7. 何谓操纵子?以乳糖操纵子为例说明酶合成的调节过程。
操纵子：功能相关的几个基因前后相连,再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。
第六章 微生物的生长繁殖及其控制
1.名词解释：细菌生长曲线：细菌接种到定量的液体培养基中,定时取样测定细胞数量,以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图,得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。连续培养：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法。同步培养：使群体中的细胞处于比较一致的,生长发育均处于同一阶段上,即大多数细胞能同时进行生长或分裂的培养方法。
2.测定细胞数量和细胞生物量的方法有哪几种?各方法的测定原理和特点是什么? 测生长量：一）直接法 1)测体积 2)称干重 (离心----洗涤----烘干---称重）
二）间接法 1)比浊法 2)生理指标法
比浊法：在一定波长下，测定菌悬液的光密 度，以光密度(即O.D.) 表示菌量。实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。
生理指标法：与微生物生长量相平行的生理指标：含氮量、含碳量、几丁质含量、DNA、RNA, 呼吸强度、耗氧量、酶活性、生物热等。 一）直接法
计繁殖数 计算微生物的个体数目：计繁殖数只适宜于单细胞状态的微生物或丝状微生物所产生的孢子。所得的结果是包括死细胞在内的总菌数：显微镜直接观察-----血球计数板法。此方法的局限性：为活菌与死菌的总数，体积小的细菌难以计数，要求一定的细胞数量 (106个/ml)，最好用相差显微镜。 二）间接法 平板菌落计数法、涂布法、倾注法
计算菌落数：每毫升原菌液活菌数＝同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数×稀释倍数×5 。局限性：1）影响因素多。接种量、培养基的稳定性、接种条件、培养时间、菌落大小2）单菌落可能是细胞团形成的。
膜过滤培养法：样品中菌数很低时，可先通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。 微生物生长的测定有计数、重量和生理指标等方法 1. 计数法 (1)直接计数
这类方法是利用特定的细菌计数板或血球计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。此法的缺点不能区分死菌与活菌。计数板是一块特制的载玻片，上面有一个特定的面积1mm2和高0.1mm的计数室，在1mm2的面积里又被刻划成25个(或16个)中格，每个中格进一步划分成16个(或25个)小格，但计数室都是由400个小格组成。将稀释的样品滴在计数板上，盖上盖玻片，然后在显微镜下计算4-5个中格的细菌数，并求出每个小格所含细菌的平均数，再按下面公式求出每毫升样品所含的细菌数。每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×400×1000×稀释倍数 (2)间接计数法
此法又称活菌计数法，其原理是每个活细菌在适宜的培养基和良好的生长条件下可以通过生长形成菌落。按下面公式计算出原菌液的含菌数：每毫升原菌液活菌数＝同一稀释度三个以上重复平皿菌落平均数×稀释倍数×5此法可因操作不熟练或造成污染、或培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定。
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膜过滤法是当样品中菌数很低(低于106/ml)时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器。然后将滤膜干燥、染色，并经处理使膜透明，再在显微镜下计算膜上(或一定面积中)的细菌数。
比浊法是利用已知浓度的小颗粒溶液作对照，让已稀释的样品与不同浓度的小颗粒溶液进行对比，找出样品中所含的细菌数。 电子计数器法是利用细菌通过小孔时，电解质溶液发生导电性降低，电阻增加形成脉冲电流，反映到记录标尺上，求出一定体积样品中所含的细菌数。 2.重量法
此法的原理是根据每个细胞有一定的重量而设计的。它可以用于单细胞、多细胞以及丝状体微生物生长的测定。
除了干重、湿重反映细胞物质重量外，还可以通过测定细胞中蛋白质或DNA的含量反映细胞物质的量。蛋白质是细胞的主要成分，含量也比较稳定，其中氮是蛋白质的重要组成元素。因此总含氮量与蛋白质总量之间的关系可按下列公式计算：?
蛋白质总量＝含氮量×6.25?
