微生物第4-6章作业

第四章病毒

1病毒具有哪些特点？病毒壳体有哪几种对称类型？

答：病毒的特点：

1、形体极其微小，电镜下可见，通过细菌滤器。

2、非细胞结构，蛋白质包裹着的核酸(DNA或RNA)。

3、缺乏完整的酶系统和代谢能力系统，专性活细胞内寄生。

4、具有感染性，在一定条件下具有进入宿主的能力。

5、在细胞外以大分子状态存在，不显示生命现象。

6、对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。

三类典型形态的病毒：

廿面体对称(球状)

螺旋对称(杆状)

复合对称(蝌蚪状)

2什么是病毒的一步生长曲线？包括几个期？各有何特点？

答：一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线.

包括：

1 .调整期：细菌代谢活跃,大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP以及其他细胞成分

2 .对数期：细菌代谢旺盛,个体的形态和生理特性比较稳定

3 .稳定期：有害代谢产物积累,新增细胞数目与死亡细胞数目达到动态平衡,次级代谢产物大量积累,形成芽孢

4 .衰亡期：细菌数目急剧下降,出现畸形细菌

3以噬菌体为例，说明病毒的增殖过程。

答：烈性噬菌体的繁殖吸附——侵入——生物合成——装配--释放。

温和噬菌体侵染宿主菌后，将其DNA整合到宿主菌的基因组上，成为原噬菌体，长期随宿主DNA的复制而同步复制，不引起宿主细胞裂解。

4比较烈性噬菌体和温和噬菌体的不同。

答：噬菌体的生活史分成两种途径—裂解途径和溶原途径.

仅能裂解生长的噬菌体叫烈性噬菌体.

溶原反应只存在在双链DNA噬菌体中,这类噬菌体称为温和性噬菌体,它们感染细胞质,并不复制.

染色体整合到宿主的染色体中,此时的噬菌体称为原噬菌体.带有原噬菌体的细菌称为溶原性细菌,当它可导致敏感性细菌裂解,故称“溶原”.

5溶源性细菌有哪些特点？病毒鉴定的方法有哪些？

答：自发裂解,诱发裂解,免疫性,重复性,溶源转变。

鉴定方法：噬菌斑（细菌）蚀斑和感染病灶（动物病毒）坏死斑（植物病毒）

6名词：

烈性噬菌体：在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌的菌体。温和噬菌体：噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代，称为温和噬菌体。

裸露病毒：无包膜的病毒。

包膜病毒：具有包裹在蛋白质衣壳外的一层包膜的病毒。

缺陷病毒：指因病毒基因组不完整或者因基因某一点改变而不能进行正常增殖的病毒。

毒粒：是病毒在复制过程中的一种完整的成熟的病毒颗粒。

原噬菌体：某些温和噬菌体侵染细菌后，其核酸整合到宿主细菌染色体中。处于这种整合状态的噬菌体称为原噬菌体。

溶源性转变：由前噬菌体导致细菌基因型和性状发生改变的状态称为溶原性转换。

溶源菌：含有温和噬菌体的寄主细菌。

噬菌斑：噬菌体侵染细菌细胞，导致寄主细胞溶解死亡·因而在琼脂培养基表面形成的肉眼可见的透明小圆斑。

病毒效价：待测样品中病毒数量通常以单位体积病毒悬液的感染单位数目来表示（IU/ml），称为病毒效价。

亚病毒因子：包括卫星或称“拟病毒”、噬病毒体、类病毒、朊病毒等不具备完整的复制机构的类似病毒的感染性生物因子。

类病毒：一种具有传染性的单链RNA病原体。

卫星病毒：是一类基因组缺损、需要依赖辅助病毒，基因才能复制和表达，才能完成增殖的亚病毒。

朊病毒：是一类仅由蛋白质构成感染性物质，不含核酸，被归类为亚病毒因子。

第五章微生物的营养和培养基

1.微生物生长所需的营养物质有那几大要素？有何生理作用？

答：微生物的营养物质有六大类要素,即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源.

1 水

水是微生物的重要组成部分,在代谢中占有重要地位.水在细胞中有两种存在形式：结合水和

游离水.结合水与溶质或其他分子结合在一起,很难加以利用.游离水（或称为非结合水）则可以被微生物利用.

