第四章微生物
第二、三章（习题二）
一名词解释（20分）：
①基因②严密型复制控制③松弛型复制控制④F质粒⑤基因突变⑥营养缺陷型
⑦转导⑧2μm质粒⑨转化⑩高频转导
二填空（15分）：
1.，A.D.Hershey和M.Chase于1952年发表了证实DNA是噬菌体的遗传物质的著名实
验噬菌体感染实验,实验所用的重要试验材料是噬菌体宿主大肠杆菌和放射性同位素
32PO
43-和35SO
4
2-。
2.基因中碱基的置换是典型的点突变，置换可分两类：DNA链中一个嘌呤被另一个嘌呤，
或一个嘧啶被另一个嘧啶所置换，称为转换，DNA链中一个嘌呤被另一个嘧啶，或一个嘧啶被另一个嘌呤所置换，称为颠换。
3.基因突变的7个共同特点是：自发性、不对应性、稀有性、独立性、可诱变性、稳定
性、可逆性。
4.研究发现，两种菌种或菌株间凡能发生转化，其受体细胞必须处于感受态。
5.转化因子的本质是离体的DNA片段，包括dsDNA、ssDNA和质粒DNA
光合作用固定碳反应中产生的重要单糖是葡萄糖。
6.当F＋菌株与F－菌株接合后得到F＋菌株，而F’菌株与F－菌株接合后得到F’菌株，Hfr
菌株与F－菌株接合后得到F－菌株。
7.进行酵母菌的显微计数使用的主要工具是显微镜个血球计数板。
8.计算传代时间应在细菌生长的指数生长期进行。
9.细菌分裂繁殖一代所需的时间为代时，它用G表示。
10．一步生长曲线可以分为四个时期，分别是延迟期、指数生长期、稳定期和衰亡期。
三、选择题（40分）：
1.细菌转化过程不需要（C）
A受体细胞处于感受态B离体DNA片段C病毒 D 一系列酶
2.质粒是一种独立存在于细胞核的（B）。
A．附加体 B. 复制子C. F因子D R因子
3.不能在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型为（B）。
A．野生型 B. 营养缺陷型C. 条件致死突变型D .抗性突变株。
4.证明核酸是遗传变异的物质基础的经典试验是（B）。
A．经典转化实验，噬菌体感染实验，变量实验。
B. 经典转化实验，噬菌体感染实验，植物病毒重建实验。
C. 变量实验，涂布实验，平板影印培养实验。
D. 平板影印培养实验，噬菌体感染实验，植物病毒重建实验。
5.下列大肠杆菌细胞中F因子，发生重组频率最高的是（C）。
A F+细菌
B F-细菌 C. Hfr细菌D F’细菌
6.一个已经被转导的细菌含有（D）。
A、ATP的供应增加
B、许多新的质粒
C、比原有菌还小的DNA片段
D、新的DNA片段
7. 基因工程所用的限制酶功能是（D）。
A、将核酸连接在一起
B、在某一位点切割DNA分子
C、氨基酸接合形成蛋白质
D、限制质粒进入细胞
8.为缩短细菌培养的延迟期，菌龄应控制在（B）。
A.延迟期
B.指数生长期
C. 稳定期
D. 衰亡期
9.直接显微镜计数法可用来测定下面所有微生物群体的数目，除了（C）。
A. 细菌
B.酵母菌
C. 病毒
D. 大肠杆菌
10.紫外线辐射主要作用于微生物的（B）。
A. 糖类
B. 酶类
C. 核酸
D. 细胞壁
四简答题（25分）
1.简述HNO2导致基因突变的机制。
2.何为基因突变？基因突变分哪几类？
3.简述指数期的特点，处于指数生长期的微生物有何应用？。
微生物学第四章
第四章病毒名词解释：毒粒：病毒的细胞外颗粒形式，也是病毒的感染形式卫星病毒：是寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。
朊病毒：又称“普利昂”或蛋白侵染子，是一类不含核酸和传染性蛋白质分子，因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而使宿主致病。
类病毒：一类只含RNA一种成分，专性寄生在活细胞内德分子病原体。
噬菌斑：噬菌斑在菌苔上形成的“负菌落”。
枯斑：植物病毒在植物叶片上形成的枯斑。
空斑：由动物病毒在宿主单层细胞培养物上形成的。
病毒的感染单位：能够引起宿主或细胞一定特异性反应的病毒最小剂量。
病毒的效价：表示每毫升式样中所含有的具侵染性的噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位数。
半数效应剂量：以实验单元群体中的半数个体出现某一感染反应的病毒剂量来确定病毒样品的效价。
血凝抑制实验：根据特异性的病毒抗体与病毒表面有血凝活性的蛋白质结合，可抑制病毒血细胞凝集反应的实验。
中和抗体：能抑制相应抗原的生物学活性的特异性抗体。
包膜：有些复杂的病毒，其核衣壳外还被一层蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜覆盖着，这些膜就是包膜。
一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。
增值性感染：这类感染发生在病毒能在其体内完成复制循环的允许细胞内，并以有感染性子代产生为代表。
