第一章 绪论
1.用具体事例说明人类与微生物的关系，为什么说微生物既是人类的敌人，更是我们的朋友？
1)没有微生物，人不能生存。a.肠道有益微生物帮助参加物质代谢，使我们能够更加充分地利用所摄取的能量物质。b.从环境方面来说，微生物分解有机体及垃圾，参与物质循环。c. 提供了食物，使食品味美，比如一些食用菌，酿酒的酵母，卤菜用的乳酸菌等。另外氨基酸类,维生素类、酶、疫苗都是利用微生物或微生物体内产生的酶转化来的,一些药类如青霉素也是由微生物生产的,现在研究比较热的真菌多糖也是从微生物体内提取的。d.太空飞船的制造材料有些也是利用微生物合成的超轻高强度聚合物制造的。2)少数微生物也是人类的敌人！比如鼠疫；天花；梅毒；小儿麻痹症；肺结核；麻疯病；感冒；脑毛炎；艾滋病；疯牛病；埃博拉病毒；非典；禽流感 、猪流感。
2.微生物有哪些特点，它包括哪些类群? 个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、易变异、抗性强、休眠长、起源早、发现晚。微生物的类群:①病毒②原核生物：真细菌、古生菌③真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等（类群无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等，属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等，属于真核生物的酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。）
3.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?巴斯德 (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的。(2) 彻底否定了“自然发生”学说；著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。(3) 免疫学——预防接种：首次制成狂犬疫苗。(4) 巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物。
柯赫（1）微生物学基本操作技术方面的贡献：a）细菌纯培养方法的建立：土豆切面 → 营养明胶 → 营养琼脂（平皿）。 b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养。c）流动蒸汽灭菌。d）染色观察和显微摄影。（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌（1905年获诺贝尔奖）；c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——著名的柯赫原则。
4. 微生物学发展的各个时期有哪些主要成就?1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；1892 Ivanovsky提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；1928 Griffith发现细菌转化；1929 Fleming发现青霉素；1944 Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；1953 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构；1970～1972 Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限制性内切酶1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群， Sanger首次对f×174噬菌体DNA进行了全序列分析；1982～1983 Prusiner发现朊病毒(prion)；1983～1984 Mullis建立PCR技术；1995第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌)全基团组序列测定完成；1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；1997 第一个真核生物(啤酒酵母)基因组测序完成。 5. 微生物学的主要任务是什么?它包括哪些分支学科?
主要任务：研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等规律及其应用。 分支学科：1）基础微生物学①按微生物种类分：细菌学、真菌学、病毒学、藻类学、菌物学、原生动物学②按过程或功能分：微生物生理学、微生物遗传学、微生物生态学、分子微生物学、细胞微生物学、微生物基因组学③按与疾病的关系分：免疫学、医学微生物学、流行病学2）应用微生物①按生态环境分：土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学、水微生物学②按技术与工艺分：分析微生物学、微生物技术学、发酵微生物学、遗传工程③按应用范围分：工业微生物学、农业微生物学、医学微生物学、药学微生物学、兽医微生物学、视频微生物学、预防微生物学 第二章 纯培养和显微技术
1.名词解释： 菌落：单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体。菌苔：当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔。纯培养微生物学中把
从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代：二元培养物：培养物中只含有二种微生物，而且是有意识的
保持二者之间的特定关系的培养物称为二元培养物。
2.从混杂的群体中分离特定的某一种微生物，需要哪些微生物技术和方法？简述其本操作特点。 涂布平板法、稀释倒平板法、平板划线法、稀释摇管法
3.试利用表格形式对各类显微镜在原理、样品制备和观察方面的异、同进行概括、比较。
普通光学显微镜：现代普通光学显微镜利用目镜和物镜两组透镜系统来放大成像，故又常被称为复式显微镜。它们由机械装置和光学系统两大部分组成。机械装置包括镜座、支架、载物台、调焦螺旋等部件，是显微镜的
