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微生物简答题

第二章问答题

1.一般说来,严格的无菌操作是一切微生物工作的基本要求,但在分离与培养极端嗜盐菌时常在没有点酒精灯的普通实验台上倾倒培养平板、在日常环境中直接打开皿盖观察和挑取菌落,而其研究结果并没有因此受到影响,你知道这是为什么吗?

2.如果希望从环境中分离得到厌氧固氮菌,你该如何设计实验?

3.为什么光学显微镜的目镜通常都是15×?是否可以采用更大放大倍率的目镜(如30×)来进一步提高显微镜的总放大倍数?

4.为什么透射电镜和扫描电镜对样品厚度与大小的要求有如此大的差异?能否用扫描电镜来观察样品的内部结构,而用透射电镜来观察样品的表面结构?

5.试论电子显微镜在进行生物样品制备与观察时应注意的问题。

6.对细菌的细胞形态进行观察和描述时应注意哪些方面?你是否能很快地在显微镜下区分同为单细胞的细菌、酵母菌和原生动物?

第三章问答题

1.试对真细菌、古生菌和真核微生物的10项主要形态、构造和生理功能、成分作一比较表。

2.试用表解法对细菌的一般构造和特殊构造作一介绍。

3.试对G-细菌细胞壁的结构作一表解。

4.试用简图表示G+和G-细菌肽聚糖单体构造的差别,并作简要说明。

5.什么是细菌的周质蛋白?它有哪些类型?如何提取它们?

6.试列表比较G+与G-细菌间的10种主要差别。

7.试述细菌革兰氏染色的机制。

8.何谓液体镶嵌模型,试述该假说的要点。

9.试列表比较真细菌与古生菌细胞膜的差别。

10.试设计一表解来说明细菌芽孢的构造和各部分成分的特点。

11.试对细菌营养细胞和芽孢的10项形态、构造和特性作一比较表。

12.研究细菌芽孢有何理论和实际意义?

13.什么叫“栓菌”试验,试分析这项研究在思维方式和实验方法上的创新点。

14.请列表比较细菌的鞭毛、菌毛和性毛间的异同。

15.试列表比较线粒体和叶绿体在形态、构造、成分和功能间的异同。

第五章问答题

1.能否精确地确定微生物对微量元素的需求,为什么?

2.为什么生长因于通常是维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶,而葡萄糖通常不是生长因子?

3.以紫色非硫细菌为例,解释微生物的营养类型可变性及对环境条件变化适应能力的灵活性。

4.如果要从环境中分离得到能利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物,你该如何设计实验?

5.某些微生物对生长因子的需求具有较高的专一性,可利用它们通过“微生物分析” (microbiological assay)对样品中维生素或氨基酸进行定量。试设计实验利用某微生物对某一样品维生索B的含量进行分析。

6.以伊红美蓝(EMB)培养基为例,分析鉴别培养基的作用原理。

7.某学生利用酪素培养基平板筛选产胞外蛋白酶细菌,在酪素培养基平板上发现有几株苗的菌落周围有蛋白水解圈,是否能仅凭蛋白水解圈与苗落直径比大,就断定该菌株产胞外蛋白酵的能力就大,而将其选择为高产蛋白酶的菌种,为什么?

8.与促进扩散相比,微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么?

9.以大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸—糖磷酸转移酶系统(PTS)为例解释基团转位。

10.试分析在主动运输中,ATP结合盒式转运蛋白(ABC转运蛋白)系统和膜结合载体蛋白(透过酵)系统的运行机制及相互区别。

第六章问答题

1.比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。

2.试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。

3.什么是无氧呼吸?比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少,并说明原因。

4.比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。

5.比较光能营养微生物中光合作用的类型。

6.简述化能自养微生物的生物氧化作用。

7.说明革兰氏阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。

8.蓝细菌是一类放氧性光合生物,又是一类固氮菌,说明其固氮酶的抗氧保护机制。

9.说明次级代谢及其特点。如何利用次级代谢的诱导调节机制及氮和磷调节机制来提高抗生素的产量?

10.如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产?

第七章问答题

1.试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。

2.用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法?并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。

3.封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期?以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产?

4.大肠杆菌在37℃的牛奶中每12.5 min繁殖一代,假设牛奶消毒后,大肠杆菌的含量为1个/100mL,请问按国家标准(30000个/mL),该消毒牛奶在37℃下最多可存放多少时间?

5.与分批发酵相比,连续培养有何优点?

6.说明温度对微生物生长的影响,详述温度对微生物生长的影响的具体表现。

7,详述嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和极端嗜热菌的不同。

8.哪几种氧形式对细胞有毒性?微生物细胞具有什么酶来解除氧的毒性?

9.过滤除菌有些什么方法?哪种方法较为经济实惠?

10.近年来是什么原因导致抗生素不敏感的抗性菌株的增多

第八章问答题

1.病毒区别于其他生物的特点是什么?

2.病毒分类原则与命名规则的主要内容有哪些,

3.病毒学研究的基本方法有哪些,这些方法的基本原理是什么?

4.病毒壳体结构有哪几种对称形式?毒粒的主要结构类型有哪些?

5.病毒核酸有哪些类型和结构特征?

6.病毒的复制循环分为哪几个阶段,各个阶段的主要过程如何?

7.病毒的非增殖性感染有哪几类?引起病毒非增殖性感染的原因是什么?

8.噬菌体感染可能给宿主细胞带来什么影响?

9.动物病毒感染可能给宿主细胞带来什么影响?

10.构成机体病毒感染的主要类型和构成机体病毒感染的宿主因素分别有哪些,

11.亚病毒因子有哪些类,各有何特点?

第九章问答题

1.从遗传学角度谈谈你对朊病毒(Prion)的理解和看法。

2.在人类基因组计划的执行甲,为什么要进行以微生物为主体的模式生物的全基因组序列测定?哪几种生物分别是已完成全基因组测序的第一个独立生活的生物?第一个真核生物?第一个自养生活的生物?

3.在细菌细胞中,均以环状形式存在的染色体DNA和质粒DNA,在质粒提取过程中发生了什么变化?这种变化对质粒的检测和分离有什么利用价值?

4.根据你所学的关于诱发突变的知识,你认为能否找到一种仅对某一基因具有特异性诱变作用的化学诱变剂?为什么?

5.根据突变的光复活修复作用、原理,你认为在进行紫外线诱变处理时,应注意什么?为了使被诱变的细胞能均匀地受到紫外线照射,你将如何做?

6.请设计实验来决定在一种特定的细菌中发生的遗传转移过程是转化、转导还是接合?说明每一种的预期结果。设想有下列条件和材料可以利用:(1)合适的突变株和选择培养基。(2)DNase(一种降解裸露DNA分子的酶)。(3)两种滤板:一种能够持留细菌和细菌病毒,但不能持留游离的DNA分子;另一种滤板只能持留细菌。(4)一种可以插入滤板使其分隔成两个空间的玻璃容器(如u型管)。

7.在第(6)题的实验中,为什么用双重或三重营养缺陷型?

