2022年微生物学教程周德庆第三版课后习题详解 .pdf

绪论微生物与人类课后习题详解1.什么是微生物？习惯上它包括哪几大类群？答:（1）微生物定义微生物是指一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。它们都是一些个体微小（一般 0.1mm）、构造简单的低等生物。大多为单细胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。（2）微生物包括的类群属于原核类的细菌（真细菌和古生菌）、放线菌、蓝细菌（旧称“蓝绿藻”或“蓝藻”）、支原体、立克次氏体和衣原体属于真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）、原生动物和显微藻类；属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒）。蘑菇和银耳等食、药用菌是例外，尽管可用厘米表示大小，但其本质是真菌，一般称为大型真菌。而属于非细胞生物类的病毒和亚病毒等则需借助电子显微镜才能看到。2.人类迟至 19 世纪中叶才真正认识微生物世界，其中的障碍有哪些？它们是如何被克服的？各举例说明之。答:人类认识微生物世界中遇到的障碍以及被克服的相关例子如下:（1）个体微小。列文虎克利用其自制的显微镜，克服了肉眼的局限性，首次观察到多种微生物的个体形态。（2）外貌不显。主要由科赫学派克服的，他们创立了许多显微名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -镜技术，染色技术、悬滴培养技术和显微摄影技术，使人们对细菌等的外貌能清楚地观察到。（3）杂居混生。由科赫等人发明的明胶和琼脂平板分离微生物纯种的方法，克服了微生物在自然界中的杂居混生状态，从而进入了研究微生物纯培养阶段。（4）因果难联。把微生物作用的因果联系起来的学者很多，如巴斯德提出了活的微生物是传染病、发酵和腐败的真正原因；科赫提出了证明某病的病原菌的“科赫法则”等。3.为什么说“因果难联”的解决是微生物学发展过程中取得重大创新的不竭动力？试举一列加以说明。答:（1）“因果难联”的解决是微生物学发展过程取得创新的不竭动力原因如下:微生物学的发展，一直伴随着从诸多表面现象中判断其原始动因是否由微生物所引起的研究，这是一个艰辛探索的过程，正因为“因果难联”的存在，令无数学者煞费苦心。经过无数艰难曲折，才有极少数幸运者取得成功，使得微生物学取得不断创新。（2）举例说明在微生物学发展史上，因因果问题的解决而做出重大创新进而获得诺贝尔奖的例子很多。例如，澳大利亚学者 B.Marshall和 R.Warren因探索胃炎、胃溃疡等胃病的原因而发现了幽门螺旋杆菌。4.举例说明在人类历史上因对致病微生物的无知而遭传染病大流行之事。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -答:人类历史上因对致病微生物的无知而遭传染病大流行之事相关例子如下:（1）6 世纪、14 世纪和 20 世纪的鼠疫流行共殃及近2 亿人口。（2）发生于 19181919年的“西班牙流感”曾导致 5000万以上人口的死亡。（3）被称为“黄色妖魔”的艾滋病，自1981 年在美国发生后，迅速向全世界各处蔓延，至今已导致约 4000 万人的死亡（2008 年）。5.微生物学发展史如何分期？各时期的时间、实质、创始人和特点是什么？我国人民在微生物学发展史上占有什么地位？有什么值得反思？答:（1）微生物学发展史的分期以及各时期的时间、实质、创始人和特点如下：史前期（约 8000 年前1676年）朦胧阶段 a.代表人物:各国劳动人民b.特点:未见细菌等微生物的个体；凭实践经验利用微生物的有益活动进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等。初创期（16761861年）形态描述阶段a.代表人物:列文虎克。b.特点:自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；出于个人爱好对一些微生物进行形态描述。奠基期（18611897年）生理水平研究阶段a.代表人物:巴斯德和科赫。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -b.