「第五章 微生物營養(yǎng)與培養(yǎng)基習題及答案[學習資料]」.doc

第五章 微生物營養(yǎng)習題及參考答案 一、名詞解釋1生長因子：2選擇培養(yǎng)基(seclected media)： 3基礎培養(yǎng)基4合成培養(yǎng)基5化能異養(yǎng)微生物6化能自養(yǎng)微生物7光能自養(yǎng)微生物8光能異養(yǎng)微生物9.單純擴散 10.促進擴散 11.主動運輸 12.基團移位 13.pH的內(nèi)源調(diào)節(jié) 14.滲透壓 15.水活度 二、填空題1微生物生長繁殖所需六大營養(yǎng)要素是 、 、 、 、 和 等。2碳源物質(zhì)為微生物提供 和 ，碳源物質(zhì)主要有 、 、 、 、 等。3生長因子主要包括 、 和 ，其主要作用是 、 。4根據(jù) ，微生物可分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。5根據(jù) ，微生物可分為光能營養(yǎng)型和化能營養(yǎng)型。6根據(jù) ，微生物可分為無機營養(yǎng)型和有機營養(yǎng)型。7根據(jù)碳源、能源和電子供體性質(zhì)的不同，微生物的營養(yǎng)類型可分為 、 、 和 。8按用途劃分，培養(yǎng)基可分為 、 、 和 等4種類型。9常用的培養(yǎng)基凝固劑有 、 和 。10營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式有 、 、 和 。三、選擇題（4個答案選1）1下列物質(zhì)可用作生長因子的是（ ）。A.葡萄糖 B.纖維素 C.NaGl D.葉酸2大腸桿菌屬于（ ）型的微生物。A.光能無機自養(yǎng) B.光能有機異養(yǎng) C.化能無機自養(yǎng) D.化能有機異養(yǎng)3硝化細菌屬于（ ）型的微生物。A.光能無機自養(yǎng) B.光能有機異養(yǎng) C.化能無機自養(yǎng) D.化能有機異養(yǎng)4某種細菌可利用無機物為電子供體而有賈稀為碳源，屬于（ ）型的微生物。A.兼養(yǎng)型 B.異養(yǎng)型 C.自養(yǎng)型 D.原養(yǎng)型5、化能無機自養(yǎng)微生物可利用（ ）為電子供體。A.CO2 B.H2 C.O2 D.H2O6用來分離產(chǎn)胞外蛋白酶菌株的酪素培養(yǎng)基是一種（ ）。A.基礎培養(yǎng)基 B.加富培養(yǎng)基 C.選擇培養(yǎng)基 D.鑒別培養(yǎng)基7、固體培養(yǎng)基中瓊脂含量一般為（ ）。A.0.5% B.1.5% C.2.5% D.5%8用來分離固氮菌的培養(yǎng)基中缺乏氮源，這種培養(yǎng)基是一種（ ）。A.基礎培養(yǎng)基 B.加富培養(yǎng)基 C.選擇培養(yǎng)基 D.鑒別培養(yǎng)基9水分子可通過（ ）進入細胞。A.主動運輸 B.擴散 C.促進擴散 D.基團轉(zhuǎn)位10被運輸物質(zhì)進入細胞前后物質(zhì)結構發(fā)生變化的是（ ）。A主動運輸 B.擴散 C.促進擴散 D.基團轉(zhuǎn)位四、是非題1某些假單胞菌可以利用多達90多種以上的碳源物質(zhì)。2碳源對配制任何微生物的培養(yǎng)基都是必不可少的。3氨基酸在碳源缺乏時可被微生物用作碳源物質(zhì)，但不能提供能源。4培養(yǎng)營養(yǎng)缺陷型微生物的培養(yǎng)基必須同時加入維生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶。5為使微生物生長旺盛，培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度越高越好。6對含葡萄糖的培養(yǎng)基進行高壓蒸汽滅菌時可以121.3加熱20min即可。7半固體培養(yǎng)基常用來觀察微生物的運動特征。