1. 何谓微生物?与发酵工业有关的微生物有哪些类群?
自然界中细胞构造简单、体型甚小、肉眼看不见,需在显微镜下观察之微小生物,被称为微生物。工业生产上常用的微生物有细菌、放线菌、酵母菌和霉菌,由于发酵工程本身的发展以及遗传工程的介入,藻类、病毒等也正在逐步成为工业生产的微生物。
2. 从对人类有利有害角度论述微生物有哪些特性?
有些微生物能在厌氧的条件下生长。有些微生物能够利用简单的有机物和无机物满足自身的生长。有些微生物能进行复杂的代谢。有些微生物能利用较复杂的化合物。有些微生物能在极端的环境下生长。
3. 从应用与研究上论述微生物学分科的必要性。
可以更好地认识微生物分析微生物更好地应用微生物在工程方面为人类造福。
把各种微生物按照它们的亲缘关系分群归类,排成系统,以便于人们对微生物进行鉴定和交流。
4. 请你总结十项微生物学发展上最重要的事件。
1制成显微镜2创立独特的研究方法3建立应用性分支科学4发现微生物的代谢统一性5柯赫法则6否定自生说7灭菌技术的应用8青霉素的发现9纯种分离和培养技术建立10提高发酵工程
5. 下列各人在微生物学发展上做出了哪些贡献?
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为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。
6. 为什么在列文虎克死后微生物研究停滞不前?
因为微生物其个体微小而为人眼所不可见,但其群体形态则可以长得很大形成特征鲜明人眼易见的菌落、菌苔或子实体,可是在微生物学创建之前,这些形态仍属平淡无奇,无法激起人们去深入研究它的好奇心。“自然发生学说”深入人心。
7. 什么是“自然发生学说”?为什么说这是错误的?
该学说认为生物可以从他们所在的物质元素中自然发生,而没有上代。因为生物是有其特有的胚种而代代相传。细胞是生命体的基本单位。没有细胞就没有生命。
8. Pasteur 是设计怎么的实验来否定“自然发生学说”?
巴斯德利用自己设计出的鹅颈烧瓶,将将煮熟的肉汤置于其中,空气中的尘埃因为重力作用被阻挡在鹅颈处,精巧的实验装置既保证了空气流通,有阻隔了小小的微生物的侵入。肉汤没有变质,此后将鹅颈打破肉汤很快变质了,加入沉淀也可以肉汤变质。完美的科学思想创造了完美的方验方法。
9. 什么是巴斯德灭菌法?通过这一操作可杀灭哪些类型的微生物?
巴斯德灭菌法是一种加热食品,或其他食用原料,以消灭细菌,或防止食品变坏的方法。杀灭乳酸杆菌,酵母菌,霉菌等。
10. 什么是Koch原则?
柯赫原则又称证病律,通常是用来确定侵染性病害病原物的操作程序,包括:1在每一病例中都出现相同的微生物,且在健康者体内不存在;2要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养;3用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主,同样的疾病会重复发生;4从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。
11. 酒精发酵醪液发生酸败,现怀疑为乳酸杆菌污染所致,请根据柯赫原则设计 一实验进行检验。
⑴ 在酒精发酵醪液上常伴随有一种病原生物的存在;⑵ 该生物可在离体的或人工培养基上分离纯化而得到纯培养;⑶ 所得到的纯培养物能接种到新的酒精发酵醪液,并能在新的酒精发酵醪液表现出相同的病害症状;⑷ 从新的酒精发酵醪液再分离到这种病原生物的纯培养,且其性状与原来分离的相同。
12. 生物工程新产业出现的基础是什么?举例说明。
基本所有的生物工程产业最起始的步骤都是发酵,因此说发酵技术是基础地位,因为实验室的成果,要拿来实现经济效益,必须放大,而放大在生物工程产业化上的第一步,就是发酵!这样才能实现后续的处理。
13. 微生物在生物界中的地位如何?它包含那些微生物?
随着人们对微生物认识的逐步深入,近一百年来,生物从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统,最后又有了三界原系统。若依照六界系统分类,微生物涉及四个界:原核生物界、真菌界、原生生物界和病毒界。从各种生物界级分类系统的发展来看,
除了动物界和植物界以外,其他各界都是随着人们对微生物认识的深入才出现和发展起来的,这也充分说明微生物在生物界级分类中占据着极为重要的地位。如果按内共生学说来分析,表面上与微生物无关的动物界和植物界,实际上在其身上还是携带着微生物的“影子”。它包括霉菌、放线菌、酵母菌、细菌等。
14. 解释双名命名法,并举例说明。
双名法则又叫双名命名法,是瑞典生物学家林奈创立的。每种植物的学明必须由两个拉丁词或拉丁化形式的词构成。第一个词为属名,第二个词为种加词。属名一般用名词单数第一格,种加词一般用形容词,并要求与属名的性、数、格一致。
15. 微生物的分类单位有哪些?写出其拉丁语的尾缀并举例说明。
微生物的主要分类单位:界、门、纲、目、科、属、种、变种、亚种(小种)、型、菌株(品系)
16. 微生物学中“个体”指什么?能以它来分类吗?
一个细胞就是一个个体了。不能。因为微生物细胞构造简单、体型甚小、肉眼看不见,所以不好分类。
17. 写出种、变种、菌株的定义。
种:生物在生态和形态上具有不同特点的分类的基本单位。变种:指在单一互相交配而生育的种群中具有不连续变异的个体。菌株:可以通过从自然界中纯种分离、或通过在实验中诱变而获得的、具有较稳定遗传性的同一菌种的变异类型。
18. 为什么微生物多样性的研究是新世纪贯彻始终的任务?
微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是
21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示为科学发展,解决危机,为人类服务。
19. 为什么微生物基因组学的研究是21世纪微生物学发展的核心?
微生物基因组学研究能够揭示其全部的遗传背景,是深入研究和认识生命本质的前提。人的认识总是从低级向高级发展。微生物的基因组大小与人的基因组相比,小而简单。先期着手研究微生物基因组,可以积累经验完善技术,为人类基因组的研究做好准备工作,不可忽视。微生物基因组研究具有目标明确、相对投入少、收效快、成果易于转化为产品等许多优点。微生物基因组研究成果转入开发应用周期短,具有更高的经济价值。微生物基因组及其功能的研究将导致一场影响深远的生命科学的革命。因为这一研究成果将从本质上揭示和分析大量迄今未被认识的微生物的新基因,以及它们所编码的具有新功能的蛋白质和一大批新的基因调控元件。通过发现新的微生物代谢途径,也将为微生物及其产物的利用开辟新天地。微生物基因组结构及功能的研究,提供了在医药及工农业领域中,进行创新性理论研究和应用研究的机遇,因此这是我国人口与健康基础研究中的一个重要阵地,可以大有作为。
第二章
1. 细菌的基本形态有哪些?大小如何?发酵工业上常遇到的细菌主要为何种状态?
细菌按其形态主要有三类,球菌、杆菌、螺形菌。细菌的个体很小,
通常用微米(um)作为测量单位 。测量球菌大小只测量其直径。一般球菌直径在0.5—5um之间。测量杆菌和螺旋菌则需测量其长度和宽度。但测量螺旋菌长度时,一般只测量其弯曲形长度,而不是测量其真正的总长度。杆菌一般长1—5um,宽为0.5—1um。
2. 绘制细菌细胞结构示意图,并注明各种结构。
3. 细菌细胞壁、细胞膜、核质、间体、核糖体等结构的化学组成、结构要点及主要生理功能有哪些?
化学组成 结构要点 主要生理功能 细胞壁 含有肽聚糖,还位于细胞表面,较维持外形、抗低含有一定量的类坚硬,略具弹性结渗、物质交换、决脂质和蛋白质等构 成分 细胞膜 70%为蛋白质,30%柔韧致密,富于弹物质转运、呼吸作为脂类,少量多性,细胞膜呈现3用、生物合成与分糖,不含固醇类物层结构,即在上下泌作用、细胞分定菌体的抗原性 质。 两层暗的电子致裂、 密层中间夹着一较亮的电子透明层。 核质 核糖 由单一密闭环状遗传信息的传递 DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成的松散网状结构。 间体 脂类、蛋白质 由细胞质膜内褶与DNA的复制、而形成的囊状构分配以及与细胞造,其中充满着层分裂有关 状或管状的泡囊 核糖体 RNA占70%,30%蛋游离于胞质的微进行蛋白质合成 白质 小颗粒,直径15—20nm 4. 荚膜与粘液层的区别何在?荚膜的生理功能有哪些?
荚膜与粘液层的区别是荚膜向外一面有明显的界限,质地均匀,是细胞构造的一部分;而粘液层在靠近细胞处比较稠密的,远离细胞处比较稀疏,且无明显边界,可看作是细胞的一种分泌物。荚膜的生理功能:①抗吞噬作用:荚膜因其亲水性及其空间占位、屏障作用,可有效抵抗寄主吞噬细胞的吞噬作用。 ②粘附作用:荚膜多糖可使细菌彼此间粘连,也可粘附于组织细胞或无生命物体表面,是引起感染的
重要因素。 ③抗有害物质的损伤作用:处于细菌细胞最外层,荚膜犹如盔甲可有效保护菌体免受或少受多种杀菌、抑菌物质的损伤,如溶菌酶、补体等。 ④抗干燥作用:荚膜多糖为高度水合分子,含水量在95%以上,可帮助细菌抵抗干燥对生存的威胁。⑤当缺乏营养时,荚膜可被利用作碳源和能源,有的荚膜还可作氮源。
5. 产芽孢为何不是细菌的繁殖方式?芽孢在化学组成、结构及生理上有哪些特点?
