周德庆微生物学教程课后习题答案总结版.docx
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1、周德庆编微生物学课后习题答案 绪论1.什么是微生物它包括哪些类群答:微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称.包括原核类的细菌放线菌蓝细菌支原体立克次氏体与衣原体;真核类的真菌原生动物与显微藻类,以与属于非细胞类的病毒与亚病毒.2.人类迟至19 世纪才真正相识微生物,其中主要克服了哪些重大障碍答:显微镜的独创,灭菌技术的运用,纯种分别技术,培育技术。3.简述微生物生物学发展史上的5 个时期的特点与代表人物.答:史前期(约8000 年前1676),各国劳动人民,未见细菌等微生物的个体;凭实践阅历利用微生物是有益活进行酿酒, 发面, 制酱, 娘醋, 沤肥, 轮作, 治病等)初创期(16761
2、861 年),列文虎克,自制单式显微镜,视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),巴斯德,微生物学起先建立;创立了一整套独特的微生物学基本探讨方法;起先运用“实践理论实践”的思想方法开展探讨;建立了许多应用性分支学科;进入找寻人类动物病原菌的黄金时期;发展期(18971953年),e.buchner,对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化探讨;发觉微生物的代谢统一性;一般微生物学起先形成;开展广泛找寻微生物的有益代谢产物;青霉素的发觉推动了微生物工业化培育技术的猛进;成熟期(1953至今)j.watson 与f.crick,广泛运用分子生物学理论好
3、现代探讨方法,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, 应用性与试验性分支学科飞速发展;微生物学的基础理论与独特试验技术推动了生命科学个领域飞速发展;微生物基因组的探讨促进了生物信息学时代的到来。4.试述微生物与当代人类实践的重要关系。5.微生物对生命科学基础理_论的探讨有与重大贡献?为什么能发挥这种作用?答:微生物由于其“五大共性”加上培育条件简便,因此是生命科学工作者在探讨基础理论问题时最乐于选用的探讨对象。历史上自然发生说的否定,糖酵解机制的相识,基因与酶关系的发觉,突变本质的阐明,核酸是一切生物遗传变异的物质基础的
4、证明,操纵子学说的提出,遗传密码的揭示,基因工程的开创,pcr技术的建立,真核细胞内共生学说的提出,以与近年来生物三域理论的创建等,都是因选用微生物作为研究对象而结出的硕果。为此,大量探讨者还获得了诺贝尔奖的殊荣。微生物还是代表当代生物学最高峰的分子生物学三大来源之一。在经典遗传学的发展过程中,由于先驱者们意识到微生物具有繁殖周期短, 培养条件简洁, 表型性状丰富与多数是单倍体等种种特殊适合作遗传学探讨对象的优点,纷纷选用粗糙脉孢菌,大肠杆菌,酿酒酵母与t 系噬菌体作探讨对象,很快揭示了许多遗传变异的规律,并使经典遗传学迅速发展成为分子遗传学。从1970 年头起,由于微生物既可以作为外源基因供
5、体与基因载体,并可作为基因受体菌等的优点,加上又是基因工程操作中的各种“工具酶”的供应者,故快速成为基因工程中的主角。由于小体积大面积系统的微生物在体制与培育等方面的优越性,还促进了高等动, 植物的组织培育与细胞培育技术的发展,这种“微生物化”的高等动, 植物单细胞或细胞集团,也获得了原来仅属于微生物全部的优越体制,从而可以特殊便利地在试管与培育皿中进行探讨,并能在发酵罐或其他生物反应器中进行大规模培育与产生有益代谢产物。此外,这一趋势还是原来局限于微生物试验室运用的一整套独特的探讨方法, 技术,急剧向生命科学与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。6.微
6、生物有哪五大共性?其中最基本的是哪一个?为什么?答:.体积小,面积大;.吸取多,转化快;.生长旺,繁殖快;.适应强,易变异;.分布广,种类多。其中,体积小面积大最基本,因为一个小体积大面积系统,必定有一个巨大的养分物质吸取面, 代谢废物的排泄面与环境信息的交换面,并由此而产生其余4 个共性。7.探讨五大共性对人类的利弊。答:.“吸取多,转化快”为高速生长繁殖与合成大量代谢产物供应了充分的物质基础,从而使微生物能在自然界与人类实践中更好地发挥其超小型“活的化工厂”的作用。.“生长旺盛,繁殖快”在发酵工业中具有重要的实践意义,主要表达在它的生产效率高, 发酵周期短上;且若是一些危害人, 畜与农作物