细胞总量＝蛋白质总量÷(50-80%(或65%))=蛋白质总量×1.54
核酸DNA是微生物的重要遗传物质，每个细菌的DNA含量相当恒定，平均为8.4×10-5纳克。因此从一定体积的细菌悬液中所含的细菌中提取DNA，求得DNA含量，再计算出这一定体积的细菌悬液所含的细菌总数。 3. 生理指标法
生理指标包括微生物的呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等。这是根据微生物在生长过程中伴随出现的这些指标，样品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、热力计等设备来测定相应的指标。这类测定方法主要用于科学研究，分析微生物生理活性等。
3.细菌的群体生长有何规律?生长曲线分为哪几个时期?各时期有何特点?不同生长时期产生的根本原因是什么?影响细菌代时的因素有哪些?迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期。 延滞期适应新环境的时期
特点：生长速率常数等于零，细胞形态变大或增长，细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性，对外界不良条件反应敏感。缓期出现的原因:微生物接种到一个新的环境,暂时缺乏分解和催化有关底物的酶,或是缺乏充足的中间代谢产物等.为产生诱导酶或合成中间代谢产物,就需要一段适应期。影响延滞期长短的因素：接种龄、接种量、培养基成分。延滞期对生产的指导意义： （1）接种龄：用对数期接种龄接种 （2）接种量：种子：发酵培养基=1：10，V/V （3）培养基成分：发酵培养基的成分与种子培养基的成分尽量接近。（4）筛选菌种。
指数期细胞数以几何级数增长的时期 特点：生长速率常数R最大，代时G最短 ，细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃，代谢旺盛。影响指数期微生物代时的因素：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度。指数期对实践的指导意义：用作代谢、生理等研究的良好材料；增殖噬菌体的最适宿主；发酵工业中用作种子的最佳材料。 稳定期正生长与负生长相等的动态平衡
特点：生长速率常数R等于0 ；菌体产量达到了最高点；菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系，即，生长产量常
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数Y；细胞内开始积累内含物；合成次生代谢产物，形成芽孢等。稳定期到来的原因主要是营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，例如C／N比值不合适等；酸、醇、毒素或H2O2等有害代谢产物的累积；pH、氧化还原势等物化条件越来越不适宜。指导意义：（1）是生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物的最佳收获期；（2）是对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定的最佳时期；（3）对稳定期的研究，促进了连续培养原理的提出和工艺技术的创建。 衰亡期整个群体呈现出负生长（R为负值）
特点：细胞形态多样；发生自溶；产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物；芽孢释放往往发生在这一时期。 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累,细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。
影响微生物增代时间(代时)的因素：1)菌种:不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；2)营养成分:在营养丰富的培养基中生长代时短; 3)营养物浓度:在一定范围内,生长速率与营养物浓度呈正比，4）温度:在一定范围,生长速率与培养温度呈正相关。 4.细菌在固体平板上生长有何规律?丝状真菌生长分为哪几个阶段?各阶段有何特点?