因为芽孢只是细菌的另一个存在形式,此形式下细菌的消耗达到最低,且可以很强的抵抗外界的不良环境。所以产芽孢不是细菌的繁殖方式。芽孢的特点:芽孢抗性强,有很强的折光性,含有耐热的小分子酶类,富含大量特殊的吡啶二羧酸钙和带有二硫键的蛋白质,芽孢的含水率低、芽孢壁厚而致密,分三层、含有耐热性酶、芽孢不易着色,但可用孔雀绿染色。自由存在的芽孢没有明显的代谢作用,只保持潜在的萌发力,称为隐藏的生命。一旦环境条件合适,芽孢便可以萌发成营养细胞。
6. 为何芽孢对干燥、热、辐射及化学物质具有较强的抗性?
因为芽孢的含水率低、芽孢壁厚而致密,分三层、含有耐热性酶、还富含大量特殊的吡啶二羧酸钙和带有二硫键的蛋白质。
7. 研究芽孢和伴孢晶体有何意义?
研究细菌芽孢和伴孢晶体有着重要的理论和实践意义。①芽孢的有无、形态、大小和着生位置等是细菌分类和鉴定中的重要形态学指标;②这类菌种芽孢的存在,有利于提高菌种的筛选效率,有利于菌种的长期保藏;③是否能杀灭一些代表菌的芽孢是衡量和制定各种消毒灭
菌标准的主要依据;④许多产芽孢细菌是强致病菌;⑤有些产芽孢细菌可伴随产生有用的产物。伴孢晶体在其形成芽孢的同时,会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体—δ内毒素,称为伴孢晶体。特点:不溶于水,对蛋白酶类不敏感;容易溶于碱性溶剂。伴孢晶体对200多种昆虫尤其是鳞翅目的幼虫有毒杀作用,因而可将这类产伴孢晶体的细菌制成有利于环境保护的生物农药——细菌杀虫剂。
8. 细菌的主要繁殖方式如何?球菌为何会有各种聚集形式?
细菌一般是以二分裂方式进行无性繁殖,个别细菌比如结核分枝杆菌可以通过分枝方式繁殖。因为球菌的细胞壁粘连性比较强,分裂后不分散.而且分裂轴向基本不变,只往一个方向分裂。
9. 什么是菌落?什么是菌苔?
菌落(colony)是单个微生物在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度;形成肉眼可见有一定形态结构的子细胞的群落。菌苔是细菌在斜面培养基(增大接种面积)接种线上有母细胞繁殖长成的一片密集的、具有一定形态结构特征的细菌群落。
10. 写出大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、北京棒状杆菌的拉丁名字。
Escherichia coli、Staphyloccocus aureus、Bacillus subtilis、Corynebacteriumpekinese.
11. 放线菌的菌丝有哪几种类型?各自的主要功能是什么?
放线菌的菌丝基内菌丝,气生菌丝和孢子丝三种类型。基内菌丝主要功能是吸收营养物质,有的可产生不同的色素,是菌种鉴定的重要依据,气生菌丝主要功能是向空中生长,有些气生菌丝发育到一定阶段分化成繁殖菌丝,产生孢子,孢子丝主要功能是产生孢子
进行繁殖。
12. 简述放线菌的各种繁殖方式及代表属。
放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖,也可借菌体为裂片段繁殖。放线菌长到一定阶段,一部分气生菌丝形成孢子丝,孢子丝成熟便分化形成许多孢子,称为分生孢子。孢子的产生有以下几种方式。凝聚分裂形成凝聚孢子。其过程是孢子丝孢壁内的原生质围绕核物质,从顶端向基部逐渐凝聚成一串体积相等或大小相似的小段,然后小段收缩,并在每段外面产生新的孢子壁而成为圆形或椭圆形的孢子。孢子成熟后,孢子丝壁破裂释放出孢子。多数放线菌按此方式形成孢子,如链霉菌孢子的形成多属此类型。横隔分裂形成横隔孢子。其过程是单细胞孢子丝长到一定阶段,首先在其中产生横隔膜,然后,在横隔膜处断裂形成孢子,称横隔孢子,也中节孢子或粉孢子。一般呈圆柱形或杆状,体积基本相等,大小相似,约0.7-0.8×1-2.5微米。诺卡氏菌属按此方式形成孢子。有些放线菌首先在菌丝上形成孢子囊,在孢子囊内形成孢子,孢子囊成熟后,破裂,释放出大量的孢囊孢子。孢子囊可在气生菌丝上形成,也可在营养菌丝上形成,或二者均可生成。游动放线菌属和链孢菌囊菌属待均民些方式形成孢子。孢子囊可由孢子丝盘绕形成,有的由孢子囊柄顶端膨大形成。孢囊孢子形成过程。某些放线菌偶尔也产生厚壁孢子。放线菌孢子具有较是的耐干燥能力,但不耐高温,60-65℃处理10-15分种即失去生活能力。放线菌也可借菌丝断裂的片断形成亲的菌体,这种繁殖方式常见于液体培养基中。
13. 图示并叙述链霉菌的生活史。
从链霉菌的无性孢子开始,孢子萌发、生长形成基内菌丝;基内菌丝向培养基外部生长为气生菌丝;气生菌丝成熟、特化为孢子丝;孢子丝分化、发育生长为孢子。简单来说,就是孢子→菌丝→孢子的循环过程。
14. 试比较细菌与放线菌的异同点。
细菌 细胞结构 原核细胞 群体特征 菌落光滑,湿润 繁殖方式 有些透明 放线菌 原核细胞 菌落表面丝绒状,干燥 不透明 15. 酵母菌的形态及大小如何?何谓假菌丝?
酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多,一般为1~5微米或5~20微米。酵母菌进行出芽生殖时,子母细胞不立即分离而以狭小的面积相连,则称这种藕节状的细胞串为假菌丝。
16. 图标酵母菌的细胞结构,并与细菌进行比较。
酵母菌是单细胞真核微生物。酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体要大得多,一般为1~5微米或5~20微米。酵母菌无鞭毛,不能游动。酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等,有的还具有微体。细菌,属于原核生物;具有由肽聚糖组成的细胞壁,只含有核糖体简单的细胞器,没有细胞核有拟核;细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。
17. 酵母菌的繁殖方式有哪些?工业上常用的酿酒酵母是以哪种方式进行繁殖的?
酵母菌的生殖方式分无性繁殖和有性繁殖两大类。无性繁殖包括:芽殖,裂殖,芽裂;有性繁殖方式:子囊孢子。工业上常用的酿酒酵母是以芽殖的方式进行繁殖的。
18. 试述酿酒酵母的生活史。
酵母的细胞有两种生活形态,单倍体和二倍体。单倍体的生活史较简单,通过有丝分裂繁殖。在环境压力较大时通常则死亡。二倍体细胞(酵母的优势形态)也通过简单的有丝分裂繁殖,但在外界条件不佳时能够进入减数分裂,生成一系列单倍体的孢子。单倍体可以交配,重新形成二倍体。
19. 写出酿酒酵母、葡萄汁酵母、热带假丝酵母、粟酒裂殖酵母、球拟酵母、白地霉等的拉丁名字。
Saccharomyces cerevisiae、S.uvarum、C.tropical、Schizosaccharomycespombe、S.Torulopsis、Geotrichum candidum
20. 名字解释:游动孢子、孢子囊孢子、分生孢子、节孢子、厚膜孢子、卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。
游动孢子:具有鞭毛可以游动的孢子。多见于某些藻类和真菌。既能进行无性生殖,也可在某些条件下进行有性生殖。
孢子囊孢子:某些真菌(如根霉)在进行无性繁殖时,产生在孢子囊内不具有鞭
毛,不能游动的一种内生无性孢子。
分生孢子:指由真菌产生的一种形小、量大、外生的无性繁殖体。多为单细胞、色较深、不运动、抗干燥。
节孢子:即菌丝依靠隔膜裂断而产生的孢子,故又称裂生孢子。数量多,外生,外型呈柱形,各孢子同时形成。
厚膜孢子:不是直接由菌丝细胞隔裂而成或分裂而成着生在顶端的一种孢子。
卵孢子:一种接合孢子。在形成藏卵器的藻菌类和藻类等生物中,藏卵器或其中的卵子与藏精器或精子相接合,由卵接合结果所形成的结构。
接合孢子:两个形态相似的配子或菌丝体融合产生的合子。 子囊孢子:指产生在子囊菌子囊内的孢子。
担孢子:真菌界,担子菌门的有性孢子。由担子经核配、减数分裂形成的单倍体细胞。
21. 何为子囊果?有哪些类型?
为子囊菌类产生子囊的子实体。子囊果通常分为三种类型:(1)闭囊壳,球形,无开口,子实层被封子囊果的类型;(2)子囊壳,烧瓶状,顶端有1个小开口,子实层在子囊壳的里面;(3)子囊盘,盘状或杯状,子实层生于子囊盘的上面,完全暴露。
22. 何为同宗配合?何为异宗配合? 绘出根霉、红曲霉和青霉的生活史。
同宗配合是有些真菌单个菌株就可以完成有性生殖称为同宗配合。异宗配合是真菌中在进行有性生殖的两条菌丝体相互作用。
根霉的生活史
红曲霉的生活史
青霉的生活史
23. 试比较霉菌与放线菌、霉菌与酵母菌。
细菌 放线菌 个体形态 菌落形态 单细胞球状、杆状或螺圆形或不规则,边缘旋状 。 光滑,表面光滑或皱褶;颜色不一,常见颜色为灰白色、乳白色,湿润粘稠。 呈分枝丝状体,宽度呈干燥细致的粉末状与细菌相似,为无隔或茸毛状,与培养基酵母菌 膜核菌丝,在固体基质上有基内菌丝、气生菌丝之分。 呈圆形或卵圆形或形成假菌丝,个体比细菌大。 结合较紧。 霉菌 呈分枝丝状,分枝丝状体,宽度比放线菌大;有隔膜菌丝和无隔膜菌丝之分;在固体基质上也有营养菌丝,气生菌丝和繁殖菌丝之分。 颇似细菌菌落,但比细菌菌落,而且厚,湿润粘稠;多为乳白色;一般圆形;表面光滑。 与放线菌比较, 表面呈绒毛状或棉絮状,如呈粉末状者则不及放线菌细腻致密,与细菌比较,则差异显著。 24. 试绘出根霉、毛霉、青霉、曲霉的个体构造图,并标明结构名称。
根霉毛霉
青霉
25. 何谓担子菌的初生、次生、三生菌丝体?