8.Hfr × F-和F+× F-杂交得到的接合子都有性菌毛产生吗?它们是否都能被M13噬菌体感染呢?

9.为什么导致蛋白质表面氨基酸变化的突变一般不会引起表型的变化?而蛋白质内部氨基酸的替换则会引起表型变化?

10.DNA链上发生的损伤是否一定发生表型的改变?尽你所能说出理由

第十章问答题

1.具有甲基化无机汞能力的匙形棱菌的维生素B12的缺陷型菌株不能进行汞的甲基化,而且对无机汞比亲株(野生型)要敏感得多,这说明什么?

2.微生物在从绿色植物到草食动物的能量流动中起重要作用,请指出这样说的理由?

3.简述微生物作为重要成员在生态系统中所起到的重要作用。

4.简述生物修复中的强化措施。

5.在含有难降解污染物污水的生物处理中,向污水处理系统加一定量高效降解菌的生物强化(过去称为投菌法)可以提高处理效果,请从微生物群落组成和功能的角度作出理论解释。

6.某一化学农药厂合成一种化学农药,请你提一种实验方法来评价这种农药的生物降解性。

7.污水处理也可以说是一种微生物培养过程,试从微生物的基质利用、培养方式和培养目的与微生物的工业发酵进行对比。

8.请对细菌遗传转化的概念作出解释,并说明如何利用人工转化技术获得高降解、高竞争力的降解菌。

9.微生物分子生物技术可以在哪些方面给环境保护带来新的发展和应用。

10.活性污泥法处理污水的过程非常类似于恒浊的连续培养,那么两者是如何实现恒浊,其不同点在哪里?

第十一章问答题

1.机体对细胞内毒素和细菌外毒素的免疫应答有何不同?

2.机体内有哪些具有杀伤功能的细胞?简要说明其特点。

3.参与产生抗体的细胞有哪几种?简要说明各自的作用。

4.吞噬细胞的功能可因哪些体液因子的作用而增强?

5.补体激活后可能产生对机体有利的免疫也可能造成自身损伤,试举例说明。

6.试举例说明天然免疫与特异性免疫间并无截然界限。

7.简述一个细菌进入机体的遭遇。

8.正常人外周血中CD4+T细胞与CD8+T细胞的比例约为l.5:1—2:1,而艾滋病患者的比例降低至小于1,这将产生什么问题? 9.在免疫应答中T、D细胞如何协作?巨噬细胞的作用是什么?

10.胎盘的重要功能之一是免疫抑制,这有什么重要意义

第一章问答题

1.用具体事例说明人类与微生物的关系。

2.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?

3.为什么微生物学比动、植物学起步晚,但却发展非常迅速?

4. 简述微生物学在生命科学发展中的地位。

5.试述微生物学的发展前景。

答案

第一章问答题

1.微生物与人类关系的重要性,可以从它们在给人类带来巨大利益的同时也可能带来极大的危害两方面进行分析。能够例举:面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素及酶等重要产品的生产;微生物使得地球上的物质进行循环,是人类生存环境中必不可少的成员;过去瘟疫的流行,现在一些病原体正在全球蔓延,许多已被征服的传染病也有“卷土重来”之势;食品的腐败等等具体事例说明。

2.这是由于巴斯德和柯赫为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献,使微生物学作为一门独立的学科开始形成。巴斯德彻底否定了“自然发生”学说;发现将病原菌减毒可诱发免疫性,首次制成狂犬疫苗,进行预防接种;证实发酵是由微生物引起的;创立巴斯德消毒法等。柯赫对病原细菌的研究做出了突出的成就:证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌,发现了肺结核病的病原菌,提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则,创建了分离、纯化微生物的技术等。

3.其原因从下列几方面分析:微生物具有其他生物不具备的生物学特性;微生物具有其他生物共有的基本生物学特性;微生物个体小、结构简单、生长周期短,易大量培养,易变异,重复性强等优势,十分易于操作。动、植物由于结构的复杂性及技术方法的限制而相对发展缓慢。微生物的广泛的应用性,能迅速地符合现代学科、社会和经济发展的需求。

4 20世纪40年代,随着生物学的发展,许多生物学难以解决的理论和技术问题十分突出,特别是遗传学上的争论问题,使得微生物这样一种简单而又具完整生命活动的小生

物成了生物学研究的“明星”。微生物学很快与生物学主流汇合,并被推到了整个生命科学发展的前沿,获得了迅速的发展,为整个生命科学的发展做出了巨大的贡献(可举例说明),在生命科学的发展中占有重要的地位。

5可从以下几方面论述微生物学的发展前景:微生物基因组学研究将全面展开;以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等,将在基因组信息的基础上获得长足发展,为人类的生存和健康发挥积极的作用;微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视;与其他学科实现更广泛的交叉,获得新的发展;微生物产业将呈现全新的局面。

第二章问答题

1. 培养极端嗜盐菌的培养平板需要添加很高浓度的氯化钠(25%),实验室环境中的一般微生物都不能在这种选择培养基上生长,因此在实验过程中即使不采取无菌操作技术,实验结果仍不会受到影响。

2.(1)根据选择分离的原理设计不含氮的培养基,在这种培养基上生长的细菌,其氮素应来自固氮作用

(2)将环境样品(例如土样)稀释涂布到选择平板上,放置于厌氧罐中。对厌氧罐采用物理、化学方法除去氧气,保留氮气。培养后在平板上生长出来的细菌应是厌氧固氮菌或兼性厌氧固氮菌。

(3)挑取一定数量的菌落,对应点种到两块缺氮的选择平板上,分别放置于厌氧罐内、外保温培养。在厌氧罐内外均能生长的为兼性厌氧固氮菌,而在厌氧罐外的平板上不生长,在厌氧罐内的平板上生长的即为可能的厌氧固氮菌。

(4)对分离得到的厌氧固氮菌菌落样品进行系列稀释,涂布于相应的选择平板,重复上述步骤直到获得厌氧固氮菌的纯培养。

3.光学显微镜的分辨率受到光源波长及物镜性能的限制,在使用最短波长的可见光(450nm)作为光源时在油镜下可以达到的最大分辨率为0.18 um。由于肉眼的正常分辨能力一般为 0.25mm 左右,因此光学显微镜有效的最高总放大倍数只能达到1000~1500倍。油镜的放大倍数是100×,因此显微镜配置的目镜通常都是15×,选用更大放大倍数的目镜(如30×)进一步提高显微镜的放大能力对观察效果的改善并无帮助。

4.(1)透射电子显微镜的成像原理类似于普通光学显微镜,作为光源的电子束在成像时要穿透样品。由于电子束的穿透力有限,因此在进行透射电镜观察时要求样品一定要薄。而扫描电镜的成像原理类似于电视或电传真照片,图像是通过收集样品表面被激发的二次电子形成的,因此对样品的厚度并无特别的要求。