8基礎培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)所有類型的微生物。9伊紅美藍（EMB）培養(yǎng)基中，伊紅美藍的作用是促進大腸桿菌的生長。10在促進擴散過程中，載體蛋白對被運輸物質(zhì)具有較高的專一性，一種載體蛋白只能運輸一種物質(zhì)。五、簡答題1能否精確地確定微生物對微量元素的需求，為什么？2為什么生長因子通常是維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶，而葡萄糖通常不是生長因子？3以伊紅美藍（EMB）培養(yǎng)基為例，分析鑒別培養(yǎng)基的作用原理。4與促進擴散相比，微生物通過主動運輸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)點是什么？5舉例說明微生物在生長過程中培養(yǎng)基pH值可能發(fā)生的變化，并提出解決方法。6有一培養(yǎng)基如下：甘露醇，MgSO4，K2HPO4，H2PO4，CuSO4，NaCl，CaCO3，蒸餾水。試述該培養(yǎng)基的A.碳素來源；B.氮素來源；C.礦質(zhì)來源，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)哪類微生物？7列表比較微生物的四大營養(yǎng)類型。8分析下述培養(yǎng)基各組分的作用，依據(jù)其功能推測其所屬培養(yǎng)基的類型：A麥康開培養(yǎng)液：蛋白胨20g,乳糖10g,牛膽酸鹽5g,NaCl 5g,水1000ml,pH7.4 加1%中性紅5ml 分裝與有發(fā)酵管的試管0.7kg/km2滅菌15min，用于腸道桿菌培養(yǎng)。B.檸檬酸鹽培養(yǎng)基：NH4H2PO4 1g，K2HPO4 1g，NaCl 5g，MgSO4 0.2g,檸檬酸鈉2g,瓊脂 18g，水1000ml，pH6.8加1%溴麝香草酚蘭10ml，1.1Kg/cm2滅菌20分鐘，制成斜面，用于細菌利用檸檬酸鹽試驗。9簡述什么是主動運輸和基團轉(zhuǎn)位？二者有什么區(qū)別和聯(lián)系？六、論述題1以紫色非硫細菌為例，解釋微生物的營養(yǎng)類型可變性及對環(huán)境條件變化適應能力的靈活性。2如果要從環(huán)境中分離得到能利用苯作為碳源和能源的微生物純培養(yǎng)物，你該如何設計實驗？3某些微生物對生長因子的需求是具有較高的專一性，可利用它們通過“微生物分析”（microbiological assay）對樣品中維生素或氨基酸進行定量。試設計實驗利用微生物對某一樣品維生素B12的含量進行分析。4某學生利用酪素培養(yǎng)基平板篩選產(chǎn)胞外蛋白酶細菌，在酪素培養(yǎng)基平板上發(fā)現(xiàn)有幾株菌的菌落周圍有蛋白水解圈，是否能僅憑蛋白水解圈與菌落直徑比大，就斷定該菌株產(chǎn)胞外蛋白酶的能力就大，而將其選擇為高產(chǎn)蛋白酶的菌種，為什么？5以大腸桿菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）為例解釋基團轉(zhuǎn)位。6試分析在主動運輸中，ATP結合盒式轉(zhuǎn)運蛋白（ABC轉(zhuǎn)運蛋白）系統(tǒng)和膜結合載體蛋白（透過酶）系統(tǒng)的運行機 機及相互區(qū)別。7試設計一種分離纖維素分解菌的培養(yǎng)基，并說明各營養(yǎng)物質(zhì)的主要功能（只寫明成分，不要求定量）。8試從能源、碳源的角度來比較Anabaena、Rhodospirillum、Nitrobacter、E.coli四種微生物的營養(yǎng)類型。微生物營養(yǎng)習題參考答案一、名詞解釋1生長因子：微生物生長不可缺少的微量有機物，包括維生素，氨基酸及堿基等2選擇培養(yǎng)基：是用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基。3基礎培養(yǎng)基：是含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基。