微生物期末试题

因工程中，微生物可提供①基因的供体和受体。②产生各种工具酶③基因的载体是病毒、噬菌体、质粒；在细胞工程中，正是由于微生物学独特的实验技术如显微技术、无菌操作技术、消毒灭菌技术、纯种分离和克隆化技术、深层液体发酵技术、原生质体制备和融合技术以及各种DNA重组技术向生命科学的其它领域渗透才产生了细胞工程；在发酵工程中，发酵的主体是微生物；在酶工程中，所用的酶大多数是由微生物所产生的。因此，微生物是生物工程的基础，有着突出的不可替代的地位。

2、答：鱼腥蓝细菌属Anabaena属于光能自养型微生物，它的能源是光，氢供体是无机物，基本碳源是CO2，红螺菌属Rhodospirillum 属于光能异养型微生物，它的能源是光，氢供体是有机物，碳源为CO2和简单的有机物；硝化细菌属Nitrobacter属于化能自养型微生物，它依靠氧化NH4、NO2等无机物获得能量，氢供体为还原态无机物，碳源为CO2；大肠杆菌E.coli属于化能异养型微生物，它依靠氧化有机物获得能量，氢供体为有机物，碳源也是有机物如葡萄糖等。

3、答：在许多微生物中，可用天冬氨酸作原料，通过分支代谢途径合成出赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。但在代谢过程中，一方面由于赖氨酸对天冬氨酸激酶有反馈抑制作用，另一方面，由于天冬氨酸除用于合成赖氨酸外，还要作为合成甲硫氨酸和苏氨酸的原料，因此，在正常细胞内，就很难累积较高浓度的赖氨酸。工业上利用谷氨酸棒杆菌的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。由于它不能合成苏氨酸脱氢酶，故不能合成高丝氨酸，也不能产生苏氨酸和甲硫氨酸，在补以适量高丝氨酸的条件下，可在较高糖浓度和铵盐的培养基上，产生大量的赖氨酸。

4、答：1)Ames试验是一种利用细菌营养缺陷型的回复突变株来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的方法。其原理是：鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株在基本培养基的平板上不能生长，如发生回复突变变成原养型后则能生长。

2)方法大致是在含有可疑化学致癌剂的试样中加入鼠肝匀浆液，经一段时间保温后，吸入滤纸片中，然后将滤纸片放置于基本培养基平板中央。经培养后，出现3种情况：1)在平板上无大量菌落产生，说明试样中不含致癌剂；2)在纸片周围有一抑制圈，其外周有大量菌落，说明试样中有较高浓度致癌剂存在；3)在纸片周围有大量菌落，说明试样中有适量致癌剂存在。

5、答：1)查资料，找出检测苯酚的标准测定方法。2)采样，在被苯酚污染的土壤中取土。3)富集培养，将采到的土样进行驯化，不断提高苯酚的浓度，使苯酚降解菌在数量上占优势。4)取适量富集后的菌液在以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐培养基中培养，设对照，生长后测富集液中苯酚的浓度，观察降解效果。5)纯种分离和性能测定，将富集后的菌液稀释涂布，挑取单菌落，在以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐培养基中培养，测定降解效果，从中选出高效降解菌。

6、答：Bacillus subitis的纯化1)制备无菌水和牛肉膏蛋白胨培养基平板，将菌苔刮下，用无菌水制成菌悬液；2)将菌悬液置于100℃沸水浴中，保温5分钟；3)将保温后的菌悬液按倍比稀释，使每ml稀释菌悬液中含菌约200-300个，吸取0.1ml稀释菌悬液涂平板，置于30℃下培养2天；4)待平板上长出菌落后，挑取表面干燥的菌落，镜检并革兰氏染色鉴定该菌落为Bacillus subitis菌；5)挑出该单菌落，进一步采用平板划线分离纯化。

Lentinus edodes的纯化：将菌丝连同培养基一起挖出，制备PDA平板，在平板中央放置一

个已灭菌的牛津杯或空心玻璃管，在牛津杯或空心玻璃管中央接种，待菌丝长出后，切取菌丝尖端纯化，转管。或配制Martin培养基，加入链霉素，配成30μg/mL浓度，接种后取单菌落转管。

7、答：图解如下：

1)生物固氮：常温常压下，固氮生物通过体内固氮酶的催化作用，将大气中游离的分子态N2还原为NH3的过程。

2)硝化作用：土壤中由氨化作用生成的NH3，经硝化细菌氧化生成亚硝酸、硝酸的过程。 3)同化型硝酸盐还原作用：以硝酸盐作营养，合成氨基酸、蛋白质和核酸等含氮物的过程。 4)氨化作用：含氮有机物通过各类微生物分解、转化成氨的过程。

5) 反硝化作用：微生物还原NO3－产生气态N2的过程。即硝酸盐的异化还原。

8、答：(1)好气性的固氮菌通过呼吸作用和构象保护来实现。(2)蓝细菌的固氮场所在异形胞，不含光合系统Ⅱ，不产O2；异形胞的外膜起到阻止O2进入的作用；异形胞内氢酶活跃，使异形胞能维持很高的还原状态。(3)根瘤菌和高等植物形成共生体系，根瘤菌处于泡膜内，有阻止O2进入的作用；木栓层和细胞间隙有阻碍作用；根瘤内的豆血红蛋白可以为根瘤菌提供高流量、低浓度的O2。

