江苏大学考研微生物资料.docx

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江苏大学考研微生物资料

第六章微生物的生长及其控制

1、名词解释：

生长产量常数（Y），最适生长温度，巴氏消毒法，抗生素，抗代谢药物，选择毒力，生长限制因子。

       生长产量常数（Y）：

指菌体产量与限制性营养物消耗的比例关系。

       最适生长温度：

某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。

       巴氏消毒法：

用较低的温度处理牛乳或其他液态食品，杀死其中可能存在的无芽孢病原菌而又不损害营养与风味的消毒方法。

       抗生素：

抗生素是生物在其生命活动中产生的一种次生代谢产物或其人工衍生物，能对他种生物的生命活动产生抑制作用或致死作用。

       抗代谢药物：

又称代谢拮抗物、代谢类似物，是指在结构上与生物体所必需的代谢物相似，可以与正常代谢途径中特定的酶发生竞争性反应，从而阻碍酶的功能、干扰代谢的正常进行的物质。

       选择毒力：

抗生素对人体及动、植物组织的毒力，一般远小于它对致病毒的毒力，这称为抗生素的选择毒力。

       生长限制因子:

凡是处于较低浓度范围内，可影响生长速率和菌体产量的营养物，就称生长限制因子。

       MIC：

最小抑菌浓度，表示某药物对某菌的最小抑菌浓度，常以μg/ml或μ/ml来表示。

2、什么是典型生长曲线？

它可分几期？

划分的依据是什么？

各期特点如何？

       典型生长曲线：

将少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中培养。

在适宜条件下，其群体就会有规律地生长，定时取样测定细胞含量，以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标，就可以画出一条有规律的曲线，这就是微生物的典型生长曲线。

       划分的依据：

单细胞微生物。

       特点：

（1）延滞期（停滞期、调整期）：

a.生长速率常数为零；b.细胞形态变大或增大；c.细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性。

d.合成代谢活跃；e.对外界不良条件的反应敏感。

（2）对数期：

菌体细胞生长的速率常数R最大，分裂快，代时短，细胞进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加，群体的形态与生理特征最一致，抗不良环境的能力强。

     ⑶稳定期：

a.生长速率常数为零；b.菌体产量达到最高；c.活菌数相对稳定；d.细胞开始贮存贮藏物；e.芽孢在这个时期形成；f.有些微生物在此时形成次生代谢产物。

       ⑷衰亡期：

a.细胞形态多样；b.出现细胞自溶现象；c.有次生代谢产物的形成；d.芽孢在此时释放。

3、如何缩短延滞期？

  a.以对数期的菌体作种子菌；b.适当增大接种量：

一般采用3%~8%的接种量，根据生产上的具体情况而定，最高不超过1/10；c.培养基的成分：

种子培养基尽量接近发酵培养基。

4、处于指数期的微生物有何应用？

   指数期的微生物是研究生理、代谢等的良好材料；是增殖噬菌体的最适菌龄；是发酵生产中用做种子的最佳种龄，通过补加营养物质延长指数期。

5、稳定期为何会到来？

有何特点？

原因：

a.营养物尤其是生长限制因子的耗尽；b.营养物的比例失调；c.有害代谢产物的积累；d.物化条件的变化。

   特点：

a.生长速率常数为零；b.菌体产量达到最高；c.活菌数相对稳定；d.细胞开始贮存贮藏物；e.芽孢在这个时期形成；f.有些微生物在此时形成次生代谢产物。

6、什么叫连续培养？

有何优点？

为何连续时间是有限的？

   连续培养：

指微生物接种到培养基里以后的整个生长期间，微生物能持续地以比较恒定的生长速率常数进行生长，从而导致微生物的生长过程能“不断”地进行下去的一种培养方法。

       优点：

高效、低耗、利于自控、产品质量稳定。

       原因：

①菌种易于退化；②容易污染；③营养物的利用率低于分批培养。

因此连续时间是有限的。

7、微生物培养过程中pH变化的规律如何？

如何调整？

   微生物的生命活动过程中会自动地改变外界环境的pH，其中发生pH改变有变酸和变碱两种过程，在一般微生物的培养中往往以变酸占优势，因此，随着培养时间延长，培养基的pH会逐渐下降。