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基本组成单位，主要是保证光学系统的准确配制和灵活调控，在一般情况下是固定不变的。而光学系统由物镜、目镜、聚光器等组成，直接影响着显微镜的性能，是显微镜的核心。暗视野显微镜利用特殊的聚光器实现斜射照明，给样品照明的光不直接穿过物镜，而是由样品反射或折射后再进入物镜，因此，整个视野是暗的，而样品是明亮的。暗视野法主要用于观察生活细菌的运动性。
相差显微镜由于细胞各部分的折射率和厚度的不同，光线通过这种标本时，直射光和衍射光的光程就会有差别。随着光程的增加或减少，加快或落后的光波的相位会发生改变（产生相位差）。光的相位差人肉眼感觉不到，但相差显微镜配备有特殊的光学装置——环状光阑和相差板，利用光的干涉现象，能将光的相位差转变为人眼可以察觉的振幅差（明暗差），从而使原来透明的物体表现出明显的明暗差异，对比度增强。相差显微镜使人们能在不染色的情况下比较清楚地观察到在普通光学显微镜和暗视野显微镜下都看不到或看不清的活细胞及细胞内的某些细微结构。
荧光显微镜：在紫外线的照射下，发荧光的物体会在黑暗的背景下表现为光亮的有色物体，这就是荧光显微技术的原理。由于不同荧光素的激发波长范围不同，因此同一样品可以同时用二种以上的荧光素标记，它们在荧光显微镜下经过一定波长的光激发发射出不同颜色的光。
透射电子显微镜电子束通过电磁场时会产生复杂的螺旋式运动，但最终的结果是正如光线通过玻璃透镜时一样，产生偏转、汇聚或发散，并同样可以聚集成像。而一束电子具有波长很短的电磁波的性质，其波长与运动速度成反比，速度越快，波长越短。 扫描电子显微镜工作原理类似于电视或电传真照片。电子枪发出的电子束被磁透镜汇聚成极细的电子“探针”，在样品表面进行“扫描”，电子束扫到的地方就可激发样品表面放出二次电子（同时也有一些其它信号）。与此同时，在观察用的荧光屏上另一个电子束也做同步的扫描。二次电子由探测器收集，并在那里被闪烁器变成光信号，再经光电倍增管和放大器又变成电压信号来控制荧光屏上电子束的强度。这样，样品上产生二次电子多的地方，在荧光屏上相应的部位就越亮，我们就能得到一幅放大的样品立体图像。
扫描隧道显微镜主要原理是利用了量子力学中的隧道效应。 第三章 微生物的结构和功能
1.名词解释：芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体，称为芽孢。革兰染色法：革兰于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。荚膜：包裹在单个细胞上的在壁上有固定层的糖被叫荚膜。鞭毛：某些细菌细胞表面着生的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物,具有推动细菌运动功能,为细菌的“运动器官”。 2.根据细菌细胞结构的特点，分析并举例说明为什么它们能在自然界中分布广泛。
3.细菌、粘细菌、放线菌、霉菌、酵母在繁殖方式上各有什么特点？ 酵母菌是一群单细胞的真核微生物。
4.试绘出细菌细胞构造的模式图，注明其一般构造和特殊构造。 见书P15图1-1。
5.试述革兰氏染色的机制及其主要步骤，哪一步是关键?为什么? 主要步骤：1、用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染
2、用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更固。
3、用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。
4、用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。
革兰氏染色的机制： 革兰氏染色结果的差异主要基于细菌细胞壁的构造和化学组分不同。通过初染和媒染，在细菌细胞膜或原生
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质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。 G + 细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和交联紧密，故用乙醇洗脱时，肽聚糖层网孔会因脱水而明显收缩，再加上的 G + 细菌细胞壁基本上不含类脂，故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙，因此，结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现蓝紫色。 G - 细菌因其细胞壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故遇乙醇后，肽聚糖层网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇将类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝，这样结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁。因此，通过乙醇脱色，细胞又呈现无色。这时，再经番红等红色染料复染，就使 G - 细菌获得了新的颜色 —— 红色，而 G + 细菌则仍呈蓝紫色（实为紫中带红）。
6．试图示革兰氏阳性菌和阴性菌细胞壁构造，并简要说明其特点及成分 革兰色阳性细菌 革兰色阴性细菌 成分 占细胞壁干重的%
肽聚糖 含量很高（50～90%） 含量很低（～10） 磷壁酸 含量较高（<50） 无
类脂质 一般无（<2） 含量较高（～20） 蛋白质 无 含量较高 7.列表说明细菌、立克次氏体、衣原体、支原体的主要异同点。 见书本P40表1-5 第四章 微生物的营养
1.微生物细胞是由哪些物质组成的?各自的含量约为多少? 主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙等 微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜等
其中碳、氢、氧、氮、磷、硫六种元素占细胞干重的97﹪
2.微生物生长所需的营养要素包括哪些成分?各种成分有何生理功能?在培养基中的含量约为多少? 六要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水