9、答：将供试菌株制成菌悬液，置于低剂量紫外线下照射处理后，与营养琼脂培养基混匀后倒平板，经培养后观察平板上长出的菌落情况，由于溶源菌细胞内的前噬菌体经低剂量紫外线下照射处理后，会转变成裂性噬菌体，进入裂解性循环，使细胞破裂，即诱发裂解，这时便会在菌苔上形成噬菌斑。如果出现噬菌斑，则证明该菌株为溶源菌。

10、答：1)研究细菌的芽孢有重要的理论和实践意义。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要形态学指标。在实践上，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，有利于对各种消毒、杀菌措施的优劣的判断等等，当然芽孢的存在也增加了医疗器械使用上以及食品生产、传染病防治和发酵生产中的各种困难。2) 渗透调节皮层膨胀学说认为：芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差，而皮层的离子强度很高，这就使皮层产生了极高的渗透压去夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀，核心部分的细胞质却变得高度失水，正是由于这种失水的核心造成了芽孢具有极强的耐热性。

11、答：1)在微生物的培养过程中，培养基中的糖类、脂肪等有机物经微生物分解，氧化成有机酸，使pH值下降，蛋白质脱羧成胺类而使pH值上升。硫酸铵等无机盐在微生物代谢过程中由于铵离子被选择吸收，留下硫酸根而使pH值下降，硝酸钠等无机盐在微生物代谢过程中由于硝酸根离子被选择吸收，留下钠离子而使pH值上升。在一般培养过程中，随着培养时间的延长，pH值会下降，在碳氮比高的培养基中尤为明显。2)调节措施：治标：中和反应，加NaOH、HCl等；治本：过酸时，加适当氮源，，提高通气量；过碱时，加适当碳源，降低通气量。

12、答：包括灭菌、消毒、防腐和化疗。灭菌和消毒的方法有物理因素灭菌，包括紫外线、可见光、辐射、高温、过滤等；化学因素有使用有机化合物如醇类、酸类、醛类、表面活性剂，无机物如重金属、卤化物、氧化剂，染色剂如结晶紫以及其它化学治疗剂如抗生素等。 干热灭菌：烘箱内热空气灭菌（160℃，2小时）或火焰灼烧干热灭菌。

湿热灭菌法：巴氏消毒法：60—85℃15秒至30分钟；煮沸消毒法：100℃，数分钟；间歇灭菌法：100℃灭菌8小时，搁置过夜，再100℃灭菌8小时；常规加压蒸汽灭菌法：121℃，半小时；连续加压蒸汽灭菌法：135℃—140℃，5—15秒。

13、答：⑴生长曲线分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期四个时期。

⑵稳定期的特点是细胞死亡数与增长数平衡，积累、合成代谢产物，菌体产量最高。

(3)生产上常需要缩短延滞期，延长稳定期。缩短延滞期措施：a以对数期种龄菌种接种。b增大接种量。c营养条件适宜。d通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；延长稳定期措施：生产上常通过补充营养物质（补料）或取走代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通气、搅拌或振荡等措施延长稳定生长期。

14、答：1)制备伊红美蓝琼脂培养基(EMB)和牛肉膏蛋白胨培养基，分别倒平板；将滤膜(醋酸纤维薄膜)制成圆片，取1000ml自来水，无菌条件下过滤；将滤膜取下，贴在EMB平板， 37℃下培养48小时后，观察并计菌落数。如果发现在透射光下呈紫色，反射光下呈绿色金属闪光的菌落有3 个或3 个以上，则该自来水大肠杆菌数超标。

2)另用无菌移液管吸取1 ml自来水，涂布于牛肉膏蛋白胨平板上，37℃下培养24小时后，观察并计菌落数。如果菌落数超过100个，则该自来水细菌总数超标。

15、答：肺炎链球菌Streptococcus pneumoniae转化过程如下：1)供体菌(strR即存在抗链霉素的基因标记)的dsDNA片段与感受态受体菌(strS有链霉素敏感型基因标记)细胞表面的膜连DNA结合蛋白相结合，其中一条链被核酸酶水解，另一条进入细胞；2)来自供体菌的ssDNA片段被细胞内的特异性蛋白RecA结合，并使其与受体菌核染色体上的同源区段配对、重组，形成一小段杂合DNA区段；3)受体菌染色体开始进行复制，于是杂合区也跟着得到复制；4)细胞分裂后，形成一个转化子strR和一个仍保持受体菌原来基因型strS的后代。