非增殖性感染：这类感染由于病毒或是细胞的原因，致使病毒的复制在病毒进入敏感细胞后的某一阶段受阻，结果导致病毒感染的不完全循环。
流产感染：是一类普遍发生的非增殖性感染，有①依赖于细胞的流产感染：病毒感染的细胞是病毒在其内不能复制的非允许细胞②依赖于病毒的流产感染：由基因组不完整的缺损病毒引起的。
限制性感染：因细胞的瞬时允许性产生的，其结果或是病毒持续存在于受染细胞内不能复制，直到细胞成为允许细胞，病毒才能繁殖，或是一个细胞群体中仅有少数细胞产生病毒子代。
潜伏感染：是受染细胞内有病毒基因组持续存在，但无感染性病毒颗粒产生，而且受染细胞不会被破坏。
微生物第四章试题及答案
微生物第四章试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 微生物的细胞壁主要由哪种物质构成？A. 纤维素B. 几丁质C. 肽聚糖D. 胶原蛋白答案：C2. 下列哪种微生物属于原核生物？A. 酵母菌B. 藻类C. 细菌D. 真菌答案：C3. 微生物的新陈代谢过程不包括以下哪项？A. 能量转换B. 物质合成C. 细胞分裂D. 病毒复制答案：D4. 哪种微生物在食品发酵中起着重要作用？A. 乳酸菌C. 霉菌D. 所有选项答案：D5. 微生物的分类依据不包括以下哪项？A. 细胞结构B. 代谢类型C. 生长环境D. 颜色答案：D6. 哪种微生物是引起食物中毒的常见原因？A. 沙门氏菌B. 大肠杆菌C. 金黄色葡萄球菌D. 所有选项答案：D7. 微生物的遗传物质主要存在于哪个部位？A. 细胞核B. 线粒体C. 核糖体D. 质粒答案：A8. 哪种微生物是引起人类疾病的病原体？B. 病毒C. 真菌D. 所有选项答案：D9. 微生物的繁殖方式不包括以下哪项？A. 二分裂B. 出芽C. 孢子形成D. 有性繁殖答案：D10. 哪种微生物是引起植物病害的主要原因？A. 细菌B. 病毒C. 真菌D. 所有选项答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 微生物的细胞壁主要由______构成，而真菌的细胞壁则主要由______构成。
答案：肽聚糖；几丁质2. 微生物的新陈代谢包括能量转换、物质合成和______。
答案：细胞分裂3. 微生物的分类依据包括细胞结构、代谢类型、生长环境和______。
答案：遗传信息4. 微生物在食品发酵中的作用包括______、酒精发酵和乳酸发酵。
答案：面包发酵5. 微生物的遗传物质主要存在于______中。
答案：细胞核6. 微生物的繁殖方式包括二分裂、出芽和______。
答案：孢子形成7. 引起食物中毒的微生物包括沙门氏菌、大肠杆菌和______。
答案：金黄色葡萄球菌8. 引起人类疾病的病原体包括细菌、病毒和______。
第4章微生物生长
稀释平板计数法—固体培养法
第一步：菌样巧妙稀释
1mL 混合
1mL
混合
无菌水
1 9mL 10mL ： 10-1 10-1 ：
菌样被 无菌水 不同稀 释倍率 -2 10 后平板 培养图 得到不同 稀释度 （10-x） 菌液
10-2
10-3
10-4
10-5
第二步：接种平板
10-2 10
-3
10-4
10 -5
2、对数期（指数期）log phase 细菌生长速度达到最大，数量以几何级数增加。 特点： （1）细菌迅速分裂，菌数按几何级数增加；
（2）世代时间最短，而且恒定； （3）生长速度最高而且恒定； （4）代谢活力强无死亡； （5）菌体整齐，体积恢复到原来大小； （6）对环境敏感，生理性状及菌体成分较一致
度提高1倍；
（2）营养；营养越丰富，代时越短
（3）氧气。好氧菌若能供给充足的氧，可能使对数 期延长。
对数期的实践意义 ① 是代谢、生理研究的良好材料
② 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄
③ 是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄 ④ G+染色鉴定时采用此期微生物
3、稳定期（stationary phase） 由于营养消耗，供应不足及代谢产物的积累，这 时一部分菌死亡，细菌进入稳定期。
（6）对环境变化敏感
影响因素： （1）接种量。接种 量大，停滞期可缩短 （2）菌龄。菌种年 轻，对数生长期接种 ，停滞期可能很短甚 至不明显 （3）营养。如果种子培养基与新接种的培养基成分 相同，则对菌生长有利。从丰富培养基转入贫营养 基，停滞时间拉长，反之减少； （4）菌种特性。大肠杆菌停滞期长，分枝杆菌长
膜过滤培养法
当样品中菌数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样 品通过膜过滤器，然后将将膜转到相应的培养基上进行培养，对形 成的菌落进行统计。
微生物第四章总结
3. 半组合培养基 又称半合成培养基，指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。如：马铃薯蔗糖培养基。