5.微生物生长的环境条件主要包括哪些因素?温度对微生物生长有何影响?按照微生物对温度的适应能力可将微生物分为哪几种类型?各自的分布及生理有何特点? 温度、氧气、pH
温度对微生物生长的影响具体表现在：①影响酶活性；②影响细胞质膜的流动性；③影响物质的溶解度。 按照微生物对温度的适应能力可将微生物分为嗜冷菌<20C、中温菌20C～45C、嗜热菌>45C。第七章 病毒
1.名词解释：烈性噬菌体：侵染后并引起寄主细胞裂解的病毒。溶源性现象：温和噬菌体和寄主之间的关系。温和噬菌体：凡吸附并侵入细胞后，将噬菌体的DNA整合到宿主染色体组上并可长期随宿主DNA的复制而同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体称温和噬菌体。溶源性细菌：细胞中含有以原噬菌体状态存在的温和噬菌体基因组的细菌称做溶源性细菌。溶源性反应：是一种比裂解反应更有利于病毒持续和传播的病毒生存方式。处于这种最适应于它们所处环境中的噬菌体不会迅速杀死细胞，从而丧失传播的机会，所以，这也被认为一种原始的分化方式。朊病毒：是一类能引起哺乳动物的亚急性海绵样脑病的病原因子。亚病毒的一种，具有传染性的蛋白质致病因子,迄今为止尚为发现该蛋白内含有核酸。卫星病毒：卫星病毒是寄生于与之无关的辅助病毒的基因产物的病毒。卫星病毒的基因组是缺损的，它必须依赖于辅助病毒才能复制。卫星RNA：是指一些必须依赖辅助病毒进行复制的小分子单链RNA片段，它们被包装在辅助病毒的壳体中，本身对于辅助病毒的复制不是必需的，且它们与辅助病毒的基因组无明显的同源性。一步生长曲线：以适量的病毒接种于标准培养的高浓度的敏感细胞,待病毒吸附后,离心除去未吸附的病毒,或以抗病毒抗血清处理病毒—细胞培养物以建立同步感染,然后继续培养并定时取样测定培养物中的病毒效价,并以感染时间为横坐标,病毒的感染效价为纵坐标,绘制出病毒特征性的繁殖曲线,即一步生长曲线。 2.病毒区别与其他生物的特点是什么? 病毒学研究的基本方法有哪些？
病毒以其结构简单、特殊的繁殖方式以及绝对的细胞内寄生显著区别于其它生物。 3.病毒粒子有哪几种主要的结构类型?
四种主要结构类型：裸露的二十面体毒粒；裸露的螺旋毒粒；有包膜的二十面体毒粒；有包膜的螺旋毒粒；还有些病毒，如有尾 噬菌体、痘病毒等结构更为复杂，不能包括在这些结构类型之内。
4.试以烟草花叶病毒(TWV)为例，图示并简述螺旋对称的杆状病毒的典型构造。
5.以大肠杆菌T偶数噬菌体为例，图示并简述复合对称病毒的一般构造，并指出其各部分的特点和功能。
6.病毒的核酸可分哪几个类型?试各举一例。 单链DNA(ss DNA)： 双链DNA(ds DNA)： 单链RNA(ss RNA)： 双链RNA(ds RNA)： 7.简述病毒复制的过程。
①吸附；②侵入；③脱壳；④病毒大分子的合成,包括病毒基因组的表达与复制；⑤装配与释放。
噬菌体复制(繁殖)的三个阶段：1）吸附期；游离的噬菌体吸附到宿主细胞。2）潜伏期；从噬菌体吸附到细胞到释放出新噬菌体的最短时期。3）裂解期；随着菌体不断破裂,新噬菌体数目增加,直到最高值。 8.试结合一步生长曲线分析病毒的特点,并与细菌进行比较。
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1.用噬菌体的稀释液感染高浓度的宿主细胞；
2.数分钟后,加入抗噬菌体的抗血清(中和未吸附的噬菌体)；
3.将上述混合物大量稀释,终止抗血清的作用和防止新释放的噬菌体感染其它细胞； 4.保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价(对噬菌体含量进行计数);
5.以感染时间为横坐标,病毒的感染效价为纵坐标,绘制出病毒特征性的繁殖曲线；
在潜伏期的前一段,受染细胞内检测不到感染性病毒,后一阶段,感染性病毒在受染细胞内的数量急剧增加.自病毒在受染细胞内消失到细胞内出现新的感染性病毒的时间为为隐蔽期.隐蔽期病毒在细胞内存在的动力学曲线呈线性函数,而非指数关系,从而证明子代病毒颗粒是由新合成的病毒基因组与蛋白质经装配成熟,而不是通过双分裂方式产生的。
第八章 微生物遗传
1.证明核酸是遗传变异物质基础的经典实验有几个?请举出其中之一,详细阐明实验者的工作情况。
1）Avery和他的合作者C.M.Macleod和M.J.McCarty为了弄清楚Griffith实验中的转化因子的实质，他们分别用降解DNA、RNA或蛋白质的酶作用于有毒的S型细胞抽提物，选择性地破坏这些细胞成份，然后分别与无毒的R型细胞混合，观察转化现象的发生。结果发现，只有DNA被酶解而遭到破坏的抽提物无转化作用，说明DNA是转化所必须的转化因子，并在1944 年发表了他们的实验结果，为Griffith的转化因子是DNA而不是蛋白质提供了第一证据。
2）T2噬菌体的感染实验1952年，Alfred D.Hershey和Martha Chase为了证实T2噬菌体的DNA是遗传物质，他们用P32标记病毒的DNA，用S35标记病毒的蛋白质外壳。然后将这两种不同标记的 病毒分别与其宿主大肠杆菌混合。
3）1956年，H.Fraenkel?Conrat用含RNA的烟草花叶病毒(TMV) 所进行的拆分与重建实验证明RNA也是遗传物质的基础。 2.为什么证明核酸是遗传变异物质基础的3个著名实验者选用了微生物作为研究对象?