曲霉
担子菌的初生菌丝体是担子菌中由担孢子发芽所生的单倍体菌丝的聚合体称作初生菌丝体。担子菌的次生菌丝体是它是担子菌中
由相应的异性的初生菌丝进行体细胞接合而形成的菌丝的具有分枝状者称为次生菌丝体。担子菌的三生菌丝体是当二次菌丝体发育到一定的阶段,在适宜的条件下,菌丝体互相扭结成团,形成子实体原基,然后发育成子实体.这种已经组织化并有一定的排列和一定结构的双核菌丝体称为三次菌丝体,或称为结实性菌丝体。
26. 图示并叙述担子菌双核菌丝体发育的锁状联合过程。
在锁状连合的过程中,细胞内二核经过一系列的变化由分裂到融合,形成一个二倍体(2n)的核,此核经二次分裂,其中一次为减数分裂,于是产生4个单倍体(n)子核。这时顶端细胞膨大成为担子,担子上生出4个小梗,于是4个小核分别各移入小梗内,共发育成4个孢子——担孢子。
27. 藻类的重要性?
藻类可作为维生素、 γ— 亚麻酸和矿物质等重要营养素的补充;是一种高蛋白营养资源;藻类中叶绿素含量极为丰富,是普通蔬菜含量的10倍以上。所含营养物质能为人体直接吸收和利用,而且不含任何毒副作用。
28. 藻类的一般形态和构造如何?
藻类一般没有真正根、茎、叶的分化藻类植物的形态、构造很不一致,大小相差也很悬殊。藻类具有叶绿素、能进行光合作用、营光能自养型生活的无维管束、无胚的叶状体植物,一般生长在水体中,但多无真正根、茎、叶的分化。
29. 常见的淡水藻和海水藻有哪些?
淡水藻有:水绵,衣藻,小球藻、绿藻、蓝藻。海水藻有海带,紫菜,石花菜,鹿角菜,马尾藻,石莼,裙带菜。
30. 噬菌体有哪些特点?
噬菌体具有病毒特有的一些特性:个体微小;不具有完整细胞结构;只含有单一核酸。噬菌体分布极广,凡是有细菌的场所,就可能有相应噬菌体的存在。噬菌体颗粒在结构上有很大差别,一般可分成三种类型。噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成几百个子代噬菌体颗粒,每个子代颗粒又可感染细菌细胞,再生成几百个子代噬菌体颗粒。
31. 以大肠杆菌T4噬菌体为例说明噬菌体的构造及繁殖过程。
T4噬菌体属于T-系噬菌体,为烈性噬菌体。具有典型的蝌蚪状外形:六角形的头部和可收缩的长的尾部。头部的蛋白质外壳内含有折叠的DNA分子;尾部的蛋白质外壳为一中空的长管,外面包有可收缩的尾鞘。头部大小为9060纳米(nm),尾部10020纳米。繁殖过程:1.附着:是病毒与寄主之间高度特异性的相互作用,病毒外部的蛋白能与寄主表面的特殊好受体结合.2.侵入:(各种噬菌体还不一样,好难说.)大概都是先与细胞壁特异性结合,释放溶菌酶溶解细胞壁成一个小孔,将DNA注进细胞内.有的噬菌体壳体也可以进入细菌.3.复制:侵染开始后,细菌的DNA合成停止,几分钟后mRNA和蛋白质的合成也中止.噬菌体以本身DNA为模板,有寄主RNA聚合酶催化,复制形成噬菌体mRNA,翻译而形成噬菌体所需酶类,可以修饰寄主RNA聚合酶,被修饰过的RNA聚合酶能进一步转录噬菌体的基因.4.装配与释放:噬菌体与壳体蛋白质装配为成熟,有侵染力的噬菌体颗粒.释放时能产
生两种蛋白质,一是破坏细胞质膜的噬菌体编码蛋白质,另一是噬菌体溶菌酶.前着破坏细胞膜,后者破坏细胞壁,然后寄主细胞破裂,病毒突然爆发式释放出来.
32. 何谓潜伏期、何谓裂解量?
潜伏期是指病原微生物侵入宿主体内到疾病症状出现的这段时间。裂解量是指菌体裂解的数量。
33. 名词解释:烈性噬菌体、温和噬菌体、敏感性细菌、溶源性细菌、原噬菌体、溶源化。
烈性噬菌体:感染细菌后能使宿主细菌裂解死亡的一种噬菌体。 温和噬菌体:感染细菌后能使宿主细菌溶源化而不裂解的一种非烈性噬菌体。
敏感性细菌:对某些药物等过敏的细菌。
溶源性细菌:细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌。
原噬菌体:整合到溶源性细菌染色体中的温和噬菌体DNA,与细菌染色体一起复制,诱导后能增殖和裂解细菌。
溶源化:有些噬菌体侵入寄生细胞后,将其基因整合与细菌的基因组中,与细菌一道复制,并随细菌的分裂传给后代,不形成病毒粒子,不裂解细菌。
34. 绘图并叙述温和噬菌体的生活史。
温和噬菌体在吸附和侵入宿主细胞后,将噬菌体基因组整合在宿主染色体上(或以质粒形式存在细胞内),随宿主DNA复制而同步复制,随宿主细胞分裂而传递两个子细胞中,宿主细胞则可正
常繁殖,以上过程称为“溶源周期”。但在一定条件下,噬菌体基因组可进行复制,产生并释放子代噬菌体,即“裂解周期”。因此温和噬菌体既能进行溶源循环,还能进行裂解循环。
35. 溶源性细菌有哪些特性?
第一,溶原性细菌在被噬菌体感染并溶原化后,不会被同种噬菌体再次感染,这是超感染免疫性。第二,经过若干世代后,溶原性细菌会开始进入溶菌周期,即溶原性细菌的诱发。
36. 如何检查细菌是否感染了噬菌体?
噬菌体有烈性的和非烈性噬菌体。烈性的噬菌体侵染细菌后会快速造成细菌菌体裂解,培养液呈现清凉透明有破碎残渣。非裂解性的可以铺顶层琼脂板,培养后看顶层琼脂层中有没有噬菌斑,也可以在底层培养基中加些IPTG/X-gal若噬菌体带有lacZ的还有蓝白斑筛选的作用。
37. 噬菌体的防治方法有哪些?
预防噬菌体污染的措施主要有:(1)决不使用可疑菌种 认真检查斜面、摇瓶及种子罐所使用的菌种,坚决废弃任何可疑菌种。(2)严格保持环境卫生。(3)决不排放或随便丢弃活菌液;正常发酵液或污染噬菌体后的发酵液均应严格灭菌后才能排放;发酵罐的排气或逃液均须经消毒、灭菌后才能排放。(4)注意通气质量,空气过滤器要保证质量并经常进行严格灭菌,空气压缩机的取风口应设在30~40米高空。(5)加强管道及发酵罐的灭菌。(6)不断筛选抗性菌种,并经常轮换生产菌种。
38. 试比较支原体、立克次氏体、衣原体、病毒和细菌的异同。
主要相同就是它们都是原核生物。支原体又称霉形体,为目前发现的
最小的最简单的细胞,也是唯一一种没有细胞壁的原核细胞。支原体细胞中唯一可见的细胞器是核糖体衣原体是一种既不同于细菌也不同于病毒的一种微生物,属于原核生物。衣原体与细菌的主要区别是其缺乏合成生物能量来源的ATP酶,不能合成生物能量物质ATP,其能量完全依赖被感染的宿主细胞提供。寄生。立克次氏体是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物.是介于细菌与病毒之间,而接近于细菌的一类原核生物。
第三章
1. 何为营养物质?微生物的营养物质有哪几类?功用如何?
营养物质是指能作植物养分,促进作物生长发育,有利于提高产量和品质的各种无机和有机物质。微生物的营养物质有水、碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子六类。水分作用:1.参与细胞呼吸和光合作用。2.细胞的重要组成。3.细胞内生化反应的良好介质。4.良好的溶剂和介质。5.调节细胞的温度,保持细胞内环境的稳定。碳源作用:为机体完成整个生理活动和机体生长提供能量。氮源作用:构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素成分的营养物质。无机盐作用:①作为酶活性中心的组成部分。②构成微生物细胞的各种组分。③调节并维持细胞的渗透压平衡、pH和控制细胞的氧化还原位。④作为某些微生物生长的能源物质。生长因子:①提供微生物细胞重要物质(构成细胞成分。如嘌呤、嘧啶构成核酸)。②参与代谢,维持生命的正常活动,如维生素构成酶的辅基。
2. 什么叫碳源?试从元素水平、分子水平和培养基原料水平列出微生物的碳源谱。
碳源是指微生物生长提供碳素来源的物质。从元素水平、分子水平微生物的碳源谱有CO2和碳酸盐、淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、脂肪、氨基酸、蛋白质、有机酸。从培养基原料水平有饴糖和淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉、甘油和一些有机酸。
3. 什么叫氮源?试从分子水平和培养基原料水平列出微生物的氮源。
氮源是指能供给微生物氮素来源。从分子水平微生物的氮源有NH3、蛋白质及其水解产物,胨、肽、氨基酸等。从培养基原料水平有铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏、蛋白胨、多肽、 氨基酸和蛋白质、黄豆饼粉、花生饼粉、玉米浆和酵母粉。
4. 何为生理酸性盐和生理碱性盐?