（2）渗透压和水活度
渗透压：是某水溶液中一个可用压力来度量的物化指标，它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透膜隔开时，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过隔膜流向浓溶液，直至两边水分子的进出达到平衡为止。
水活度：即aw，表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量涵义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压（P）与纯水蒸汽压（P0）之比。因此水活度也等于该溶液的百分相对湿度值（ERH），各种微生物生长繁殖范围的水活度在0.998-0.60之间。
氮源：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源。
氮源谱：把微生物作为一个整体观察，它们能利用的氮源范围。其谱详见P84
异养微生物对氮源的利用顺序是：N.C.H.O或N.C.H.O.X优于N.H优于N.O优于N类。
氨基酸自养型生物：一部分微生物是不需要利用氨基酸作为氮源，它们能把尿素，铵盐，硝酸盐甚至氮气等简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。
三，主动运送
主动运送：指一类须提供能量通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。
四，基因移位
基因移位： 指一类既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构变化。基因移位主要用于运送各类糖类，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物质。
第4章 微生物的营养与培养基
基团移位
基团转移运输特点：（p93）
需要磷酸酶系统进行催化
被运输的物质发生化学变化，被磷酸化 需要能量
4 种运送方式 总结
浓度梯度 单纯扩散 促进扩散 主动运输 高 高 低 低 低 高 能量 不需 不需 需 载体 不需 需 需 动力 浓度差 浓度差 能量
基团移位
低
高
需
需
能量
4种运送营养方式的比较
促进扩散 （p93）
①不消耗能量 ②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化
特 点
③不能进行逆浓度运输
④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比 ⑤需要载体参与
图4 主动运输示意图
三、主动运输特点
被运送的物质可逆 浓度梯度进入细胞 内 消耗能量，必需有 能量参加。 有膜载体参加，膜 载体发生构型变化 被运送物质不发生 任何变化。
葡萄糖 5g
1g
NH4H2PO4 1g NaCl 5g MgSO4.7H2O 0.2g K2HPO4
H2O 1000ml
2. 营养协调 （p96）
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。 培养基中各营养物质之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁殖 和代谢产物的形成和积累，碳氮比（C/N）的影响较大。 碳氮比：培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也指培养 基中还原糖与粗蛋白之比。
单功能营养物：如辐射能 双功能营养物：NH4+是硝酸细菌的能源和氮源 三功能营养物：如”N.C.H.O”是异养微生物的能源、碳源及氮 源。
第二节 微生物的营养类型
营养类型 碳源 能源 代表菌 蓝细菌 绿硫细菌 藻类 红螺菌科 硝化细菌 硫化细菌 绝大多数细菌 全部真核微生物
第04章环境工程微生物学课件
6.抑制剂对酶促反应的影响 抑制剂对酶促反应的影响 有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂。 有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂。 重金属离子（ ）、CO CO、 如：重金属离子（Ag+、Hg2+）、CO、H2S等。 抑制剂作用机理： 抑制剂作用机理： a.竞争性抑制 a.竞争性抑制 b.非竞争性抑制 b.非竞争性抑制
k 3 [ E ][ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS ] v= K m + [S ]
