华南师范大学生科院微生物思考题二参考答案.docx
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华南师范大学生科院微生物思考题二参考答案
2010年微生物复习思考题
（二）
1、试比较四种发酵途径
比较项目
EMP途径
ED途径
PK途径
HM途径
磷酸戊糖酮解酶途径
磷酸己糖酮解酶途径
ATP
2
1
1
2.5
0
还原力
2（NADH+H+）
NAD+H+
NADPH+H+
NADH+H+
0
12（NADPH+H+）
特征性酶
磷酸果糖激酶，它的存在意味着该微生物具有TMP途径
2-酮-3-脱氧糖酸-6-磷酸裂解酶
磷酸戊糖酮解酶
磷酸己糖酮解酶
转酮（或醛）醇酶
主要特点
绝大多数生物所共有的代途径
少数EMP途径不完整的微生物特有的糖酵解途径，反应步骤简单，但产能低，可独立存在
产能低
以HMP途径为基础，磷酸己糖酮解酶催化两步反应，产能高
非产能途径，可为生物合成大量的还原力，其中间代产物（如磷酸戊糖）可作为重要物质（如核酸）生物合成原料，不可独立存在
主要发酵产物
乙醇1，甘油2，乙醇、乙酸、甘油3，乙醇4，乳酸5，乳酸、乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸6，丁二醇7，丙酮、丁醇、乙酸8，丁酸9
乙醇（细菌乙醇发酵）
乳酸、乙醇（异型乳酸发酵）
乳酸、乙酸（双岐发酵）
参与双岐发酵
2、磷酸己糖酮解酶途径是怎样的
1分子果糖-6-磷酸由磷酸己糖酮解酶催化裂解为赤藓糖-4-磷酸和乙酰磷酸；
另1分子果糖-6-磷酸则与赤藓糖-4-磷酸反应生成2分子磷酸戊糖，而其中1分子核糖-5-磷酸在磷酸戊糖酮解酶的催化下分解成甘油醛-3-磷酸和乙酰磷酸
1分子葡萄糖经磷酸己糖酮解酶途径生成1分子乳酸、1.5分子乙酸以及2.5分子ATP
3什么是Stickland反应，举例说明
Stickland反应是两个氨基酸之间的一个氨基酸作为氢（电子）供体，另一个氨基酸作为氢（电子）受体时的氧化-还原脱氨基反应。
它是微生物在厌氧条件下将一个氨基酸的氧化脱氨与另一个氨基酸的还原脱氨相偶联的一类特殊发酵。
例如：
甘氨酸和丙氨酸之间的Stickland反应总反应式为：
2H2N-CH2COOH+CH2CH（NH2）COOH+ADP+Pi+2H2O→3CH3COOH+CO2+3NH3+ATP
4化能自养微生物是什么？
化能自养细菌的能量代的特点
化能自养生物：
以CO2为主要或唯一碳源，从还原态无机化合物（NH4+、NO3-、H2S、S0、H2和Fe2+等）的生物氧化获的能量和还原力[H]的微生物。
能量代特点：
1、无机底物上脱下的氢（电子）直接进入呼吸链通过氧化磷酸化产能。
2、由于电子可从多处进入呼吸链，所以有多种多样的呼吸链。
3、产能效率，即氧化磷酸化效率（P/O值）通常要比化能异养细菌的低。
所以代时长，生长缓慢，细胞产率低
5什么是亚硫酸氧化酶途径？
什么是APS途径
硫化物氧化的第一个产物都是SO32-，其通过亚硫酸氧化酶途径或腺苷磷酸硫酸（APS）途径氧化为SO42-和产能
亚硫酸氧化酶途径中，由细胞色素-亚硫酸氧化酶将SO32-直接氧化成为SO42-，并通过电子传递磷酸化产能。
大多数亚硫酸通过这条途径氧化。
APS途径中，亚硫酸与AMP反应放出2个电子生成APS，放出的电子经细胞色素系统传递给O2，此过程过电子传递磷酸化生成ATP。
APS与Pi反应转变成ADP与SO42-的过程过底物水平磷酸化产能。
在腺苷酸激酶的催化下，2分子ATP转变成1分子ADP与1分子AMP，所以2分子SO32-经APS途径氧化产生3分子ATP，其中2分子经电子传递磷酸化产生，1分子ATP通过底物水平磷酸化形成，每氧化1分子SO32-产生1.5分子ATP。
6什么是细菌沥滤（Bacterialleaching），举例说明细菌沥滤的过程？
细菌沥滤：
人类利用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等嗜酸性氧化铁和硫的细菌，，具有氧化硫化物矿中的硫和硫化物的能力，从而将硫化矿中的重金属通过转化成水溶性重金属硫酸盐，从低品位矿中浸出的过程。
以蓝铜矿的细菌沥滤为例：
1、氧化池中氧化亚铁硫杆菌将硫氧化成H2SO4，并与FeSO4作用生成浸矿剂Fe2（SO4）3；2、低品位碎矿中的铜在细菌氧化生成的浸矿剂Fe2（SO4）3的作用下，以CuSO4的形式被浸出；3、用铁屑置换出CuSO4中的铜并收集。
7如何理解细菌的光合作用?
