微生物复习题

胞质基质 原核：细胞质基质 反应条件 反应产物 最终电子受体 O2 CO2、H2O、ATP（多） O2 无O2 乳酸、酒精、甲烷、ATP（少） 硝酸盐、硫酸盐、CO2、金属离子、有机分子 共同点：氧化分解有机物释能，有电子传递，TCA循环有关，电子受体有关。 生态学意义：很多环境无O2环境多，且部分微生物在无氧环境中也可以生长。一个环境存在多种电子受体时，其中的微生物将出现演替现象。 42. 现在大家都知道DNA是遗传物质，当时科学家是如何用实验证明DNA是遗传物质？

答：Alfed Hershey和Martha Chase(1952) 用放射性同位素35S标记蛋白质，32P标记DNA。宿主菌细胞分别放在含35S或含32P的培养基中。宿主细胞在生长过程中就被35S或32P标记上了。然后用噬菌体去感染分别被“S或”P标记的细菌，并在这些细菌中复制增殖。宿主菌裂解释放出很多子代噬菌体，这些子代噬菌体也被标记上35S或32P。

接着，用分别被35S，或32p标记的噬菌体去感染没有被放射性同位素标记的宿主菌，然后测定宿主菌细胞带有的同位素。被35S标记的噬菌体所感染的宿主菌细胞内很少有35S，而大多数35S出现在宿主菌细胞的外面。也就是说，35S标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后，并未进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。被32P标记的噬菌体感染宿主菌细胞后，测定宿主菌的同位素，发现32P主要集中在宿主菌细胞内。所以噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是DNA。

43. 什么是质粒？质粒有哪些种类？质粒有哪些基本特征？

答：质粒（Plasmid）是独立于染色体外的能进行自主复制的和稳定遗传的细胞质遗传因子。

质粒可以分为大肠杆菌的致育因子（Ｆ因子）、大肠杆菌素因子、抗药性 因子、致瘤因子、与抗菌素合成有关的质粒、抗重金属质粒、降解质粒、 隐秘质粒以及与糖发酵有关的质粒。

基本特征：a. 基因相对较少； b. 遗传信息不是必需的； c. 不同质粒在细胞内的大小和数量不同。严紧型质粒的复制与染色体复制受相同因素的控制, 每一个染色体的等价物只有一个或２个拷贝；松弛型的复制与染色体复制不受同一种因素控制，所以它们不受严格的控制。相当于每一个染色体的质粒数在１０－１５个拷贝之间； d. 具互不相容性，即某些属于同一组并具有共同阻遏物的质粒不能在一个细胞中共存； e. 有些质粒具有转移性，能在同一属不同种细胞之间或同一种不同菌株细胞之间进行转移，质粒除了自身转移外，还能带动宿主染色体的转移； f. 可消除性； g. 质粒大小在１－２×１０６道尔顿之间，一个细胞内的质粒分子量越小，则质粒数越多，分子量越大则质粒数越少。

44. 从现代生态学和遗传学角度谈谈质粒在科学研究和自然环境中有哪些作用和应用？

答：生态学：一些细菌体内含有能够控制某些污染物的基因，微生物降解能够使其合成降解某些污染物、有机物的蛋白质、酶。

遗传学：质粒可以游离存在或者整合到染色体上；遗传学上可以将目标基因加在质粒上移入目标生物，在生物体内进行表达。

45. 请你从生态学遗传角度谈谈细菌接合（conjugation）和转化(transformation)在自然环境中的作用和应用。

46. 为什么从事化学研究的人认为病毒不是生物？从病毒感染过程来看，要防止病毒感染宿主应采取哪些措施？ 47. 什么叫微生物的种和菌株？ 答：菌株（Strain）：又称品系。一个菌株是指由一个单细胞繁衍而来的克隆或无性繁殖系中的一个微生物或微生物群体。 种（Species）：微生物分类的基本单位，是显示高度相似性、亲缘关系极其接近、与其他种有明显差异的一群菌株的总称。

48. 请你谈谈如何给微生物命名，在书写微生物种名和属名过程中应注意哪些问题？ 答：微生物的名字有俗名和学名两种。俗名是通俗的名字，但涵义不够确切；学名是微生物的科学名称，学名的命名常用双名法。采用双名法命名时，学名由属名和种名构成。属名和种名均用斜体表示，属名在前，且第一个字母大写；种名在后，全部小写。

