周德庆《微生物学》课后习题答案.pdf
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1、 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 和 衣 原 体;真 核 类 的 真 菌 原 生 动 物 和 显 微 藻 类,以 及 属 于 非 细 胞 类 的 病 毒 和 亚 病 毒.2.人 类 迟 至 19世 纪 才 真 正 认 识 微 生 物,其 中 主 要 克 服 了 哪 些 重 大 障 碍?答:显 微 镜 的 发 明,灭 菌 技 术 的 运 用,纯
2、 种 分 离 技 术,培 养 技 术。3.简 述 微 生 物 生 物 学 发 展 史 上 的 5 个 时 期 的 特 点 和 代 表 人 物.答:史 前 期(约 8000年 前 一 1676),各 国 劳 动 人 民,未 见 细 菌 等 微 生 物 的 个 体;凭 实 践 经 验 利 用 微 生 物 是 有 益 活 进 行 酿 酒、发 面、制 酱、娘 醋、近 肥、轮 作、治 病 等)初 创 期(16761861年),列 文 虎 克,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(18
3、611897年),巴 斯 德,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 一 一 理 论 一 一 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 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 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
4、 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至 今)j.watson和 f.crick,广 泛 运 用 分 子 生 物 学 理 论 好 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 个 领 域 飞 速
5、 发 展;微 生 物 基 因 组 的 研 究 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 研 究 有 和 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 养 条 件 简 便,因 此 是 生 命 科 学 工 作 者 在 研 究 基 础 理 论 问 题 时 最 乐 于 选 用 的 研 究 对 象。历 史 上 自 然 发 生 说 的 否 定,糖 酵 解 机 制 的 认 识,基 因 与 酶 关 系 的 发
6、 现,突 变 本 质 的 阐 明,核 酸 是 一 切 生 物 遗 传 变 异 的 物 质 基 础 的 证 实,操 纵 子 学 说 的 提 出,遗 传 密 码 的 揭 示,基 因 工 程 的 开 创,per技 术 的 建 立,真 核 细 胞 内 共 生 学 说 的 提 出,以 及 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 研 究 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
7、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 单、表 型 性 状 丰 富 和 多 数 是 单 倍 体 等 种 种 特 别 适 合 作 遗 传 学 研 究 对 象 的 优 点,纷 纷 选 用 粗 糙 脉 抱 菌,大 肠 杆 菌,酿 酒 酵 母 和 t 系 噬 菌 体 作 研 究 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 1 9 7 0年 代 起,由 于 微 生 物 既 可 以 作 为 外 源 基 因 供 体 和
8、 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 提 供 者,故 迅 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 和 培 养 等 方 面 的 优 越 性,还 促 进 了 高 等 动、植 物 的 组 织 培 养 和 细 胞 培 养 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 所 有 的 优 越 体 制,从 而 可 以 十 分 方 便 地
9、 在 试 管 和 培 养 皿 中 进 行 研 究,并 能 在 发 酵 罐 或 其 他 生 物 反 应 器 中 进 行 大 规 模 培 养 和 产 生 有 益 代 谢 产 物。此 外,这 一 趋 势 还 是 原 来 局 限 于 微 生 物 实 验 室 使 用 的 一 整 套 独 特 的 研 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。6.微 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
10、;.吸 收 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 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 而 产 生 其 余 4 个 共 性。7.讨 论 五 大 共 性 对 人 类 的 利 弊。答:.“吸 收 多,转 化 快”为 高 速 生 长 繁 殖 和 合 成 大 量 代 谢 产 物 提 供 了 充 分 的 物 质 基 础,从 而 使 微 生 物 能 在 自 然
11、 界 和 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 体 现 在 它 的 生 产 效 率 高、发 酵 周 期 短 上;且 若 是 一 些 危 害 人、畜 和 农 作 物 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 造 巨 大 的 经 济 和 社 会 效 益;有
12、 害 的 变 异 使 原 本 已 得 到 控 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 提 供 了 无 限 广 阔 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