细菌的光合作用：
能将光能转换成为ATP形式化学能的细菌——光合细菌，以光为能源，利用CO2（光能自养）和有机碳化合物（光能异养）作为碳源，通过电子传递产生ATP（光和磷酸化）的作用。
8在自然界中，微生物通过哪些途径固定CO2？
固定CO2的途径
自养微生物类型
特点
卡尔文循环
产氧光合细菌、不氧光合细菌中的紫色细菌及化能自养细菌
还原性三羧酸循环途径
绿色细菌
每次循环固定3分子CO2，需要还原态铁氧还蛋白，产物为丙酮酸。
乙酰CoA途径
产乙酸菌、产甲烷菌与某些硫酸盐还原细菌
不是循环途径，关键酶是一氧化碳脱氢酶，需要THF和类咕啉等辅酶，每次固定2分子CO2，产物为乙酸。
乙酸的甲基由1分子CO2经过THF和类咕啉参与的一系列酶促还原反应而来；乙酸的羧基由另一分子CO2经一氧化碳脱氢酶作用而来。
9微生物固氮的机理是什么？
固氮是还原分子氮合成氨的过程，需要大量能量和还原力。
能量以ATP形式供应，还原力以NAD（P）H+H+或铁还原蛋白（Fd·2H）的形式提供，还原分子氮形成氨的作用由双组分固氮酶复合体催化。
固氮酶组分I为固氮酶，是铁钼蛋白；固氮还原酶，是铁蛋白。
固氮分两个阶段：
1、固氮酶的形成阶段：
NAD（P）H+H+的电子经载体铁还原蛋白（Fd）或黄素氧还蛋白（Fld）传递到组分II的铁原子上形成还原型组分II，它先与ATP-Mg结合生成变构的组分II-Mg-ATP复合物；然后再与此时已与分子氮结合的组分I一起形成1：
1的复合物——固氮酶。
2、固氮阶段：
固氮酶分子的一个电子从组分II-Mg-ATP复合物转移到组分I的铁原子上，由此再转移给钼结合的活化分子氮。
通过6次这样的电子转移，将1分子氮还原成2分子NH3。
10好氧固氮菌防止氧伤害其固氮酶的机制是什么？
1、固氮菌保护固氮酶的机制
（1）呼吸保护：
以较强的呼吸强度迅速耗去固氮部位周围的氧，以使固氮酶处于无氧的微环境中
（2）构象保护：
一种起着构象保护功能的蛋白质——Fe-S蛋白质II，在氧分压增高时与固氮酶结合，使其构象改变并失去固氮活力；一旦氧浓度降低，该蛋白从酶解离，固氮酶恢复原有的构象和固氮能力。
2、蓝细菌保护固氮酶的机制
（1）分化有异形胞的丝状细菌在异形胞中进行固氮作用。
异形胞有很厚的细胞壁；缺乏产氧光合系统II；有高的脱氢酶和氢化酶活力，使得异形胞保持高度的无氧或还原状态；有高的超氧化物歧化酶活力，有解除氧毒害的功能；其呼吸强度也高于邻近的营养细胞。
（2）没有异形胞分化的蓝细菌有的将固氮作用与光合作用分开进行；有的在束状群体中央失去光合系统II的细胞中进行固氮；有的通过提高细胞过氧化物酶或超氧化物歧化酶活力以解除氧毒害，保护固氮酶。
3、根瘤菌保护固氮酶的机制
根瘤菌以类菌体形式生活在豆科植物根瘤中。
类菌体周围有类菌体周膜包着，膜上有一种能与氧发生可逆性结合的蛋白——豆血红蛋白（Lb），它与氧的亲和力极强，起着调节根瘤中膜氧浓度的功能，氧浓度高时与氧结合，低时则释放。
11细菌肽聚糖如何合成？
青霉素、万古霉素、杆菌肽如何抑制肽聚糖的合成？
肽聚糖的合成：
第一阶段：
在细胞质中合成胞壁酸五肽。
（1）葡萄糖→N-乙酰葡糖胺-UDP（G-UDP）→N-乙酰胞壁酸-UDP（M-UDP）
（2）M-UDP→”Park”核苷酸（UDP-N-乙酰胞壁酸五肽）
第二阶段：
在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡糖胺合成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。