从米－门公式可知，酶促反应速度与[E]和[S]有关。 从米－门公式可知，酶促反应速度与[E]和[S]有关。实 [E] 有关 际上，也要受到温度、pH、激活剂、抑制剂的影响。 际上，也要受到温度、pH、激活剂、抑制剂的影响。 1.[E]对酶促反应的影响 1.[E]对酶促反应的影响 理论： 理论：当底物分子浓度足够时 酶促反应速度与[E]成正比， [E]成正比 ，酶促反应速度与[E]成正比， 即当[S]足够大时，[E]越大 [S]足够大时 越大， 即当[S]足够大时，[E]越大， 酶促反应速度越快。 酶促反应速度越快。 实际： [E]达到一定浓度时， 实际：当[E]达到一定浓度时， 达到一定浓度时 酶促反应速度就趋于平缓。 酶促反应速度就趋于平缓。
第二节 微生物的营养
营养:微生物获得和利用营养物质的过程。 营养 微生物获得和利用营养物质的过程。 微生物获得和利用营养物质的过程 营养物质:能够满足机体生长、 营养物质 能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理 能够满足机体生长 活动所需要的物质。 活动所需要的物质。 营养物质是微生物生存的物质基础， 营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物 维持和延续其生命形式的一种生理过程。 维持和延续其生命形式的一种生理过程。 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分， 微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并将 废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。 废弃物排出体外的过程称为新陈代谢。
微生物
基团转位：细菌PTS运输系统。图中显示两种PTS。PTS系统由磷酸烯醇式 丙酮酸(PEP)、酶I(EI)、低分子热稳定蛋白(HPr)和酶Ⅱ(EⅡ)组成。
基团移位特点
第五节 培养基
特点
• 任何培养基具备微生物生长所需的六大 元素，且其比例合适 • 培养基配制后要立即灭菌 • 除少数难养菌，绝大多数微生物都可在 培养基上生长
光能有机营养型微生物－红螺菌科细菌 （紫色无硫细菌）
异丙醇 特点： • 不能以二氧化碳作为唯一碳源 • 利用光能
丙酮
• 以简单的有机物（有机酸、醇）作为氢供体同化二氧化碳
化能无机营养型－硝化细菌等
化能有机营养型－绝大多数微生物
不同营养类型之间的界限并非绝对： •异养型微生物并非绝对不能利用CO2；
3、无机盐的营养功能
六、水
水的功能
• 为最优良的溶剂，保证几乎一切生化反 应的进行； • 维持各种生物大分子结构的稳定性； • 参与某些重要的生化反应； • 具有许多优良的物理性质：高比热、高 汽化热、高沸点、固态时密度小于液态 等，这些特性对保证生命活动十分重要；
水的可利用性－用水活度表示
单糖 > 双糖 > 多糖
（2）自养微生物的碳源选择 二氧化碳、简单碳酸盐
产甲烷菌：仅能利用CO2和少数1C或2C化合物 甲烷氧化菌：仅能利用甲烷、甲醇两种碳源
（3）假单胞菌：可利用90种以上碳源
4、双功能营养物
• 对于异养微生物来说，其碳源同时又作 为能源物质。
工业生产中常用的碳源
• • • • • 糖蜜 甜薯干 马铃薯 玉米粉 红糖
载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease）性质； 介导被动运输与主动运输。 通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择 性，转运速率高； 离子通道是门控的；只介导被动 运输
第四章微生物生长及控制
发酵工业上一般采用1/10的接种量
（4）培养基成分：接种到营养丰富的天然培 养基中的微生物延滞期短。
5）缩短延滞期的意义和方法
在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期
接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄 加大接种量 用与培养菌种相同组分的培养基 选用繁殖快的菌种
在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
力、超声波
化学因素：酸、碱、氧化还原电位、化学
药物等
生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等
有害微生物的控制
防腐、消毒、灭菌
1、防腐： 利用理化因素完全抑制霉腐微
生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生 霉腐的措施，称为防腐。 2、消毒：采用较温和的理化因素，仅杀 死物体表面或内部的一部分对人体有害的 称为消毒。
2、指数期（对数期）
