微生物思考題(2)

1、1微生物學思考題生命科學學院 楊嬌艷 2第一章 緒論思考題l 1. 微生物包括哪些類群？l 2. 微生物有哪些特殊屬性？l 3. 舉例說明微生物在生命科學發(fā)展中的重大貢獻。31、微生物的類群微生物細胞型微生物非細胞型微生物原核微生物真核微生物細菌古菌藻類真菌原生動物其它微生物病毒類病毒朊病毒42、微生物的特點、微生物的特點（1）體積小面積大）體積小面積大（2）吸收多轉化快）吸收多轉化快 （3）生長旺繁殖快）生長旺繁殖快 （4）適應強易變異）適應強易變異（5）分布廣種類多）分布廣種類多52、微生物學在生命科學發(fā)展中的重要地位（1）微生物是生物學基本理論研究中的理想實驗對象，對微生物的研究促進許多

2、重大生物學理論問題的突破n闡明基因和酶關系及提出“一個基因一個酶”的假說；n闡明遺傳的物質基礎；n基因概念的發(fā)展；n遺傳密碼的破譯；n基因表達調控機制的研究；n生物大分子合成的中心法則；1941年年Beadle和和Tatum用粗糙脈胞霉進行的突變實驗使基因和酶的關系得以用粗糙脈胞霉進行的突變實驗使基因和酶的關系得以闡明，并提出了闡明，并提出了“一個基因一個酶一個基因一個酶”的假說。的假說。Jacob等通過研究大腸桿菌誘導酶的形成機制而提出操縱子學說，闡明了基等通過研究大腸桿菌誘導酶的形成機制而提出操縱子學說，闡明了基因表達調控的機制，為分子生物學的形成奠定了基礎。因表達調控的機制，為分子生物學

3、的形成奠定了基礎?！皵嗔鸦驍嗔鸦颉薄?“ “跳躍基因跳躍基因”、“重疊基因重疊基因”的發(fā)現(xiàn)，以及基因結構的精的發(fā)現(xiàn)，以及基因結構的精細分析、基因組測序等。細分析、基因組測序等。60年代年代Nirenberg等人通過研究大腸桿菌無細胞蛋白質合成體系及多聚尿苷等人通過研究大腸桿菌無細胞蛋白質合成體系及多聚尿苷酶，發(fā)現(xiàn)了苯丙氨酸的遺傳密碼，繼而完成了全部密碼的破譯，為人類從分酶，發(fā)現(xiàn)了苯丙氨酸的遺傳密碼，繼而完成了全部密碼的破譯，為人類從分子水平上研究生命現(xiàn)象開辟了新的途徑。子水平上研究生命現(xiàn)象開辟了新的途徑。DNA RNA 蛋白質蛋白質3、舉例說明微生物在生命科學發(fā)展中的重大貢獻6（2）對生命

4、科學研究技術的貢獻l 細胞的人工培養(yǎng)；l 突變體篩選；l DNA重組技術和遺傳工程；（3）微生物與“人類基因組計劃”l 作為模式生物；l 基因與基因組的功能研究的重要工具;7第二章 微生物純培養(yǎng)及顯微技術 思考題l 利用選擇性培養(yǎng)基如何篩選：n （1）抗鏈霉素細菌？n （2）降解利用尿素的細菌？n （3）分解利用纖維素的細菌？l 利用富集培養(yǎng)和選擇培養(yǎng)如何分離：n （1）如何從土壤中分離篩選高溫(70度)解烴細菌？n （2）如何從污染廢水中分離篩選苯胺降解細菌？n 原理：什么是富集培養(yǎng)和選擇培養(yǎng)n 具體實驗步驟：要點n 實驗結果分析8基本步驟基本步驟l (一)苯胺降解菌的富集培養(yǎng) ：以苯胺為唯

