微生物學復習提綱和試題(含答案)概要(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 期。延滯期：分裂遲緩、代謝活躍快速生長期：生長速度最快，酶系活躍，代謝旺盛，細胞進行平衡生長穩定期：新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等，或正生長與負生長相等的動態平衡，內含物開始生成，芽孢開始生成衰亡期：細胞形態發生多形化，有的發生自溶，芽孢釋放，或釋放有益的次生代謝產物2. 縮短延滯期的常用方法有哪些？（1）通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使延滯期縮短；（2）利用對數生長期的細胞作為種子；（3）盡量使接種前后所使用的培養基組成不要相差太大；（4）適當擴大接種量；3. 穩定期為何會到來？它對生產實踐有何指導意義？原因： ① 營養物尤其是生長限制因子的耗盡；② 營養物的比例失調，例如C／N比值不合適等；③ 酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產物的累積；④ pH、氧化還原勢等理化條件越來越不適宜等。指導意義： 以生產菌體或與菌體生長相平行的代謝產物（SCP、乳酸等）為目的的某些發酵生產來說，穩定期是產物的最佳收獲期； 對維生素、堿基、氨基酸等物質進行生物測定（bioassay）來說，穩定期是最佳測定時期； 通過對穩定期到來原因的研究，還促進了連續培養原理的提出和工藝、技術的創建。可延長穩定生長期，以獲得更多的菌體物質或積累更多的代謝產物。4. 什么是高密度培養？如何保證好氧菌的高密度培養？微生物的高密度培養也稱高密度發酵，一般是指微生物在液體培養中細胞群體密度超過常規培養10倍以上時的生長狀態或培養技術。提高好氧菌和兼性厭氧菌培養時的溶氧量是高密度培養的重要手段之一。5. 影響微生物生長的環境因素主要有哪些？營養物質（碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽）；水；溫度；pH。 氧；水活度6. 利用高壓蒸汽對培養基滅菌時，常易帶來哪些不利影響？如何避免？不利影響：高溫，尤其是長時間的高溫除對培養基中的淀粉成分有促進糊化和水解等少數有利影響外，一般對培養基成分產生很多不利的影響。 產生褐變的機制：由氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白質）與羰基化合物（糖類）間發生復雜的梅拉特反應（maillard reaction）所引起，它在導致培養基褐變的同時，還降低了有關營養物成分，應盡量設法避免。防止方法：（1）采用特殊加熱滅菌法 對易破壞的含糖培養基進行滅菌時，應先將糖液與其他成分分別滅菌后再合并；對含Ca2+或Fe3+的培養基與磷酸鹽先作分別滅菌，再混合，不易形成磷酸鹽沉淀；對含有在高溫下易破壞成分的培養基（如含糖組合培養基）可進行低壓滅菌（在112℃／cm2或8磅／英寸2下滅菌15分鐘）或間歇滅菌；在大規模發酵工業中，可采用連續加壓滅菌法進行培養基的滅菌等。（2）過濾除菌法對培養液中某些不耐熱的成分可采用過濾除菌法“滅菌”。（3）其他方法％EDTA（乙二胺四乙酸）％NTA（氮川三乙酸）等螯合劑到培養基中，可防止金屬離子發生沉淀；用氣體滅菌劑如氧化乙烯（環氧乙烷）等對個別成分進行滅菌處理，在混入以滅過菌的其它培養基成分中。7. 試舉例說明日常生活中采用的防腐、消毒和滅菌的方法及原理。