由于在吸收环境中的同时,根细胞必定有相同电荷的与之交换。所以环境中氢离子浓度的增加,pH值降低。这种盐称为生理酸性盐。由于在吸收环境中NO3-的同时,根细胞必定有相同电荷的与之交换,所以环境溶液中浓度增加,并形成了碳酸氢钠,溶液pH上升,呈碱性。把这一类能使土壤碱化的盐称为生理碱性盐。
5. 何为原养型微生物?何为营养缺陷型微生物?
原养型微生物:有合成生活必需物质的能力,能在基本培养基上生长的初始微生物。营养缺陷型微生物:因丧失合成某些生活必需物质的能力,不能在基本培养基上生长的,突变型的微生物。
6. 微生物有哪些营养类型?各自特点如何?工业微生物主要为哪种类型?
微生物细胞的营养类型:1.光能无机自养型(光能自养型):能以CO2为唯一或主要碳源; 进行光合作用获取生长所需要的能量;以无机物如H2、H2S、S、H2O等作为供氢体或电子供体,使CO2还原为细胞物质。2.光能有机异养型(光能异养型):不能以CO2
为主要或唯一的碳源;以有机物作为供氢体,利用光能将CO2还原为细胞物质;在生长时大多数需要外源的生长因子。3.化能无机自养型(化能自养型):生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能;以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时,利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等无机物作为电子供体使CO2还原成细胞物质。4.化能有机异养型(化能异养型):生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能;生长所需要的碳源主要是一些有机化合物,如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。5.营养缺陷型。工业微生物主要为化能有机异养型。
7. 什么叫能源?试以能源为主、碳源为辅对微生物的营养类型进行分类。
能源就是向自然界提供能量转化的物质。以能源为主、碳源为辅对微生物的营养类型进行分类有1.光能无机自养型2.光能有机异养型3.化能无机自养型4.化能有机异养型。
8. 比较营养物质的四种跨膜输送形式。
被动运输是指一些脂溶性的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。影响单纯扩散的主要因素有二:①膜两侧的溶质分子浓度梯度。浓度梯度大,物质顺浓度梯度扩散就多;浓度梯度消失,扩散就停止。②膜对该物质的通透性。由于细胞膜的结构是脂质双分子层,所以膜对脂溶性高的物质如氧和二氧化碳通透性大,扩散容易;对脂溶性低和非脂溶性物通透性小,扩散就难。扩散是指一些非脂溶性的物质或水溶性强的物质,依靠细胞膜上镶嵌在脂质双分子层中特殊蛋白质的“帮助”,顺电—化学梯度扩散的过程。即将本来不能或极难进行的跨膜扩散变得容易进行,所以叫做易化扩散。协助运输是被选择
吸收的物质从高浓度一侧通过细胞膜到达低浓度一侧,但需要细胞膜上的一种物质——载体蛋白的协助才能完成扩散过程,称为协助运输。协助运输是一种被动运输,不需要细胞提供代谢能量,因为物质是顺着浓度梯度运输的,在单纯扩散和易化扩散的过程中,物质都是顺着电—化学梯度而移动,不消耗细胞的能量,故这两种转运方式属于被动转运。主动运输是指物质依靠膜上“泵蛋白”的作用,由膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。这是一种耗能过程,所以称为主动转运。主动运输是靠细胞上的一种特殊的镶嵌蛋白质实现的,这种特殊的镶嵌蛋白质,称为泵蛋白质。在不同组织的细胞膜上,各种离子泵的化学结构虽有差异,但其转运离子的特点基本相同,都是耗氧、耗能量的。这是主动转运与被动运输、易化扩散的重要不同点。入胞和出胞(胞吞和胞吐)是一些大分子或物质团块的转运,是通过入胞作用和出胞作用来实现的。①入胞(内吞):入胞是指物质通过细胞膜的运动,从细胞外进入细胞内的过程。如果进入的是固体物质,称为吞噬;如果是液态物质,称为吞饮。入胞过程进行时,首先是细胞膜通过细胞膜表面存在的特殊受体辨别要吞入的物质。接着是膜和该物质接触,引起膜的形态和机能的变化。接触处的膜内陷。其周围的膜形成了突出的伪足并包围该物质,然后,伪足相互接触并发生膜的融合和断裂,于是异物和包围它的一部分细胞膜一起内陷而进入细胞内。在胞质内,吞噬物与溶酶体接触融合成一体,溶酶体内的水解酶即可将进入的物质进行消化②出胞(外吐): 出胞是指物质通过细
胞膜的运动,从细胞内排出到细胞外的过程。它是细胞把代谢产物或腺细胞的分泌物排到细胞外的方式。
9. 什么叫生长因子?它包括哪几类化合物?微生物与生长因子的关系有哪几类?试举例加以说明。
生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需,但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。广义的生长因子包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分支或直链脂肪酸,有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内,而狭义的生长因子一般仅指维生素。生长因子与微生物的关系有以下3类:(1)生长因子自养型微生物,它们不需要从外界吸收任何生长因子,多数真菌、放线菌和不少细菌,如E.coli等。(2)生长因子异养型微生物,它们需要从外界吸收多种生长因子才能维持正常生长,如各种乳酸菌、动物致病菌、支原体和原生动物等。(3)生长因子过量合成型微生物,其代谢活动中,能合成并大量分泌某些维生素等生长因子的微生物,如各种生产维生素的菌种。
10. 何为培养基?有哪些类型?富集、选择、鉴别培养基有何共性?有何区别?
培养基是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料,一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量元素)以及维生素和水等。按所用原料不同,可分为两类:应用肉汤、马铃薯汁等天然成分配制的,称为天然培养基;应用化学药品配成并标明成分的,称为合成培养基或综合培养基。
选择性培养基是指根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基。其功能是使混合菌样中的劣势菌变成
优势菌,从而提高该菌的筛选效率。如以纤维素作唯一碳源的培养基可分散到分解纤维素的微生物。分散酵母菌和霉菌时,可添加适量的青霉素、四环素或链霉素,以抑制细菌和放线菌的生长。鉴别性培养基是在成分中加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂,从而达到只须用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找到目的菌菌落的培养基,此类培养基一般用于鉴定不同微生物。如EMB即伊红美蓝乳糖造就基。大肠杆菌分解乳糖孕育发生大量混淆酸,可染上酸性伊红,伊红又和美蓝结合,菌落被染成深紫色,从菌落外貌的发射光中还可以看到绿色金属发光。富集营养基是在基础营养基基础上加上某种对于目标细胞来说营养丰富的物质,目的是增加目标细胞的数量,使其形成生长优势,从而达到分离的目的。
11. 测定微生物生长的方法有哪些?原理如何?
测生长量:直接法有粗放的测体积法(在刻度离心管中测沉降量)和精细的测干重法,间接法有比浊法(即用分光光度法对无色的微生物悬浮液进行测定)和生理指标法(测含氮量法,测含碳量和测磷)。计繁殖数:直接法指用记数板(例如雪球计数板)、在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法、间接法是一种活菌计数法;有平板菌落计数法(即把稀释后的一定量菌样通过浇注或涂布的方法,让其内微生物单细胞一一分散在平板上,代培养后,每一个活菌就菌落形成单位,根据每皿上形成的cfu数乘上稀释度就可推算出菌样的含菌量和厌氧菌的菌落计数法)和厌氧菌的菌落计数法。可以更好的掌握微生物的生长特性和特点,加之改造,就可以更好的利用微生物为人所用啊。
12. 单细胞微生物如何生长规律如何?在发酵工业上怎样根据生长曲线缩短发酵周期、增加产量?
细菌群体生长规律:细菌接种到均匀的液体培养基后,当细菌以二分裂法繁殖,分裂后的子细胞都具有生活能力。在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间时细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线,这种曲线称为生长曲线称为生长曲线。一条典型的生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等四个生长时期。连续培养是在微生物的整个培养期间,通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。根据生长曲线,营养物质的消耗和代谢产物的积累是导致微生物生长停止的主要原因。因此在微生物培养过程中不断的补充营养物质和以同样的速率移出培养物是实现微生物连续培养的基本原则。
13. 什么叫碳氮比? 培养基中各营养要素的含量间一般遵循何种顺序?
有机物中碳的总含量与氮的总含量的比叫做碳氮比,它们的比值叫碳氮比率。在大多数化能异养微生物培养基中,除水分外,碳源含量最高,其后依次是氮源、大量元素和生长因子,它们间大体存在着十倍序列的递减趋势。
14. 何为分批培养?何为连续培养?试分析恒化器处于稳定状态的条件。
分批培养是将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养的技术。连续培养是在恒定条件下连续培养细菌及单细胞藻类等生物的方法。条件:培养基流速恒定。
15. 何为同步培养物?有哪些获得方法?
培养物中的所有细胞都处于细胞周期的相同阶段的营养物称同步培养物。获得方法有平板分离法(稀释涂布平板法、稀释混合平板法、平板划线法);单细胞挑取法。
16. 在微生物生物转化过程中,供给发酵作用的化学营养物转化成细胞和代谢产物的得率系数是什么含义?举例说明。
用于对细胞反应过程中碳源等物质生成细胞或其它产物的潜力进行定量评价,在分批培养是,培养基的组成在不断变化,因此细胞得率系数一般不能视为常数,在某一瞬时的细胞得率系数称为微分细胞得率或瞬时细胞得率。
17. 根据发酵过程中产物形成比速率及生长比速率与时间的关系,有几种类型?试举例说明。
单一型,连续型,同步型
第四章
1. 微生物代谢的多样性表现在哪些方面?