(2)扫描电镜一般被用于观察样品的表面结构,但通过样品制备过程中的冰冻蚀刻技术,用扫描电镜也可观察到样品的内部结构,获得立体的图像。

(3)透射电镜一般通过超薄切片技术观察样品的内部结构,但通过样品制备过程中的复型技术,用透射电镜也可对样品的表面结构进行观察。

5.(1)电子束的穿透能力:电子束的穿透能力是十分有限的,超薄切片是基本的透射电镜实验技术。相比之下,扫描电镜对样品的大小和厚度没有严格的要求。

(2)生物组织的特点:生物组织的主要成分之一是水,若生物样品不经处理直接放进电镜,镜筒中的高真空必然会使样品发生严重的脱水现象,失去样品原有的空间构型,所以一般都不能用电镜进行生物样品的活体观察。而且,由于生物样品很容易遭到破坏,在对样品进行固定、干燥、染色及其他一些处理过程中,也必须随时注意使样品尽量保持生活状态下的精细结构,而不严重失真。另外,在扫描电镜的使用中,除要求样品干燥外,还需要样品具一定的导电能力,以减少样品表面电荷的堆积并得到良好的二次电子信号。而生物样品一般都是不导电的,所以在制备扫描电镜生物样品时,一般需在其表面镀上一层金属薄膜。

(3)增加样品的反差:显微观察时,只有样品具有一定的反差,才能得到清晰的图像。光学显微镜可以通过各种染色技术来增加样品的反差,并得到彩色的样品图像。而在电镜的使用中,彩色染料是不采用的,因为两种不同的颜色在电镜中是不能区别的。电镜中生物样品不同结构之间反差的取得一般是用重金属盐染色或喷镀,凡是嗜金屑的结构,对电子的散射与吸收的能力增强,易于形成明暗清晰的电子图像。而且,由于电子图像是靠不同电子密度形成的亮度差异而构成,所以,电镜得到的电视或照相图像都是黑白的。

6.(1)首先应使用稀释涂布等方法对待检菌株的纯度、群落形态、生理特性等进行检查、确认。

(2)选用正常的新鲜培养基和新鲜培养物进行培养和观察,避免培养过程中一些物理、化学条件的改变或培养时间过长等因素对细胞形态的影响。

(3)报告细胞大小时应选用多个细胞检测的平均敷,并记录所用的实验方法,包括培养条件、培养时间、样品制备方法和染色方法等。

(4)可从大小和形态上对细菌、酵母苗和原生动物进行区分。酵母苗、原生动物个体较大.一般可用低倍镜观察,酵母苗细胞一般呈卵圆形、圆形、圆柱形或柠檬形,不具运动性,原生动物、细胞形态多变,能够运动。相比较而言,细菌细胞一般较小,需用高倍镜或油镜才能看清。

第三章问答题

1.答:见表3—7。

微生物简答题

2.细菌的一般构造与特殊构造的表解:

细胞壁

细胞膜

一般构造间体核糖体

细胞质内含物

贮藏物核区

荚膜

糖被微荚膜

特殊构造黏液层

菌胶团

鞭毛、菌毛、性毛芽孢

3.G-细菌细胞壁结构的表解:

脂多糖(LPS)层磷脂层

外膜外膜蛋白、孔蛋白脂蛋白

G-细菌细胞壁内膜(肽聚糖层)

周质空间

4.G+、G-细菌肽聚糖单体的比较图:

①G+菌四肽尾分子上的第3个氨基酸是L—Lys,而G-菌则是m—DAP;②G+菌四肽尾的第4氨基酸上有一肽桥(常为甘氨酸五肽),而G-菌则无

5.答:存在于G-细菌周质空间中的蛋白质,称周质蛋白。包括水解酶类、合成酶类、结合蛋白和受体蛋白等。一般可用渗透休克法提取。

微生物简答题

微生物简答题

7.答:革兰氏染色的机制是由于不同细菌细胞壁化学成分的不同而引起的物理性状的差别是导致革兰氏染色反应不同的原因。通过结晶紫初染和碘液媒染,在任何细菌的细胞膜内都可形成不溶于水的结晶紫—碘复合物。G+细菌因壁厚,肽聚糖网的层次多和结构致密,以及不含类脂等原因,故用脱色剂(乙醇)处理后,可把结晶紫—碘复合物仍阻拦在细胞内,故呈现紫色;反之,G-细菌因细胞壁薄,外膜层类脂含量高(脂多糖、脂蛋白),以及肽聚糖层薄且交联松散,故用脱色剂乙醇处理后,就可把类脂和结晶紫—碘复合物溶出细胞,这种五色的细胞再经沙黄(番红)复染,就呈现红色。

微生物简答题

8.答:液态镶嵌模型是至今用于解释细胞质膜的结构与功能的一种较合理的假说。其要点为:①膜的主体是脂质双分子层;②膜有流动性;③膜内层呈殖水性,可“溶”人表面呈疏水性的整合蛋白:@膜的表面呈亲水性,故有利于具亲水表面的周边蛋白存在;⑤脂质分子间和脂质与蛋白质分子间无共价结合;⑥膜的脂质双分子层呈流体状(“海洋”),周边蛋白可“漂浮”于膜上,而整合蛋白(“冰山”)则可在膜内作横向移动。 芽孢囊:是产芽袍菌的营养细胞外壳

孢外壁:主要含脂蛋白,透性差(有的芽孢无此层)

芽孢 芽抱衣:主要含疏水性角蛋白,抗酶解、抗药物,多价阳寓子难通过 产芽孢细菌 皮层:主要含芽孢肽聚糖及DPA-Ca ,体积大,渗透压高 芽胞壁:含肽聚糖,可发展为新细胞的壁

核心 芽孢质膜:含磷脂、蛋白质,可发展成新细胞的膜 芽孢质:含DPA —Ca ,核糖体、RNA 和酶类 核质:含DNA 11答:见表3-10

微生物简答题

微生物简答题

*

12.答:①是研究生物抗逆性和

休眠的生物学机制的良好材料。②是细菌分类、鉴定中的重要指标。③有利于提高菌种筛选效率。④有利于菌种的长期保藏。

⑤为比较各种消毒灭菌方法的可靠性提供优良的模式生物。

13.答:“拴菌”试验是为证明细菌鞭毛运动机制而设计的一个著名实验。方法是:取一端长有单根鞭毛的细菌(如一些弧菌),使鞭毛的游离端被相应抗体

牢牢“拴”在载玻片上,然后在显微镜下观察细胞在作打转还是伸缩运动。结果发现是在不断打转,从而确认细菌鞭毛的运动机制是旋转式而非挥鞭式。 思维方式的创新点:通过逆向思维,使原来无法观察到的纤细的活鞭毛旋转,转变成在显微镜下可清楚观察到的细胞旋转。实验方法的创新点:采用特异抗体把单毛菌的鞭毛牢牢地“拴”在载玻片上,以实现固着鞭毛的作用。 14.答:见表3—11。