13、 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 门 在 细 胞、分 子 或 群 体 水 平 上 研 究 微 生 物 的 形 态 构 造、生 理 代 谢、遗 传 变 异、生 态 分 布 和 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 和 环 境 保 护 等 实 践 领 域 的 科 学,其 根 本 任 务 是 发 掘、利 用、改 善 和 保 护 有 益 微 生 物,控 制、消
14、 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 和 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 勉 强 可 见 光 学 显 微 镜 光 镜 勉 强 可 见 过 滤
15、 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 抱 子 和 菌 体 断 裂 二 均 分 裂 二 均 分 裂 二 均 分 裂 二 均 分 裂 培 养 方 法 人 工 培 养 人 工 培 养 人 工 培 养 人 工 培 养 宿 主 细 胞 宿 主 细 胞核 酸 种 类 DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA 和 RN
16、A DNA 和 RNA DNA 和 RNA DNA和 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 直 接 昆 虫 媒 介 不 清 楚 对 抗 生 素 敏 感 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 2.典 型 细 菌 的 大 小 和 重 量 是 多 少?试 设 想 几 种 形 象 化 的 比 喻 加 以
17、 说 明。答:一 个 典 型 的 细 菌 可 用 E.coli作 代 表,它 的 细 胞 平 均 长 度 约 为 2um,宽 度 约 0.5um,形 象 地 说,若 把 1500个 细 菌 的 长 径 相 连,仅 等 于 一 颗 芝 麻 的 长 度,如 果 把 120个 细 胞 横 向 紧 挨 在 一 起,其 总 宽 度 才 抵 得 上 一 根 人 发 的 粗 细。它 的 重 量 更 是 微 乎 其 微,若 以 每 个 细 胞 湿 重 约 10-2g计,则大 约 109个 E.coli细 胞 才 达 Img重。3.试 图 示 G+和 G-细 菌 细 胞 壁 的 主 要 构 造,并 简 要 说
18、明 其 异 同。答:图 不 如 下:(略)G+细 菌 与 G-细 菌 的 细 胞 壁 都 含 肽 聚 糖 和 磷 壁 酸;不 同 的 是 含 量 的 区 别: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(50 90)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+和 G-细 菌 肽 聚 糖 结 构 的 差 别。答:图 不 略 G-细 菌 与 G+细 菌 的 肽 聚 糖 的 差 别 仅
19、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-DAP)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 竣 基 与 乙 四 肽 尾 的 第 3个 氨 基 酸 m-DAP的 氨 基 直 接 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
20、 菌 的 形 成、特 点 和 实 际 应 用。答:在 自 然 界 长 期 进 化 中 和 实 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(实 验 室 或 宿 主 体 内)通 过 自 发 突 变 而 形 成 的 遗 传 性
21、稳 定 的 细 胞 壁 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 养 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 养 而 抑 制 新 生 细 胞 壁 合 成 而 形 成 的 仅 由 一 层 细 胞 膜 包 裹 的
22、,圆 球 形、对 渗 透 压 变 化 敏 感 的 细 胞,一 般 由 革 兰 氏 阳 性 细 菌 形 成。1.对 环 境 条 件 变 化 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 养 基)可 生 长 繁 殖、形 成 菌 落,形 成 芽 抱。及 恢 复 成 有 细 球 状 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
23、胞 壁(外 壁 层)的 球 形 体。与 原 生 质 体 相 比,它 对 外 界 环 境 具 有 一 定 的 抗 性,可 在 普 通 培 养 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 研 究 遗 传 规 律 和 进 行 原 生 质 体 育 种 的 良 好 实 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 肖 醇,所 以 即 使 缺
24、 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 和 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+由 于 其 细 胞 壁 较 厚、肽 聚 糖 网 层 次 多 和 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
25、 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 和 交 联 度 差,遇 脱 色 剂 乙 醇 后,以 类 脂 为 主 的 外 膜 迅 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 了 G+和 G-主 要 由 于 起 细 胞 壁
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