pH的变化还与培养基的组分尤其是碳氮比有很大关系，碳氮比高的培养基经培养后pH会明显下降；碳氮比低的培养基经培养后pH常会明显上升。

       措施：

分为“治标”和“治本”两大类，前者指根据表面现象而进行直接、及时、快速但不持久的表面化调节，后者指根据内在机制而采用的间接、缓效但可发挥持久作用的调节。

8、比较灭菌、消毒、防腐和化疗的异同，并举例。

   比较项目           灭菌               消毒              防腐                 化疗

   处理因素     强理化因素     理化因素      理化因素       化学治疗剂

   处理对象   任何物体内外     酒、乳   有机质物体内外  宿主体内

微生物类型   一切微生物   有关病原菌   一切微生物     有关病原菌

对微生物作用   彻底杀灭     杀死或抑制   抑制或杀死     抑制或杀死

       实例       加压蒸气灭菌巴氏消毒法   冷藏、糖渍抗生素、磺胺药

9、试述微生物生长繁殖的测定方法。

   一、测生长量

（一）直接法1、测体积2、测干重

（二）间接法1、比浊法2、生理指标法

       二、计繁殖数1、直接计数法（全数）——血球计数板法2、间接计数法（活菌数）——稀释平板菌落计数法

10、试述高温灭菌的方法。

       1、干热灭菌法：

原理：

干热可使破坏细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥，并可使各种细胞成分发生氧化变质。

           应用范围：

1）烘箱内热空气灭菌法（150~170℃，1~2hr）：

金属器械、洗净的玻璃器皿。

  2）火焰灼烧法：

接种环、接种针等。

2、湿热灭菌：

以100℃以上的加压蒸气进行灭菌。

（1）相同温度及相同作用时间下，湿热灭菌法比干热灭菌法更有效：

湿热空气穿透力强，能破坏维持蛋白质空间结构和稳定性的氢键，能加速其变性。

（2）种类：

                 1）常压法：

             a.巴氏消毒法：

用较低的温度处理牛乳或其他液态食品，杀死其中可能存在的无芽孢病原菌而又不损害营养与风味的消毒方法。

低温维持法（LTH）：

要求62.8℃保持30min；高温瞬时法（HTST）：

要求71.7℃维持至少15s；

                    b.煮沸消毒法：

适用范围：

一般用于饮用水的消毒。

条件：

100℃下数分钟。

                           c.间隙灭菌法：

又称丁达尔灭菌法或分段灭菌法。

适用范围：

适用于不耐热培养基的灭菌。

条件：

80-100℃下蒸煮15-60分钟，三天。

                  2）加压法：

              a.常规加压法：

适用范围：

适合于一切微生物学实验室、医疗保健机构或发酵工厂中对培养基及多种器材、物料的灭菌。

条件：

121℃（压力为lkg／cm2），时间维持15-20分钟，也可采用在较低的温度（115℃，即0.7kg／cm2下维持35分钟的方法。

                     b.连续加压灭菌法：

在发酵行业里也称“连消法”。

适用范围：

在大规模的发酵工厂中作。

培养基灭菌用。

主要操作是将培养基在发酵罐外连续不断地进行加热、维持和冷却，然后才进入发酵罐。

条件：

在135-140℃下处理5-l5秒钟

11、请说明营养物质浓度变化对微生物生长速度和最终菌体产量的影响。

   微生物生长所需要的营养物质，只有在浓度适当的条件下才能表现出良好的作用。

浓度太低，不能满足微生物生长的需要；浓度太高反而会抑制微生物的生长，最终导致菌体产量。

12、按照微生物与氧气的关系可分为哪些类型？

好氧、微好氧、耐氧型、兼性厌氧和专性厌氧五种类型

13、为什么缺乏SOD的微生物只能进行专性厌氧生活？

好氧生物因为有了SOD，巨毒的O2-就被歧化成毒性稍低的H2O2，在过氧化氢酶的作用下，H2O2又进一步变成无毒的H2O。

厌氧菌因不能合成SOD，所以根本无法使O2-歧化成H2O2，因此当有氧存在时，细胞内形成的O2-。

就使自身受到毒害。

14、抗代谢药物的作用：

a.竞争酶的活性中心b.假冒正常代谢物c.代谢途径终产物结构类似物的反馈调节

15、什么是菌种衰退？

菌种衰退的原因是什么？

菌种衰退：

生产菌株生产性状的劣化或遗传研究菌株遗传标记的丢失称为菌种衰退。

    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。

第五章微生物的新陈代谢

1、名词解释：

新陈代谢，生物氧化，呼吸，无氧呼吸，发酵，氧化磷酸化，光合磷酸化，底物水平磷酸化，Stickland反应。

       新陈代谢：

发生在活细胞中的各种分解代谢与合成代谢的总和。

其中，分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量或还原力（或称还原当量，以[H]表示）的作用；合成代谢则与分解代谢相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量与[H]形式的还原力一起合成大分子的过程。

