微生物学思考题答案资料.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。微生物学思考题答案-绪论1、 你如何使你的朋友相信微生物不仅仅是一种病原?尽管目前微生物仍在严重威胁人类的生存,但另一方面,我们必须强调,大多数微生物对人类是无害的。事实上,大多数微生物对人类社会还有巨大的价值。整个农业系统在许多方面都依赖微生物的活动。许多主要的农作物属于豆科植物,它们的生长同专一性细菌紧密相连,这些细菌可在植物的根部形成根瘤结构。根瘤结构中,大气中的氮转变成可用于生长的氮化物。根瘤细菌的固氮活动,减少了昂贵肥料的需要。微生物在农业上的另一个重要性在于,某些动物是反刍动物,这些主要的农
2、业动物具有瘤胃,微生物在瘤胃中进行消化。没有这些微生物牛羊的饲养是不可能的。植物营养方面,微生物在碳、氮、硫这些重要营养成分的循环起着关键作用。土壤和水中的微生物可见这些元素转化成植物容易利用的形式。微生物与食品的关系,不仅仅是产生腐败变质等不利影响。奶制品的制造至少部分是借助微生物的活动,包括乳酪、酸乳酪和黄油,都是主要的具有经济价值的产品。泡菜、腌制食品和一些腊肠也归功于微生物的活动。可烘焙的食品及乙醇的制造也基于酵母菌的发酵。微生物在能源生产方面也起着重要作用。天然气是细菌作用的产物,由甲烷细菌代谢产生。光营养的微生物能够收集太阳能生产生命有机体中的储存物生物量。废物如生活垃圾、剩余谷物
3、、动物废料等通过微生物转化微生物燃料甲醇和乙醇。利用微生物清理被人类活动污染的大气生物整治。利用微生物降解油污、溶剂、杀虫剂和其他环境污染物。通过基因操纵技术,能在微生物种生产出人类胰岛素。利用基因组学方法搜索带几百个目的蛋白的基因蓝图,然后将它们转入到合适的受体中由于生产重要的、有商业价值的蛋白质。在自然界中,它无限小,但作用无限大。2、 胡克和列文虎克对微生物学的贡献有那些?科恩对微生物学的贡献有那些?1665年,罗伯特.胡克描述了霉菌的子实体结构,因此他是第一个描述微生物的人。1676年,列文虎克在研究辣椒水渗出的过程中发现了细菌,因此他是首次描述细菌的人。科恩为细菌学奠定了基础并且发现
4、了细菌的内生孢子。3、19世纪前期,人类认识微生物世界的4大障碍是什么?什么技术使人类克服了这4大障碍?4大障碍个体微小,外貌不显、杂居混生,因果不显技术显微镜的发明,灭菌技术的应用,纯种分离技术的建立,纯种培养技术的建立。4、 什么是纯培养?如何获得纯培养?为什么获得纯培养对微生物学的发展非常重要?纯培养微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养。通过分离纯化的方法获得纯培养。重要性通过研究纯培养,人们不仅可以证明特定微生物能引起特定疾病及一些其他方面的特征。纯培养技术的发明为细菌分类学、遗传学和其他分支学科的发展提供了非常关键的工具。是微生物学的最基本的研究方
5、法。对于人们在很多时间内就承认微生物作为一门独立的学科起到了重要的作用。5、 微生物学史可分为哪五期?各期的时间、实质、创始人是什么?史前期:公元前8000-1676年,朦胧阶段,各国劳动人民不自觉地应用微生物;初创期:1676-1861年,形态描述阶段,列文虎克用自制简易显微镜观察到许多“活的小动物”;奠基期:1861-1897,生理水平研究阶段,巴斯德通过曲颈瓶试验推翻生命的自然发生说,创立种胚学说;柯赫提出“柯赫原则”;发展期:1897-1953,生化水平研究阶段,德国人布赫纳利用石英砂磨后酵母无细胞滤液中的“酒化酶”把葡萄糖发酵生产酒精和CO2;成熟期:1653年至今,分子生物水平阶段
