微生物學教程課后題答案(周德慶)(已修改)

　

【正文】 周德慶《微生物學》課后習題答案生物秀論壇整理緒論?它包括哪些類群?答:微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱.包括①原核類的細菌`放線菌`藍細菌’支原體`立克次氏體和衣原體。②真核類的真菌`原生動物`和顯微藻類,以及屬于非細胞類的病毒和亞病毒. 世紀才真正認識微生物,其中主要克服了哪些重大障礙?答:①顯微鏡的發明,②滅菌技術的運用，③純種分離技術，④培養技術。 個時期的特點和代表人物.答:史前期（約8000 年前—1676），各國勞動人民，①未見細菌等微生物的個體；②憑實踐經驗利用微生物是有益活進行釀酒、發面、制醬、娘醋、漚肥、輪作、治病等）初創期（1676—1861 年），列文虎克，①自制單式顯微鏡，觀察到細菌等微生物的個體；②出于個人愛好對一些微生物進行形態描述；奠基期（1861—1897年），巴斯德，①微生物學開始建立；②創立了一整套獨特的微生物學基本研究方法；③開始運用“實踐——理論——實踐”的思想方法開展研究；④建立了許多應用性分支學科；⑤進入尋找人類動物病原菌的黃金時期；發展期（1897—1953年），①對無細胞酵母菌“酒化酶”進行生化研究；②發現微生物的代謝統一性；③普通微生物學開始形成；④開展廣泛尋找微生物的有益代謝產物；⑤青霉素的發現推動了微生物工業化培養技術的猛進；成熟期（1953—至今） ，①廣泛運用分子生物學理論好現代研究方法，深刻揭示微生物的各種生命活動規律；②以基因工程為主導，把傳統的工業發酵提高到發酵工程新水平；③大量理論性、交叉性、應用性和實驗性分支學科飛速發展；④微生物學的基礎理論和獨特實驗技術推動了生命科學個領域飛速發展；⑤微生物基因組的研究促進了生物信息學時代的到來。？為什么能發揮這種作用？答：微生物由于其“五大共性”加上培養條件簡便，因此是生命科學工作者在研究基礎理論問題時最樂于選用的研究對象。歷史上自然發生說的否定，糖酵解機制的認識，基因與酶關系的發現，突變本質的闡明，核酸是一切生物遺傳變異的物質基礎的證實，操縱子學說的提出，遺傳密碼的揭示，基因工程的開創，pcr技術的建立，真核細胞內共生學說的提出，以及近年來生物三域理論的創建等，都是因選用微生物作為研究對象而結出的碩果。為此，大量研究者還獲得了諾貝爾獎的殊榮。微生物還是代表當代生物學最高峰的分子生物學三大來源之一。在經典遺傳學的發展過程中，由于先驅者們意識到微生物具有繁殖周期短、培養條件簡單、表型性狀豐富和多數是單倍體等種種特別適合作遺傳學研究對象的優點，紛紛選用粗糙脈孢菌，大腸桿菌，釀酒酵母和t 系噬菌體作研究對象，很快揭示了許多遺傳變異的規律，并使經典遺傳學迅速發展成為分子遺傳學。從1970 年代起，由于微生物既可以作為外源基因供體和基因載體，并可作為基因受體菌等的優點，加上又是基因工程操作中的各種“工具酶”的提供者，故迅速成為基因工程中的主角。由于小體積大面積系統的微生物在體制和培養等方面的優越性，還促進了高等動、植物的組織培養和細胞培養技術的發展，這種“微生物化”的高等動、植物單細胞或細胞集團，也獲得了原來僅屬于微生物所有的優越體制，從而可以十分方便地在試管和培養皿中進行研究，并能在發酵罐或其他生物反應器中進行大規模培養和產生有益代謝產物。