特点:微生物学开始建立；创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；开始运用“实践-理论-实践”的思想方法开展研究；建立了许多应用性分支学科；进入寻找人类和动物病原菌的黄金时期。发展期（18971953年）生化水平研究阶段a.代表人物:E.Buchner。b.特点:对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化研究:发现微生物的代谢统一性:普通微生物学开始形成:开展广泛寻找微生物的有益代谢产物；青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进。成熟期（1953年至今）分子生物学水平研究阶段a.代表人物:J Watson和 F.Crick。b.特点:广泛运用分子生物学理论和现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学各领域飞速发展:微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来（2）我国人民在微生物学发展史上占有的地位与反思我国人民主要在微生物学的史前期中占有很大作用，先人很早就懂得利用微生物来进行生产，从酿酒到制酱技术不断成熟。但西方开始进行微观研究，更深层次往微生物具体实质考察时，我国的微生物研究还停留在基础水平，没有透过现象继续探究本质。6.微生物学的发展为何始终紧紧围绕着医、药、保健这个主题？其中经历过的“六大战役”指什么？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -答:（1）微生物的发展始终紧紧围绕着医、药、保健这个主题的原因微生物学的发展促进人类的进步，人体健康是一切幸福的要素，紧紧围绕微生物与医疗保健具有重大意义；微生物学与人类和动物传染病的防治有巨大关系，微生物药物尤其是抗生素的治疗，使人类平均寿命有了大幅度提高微生物制药技术作为一项新兴的技术，在世界各国卫生医疗、环境保护等领域已经取得了卓越的成绩；现代社会以追求绿色高科技，可持续发展为目标，随着能源日益稀缺传统医药发展瓶颈日趋严重，微生物制药将在医疗领域发挥重大作用。（2）微生物学发展中经历过的“六大战役”外科消毒术的建立；寻找人畜传染病的病原菌免疫防治法的应用；化学治疗剂的发明；抗生素治疗的兴起；用遗传工程和生物工程技术，使微生物生产各种重要的生化药物。7.简述微生物与工业生产关系的几个主要发展轨迹。答：微生物与工业生产关系的几个主要发展轨迹如下:（1）通过食品罐藏防腐、酿酒技术的改造、纯种厌氧发酵的建名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的酿酒技术迅速发展成工业发酵技术。（2）在遗传工程等高新技术的推动下，进一步发生质的飞跃，发展成为发酵工程，并与遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器工程一起，共同组成当代的一个高技术学科:生物工程学。8.简述微生物在现代农业发展中的作用。答:微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术，以菌增肥效和以菌促生长的微生物增产技术，以菌作饲料和以菌当蔬菜的单细胞蛋白和食用菌生产技术，以及菌产沼气等生物能源技术等。9.简述微生物在当代环境保护中的作用。答:微生物在当代环境保护中的作用如下（1）微生物是地球上重要元素循环中的主要推动者；（2）微生物是占地球面积70%以上的海洋和其他水体中光合生产力的基础；（3）微生物是一切食物链的重要环节，是污水和有机废物处理中的关键角色；（4）微生物是生态农业中重要的一环，是环境污染和监测的重要指示生物。10.举例说明微生物在推动生命科学基础理论研究中的历史贡献，并分析其中原因。答:（1）微生物在推动生命科学基础理论研究中的历史贡献名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -微生物是生命科学基础研究中的模式生物，利用它提出了很多的学说和理论，揭示了很多的机制，如自然发生说的否定，糖酵解机制的认识，基因与酶关系的发现，突变本质的阐明等等。微生物代表了当代生物学最高峰的分子生物学三大来源之一，促使经典遗传学迅速发展成为分子遗传学。微生物在基因工程有重要作用。微生物可以提供丰富的外源基因，是外源基因的优良载体，是大规模表达外源基因优良性状的极佳受体菌，且基因工程操作中各种工具酶的绝大多数来自微生物。