       生物氧化：

发生在活细胞中的一系列产能性氧化反应的总称。

   呼吸：

底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量（ATP）的生物氧化方式。

呼吸必须在有氧条件下进行，因此又叫有氧呼吸。

       无氧呼吸：

又称厌氧呼吸，是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。

       发酵：

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。

   氧化磷酸化：

电子传递磷酸化，是指呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。

       光合磷酸化：

由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程成为光合磷酸化。

       底物水平磷酸化：

是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物，并且这些高能磷酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联ATP合成。

  Stickland反应：

以一种氨基酸作氢供体和以另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特发酵类型。

2、试述生物氧化的形式、过程、功能及类型。

       形式：

某物质与氧结合、脱氢或失去电子

       过程：

一般包括三个环节：

       ①底物脱氢（或脱电子）作用（该底物称作电子供体或供氢体）

   ②氢（或电子）的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等）

   ③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体）

       功能：

产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间还原产物。

       类型：

呼吸、无氧呼吸、发酵

3、在化能异养微生物的生物氧化中，其基质脱氢和产能的途径主要有哪几条？

试比较各途径的主要特点。

   脱氢和产能的途径：

EMP、HMP、ED、TCA

       特点：

  EMP：

当葡萄糖转化成1.6-二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛缩酶作用下，裂解为两个3Ｃ化合物，再由此转化为2分子丙酮酸。

       HMP：

当葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸后，在6-磷酸葡萄糖酸脱酶作用下，再次脱氢降解为1分子CO2和1分子磷酸戊糖。

       ED：

是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。

一分子葡萄糖经ED途径可生成两个丙酮酸并净生成一个ATP、一个NADH+H+和一个NADPH+H+。

       TCA：

（1）氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转；

（2）丙酮酸在进入三羧酸循环之前要脱羧生成乙酰CoA，再和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三羧酸循环。

   （3）循环的结果是乙酰CoA被彻底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可产生12分子的ATP，草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。

   （4）产能效率极高；

                   （5）TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。

4、试述EMP途径在微生物生命活动中的重要性。

       ①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；

   ②是连接其它几个重要代谢途径的桥梁；

   ③为生物合成提供多种中间代谢物；

   ④通过逆向反应可进行多糖合成。

5、试述HMP途径在微生物生命活动中的重要性。

       ①供应合成原料；②产还原力；③作为固定CO2的中介；④扩大碳源的利用范围；⑤连接EMP途径。

6、试述TCA循环在微生物产能和发酵生产中的重要性。

       TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位，产能效率极高，不仅可为微生物的生物合成提供各种碳架原料，而且还与人类的发酵生产紧密相关。