微生物细胞结构简单,营养体一般为单倍体，方便建立纯系。很多常见微生物都易于人工培养,快速、大量生长繁殖。对环境因素的作用敏感,易于获得各类突变株，操作性强。 3.比较原核生物和真核生物基因组特点的异同。
原核生物(细菌、古生菌)的基因组：1)染色体为双链环状的DNA分子(单倍体); 2)基因组上遗传信息具有连续性; 3)功能相关的结构基因组成操纵子结构;4)结构基因的单拷贝,rRNA基因的多拷贝; 5)基因组的重复序列少而短。
真核微生物（啤酒酵母）的基因组：1）典型的真核染色体结构；2）没有明显的操纵子结构；3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列；4）重复序列多。 4.何谓质粒?它有哪些特点?
质粒是存在于细菌染色体外或附加于染色体上的遗传物质。其特点：①绝大多数由共价闭合环状双螺旋 DNA 分子所构成，分子量较细菌染色体小。②每个菌体内有一个或几个，也可能有很多个质粒。③质粒可以从菌体内自行消失，也可通过物理化学手段，将其消除或抑制；没有质粒的细菌，可通过接合、转化或转导等方式，从具有质粒的细菌中获得，但不能自发产生。④质粒存在与否，无损于细菌生存。但是，许多次生代谢产物如抗生素、色素等的产生、以至芽孢的形成，均受质粒的控制。⑤质粒既能自我复制、稳定遗传，也可插入细菌染色体中或携带的外源 DNA 片段共同复制增殖；它可通过转化、转导或接合作用单独转移，也可携带着染色体片段一起转移。质粒已成为遗传工程中重要的运载工具之一。 5.基因突变有哪几个共同特点?基因突变可分哪几类?
特点：1）非对应性2）稀有性3）规律性4）独立性5）遗传和回复性6）可诱变性 常见的微生物突变类型：1）营养缺陷型2）抗药性突变型3)条件致死突变型4)形态突变型 5）其它突变类型毒力、生产某种代谢产物的发酵能力的变化。 6.试以亚硝酸引起的碱基转换为例，说明突变的分子机制。
亚硝酸能引起含NH2基的碱基(A.G.C)产生氧化脱氨反应，使氨基变为酮基，从而改变配对性质造成碱基置换突变。 7.原核微生物与真核微生物各有哪些基因重组形式?
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“接合” “转导” 及“自然转化”这三种在自然界中存在的细菌遗传重组过程各自的特点：
8.试比较E.coli的F+、F-、Hfr和F′菌株的异同，并图示它们的相互关系。 a)F-菌株, 不含F因子,没有性菌毛,可通过接合作用接收F因子而变成雄性菌株(F+)。 b)F+菌株, F因子独立存在,细胞表面有性菌毛。
c)Hfr菌株,F因子插入到染色体DNA上,细胞表面有性菌毛。
d)F＇菌株,Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时,形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子,特称为F′因子， 细胞表面同样有性菌毛。
9.什么是诱变育种，其有哪些环节?