促进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展，这一趋势还使原来局限于微生物学实验室使用的整套独特的硏究方法、技术，急剧向生命科学和生物工程各领域发生横向扩散，从而对整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。（2）微生物能发挥这些作用的原因微生物能推动生命科学基础理论研究与其本身的特点有关:体积小，面积大。吸收多，转化快。生长旺，繁殖快。适应强，易变异。分布广，种类多。11.为什么说微生物“体积小、面积大”是决定其他4 个共性的关键？答:微生物“体积小、面积大”是决定其他 4 个共性的关键的原因名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -如下：微生物大小以 m 计，但比表面积（表面积/体积）大。由于一个小体积大面积系统必然有一个巨大的营养物质吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的交换面，从而产生其余4 个共性，因此，这也是微生物最基本的特征。12.试讨论微生物的多样性。答:微生物的多样性包括以下几个方面:（1）物种的多样性迄今为止，人类已描述过的生物总数约200 万种。据估计，微生物的总数约在50 万至 600 万之间，其中已记载过的仅约20 万种（1995 年）包括原核生物3500 种，病毒 4000 种，真菌 9 万种，原生动物和藻类 10 万种，且这些数字还在急剧增长（2）生理代谢类型的多样性微生物有着许多独特的代谢方式，如自养细菌的化能合成作用、厌氧生活、不释放氧的光合作用、生物固氮作用、对复杂有机物的生物转化能力、分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力，抵抗热、冷、酸、碱、高渗高压、高辐射剂量等极端环境的能力，以及病毒的以非细胞形态生存的能力等。（3）代谢产物的多样性微生物产生的代谢产物种类多，仅大肠杆菌一种细菌就能产生20003000种不同的蛋白质。天然抗生素中，2/3（超过 4000种）是由放线菌产生的。微生物所产酶的种类也是极其丰富的，从各种微生名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -物中发现，仅型限制性内切酶就有1443 种。（4）遗传基因的多样性与高等生物相比，微生物的遗传多样性表现的更为突出，不同种群间的遗传物质和基因表达具有很大的差异全球性的微生物基因组计划已经展开。（5）生态类型的多样性微生物广泛分布于地球表层的生物圈，对于那些嗜极菌而言，更易生活在即热、极冷、极酸、极碱、极盐极压和极旱的极端环境中。此外，微生物与微生物或育其他生物间还存在着众多的相互依存关系，如互生、共生、寄生、抗生和猎食等，众多的生态系统类型就会产生各种相应生态型的微生物。13.为什么可以认为“微生物学是生命科学中第一个有一系列自己独特方法和技术的学科”？答:认为“微生物学是生命科学中第一个有一系列自己独特方法和技术的学科”的原因如下:（1）生命活动的基本规律，大多数是在研究微生物的过程中首先被阐明的。例如，利用酵母菌的无细胞制剂进行酒精发酵的研究，阐明了生物体内糖酵解的途径。（2）微生物学为分子遗传学和分子生物学的创立、发展提供了基础和依据，而且是它们进一步发展的必要工具。例如，DNA双螺旋结构的确定，遗传密码的揭露，中心法则的建立，RNA逆转录酶的发现，以及基因工程的诞生，都是用微生物做实验材料的，其实验名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -方法和指导思想也都与微生物学密切相关。如今，微生物学已成为分子生物学的三大支柱（微生物学、生物化学、遗传学）之一（3）微生物学在基因工程和生物工程中发挥载着重要角色。基因工程实质上是体外切割和重组DNA 片段的过程，而其中所需的供体、受体、载体及工具酶，大都要由微生物来承担和完成。生物工程包括基因工程、发酵工程等四大工程，要使生物工程转化为生产力，发挥出巨大的经济效益和社会效益，微生物是主角。这主要是因为微生物不仅可以在工厂化的条件下进行大规模生产，极大地提高了生产效率，而且还具有节约能源和资源、减少环境污染等优越性（4）微生物的多样性为人类了解生命起源和生物进化提供了依据。