第三阶段：
已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中并交联形成肽聚糖。
细菌肽聚糖合成抑制物
抑制机理
青霉素
转肽作用被青霉素所抑制，青霉素是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者互相竞争转肽酶的活性中心。
万古霉素
抑制肽聚糖单体合成中，焦磷酸-类脂的解离
杆菌肽
抑制肽聚糖单体合成中,磷酸与磷酸-类脂的分解
12微生物的同步培养方法有哪些？
各方法如何达到同步培养的？
方法
机理
诱导法
采用物理、化学因子使微生物细胞生长到某个阶段而停下来，使先到达该阶段的微生物不能进入下一生长阶段，待全部群体细胞都到达该生长阶段后，再出去该因子，是全部群体细胞同时进入下一个生长阶段，以达到诱导微生物细胞同步生长的目的。
选择法
对非分支的单细胞微生物来说，处于同一生长阶段的同步细胞，它们的体积和质量大致相等，处于不同生长阶段的细胞，体积和质量大小不等。
因而可用膜过滤或密度梯度离心的方法，选择处于同一生长阶段的细胞。
13什么是连续培养（continuousculture）和分批培养（batchculture）?
连续培养：
在一个恒定容积的流动系统中培养微生物，一方面以一定速率不断加入新的培养基，另一方面以相同的速率流出培养物（菌体和代产物），以使培养系统中的细胞数量和营养状态保持恒定，即处于稳态。
分批培养：
将微生物至于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获的培养方式。
分批培养中，培养基依次加入，不予补充，不再更换，随着微生物活跃生长，培养基中的营养物质被逐渐消耗，代废物逐渐积累产生毒害作用，必然会是生长速率下降并最终停止生长，导致衰亡期的到来。
14微生物生长繁殖的测定方法有哪些？
思考如何在微生物综合性实验中应用？
总细胞计数法
血细胞计数法
涂片计数法
比浊法
活菌计数法
涂布平板法
倒平板法
微生物生长量的测定方法
湿重法
干重法
含氮量测定法
DNA含量测定方法
其他生理指标
丝状微生物菌丝长度的测定方法
培养基表面菌体生长速率测定方法
培养料中菌体速率测定法
单个菌丝顶端生长速率测定法
15丝状真菌菌丝是如何生长的？
细菌指数生长计算公式是什么？
举例计算之。
丝状真菌的营养菌丝的生长主要以极性的顶端生长方式进行。
菌丝生长所需要的蛋白质、脂肪核糖类主要在亚顶端区域合成，新生的微跑囊由质网（或高尔基体）分泌产生，含有细胞壁合成所需的前提物质，分泌的细胞壁前体物质释放出来在细胞壁和细胞膜间隙处聚合，成为新生的黏滞可塑的细胞壁，导致菌丝顶端向前延伸，原先最顶端的细胞壁和细胞膜被推向后部，其中细胞壁其多糖分子之间发生交联而硬化。
细菌指数生长计算公式Bt=B0*2n,代时G=t/n
16细菌的生长曲线是怎样的？
试述各期细菌的特点？
丝状微生物群体生长曲线是怎样的？
无分支单细胞微生物的群体生长曲线可分为4个时期：
延迟期、对数齐、稳定期和衰亡期。
延迟期的主要特点为：
代活跃，体积增大，从基质中快速吸收各种营养物质，大量合成细胞分裂所需要的酶类、ATP和其他细胞成分，为细胞分裂做准备；
对数期的主要特点为：
酶系活跃，代旺盛；细胞进行平衡生长，菌体各种成分最为均匀；分裂速度最快，细胞数目呈指数增长，代时最短；