生理功能：碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质。 氮源用来构成菌体物质中或代谢产物，为微生物提供氮素来源。 能源为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。
生长因子微生物生长所必需且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。 无机盐作为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质。
水①起到溶剂与运输介质的作用；③维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；④热的良好导体；⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构。 在培养基中的含量：
3.微生物营养类型有几种?各自的分类依据是什么? 生长所需要的营养物质：自养型生物、异养型生物 生物生长过程中能量的来源：光能营养型、化能营养型
4.简述光能自养、光能异养、化能自养及化能异养微生物的营养特点。
光能自养：以CO2为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质。
光能异养：不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质：在生长时大多数需要外源的生长因子。
化能自养：生长所需能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。
化能异养：生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源。
5．什么叫培养基?培养基分为哪几种类型?各种培养基在设计时应重点考虑哪些因素? 培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。 按成分不同划分：天然培养基、合成培养基
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按物理状态不同划分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基 按用途不同划分：基础培养基、加富培养基、选择培养基、鉴别培养基 考虑因素：目的明确、营养协调、理化条件适宜、经济节约
任何培养基都应具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水 6. 选择性培养基为什么要加入不同的抑制剂?常用抑制剂可分为哪几种类型?作用原理是什么? 抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长
一种类型选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计的例如，利用以纤维素或石蜡油作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物;利用以蛋白质作为唯一氮源的选择培养基，可以分离产胞外蛋白酶的微生物;缺乏氮源的选择培养基可用来分离固氮微生物。另一类选择培养基是在培养基中加入某种化学物质,这种化学物质没有营养作用,对所需分离的微生物无害,但可以抑制或杀死其他微生物,例如,在培养基中加入数滴10%酚可以抑制细菌和霉菌的生长,从而由混杂的微生物群体中分离出放线菌;在培养基中加入亚硫酸铋,可以抑制革兰氏阳性细菌和绝大多数革兰氏阴性细菌的生长,而革兰氏阴性的伤寒沙门氏菌可以在这种培养基上生长;
7. 琼脂与明胶各有何性质?作为固态培养基的凝固剂时各有何优缺点?
琼脂是由红藻门石花菜江蓠等藻类 地区中提取的胶体多糖。琼脂的化学成分为多聚半乳糖硫酸酯，熔点96℃，凝固点是40－50℃。 琼脂培养基可反复溶化凝固而不改变性质。 绝大多数微生物不水解琼脂。 8. 试比较营养物质进入微生物细胞的几种方式的特点。
自由扩散：①物质在扩散过程中没有发生任何反应；②不消耗能量；不能逆浓度运输；③运输速率与膜内外物质的浓度差成正比。 促进扩散：①不消耗能量②参与运输的物质本身的分子结构不发生变化③不能进行逆浓度运输④运输速率与膜内外物质的浓度差成正比⑤需要载体参与。
主动运输：需消耗能量和载体，可以进行逆浓度运输。
基团转移：与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。 比较项目 单纯扩散 特异载体蛋白 无 运送速度 慢
促进扩散 主动运输 基团移位
有 有 快 快
由稀至浓 由稀至浓 内部高
内部高
特异性
需要
有 快
溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 平衡时内外浓度 内外相等 运送分子 无特异性 能量消耗 不需要
内外相等
特异性 特异性 需要 需要
运送前后溶质分子 不变 不变 载体饱和效应 无 有 与溶质类似物 无竞争性 运送抑制剂
无 有
不变 改变 有 有 有
有
有竞争性 有竞争性 有竞争性
运送对象举例 水、O2 糖、SO42- 氨基酸、乳糖 葡萄糖\\嘌呤 第五章 微生物的代谢
1.简述微生物代谢的概念、类型及特点。 生物代谢：细胞内发生的各种化学反应的总称 1）按物质转化方式分：
分解代谢：是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。一般可将分解代谢分为三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2；第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2,并产生ATP、NADH及FADH2。第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，产生大量的ATP。
合成代谢：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量。合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。 物质代谢：物质在体内转化的过程。