2 碳源

碳在细胞的干物质中约占50%,所以微生物对碳的需求最大.凡是作为微生物细胞结构或代谢产物中碳架来源的营养物质,称为碳源.

作为微生物营养的碳源物质种类很多,从简单的无机物（CO2、碳酸盐）到复杂的有机含碳化合物（糖、糖的衍生物、脂类、醇类、有机酸、芳香化合物及各种含碳化合物等）.但不同微生物利用碳源的能力不同,假单孢菌属可利用90种以上的碳源,甲烷氧化菌仅利用两种有机物：甲烷和甲醇,某些纤维素分解菌只能利用纤维素.

大多数微生物是异养型,以有机化合物为碳源.能够利用的碳源种类很多,其中糖类是最好的碳源.

异养微生物将碳源在体内经一系列复杂的化学反应,最终用于构成细胞物质,或为机体提供生理活动所需的能量.所以,碳源往往也是能源物质.

自养菌以CO2、碳酸盐为唯一或主要的碳源.CO2是被彻底氧化的物质,其转化成细胞成分是一个还原过程.因此,这类微生物同时需要从光或其他无机物氧化获得能量.这类微生物的碳源和能源分别属于不同物质.

3 氮源

凡是构成微生物细胞的物质或代谢产物中氮元素来源的营养物质,称为氮源.细胞干物质中氮的含量仅次于碳和氧.氮是组成核酸和蛋白质的重要元素,氮对微生物的生长发育有着重要作用.从分子态的N2到复杂的含氮化合物都能够被不同微生物所利用,而不同类型的微生物能够利用的氮源差异较大.

固氮微生物能利用分子态N2合成自己需要的氨基酸和蛋白质,也能利用无机氮和有机氮化物,但在这种情况下,它们便失去了固氮能力.此外,有些光合细菌、蓝藻和真菌也有固氮作用.

许多腐生细菌和动植物的病原菌不能固氮,一般利用铵盐或其他含氮盐作氮源.硝酸盐必须先还原为NH+4后,才能用于生物合成.以无机氮化物为唯一氮源的微生物都能利用铵盐,但它们并不都能利用硝酸盐.

有机氮源有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏、玉米浆等,工业上能够用黄豆饼粉、花生饼粉和鱼粉等作为氮源.有机氮源中的氮往往是蛋白质或其降解产物.

氮源一般只提供合成细胞质和细胞中其他结构的原料,不作为能源.只有少数细菌,如硝化细

菌利用铵盐、硝酸盐作氮源和能源.

4 无机盐

无机盐也是微生物生长所不可缺少的营养物质.其主要功能是：①构成细胞的组成成分；②作为酶的组成成分；③维持酶的活性；④调节细胞的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位；

⑤作为某些自氧菌的能源.

磷、硫、钾、钠、钙、镁等盐参与细胞结构组成,并与能量转移、细胞透性调节功能有关.微生物对它们的需求量较大（10-4～10-3 mol/L）,称为“宏量元素”.没有它们,微生物就无法生长.铁、锰、铜、钴、锌、钼等盐一般是酶的辅因子,需求量不大（10-8～10-6 mol/L）,所以,称为“微量元素”.不同微生物对以上各种元素的需求量各不相同.铁元素介于宏量和微量元素之间.

在配制培养基时,可通过添加有关化学试剂来补充宏量元素,其中首选是K2HPO4和MgSO4,它们可提供需要量很大的元素：K、P、S和Mg.微量元素在一些化学试剂、天然水和天然培养基组分中都以杂质等状态存在,在玻璃器皿等实验用品上也有少量存在,所以,不必另行加入.

5 生长因子

一些异养型微生物在一般碳源、氮源和无机盐的培养基中培养不能生长或生长较差.当在培养基中加入某些组织（或细胞）提取液时,这些微生物就生长良好,说明这些组织或细胞中含有这些微生物生长所必须的营养因子,这些因子称为生长因子.

生长因子可定义为：某些微生物本身不能从普通的碳源、氮源合成,需要额外少量加入才能满足需要的有机物质,包括氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物,有时也包括一些脂肪酸及其他膜成分

6.能源

能源是提供微生物生命活动所需能量的物质.例如太阳光的光能就是许多可以进行光合作用的细菌的直接能源.自然界中的不少物质,如葡萄糖、淀粉等,既可作为碳源,又可作为能源；蛋白质对于某些微生物来说,是具有碳源、氮源和能源三种功能的营养源.至于空气中的氮气,则只能提供氮源,而阳光仅提供能源.