6、,沃森和柯里克提出了DNA的双螺旋模型。6、 解释一下用巴斯德烧瓶研究自然发生说的原理?若将烧瓶中的食品加热至沸腾,杀死其中的污染物,烧瓶冷却后,空气可重新进入,但颈部的弯曲防止了粒状物、细菌或其它微生物的进入。若食品不腐败,则证明腐败物品上的微生物来自于空气。6、 什么是柯赫定律?对微生物学的发展产生了怎样的影响?柯赫定律是由德国微生物学家罗伯特.柯赫提出的,用以验证特殊类型的细菌能引起特有的疾病。包括下列标准:、这种微生物必须存在于患病动物中,而不能存在于健康个体中;、这一微生物可以离开动物体进行纯培养;、将这种培养物接种到敏感动物体后,应当出现特有的疾病症状;、这种微生物可以从试验动物中
7、再分离出来,并且可在实验室中进行再培养,培养出的细菌同原有微生物仍然相同。柯赫定律对传染病的研究起了重要的推动作用。它不仅用以证明特殊微生物引起特定疾病,而且由于强调了实验室培养,对微生物学的发展起到了巨大的推动作用。以柯赫定律作为指导,研究人员揭示了许多重要的人类和其他动物疾病的原因。这些发现使防止和治愈传染性疾病得以成功,并奠定了临床医学的基础。为将特定的微生物与某种特定疾病联系起来,人们必须能从培养物中分离到这种微生物纯培养。纯培养技术的发明为细菌分类学、遗传学和其他分支学科的发展提供了非常关键的工具。这一最基本的微生物学研究方法,对于人们在很短时间内就承认微生物作为一门独立的学科起到了
8、重要的作用。7、 为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?这是由于巴斯德和柯赫为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献,使微生物学作为一门独立的学科开始形成。巴斯德彻底否定了“自然发生”学说;发现将病原菌减毒可诱发免疫性,首次制成狂犬疫苗,进行预防接种;证实发酵是由微生物引起的;创立巴斯德消毒法等。柯赫对病原细菌的研究做出了突出的成就:证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌,发现了肺结核病的病原菌,提出了证明某种微生物是否是某种疾病病原体的基本原则柯赫原则,创建了分离、纯化微生物的技术等。8、 微生物学发展史上曾出现过寻找重要病原菌的“黄金时期”,其主要原因是什么?微生物纯种分离技术的成功建立。9、 李
9、斯特成功的发明外科消毒术是受到怎样的启发?巴斯德对“酒病”的研究。10、 人类已消灭的第一个传染病是什么?天花11、 微生物有哪五大共性?其中最基本的是哪一个?为什么?微生物的五大共性: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。最基本的性质:体积小,面积大。原因:一个小体积、大面积的系统,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,并由此产生其余四个共性。12、 什么是微生物?包括哪些类群?微生物是一切肉眼看不见的或看不清的微小生物的总称。微生物都是个体微小、构造简单的低等生物,包括属于原核类的细菌(真细菌和古生菌)、放线菌、蓝细菌