7、在微生物能量代谢中ATP的产生途径有哪几条？

EMP、HMP、ED、TCA、呼吸、无氧呼吸、发酵

8、试比较呼吸、无氧呼吸、发酵的异同点。

产能方式     呼吸   无氧呼吸           发酵

环境条件     有氧       无氧               无氧

终电子受体分子氧无机化合物代谢中间物

  来源         环境       环境               胞内

  性质       外源性   外源性           内源性

9、细菌的酒精发酵途径如何？

它与酵母菌的酒精发酵有何不同？

细菌的酒精发酵有何优缺点？

   酒精发酵途径ED，酵母菌酒精发酵EMP

   细菌酒精发酵优缺点：

       a.优点：

代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少；代谢副产物少；发酵温度高；不必定期供氧；细菌为原核生物，易于用基因工程改造菌种；厌氧发酵，设备简单。

       b.缺点：

生长pH为5，较易染菌；细菌耐乙醇力较酵母菌为低（细菌7%乙醇，酵母菌耐8-10%乙醇）；底物范围窄（葡萄糖、果糖）。

11、青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌？

其制菌机制如何？

       原因：

青霉素抑制肽聚糖的合成过程，形成破裂的细胞壁，代谢旺盛的细菌才存在肽聚糖的合成，因此此时有青霉素作用时细胞易死亡。

       作用机制：

青霉素破坏肽聚糖合成过程中肽尾与肽桥间的转肽作用。

12、如何运用代谢调控理论使微生物合成比自身需求量更多的有用代谢产物？

举例说明。

   ①应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节，如赖氨酸发酵、肌苷酸的生产；

       ②应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节，l0CiZ`0l/WaT如黄色短杆菌的抗α—氨基—β—羟基戊酸菌株能累积苏氨酸；

       ③控制细胞膜的渗透性，如在谷氨酸发酵生产中只有把生物素浓度控制在亚适量的情况下才能分泌出谷氨酸。

第四章微生物的营养和培养基

1、名词解释：

自养微生物，异养微生物，营养，营养物，C/N，氨基酸自养型生物，氨基酸异养型生物，生长因子，大量元素，微量元素，培养基。

自养微生物：

以二氧化碳作为主要或唯一的碳源，以无机氮化物作为氮源，通过细菌光合作用或化能合成作用获得的能量的微生物。

异养微生物：

以有机物为碳源，光或有机物分解为能源的微生物。

营养：

指生物体从外部环境摄取其生命活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。

   营养物：

能为机体生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境的物质称为营养物。

       C/N比：

在微生物培养基中所含的碳源中碳原子的摩尔数与氮源中氮原子的摩尔数之比。

       氨基酸自养型生物：

不需要氨基酸作为氮源的，它们能把非氨基酸类的简单氮源自行合成所需要的一切氨基酸。

       氨基酸异养型生物：

需要从外界吸收现成的氨基酸作氮源。

       生长因子：

一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。

       大量元素：

凡是生长所需浓度在10-3～10-4mol/L范围内的元素，可称为大量元素，包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe等。

微量元素：

凡是生长所需浓度在10-6～10-8mol/L范围内的元素，则称为微量元素，包括Cu、Zn、Mn、Mo、和Co等。

培养基：

是一种人工配制的适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合养料，它具备微生物所需的六大营养元素，且其间比例合适。

2、指出四大类微生物的最适生长pH范围及常用的培养基名称。

       细菌（PH7.4—7.6）牛肉膏蛋白胨培养基；真菌（自然PH）马铃薯培养基；霉菌（PH7.0—7.2）察氏培养基；放线菌（PH7.4—7.6）高氏一号培养基。

3、指出微生物的六大营养要素。

   碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水

4、试比较细胞膜运输营养物质的四种方式。

比较项目       单纯扩散       促进扩散       主动运输               基因移位

特异载体蛋白         无                   有                   有                           无

运送速度             慢                   快                   快                           快

     溶质运送方向   由浓至稀       由浓至稀      由稀至浓                由稀至浓

   平衡时内外浓度内外相等       内外相等内部浓度高得多   内部浓度高得多

    运送分子       无特异性         特异性           特异性                   特异性

    能量消耗        不需要            不需要             需要                       需要

运送前后溶质分子不变                 不变               不变                       改变

     载体饱和效应       无                     有                   有                           有

     与溶质类似物无竞争性        有竞争性       有竞争性               有竞争性

   运送抑制剂        无                      有                   有                           有