微生物有自养、有异养,而且方式也极多:光能自养、化能自养、光能异养……微生物多样性是指微生物的生命形式的多样性,包括生理代谢类型、代谢产物、遗传基因及生态类型的多样性。
2. 什么是生物氧化?比较与非生物氧化之间的异同。
生物氧化是在生物体内,从代谢物脱下的氢及电子,通过一系列酶促反应与氧化合成水,并释放能量的过程。生物氧化的反应较为平缓,反应快,因为生物氧化一般有酶参与,酶能降低活化能,从而加快反应,但比较合适生物体的自身,比如葡萄糖在人体内被氧化时,它放的热不像在空气中燃烧那样的激烈。而非生物氧化一般是氧气的参加,有
的快,有的慢,比如燃烧就比较快,铁生绣就比较慢.加催化剂能加快反应,但不是降低活化能而加快反应的。
3. 比较产生ATP的三种机制。
1.有氧呼吸:在线粒体中,一分子葡萄糖,生成30~32个ATP。2.无氧呼吸:在细胞质中,葡萄糖分解为乳酸过程中会生成ATP。3.磷酸肌酸转化:在脊椎动物中,磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下,将其磷酸基转移到ADP分子中,从而形成ATP。
4. 比较呼吸和发酵、有氧呼吸和无氧呼吸的异同。
呼吸和发酵的异同:呼吸和无氧呼吸的本质是一样的,底物脱氢后电子经过呼吸链产能,能量来源主要是氧化磷酸化。只不过无样呼吸电子传递给了氧化性的外源物质如硝酸盐、硫酸盐等。发酵是电子不经过电子传递链,直接交给代谢中间物,如丙酮酸,主要靠底物水平磷酸化产能。
有氧呼吸和无氧呼吸的异同:共同点:①有氧呼吸和无氧呼吸都是生活细胞内在酶的参与下,将有机物逐步氧化分解并释放能量的过程。②他们都可为植物的生命活动提供能量和中间产物。③有氧呼吸和无氧呼吸最初的反应历程都经过了糖酵解阶段。不同点:①有氧呼吸要有分子氧的参与;无氧呼吸在有氧和无氧的条件下都能进行。②有氧呼吸能将呼吸底物彻底氧化分解为二氧化碳和水,释放的能量多;无氧呼吸对呼吸底物进行不彻底的氧化分解,释放的能量少,而且他的生成物:酒精、乳酸对植物有毒害作用。③有氧呼吸产生的中间产物多,即为机体合成作用所能提供的原料多;无氧呼吸产生的中间产物少,为机体合成作用所能提供的原料也少。
5. 发酵的狭义和广义概念。
狭义的就是指微生物的发酵工程,广义上发酵是这样一种生物氧化方式:在没有外源最终电子受体的条件下,化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化与内源的(已经经过该细胞代谢的)有机化合物的还原相耦合,一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化,而是通过底物(激酶的底物)水平磷酸化来获得代谢能ATP;能源有机化合物释放的电子的一级电子载体NAD,以NADH的形式直接将电子交给内源的有机电子受体而再生成NAD,同时将后者还原成发酵产物(不完全氧化的产物)。
6. 比较化能异养微生物的生物氧化中主要的脱氢和产能途径。
一、底物脱氢的四条主要途径:以葡萄糖作为典型底物1、EMP途径(糖酵解途径)。2、HMP途径(己糖-磷酸途径)。3、ED途径 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径 KDPG。4、TCA循环(三羧酸循环)。二、递氢和受氢根据递氢特别是最终氢受体不同划分1、发酵(分子内呼吸)无氧条件下,底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应。在此过程中,有机物是氧化基质,又是最终氢受体,且是未彻底氧化产物,结果仍积累有机物,产能少。在发酵过程中,借底物水平磷酸化合成ATP,是合成ATP唯一方式。2、有氧呼吸(呼吸作用):底物脱氢后,经完整的呼吸链(电子传递链)递氢,以分子氧作为最终氢受体,产生水和放出能量。在电子传递过程中,通过与氧化磷酸化反应偶联,产生ATP,称氧化磷酸化。3、无氧呼吸(厌氧呼吸):以无机氧化物代替分子氧作为最终氢受体的生物氧化。氧化磷酸化合成ATP,但有些
能量转移到最终受体,产能不多。
7. 在有氧条件下葡萄糖经酵解和氧化磷酸作用形成的ATP分子总数。
3mol,36mol
8. 请写出在厌氧条件下微生物发酵经EMP途径的6种丙酮酸代谢产物。
乳酸,NAD+,ATP,乙酰CoA,NADP, 乙醇
9. 试比较同型乳酸发酵和异型乳酸发酵、细菌的酒精发酵与酵母菌的酒精发酵有何不同?
同型乳酸发酵:葡萄糖通过EMP途经,并且只单纯产生两分子乳酸。异型乳酸发酵:葡萄糖经HMP途径发酵后除主要产生乳酸外还产生乙醇、乙酸、二氧化碳等多种产物。同型乙醇发酵:酿酒酵母能够通过EMP途径进行同型酒精发酵,即由EMP途径代谢产生的丙酮酸经过脱羧放出CO2,同时生成乙醛,乙醛接受糖酵解过程中释放的NADH+H+被还原成乙醇。这是一个低效的产能过程,大量能量仍然贮存于乙醇中,其总反应为:葡萄糖+2ADP+2Pi-----2乙醇+2CO2+ 2ATP。异型乙醇发酵:一些细菌能够通过HMP途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和CO2等,我们也可以称其为异型乙醇发酵,异型乙醇发酵总反应式为:葡萄糖+ADP+Pi-----乳酸+乙醇+CO2+ATP。
10. 比较化能营养型微生物在不同条件下产生ATP和还原力的方式与特点。
异养微生物产还原力:EMP途径,HMP途径,ED途径,TCA途径;产ATP:好氧呼吸,无氧呼吸,发酵。自养微生物中的化能自养产ATP和还原力是通过氧化无机底物;光能营养微生物是靠1.循环光合磷酸化2.非循环光合磷酸化 产生ATP和还原力。
11. 请找出分解代谢途径与合成代谢途径汇合的四个地方。
1-磷酸葡萄糖、 6-磷酸葡萄糖、1-6-二磷酸果糖、3-磷酸甘油醛。
12. 简述磷酸烯醇丙酮酸与草酰乙酸这两种关键中间代谢物的回补途径。
三羧酸循环中通过多种方式生成草酰乙酸,以利于乙酰辅酶A进入三羧酸循环降解。增加苹果酸的含量,减少柠檬酸的含量,由丙酮酸羧化酶生成草酰乙酸的反应,进行磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶反应。
13. 微生物进行酶的调节的方式有哪些?试述细胞中酶活性调节以及酶合成调节的机制。
酶的激活、酶的抑制、酶的诱导。酶活性调节、酶合成调节。酶活性的调节可以通过两种方式来实现;(1)已有酶活性的调节,即对存在细胞中的酶,通过分子构象的改变或共价修饰来改变其活性,包括变构调节和共价修饰调节。(2)通过改变酶的浓度和含量进行的调节。酶合成调节:操纵子:是基因表达和控制的一个完整单元,其中包括结构基因,调节基因,操作子和启动子。
14. 举例分析用营养缺陷型突变株及抗结构类似物突变株积累中间代谢产物的机制?
用加有青霉素的培养基来选择细菌的营养缺陷型的一种方法。也就是由于青霉素是细菌细胞壁的合成抑制剂,利用其可杀死正在繁殖的细菌的性质,对所有青霉素敏感菌的一种方便的选择法。例如将细菌先在完全培养基中培养24小时,离心分离菌体,即用生理盐水(0.85%—0.95%NaCl溶液)反复离心洗涤2—3次,然后在加有青霉素(100—300单位/立升)的基本培养基中于最适温度中培养24小时。这时不是营养缺陷型的原来野生型细胞会因不断分裂而被青霉素所杀死。然后将菌悬液放在完全琼脂培养基进行平面培养,在平面上长
出来的菌落大多为营养缺陷型。通过与影印法并用,可高效率地分离到变异菌株。
第五章
1. 何为适宜环境、不适宜环境、恶劣环境?
适宜环境是指适合生物居住的地方。不适宜环境是指不适合生物居住的地方。恶劣环境是之不好的地方。
2. 何为最适生长温度、最低生长温度、最高生长温度?极端温度对微生物的影响如何?有何应用?
所谓最适生长温度就是微生物在这个温度下各项代谢途径运作迅速,生长繁殖可以处于对数生长期。最低生长温度是指微生物,动植物所能承受的最低的生长温度。最高生长温度是指微生物所能承受的最高的生长温度。极端温度会使不适应的微生物死亡,在工程中使用在极端温度中能存活的微生物。
3. 嗜冷菌及嗜热菌生长的原因。
嗜冷菌之所以可以在冰点下存活与繁殖,是因为它们有一种特殊的脂类细胞膜。这种细胞膜在化学上可以抵御由极寒带来的硬化,使得其内蛋白质呈现出“抗冻能力”,在水的熔点以下仍然能够保持其内环境为液态并且保护其DNA免受伤害。嗜热菌在高温下仍然能够不失活性并进行正常生长原因: 1)类脂的敏感作用2)重要代谢产物的迅速再合成3)蛋白质的热稳定性。
4. 固体、液体培养基Aw的影响因素各有哪些?
营养成分的改变,培养菌的大量生长,营养物之间的反应。
5. 什么是最适生长温度、最适发酵温度?
所谓最适生长温度就是微生物在这个温度下各项代谢途径运作迅速,
生长繁殖可以处于对数生长期。在发酵过程中,应为各类微生物提供适合它们自身生长繁殖的温度是最适发酵温度。
6. 渗透压对微生物有何影响?