防腐：在食品中加入防腐劑，能殺死微生物或抑制其生長，但對人及動物的體表組織無毒性或毒性低消毒：對啤酒、牛奶、果汁和醬油等進行消毒處理的巴氏消毒法，60～85℃處理15s～30min——低溫濕熱消毒法，可殺滅物料中無芽孢的病原菌（如牛奶中的結核桿菌或沙門氏菌），而又不影響它們的風味，但不能殺滅引起Q熱的病原體滅菌：將廚房用餐具放在紫外燈下滅菌處理，紫外線能使DNA分子中相鄰的嘧啶形成嘧啶二聚體，抑制DNA復制與轉錄等功能，殺死微生物8. 細菌耐藥性的機制有哪些？如何避免細菌產生耐藥性？抗性菌株特點：（1）細胞質膜透性改變，使抗生素不進入細胞或進入細胞后被細胞主動排出；（2）藥物作用靶改變；（3）合成了修飾抗生素的酶；（4）抗性菌株發生遺傳變異，導致合成新的多聚體，以取代或部分取代原來的多聚體；避免出現細菌的耐藥性的措施：（1）第一次使用的藥物劑量要足；（2）避免在一個時期或長期多次使用同種抗生素；（3）不同的抗生素(或與其他藥物)混合使用；（4）對現有抗生素進行改造；（5）篩選新的更有效的抗生素；9. 名詞解釋：微生物的生長和繁殖：微生物生長是細胞物質有規律地、不可逆地增加，導致細胞體積擴大的生物學過程。微生物的繁殖是微生物生長到一定階段，由于細胞結構的復制與重建并通過特定方式產生新的生命個體，即引起生命個體數量增加的生物學過程。生長是一個逐步發生的量變過程，繁殖是一個產生新的生命個體的質變過程。同步生長：通過同步培養技術使群體中不同步的細胞轉變成能同時進行生長或分裂的群體細胞。這種通過同步培養的手段而使細胞群體中各個體處于分裂步調一致的生長狀態，稱為同步生長。分批培養和連續培養：將微生物置于一定容積的培養基中，經過培養生長，最后一次收獲，培養基一次加入，不予補充，不再更換，這種培養方法稱為分批培養。連續培養又稱開放培養，在微生物的整個培養期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續生長下去的一種培養方法。培養過程中不斷的補充營養物質和以同樣的速率移出培養物，是實現微生物連續培養的基本原則。恒濁器：是一種根據培養器內微生物的生長密度，并借光電控制系統來控制培養液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞的連續培養器。恒化器：是一種設法使培養液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖的一種連續培養裝置。它通過控制某一種營養物的濃度，使其始終成為生長限制因子的條件下達到的，因而可稱為外控制式的連續培養裝置。消毒：殺死或滅活病原微生物（營養體細胞）滅菌：殺死包括芽孢在內的所有微生物殺菌：滅菌的一種，菌體雖死，但形體尚存溶菌：滅菌的一種，菌體殺死后，其細胞發生溶化、消失的現象防腐：利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，即通過制菌作用防止食品、生物制品等對象發生霉腐的措施。化療：即化學治療，指利用具有高度選擇毒力（selective toxicity ），即對病原菌具有高度毒力而對宿主基本無毒的化學物質來抑制宿主體內病原微生物的生長繁殖，借以達到治療該宿主傳染病的一種措施。抑制：生長停止，但不一定死亡死亡：生長能力不可逆喪失第八章 微生物的遺傳 比較細菌、真核生物、古生菌基因組的主要差異。細菌的基因組：遺傳信息連續，功能相關的結構基因組成操縱子結構，結構基因的單拷貝及rRNA基因的多拷貝，基因組的重復序列少兒短。