能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。 2）按代谢产物在机体中作用不同分：
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初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所必需的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢：在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。 2.葡萄糖进入微生物细胞后在有氧、无氧条件下如何分解转化?产物是什么? 在有氧呼吸中葡萄糖被彻底氧化生成CO2和水,释放大量能量。 无氧呼吸：
3.葡萄糖发酵的主要产物有哪些?简述酵母菌、大肠杆菌及乳酸菌发酵葡萄糖的产物种类与数量。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解糖酵解是发酵的基础，主要有四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
大肠杆菌：产酸产气。丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，甲酸在酸性条件下可进一步裂解生成H2和CO2。
4.何谓呼吸?有氧呼吸与无氧呼吸有何异同?无氧呼吸有哪些类型?常见于哪些环境中?无氧呼吸对农业生产及环境有何影响? 微生物在降解底物的过程中,将释放出的电子交给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体,再经电子传递系统传给外源电子受体,从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程,称为呼吸作用。 有氧呼吸以分子氧作为最终电子受体。
无氧呼吸以氧化型化合物作为最终电子受体。硝酸盐呼吸:以硝酸盐作为最终电子受体的，生物学过程,也为称硝酸盐的异化作用。延胡索酸呼吸:兼性厌氧,将延胡索酸还原成琥珀酸,以往都是把琥珀酸的形式作为微生物的一般发酵产物来考虑.实际上在延胡索酸呼吸中,延胡索酸是最终电子受体,而琥珀酸是还原产物。 某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。
土壤中植物能利用的氮(硝酸盐NO3-)还原成氮气而消失,从而降低了土壤的肥力。松土,排除过多的水分,保证土壤良好的通气条件。反硝化作用在氮素循环中的重要作用：硝酸盐易溶解于水, 常通过水从土壤流入水域中.若没反硝化作用,硝酸盐将在水中积累, 导致水质变坏与地球上氮素循环中断。
5. 何谓初级代谢、次级代谢?简述二者的异同及关系,次级代谢产物可分为哪几大类,各有何作用?
微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。次级代谢：某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。 初级代谢与初级代谢的关系：
1）存在范围及产物类型不同：初级代谢是一类普遍存在于各类生物中的一种基本代谢类型。次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中。代谢途径和产物因生物不同而不同；同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。不同的微生物可产生不同的初级代谢产物，相同的微生物在不同条件下产生不同的初级代谢产物。2）对产生者自身的重要性不同：初级代谢产物通常都是机体生存必不可少的物质，次级代谢产物不是机体生存所必需的物质。3）同微生物生长过程的关系明显不同：初级代谢自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长过程呈平行关系；次级代谢是在机体生长的一定时期内产生的，与机体的生长不呈平行关系，机体的生长期和次级代谢产物形成期常表现为二个不同的时期。4）对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同：初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小（即遗传稳定性大）;次级代谢产物对环境条件变化很敏感。与相关酶的专一性以及类型（多为诱导酶）有关。5）相关酶的专一性不同。6）某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型：初级代谢是次级代谢的基础；初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质。次级代谢是初级代谢在特定条件下的继续与发展，避免某些中间体或产物过量积累对机体产生毒害作用。 次级代谢产物根据所起的作用可分为：抗生素、激素、生物碱、毒素和维生素。
6. 微生物细胞内的代谢调节通过哪几种途径进行?酶合成与酶活性调节各分为哪几种类型? 简述其调节机理。 微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水平的代谢调节能力超过高等生物。
微生物自我调节代谢的方式1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞 2.通过酶的定位控制酶与底物的接触 3.控制代谢物流向 酶活性的调节：1、酶活性的激活： 2、酶活性的抑制：竞争性抑制和反馈抑制。
酶合成的调节：1.诱导：通过诱导作用而产生的酶，为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类。2阻遏： 是阻碍代谢过程中包括关键酶在内的一系列酶的合成的现象，从而更彻底地控制和减少末端产物的合成。
阻遏作用的类型： ①末端产物阻遏：例如过量的精氨酸阻遏了参与合成精氨酸的许多酶的合成。②分解代谢物阻遏：如葡萄糖效应。分解代谢物阻遏导致出现“二次生长”。
酶合成调节的机制：操纵子学说 1）操纵子：是基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因，调节基因，操作子和启动子。 2）诱导物与辅阻遏物；3）阻遏物与和阻遏物蛋白。
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