4合成培養(yǎng)基：是由化學成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學限定培養(yǎng)基。5化能異養(yǎng)微生物：以有機碳化合物為能源，碳源和供氫體也是有機碳化合物的微生物。6化能自養(yǎng)微生物：利用無機化合物氧化過程中釋放的能量和以CO2為碳源生長的微生物。7光能自養(yǎng)微生物：利用光作為能源，以CO2為基本碳源，供氫體是還原在無機化合物的微生物。8光能異養(yǎng)微生物：以光為能源，以有機碳化合物作為碳源和供氫體營光合生長的微生物。9.單純擴散 又稱被動運輸，只疏水型雙分子層細胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無載體蛋白的參與下，單純依靠物理擴散的方式讓許多小分子，非電離分子尤其是親水性小分子被動通過的一種物質(zhì)運送方式。通過這種方式運送的物質(zhì)主要是O2,CO2,乙醇和某些氨基酸分子。10.促進擴散 指溶質(zhì)在運送過程中，必須借助存在于細胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助，但步消耗能量的一類擴散性運送方式。載體蛋白有時稱作滲透酶，移位酶或移位蛋白，一般通過誘導產(chǎn)生，它借助自身構象的變化，在不耗能的條件下可加速把膜外高濃度的溶質(zhì)擴散到膜內(nèi)，直至膜內(nèi)外該溶質(zhì)的濃度相等為止。11.主動運輸 指一類須提供能量（包括ATP，質(zhì)子動勢或離子泵等）并通過細胞膜上特異性載體蛋白構想的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運入膜內(nèi)的一種運送方式。12.基團移位 指一類既需要特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質(zhì)運送方式。其特點是溶質(zhì)在運送前后還會發(fā)生分子結構的變化。主要用于運送各種糖類，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物質(zhì)?？苛姿徂D(zhuǎn)移酶系統(tǒng)即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)進行。13.pH的內(nèi)源調(diào)節(jié) 由于微生物的生長，代謝過程中會產(chǎn)生引起培養(yǎng)基的pH改變的代謝產(chǎn)物，如步及時調(diào)節(jié)，就會抑制甚至殺死自身，因而在設計此類培養(yǎng)基時，就要考慮培養(yǎng)基成分對pH的調(diào)節(jié)能力，這種通過培養(yǎng)基內(nèi)內(nèi)在成分所起的調(diào)節(jié)作用，稱pH的內(nèi)源調(diào)節(jié)。14.滲透壓 是某水溶液中一個可用壓力來量度的物化指標。它表示兩種不同濃度的溶液間若被一個半透性薄膜隔開時，稀溶液中的水分子會因水勢的推動而透過薄膜流向濃溶液，直至濃溶液所產(chǎn)生的機械壓力足以使兩邊水分子的進出達到平衡為止，這時由濃溶液中的溶質(zhì)所產(chǎn)生的機械壓力，既為它的滲透壓值。15.水活度 表示在天然或人為環(huán)境中，微生物可實際利用的自由水或游離水的含量。其定量含義為：在同溫同壓下，某溶液的蒸汽壓與純水蒸汽壓之比。二、填空題1碳源，氮源，無機鹽，生長因子，水，能源 2碳素來源，能源，糖，有機酸，醇，脂，烴 3維生素，氨基酸，嘌呤和嘧啶，作為酶的輔基或輔酶，合成細胞結構及組分的前體4碳源性質(zhì)5能源 6電子供體 7光能無機自養(yǎng)光能有機異養(yǎng)化能無機自養(yǎng)化能有機異養(yǎng)8基礎，加富，鑒別，選擇9瓊脂，明膠，硅膠 10擴散，促進擴散，主動運輸，膜泡運輸三、選擇題1D；2D；3C；4A；5B；6D；7B；8C；9B；10D四、是非題1 2 3 4 5 6 7 8 9 10五、簡答題1能否精確地確定微生物對微量元素的需求，為什么？