此外，這一趨勢還是原來局限于微生物實驗室使用的一整套獨特的研究方法、技術，急劇向生命科學和生物工程各領域發生橫向擴散，從而對整個生命科學的發展，作出了方法學上的貢獻。？其中最基本的是哪一個？為什么？答：①.體積小，面積大；②.吸收多，轉化快；③.生長旺，繁殖快；④.適應強，易變異；⑤.分布廣，種類多。其中，體積小面積大最基本，因為一個小體積大面積系統，必然有一個巨大的營養物質吸收面、代謝廢物的排泄面和環境信息的交換面，并由此而產生其余4 個共性。答：①.“吸收多，轉化快”為高速生長繁殖和合成大量代謝產物提供了充分的物質基礎，從而使微生物能在自然界和人類實踐中更好地發揮其超小型“活的化工廠”的作用。②.“生長旺盛，繁殖快”在發酵工業中具有重要的實踐意義，主要體現在它的生產效率高、發酵周期短上；且若是一些危害人、畜和農作物的病原微生物或會使物品霉腐變質的有害微生物，它們的這一特性就會給人類帶來極大的損失或禍害。③“適應強，易變異”，有益的變異可為人類創造巨大的經濟和社會效益；有害的變異使原本已得到控制的相應傳染病變得無藥可治，進而各種優良菌種產生性狀的退化則會使生產無法正常維持。④“分布廣，種類多”，可以到處傳播以至達到“無孔不入”的地步，只要條件合適，它們就可“隨遇而安”，為人類在新世紀中進一步開發利用微生物資源提供了無限廣闊的前景。答：①.物種的多樣性，②.生理代謝類型的多樣性,③.代謝產物的多樣性,④遺傳基因的多樣性,⑤生態類型的多樣性.?學習微生物學的任務是什么?答:微生物學是一門在細胞、分子或群體水平上研究微生物的形態構造、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動基本規律，并將其應用于工業發酵、醫藥衛生、生物工程和環境保護等實踐領域的科學，其根本任務是發掘、利用、改善和保護有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為人類社會的進步服務。第一章第一章原核生物的形態、構造和功能1．試設計一張表格，比較以下6 個大類原核生物的主要特性。答：比較如下：特征細菌 放線菌 藍細菌 支原體 立克次氏體 衣原體直徑（um） 310 可見性光學顯微鏡光學顯微鏡光學顯微鏡光鏡勉強可見光學顯微鏡光鏡勉強可見過濾性不能不能不能能 不能能革蘭氏染色陽性或陰性陽性陰性陰性陰性陰性細胞壁有堅韌的細胞壁有堅韌的細胞壁有堅韌的細胞壁缺壁 有堅韌的細胞壁有堅韌的細胞壁繁殖方式二均分裂無性孢子和菌體斷裂二均分裂二均分裂二均分裂二均分裂培養方法人工培養人工培養人工培養人工培養宿主細胞宿主細胞核酸種類DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA DNA和RNA核糖體有 有 有 有 有 有大分子合成有 有 有 有 進行 進行產生ATP 系統有 有 有 有 有 無增殖過程中結構的完整性保持保持保持保持保持保持入侵方式多樣直接 昆蟲媒介 不清楚對抗生素敏感 敏感（青霉素除外）敏感 敏感對干擾素某些菌敏感不敏感有的敏感有的敏感2．典型細菌的大小和重量是多少？試設想幾種形象化的比喻加以說明。生物秀論壇 學術交流 資源共享互助社區生物秀－專心做生物第3 頁共 33 頁答：，它的細胞平均長度約為2um，形象地說，若把1500個細菌的長徑相連，僅等于一顆芝麻的長度，如果把120 個細胞橫向緊挨在一起，其總寬度才抵得上一根人發的粗細。