微生物简答题

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问答题

1.不能。微生物对微量元素需要量极低;微量元素常混杂在天然有机化合物、无机化学试剂、自来水、蒸馏水、普通玻璃器皿中;细胞中微量元素含量因培养基组分含量不

恒定、药品生产厂家及批次、水质、容器等条件不同而变化,难以定量分析检测。

2.维生素、氨基酸或嘌呤(嘧啶)通常作为酶的辅基或辅酶,以及用于合成蛋白质、核酸,是微生物生长所必需且需要量很小,而微生物(如营养缺陷型菌株)自身不能合成或

合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。而葡萄糖通常作为碳源和能源物质被微生物利用,需要量较大,而且其他一些糖类等碳源物质也可以代替葡萄糖满足微生物生长所需。

3.紫色非硫细菌在没有有机物时可同化CO 2进行自养生活,有有机物时利用有机物进行异养生活,在光照及厌氧条件下利用光能进行光能营养生活,在黑暗及好氧条件下利

用有机物氧化产生的化学能进行化能营养生活。

4.(1)从苯含量较高的环境中采集土样或水样;(1)配制培养基,制备平板,一种仅以苯作为唯一碳源(A),另一种不含任何碳源作为对照(B);(3)将样品适当稀释(十倍稀释

法),涂布入平板;(4)将平板置于适当温度条件下培养,观察是否有菌落产生;(5)将A 平板上的菌落编号并分别转接至B 平板,置于相同温度条件下培养(在B 平板上生长的菌落是可利用空气中CO 2的自养型微生物);(6)挑取在A 乎板上生长而不在B 平板上生长的菌落,在一个新的A 平板上划线、培养.获得单菌落,初步确定为可利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物;(7)将初步确定的目标菌株转接至以苯作为惟一碳源的液体培养基中进行摇瓶发酵实验,利用相应化学分析方法定量分析该菌株分解利用苯的情况。

5.(1)将缺乏维生素B 12。但含有过量其他营养物质的培养基分装于一系列试管,分别定量接入用于测定的微生物; (2)在这些试管中分别补加不同量的维生素B 12标准样品及待测样品,在适宜条件下培养; (3)以微生物生长量(如测定OD 600nm )值对标准样品的量作图,获得标准曲线;

(4)测定含待测样品试管中微生物生长量,对照标准曲线,计算待测样品中维生素B 12的含量。

6.EMB 培养基含有伊红和美蓝两种染料作为指示剂,大肠杆菌可发酵乳糖产酸造成酸性环境时,这两种染料结合形成复合物,使大肠杆菌苗落带金属光泽的深紫色,而与其他不能发酵乳糖产酸的微生物区分开。

7.不能。因为,(1)不同微生物的营养需求、最适生长温度等生长条件有差别,在同一平板上相同条件下的生长及生理状况不同;(2)不同微生物所产蛋白酵的性质(如最适催

化反应温度、pH 、对底物酪素的降解能力等)不同;(3)该学生所采用的是一种定性及初步定量的方法,应进一步针对获得的几株苗分别进行培养基及培养条件优化,并在分析这些菌株所产蛋白酶性质的基础上利用摇瓶发酵实验确定蛋白酶高产菌株。

8.主动运输与促进扩散相比的优点在于可以逆浓度运输营养物质。通过促进扩散将营养物质运输进入细胞,需要环境中营养物质浓度高于胞内,而在自然界中生长的微生物

所处环境中的营养物质含量往往很低,在这种情况下促进扩散难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运辅,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内,保证微生物正常生长繁殖。

9.大肠杆菌PTS 由5种蛋白质(酶I 、酶Ⅱa 、酶Ⅱb 、酶Ⅱc 及热稳定蛋白质HPr)组成,酶Ⅱa 、酶Ⅱb 、酶 Ⅱc 3个亚基构成酶Ⅱ。酶I 和HPr 为非特异性细胞质蛋白,酶Ⅱa 也是细胞质蛋白,亲水性酶Ⅱb 与位于细胞膜上的疏水性酶Ⅱc 相结合。酶Ⅱ将一个葡萄糖运输进入胞内,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上的磷酸基团逐步通过酶I 和HPr 的磷酸化和去磷酸化作用,最终在酶Ⅱ的作用下转移到葡萄糖,这样葡萄糖在通过PTS 进入细胞后加上了一个磷酸基团。

10(1)ABC 转运蛋白常由两个疏水性跨膜结构域与胞内的两个核苷酸结合结构域形成复合物,跨膜结构墙在膜上形成一个孔,核苷酸结合结构则可结合ATP 。ABC 转运蛋白发挥功能还需

要存在于周质空间(G +菌)或附着在质膜外表面(G -菌)的底物结合蛋白的帮助。底物结合蛋白与被运输物质结合后再与ABC 转运蛋白结合,借助于ATP 水解释放的能量,ABC 转运蛋

白将被运输物质转运进入胞内

(2)膜结合载体蛋白(透过酶)也是跨膜蛋白,被运输物质在膜外表面与透过酶结合,而膜内外质子浓度差在消失过程中,被运输物质与质子一起通过透过酶进入细胞。(3)被运输物质通过ABC 转运蛋白系统和通过透过酶进入细胞的区别在于能量来源不同,前者依靠ATP 水解直接偶联物质运输,后者依靠膜内外质子浓度差消失中偶联物质运输。 第六章 问答题

1.主要差别是葡萄糖生成丙酮酸的途径不同。酵母菌和某些细菌(胃八叠球菌、肠杆菌)的菌株通过EMP 途径生成丙酮酸,而某些细菌(运动发酵单胞菌、厌氧发酵单胞菌)的菌株通过ED 途径生成丙酮酸。丙酮酸之后的途径完全相同。

2.底物水平磷酸化,发酵过程中往往伴随着一些高能化合物的生成,如EMP 途径中的1,3—二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP 或GTP 的生成。

底物水平磷酸化可以存在于发酵过程中,也可以存在于呼吸过程中,但产生能量相对较少。氧化磷酸化,在糖酵解和三羧酸循环过程中,形成的NAD(P)H 和FADH 2,通过电子传递系统将电子传递给电子受体(氧或其他氧化性化合物),同时偶联ATP 合成的生物过程。光合磷酸化,光能转变成化学能的过程。当一个叶绿素(或细菌叶绿素)分子吸收光量子时,叶绿素(或细菌叶绿素)即被激活,导致叶绿素(或细菌叶绿素)分子释放一个电子被氧化,释放出的电子在电子传递系统的传递过程中逐步释放能量,偶联ATP 的合成。主要分为光合细菌所特有的环式光合磷酸化和绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型非环式光合磷酸化作用。

3.无氧呼吸是微生物在降解底物的过程中,将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD 或FMN 等电子载体,再经电子传递系统传给氧化型化合物,作为其最终电子受体,从而生成还原型产物并释放出能量的过程。一般电子传递系统的组成及电子传递方向为:

NAD(P)→FP(黄素蛋白)→Fe ·S(铁硫蛋白)→CoQ(辅酶Q)→Cytb →Cytc →Cyta →Cyta 3。无氧呼吸的最终电子受体不是氧,而是像NO 3-、NO 2-、SO 42-、S 2O 32-、CO 2等,或延胡索酸(fumarate)等外源受体,氧化还原电位差都小于氧气,所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。

4.共生固氮体系:根瘤菌(Rhizobium )与豆科植物共生;弗兰克氏菌(Frankia )与非豆科树木共生;蓝细菌(cyanobacteria )与某些植物共生;蓝细菌与某些真菌共生。

自生固氮体系:好氧自生固氮菌(Azotobacter ,Azotomonas ,etc); 厌氧自生固氮菌(Clostridium );兼性厌氧自生固氮菌(Bacillus ,Klebsiella ,etc);大多数光合菌(蓝细菌,光合细菌)。

5.