在等渗溶液中,微生物正常生长繁殖;在高渗溶液中,细胞失水收缩,而水分为微生物生理生化反应所必需,失水会抑制其生长繁殖;在低渗溶液中,细胞吸水膨胀,大多数微生物具有较为坚韧的细胞壁,而且个体较小,因而在低渗溶液中一般不会像无细胞壁的细胞那样容易发生裂解,具有细胞壁的微生物受低渗透压的影响不大。
7. 如何改变培养基的表面张力?
一些无机盐可增强溶液的表面张力,有机酸、蛋白质、肥皂、多肽和醇等能降低溶液的表面张力。能改变液体表面张力的物质为表面活性剂,分为阳离子型、阴离子型和非离子型三类。表面活性剂加入培养基中,可影响微生物细胞的生长和分裂。阴离子表面活性剂有肥皂、十二烷基磺酸钠等。非离子型表面活性剂为一些高分子化合物,如聚醛类表面活性剂,非离子型表面活性剂不电离,无抑菌活性。阳离子型表面活性剂主要有季铵盐类化合物等,阳离子型表面活性剂有明显的抗菌活性。其作用机理:降低表面张力,便于机械除菌;抑制酶,使蛋白质变性;破坏细胞膜,造成渗漏。季铵盐类表面活性剂有杀菌和清洁作用,使用不受温度影响,气味低、无毒、无腐蚀性、穿透性好。
8. 紫外线为何能引起微生物死亡或变异?最有效波长是多少?
波长200~290nm的紫外线能穿透细菌、病毒的细胞膜,给核酸(DNA)以损伤,使细胞失去繁殖能力,达到快速杀菌的效果。
波长200~290nm。
9. 电离辐射为何能引起微生物死亡或变异?
这些射线间接地通过引起水及其他物质的电离,形成游离基团(自由基)。再通过这些自由基与生物大分子物质反应并使之失活。X射线:—高能电子兹波 0.6~1360A波长范围0.1~0.01nm,具有杀菌和诱变作用。波长越短、杀菌力越强,致死量以内的X射线可使微生物发生突变。
10. 环境pH怎样影响微生物的生长及生存?
pH变大会使嗜酸微生物减少和消失,pH变小会使嗜碱微生物减少和消失。
11. 在发酵过程中,发酵液的pH为何发生变化?如何防止或调整?
菌体在生长过程中 产酸产气,pH下降。把酸反应掉,酸性气体排放掉,发酵液预处理。
12. 氧对各种类型微生物的影响如何?
对于氧的需要,微生物有三种类型:好氧型、厌氧型和兼氧型。氧气是好氧型细菌的生活条件,也就是说,没有氧气它们就不能生存。氧气是厌氧型细菌的生活抑制物质,氧气对他们的生活和生存形成抑制。兼氧型细菌在有氧和缺氧的条件下都能正常生活,有氧的情况下通常生活生长得更好(物质能够得到充分的利用)。
13. 何谓灭菌、消毒、防腐?
灭菌是指用物理或化学的方法杀灭全部微生物,包括致病和非致病微生物以及芽孢,使之达到无菌保障水平。消毒 是指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法。防腐就是通过采取各种手段,保护容易腐蚀物品的,来达到延长其使用寿命的目的。
14. 常用的灭菌、消毒方法有哪些?各种方法的原理、适用范围、注意问题是什么?
常用的灭菌、消毒法:1.高压蒸气法:应用最普遍,效果亦很可靠。高压蒸气灭菌法用于能耐高温的物品,如金属器械、玻璃、搪瓷、敷料、橡胶制品等;
2.煮沸法:适用于金属器械、玻璃制品及橡胶类等物品; 3.火烧法:适用于金属器械;
4.药液浸泡法:适用于锐利器械、内镜和腹腔镜等不适于热力灭菌的器械;
5.甲醛蒸气熏蒸法:适用于金属器械、玻璃、搪瓷及各种导管。
15. 常用的化学消毒剂有哪些?各种消毒剂的作用原理及适用范围?
1戊二醛2过氧乙酸3含氯消毒剂等等。
1戊二醛:属高效消毒剂,具有广谱、高效、低毒、对金属腐蚀性小、受有机物影响小、稳定性好等特点。适用于医疗器械和耐湿忌热的精密仪器的消毒与灭菌。其灭菌浓度为2%,市售戊二醛主要有:2%碱性戊二醛和2%强化酸性戊二醛两种。(1)杀菌原理:醛类消毒剂对微生物的杀灭作用主要依靠醛基,此类药物主要作用于菌体蛋白的疏基、羟基、羧基和氨基,可使之烷基化,引起蛋白质凝固造成细菌死亡。(4)戊二醛的应用 ①医疗器械的消毒与灭菌②内窥镜的消毒与灭菌。
2过氧乙酸:又叫过醋酸,它是目前所有化学消毒剂中比较突出的一种消毒剂。属高效消毒剂、市售浓度为16-20%。(1)杀菌原理:过氧乙酸的杀菌原理有两点: ①依靠强大的氧化作用使酶失去活性,
造成微生物死亡; ②通过改变细胞内的pH值,而损伤微生物。(2)适用范围:适用于耐腐蚀物品、环境、皮肤等的消毒与灭菌。 3含氯消毒剂:凡是能溶于水,产生次氯酸的消毒剂统称含氯消毒剂。它是一种古老的消毒剂,但至今仍然是一种优良的消毒剂。通常所说的含氯消毒剂中的有效氯,并非指氯的含量,而是消毒剂的氧化能力,相当于多少氯的氧化能力。该消毒剂分为以氯胺类为主的有机氯和以次氯酸为主的无机氯。前者杀菌作用慢,但性能稳定,后者杀菌作用快速,但性能不稳定。(1)杀菌原理:含氯消毒剂的杀菌机理有3点:①次氯酸的氧化作用:次氯酸为很小的中性分子,它能通过扩散到带负电荷的菌体表面,并通过细胞壁穿透到菌体内部起氧化作用,破坏细菌的磷酸脱氢酶,使糖代谢失衡而致细菌死亡;②新生态氧的作用,由次氯酸分解形成新生态氧,将菌体蛋白质氧化;③氯化作用,氯通过与细胞膜蛋白质结合,形成氮氯化合物,从而干扰细胞的代谢,最后引起细菌的死亡。(3)杀菌作用:通常能杀灭细菌繁体、病毒、真菌孢子及细菌芽胞。
16. 抗生素对微生物的作用机制分几类?试各举一例。
抗生素主要是对细菌起作用,作用机理是破坏细菌细胞壁的形成,使细胞壁的肽聚糖的肽间桥断裂或不能合成。
第六章
1. 如何从自然界中筛选一株α—淀粉酶产生细菌(芽孢杆菌)?
1、取样:选择含淀粉丰富的土壤为最佳 2、无菌水溶解:充分震荡
3、高温处理:60度的高温处理样品1小时,目的是杀死微生物营养
体,残留芽胞
4、稀释涂平板:培养基用含淀粉的培养基配制 5、培养:培养1-3天后,观察。
6、初筛与纯化:挑取有降解圈的细菌单菌落,并在平板上纯化3次,然后4摄氏度斜面保存。
7、鉴定:参照《伯杰氏细菌手册》鉴定或者利用分子生物学手段鉴定,进一步确认是否为枯草芽孢杆菌。
8、复筛:测定其淀粉酶活,最后确定诱变出发菌株
9、诱变:选择合适诱变源,建议采用物理诱变和化学诱变相结合的复合诱变方式。
10、筛选:采用上述初筛和复筛方案进行诱变鉴定
11、遗传稳定性鉴定:筛选出的菌株,要经过多次传代之后,再进一步鉴定其产生淀粉酶的能力是否发生了变化。如果产生了回复突变,则需要重复诱变筛选过程,直至到筛选出遗传稳定的高产菌株为止。
2. 平皿反应快速检出法有哪些?适用对象如何?
纸片培养显色法、透明圈法、变色圈法、生长圈法、抑制圈法 本法适用于原水、生活用水、工艺循环冷却水中异养菌的测定。
3. 厌气微生物的培养方法及原理。
厌氧培养:也称“厌气培养”。这类微生物在培养时,不需要氧气参加。在厌氧微生物的培养过程中,最重要的一点就是要除去培养基中的氧气。一般可采用下列几种方法:a.降低培养基中的氧化还原电位:常将还原剂如谷胱甘肽、硫基醋酸盐等,加入到培养基中,便可达到目的。有的将一些动物的死的或活的组织如牛心、羊脑加入到培养基
中,也可适合厌氧菌的生长。b.化合去氧:这也有很多方法,主要有:用焦性没食子酸吸收氧气;用磷吸收氧气;用好氧菌与厌氧混合培养吸收氧气;用植物组织如发芽的种子吸收氧气;用产生氢气与氧化合的方法除氧。c.隔绝阻氧:深层液体培养;用石蜡油封存;半固体穿刺培养。d.替代驱氧 用二氧气碳驱代氧气;用氮气驱代氧气;用真空驱代氧气;用氢气驱代氧气;用混和气体驱代氧气。厌气微生物的培养原理:厌氧微生物在生长过程中,不需要分子氧。分子氧存在对它们生长产生毒害,不是被抑制,就是被杀死。
4. 菌种退化的表现、原因、防止措施如何?