真核生物的基因組：染色體DNA上有著絲粒和端粒，沒有明顯的操縱子結構，有間隔區或內含子序列，且基因組高度重復。古生菌的基因組：同時具有細菌和真核生物基因組結構特征，它在結構上類似于細菌，但是負責信息傳遞功能的基因（復制、轉錄和翻譯）則類似于真核生物，特別是古細菌的轉錄起始系統基本上和真核生物一樣，而與細菌的截然不同。 質粒的主要類型致育因子、抗性因子、Col質粒、毒性質粒、代謝質粒、隱秘質粒 轉座的遺傳學效應轉座因子的轉座可引發多種遺傳學效應。這些效應不僅在生物進化上有重要的意義，而且已成為遺傳學研究中的一種重要的工具。這些遺傳變化主要包括：1) 插入突變2) 產生染色體畸變3) 基因的移動和重排 基因突變的類型同義突變、錯義突變、無義突變、移碼突變 DNA損傷修復的主要類型光活復作用、切除修復、重組修復、SOS修復 細菌基因轉移和重組的主要方式有哪些？1） 細菌的接合作用：是指通過細胞與細胞的直接接觸而產生的遺傳信息的轉移和重組過程。2） 細菌的轉導：是由病毒介導的細胞間進行遺傳交換的一種方式，其具體含義是指一個細胞的DNA或RNA通過病毒載體的感染轉移到另一個細胞中。3） 細菌的遺傳轉化：是指同源或異源的游離DNA分子被自然或人工感受態細胞攝取，并得到表達的水平方向的基因轉移過程。 真核生物基因重組的方式主要有哪些？（1）有性雜交（2）準性生殖補充：原核微生物基因重組的方式主要有哪些？（1）轉化（2）轉導（3）接合 酵母菌的接合型遺傳，2181。m質粒，酵母菌的線粒體基因組的特點。 釀酒酵母是以單倍體或二倍體狀態存在，單倍體分別是兩種接合型，稱之為a和α，a和α細胞的融合便產生了二倍體細胞（a/α）。一個單倍體酵母細胞是a型還是α型是有其本身的遺傳特性所決定的，是穩定的遺傳特征。但發現一種接合型的單倍體細胞有時會發生轉變，即由a型變成α型或再回到a型。這種轉變的機制被稱為盒式機制。（1）是封閉的環狀的雙鏈DNA分子，周長約2μm（6kb左右），以高拷貝數存在于酵母細胞中，每個單倍體基因組含60~100個拷貝，約占酵母細胞總DNA的30%（2）各含約600bp長的一對反向重復順序（3）由于反向重復順序之間的相互重組，使2μm質粒在細胞內以兩種異構體（A和B）的形式存在。（4）該質粒只攜帶與復制和重組有關的4個蛋白質基因，不賦予宿主任何遺傳表型，屬隱秘性質粒。酵母菌的線粒體基因組的特點：P238 絲狀真菌的準性生殖 所謂準性生殖是指不經過減數分裂就能導致基因重組的生殖過程。在該過程中染色體的交換和染色體的減少不像有性生殖那樣有規律，而且也是不協調的。異核現象：即不同類型的核存在于同一個體的現象。異核現象來源：由兩個不同基因型核的菌絲融合而成； 或者菌絲中少數細胞核突變； 或者少數單倍體核融合成二倍體核。異核現象是許多霉菌，尤其是半知菌存在的一種普遍現象。由于沒有發現半知菌的有性生殖，所以異核現象成為這類型真菌遺傳重組的一個重要機制。一旦異核體形成，準性生殖重組就有可能發生。準性生殖(無性重組)過程：①質配：異核現象； ②核配：雙倍體化； ③單倍體化：一系列有絲分裂中一再發生的個別染色體的減半,直至最終形成單倍體的過程。 頻率低105107，區別于減數分裂。現代微生物育種的主要技術有哪些？①誘變育種②代謝工程育種③體內基因重組育種④DNA Shuffling 技術1名詞解釋：質粒：質粒是一類游離于核基因組外，具有獨立復制能力的小型共價閉合環狀dsDNA分子。轉座因子：轉座因子是一段具有轉座作用的DNA序列，例如原核生物中的插入序列（IS）、轉座子（Tn）和轉座噬菌體（Mu）等。