7、的病原微生物或会使物品霉腐变质的有害微生物,它们的这一特性就会给人类带来极大的损失或祸害。“适应强,易变异”,有益的变异可为人类创建巨大的经济与社会效益;有害的变异使原本已得到限制的相应传染病变得无药可治,进而各种优良菌种产生性状的退化则会使生产无法正常维持。“分布广,种类多”,可以到处传播以至达到“无孔不入”的地步,只要条件合适,它们就可“随遇而安”,为人类在新世纪中进一步开发利用微生物资源供应了无限广袤的前景。8.试述微生物的多样性。答:.物种的多样性,.生理代谢类型的多样性,.代谢产物的多样性,遗传基因的多样性,生态类型的多样性.9.什么是微生物学学习微生物学的任务是什么答:微生物学是一
8、门在细胞, 分子或群体水平上探讨微生物的形态构造, 生理代谢, 遗传变异, 生态分布与分类进化等生命活动基本规律,并将其应用于工业发酵, 医药卫生, 生物工程与环境爱惜等实践领域的科学,其根本任务是发掘, 利用, 改善与爱惜有益微生物,限制, 歼灭或改造有害微生物,为人类社会的进步服务。第一章第一章原核生物的形态, 构造与功能1试设计一张表格,比较以下6 个大类原核生物的主要特性。答:比较如下:特征细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 立克次氏体 衣原体直径(um) 0.2-0.5 0.5-1 3-10 0.2-0.25 0.2-0.5 0.2-0.3可见性光学显微镜光学显微镜光学显微镜光镜牵强可见光
9、学显微镜光镜牵强可见过滤性不能不能不能能 不能能革兰氏染色阳性或阴性阳性阴性阴性阴性阴性细胞壁有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁缺壁 有坚韧的细胞壁有坚韧的细胞壁繁殖方式二均分裂无性孢子与菌体断裂二均分裂二均分裂二均分裂二均分裂培育方法人工培育人工培育人工培育人工培育宿主细胞宿主细胞核酸种类DNA 与RNA DNA 与RNA DNA 与RNA DNA 与RNA DNA 与RNA DNA与RNA核糖体有 有 有 有 有 有大分子合成有 有 有 有 进行 进行产生ATP 系统有 有 有 有 有 无增殖过程中结构的完整性保持保持保持保持保持保持入侵方式多样干脆 昆虫媒介 不清楚对抗生素敏感
10、敏感(青霉素除外)敏感 敏感对干扰素某些菌敏感不敏感有的敏感有的敏感3试图示G+与G-细菌细胞壁的主要构造,并简要说明其异同。答:图示如下:(略)G+细菌与G-细菌的细胞壁都含肽聚糖与磷壁酸;不同的是含量的区分:如下表成分占细胞壁干重的%G+细菌G-细菌肽聚糖含量很高(5090) 含量很低(10)磷壁酸含量较高(50) 无类脂质一般无(2) 含量较高(20)蛋白质无 含量较高4试图示肽聚糖的模式构造,并指出G+与G-细菌肽聚糖结构的差别。答:图示略G-细菌与G+细菌的肽聚糖的差别仅在于:1)四肽尾的底3 个氨基酸不是L-lys,而是被一种只有在原核微生物细胞壁上才有的内消二氨基庚二酸(m-DA
11、P)所代替;2)没有特殊的肽桥,其前后两个单体间的连接仅通过甲四肽尾的第4 个氨基酸D-Ala 的羧基与乙四肽尾的第3 个氨基酸m-DAP 的氨基干脆相连,因而只形成较为疏稀, 机械强度较差的肽聚糖网套。5什么是缺壁细菌?试列表比较4 类缺壁细菌的形成, 特点与实际应用。答:在自然界长期进化中与试验室菌种的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类,或是用人为的方法通过抑制新生细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁的细菌统称为缺壁细菌。比较如下:类型形成 特点 实 际应用L 型细菌(L-formofbacteria)在某些环境条件下(试验室或宿主体内)通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁
12、缺陷变异型1没有完整而坚韧的细胞壁,细胞呈多形态2有些能通过细菌滤器,故又称“滤过型细菌”3对渗透敏感,在固体培育基上形成“油煎蛋”似的小菌落(直径在0.1mm左右)可 能与针对细胞壁的抗菌治疗有关原生质体(protoplast)在人为条件下,用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培育而抑制新生细胞壁合成而形成的仅由一层细胞膜包袱的,圆球形, 对渗透压变更敏感的细胞,一般由革_兰氏阳性细菌形成。1对环境条件变更敏感,低渗透压, 振荡, 离心甚至通气等都易引起其破裂2有的原生质体具有鞭毛,但不能运动,也不被相应噬菌体所感染,在适宜条件(如高渗培育基)可生长繁殖, 形成菌落,形成芽孢。与复原成有细球状