1）现象：细胞数目以几何级数增加，其对 数与时间呈直线关系。 2）生理特性： R最大，G（代时）最短 细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最 均匀，生理特性较一致。 酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛 活菌数几乎接近于总菌数
指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。
3）指数期细胞高速生长的原因：
同步培养的方法
1. 选择法 ⑴离心沉降分离法： ⑵过滤分离法： ⑶硝酸纤维素薄膜法：
2.诱导法
⑴温度调整法
⑵营养条件调整法
⑶用最稳定期的培养物接种
由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持 1至2代，不能长久维持。
18
4.4 环境因素对微生物生 长的影响
微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生
病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，
3、灭菌（sterilization） 采用强烈的理化因素使任何物体内
微生物学：第四章微生物的营养与培养基
微 生 物
生长因子 需要量（ml-1
胆碱
硫胺素 B-丙氨酸
III型肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）
金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） 白喉棒杆菌（Cornebacterium diphtherriae）
6ug
0.5ng 1.5ug
破伤风梭状芽孢杆菌（Clostridium tetani）
氮源
氮源谱
｛ ｛ ｛
有机氮 无机氮
蛋白质 核酸 氨基酸 尿素
NH3 铵盐 硝酸盐 N2
按氮源的不同，生物可分为：
氨基酸自养型生物：能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
氨基酸异养型生物：不能利用尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮 气的生物
常用的蛋白质类氮源包括蛋白胨、鱼粉、蚕蛹、黄豆饼 粉、玉米浆、牛肉浸膏、酵母浸膏等
④热的良好导体；
⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构
第二节
生长所需要的碳源
微生物的营养类型
自养型生物
异养型生物
光能营养型
生物生长过程中能量的来源
划分依据 碳源 能源 电子供体 营养类型 自养型(autotrophs) 异养型(heterotrophs) 光能营养型(phototrophs) 化能营养型(chemotrophs) 无机营养型(lithotrophs) 有机营养型(organotrophs)
碳源谱
｛
有机碳 无机碳
异养微生物
自养微生物
微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、 脂类、烃、CO2及碳酸盐等。糖类是最广泛利用的碳源。
对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有 能源功能营养物。
第四章 微生物在食品环境中的生长
停止或限制供给微生物细胞分裂所必需的
某种养料，使所有细胞都进入临分裂状态，再
恢复供给养分，诱导出同步细胞群体。
（2）物理诱导
利用温度、脉冲、X射线使即将分裂的细
胞代谢活动受到抑制，使细胞在分裂阶段前停 止，以后分裂同步。
五、影响微生物生长的环境因素
微生物与生物环境之间的五种关系：
1.互生
2.干制食品：aw值 = 0.80～0.85
3.微生物的生长与食品中水分的变化
微生物在生长、繁殖中物质代谢变化，使
食品中的水分含量不断减少。
1.食品的水分含量百分率与水活性
为防止食品霉变，必须控制其水分不超过
防霉含水量（百分率），若以aw值表示不超过
0.70。
2.高渗透压食品的水活性
通过加糖或盐而提高渗透压的食品，其浓度
表6-3 不同温距中微生物活动的主要类群
低温＜10℃ 霉菌 少数酵母 少数细菌 中温 25℃ ～ 30℃ 霉菌 酵母 细菌 高温＞40℃ 少数细菌
（二）微生物生长速度与温度的关系
温度系数Q10：温度每上升10℃后微生物
的生长速度与微生物未升高前的生长速度之比。
温度系数Q10=在（t+10℃）的生长速度/
（四）衰亡期 环境变得不适于细胞的生长，细胞生活力 衰退，死亡率增加，以致细胞死亡数大大超过 新生数，细菌总数急剧下降。出现畸形及液泡， 菌体自溶。
四、微生物的连续培养与同步培养 （一）连续培养 在一恒定的培养容器的流动系统中，以一 定流动速度不断补充入新的营养物质，同时以 相同的速度排出培养物（菌体及代谢产物）， 使流动系统内的液体量，细胞数量和营养状态 维持恒定，使培养的微生物处于对数生长期的 时间延续。