5、一碳源的無機鹽培養(yǎng)基取5克污水樣品加到100ml無機鹽培養(yǎng)基同時添加苯胺至200mg/L28C,180r/min 振蕩培養(yǎng)每隔24h鏡檢觀察形態(tài)，測定ph,并且定時加入苯胺（思考為什么要定時加入苯胺呢？）以確保污泥有足夠的營養(yǎng)源并逐步提高其濃度。9(二)苯胺降解菌的分離l 將富集培養(yǎng)液梯度稀釋至10-410-7(根據(jù)上一步鏡檢結果估計)l 取3個梯度涂布于含200mg/L苯胺的分離培養(yǎng)基平板上，在28恒溫箱內培養(yǎng)48-96 hl 將分離平板上長出的菌落挑選至傳代培養(yǎng)基上保存。 (三)苯胺降解菌的純化 l 用平板劃線法在傳代培養(yǎng)基平板上進行純化，將純化得到的單菌落保存于傳代培養(yǎng)基斜面上備用。(四

6、)苯胺降解菌降解活性的測定 苯胺含量的測定采用萘乙二胺偶氮分光光度法方法(GB 11889-89)進行。10第二章思考題l 苯胺降解菌的篩選：挑取3.2中單的優(yōu)勢菌落在含有苯胺的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可以生長；另取相同的一部分在不含有苯胺的培養(yǎng)基中表現(xiàn)為不能生長。說明該菌落為苯胺降解菌落。 11l (1)從苯含量較高的環(huán)境中采集土樣或水樣；從苯含量較高的環(huán)境中采集土樣或水樣；(2)配制培配制培養(yǎng)基，養(yǎng)基，制備平板，一種僅以苯作為唯一碳源制備平板，一種僅以苯作為唯一碳源(A)，另一，另一種不含任何碳源作為對照種不含任何碳源作為對照(B)；(3)將樣品適當稀釋將樣品適當稀釋(十十倍稀釋法倍稀釋法)，涂布入

7、平板；，涂布入平板；(4)將平板置于適當溫度條件將平板置于適當溫度條件下培養(yǎng)，觀察是否有菌落產生；下培養(yǎng)，觀察是否有菌落產生；(5)將將A平板上的菌落平板上的菌落編號并分別轉接至編號并分別轉接至B平板，置于相同溫度條件下培養(yǎng)平板，置于相同溫度條件下培養(yǎng)(在在B平板上生長的菌落是可利用空氣中平板上生長的菌落是可利用空氣中CO2的自養(yǎng)型的自養(yǎng)型微生物微生物)；(6)挑取在挑取在A平板上生長而不在平板上生長而不在B平板上生長平板上生長的菌落的菌落，在一個新的，在一個新的A平板上劃線、培養(yǎng)獲得單菌落，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)初步確定為可利用苯作為碳源和

8、能源的微生物純培養(yǎng)物；物；(7)將初步確定的目標菌株轉接至以苯作為惟一碳將初步確定的目標菌株轉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。分析方法定量分析該菌株分解利用苯的情況。 12l 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l 2.試比較營養(yǎng)物質進入微生物細胞的幾種方式的特點（回答不全面）l 3.能否找到一種培養(yǎng)基，使所有的微生物都能良好地生長？為什么？ l 4.采取什么方法能分離到能分解并利用苯作為碳源和能源物質的細菌純培養(yǎng)物? l 5.與促

9、進擴散相比,微生物通過主動運輸吸收營養(yǎng)物質的優(yōu)點是什么?第四章微生物營養(yǎng) 思考題13四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較四種運輸營養(yǎng)物質方式的比較比較項目比較項目單純擴散單純擴散 促進擴散促進擴散主動運輸主動運輸基團轉位基團轉位特異載體蛋白特異載體蛋白運輸速度運輸速度物質運輸方向物質運輸方向胞內外濃度胞內外濃度運輸特異性運輸特異性能量消耗能量消耗運輸后物質的運輸后物質的結構結構無無慢慢由濃至稀由濃至稀相等相等無特異性無特異性不需要不需要不變不變有有快快由濃至稀由濃至稀相等相等特異性特異性不需要不需要不變不變有有快快由稀至濃由稀至濃胞內濃度高胞內濃度高特異性特異性需要需要不變不變有有快快由稀至濃由稀至濃胞