诱变育种是指利用各种诱变剂处理微生物细胞，提高基因的随机突变频率，通过一定的筛选方法(或特定的筛子)获得所需要的高产优质菌株。
10.什么是原生质体融合，其特点有哪些?原生质体融合技术是将遗传性状不同的两种菌(包括种间、种内及属间)融合为一个新细胞的技术。特点：（1）重组频率高（2）受结合型的限制小（3）遗传物质传递更为完整（4）重组体种类多（5）有助于外源基因的转化。
11.原生质体融合育种的步骤是什么?
主要包括原生质体的制备、原生质体的融合、原生质体再生和融合子选择等步骤。 12.什么叫菌种退化?菌种退化的原因有哪些?
栽培中有相当一部分乃至大部分个体的性状都明显变劣，群体生长性能显著下降，视为菌种退化。 原因：（1）菌种混杂（2）有害突变的发生（3）病毒的感染 13.菌种退化的防止和菌种复壮的措施有哪些?
防止衰退的措施：1)减少传代次数；2)创造良好的培养条件；3)经常进行纯种分离,并对相应的性状指标进行检查；4)采用有效的菌种保藏方法。5）防止病毒感染。
菌种复壮的措施1)从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来,重新获得具有原有典型性状的菌种。a)纯种分离；b)通过寄主体进行复壮；2)有意识地利用微生物会发生自发突变的特性,在日常的菌种维护工作中不断筛选“正变”个体。 14.常用的菌种保藏方法有哪些?
1）生活态：培养基传代培养（斜面,平板）、寄主传代培养
2）休眠态：a.冷冻：液氮、低温冰箱。B)干燥：沙土管、冷冻真空干燥
15.如果二个不同营养缺陷标记（a - b - c + d + 和 a + b + c - d - ）的菌株经混合后能产生在基本培养基平板上生长的原养型重组菌株，请设计一个实验来决定该遗传转移过程是转化、转导还是接合?
16.自然遗传转化与人工转化之间有什么关系?为什么在一般情况下它们转化质粒的成功率有如此大的差别?
遗传转化是指同源或异源的游离DNA分子(质粒和染色体DNA)被自然或人工感受态细胞摄取，并得到表达的水平方向的基因转移过程。根据感受态建立方式，可以分为自然遗传转化和人工转化，前者感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性；后者则是通过人为诱导的方法，使细胞具有摄取DNA的能力，或人为地将DNA导入细胞内。
自然转化过程的特点：a)对核酸酶敏感；b)不需要活的DNA给体细胞；c)转化是否成功及转化效率的高低主要取决于转化(DNA)给体菌株和转化受体菌株之间的亲源关系；d)通常情况下质粒的自然转化效率要低得多；
17.了解新的育种技术---DNA shuffling 技术
该技术能模拟生物在数百万年间发生的分子进化过程，并可在短的实验循环中定向筛选出特定基因编码的酶蛋白活性提高几百倍甚至上万倍的功能性突变基因。其基本原理是先将来源不同但功能相同的一组同源基因，用DNA核酸酶I进行消化产生随机小片段，由这些随机小片段组成一个文库，使之互为引物和模板，进行PCR扩增，当一个基因拷贝片段作为另一基因拷贝的引物时，引起模板转换，重组因而发生，导入体内后，选择正突变体作新一轮的体外重组。一般通过2-3次循环，可获得产物大幅度提高的重组突变体。基本步骤：(1)用DNase I消化功能相同的一组基因片段(A)，从而产生随机小片段(B)。(2)经提纯后，用无引物(经变性后可互为引物)的类似PCR反应重新装配这些小片段成完整长度的重组基因片段(C)，在装记过程中被证明有低水平点突变产生。(3)克隆并选择正突变体(D)，并将正突变体的重组基因片段作新一轮的体外重组。 第10章 微生物与基因工程
1.什么叫基因工程?它的基本操作步骤是什么? 其中哪些需涉及到微生物的参与？
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