答:不能。微生物對微量元素需要量極低；微量元素常混雜在天然有機化合物、無機化學試劑、自來水、蒸餾水、普通玻璃器皿中；細胞中微量元素含量因培養(yǎng)基組分含量不恒定、藥品生產(chǎn)廠家及批次、水質(zhì)、容器等條件不同而變化，難以定量分析檢測。2.為什么生長因子通常是維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶，而葡萄糖通常不是生長因子？答：維生素、氨基酸或嘌呤(嘧啶)通常作為酶的輔基或輔酶，以及用于合成蛋白質(zhì)、核酸，是微生物生長所必需且需要量很小，而微生物(如營養(yǎng)缺陷型菌株)自身不能合成或合成量不足以滿足機體生長需要的有機化合物。而葡萄糖通常作為碳源和能源物質(zhì)被微生物利用，需要量較大，而且其他一些糖類等碳源物質(zhì)也可以代替葡萄糖滿足微生物生長所需。3以伊紅美藍（EMB）培養(yǎng)基為例，分析鑒別培養(yǎng)基的作用原理。答：EMB培養(yǎng)基含有伊紅和美藍兩種染料作為指示劑，大腸桿菌可發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸造成酸性環(huán)境時，這兩種染料結合形成復合物，使大腸桿菌菌落帶金屬光澤的深紫色，而與其他不能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸的微生物區(qū)分開。4與促進擴散相比，微生物通過主動運輸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)點是什么？答：主動運輸與促進擴散相比的優(yōu)點在于可以逆濃度運輸營養(yǎng)物質(zhì)。通過促進擴散將營養(yǎng)物質(zhì)運輸進入細胞，需要環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)濃度高于胞內(nèi)，而在自然界中生長的微生物所處環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)含量往往很低，在這種情況下促進擴散難以發(fā)揮作用。主動運輸則可以逆濃度運輸，將環(huán)境中較低濃度什養(yǎng)物質(zhì)運輸進入胞內(nèi)，保證微生物正常生長繁殖。5舉例說明微生物在生長過程中培養(yǎng)基pH值可能發(fā)生的變化，并提出解決方法。答：微生物在生長繁殖和積累代謝產(chǎn)物的過程中，培養(yǎng)基的pH會發(fā)生如下變化：（1）如微生物在含糖基質(zhì)上生長，會產(chǎn)酸而使pH下降。（2）微生物在分解蛋白質(zhì)和氨基酸時，會產(chǎn)NH3而使pH上升。（3）以（NH4）2SO4作N源，會過剩SO42-，而使pH下降。（4）分解利用陽離子化合物如：NaNO3，會過剩Na+而使pH上升。為了維持培養(yǎng)基pH值的相對恒定，常常在培養(yǎng)基中加入緩沖物質(zhì)如磷酸鹽，碳酸鹽等，以緩和pH的劇烈變化。6有一培養(yǎng)基如下：甘露醇，MgSO4，K2HPO4，H2PO4，CuSO4，NaCl，CaCO3，蒸餾水。試述該培養(yǎng)基的A.碳素來源；B.氮素來源；C.礦質(zhì)來源，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)哪類微生物？答：（1）該培養(yǎng)基的碳素來源和能量來源均來自甘露醇。（2）該培養(yǎng)基未提供氮素來源，根據(jù)所學知識，只有能固氮的微生物才能在無氮培養(yǎng)基上生長。（3）該培養(yǎng)基的礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)包括：Mg2+，K+，Cu2+，Na+，PO43-，SO42-（4）HPO42-，PO43-，CaCO3主要用來作緩沖物質(zhì)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值，以保持pH不變。