）光和辐射 光和微生物的能量来源，某些微生物的生长需要光和辐射的刺激； 7）化学药剂 可用作消毒剂、防腐剂、化学治疗剂等。 6、现在请你当抗生素厂的总工程师，请你运用微生物生长曲线的有关理论，安排接种、缩短发酵周期、化验检测、以及放罐等生产工序。 1）在迟缓期中细胞体积增大，细胞内 RNA、蛋白质含量增高，合成代谢活跃，细菌对外界不良条件反应敏感。在迟缓期细胞处于活跃生长中，但分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。 2)对数期中细菌以最快的速度生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加，细胞内所有成分以彼此相对稳定的速度合成，细菌为平衡生长。由于营养物质 消耗，代谢产物积累和环境变化等，群体的生长逐渐停止，生长速率降低至零，进入稳定期。 3)稳定期中活细菌数最高并保持稳定，细菌开始储存糖原等内含物，该期是发酵过程积累代谢产物的重要阶段。营养物质消耗和有害物的积累引起环境恶化，导致活细胞数量下降，进入衰亡期。 4)衰亡期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，菌体细胞呈现多种形态，细胞大小悬殊。 7、用具体事例说明人类与微生物的关系。 微生物与人类有着极其密切的关系，它不仅应用在人类生活中的各个方面，给人类带来巨大的利益，而且实际上涉及到人类的生存。微生物与当代人类实践的重要关系表现在以下几方面。 农业生产方面：生物固氮、营养物质循环以及生态协调。 食品工业方面：食物保存、食品发酵和食品添加剂。 医药卫生方面：诊断新疾病、疾病的治疗（抗生素等）以及疾病的预防（疫苗等）。 能量环境方面：生物燃料（甲烷和乙醇）和生物挽救途径。 生物技术方面：基因改良有机物、制药生产（维生素、酶等）以及特定疾病的基因治疗。 9、细胞壁缺陷类型主要有几类？ 定义：在自然界长期进化中和实验室菌种的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类，或是用人为的方法通过抑制新生细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁的细菌统称为缺壁细菌。L型细菌、原生质体、球状体、支原体 11、微生物在农林业中的应用 1).治虫、治病、治草。2).菌肥、生长素。3).饲料。4).食用（药用）真菌，沼气。 12、病毒区别与其他生物的特点是什么？ 1）形态微小；2）没有细胞结构；3）只含有DNA或RNA一类核酸；4）只能在特定的寄主细胞内以复制的方式繁殖；5）不含与能量代谢有关的酶，也无核算和蛋白质合成酶；6）在离体条件下已无生命的大分子状态存在，并可长期保持其侵染力；7）对于扰素敏感，对一般抗生素不敏感。 13、说明G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同 G+：肽聚糖、磷壁酸（壁磷壁酸和膜磷壁酸）、周质空间 G-：外膜（脂多糖、磷脂、脂蛋白，镶嵌有外膜蛋白和孔蛋白）、周质空间（脂蛋白、肽聚糖）。G+细菌与G-细菌的细胞壁都含肽聚糖和磷壁酸；不同的是含量的区别