13、体(sphaeroplast)又称原生质球,是对革兰氏阴性细菌处理后而获得的残留部分细胞壁(外壁层)的球形体。与原生质体相比,它对外界环境具有确定的抗性,可在普通培育基上生长胞壁的正常结构3比正常有细胞壁的细菌更易导入外源遗传物质,是探讨遗传规律与进行原生质体育种的良好试验材料支原体(mycoplasma)在长期进化过程中形成的, 适应自然生活条件的无细胞壁的原核生物细胞膜中含有一般原核生物所没有的甾醇,所以即使缺乏细胞壁,其细胞膜仍有较高的机械强度6试述染色法的机制并说明此法的重要性。答:革兰氏染色的机制为:通过结晶紫初染与碘液媒染后,在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+
14、由于其细胞壁较厚, 肽聚糖网层次多与交联致密,故遇脱色剂乙醇处理时,因失水而使网孔缩小,在加上它不含类脂,故乙醇的处理不会溶出缝隙,因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内,使其保持紫色。反之,G-细菌因其细胞壁薄, 外膜层类脂含量高, 肽聚糖层薄与交联度差,遇脱色剂乙醇后,以类脂为主的外膜快速溶解,这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出,因此细胞退成无色。这时,在经沙黄等红色染料复染,就使G-细菌呈红色,而G+细菌则仍保留最初的紫色。此法证明白G+与G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同,是一种主动重要的鉴别染色法,不仅可以用与鉴别真细菌,也可鉴
15、别古生菌。7何为“拴菌试验”?它何以能说明鞭毛的运动机制?答:“拴菌”试验(tethered-cellexperiment)是1974年,美国学者西佛曼(M.Silverman)与西蒙(M.Simon)曾设计的一个试验,做法是:设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢“拴”在载玻片上,然后在光学显微镜下视察细胞的行为。因试验结果发觉,该菌是在载玻片上不断打转(而非伸缩挥动),故确定了“旋转论”是正确的。8渗透调整皮层膨胀学说是如何说明芽孢耐热机制的?答:渗透调整皮层膨胀学说认为:芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子与水分的透性很差皮层的离子强度很高,从而使皮层产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分,结
16、果造成皮层的充分膨胀。而核心部分的细胞质却变得高度失水,因此,具极强的耐热性。关键是芽孢有生命的部位即核心部位的含水量很稀有,为10%25%,因而特殊有利于抗热。9什么上菌落?摸索讨细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。答:菌落即单个(或聚集在一起的一团)微生物在适宜的固体培育基表面或内部生长, 繁殖到确定程度可以形成肉眼可见的, 有确定形态结构的子细胞生长群体。因不同形态, 生理类型的细菌,在其菌落形态, 构造等特征上也有许多明显的反映,故细菌的细胞形态与菌落形态间存在明显的相关性现象,如,无鞭毛, 不能运动的细菌尤其是球菌通常都形成较小, 较厚, 边缘圆整的半球状菌落;长有鞭毛, 运动实力强
17、的细菌一般形成而平坦, 边缘多缺刻, 不规则的菌落;有糖被的细菌,会长出大型, 透亮, 蛋清状的菌落;有芽孢的细菌往往长出外观粗糙, “干燥”_, 不透亮且表面多褶的菌落等等。10名词说明:磷壁酸, LPS, 假肽聚糖, PHB, 伴孢晶体, 基内菌丝, 孢囊链霉菌, 横割分裂, 异形胞, 原体与始体, 类支原体, 羧酶体, 孢囊, 磁小体。磷壁酸是G+细菌细胞壁结合在细胞壁上的一种酸性多糖,主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。LPS(脂多糖)是位于G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质,由类脂A, 核心多糖与O-特异侧链 3 部分组成。假肽聚糖是由N-乙酰葡萄胺与N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以