① 光合细菌一环式光合磷酸化; ② 绿硫细菌的非环式光合磷酸化;

③ 嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的,无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后,在膜内外建立质子浓度差。非环式光合磷酸化是绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型光合作用。光能驱动下,电子从反应中心I(Ps Ⅰ)的叶绿素a 出发,通过电子传递链,

连同光反应中心Ⅱ(Ps Ⅱ)水的光解生成的H +

,生成还原力;光反应中心Ⅱ(PS Ⅱ)由水的光解产生氧气和电子,电子通过电子传递链,传给光反应中心PS I ,期间生成ATP 。环式光合磷酸化为光合细菌所特有。光能驱动下,电子从菌绿素分子出发,通过电子传递链的循环,又回到菌绿素,期间产生ATP ,还原力来自环境中的无机化合物供氢,不产生氧气。有些光合细菌虽只有一个光合系统,但也以非环式光合磷酸化的方式合成ATP ,如绿硫细菌和绿色细菌,从光反应中心释放出的高能电子经铁硫蛋白、铁氧还蛋白、黄紊蛋白,最后用于

还原NAD +生成NADH 。反应中心的还原依靠外源电子供体如S 2-、S 2O 32-等。外源电子供体在氧化过程中放出电子,经电子传递系统传给失去了电子的光合色素,使其还原,同时偶联ATP

的生成。嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的,无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后,在膜内外建立质子浓度差,再由它来推动ATP 酶合成ATP 。

6.化能自养微生物氧化无机物而获得能量和还原力。能量的产生是通过电子传递链的氧化磷酸化形式,电子受体通常是O 2,因此,化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H 2、NH 4+

H 2S 和Fe 2+

,还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递,同时需要消耗能量。

(1)氨的氧化。NH 3和亚硝酸(NO 2-)

是作为能源的最普通的无机氮化合物,能被亚硝化细菌和硝化细菌氧化。

(2)硫的氧化。硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。H 2S 首先被氧化成元素硫,随之被硫氧化酶和细胞色素系统氧化成亚硫酸盐,放出的电子在传递过程中可以偶联产生ATP 。

形态 囊状、杆菌状等 扁球形或扁椭圆状等 每一细胞中含 数百至数千个

一个、数个至数百个

构造 由内外两膜包围着基质;内膜伸向基质形成许多嵴,嵴上有ATP 酶和电子传递链组分;基质有TCA 酶系 分叶绿体膜、类囊体和基质3部分;类囊体数量多,层层相叠且相通,形成基粒;类囊体膜上含光合色素和电子传递链组分 功能

进行氧化磷酸化以产能 进行光合作用以合成糖类和产生02 含半自主复制DNA 含有

含有 核糖体类型 70S(原核生物型) 70S(原核生物型) 代表性生物 一切真核生物

藻类和一切绿色植物

(3)铁的氧化。从亚铁到高铁的生物氧化,对少数细菌来说也是一种产能反应,但这个过程只有少量的能量被利用。亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus fer

rooxidans)中进行了较为详细的研究。在低pH环境中这种细菌能利用亚铁氧化时放出的能量生长,在该菌的呼吸链中发现了一种含铜的铁硫菌蓝蛋白(rusticyanin),它与几种Cyt c

和一种Cyt a1氧化酶构成电子传递链。

(4)氢的氧化。氢细菌能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2,也能利用其他有机物生长。氢细菌的细胞膜上有泛醌、维生素K2及细胞色素等呼吸链组分。在这类细菌中,电子直接从

氢传递给电子传递系统,电子在呼吸链传递过程中产生ATP。

7.革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段(图5-10)。

(1)细胞质中的合成。

①葡萄糖→N-乙酰葡糖胺-UDP(G-UDP)→N-乙酰胞壁酸-UDP(M-UDP)

②M—UDP→“Park”核苷酸,即UDP—N—乙酰胞壁酸五肽

(2)细胞膜中的合成。“Park"核苷酸→肽聚糖单体分子

(3)细胞膜外的合成。青霉素抑制转肽酶。青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D—丙氨酸—D—丙氨酸的结构类似物,两者竞争转肽酶的活力中心。

8.有两种特殊的保护系统。(1)分化出异形胞,其中缺乏光反应中心Ⅱ,异形胞的呼吸强度大于正常细胞,其超氧化物歧化酶的活性高。(2)非异形胞的保护方式:①时间上的分隔保护,白天光合作用,晚上固氮作用;②群体细胞中的某些细胞失去光反应中心Ⅱ,而进行固氮作用;③提高过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性来除去有毒氧化物。

9.相对于初级代谢而言,一般认为,微生物在一定的生长时期,以初级代谢产物为前体,合成一些对微生物自身生命活动无明确生理功能的物质的过程,称为次级代谢。这一过程形成的产物,即为次级代谢产物。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用,可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等多种类别。

次级代谢特点:

(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确,次级代谢途径某个环节发生障碍,致使不能合成某个次级代谢产物,而不影响菌体的生长繁殖。(2)次级代谢与初级代谢关系密切,

初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体。

(3)次级代谢一般发生在菌体指数生长后期或稳定期,也会受到环境条件的影响。

(4)次级代谢产物的合成,因菌株不同而异,但与分类地位无关,两种完全不同来源的微生物可以产生同一种次级代谢产物。

(5)质粒与次级代谢的关系密切,控制着多种抗生素的合成。

(6)次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成,因此与现代发酵产业密切相关。

(7)次级代谢产物的合成通常被细胞严密控制。某些抗生素的产生可以被加在发酵培养基中的诱导物诱导产生,可在发酵培养基中加入诱导物来增加产量。易代谢氮源如铵盐以及高浓度

的磷酸盐,对某些抗生素的产生有抑制作用。在发酵培养基避免使用高浓度的铵盐和使用低浓度或亚适量的磷酸盐可以防止抑制作用。

10.在微生物中,以天冬氨酸为原料,通过分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸(图5—13)。为了解除正常的代谢调节以获得赖氨酸的高产菌株,工业上选育了谷氨酸棒杆菌

(Corynebacterium glutamicum)的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。这个菌种由于不能合成高丝氨酸脱氢酶(HSDH),故不能合成高丝氨酸,也就不能产生苏氨酸和甲硫氨

酸。在添加适量高丝氨酸(或苏氨酸和甲硫氨酸)的条件下,在含有较高糖和铵盐的培养基上,能产生大量的赖氨酸。

第七章问答题

1.单个细菌细胞的生长,是细胞物质按比例不可逆地增加使细胞体积增大的过程;细菌群体生长,是细胞数量或细胞物质量的增加。细菌的生长与繁殖两个过程很难绝对分开,接

种时往往是接种成千上万的群体数量,因此,微生物的生长一般是指群体生长。2.直接计数法通常是利用细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下直接计算一定容积里样品中的微

生物的数量。该方法简便、易行,成本低,且能观察细胞大小及形态特征。该法的缺点是:样品中的细胞数不能太少,否则会影响计数的准确性,而且该法不能区别活细胞和死细胞。

间接计数法又称活菌计数法,一般是将适当稀释的样品涂布在琼脂培养基表面,培养后或细胞形成清晰的菌落,通过计算菌落数就可以知道样品中的活菌数。平板涂布和倾倒平板

均可用于活菌计数。平板计数简单灵敏,广泛应用于食品、水体及土壤样品中活菌的计数。该法的缺点有:可能因为操作不熟练使得细胞未均匀分散或者由于培养基不合适不能满足

所有微生物的需要而导致结果偏低,或使用倾倒平板技术时因培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定等。

3.细菌生长曲线图参见教材第六章。封闭系统中微生物的生长经历迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等4个生长时期。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。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。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。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。在工业发酵和科学研究中迟

缓期会增加生产周期而产生不利影响,因此需采取必要措施来缩短迟缓朔。对数期的培养物由于生活力强,因而在生产上普遍用作“种子”,对数期的培养物也常常用来进行生物化

学和生理学的研究。稳定期是积累代谢产物的重要阶段,如某些放线菌抗生素的大量形成就在此时期,因此如果及时采取措施,补充营养物或去除代谢物或改善培养条件,可以延长

稳定期以获得更多的菌体或代谢产物。

4.代时G = (t-t0)/n

=0.301×(t-t0)/(1gN t-lgN0)

T-t0 = ((1g 3 000000—(1g l)×12.5/0.301

≈269 (min)

≈4.5(h)

答:最多能放4.5h。

5.由于连续培养中微生物的生长一直保持在对数期,生物量浓度在较长时间内保持恒定,因此与单批发酵相比,连续培养:能缩短发酵周期,提高设备利用率;便于自动控制;

降低动力消耗及体力劳动强度;产品质量较稳定。

6.微生物的生长具有相当高的温度依赖性,有最低、最适和最高生长温度这几个基本温度。最适温度总是更靠近最高生长温度而不是最低生长温度。温度对微生物生长的影响的具体表现在:

①影响酶活性,温度变化会影响酶促反应速率,最终影响细胞物质合成。②影响细胞质膜的流动性,温度高则流动性高,有利于物质的运输;温度低则流动性低,不利于物质的运输。因

此,温度变化影响营养物质的吸收和代谢物质的分泌。③影响物质的溶解度,温度上升,物质的溶解度升高,温度降低,物质的溶解度降低,机体对物质的吸收和分泌受影响,最终微生

物的生长受影响。温度过高时酶和其他蛋白质变性,细胞质膜熔化崩解,细胞受到损害。温度很低时,细胞质膜冻结,酶也不能迅速工作,因此,在温度高于或低于最适生长温度时生长

速度会降低。

7.嗜冷菌生长的温度范围是0~20℃,最适生长温度为15℃;嗜温菌生长的温度范围是15~45℃,最适生长温度为20~45℃;嗜热菌生长的温度范围是45~80℃以上,最适生长温度55~65℃,极端嗜热菌生长的温度范围是80℃以上,最适生长温度为80~113℃,低于55℃通常不会生长。嗜冷菌的运输系统和蛋白质合成系统在低温下能很好地发挥功能,其细胞膜含有大量的不

饱和脂肪酸,能在低温下保持半流质状态。当温度高于20℃时,细胞膜被破坏,细胞内组分流出。嗜热菌具有能在高温条件下发挥功能的酶和蛋白质合成系统,细胞膜脂类物质的饱和

程度高,因此融点高,能保持高温下的细胞完整。

8.氧气受到辐射可被还原为超氧化物自由基、过氧化氢、羟基自由基等,它们是强氧化剂,能迅速破坏细胞组分。专性好氧和兼性厌氧微生物的细胞中含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶,能破坏超氧化物自由基、过氧化氢。另外,细胞中的过氧化物酶也能降解过氧化氧。

9.过滤除菌有3种:深层过滤、膜过滤和核孔过滤。深层过滤器是由纤维或颗粒状物质制成的过滤板层;膜过滤器是由醋酸纤维素、硝酸纤维素或其他合成物质制成的具有微孔的滤膜;核孔过滤器是由核辐射处理后再经化学蚀刻的薄聚碳酸胶片而制成。深层过滤较为经济实惠,多用于工业发酵,后两种方法主要用于科学研究。

10.主要有以下5个原因:①细胞质膜透性改变使药物不能进入细胞;②药物进入细胞后又被细胞膜中的移位酶等泵出胞外;③细菌产生了能修饰抗生素的酶使之失去活性;④药物作用靶发生改变从而对药物不再具有敏感性;⑤菌株改变代谢途径以绕过受药物抑制的过程或增加靶代谢物的产物。

第八章问答题

1.要点:结构简单,独特的繁殖方式,绝对的细胞内寄生,生命形式的二重性。

2.要点:分类原则,包括病毒形态、毒粒结构,基因组、复制、化学组成在内的毒粒性质,病毒的抗原性质及生物学性质。命名规则:分类等级、病毒“种”及种的命名,病毒属、病毒科、病毒亚科及病毒目的相应名的词尾。

3.要点:病毒的分离:标本的采集与处理、标本接种与病毒认定、盲传;病毒纯化:纯化标准、纯化方法依据;病毒的测定:病毒物理颗粒计数,包括噬菌斑、蚀斑测定和终点法的病毒感染性测定;病毒的鉴定:根据病毒的生物学性质、理化性质、免疫学性质和分子生物学性质进行的鉴定。

4.要点:螺旋对称、二十面体对称、复合对称。裸露的螺旋对称毒粒和二十面体毒粒,有包膜的螺旋毒粒和二十面体毒粒、复杂毒粒。

5.要点:

6.要点:吸附:病毒吸附蛋白、细胞受体、辅助受体、病毒的吸附过程;侵入:噬菌体、动物病毒、植物病毒的侵入方式;脱壳:病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸;病毒大分子合成:噬菌体、动物病毒、植物病毒大分子合成的特点;装配与释放:噬菌体、动物病毒、植物病毒装配与释放的方式。

7.要点:类型;流产感染、限制性感染、潜伏感染。原因:细胞的非允许性、缺损病毒。

8.抑制宿主细胞大分子合成:抑制宿主基因的转录、蛋白质合成、DNA合成;宿主限制系统的改变;噬菌体释放对细胞的影响:细胞表面免疫学性质的改变,细胞膜失去稳定;溶源性感染对细胞的影响:免疫性、溶源性转变。

9.要点:病毒感染的致细胞病变效应:病毒基因产物的毒性作用,病毒复制的次级效应;对宿主大分子合成的影响:宿主细胞转录、翻译及DNA复制的抑制;对细胞结构的影响:对宿主细胞膜、细胞结构的影响、包涵体、细胞凋亡。

10.要点:根据感染症状明显程度分为显性感染和隐性感染;根据感染过程、症状和病理变化发生的主要部位分为局部感染和系统感染;根据病毒在机体存留时间长短分为急性感染和持续性感染。构成机体病毒感染的因素有病毒、机体、环境条件。

11.要点:类病毒:裸露的低相对分子质量侵染RNA,无蛋白质外壳、无编码功能、利用宿主RNA聚酶Ⅱ进行复制;卫星病毒:有核酸基因组,依赖辅助病毒复制,特异性外壳壳体化;卫星RNA:低相对分子质量RNA,被辅助病毒的质外壳包装、依赖辅助病毒复制;朊病毒:蛋白质侵染颗粒、无核酸,为亚急性海绵状脑病的病原因子。

第九章问答题

1.朊病毒(或朊粒)是不含核酸的蛋白质传染颗粒,但它不是传递遗传信息的载体,也不能自我复制而仍然是由基因编码的一种正常蛋白质(PrP)的两种异构体PrPC(存在正常组织中)和PrPSC(存在于病变组织中),其氨基酸和线性排列顺序相同但是三维构象不同,因此,由PrPSC引起的疾病又称之为构象病。

2.因为微生物基因组小,便于测定和分析,可从中获取经验改进技术方法,从而大大加快了人类基因组计划的进展。此外,微生物基因组包含着原核生物和真核生物,具有一定的代表性。第一个测序的自由生活的生物是流感嗜血杆菌,第一个测序的真核生物是酿酒酵母,第一个测序的自养生活的生物是詹氏甲烷球菌。

3.由于染色体DNA分子比质粒DNA分子大得多,在提取过程中易于断裂成大小不同的分子片段,但一般情况下仍然比质粒大,因此在琼脂糖凝胶电泳过程中随机断裂的染色体DNA 片段,泳动速度较慢且带型不整齐,而质粒DNA由于相对分子质量小,在提取过程中一般不会断裂成小片段,相对分子质量一致,因此,泳动速度较快,且带型整齐,与染色体DNA

分开,从而有利于质粒DNA的检测和分离。

4.理化诱变剂的作用主要是随机引起DNA链上碱基发生置换、颠换或其他损伤,虽然有突变热点,但并非针对某一基因,诱变剂无基因特异性,诱变作用主要是提高突变率。因此,要获得某一基因的突变不是靠选用何种诱变剂,而是靠合适的筛选方法。

5.在进行紫外线诱变处理时应注意避光,以防光复活修复作用。一般在红光下操作,在黑暗中培养。在紫外线照射时,盛菌液的培养皿应置于磁力搅拌器上,边照射边搅拌使细胞能均匀受到紫外线照射。

6.A将两种不同的二重或三重营养缺陷型菌株混合培养,在基本培养基上长出的菌落为重组菌株(发生了遗传交换)。B如果在混合培养期间加入DNase,在基本培养基上无重组菌落出现,这说明上述重组是因细胞间的接触转化所致;如果仍有重组落产生,说明可能是由于接合和转导所致。C利用只能持留细菌的滤板相隔的u型管进行试验,如果在基本培养基上不产生重组菌落,则判断为接合作用,如果产生重组菌落,则又有两种可能,即转化或转导。D利用能持留细菌和细菌病毒而不能持留DNA的滤板相隔的u型臂试验,如果不产生重组菌落则为转导,如果仍产生重组菌落则为转化。

7.为了排除在基本培养基上长出的原养型菌落是由于回复突变这一可能性。因为同时发生2个基因或3个基因的基因突变是不可能的。在大肠杆菌中,单营养缺陷型的回复突变率大约是10-8。

8.Hfr × F-中,由于Hfr菌株的染色体在向F-的转移过程中,整合在染色体上的F因子除先导区外,绝大部分处于转移染色体的末端,由于转移过程中常被中断,因此P因子不易转移到受体细胞中,所以Hfr × F-得到的接合子仍然是F-,无性菌毛产生;F+ × F-得到的接合子有性菌毛产生,能被M13噬菌体感染,因为M13的侵染途径是性菌毛。

9.蛋白质表面氨基酸的变化一般不影响蛋白质的功能,因此一般不会引起表型的变化,但如果突变引起蛋白质内部的氨基酸发生变化(包括酶的活性位点),就可能剧烈地改变蛋白质的三维结构,从而改变其功能,破坏酶的活性。

10.不一定,如下列情况:①同义突变或沉默突变;②发生了基因内另一位点或是另一基因的抑制突变(一般指tRNA基因的突变)使突变得到校正;③即使是错义突变,但是否改变表型还视置换的氨基酸是否影响蛋白质的功能;④各种修复机制可清除DNA的各种损伤,使其表型不发生改

第十章问答题

1.一方面说明维生素B12在汞的甲基化中起重要作用,维生素B12(钴胺素)和甲基形成一种甲基钴胺素复合物,而Hg2+可以夺取甲基钻胺素中的甲基形成甲基汞。另一方面说明甲基汞对梭菌的毒性比无机汞要低,所以不能形成甲基汞的缺陷型菌株对无机汞更加敏感。

2 大部分草食动物都缺乏分解绿色植物的纤维素酶,而草食动物对植物食料的利用依靠的是生长在它们胃肠道中的微生物,微生物分泌的纤维素酶把纤维素分解成脂肪酸及其他营养物质,

这些营养物质为动物吸收利用,草食动物(如牛)的瘤胃共生就是微生物帮助草食动物利用绿色植物的明显例证。

3.微生物在生态系统中可以在多个方面起重要作用,但主要作为分解者。其重要作用可以概括如下:①微生物是有机物的主要分解者,微生物分解存在于生物圈内的动物、植物和微生物残体等复杂有机物质,并转化成最简单的无机物,再供初级生产者利用。②微生物是物质循环中的重要成员,微生物参与所有的物质循环,大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。③微生物是生态系统中的初级生产者,光能营养和化能营养微生物具有固定太阳能和化学能的能力,成为生态系统的初级生产者。④微生物是物质和能量的贮存者,生态环境中的微生物贮存着大量的物质和能量。⑤微生物是地球生物演化中的先锋种类,微生物是地球上最早出现的生物体,微生物的活动为后来的生物进化打下基础。

4.强化措施主要包括:①接种外源微生物,通过接种外源高效的降解微生物,改变降解微生物结构、数量,提高降解能力。②添加微生物营养盐,为降解微生物提供充足均衡的营养,提高微生物活性。③提供电子受体,提供充足的氧和硝酸盐等作为好氧、厌氧条件下的电子受体。④提供共代谢底物,为难降解有机物污染的降解提供代谢底物,促进降解。

⑤提高生物可利用性,利用表面活性剂、分散剂提高污染物的溶解度,促进生物降解。⑥添加生物降解促进剂,一般加入各种氧化剂推动污染物的降解过程。

5.向处理系统投加高效降解菌从而提高了高效降解菌在整个降解菌群中的比例,改变了整个降解菌群的群落结构,结构决定功能,随之整个群落的降解功能也就得到提高。

6.化学农药主要用于防治农作物的病虫害,农药的生物降解主要体现在土壤中的生物降解。因此生物降解可以在土壤——植物组成的微宇宙中进行。把农药按标准使用量溶解后洒入微宇宙,即时测定土壤中的农药的含量,以后按一定时间间隔取样分析测定土壤中农药的浓度,这样即可测出农药在自然土壤中的生物降解速率,从而知道这种农药的生物降解性。

7.污水处理和微生物工业发酵的基质从根本上来说是一样的,工业发酵的基质是人工配制的易于为微生物利用的营养物,而污水处理中的营养物则是污水中各种有机物,有的易于利用,而有的是难降解的。从培养方式来说,工业发酵一般是不连续的批式培养,而污水处理是连续进行的。就培养目的而言,工业发酵的目的是收获有用的代谢产物,产物可以存在于发酵液或菌体中,而污水处理的目的一般是使微生物降解污水中的各种有机物,降低其中的有机物含量,其目的主要在净化方面。

8.遗传转化是指同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取,并得到表达的水平方向的基因转移过程。获得高效高竞争能力的降解菌的方法可以先筛选到对污染物的高效降解菌,要使这些菌株具有竞争力,主要的办法是使它们获得系统中的土生菌的竞争能力。因此,一般的方法是把处理系统的优势土生菌的DNA提取出来,而后处理高效降解菌达到感受态吸收土生菌的DNA,这样就可获得高效高竞争能力的降解菌。

9.微生物分子生物技术可以给环境保护带来多个方面的发展和应用,主要包括:①构建具有更强的降解能力的遗传工程菌,降解各种环境污染物,特别是难降解的环境污染物。②利用分子标记技术跟踪监测降解微生物在环境中的行为。③利用分子生物技术监测环境中的有害微生物。④从分子水平上研究环境污染物对生物大分子(特别是DNA、RNA)的作用。⑤选育转基因的优良动、植物品种减少农药、化肥用量,减缓环境污染。

10.活性污泥法处理污水过程的恒浊主要是维持曝气池中活性污泥有相对稳定的浓度,实现的方法是回流二次沉淀池沉降的污泥。恒浊连续培养实现恒浊的方法是调控培养器中流入、流出液的流速,使培养液中的微生物浓度基本恒定。其不同点在于前者靠回流维持污泥浓度恒定,后者则靠调控流速维持。

第十一章问答题

1.细菌外毒素是细菌分泌到胞外的分子,机体对其免疫应答以体液免疫为主,通过B细胞识别、活化并产生抗毒素抗体分子使之灭活。细菌内毒素为细菌胞壁成分,机体对其免疫应答以对细菌的细胞免疫为主,包括吞噬杀伤、补体溶菌、以及T细胞介导的细胞免疫。

2.①巨噬细胞与中性粒细胞,非特异吞噬后引起呼吸暴发,消化降解。因抗体、补体的调理作用及CK的激活作用而增强。嗜酸性粒细胞也有弱吞噬作用。②NK细胞能区分自我与非我,无须事先致敏或辅助细胞即可杀伤靶细胞,其机制与CTL相同。可受CK刺激而增强。③CTL有特异性抗原受体,对靶细胞杀伤有严格的抗原特异性。通过分泌穿孔素和颗粒酶,或通过表面FaS分子杀伤。其功能活化必须有T H细胞辅助。

3.对TD抗原:①抗原提呈细胞,加工提呈抗原供T H细胞识别;②T H细胞提供D细胞活化必须的膜表面分子及CK;③B细胞在T H辅助下活化,增殖,分化为浆细胞产生抗体对T1抗原:B细胞被T1抗原刺激后可直接活化产生抗体,无须其他细胞辅助。

4.抗体与补体的调理作用,补体片段与细胞因子的趋化,及细胞因子的激活作用。

5.补体活化后可溶解革兰氏阴性菌及具脂蛋白膜的病毒颗粒,清除病原微生物、病变衰老细胞和癌细胞。补体活化过程中产生的各种片段有趋化、调理吞噬、清除免疫复合物和促进炎症等多种功能,促进机体防御反应,对机体有利。但补体本身并无特异性识别,当抗原抗体结合形成的免疫复合物沉积于组织间隙或血管壁基底膜时,可激活补体造成局部炎症,引起第Ⅲ型超敏反应。如链球菌感染后产生抗体,形成免疫复合物沉积于肾小球血管壁基底膜,激活补体而引起的肾小球肾炎。

6.非特异性免疫的细胞因子与体液因子均可在特异性免疫中起作用,如巨噬细胞的抗原提呈功能;多种细胞包括巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞和肥大细胞均可分泌细胞因子;

补体片段的促炎症及免疫调节作用。反之,特异性免疫的细胞因子与体液因子也可进一步调动非特异性免疫,如抗体的激活补体,调理吞噬及ADCC作用;淋巴细胞分泌CK趋化、激活并增强吞噬细胞与NK细胞的杀伤功能。而在机体遭遇病原体入侵时,非特异性免疫与特异性免疫同时进行,互为补充,之间并无截然界限。可举书中“联合抗感染免疫”一节病毒感染为例。

7.当一个细菌进入机体时:①首先受到生理屏障的阻挡,包括皮肤,黏膜及其分泌物;②补体激活的溶细胞作用与吞噬细胞及NK细胞的杀灭;③激活B细胞产生抗体,通过抗体激活补体、调理吞噬及ADCC作用,形成免疫复合物的清除作用等;④激活T细胞产生细胞免疫,包括CTL的直接杀伤及TD分泌CK引起的以巨噬细胞为主,包括CTL、NK、中性粒细胞等多种免疫细胞聚集、细胞与CK共同造成的免疫炎症。最终将细菌清除。

8.CD4+ T细胞即T H细胞,在APC辅助下活化后,有辅助B细胞产将导致体液免生抗体及活化T效应细胞的功能。而CD8+ T细胞即杀伤性T细胞,必须在T H辅助下才能活化行使功能。因此,CD4+ 细胞减少疫和细胞免疫均降低,机体免疫功能全面下降。

9.在免疫应答识别与活化阶段,B细胞作为APC提呈抗原给T H细胞,T、B细胞通过直接接触及分泌的因子互相活化,效应阶段B细胞介导的体液免疫与T细胞介导的细胞免疫共同作用。巨噬细胞既可作为APC启动免疫应答,又可作为效应细胞直接发挥作用。

10.胎儿的MHC基因一半来自父体,一半来自母体,与母体只有1/2相同,因此对母体而言,可看作一个移植物。如果没有多重生理保护机制,包括胎盘的免疫抑制作用,胎儿将遭到母体排斥。此种生理功能的缺陷是造成习惯性流产的原因之一。