49. 现在很多人对细菌进行鉴定和分类时， 都要测定16S rDNA序列， 为什么？ 1) 16S rRNA普遍存在于真核细胞和原核细胞中； 2) 16SrRNA有重要且恒定的生理功能；

3) 在细菌中存在较大量的易于提取的16SrRNA； 4) 该分子内某些碱基顺序非常保守；

5) 其相对分子量大小适中，便于序列分析； 6) 现已有比较完善的16S rＲＮＡ数据库。

50. 根据你所学的微生物学基本知识，谈谈微生物在自然生态中的作用和在科学研究和日常生活中的应用。

1) 自然生态中：有机物降解，重金属污染物的降解；

2) 科学研究：微生物学促进了许多重大理论问题的突破，为分子生物学和分子遗传学的发展奠定基础；

3) 生活中应用：酒精发酵、乳酸发酵。

1. 什么是生物难降解物质, 矿化作用和生物放大作用?

1) 难降解物质(Xenobiotic):有一部分人工合成的化合物具有特殊的化学结构，并且它们的化学键也很特殊，目前微生物细胞存在的降解酶不认识这些化学结构和化学键，或者这些化学物质不能被运输到细胞内，或这些化合物不能诱导细胞合成降解酶，这些不能被微生物降解或只能被部分降解，结果这些物质便在环境中大量积累，把这类化合物叫做难降解物质。 2) 矿化作用（Mineralization）：指一个有机分子被微生物完全分解成无机物，如CO2和H2O等的过程。

3) 生物放大作用（Biological magnification）：有些污染物由于抗微生物分解和具有亲脂的特性，污染物进入细胞后积累在脂类中，结果与周围环境浓度相比高出许多，这些细胞被更高营养水平生物消化后留在其体内不能被降解与分泌到细胞外，而是进一步被浓缩在下一个营养水平细胞中。

2. 请你从分子水平上解释微生物如何对抗环境中的高浓度的重金属离子?

1. 生物吸附作用。胞外多糖、有机酸、铁载体。 2. 细胞外的沉淀作用和结晶作用。 3. 与细胞运输有关的抗性机制。 4. 细胞内的隔离作用和解毒作用。 5. 金属的转化作用。

3. 请你从基因水平上解释微生物如何抗环境中越来越多的有机污染物? 1) 基因转移。 2) 点突变。

3) 重组和转座。DNA重排、基因二倍化、转座作用、插入活化作用。

4. 微生物抗重金属的分子机制和抗放射性元素的分子机制在本质上有什么异同点?

5. 苯环类污染物种类是很多的, 不同种微生物代谢这些污染物时可以产生一些共同的环裂解前体物, 请问这些共同前体物是什么? 这对环境污染物降解有何好处?

羟基化底物。

6. 与苯环开裂有关的双加氧酶有什么特征? 这些特性有什么实际用途? 双加氧酶所催化的底物必须是苯环上取代有邻位或对位羟基的底物。当两个羟基处在邻位上时，此酶可以催化取代有羟基的两个碳之间的连键发生断裂，也可以催化取代有羟基的两个碳以外的C-C键发生断裂，在这种情况下，可以发生近侧的C-C键断裂，也可以发生这侧C-C键断裂。

双加氧酶对底物有相当的专一性，但没有绝对的专一性，所以此酶可以断裂各种邻位和对位的双羟基苯化合物，这对于降解自然界中多种多样的污染物具有重要的意义。

7. 微生物脱去煤和石油中有机物中硫的速率是非常慢的, 目前永远无法满足工业规模生产的需求, 那么要加快微生物脱硫速率你认为在代谢工程应进行哪些工作?