它的重量更是微乎其微，若以每個細胞濕重約102g 計，則大約109 重。3．試圖示G+和G細菌細胞壁的主要構造，并簡要說明其異同。答：圖示如下：（略）G+細菌與G細菌的細胞壁都含肽聚糖和磷壁酸；不同的是含量的區別：如下表成分占細胞壁干重的%G+細菌G細菌肽聚糖含量很高（50～90） 含量很低（～10）磷壁酸含量較高（﹤50） 無類脂質一般無（﹤2） 含量較高（～20）蛋白質無 含量較高4．試圖示肽聚糖的模式構造，并指出G+和G細菌肽聚糖結構的差別。答：圖示略G細菌與G+細菌的肽聚糖的差別僅在于：1）四肽尾的底3 個氨基酸不是Llys，而是被一種只有在原核微生物細胞壁上才有的內消二氨基庚二酸（mDAP）所代替；2）沒有特殊的肽橋，其前后兩個單體間的連接僅通過甲四肽尾的第4 個氨基酸——DAla 的羧基與乙四肽尾的第3 個氨基酸——mDAP 的氨基直接相連，因而只形成較為疏稀、機械強度較差的肽聚糖網套。5．什么是缺壁細菌？試列表比較4 類缺壁細菌的形成、特點和實際應用。答：在自然界長期進化中和實驗室菌種的自發突變中都會產生少數缺細胞壁的種類，或是用人為的方法通過抑制新生細胞壁的合成或對現成細胞壁進行酶解而獲得人工缺壁的細菌統稱為缺壁細菌。比較如下：類型形成 特點 實 際應用L 型細菌（Lformofbacteria）在某些環境條件下（實驗室或宿主體內）通過自發突變而形成的遺傳性穩定的細胞壁缺陷變異型1．沒有完整而堅韌的細胞壁，細胞呈多形態2．有些能通過細菌濾器，故又稱“濾過型細菌”3．對滲透敏感，在固體培養基上形成“油煎蛋”似的小菌落（左右）可 能與針對細胞壁的抗菌治療有關原生質體（protoplast）在人為條件下，用溶菌酶處理或在含青霉素的培養基中培養而抑制新生細胞壁合成而形成的僅由一層細胞膜包裹的，圓球形、對滲透壓變化敏感的細胞，一般由革蘭氏陽性細菌形成。1．對環__________境條件變化敏感，低滲透壓、振蕩、離心甚至通氣等都易引起其破裂2．有的原生質體具有鞭毛，但不能運動，也不被相應噬菌體所感染，在適宜條件（如高滲培養基）可生長繁殖、形成菌落，形成芽孢。及恢復成有細生物秀論壇 學術交流 資源共享互助社區生物秀－專心做生物第4 頁共 33 頁球狀體(sphaeroplast)又稱原生質球，是對革蘭氏陰性細菌處理后而獲得的殘留部分細胞壁（外壁層）的球形體。與原生質體相比，它對外界環境具有一定的抗性，可在普通培養基上生長胞壁的正常結構3．比正常有細胞壁的細菌更易導入外源遺傳物質，是研究遺傳規律和進行原生質體育種的良好實驗材料支原體(mycoplasma)在長期進化過程中形成的、適應自然生活條件的無細胞壁的原核生物細胞膜中含有一般原核生物所沒有的甾醇，所以即使缺乏細胞壁，其細胞膜仍有較高的機械強度6．試述染色法的機制并說明此法的重要性。答：革蘭氏染色的機制為：通過結晶紫初染和碘液媒染后，在細菌的細胞膜內可形成不溶于水的結晶紫與碘的復合物。G+由于其細胞壁較厚、肽聚糖網層次多和交聯致密，故遇脫色劑乙醇處理時，因失水而使網孔縮小，在加上它不含類脂，故乙醇的處理不會溶出縫隙，因此能把結晶紫與碘的復合物牢牢留在壁內，使其保持紫色。反之，G細菌因其細胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層薄和交聯度差，遇脫色劑乙醇后，以類脂為主的外膜迅速溶解，這時薄而松散的肽聚糖網不能阻擋結晶紫與碘復合物的溶出，因此細胞退成無色。