18、-1,3-糖苷键交替连接而成的,连在后一氨基糖上的肽尾由L-Glu, L-Ala与L, Lys3个L 型氨基酸组成,肽桥则由L-Glu1 个氨基酸组成。PHB(聚-羟丁酸poly-hydroxybutyrate),是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物,不溶于水而溶于氯仿,可用尼罗蓝或苏丹黑染色,具有贮藏能量,碳源与降低细胞内渗透压等作用。伴孢晶体是少数芽孢杆菌(如苏云金芽孢杆菌)在形成芽孢的同时,会在芽孢旁形成一颗菱形, 方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体。基内菌丝是孢子落在固体基质表面并发芽后,不断伸长, 分枝并以放射壮向基质表面与内层扩展,形成大量色浅, 较细的具有吸取养分
19、与排泄代谢废物功能的菌丝。孢囊链霉菌是由气生菌丝的孢子丝盘卷而成的孢囊,它长在气生菌丝的主丝或侧丝的顶端,内部产生多个孢囊孢子(无鞭毛)。横割分裂是放线菌的一种分裂的方式,有两种途径进行:1)细胞膜内陷,再由外向内中间收缩,最终形成一完整的横割膜,从而把刨子丝分割成许多分生孢子;2)细胞壁与膜同时内陷,再逐步向内缢缩,最终将孢子丝缢裂成一串分生孢子。异形胞是存在于丝状生长种类中的形大, 壁厚, 专司固氮功能的细胞,数目少而不定,位于细胞链的中间或末端。原体与始体:具有感染力的衣原体细胞称为原体,呈小球状,细胞厚壁, 致密,不能运动,不生长,抗干旱,有传染力。原体经空气传播,一旦遇合适的新宿主,
20、就可通过吞噬作用进入细胞,在其中生长,转化为无感染力的细胞,称为始体。类支原体是侵染植物的支原体,也叫植原体。羧酶体(carboxysome)又称羧化体,是存在也一些自养细胞内的多角形或六角形内含物其大小与噬菌体相仿,约10nm,内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶,在自养细菌的CO2 固定中起着关键作用。孢囊是一些固氮菌在外界缺乏养分的条件下,由整个养分细胞外壁加厚, 细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体。磁小体(megnetosome趋磁细菌细胞中含有的大小匀整, 数目不等的Fe3O4颗粒,外有一层磷脂, 蛋白或糖蛋白膜包袱。第二章第 2 章真核微生物的形态,构造与功能1 试说明菌物,
21、真菌,酵母菌,霉菌与蕈菌。答:真菌是不含叶绿体,化能有机养分,具有真正的细菌核,含有线粒体以孢子进行繁殖,不运动的典型的真核微生物。酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。霉菌是丝状真菌,通常指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。蕈菌又称伞菌,通常是指那些能形成大型肉质子实体的真菌,包括大多数担子菌类与极少数的子囊菌类。2 试图示并说明真核微生物“9+2”型鞭毛的构造与生理功能。答:中心有一对包在中心鞘中的相互平行的中心微管,其外被9 个微管二联体围绕一圈,整个微管由细胞质膜包袱。每条微管二联体由A,B 两条中空的亚纤维组成,其中A 亚纤维是一完全微管,而B 亚纤维则有10 个
22、_亚基围成。3 试简介真菌所特有的几种细胞器膜边体几丁质酶体与氢化酶体。答:膜边体又称须边体或质膜外泡,为许多真菌所特有。它是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间,由单层膜包袱的细胞器。膜边体可由高尔基体或内质网特定部位形成,各个膜边体能相互结合,也可与别的细胞器或膜相结合,功能可能与分泌水解酶或合成细胞壁有关。几丁质酶体又壳体,一种活跃于各种真菌菌体顶端细胞中的微小泡囊,内含几丁质合成酶,其功能是把其中所含的酶源源不断地运输到菌丝尖端细胞壁表面,使该处不断合成几丁质微纤维,从而保证菌丝不断向前延长。氢化酶体一种由单层膜包袱的球状细胞器,内含氢化酶,氧化还远酶,铁氧化蛋白与丙酮酸。通常存在于鞭
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