10、內濃度高胞內濃度高特異性特異性需要需要改變改變14l 主動運輸與促進擴散相比的優(yōu)點在于可以逆濃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。通過促進擴散將營養(yǎng)物質運度運輸營養(yǎng)物質。通過促進擴散將營養(yǎng)物質運輸進入細胞，需要環(huán)境中營養(yǎng)物質濃度高于胞輸進入細胞，需要環(huán)境中營養(yǎng)物質濃度高于胞內，而在自然界中生長的微生物所處的環(huán)境中內，而在自然界中生長的微生物所處的環(huán)境中的營養(yǎng)物質含量往往很低，在這種情況下促進的營養(yǎng)物質含量往往很低，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)境中較低濃度營養(yǎng)物質運輸進入胞內，輸，將環(huán)境中較低濃度營養(yǎng)

11、物質運輸進入胞內，保證微生物正常生長繁殖。保證微生物正常生長繁殖。 l 主動運輸可以不受濃度的限制，可進行逆濃度主動運輸可以不受濃度的限制，可進行逆濃度的運輸，并且在的運輸，并且在ATP能量供應的情況下，運輸能量供應的情況下，運輸速度也較促進擴散快，具有特異性。速度也較促進擴散快，具有特異性。 15l 1.微生物營養(yǎng)與動植物相比，碳源和氮源譜非常廣泛，微生物說微生物的能源譜也非常廣泛？l 2.不同營養(yǎng)類型的微生物在不同條件下產生ATP和還原力的方式與特點。 l 3. 與高等動、植物相比，微生物代謝的多樣性表現(xiàn)在哪些方面？l 4. 有氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵的區(qū)別如何？l 5. 微生物代謝調控方式

12、有哪幾種？第五章 微生物代謝 思考題162.不同營養(yǎng)類型的微生物在不同條件下產生ATP和還原力的方式與特點l （1）對于光能自養(yǎng)微生物來說，光合磷酸化產生ATP和還原力，而光合磷酸化又分為循環(huán)和非循環(huán)兩類光合磷酸化；l （2）對于光能異養(yǎng)微生物來說，光合磷酸化產生ATP，生物氧化產生還原力；l （3）對于化能自養(yǎng)微生物來說，還原力由無機物氧化產生，ATP通過氧化磷酸化產生；l （4）對于化能異養(yǎng)微生物來說，ATP和還原力均來自對有機物的生物氧化。 173.微生物代謝的多樣性表現(xiàn)在哪些方面？l （1）營養(yǎng)類型的多樣性 ；l （2）代謝產物的多樣性。與高等動植物相比，微生物具有次級代謝；l （3）

13、代謝調節(jié)的多樣性。微生物在酶合成的調節(jié)和酶活性的調節(jié)中有與高等動植物不一樣的特點；l （4）代謝方式的多樣性。微生物可以在不同條件下具有不同的代謝方式。 18第六章 微生物的生長繁殖 思考題l 1.說明測定微生物生長的意義、微生物生長測定方法的原理及比較各測定方法的優(yōu)缺點。 l 2.試分析影響微生物生長的主要因素及它們影響微生物生長繁殖的機理。l 3.控制微生物生長繁殖的主要方法及原理有哪些？l 4.細菌耐藥性機理是哪些?如何避免抗藥性的產生?1920第七章病毒 思考題l 1. 病毒學研究的基本方法有哪些，這些方法的基本原理分別是什么?l 2. 病毒殼體結構有哪幾種對稱形式? 毒粒的主要結構類

14、型有哪些?l 3. 病毒復制循環(huán)可分為哪幾個階段? 各個階段的主要過程如何?l 4. 某發(fā)酵工廠生產菌株經常因噬菌體感染而不能正常生產，在排除了外部感染的可能性 后有人認為是由于溶源性菌裂解所致，你的看法如何? 并請設計一實驗證明之。l 5. 亞病毒有哪幾類? 各自有何特點?21l 通過涂布平板法將發(fā)酵菌體懸液均勻涂布在培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。過一段時間后溶源菌就生長成菌落。l （1）如果含有溶源性菌，由于在溶源菌細胞分裂過程中有極少數(shù)個體會自發(fā)裂解（最好用紫外誘發(fā)裂解），其釋放的噬菌體可不斷入侵溶源菌菌落周圍的發(fā)酵菌菌苔，于是會形成一個許多噬菌斑。l （2）如果沒有溶源性菌，那么就不會有噬菌斑的形