2.何谓培养基？制备培养基的基本原则是什么?

培养基：是供微生物、植物组织和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等。

原则：

1、选择适宜的营养物质

所有微生物生长繁殖均需要培养基含有碳源、氮源、无机盐、生长因子、水及能源,但由于微生物营养类型复杂,不同微生物对营养物质的需求是不一样的,因此首先要根据不同微生物的营养需求配制针对性强的培养基.

2、营养物质浓度及配比合适

培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好,营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需,浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用.

3、控制pH条件

培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物.

4、控制氧化还原电位

不同类型微生物生长对氧化还原电位(F)的要求不一样,一般好氧性微生物在F值为+0.1V以上时可正常生长,一般以+0.3一+0.4V为宜,厌氧性微生物只能在F值低于+0.1V条件下生长,兼性厌氧微生物在F值为+0.1V以上时进行好氧呼吸,在+0.1V以下时进行发酵.

5、原料来源的选择

在配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成分,特别是在发酵工业中,培养基用量很大,利用低成本的原料更体现出其经济价值.

6、灭菌处理

要获得微生物纯培养,必须避免杂菌污染,因此对所用器材及工作场所进行消毒与灭菌.对培养基而言,更是要进行严格的灭菌.对培养基一般采取高压蒸汽灭菌,一般培养基用

1.05kg/cm2,121.3℃条件下维持15～30min可达到灭菌目的.

3.列举细菌、放线菌和真菌的培养基各一种。并指出培养基主要组分的作用。

答：细菌是牛肉膏蛋白栋培养基；放线菌是高氏合成一号培养基；真菌是马丁氏培养基。1肉膏蛋白胨培养基是一种广泛用于培养细菌的培养基,肉膏蛋白胨培养基的主要成分是牛肉膏、蛋白胨和NaCl。牛肉膏为微生物提供碳源、能源、磷酸盐和维生素；蛋白胨主要提供氮源和维生素；NaCl提供无机盐；

2高氏合成一号培养基是一种用于培养放线菌的合成培养基, 培养基中的可溶性淀粉作为

碳源和能源，KNO3作为氮源，K2HP04、MgSO4和FeS04作为无机盐等。

3马丁氏培养基是一种用来分离真菌的选择性培养基。此培养基是由葡萄糖、蛋白胨、

KH2PO4、MgSO4·7H2O、孟加拉红（玫瑰红）和链霉素等组成。其中葡萄糖主要作为碳源；蛋白胨主要作为氮源；KH2PO4和MgSO4·7H2O作为无机盐，为微生物提供钾、磷和镁离子。而孟加拉红和链霉素主要是细菌和放线菌的抑制剂，对真菌无抑制作用，因而真菌在这种培养基上可以得到优势生长，从而达到分离真菌的目的。

4.从培养基的功能、物理状态、对培养基成分的了解程度等不同角度，培养基各有哪些种类？（各类培养基要求附上名词解释）

答： 1、按对培养基成分的了解：

（1）天然培养基:是一类采用动、植物组织或微生物细胞,或它们的提取物或粗消化产物配制而成的培养基.

（2）合成培养基：是由化学成分完全了解的化学试剂（各成分包括微量元素的量都确切知道）配制而成的培养基.

（3）半合成培养基：一类主要用已知化学成分的试剂配制,同时又添加某种或某些未知天然成分的培养基.

2、按培养基的物理状态划分：

（1）液体培养基：呈液体状态的培养基.

（2）固体培养基：外观呈固体状态的培养基.

根据固体培养基的性质又可分为：

（1）固化培养基：是在液体培养基中加入适量凝固剂即为固化培养基.

（2）非可逆凝固培养基：是一类凝固后就不能再重新融化的培养基.

（3）天然固体培养基：由天然固态营养基质制备而成的培养基.

（4）半固体培养基：在液体培养基中加入了少量凝固剂而制成的坚硬度较低的固体培养基. （5）脱水培养基：指含有除水以外的一切成分的商品培养基.

3、按培养基对微生物的功能划分：

（1）基础培养基:含一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基. （2）加富培养基:根据某种微生物的特殊营养要求,专门在培养基中加入该营养物的培养基. （3）选择培养基:一类根据不同种类微生物的特殊营养要要,或对某化学、物理因素的抗性及敏感性不同而设计的培养基. （4）鉴别培养基:用于鉴别不同类型微生物的培养基.

5.用于制备固体培养基的凝固剂是什么？它有哪些优良特征？

答：凝固剂一般由1%～2%琼脂（凝固温度为40℃，融化温度为96℃）或5%～12%明胶（明胶主要是化能异养菌的培养）、硅胶（化能自养菌培养）；

特性：1.不被所培养的微生物分解利用

2.在微生物生长的温度范围内保持固体状态

3.对所培养的微生物无毒害作用

4.在灭菌过程中不会被破坏

5.透明度好，粘着力强

6.配制方便且价格低廉。

6.微生物有哪几大营养类型？划分它们的依据是什么？试各举一例。

营养类型能源氢供体基本碳源实例

光能自养型光无机物CO2 蓝细菌

CO2及简单有机光能异养型光有机物

紫色非硫细菌

物

化能自养型无机物无机物CO2 硝化细菌化能异养型有机物有机物有机物衣氏放线菌7.名词：碳氮比、化能异养微生物、生长因子、基团转位

碳氮比:指培养料中碳源与氮源含量的比值.

化能异养微生物:指能源和碳源都来自于有机物，能源来自有机物的氧化分解，ATP通过氧化磷酸化产生，碳源直接取自于有机碳化合物的微生物.

生长因子:具有刺激细胞生长活性的细胞因子.

基团转位:某一基因在同一遗传物质中如同一基因组,同一染色体中转移位置.

第六章微生物代谢

第七章

1微生物代谢的显著特点是什么？

答：代谢旺盛；代谢极为多样化；代谢调节的严格性和灵活性。

2什么是发酵？什么是呼吸？比较有氧呼吸无氧呼吸和发酵三种产能方式的异同？

答：发酵：广义：任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产活动。狭义：在生物氧化或能量代谢中，仅指无氧下,底物脱氢所产生的还原力不经呼吸链传递、直接交给某一内源氧化性中间物的一种生物氧化过程。

呼吸：是指从葡萄糖或其他有机基质脱下的电子（氢）经过一系列载体最终传递给外源分子氧或其他氧化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。

呼吸类型氧化机制最终电子受体产物产能呼吸链有氧呼吸有机物O2 CO2、H2O 多完整无氧呼吸有机物无机氧化物延胡索酸次之不完整

发酵有机物

氧化型中间代谢

产物醛酮还原型中间代

谢产物

少无，底物水平磷酸化

3葡萄糖发酵的主要途径有哪几条？试述这几条途径在微生物生命活动中的重要性。

答：葡萄糖发酵的主要途径有EMP、HMP、ED、PK途径。

重要性：

EMP:①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；②是连接其它几个重要代谢途径的桥梁，包括TCA、HMP和ED途径等；③为生物合成提供多种中间代谢物；④通过逆向反应可进行多糖合成。

HMP:①供应合成原料；②产还原力；③作为固定CO2的中介；④扩大碳源的利用范围；⑤连接EMP途径；

ED:产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提供还原力，另一方面可通过呼吸链产生大量的能量；

PK:产生少量ATP、乳酸、乙醇和CO2。

4什么是生物固氮作用？试述细菌固氮作用机制和必要条件。

答：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。

生物固氮反应的6要素：①ATP；②还原力[H]及其传递载体(NAD(P)H+H+/Fd.2H)；③固氮酶；④还原底物----氮气；⑤镁离子；⑥严格的厌氧环境。

作用机制：固氮分为两个阶段：

（1）固氮酶的形成阶段

还原型吡啶核苷酸的电子经载体铁氧还蛋白（Fd）或黄素氧还蛋白（Fld）传递到组分Ⅱ的铁原子上形成还原型组分Ⅱ，它先与ATP—Mg结合生成变构的组分Ⅱ—Mg—ATP复合物；然后再与此时已与分子氮结合的组分Ⅰ一起形成1：1的复合物——固氮酶。

（2）固氮阶段

固氮酶分子的一个电子从组分Ⅱ—Mg—ATP复合物转移到组分Ⅰ的铁原子上，由此再转移给

钼结合的活化分子氮。通过6次这样的电子转移，将1分子氮还原成2分子NH3。组分Ⅱ—Mg—ATP复合物转移掉电子后恢复成其氧化型，同时ATP水解成为ADP+Pi。

5 试述好氧菌防止氧伤害其固氮酶的机制。

答：（1）呼吸保护：固氮菌科的菌种能以极强的呼吸作用将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于低氧状态，皆此保护固氮酶。

（2）构象保护：高氧分压下，固氮酶能形成一个无固氮活性但能防止氧害的特殊构象。

（3）异形胞及非异形胞的间隔性固氮。

（4）根瘤细胞保护和豆血红蛋白保护。

（5）束状群体固氮及类菌体和泡囊等固氮场所。

6什么是无氧呼吸？试述几种主要类型的无氧呼吸及有关细菌的生态学作用。

答：无氧呼吸：是指在厌氧条件下，厌氧或兼性厌氧微生物以外源无机氧化物（NO3-、NO2-、SO42-、CO2、Fe3+等）或有机氧化物（延胡索酸等，但很罕见）作为末端氢（电子）受体时发生的一类产能效率低的特殊呼吸。

特点：氧不是最终氢受体；产能低；厌氧条件等。

主要类型微生物作用

硝酸盐呼吸生丝微菌属、莫拉氏菌属、螺

反硝化作用

菌属、大肠杆菌

硫酸盐呼吸嗜热氧化乙酸脱硫肠杆菌硫酸盐还原

硫呼吸硫还原菌属、脱硫单胞菌属硫还原

碳酸盐呼吸产甲烷菌、醋酸梭菌还原碳酸盐

铁呼吸金属还原地杆菌还原Fe3+

延胡索酸呼吸雷氏变形菌还原延胡索酸成琥珀酸

7简述肽聚糖的生物合成过程及其在抗生素治疗上的重要意义。

答：第一阶段：在细胞质中合成胞壁酸五肽；

第二阶段：在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡糖胺合成肽聚糖单体——双糖肽亚单位；

第三阶段：已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中并交联形成肽聚糖。

意义：肽聚糖是细菌细胞壁所特有的一种结构大分子物质,它不仅具有重要的结构与生理功能,而且还是青霉素、万古霉素、环丝氨酸(恶唑霉素)与杆菌肽等许多抗生素作用的靶物质。

8名词：巴斯德效应、细菌沥滤（或细菌冶金）、混合酸发酵、丁二醇发酵、V.P试验、Stickland 反应

答：巴斯德效应：在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少。这种抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应；

细菌沥滤：人们利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌等嗜酸性氧化铁和硫的细菌,具有氧化硫化物矿中的硫和硫化物的能力,从而将硫化矿中的重金属通过转化成水溶性重金属硫酸盐,从低品位矿中浸出的过程称为细菌沥滤或细菌冶金；

混合酸发酵：埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌属的一些菌通过EMP途径将葡萄糖转变成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙醇、乙酸、H2和CO2等多种代谢产物，由于代谢产物中含有多种有机酸，故将其称为混合酸发酵；

丁二醇发酵：许多细菌和酵母菌能发酵生产2,3-丁二醇,产量较高的有能利用蔗糖葡萄糖的产气杆菌和能利用淀粉、蔗糖、葡萄糖的多粘芽孢杆菌。前者生产的2,3-丁二醇中，90%是光学消旋异构型，10%为右旋型；后者产生的几乎全是左旋型。发酵产物还有有机酸、乙醇、二氧化碳；

V.P试验：若细菌含有丙酮酸脱羧酶，可以将细菌分解葡萄糖产生的丙酮酸脱羧，生成中性的乙酰甲基甲醇，后者在碱性环境下可被氧化生成二乙酰，二乙酰再与含有胍基的化合物反应，生成红色的化合物，即为V-P实验阳性。产气肠杆菌含有丙酮酸脱羧酶，故V-P实验为阳性，大肠埃希菌不含有丙酮酸脱羧酶，故V-P实验为阴性；

Stickland反应：某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生长时，以一种氨基酸作为氢的供体，进行氧化脱氨，另一种氨基酸作氢的受体，进行还原脱氨，两者偶联进行氧化还原脱氨。这其中有ATP生成。这个反应被称为Stickland反应。