菌种退化的形态表现:某些双核菌丝出现生长缓慢和白色、浓密的角形菌落;菌丝长势变稀,子实体原基的产生减少;产生无性孢子的能力大幅度上升或大幅度下降。代谢产物的变化:药用菌产生有药理活性次生代谢产物的能力大幅度下降;菌丝越来越稀,菌球少,毛刺少,培养周期越来越长,菌丝易老化,镜检时发现空泡多。色香的变化:菌株斜面培养时,产生异常的色素或由产出色素变为不产色素,或产出色素量大幅度增加或减少。镜检时,大量的菌丝由原来的锁状联合变成无锁状联合而出现大量单核化菌丝。原因: 1、自发突变 菌种退化的主要原因是有关基因的负突变。2、通过诱变获得的高产菌株本身不纯.高产突变只发生在一个核上,随着核的分离,原来未变异的低产性状逐渐恢复。单核微生物由于高产突变只发生在一条DNA链上,也往往发生分离回复的现象。3、培养、保藏条件 可以通过对自发突变率的影响来表现,也可在不改变基因现的情况下表现。合理的
育种、选用合适的培养基、创造良好的培养条件、采用有效的菌种保藏方法等可以有效的防止菌种的退化。常用的菌种保藏方法有斜面低温保藏法、液体石蜡保藏法、滤纸保藏法、沙土保藏法、液氮冷冻保藏法、冷冻干燥保藏法。
5. 菌种保藏的目的、原理、各种保藏方法的理论依据,适用对象及保藏期如何?
(一)、菌种保藏的目的:微生物在使用和传代过程中容易发生污染、变异甚至死亡,因而常常造成菌种的衰退,并有可能使优良菌种丢失。菌种保藏的重要意义就在于尽可能保持其原有性状和活力的稳定,确保菌种不死亡、不变异、不被污染,以达到便于研究、交换和使用等诸方面的需要。
(二)、菌种保藏的原理:无论采用何种保藏方法,首先应该挑选典型菌种的优良纯种来进行保藏,最好保藏它们的休眠体,如分生孢子、芽孢等。其次,应根据微生物生理、生化特点,人为地创造环境条件,使微生物长期处于代谢不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。这些人工造成的环境主要是干燥、低温和缺氧,另外,避光、缺乏营养、添加保护剂或酸度中和剂也能有效提高保藏效果。
(三)、菌种保藏的方法:1、斜面低温保藏法:将菌种接种在适宜的斜面培养基上,待菌种生长完全后,置于4℃左右的冰箱中保藏,每隔一定时间(保藏期)再转接至新的斜面培养基上,生长后继续保藏,如此连续不断。此法广泛适用于细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等大多数微生物菌种的短期保藏及不宜用冷冻干燥保藏的菌种。放线菌、霉菌和有芽孢的细菌一般可保存6个月左右,无芽孢的细菌可保存1个月左右,酵母菌可保存3个月左右。如以橡皮塞代替棉塞,
再用石蜡封口,置于4℃冰箱中保藏,不仅能防止水分挥发、能隔氧,而且能防止棉塞受潮而污染。这一改进可使菌种的保藏期延长。该法的优点是简便易行,容易推广,存活率高,故科研和生产上对经常使用的菌种大多采用这种保藏方法。其缺点是菌株仍有一定程度的代谢活动能力,保藏期短,传代次数多,菌种较容易发生变异和被污染。 2、石蜡油封藏法:此法是在无菌条件下,将灭过菌并已蒸发掉水分的液体石蜡倒入培养成熟的菌种斜面(或半固体穿刺培养物)上,石蜡油层高出斜面顶端lcm,使培养物与空气隔绝,加胶塞并用固体石蜡封口后,垂直放在室温或4℃冰箱内保藏。使用的液体石蜡要求优质无毒,化学纯规格,其灭菌条件是:150~170℃烘箱内灭菌lh;或121℃高压蒸汽灭菌60~80min,再置于80℃的烘箱内烘干除去水分。由于液体石蜡阻隔了空气,使菌体处于缺氧状态下,而且又防止了水分挥发,使培养物不会干裂,因而能使保藏期达1~2年,或更长。这种方法操作简单,它适于保藏霉菌、酵母菌、放线菌、好氧性细菌等,对霉菌和酵母菌的保藏效果较好,可保存几年,甚至长达10年。但对很多厌氧性细菌的保藏效果较差,尤其不适用于某些能分解烃类的菌种。
3、砂土管保藏法这是一种常用的长期保藏菌种的方法,适用于产孢子的放线菌、霉菌及形成芽孢的细菌,对于一些对干燥敏感的细菌如奈氏球菌、弧菌和假单胞杆菌及酵母则不适用。其制作方法是,先将砂与土分别洗净、烘干、过筛(一般砂用60目筛,土用120目筛),按砂与土的比例为(1~2):1混匀,分装于小试管中,砂土的高度约
1cm,以121℃蒸汽灭菌1~1.5h,间歇灭菌3次。50℃烘干后经检查无误后备用。也有只用砂或土作载体进行保藏的。需要保藏的菌株先用斜面培养基充分培养,再以无菌水制成108~1010个/ml菌悬液或孢子悬液滴入砂土管中,放线菌和霉菌也可直接刮下孢子与载体混匀,而后置于干燥器中抽真空约2~4h,用火焰熔封管口(或用石蜡封口),置于干燥器中,在室温或4℃冰箱内保藏,后者效果更好。砂土管法兼具低温、干燥、隔氧和无营养物等诸条件,故保藏期较长、效果较好,且微生物移接方便,经济简便。它比石蜡油封藏法的保藏期长,约1~10年。中国科学院微生物研究所用砂土管保藏法保藏放线菌。
4、麸皮保藏法:麸皮保藏法亦称曲法保藏。即以麸皮作载体,吸附接入的孢子,然后在低温干燥条件下保存。其制作方法是按照不同菌种对水分要求的不同将麸皮与水以一定的比例1:(0.8~1.5)拌匀,装量为试管体积2/5,湿热灭菌后经冷却,接入新鲜培养的菌种,适温培养至孢子长成。将试管置于盛有氯化钙等干燥剂的干燥器中,于室温下干燥数日后移入低温下保藏;干燥后也可将试管用火焰熔封,再保藏,则效果更好。此法适用于产孢子的霉菌和某些放线菌,保藏期在1年以上。因操作简单,经济实惠,工厂较多采用。中国科学院微生物研究所采用麸皮保藏法保藏曲霉,如米曲霉、黑曲霉、泡盛曲霉等,其保藏期可达数年至数十年。
5、冷冻真空干燥保藏法:冷冻真空干燥保藏法又称冷冻干燥保藏法,简称冻干法。它通常是用保护剂制备拟保藏菌种的细胞悬液或孢子悬
液于安瓿管中,再在低温下快速将含菌样冻结,并减压抽真空,使水升华将样品脱水干燥,形成完全干燥的固体菌块。并在真空条件下立即融封,造成无氧真空环境,最后置于低温下,使微生物处于休眠状态,而得以长期保藏。常用的保护剂有脱脂牛奶、血清、淀粉、葡聚糖等高分子物质。由于此法同时具备低温、干燥、缺氧的菌种保藏条件,因此保藏期长,一般达5~15年,存活率高,变异率低,是目前被广泛采用的一种较理想的保藏方法。除不产孢子的丝状真菌不宜用此法外,其他大多数微生物如病毒、细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌等均可采用这种保藏方法。但该法操作比较烦琐,技术要求较高,且需要冻干机等设备。保藏菌种需用时,可在无菌环境下开启安瓿管,将无菌的培养基注入安瓿管中,固体菌块溶解后,摇匀复水,然后将其接种于适宜该菌种生长的斜面上适温培养即可。
6、液氮超低温保藏法:液氮超低温保藏法简称液氮保藏法或液氮法。它是以甘油、二甲基亚砜等作为保护剂,在液氮超低温(-196℃)下保藏的方法。其主要原理是菌种细胞从常温过渡到低温,并在降到低温之前,使细胞内的自由水通过细胞膜外渗出来,以免膜内因自由水凝结成冰晶而使细胞损伤。美国ATCC菌种保藏中心采用该法时,把菌悬液或带菌丝的琼脂块经控制致冷速度,以每分钟下降1℃/min 的速度从0℃直降到-35℃,然后保藏在-150℃~-196℃液氮冷箱中。如果降温速度过快,由于细胞内自由水来不及渗出胞外,形成冰晶就会损伤细胞。据研究认为降温的速度控制在(1~10)℃/min,细胞死亡率低;随着速度加快,死亡率则相应提高。液氮低温保藏的保护剂,
一般是选择甘油、二甲基亚砜、糊精、血清蛋白、聚乙烯氮戊环、吐温80等,但最常用的是甘油(10%~20%)。不同微生物要选择不同的保护剂,再通过试验加以确定保护剂的浓度,原则上是控制在不足以造成微生物致死的浓度。此法操作简便、高效、保藏期一般可达到15年以上,是目前被公认的最有效的菌种长期保藏技术之一。除了少数对低温损伤敏感的微生物外,该法适用于各种微生物菌种的保藏,甚至连藻类、原生动物、支原体等都能用此法获得有效的保藏。此法的另一大优点是可使用各种培养形式的微生物进行保藏,无论是孢子或菌体、液体培养物或固体培养物均可采用该保藏法。其缺点是需购置超低温液氮设备,且液氮消耗较多,操作费用较高。要使用菌种时,从液氮罐中取出安瓿瓶,并迅速放到35~40℃温水中,使之冰冻熔化,以无菌操作打开安瓿瓶,移接到保藏前使用的同一种培养基斜面上进行培养。从液氮罐中取出安瓿瓶时速度要快,一般不超过1min,以防其他安瓿瓶升温而影响保藏质量。并且取样时一定要戴专用手套以防止意外爆炸和冻伤。
第七章
1. 名词解释:生态系统,大肠菌群,互生,共生,竞争,拮抗,寄生,P/H指数,BIP指数,COD,BOD5,活性污泥,生物膜
生态系统:在一定空间范围内,植物、动物、真菌、微生物群落与其非生命环境,通过能量流动和物质循环而形成的相互作用、相互依存的动态复合体。
大肠菌群:需氧及兼性厌氧、在37℃能分解乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌。
互生:两种可以单独生活的生物,当它们一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的生活方式,称为互生。 共生:两种生物或两种中的一种由于不能独立生存而共同生活在一起,或一种生活于另一种体内,各能获得一定利益的现象。 竞争:同种或不同种生物因争夺食物、空间等资源而发生的负面影响。分为种内竞争和种间竞争两种。
拮抗:是指不同激素对某一生理效应发挥相反的作用从而稳定身体内环境
寄生:一种生物从另一种生物的体液、组织或已消化物质获取营养并造成对宿主危害的现象。
P/H指数:是水体中光合自养型微生物(P)与异养型微生物(H)密度的比值。
BIP指数:是水体中无叶绿素的微生物占所有微生物(有叶绿素和无叶绿素微生物)数的百分比。
COD:利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解,然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。 BOD5:五日生化需氧量
活性污泥:由细菌、真菌、原生动物和后生动物等各种生物和金属氢氧化物等无机物所形成的污泥状的絮凝物。有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。
生物膜:围绕细胞或细胞器的脂双层膜。由磷脂双层结合有蛋白质和
胆固醇、糖脂构成,起渗透屏障、物质转运和信号转导的作用。细胞内的膜系统与质膜的统称。
2. 试根据土壤的生态条件解释土壤是微生物大本营的原因。
土壤中微生物的种类繁多,几乎所有的微生物都能从土壤中分离筛选得到,要分离筛选某中微生物,多数情况都是从土壤采取样品.。土壤是微生物的大本营,一克沃土中含菌量高达几亿甚至几十亿; 微生物对土壤中各种物质的转化,包括有机物质的分解、营养元素的转化、土壤中新的有机质的合成以及土壤理化性质的改变;植物根系对微生物发育和活动的影响、微生物活动对植物营养、生长的利弊;土壤微生物和其他生物分泌的各种外酶和这些生物死亡自溶后释放的内酶,对土壤中各种物质转化的活性以及对土壤性质的影响;土壤微生物对污物、污水的净化,对有机农药残毒的降解以及土壤保健的作用;土壤微生物在厌气性分解有机物质中产生沼气的过程。
3. 土壤中微生物的种类、数量、分布有何特点和规律? 呈线性分布
4. 空气是否适合微生物生存和生长?为什么?