質粒的不親和性：將一種類型的質粒通過接合或其他方式（如轉化）導入某一合適的但已含一種質粒的宿主細胞，只經過少數幾代后，大多數子細胞只含有其中一種質粒，那么這兩種質粒便是不親和的，它們不能共存于同一細胞中。質粒的這種特性稱為不親和性。基因突變：一個基因內部遺傳結構或DNA序列的任何改變，包括一對或少數及對堿基的缺失、插入或置換，而導致的遺傳變化稱為基因突變，其發生變化的范圍很小，所以又稱為點突變或狹義的突變。染色體畸變：又稱廣義的突變，包括大段染色體的缺失、重復、倒位。自發突變：是不經誘變劑處理而自然發生的突變。誘發突變：簡稱誘變，是人為地利用理化因素或生物因素顯著提高微生物突變頻率的突變類型。接合：雄性供體菌通過性菌毛與雌性受體菌直接接觸，并把F質粒或其攜帶的部分或全部核基因組傳遞給受體菌，是后者通過基因重組而獲得若干新遺傳性狀的現象，稱為接合。轉導：轉導是通過缺陷噬菌體的媒介，把供體細胞中小片段DNA攜帶到受體細胞中，通過交換和整合，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現象。遺傳轉化：遺傳轉化是指同源或異源的游離DNA分子（質粒和染色體DNA）被自然或人工感受態細胞攝取，并得到表達的水平方向的基因轉移過程。準性生殖：一類存在于真菌中的原始兩性生殖方式，指在同一菌種但不同菌株間發生的體細胞融合，其結果可不借減數分裂而實現低頻率基因重組并產生雜種后代。誘變育種：利用誘變劑處理微生物群體以促進突變，在采用科學的篩選方法，從中挑選少數所需突變株的育種方法，即為誘變育種。代謝工程：利用基因工程技術對微生物代謝網絡中特定代謝途徑進行有精確目標的基因操作，改變微生物原有的調節系統，使目的代謝產物的活性或產量得到大幅度提高的一種育種技術。原生質體融合：通過人為方法，使遺傳性狀不同的兩個細胞的原生質體進行融合，借以獲得兼有雙親遺傳性狀的穩定重組子的過程。DNA Shuffling 技術：是隨著PCR技術的發展和應用剛被提出的一個全新的人工分子進化技術，又稱洗牌技術，該技術能模擬生物在數百年間發生的分子進化過程，并可在短的實驗循環中定向篩選出特定基因編碼的酶蛋白活性提高幾百倍甚至上萬倍的功能性突變基因。（基本原理見書本244）菌株的衰退：某微生物群體由于其中個別個體發生自然突變（一般是指負變），而是其原有的微生物性狀發生退化的現象。復壯：狹義，復壯指在某菌種已衰退是，通過純化分離從已衰退群體中篩選出少數尚未衰退的個體，借此達到恢復原菌株固有性狀的目的。廣義，是一項積極的育種措施，指在某菌種尚未表現衰退前，就經常有意識地利用自發突變篩選正變個體的措施。第九章 微生物與基因工程1. 試述微生物在基因工程興起和發展中的作用。1）基因資源。微生物的多樣性，尤其是抗高溫、抗高鹽、抗高堿、抗低溫、分解有毒物質和殺蟲等基因，為基因工程提供了及其豐富而獨特的基因來源。2）基因工程載體。基因工程所有的克隆載體主要是由質粒、噬菌體和其他病毒DNA等改造而成的。3）基因工程工具酶。基因工程所用的千余種工具酶絕大多數是從微生物中分離純化出來的。4）基因克隆的宿主。微生物細胞是基因克隆的宿主，即使是植物基因工程和動物基因工程也要先構建穿梭載體，使外源基因或重組體DNA在大腸桿菌中得到克隆并進行拼接和改造，才能再轉移到植物和動物細胞中。5）基因表達的生物反應器。通常都是將外源基因表達載體導入大腸桿菌或酵母菌中，將“工程菌”作為生物反應器，進行大規模工業發酵。大量表達各種有應用價值的基因產物，從事商業化生產。6）基因工程理論化研究。有關機與結構、性質和表達調控的理論主要也是來自微生物的研究，或者是將動植物基因轉移到微生物中后進行研究而取得的，因