10、、支原体、立克次氏体、衣原体;属于真核类的真菌(酵母菌、霉菌和蕈菌)、原生藻类和显微藻类;以及属于非细胞类的病毒和亚病毒。13、 人类基因组计划的目的是什么?后基因组计划的目的是什么?微生物学与之有什么关系?人类基因组计划的目的是测定人类基因组中所有基因的位置和序列也就是人体内所有的遗传物质。后基因组计划的目的认识基因与基因组的功能人类基因组计划的工作基础是由微生物基因组测序工作发展而来的,微生物基因组较小,较易测定。利用微生物所作的实验将在很大程度上帮助我们解读人类基因组。第一章原核微生物1、当细胞变小时,使细胞具有了哪些优势?多数原核生物非常小的可能原因是由于这种小的特点使其具有重要的优势
11、。例如第一,养分和废物进出小的细胞比大的细胞更容易,这样就加速了细胞代谢和生长。因为相对细胞体积来说,小的细胞比大的细胞有更多的可利用的表面。第二,生长速率在一定程度上依赖于养分交换的速率,所以小的细胞所具有的较高的表面积与体积比比大细胞能更好地支持其快速生长。从每单位可获得的资源来讲,小的细胞比大的细胞能快速的发育成更大的群落。第三,对所有生物,因为突变率是相同的,那么较大的细胞群落意味着更多的细胞分裂,这也预示着来自DNA复制过程中自然的错配所带来更多的突变积累。第四,突变是促使进化改变的源泉,加之原核生物是遗传单倍体,使得有益变异会立即表达,所以原核生物可快速适应改变的环境条件并且很容易
12、地利用栖息地。2、 比较革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和抗酸细菌的细胞壁。革兰氏阳性菌的细胞壁有相当厚度的肽聚糖层,约占细胞壁的60-90%。肽聚糖层与细胞膜的外表面紧密相连。另含有少量磷壁酸,一般含蛋白质及脂类较少。缺少外膜和周质空间,消化酶酶类并不是保留在周质间隙中,而是被释放到周围环境中。革兰氏阴性菌的细胞壁比革兰氏阳性菌的薄,但更复杂。细胞壁中只有10-20%是肽聚糖,其余是大量的脂蛋白和脂多糖。细胞壁外有一层外膜,构成了细胞壁的外表面,并留下一个非常狭窄的周质间隙。细胞壁的内表面与细胞膜之间被一个较宽的周质间隙隔开。毒素和酶在周质间隙中保持一定浓度。抗酸细菌的细胞壁像革兰氏阳性菌一样比较
13、厚,但其中含有60%的脂,而肽聚糖含量很少。3、 哪些微生物具有周质间隙?在周质间隙中发生着什么?革兰氏阴性菌的细胞壁内表面与细胞膜之间有一个较宽的周质间隙。毒素和酶在周质间隙中保持一定浓度,帮助摧毁那些可能危害细菌的物质。根据生物体的不同,其中含有几种蛋白质,包括水解酶,食物分子的初步消化相关蛋白;结合蛋白,起始物质运输过程相关蛋白;化学感受器,是与趋化性反应有关的蛋白质。4、 解释下列术语的相互联系:细胞壁、外膜、脂多糖、内毒素、类脂A、细胞死亡。外膜是位于革兰氏阴性菌细胞壁最外层。脂多糖是位于革兰氏阴性菌细胞壁最外层的一种较厚的类脂多糖类化合物。由类脂A、核心多糖和O-特意侧链三部分组成
14、。类脂A是革兰氏阴性菌致病物质内毒素的物质基础。因而内毒素只在细胞死亡后经自溶或人工裂解时才释放。5、 列出肽聚糖单体组分。肽聚糖单体包括三种成分:双糖单位,短肽链(一般为四肽),肽桥。6、 为什么细菌细胞壁的坚硬层称为肽聚糖?肽聚糖结构的细胞壁坚硬性的化学原因是什么?细菌细胞壁中的一层坚硬层是一种多糖类物质。这种物质由两种糖衍生物,即N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸及少量特殊氨基酸组成。这些组分连接而形成重复结构,因而称肽聚糖。肽聚糖的基本结构是一个围绕细胞的一个接一个肽聚糖链形成的片状结构,由肽聚糖联形成的片层与氨基酸形成的四肽交联联结起来。聚糖链中连接糖分子的糖苷建非常强,这些链被氨基酸