16、答：在这一方法中提到的所谓“浓缩”营养缺陷型突变株，裨是淘汰野生型，剩下营养缺陷型，因而，在一个群体的营养缺陷型突变株的比例明显提高。在培养环境中加抗生素为何能“浓缩”营养缺陷型突变株？这是因为一般抗生素的作用机制是抑制正在生长的生物细胞的某一或几步生物合成反应，致使细胞生长繁殖必需的细胞组成成分与相应功能缺失，最终导致细胞死亡或丧损生长繁殖能力。只有野生型菌株才能在基本培养基上生长，一旦生长，即被加入培养基中的抗生素“击中”，而营养缺陷型突变株由于在基本培养基中不能生长，因而，抗生素对这不起作用。最终通过终止法或稀释法消除抗生素的作用后，把有限的幸存的营养缺陷型突变株置于完全培养基中培养扩增，从而达到“浓缩”的目的。

17、答：基因工程是指人们利用分子生物学的理论和技术，自觉设计操纵改造和重建细胞的遗传核心——基因组，从而使生物体的遗传性状发生定向变异，以最大限度地满足人类活动的需要。基因工程的基本操作包括目的基因的取得，载体系统的选择，目的基因与载体重组体的构建，重组载体导入受体细胞，工程菌株的表达和检测等。

大肠杆菌的pBR322质粒上有两个抗药性标记，即氨苄青霉素抗性和四环素抗性标记，限制酶BamHⅠ在该质粒上的插入点在四环素抗性基因上，当外源DNA片段插入后会引起四环素

抗性基因失活。制备四环素平板、氨苄青霉素平板，将已转化的宿主细胞涂布，若在四环素平板上不能生长，在氨苄青霉素平板上能生长，则证明该菌已含有目的基因；若在两种平板上都能生长，则该菌不含目的基因。

18、答：水稻白叶枯病的病原菌是一种革兰氏阴性杆菌，其抗生菌多为放线菌。操作步骤：1)在已患病的植株上分离水稻白叶枯病原菌。2)取土样，制备含玻璃珠无菌水，将土样制成菌悬液。3)制备高氏一号平板，将土壤悬液作连续稀释至10-3，吸取1ml菌悬液涂平板。待菌落长出后纯化备用。4)制备牛肉膏蛋白胨培养基，与水稻白叶枯病菌混匀后倒平板。5)在上述平板上点接已纯化的放线菌，37℃培养48小时，观察有无抑菌圈，并比较抑菌圈大小。6)取抑菌圈较大的菌株进一步作拮抗试验，进行复筛。

19、答：1)该菌的生长曲线表现为二次生长曲线。在培养液中同时存在两种均能为微生物利用的主要营养物时，微生物将首先利用较易利用的营养物，进入稳定期后再利用第二营养物，再次开始新的对数期、稳定期，从而表现出二阶式的双峰生长曲线。对于大肠杆菌来说，葡萄糖代谢酶类总是不断合成，而乳糖代谢酶则只有当代谢底物存在时才会合成。

2)大肠杆菌的乳糖操纵子依次是启动子P、操纵基因lacO以及三个结构基因：lacZ基因，编码β-半乳糖苷酶，催化乳糖分解为葡萄糖和半乳糖；lacY编码透性酶，将乳糖转动到细胞内；lacA基因编码转乙酰酶。在启动子上游有调节基因i。调节基因在细胞中被不断转录出mRNA，并翻译成阻遏蛋白。当培养基中存在葡萄糖时，阻遏蛋白结合在lacO上，这时lacZYA的转录被阻止。当培养基中无葡萄糖而有乳糖时，扩散到细胞内的少量乳糖可同阻遏蛋白结合，使之改变构型，于是不能再同lacO结合，这时阻遏状态解除，lacZYA得以转录，大肠杆菌开始利用乳糖，这一现象称为葡萄糖效应。

20、答：抗体是指机体在抗原物质刺激下所形成的一类与抗原特异性结合的血清活性成分，又称免疫球蛋白。

免疫球蛋白(Ig)分子是由两两对称的四条多肽链借二硫键和非共价键连接而成。其中两条长的多肽链称为重链H，短的两条多肽链称为轻链L，重链与轻链，重链与重链之间均由二硫键相连，组成的Ig单体分子通式写作H2L2。Ig每条肽链的基本结构是由约100个氨基酸长的肽段经β折叠由链内二硫键拉近连成的环状构型，称为功能区。轻链由二个功能区组成，N端区其序列多变称为可变区VL，C端区序列保守称为稳定区CL。重链由一个N端V区和3-4个C端稳定区组成。轻链的V区和重链的V区共同组成了抗体的抗原结合部位，一个Ig单体有两个抗原结合部位，称为两价。

21、答：共有4种：a）F-菌株：不含F因子，没有性菌毛，但可以通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株（F+）； b）F+菌株：F因子独立存在，细胞表面有性菌毛。 c）Hfr菌株：F因子插入到染色体DNA上，细胞表面有性菌毛。d）F′菌株：Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时，形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子，特称为F′因子，细胞表面同样有性菌毛。其相互联系如图。

22、解：设每100ml初始菌数为N0＝1，经过t时间后菌数为Nt=3╳106，代时G=12.5分钟 Nt= N0╳2n，两边取对数后则lg Nt= lg N0+n╳lg2

繁殖代数n=( lg Nt– lg N0)/ lg2=3.322╳(6+0.47-0)=21.49代 保藏时间t = G╳n=21.49╳12.5≈274分钟 答：最多可保持274分钟。