1) 大多数石油化学工艺都是在高温高压条件下进行，所以选择能在高温高压条件下进行脱硫作用的微生物非常有必要。

2) 所要处理的碳氢化合物浓度非常高，所以所用的微生物必须能耐高浓度有机溶剂，现在所用的脱硫微生物中红球菌抗溶剂能力最小，而假单胞菌抗有机溶剂能力最大，如果能把dsz基因克隆到产生表面活性剂的假单胞菌中，那么DBT脱硫的速率就会加快。所以有必要加快微生物抗有机溶剂生化机制的研究和通过基因工程和化学修饰脱硫酶以便它们可以在有机溶剂中发挥功能。

3) 在脱硫过程中增加处理系统中的辅助因子对于加快脱硫也非常重要。可以往处理系统中添加这些辅助因子或通过分子生物学方法增加细胞合成辅助因子的能力，这些辅助因子包括：乙醇、黄素蛋白或氧化还原酶。

8. 在无氧环境中存在有硫酸盐和硝酸盐, 那么在这一环境中某种苯环污染物降解时微生物会优先利用哪一种作为无氧呼吸的电子受体? 为什么? 9. 参与污染物降解的最常见质粒有哪些? 它们各自有哪些特征?

1) 抗重金属质粒：主要出现在土壤植物表面以及以植物为食的动物体内，分布广泛。

2) OCT质粒（辛烷质粒）：在嗜油假单胞菌中存在，存在这种质粒的细菌能降解己烷、壬烷以及戊烷，OCT质粒不能与CAM（樟脑质粒）同时共存于同一细胞中。OCT质粒不能编码降解辛烷和其它直链烷烃至中心代谢产物所必需的全

部酶，它只编码链烷羟化酶和醇脱氢酶。 3) TOL质粒：存在于腐臭假单胞菌中。具有TOL质粒的细菌能降解芳香羧酸、苯甲酸盐、间和对甲苯甲酸盐。这种质粒编码的酶可以从甲苯、间和对二甲苯开始降解。

4) CAM质粒：第一个分离到的降解质粒是恶臭假单胞菌的CAM质粒，该质粒调控天然产物松烯和樟脑的氧化。

5) NAH质粒：在恶臭假单胞菌PPGT中存在有降解萘的质粒，即NAH质粒，此质粒不会编码萘完全裂解到中心代谢产物的所有酶，而仅到水杨酸。

6) XYL质粒：在小田假单胞菌中存在有控制甲苯、对位或间位二甲苯降解的XYL质粒，XYL质粒与TOL质粒具有相同的功能，并且为非结合性的，像OCT质粒一样，可以通过细胞中性因子K的诱导在细胞之间进行转移。

7) PAC21质粒：在肺炎克雷伯氏菌中存在有控制对一氯二苯（PCB）降解的质粒，即PAC21质粒。该质粒是可转移的，并且编码的酶可以把PCB转移成对一氯苯甲酸。

10. 自然界中某种微生物可降解的污染物种类是非常有限的, 那么要使这种微生物能降解种类繁多的污染物你认为应采取哪些分子生物学方法对这种微生物进行遗传改良? 请举例说明 在自然环境中，通过富集和驯化培养等技术，可以分离到降解污染物能力很强的微生物菌株，这些菌株在实验室中经过物理和化学方法诱变，可以进一步提高降解能力。

通过基因工程的手段，构建新的能控制多种污染物降解的杂种质粒，然后把它导入一种具有降解另一污染物的受体菌中，使这一受体菌能降解多种污染物。 11. 有机磷农药对硫磷微生物降解过程中会出现哪些颜色变化, 为什么? 12. 合成洗涤剂和石油微生物降解过程有哪些共同的生物化学特征? 请举例说明?

当合成洗涤剂和石油中均存在烷基链末端甲基时，都能在单加氧酶的作用下，烷基链末端甲基通过一系列反应被氧化成羧酸。形成的脂肪酸可以进一步通过β-氧化，产生乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入TCA循环。 合成洗涤剂和石油都存在苯环裂解过程。

1. 什么是BOD和 COD? 一个样品测定到的COD和BOD的差值能说明什么问题?

BOD（Biological Oxygen Demand）原意指生物需氧量，具体指水中有机污染物在需氧微生物作用下进行氧化分解时所耗O2的量。

COD（Chemical Oxygen Demand）指样品中所含有机物的总量。

COD和BOD之间的差值可反映这一样品中的有机物可被微生物氧化分解的难易程度。

2. 你如何理解生物修复这个概念? 是将土著、野生型或经遗传改造的微生物接种到受污染的土壤、水域或生物反应器中，以便加速污染物的的净化作用。

3. 处理H2S气体的最好理想微生物是什么? 该工艺去除H2S气体的 基本原理是什么?

最理想的微生物是：氧化亚铁硫杆菌