有的可以,有的不可以。好氧微生物需要氧气供给生长代谢;厌氧微生物遇到氧气会死亡。
5. 空气中是否有固定种类和数量的微生物?简述其来源。 有的。来源于光照。
6. 从生态学角度简述水体是否适合微生物生存和生长。水体中微生物的来源有哪些?
适合生长,因为水体中含有微生物所需要的养料和水料。
水体中大体的分为藻类(蓝藻也称蓝细菌,算做微生物里。)、原生动物、轮虫类、枝角类、桡足类、大型水生植物、维管束类等。
7. 影响水体中微生物种类和数量的主要因素有哪些?
水域的pH、水体的营养度、水体的营养成分、
8. 微生物之间的相互作用有哪几种类型?举例说明。
互生,共生,竞争,拮抗,寄生。
9. 我国饮用水卫生细菌学标准是什么?为什么选用大肠菌群数作为水的卫生细菌学指标?
1.细菌总数:是评价水质清洁和净化效果的一项指标。饮水细菌总数不超过100CFU/ml的标准,国内外已执行多年,我国各地水厂一般都能达到这一标准。细菌总数增多说明水被污染。2.总大肠菌群:总大肠菌群不只来自人和温血动物粪便,还来自植物和土壤。总大肠菌群是评价饮用水水质的重要指标。我国《生活饮用水卫生标准》(GB574985)中规定每升水不得超过3个。在拟修订的标准中规定任意l00ml水样中不得检出总大肠菌群。
因为大肠杆菌只在粪便中存在,测定大肠杆菌也就是检测食品被粪便污染的程度。这是食品检验的一项重要指标。
10. 污废水生物处理有哪些主要方法?请分别简述之。
水污染处理的几种基本方法:物理法:废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质、组成、状态及对水质的要求。一般废水的处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法三大类。利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物。例如用沉淀法除去水中相对密度大于1的悬浮颗粒的同时回收这些颗粒物;浮选法(或气浮法)可除去乳状油滴或相对密度近于1的悬浮物;过滤法可除去水中的悬浮颗粒;蒸发法用于浓缩废水中不挥发性的可溶性物质等。化学法:利用化学反
应或物理化学作用回收可溶性废物或胶体物质,例如,中和法用于中和酸性或碱性废水;萃取法利用可溶性废物在两相中溶解度不同的“分配”,回收酚类、重金属等;氧化还原法用来除去废水中还原性或氧化性污染物,杀灭天然水体中的病原菌等。生物法:利用微生物的生化作用处理废水中的有机物。例如,生物过滤法和活性污泥法用来处理生活污水或有机生产废水,使有机物转化降解成无机盐而得到净化。城市污水成分的99.9%是水,固体物质仅占0.03~0.06%左右。城市污水的生化需氧量(BOD5)一般在75~300mg/L。根据对污水的不同净化要求,废水处理的步骤可划分为一级、二级和三级处理。一级处理:一级处理可由筛滤、重力沉淀和浮选等方法串联组成,除去废水中大部分粒径在100μm以上的大颗粒物质。筛滤可除去较大物质;重力沉淀可除去无机粗粒和比重略大于1的有凝集性的有机颗粒;浮选可除去比重小于1的颗粒物(油类等)。废水经过处理后,一般达不到排放标准。二级处理:二级处理常用生物法和絮凝法。生物法主要除去一级处理后废水中的有机物;絮凝法主要是除去一级处理后废水中无机的悬浮物和胶体颗粒物或低浓度的有机物。三级处理:污水的处理目的是为了控制营养化或达到使废水能够重新[[right]][[image2]][[/right]]回用。所采用的技术通常分为上述的物理法、化学法和生物处理法三大类。如曝气、吸附、化学凝聚和沉淀、离子交换、电渗析、反渗透、氯消毒等。但所需费用较高,必须因地制宜,视具体情况确定。
11. 沼气发酵分哪几个阶段?各阶段有何特点?厌氧活性污泥中有哪些主要的
微生物类群?
沼气发酵是一种复杂的生化应过程。分三个阶段;第一阶段是液化阶段,即微生物通过胞外酶的作用使固体物质转化成可溶于水的物质;第二阶段是产酸阶段,可溶性物质胞内酶的作用下继续分解转化成低分子物质,如甲醇、乙醇、甲酸、乙酸等,同时也用部分释放出氢和二氧化碳,在这个阶段中,主要的产物是乙酸,占70%以上,所以成为产酸阶段;第三阶段是产甲烷阶段,在这个阶段中严格厌氧的产甲烷菌把产酸阶段形成的小分子化合物通过一步或几步的还原作用,最终形成甲烷和二氧化碳。活性污泥是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的茶褐色的絮凝体。其中的微生物主要由细菌组成,细菌主要有菌胶团细菌和丝状菌,数量可占污泥中微生物总量的90 %~95 %左右,细菌在有机废水的处理中起着最重要的作用。此外,活性污泥中还有原生动物和后生动物等微型动物。在处理生活污水的活性污泥中存在大量的原生动物和部分微型后生动物,通过辨别认定其种属,据此可以判别处理水质的优劣,因此将微型动物称为活性污泥系统中的指示生物。
第八章
1. 决定抗原免疫原性的因素有哪些?怎样才能获得高效价的抗体?
决定抗原免疫原性的只有抗原表面决定簇。当然了这是个笼统的概念,直接来说,就是抗原物质(可以使小分子物质、颗粒,也可以是大分子的蛋白质、甚至细胞等,这些抗原表面特异的空间形状,说白了就是抗原表面的、与众不同的形状。体内的免疫系统在接收了这些东西之后经过分析,认为是“非己”成分,从而产生能和这种空间形状
互补的抗体,从而消灭抗原。最常见的是甲状腺功能亢进,最具有代表性的红斑狼疮。理论上讲,一个个体的任何物质都可以引起另一个个体体内抗原的免疫应答,只是程度有重有轻而已。最多的还是蛋白质及其衍生类物质。
2. 单克隆抗体的主要优点有哪些?
单克隆抗体的优点是:理化性状高度均一、生物活性单一、与抗原结合的特异性强、便于人为处理和质量控制,并且来源容易。这些优点使其广泛应用于抗肿瘤等领域。
3. 放射免疫分析的基本原理?有哪些发展类型?
经典RIA是采用标记抗原(Ag*)和非标记抗原(Ag)竞争性结合有限量特异性抗体(Ab)的反应, 该反应体系中Ag*和Ag(标准抗原或待测抗原)具有等同的与Ab结合能力,可分别形成免疫复合物Ag*—Ab和Ag-Ab。当Ag*定量而Ab为限量,Ag*和Ag的化学量大于Ab的结合数目时。Ag*和Ag即通过竞争方式与Ab结合。随着Ag的增加则反应体系中Ag,分子与Ab结合的机会减少,形成Ag*Ab复合物以及测定时的放射量也降低。若以未结合的Ag*为F,Ag*—Ab复合物为B,则B/P或B/(B+F)与Ag的量变存在着函数关系 分离剂、放射免疫分析仪、放射免疫分析计数器。
4. 你认为利用抗原抗体反应的基本原理可怎样应用于工业微生物的菌种鉴定?
用特异性抗原免疫的动物B细胞构建抗体的噬菌体文库,抗体亲和性高,用与免疫抗原不同的抗原筛选得到的抗体亲和性普遍较低。可用模拟天然体细胞突变的方法来提高亲和力。如混杂重组法,即将己获得的轻链或重链的V片段切下,再克隆至随机的文库中的V区构成二级文库,使H链和L链混杂,可以使抗体片段的亲和性提高。利用PCR错配将随机突变引人至抗体的抗原结合区,也能提高对抗原的亲
和力。先用低亲和力的载体在噬菌体的PⅧ表达,筛选后、将抗体基因片段PCR扩增转至PⅢ上表达,可获得高亲和力的抗体片段。
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