15、交联起来时,肽聚糖结构的全部力量显现出来,交联连接越完全刚性越强。7、 构成革兰氏阴性菌的LPS层的组分有哪些?LPS是革兰氏阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖层的简称。是一种脂多糖复合物。LPS中的多糖部分由两部分组成:核心多糖和O-特异侧链。LPS中的脂类部分指的是类脂A。8、 孔蛋白的功能是什么?位于革兰氏阴性菌的细胞壁的何处?孔蛋白的功能是作为一个通道,使亲水性的低分子质量物质得以进出。包括特异性和非特异性两类。非特异性孔蛋白形成“充水”的通道,任何小分子物质都可以通过。特异性孔蛋白含有一种或一群结构相关物质的特异性结合位点。孔蛋白位于革兰氏阴性菌的细胞壁的外膜中。9、 细胞的什么组分具有内毒
16、素的特性?细菌细胞壁脂多糖层的部分尤其是类脂A具有内毒素特性。10、 为什么乙醇很容易使革兰氏阴性菌脱色,而革兰氏阳性菌不行?革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁结构上的差异被认为在革兰氏染色反应中有所不同。革兰氏染色中,细胞内形成一种不溶性的结晶紫-碘复合物,这种复合物可以用乙醇从革兰氏阴性菌中抽提出来,但不能从革兰氏阳性菌中抽提出来。因为,革兰氏阳性菌有由几层肽聚糖形成的很厚的细胞壁,能被乙醇脱水,导致闭上小孔更小甚至关闭,从而阻止了不溶性结晶紫-碘复合物从细胞中逸出。相反,革兰氏阴性菌中乙醇很容易渗入富含脂质的外膜,将结晶紫-碘复合物从细胞中抽提出来。11、 没有细胞壁的细胞如何生活?它们或
17、是具有独特的坚韧的膜(某些支原体的细胞膜中含有固醇),或是因为它们生活在具有等渗保护性的生境中。12、 为什么蔗糖能够稳定被溶菌酶溶解的细菌细胞?蔗糖不能渗入细胞中,将其加入到细胞悬液中,使细胞内外溶质的浓度保持平衡。溶菌酶仍能消化肽聚糖,但水不能进入细胞,裂解不会发生。13、 一句话解释为什么离子型分子不易通过细胞膜?细胞质膜内部的疏水性使它形成了一层紧密的扩散屏障。一些小的疏水性分子可以通过扩散穿过膜,但亲水性的带电荷分子(离子)不能通过,必须经过特殊的运输过程。14、 一句话描述单位膜的结构。由磷脂双分子层组成,蛋白质嵌入其中。(因为每个磷脂分子形成半个“单位”而得名。)15、 什么是古
18、生菌?主要有哪些类群?古生菌是一群具有独特基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞生物,主要包括一些独特生态类型的原核生物。主要类群包括:极端嗜盐古生菌、产甲烷古生菌、极端嗜热古生菌、无细胞壁的古生菌-热原体属。16、 古生菌在细胞壁与细胞膜方面的特征。古菌的细胞壁成分包括假肽聚糖(与肽聚糖结构类似)、独特的多糖、硫酸化多糖、糖蛋白、蛋白质。古菌的细胞膜主要由磷脂组成,但是具有多样性,亲水头与疏水尾间通过醚键而不是酯键相连,还存在着独特的单分子层膜或单、双分子层混合膜,而真细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。17、 细菌会形成什么形式的细胞质内含物?主要有两大类:颗粒性内含物和囊状内含物。其