稳定期时，细胞从生理上的年轻转化为衰老，代活力钝化，细胞含有较少的核糖体，TNA和蛋白质合成缓慢，mRNA的水平低下，细胞的生长变得不平衡，细胞形状有时也发生改变。
新生的细胞数目与死亡的细胞数目相等，总菌数达到最大值，活菌数保持恒定。
同时代产物逐渐积累。
衰亡期时细胞的死亡率将逐渐增加，群体中活的细胞数目急剧下降；细胞裂解或自溶，释放出一些代产物。
17丝状微生物群体生长曲线是怎样的？
丝状微生物的群体生长有着与单细胞微生物类似的规律。
生长过程分为
（1）生长停滞期；
（2）迅速生长期（因丝状微生物的繁殖不以几何倍数增加，故没有对数生长期）；（3）衰退期
18有哪些环境因素对微生物生长产生影响？
能否举例说明？
温度
嗜冷微生物（含有较多不饱和脂肪酸，膜维持半流动性）、耐冷微生物、中温微生物、嗜热微生物、超嗜热微生物（富含饱和脂肪酸，膜维持稳定和功能正常）
pH
嗜酸微生物（阻止H+进入，并将其排出；或具有不易渗透的细胞壁）、中性微生物、嗜碱微生物（阻止Na+进入，并将其排出；具有不易渗透的细胞壁）
氧
好氧微生物（含有超氧化物歧化酶、过氧化氢酶）、兼性厌氧微生物、厌氧菌（分为耐氧菌、严格厌氧菌）
营养物质
营养物质的组成和浓度对微生物生长有影响
19steriliztion、disinfetion、antisepsis是什么？
用物理方法如何进行杀菌？
分别指的是灭菌、消毒、防腐。
物理方法进行杀菌
高温：
蛋白质变性
干热灭菌
湿热灭菌
相对干热灭菌的优点：
1、热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强；2、热蒸汽比热空气穿透力强；3、蒸汽存在潜热
间歇灭菌法
初次加热杀死细菌营养体，同时刺激芽孢萌发，当芽孢萌发转变为营养体后，在下次的加热中被杀死
巴斯德消毒法
只能消毒，不能灭菌，不损坏食品的营养和风味
低温：
降低酶反应速率
冷藏法
冷冻法
辐射：
蛋白质和核酸变性或光敏感物质的氧化
紫外线
100-400nm,紫外线穿透能力很差
电离辐射
X射线和γ射线，具有较强穿透力
强可见光
400-700nm
干燥和渗透压：
降低微生物可利用水的数量或活度
干燥
渗透压
过滤除菌：
机械化地移去微生物
小于0.22μm孔径易引起滤孔阻塞；大于0.22μm孔径病毒或支原体可通过
20如何进行化学杀菌？
化学方法进行杀菌
消毒剂（可抑制或杀灭微生物，对人体产生有害作用）和防腐剂（可抑制微生物生长，对人体毒性较低）
醇类
可使膜损伤，同时能使蛋白质变性，低级醇是脱水剂
醛类
使蛋白质烷基化，改变酶或蛋白质的活性
酚类
低浓度酚，破坏细胞膜组分；高浓度酚，凝固菌体蛋白。
还能结合在膜上的氧化酶于脱氢酶，引起细胞迅速死亡
表面活性剂类
破坏菌体细胞膜的结构，造成包物质泄漏，蛋白质变性
染料
与菌体的羧基或磷酸基作用，形成弱电离的化合物
氧化剂类
作用于蛋白质的巯基，使蛋白质和酶失活，强氧化剂可破坏蛋白质的氨基和酚羟基
重金属类
使蛋白质变性
酸碱类
使蛋白质变性
强可见光
400-700nm
化学治疗剂
生长因子类似物
例如磺胺类药物，它是对氨基苯甲酸的类似物，使细菌不能合成叶酸
抗生素
分3类：
1、抑制细胞壁的合成；2、破坏细胞膜的功能；3、抑制蛋白质的合成
21什么是基因（gene）？
基因组？
基因组学（genomics）？
基因:
一个具有遗传因子效应的DNA片段，是遗传物质的最小功能单位
基因组：
存在于细胞或病毒中的所有基因，包括基因和非基因的DNA序列
基因组学：