  运送对象举例：

H2O、CO2、O2SO42+、PO43+、糖，氨基酸、糖类、无机离子，葡萄糖、核苷、脂肪酸

5、什么是鉴别性培养基？

试以EMB培养基为例，分析其鉴别作用的原理。

       鉴别性培养基：

培养基中加入能于某一菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而用肉眼就能使该菌菌落与外形相似的它种菌落相区分的培养基就称鉴别性培养基。

       EMB作用原理：

%o1v3I-U5\l,Bb5其中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制革兰氏阳性细菌和一些难培养的革兰氏阴性细菌。

在低酸度时，这两种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。

因此试样中的多种肠道细菌会在EMB培养基上产生相互易区分的特征菌落，因而易于辨认。

尤其是大肠杆菌，因其强烈分解乳搪而产生大量的混合酸，菌体带H+故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，所以菌落染上深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。

6、什么是单功能营养物、双功能营养物、多功能营养物？

     单功能营养物：

一种营养物有一种营养要素功能，该营养物称为单功能营养物。

  双功能营养物：

一种营养物有两种营养要素功能，该营养物称为双功能营养物。

     多功能营养物：

一种营养物常有两种以上营养要素功能，该营养物称为多功能营养物。

7、试述培养基的种类。

     按对培养基成分的了解来分：

天然培养基、组合培养基

     按培养基外观的物理状态来分：

固体培养基、半固体培养基、液体培养基、脱水培养基

     按培养基的功能来分：

种子培养基、发酵培养基、基础培养基、选择性培养基

第三章病毒和亚病毒

1、名词解释：

病毒，真病毒，亚病毒，噬菌斑，烈性噬菌体，温和噬菌体，溶原菌，溶原性。

病毒：

是超显微的，无细胞结构，专性活细胞内寄生，在活细胞外具一般化学大分子特征，一旦进入宿主细胞又具有生命特征。

       真病毒：

至少含有核酸和蛋白质两种组分的病毒。

       亚病毒：

凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中之一的分子病原体称为亚病毒。

   噬菌斑：

当一个噬菌体感染一个敏感细胞后，隔不久即释放出一群子代噬菌体，在固体培养基中，它们通过琼脂层的扩散又侵染周围的宿主细胞，并引起它们的裂解，如此经过多次重复，就出现了一个由无数噬菌体粒子构成的群体—噬菌斑，它是透亮不长菌的小圆斑，每一个噬菌斑是由一个噬菌体粒子形成的。

       烈性噬菌体：

凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、成熟、裂解这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。

       温和性噬菌体：

噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体，这种噬菌体称为温和性噬菌体或溶源噬菌体。

       溶原菌：

含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌。

   溶源性：

噬菌体附着或整合在宿主染色体上，一道复制。

2、病毒粒有哪几种对称体制？

每种对称又有几类特殊外形？

①螺旋对称型—TMV  呈直杆状，中空

  ②二十面体对称—腺病毒外形呈典型的二十面体

③复合对称—T偶数噬菌体，呈蝌蚪状

3、简述烈性噬菌体裂解性生活史。

①吸附噬菌体尾丝散开，固着于特异性受点上。

②侵入尾鞘收缩，尾管推出并插入到细胞壁和膜中，头部的核酸注入到宿主细胞中，而蛋白质衣壳留在细胞壁外。

③增殖增殖过程包括核酸的复制和蛋白质的生物合成。

注入细胞的核酸操纵宿主细胞代谢机构，以寄主个体及细胞降解物和培养基介质为原料，大量复制噬菌体核酸，并合成蛋白质外壳。

④成熟（装配）寄主细胞合成噬菌体壳体（T4噬菌体包括头部、尾部）,并组装成完整的噬菌体粒子。

⑤裂解（释放）子代噬菌体成熟后，脂肪酶和溶菌酶促进宿主细胞裂解，从而释放出大量子代噬菌体。

4、什么是一步生长曲线？

它可分几期？

各期有何特点？

一步生长曲线：

定量描述烈性噬菌体增殖规律的实验曲线称作一步生长曲线或一级生长曲线。