這時，在經沙黃等紅色染料復染，就使G細菌呈紅色，而G+細菌則仍保留最初的紫色。此法證明了G+和G主要由于起細胞壁化學成分的差異而引起了物理特性的不同而使染色反應不_______同，是一種積極重要的鑒別染色法，不僅可以用與鑒別真細菌，也可鑒別古生菌。7．何為“拴菌試驗”？它何以能說明鞭毛的運動機制？答：“拴菌”試驗(tetheredcellexperiment)是1974年，美國學者西佛曼（）和西蒙（）曾設計的一個實驗，做法是：設法把單毛菌鞭毛的游離端用相應抗體牢牢“拴”在載玻片上，然后在光學顯微鏡下觀察細胞的行為。因實驗結果發現，該菌是在載玻片上不斷打轉（而非伸縮揮動），故肯定了“旋轉論”是正確的。8．滲透調節皮層膨脹學說是如何解釋芽孢耐熱機制的？答：滲透調節皮層膨脹學說認為：芽孢的耐熱性在于芽孢衣對多價陽離子和水分的透性很差皮層的離子強度很高，從而使皮層產生極高的滲透壓奪取芽孢核心的水分，結果造成皮層的充分膨脹。而核心部分的細胞質卻變得高度失水，因此，具極強的耐熱性。關鍵是芽孢有生命的部位即核心部位的含水量很稀少，為10%～25%，因而特別有利于抗熱。9．什么上菌落？試討論細菌的細胞形態與菌落形態間的相關性。答：菌落即單個（或聚集在一起的一團）微生物在適宜的固體培養基表面或內部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞生長群體。因不同形態、生理類型的細菌，在其菌落形態、構造等特征上也有許多明顯的反映，故細菌的細胞形態與菌落形態間存在明顯的相關性現象，如，無鞭毛、不能運動的細菌尤其是球菌通常都形成較小、較厚、邊緣圓整的半球狀菌落；長有鞭毛、運動能力強的細菌一般形成而平坦、邊緣多缺刻、不規則的菌落；有糖被的細菌，會長出大型、透明、蛋清狀的菌落；有芽孢的細菌往往長出外觀粗糙、“干燥”、不透明且表面多褶的菌落等等。10．名詞解__________釋：磷壁酸、LPS、假肽聚糖、PHB、伴孢晶體、基內菌絲、孢囊鏈霉菌、橫割分裂、異形胞、原體與始體、類支原體、羧酶體、孢囊、磁小體。磷壁酸是G+細菌細胞壁結合在細胞壁上的一種酸性多糖，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。LPS（脂多糖）是位于G細菌細胞壁最外層的一層較厚的類脂多糖類物質，由類脂A、核心多糖和O特異生物秀論壇 學術交流 資源共享互助社區生物秀－專心做生物第5 頁共 33 頁側鏈 3 部分組成。假肽聚糖是由N乙酰葡萄胺和N乙酰塔羅糖胺糖醛酸以β1，3糖苷鍵交替連接而成的，連在后一氨基糖上的肽尾由LGlu、LAla和L、Lys3個L 型氨基酸組成，肽橋則由LGlu1 個氨基酸組成。PHB（聚β羥丁酸polyβhydroxybutyrate)，是一種存在于許多細菌細胞質內屬于類脂性質的碳源類貯藏物，不溶于水而溶于氯仿，可用尼羅藍或蘇丹黑染色，具有貯藏能量，碳源和降低細胞內滲透壓等作用。伴孢晶體是少數芽孢桿菌（如蘇云金芽孢桿菌）在形成芽孢的同時，會在芽孢旁形成一顆菱形、方形或不規則形的堿溶性蛋白質晶體。基內菌絲是孢子落在固體基質表面并發芽后，不斷伸長、分枝并以放射壯向基質表面和內層擴展，形成大量色淺、較細的具有吸收營養和排泄代謝廢物功能的菌絲。孢囊鏈霉菌是由氣生菌絲的孢子絲盤卷