研究生物基因组的组成、组各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学
22什么是质粒（plasmid）、F因子、R因子、Col因子、降解质粒、毒性质粒？
质粒：
细菌细胞独立于染色体之外的复制子，常随宿主染色体的复制而复制，并在细胞分裂时恒定地传给子代的遗产因子。
质粒包括：
F因子、R国子、Col因子、降解质粒、毒性质粒等。
根据复制特点可分成严禁型和松弛型；根据在细胞间转移的差异性可分成转移性质粒和非转移性质粒。
F因子：
致育性因子，控制性丝的形成
R因子：
抗药性因子，决定细菌对一种或几种抗生素、金属及其他药物产生抗性的因子，属转移性质粒
Col因子：
大肠杆菌素质粒，编码产生大肠杆菌素的质粒
降解质粒：
具有分解多种特殊分解化合物能力的因子
毒性质粒：
携带编码产生毒素基因的质粒
23什么是插入序列（insertionsequence,IS）、转座子（transposon，Tn）、Mu噬菌体？
转座因子,是生物体细胞中一类能在DNA分子和DNA分子间移动位置的DNA序列。
分为3类：
IS、Tn、Mu噬菌体。
IS：
IS只携带与其转座有关的基因，可编码特殊的酶和调节蛋白，而并不给细菌以任何附加的表型特征，即没有表型效应。
但其插入可干扰基因的正常读吗序列，导致基因失活或引起突变。
Tn：
与IS的主要不同在于它携带能赋予宿主某种遗传特性的基因，主要是抗生素的抗性基因。
Tn通常比IS因子大，结构也复杂得多，能在同一细胞从一个质粒移至另一个质粒，也能从质粒移到细胞染色体或原噬菌体上。
Mu噬菌体：
同时具有温和噬菌体和转座因子的双重特性，它不是细菌基因组的一个正常组分，故能方便的判断出携带或不带Mu的两种细菌。
24什么是接合（conjugation）、转化（tranformattion）、转导（transduction）。
怎样区别之？
接合：
供体菌和受体菌的完整细胞互相直接接触，通过接触而进行较大片段的DNA传递，一种传递遗传信息的现象。
转化：
受体细胞从外界直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并与其染色体同源片段进行遗传物质交换，从而使受体细胞获得新的遗传特性。
转导：
通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体为媒介，把供体细胞的DNA片段转移到受体细胞中，并使后者发生遗传变异的过程。
区别：
接合是通过细菌间的接触，转化是通过裸露的DNA，转导则需要噬菌体作媒介。
25什么是F因子、F’因子、F’菌株、Hfr菌株？
什么是普遍性转导和局限性转导？
F因子：
控制着大肠杆菌性丝的形成，其基因组由控制自主复制区段、控制细胞间传递的基因群区段、控制重组区段3个主要区段组成，有游离态和整合态两种形式。
F’因子：
带上宿主染色体的遗传因子的F因子。
F’菌株：
具有F’因子的大肠杆菌。
Hfr菌株：
高频重组菌株，其F因子从游离态变成整合在宿主染色体特定部位的整合态，并与宿主染色体同步复制。
普遍性转导：
转导噬菌体可携带供体基因组中的任何一部分染色体片段，在感染受体时，所有转到基因都能以相同的频率转移，使受体菌获得这部分遗传性状。
局限性转导：
当某一溶源菌群经诱导后，其中极少数原噬菌体从宿主染色体脱落时产生错误切割，从而把宿主的某些基因整合到噬菌体的基因组上，当这样的噬菌体侵染另一宿主菌时，便使受体菌获得了这部分的遗传性状。
26普遍性转导和局限性转导的特点是什么？
试比较之.