19、中颗粒性内含物没有被膜包裹,内含物质地致密,在细胞质中不易溶解。如糖原颗粒、聚磷酸盐颗粒(异染粒)、硫粒。囊状内含物是指其外具有特别的膜包围而形成的。如聚-羟丁酸颗粒、磁小体等。17、 PHB和磁小体的组成及功能是什么?PHB是聚-羟丁酸颗粒的简称,化学成分是脂类,功能是作为碳源或能量的储存物。磁小体是细胞内Fe3O4颗粒。赋予细胞两极磁性,使其对磁场有反应,推测可能是引导细菌向沉积物移动,那里的O2水平较低。18、 气泡的特点及功能。气泡是由蛋白质构成的纺锤型的富含气体的结构,中空且有硬度。不透水和溶质,但对大多数气体来说是可透的。因为允许气体自由透过,所以气泡内的气体组分和压力与悬浮物的气
20、体是一样的,并且因为气泡的密度仅为细胞的5-20%,所以气泡的存在降低了细胞的密度,从而增加了浮力。这种运动策略特别是对水生光养生物有利,因为它使生物垂直调整在水中的位置,找到最适于光合作用的光照强度。19、 在什么条件下会生成PHA或糖原?当环境中碳源过剩时生成PHA或糖原。20、 为什么革兰氏阳性菌不能像化能无机营养型的硫氧化菌一样积累硫?元素硫是以硫小体的形式储存在细胞壁周质中,而不是细胞质中。革兰氏阴性菌细胞壁中具有周质,化能无机营养型硫氧化菌属于革兰氏阴性菌,革兰氏阳性菌细胞壁中没有周质结构,因而无法积累硫。21、 什么是DAP?存在于细菌的何种结构中?具有何种功能?吡啶二羧酸,简称
21、DAP,是细菌内生孢子(芽孢)中特有的物质。芽孢中富含钙离子,多数钙离子与吡啶二羧酸结合,形成吡啶二羧酸钙复合物。该复合物的作用是降低内生孢子中水的利用率,降低核心含水量,从而大大增加内生孢子的抗热性。22、 什么是SASP?功能是什么?SASP是小酸溶性芽孢蛋白。在芽孢形成过程中产生。功能有两种:一是通过与核心DNA紧密结合,保护其免受紫外辐射、脱水及干热的损害。二是还可作为内生芽孢形成新营养细胞生长的碳源和能源。23、 简述芽孢和营养细胞在结构、化学组成和抵抗极端环境条件的能力有何不同。芽孢是使某些细菌产生的一种高抗性分化的细胞。与细菌营养细胞在结构、化学组成和抗性方面有明显不同。结构上比
22、营养细胞更复杂,具有许多层。与营养细胞在结构上的不同之处主要在核壁之外的层次结构。最外层称为孢外壁,由一薄层蛋白质覆盖。其内是芽孢衣,由多层芽孢特异性蛋白组成。芽孢衣下面是皮层,由松弛的交联肽聚糖构成。皮层之内是核心,含有核壁、细胞质、拟核、核糖体和其他细胞必需物质。化学组成上,有一种芽孢特有的物质,称为吡啶二羧酸,它可与芽孢中富含的大量钙离子结合,形成吡啶二羧酸钙,与芽孢耐热性有关。另一种特殊的物质是小酸溶性芽孢蛋白(SASP)。可与核心DNA结合,保护其免受紫外辐射、脱水及干热的损害。二是还可作为内生芽孢形成新营养细胞生长的碳源和能源。细菌芽孢在抗热程度上是非常突出的,即使高压灭菌在121
23、下可杀死有内生孢子的大多数,但有些高抗热性的细菌的内生孢子可在高达150下生存。对其他有害因素,如干旱、紫外辐射、强酸或强碱及化学消毒剂均有很强抗性,因而它可保持一段相当长的休眠期。24、 说明细菌鞭毛的结构与运动方式。细菌鞭毛结构主要包括三部分:基体、鞭毛钩、鞭毛丝。每根鞭毛都是由鞭毛蛋白构成,通过鞭毛钩与基体相连。基体是由一组环围绕着一条中心杆或轴组成。革兰氏阴性菌一对嵌入细胞膜的环(S-M环),另一对环与细胞壁上的肽聚糖(P环)和脂多糖层(L环)相连。革兰氏阳性菌只有相互分离的S环和M环。运动方式:旋转式25、 简述证明细菌运动方式的实验。证明细菌运动方式的实验是“拴菌试验”。方法是:取
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