據(jù)此我們可推知該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)自生固氮菌等微生物。7列表比較微生物的四大營養(yǎng)類型營養(yǎng)類型能源氫供體基本碳源實例光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）光無機物CO2藍細菌、紫硫細菌、綠硫細菌、藻類光能有機營養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）光有機物CO2及簡單有機物紅螺菌科的細菌（即紫色無硫細菌）化能無機營養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）無機物無機物CO2硝化細菌、硫化細菌、鐵細菌、氫細菌、硫磺細菌等化能有機營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）無機物有機物有機物絕大多數(shù)細菌和全部真核生物8分析下述培養(yǎng)基各組分的作用，依據(jù)其功能推測其所屬培養(yǎng)基的類型：A麥康開培養(yǎng)液：蛋白胨20g,乳糖10g,牛膽酸鹽5g,NaCl 5g,水1000ml,pH7.4 加1%中性紅5ml 分裝與有發(fā)酵管的試管0.7kg/km2滅菌15min，用于腸道桿菌培養(yǎng)。B.檸檬酸鹽培養(yǎng)基：NH4H2PO4 1g，K2HPO4 1g，NaCl 5g，MgSO4 0.2g,檸檬酸鈉2g,瓊脂 18g，水1000ml，pH6.8加1%溴麝香草酚蘭10ml，1.1Kg/cm2滅菌20分鐘，制成斜面，用于細菌利用檸檬酸鹽試驗。答：A 功能B 功能蛋白胨氮院NH4H2PO4氮源乳糖碳源K2HPO4生長因子NaCl無機物NaCl、MgSO4、K2HPO4無機物牛膽酸鹽生長因子檸檬酸鈉碳源PH值7.4適宜菌生長瓊脂凝固劑1%中性紅指示劑1%溴麝香草酚蘭指示劑，判斷能否利用檸檬酸鈉發(fā)酵管判斷是否產(chǎn)氣PH值6.8適宜菌生長屬于半組合培養(yǎng)基屬于合成培養(yǎng)基9簡述什么是主動運輸和基團轉(zhuǎn)位？二者有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：主動運輸是物質(zhì)進入細胞的一種方式，即細胞會針對某些特定物質(zhì)通過消耗能量，借助載體進行逆濃度的輸送?；鶊F轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運輸，其基本特征與后者一樣，區(qū)別在于被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)一旦進入細胞后，分子結構發(fā)生改變，通常是接上某種基團（通常為磷酸基團），使之不能穿過細胞膜重新回到細胞外。六、論述題1以紫色非硫細菌為例，解釋微生物的營養(yǎng)類型可變性及對環(huán)境條件變化適應能力的靈活性。答：紫色非硫細菌在沒有有機物時可同化CO2進行自養(yǎng)生活，有有機物時利用有機物進行異養(yǎng)生活，在光照及厭氧條件下利用光能進行光能營養(yǎng)生活，在黑暗及好氧條件下利用有機物氧化產(chǎn)生的化學能進行化能營養(yǎng)生活。2如果要從環(huán)境中分離得到能利用苯作為碳源和能源的微生物純培養(yǎng)物，你該如何設計實驗？答：（1)從苯含量較高環(huán)境中采集土樣或水樣；(2)配制培養(yǎng)基，制備平板，種僅以苯作為唯一碳源(A)，另種不含任何碳源作為對照(B)；(3)將樣品適當適稀釋(十倍稀釋法)，涂布A平飯；(4)將平板置于適當溫度條件下培養(yǎng)，觀察是否有菌落產(chǎn)生；（5)將A平板上的菌落編號并分別轉(zhuǎn)接至B平板，置于相同溫度條件下培養(yǎng)(在B平板上生長的菌落是可利用空氣CO的自養(yǎng)型微生物)；(6)挑取在A平板上生長而不在B平板上生長的菌落，在一個新的A平板上劃線、培養(yǎng)，獲得單菌落，初步確定為可利用苯作為碳源和能源的微生物純培養(yǎng)物；(7)將初步確定的目標菌株轉(zhuǎn)接至以苯作為惟一碳源的液體培養(yǎng)基中進行搖瓶發(fā)酵實驗，利用相應化學分析方法定量分析該菌株分解利用苯的情況。3某些微生物對生長因子的需求是具有較高的專一性，可利用它們通過“微生物分析”（microbiological assay）對樣品中維生素或氨基酸進行定量。試設計實驗利用微生物對某一樣品維生素B12的含量進行分析。答:(1)將缺乏維生素B12但含有過量其他營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基分裝于一系列試管，分別定量接人用于測定的微生物；(2)在這些試管中分別補加不同量的維生素B12標準樣品及待測樣品，在適宜條件下培養(yǎng)；(3)以微生物生長量(如測定OD600nm)值對標準樣品的量作圖，獲得標準曲線；(4)測定含待測樣品試管中微生物生長量，對照標準曲線，計算待測樣品中維生素B12的含量。4某學生利用酪素培養(yǎng)基平板篩選產(chǎn)胞外蛋白酶細菌，在酪素培養(yǎng)基平板上發(fā)現(xiàn)有幾株菌的菌落周圍有蛋白水解圈，是否能僅憑蛋白水解圈與菌落直徑比大，就斷定該菌株產(chǎn)胞外蛋白酶的能力就大，而將其選擇為高產(chǎn)蛋白酶的菌種，為什么？答:不能。因為，(1)不同微生物的營養(yǎng)需求、最適生長溫度等生長條件有差別，在同一平板上相同條件下的生長及生理狀況不同；(2)不同微生物所產(chǎn)蛋白酶的性質(zhì)(如最適催化反應溫度、PH、對底物酪素的降解能力等)不同；(3)該學生所采用的是一種定性及初步定量的方法，應進一步針對獲得的幾株菌分別進行培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件優(yōu)化，并在分析這些菌株所產(chǎn)蛋白酶性質(zhì)的基礎上利用搖瓶發(fā)酵實驗確定蛋白酶高產(chǎn)菌株。5以大腸桿菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）為例解釋基團轉(zhuǎn)位。答：大腸桿菌PTS由5種蛋白質(zhì)（酶、酶a、酶b、酶c及熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)HPr）組成，酶a、酶b、酶c 3個亞基構成酶。酶和HPr為非特異性細胞質(zhì)蛋白，酶a也是細胞質(zhì)蛋白，親水性酶b與位于細胞膜上的疏水性酶c相結合。酶將一個葡萄糖運輸進入胞內(nèi)，磷酸烯醇式丙酮酸上的磷酸基團逐步通過酶和HPr的磷酸化和去磷酸化作用，最終在酶的作用下轉(zhuǎn)移到葡萄糖，這樣葡萄糖在通過PTS進入細胞后加上了個個磷酸基團。6試分析在主動運輸中，ATP結合盒式轉(zhuǎn)運蛋白（ABC轉(zhuǎn)運蛋白）系統(tǒng)和膜結合載體蛋白（透過酶）系統(tǒng)的運行機 機及相互區(qū)別。答：（1）ABC轉(zhuǎn)運蛋白常由兩個疏水性跨膜結構域與胞內(nèi)的兩個核苷酸結合結構域形成復合物，跨膜結構域在膜上形成一個孔，核苷酸結合結構則可結合ATP。ABC轉(zhuǎn)運蛋白發(fā)揮功能還需要存在于周質(zhì)空間（G菌）或附著在質(zhì)膜外表面（）的底物結合蛋白的幫助。底物結合蛋白與被動運輸物質(zhì)結合后再與ABC轉(zhuǎn)運蛋白結合，借助于ATP水解釋放的能量，ABC轉(zhuǎn)運蛋白將被運輸物質(zhì)轉(zhuǎn)運進入胞內(nèi)。（2）膜結合載體蛋白也是跨膜蛋白，被運輸物質(zhì)在膜外表面與透過酶結合，而膜內(nèi)外質(zhì)子濃度差在消失過