比较项目
普遍性转导
限制性转导
转导的发生
自然发生
人工诱导
噬菌体的形成
错误的装配
原噬菌体反常切除
形成机制
包裹选择模型
杂种形成模型
含DNA
只含宿主染色体DNA
同时有噬菌体DNA和宿主DNA
转导性状
供体的任何性状
多为原噬菌体临近两端的DNA片段
转导过程
通过双交换使转导DNA替换了受体DNA同源区
转导DNA插入，使受体菌为部分二倍体
转导子
不能使受体菌溶源化
转导特性稳定
为缺陷溶源菌
转到特性不稳定
27什么是有性生殖、异核现象、准性生殖？
有性生殖：
真菌的有性生殖和性的融合发生于单倍体核之间。
大多数真菌核融合后进行减数分裂，并发育成新的单倍体细胞。
亲本的基因重组主要是通过染色体的独立分离和染色体之间的交换。
异核现象：
指在一些真核菌丝体的菌丝细胞存在一个以上不同遗传型细胞核的现象。
准性生殖：
有一类不产生有性孢子的丝状真菌不经过减数分裂就能导致染色体单元化和基因重组，由此导致的变异过程称为准性生殖。
28准性生殖的3个阶段是什么？
试比较有性生殖和准性生殖？
1、异核体形成：
菌落中的某一条菌丝或一个细胞若同时具有两种或两种以上基因型的细胞核，则称为异核体。
2、核融合和杂合二倍体：
核融合：
是指异核体2个不同基因型的单倍体细胞核在繁殖过程中融合成1个二倍体细胞核的过程。
杂合二倍体：
是指细胞核中含有2个不同来源染色体组的菌体细胞。
3、单倍体化：
杂合二倍体极不稳定，在其进行有丝分裂过程中，有极少数细胞，其同源染色体的两条染色单体之间发生互换（称体细胞重组），在体细胞分裂时，发生1个或1个以上标记的纯合现象，从而形成具有新性状的单倍体杂合子。
比较项目
准性生殖
有性生殖
参与接合的亲本细胞
形态相同的体细胞
形态或生理上有分化的性细胞
独立生活的异核体阶段
有
无
接合后二倍体的细胞形态
与单倍体基本相同
与单倍体明显不同
二倍体变为单倍体的途径
通过有丝分裂
通过减数分裂
接合发生的概率
偶然发生，概率低
正常出现，概率高
29什么是突变（muitation），突变的类型有哪些？
突变：
广义上，指染色体数量、结构及组成等遗传物质发生多种变化的现象，包括基因突变和染色体畸变等，它可导致后代形态、功能的改变。
基因突变
根据碱基特性的改变
碱基的置换（包括转换、颠换）
缺失
插入
移码突变
根据遗传信息意义的改变
同义突变
多肽链上相应的氨基酸发生不改变
错义突变
多肽链上相应的氨基酸发生不改变
无义突变
终止密码子出现，导致多肽链合成终止
染色体畸变
缺失
重复
对表型影响有剂量效应、位置效应
倒位
易位
使基因的连锁和互换规律发生改变
30什么是自发突变和诱发突变？
怎样理解三个突变结果与原因不对应性试验？
自发突变：
自然发生的低频率突变。
诱发突变：
通过诱导使突变加速产生。
细菌对药物抗性突变与接触药物无关，这是细菌在生长过程中产生自发突变的结果。
药物仅起到选择的作用。
实验名称
结果解释
1、变量试验
E.coli抗噬菌体的突变，是在它接触到噬菌体前，在某一次细胞分裂过程中随机的自发产生的，自发突变发生的越早，则抗性菌落出现的越多
2、涂布试验
在接触噬菌体之前，抗性突变性已经出现并分裂了数次，重新涂布会把它们分散开各自成菌落
3、平板影印培养试验
通过时均不接触抗性环境而检查其抗行菌落出现的方法来证明的
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