15、成。22l 用紫外線照射該菌株，一段時間后進行鏡檢，若是由于溶源性菌裂解所致，則平板上出現(xiàn)噬菌斑或液體培養(yǎng)基變澄清；若不是，則無明顯現(xiàn)象。 231、 如果二個不同營養(yǎng)缺陷標記（abc+d+和a+b+cd）的菌株經混合后能產生在基本培養(yǎng)基平板上生長的原養(yǎng)型重組菌株，請設計一個實驗來決定該遺傳轉移過程是轉化、轉導還是接合? 2、 自然遺傳轉化與人工轉化之間有什么關系?為什么在一般情況下它們轉化質粒的成功率有如此大的差別?第九章 微生物遺傳 思考題24l 設有以下條件和材料可以利用：設有以下條件和材料可以利用：l 1、合適的突變株和選擇培養(yǎng)基、合適的突變株和選擇培養(yǎng)基l 2、DNasel 3、兩種濾

16、板，一種能持留細菌和噬菌體但不、兩種濾板，一種能持留細菌和噬菌體但不能持留游離的能持留游離的DNA分子，另一種濾板只能保留分子，另一種濾板只能保留細菌細菌l 4、一種可以插入濾板使其分隔成兩個空間的、一種可以插入濾板使其分隔成兩個空間的玻璃容器（如玻璃容器（如U形管）。形管）。 25l 實驗步驟：1、將兩種合適的多重營養(yǎng)缺陷型突變株在基本培養(yǎng)基中混合培養(yǎng)，若在基本培養(yǎng)基是長出了重組菌落，則發(fā)生了遺傳轉移；l 在混合培養(yǎng)期間加入適量DNase，如果在基本培養(yǎng)基上無重組菌落出現(xiàn)，則遺傳轉移過程是轉化；若仍然長出重組菌落，則原因可能是接合作用或轉導；l U形管使用只能持留細菌的濾板，置于培養(yǎng)基適當距

17、離的上方，不與培養(yǎng)基接觸，濾板是放置一種突變菌，培養(yǎng)基是接種另一種突變菌，如果無重組菌落出現(xiàn)，則為接合作用；如果出現(xiàn)重組菌落，則原因是轉化或轉導；l U形管使用能夠持留細菌和細菌病毒的濾板，若培養(yǎng)基是無重組菌落出現(xiàn)，則是轉導或接合；若仍有重組菌落出現(xiàn)，則原因是轉化。26l 1、采用U形管 中間隔有細菌濾器 ,左右管加入基礎培養(yǎng)基滅菌。2、左管接入A,右管接入B.通氣培養(yǎng)24小時后，左右分別在上涂平板 觀察是否有野生型出現(xiàn)。3、 判斷： 如果2管均無，說明是接合作用。（結合需要接觸） 如果只有一側管有野生型，說明為轉導，且有野生型的那方為受體菌。每長出來的為供體菌。（噬菌體轉導有方向性的） 如果2冊管子都長出來了 說明是轉化。近緣物種間均可發(fā)生DNA轉化。無方向性。 27l 實驗一：將該特定細菌的兩菌株放入中間燒結并有細菌濾膜的U型管中分別培養(yǎng)，并通過反復加壓是兩邊的培養(yǎng)液反復交換。l 實驗二：將該特定細菌的兩菌株先分別加入一定量DNA酶降解胞外游離的DNA，然后再混合培養(yǎng)。l 結果分析：l 如果實驗一和二均出現(xiàn)了原養(yǎng)型菌株，表明該遺傳過程是轉導，因為噬菌體可以穿過濾膜，并且不受DNA酶的作用。l 如果實驗一出現(xiàn)原養(yǎng)型菌株，實驗二沒有出現(xiàn)，則表明該遺傳過程是轉化，因為胞外游離的DNA分子可通過濾膜（實驗一會出現(xiàn)原養(yǎng)型菌株），但會被DNA酶降解（實驗二