微生物的多样性，归根到底是基因的多样性，其为研究生命科学提供了丰富的基因库。通过比较研究真核生物和原核生物的线粒体 DNA，人们意外发现它们的遗传密码不同，从而对生物进化的共生学说提出了挑战。通过对16 Srrna的研究，人们发现了古细菌，并提出了生命起源的三原界系统，即古细菌原界、真细菌原界和真核生物原界。这说明微生物在生物的界级分类研究中占有特殊地位。（5）微生物学是整个生物学科中第一门具有自己独特实验技术的学科，如无菌操作技术、消毒灭菌技术、纯种分离和克隆化技术、原生质体制备和融合技术及深层液体培养技术等。这些技术已逐步扩散到生命科学各个领域的研究中，成为研究生命科学的必要手段，从而为整个生命科学的发展，做出了方法学上的贡献。14.微生物学的任务是什么？现有的大量微生物学分支学科如名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -何对它进行科学分类？答:（1）微生物学的任务研究微生物的形态及生命活动规律。利用有益微生物。防治有害微生物。（2）现有的大量微生物学分支学科对微生物学进行的科学分类如下:按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分，总学科称普通微生物学，分科如微生物分类学，微生物生理学，微生物遗传学，微生物生态学和分子微生物学等。按微生物应用领域来分，总学科称应用微生物学，分科如工业微生物学，农业微生物学，医学微生物学，药用微生物学，诊断微生物学，抗生素学和食品微生物学等按研究的微生物对象分，如细菌学，真菌学（菌物学），病毒学，原核生物学，自生菌生物学和厌氧菌生物学等。按微生物所处的生态环境分，如土壤微生物学，微生态学，海洋微生物学，环境微生物学，水微生物学和宇宙微生物学等。按学科间交叉、融合分，如化学微生物学，分析微生物学，微生物生物工程学，微生物化学分类学，微生物地球化学和微生物信息学等。15.为什么可把列文虎克称为“微生物先驱者”，巴斯德称为“微生物奠基人”，科赫称为“细菌奠基人”？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -答:把列文虎克称为“微生物先驱者”，巴斯德称为“微生物奠基人”，科赫称为“细菌奠基人”的原因如下:（1）列文虎克利用自制放大倍数约为200 倍的单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体，并且对一些微生物进行形态描述，首次克服了人类认识微生物世界的第一个难关个体微小，使人类初步踏进了微生物世界的大门，因此称为“微生物学先驱者”（2）以巴斯德的曲颈瓶试验为标志，一门新的富有生命力的学科 微生物学建立，同时一项具有微生物学特色、应用广泛的消毒灭菌技术也奠定了坚实的理论基础，因此巴斯德是“微生物学奠基人”。（3）科赫在对“杂居混生”微生物进行纯种分离方面作出了突出的贡献，用琼脂配制对分离细菌十分有效的固体培养基，以划线方式进行样品稀释，从而可轻易在琼脂平板上获得某一微生物的纯种菌落。由此解决了阻碍研究微生物的杂居混生难题，开创了一个发现大批病原细菌的“黄金时期”。因此，科赫被称为“细菌学奠基人”。16.试举两例，说明自己在接触微生物学知识前，确曾是一个“身在菌中不知菌”者。答:在接触微生物学知识前，自己确曾是一个“身在菌中不知菌”者的相关例子如下:（1）肠道微生物菌群是一个庞大复杂的生态系统，占全身微生态菌总数 80%左右。包含有 100 万亿种微生物，涉及1000 类菌种，其数量是人体细胞的10 倍。人体大部分的生理功能是人与微生物群名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -共同进化过种中形成的共生生活的结果，肠道微生物菌群在人体发挥着各种生理作用。肠道菌群80%以上对人体有益。特别是双歧杆菌。新生儿出生后数小时，双歧杆菌便可在肠道中定植。它可以防治便秘、腹泻和胃肠障碍等，维护肠道正常菌群的平衡，抑制病原微生物的生长，对维护机体的健康具有重要意义。但是，肠道菌群也有少数是有害的（2）发酵食物发酵食品是人类巧妙地利用有益微生物加工制造的一类食品，具有独特的风味，丰富了我们的饮食生活，如酸奶、干酪、酒酿、泡菜等，甚至还可包括臭豆腐和臭冬瓜。常见的发酵食品主要有谷物发酵制品、豆类发酵制品和乳类发酵制品。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -