工业微生物学试题附解析生物工程生物技术制药工程天津科技大学08.docx
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工业微生物学试题附解析生物工程生物技术制药工程天津科技大学08
题号
一
二
三
四
五
总成绩
得分
得分
一、名词解释（共20分，每小题2分）
1.发酵
2.伴孢晶体
3.营养缺陷型
4.F’菌株
5.活性污泥
6.L-型细菌
7.转座因子
8.流产普遍转导
9.抗原
10.化疗
得分
二、填空题（共25分，每空0.5分）
1.革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖是由、和组成。
酵母菌的细胞壁主要成分是、和蛋白质。
而大部分霉菌的细胞壁是由或纤维素组成的。
2.若对枯草芽孢杆菌进行革兰氏染色，则其营养体呈色，芽孢呈色。
3.验证细菌鞭毛的运动机制的实验是。
4.有关细胞膜结构和功能的解释，较多的学者倾向于J.S.Singer和G.L.Nicolson提出的模型。
5.细菌的无性繁殖方式主要为。
酵母的繁殖方式分为有性和无性两类，无性繁殖又可分为、和产无性孢子三种形式，有性繁殖时形成。
霉菌在无性繁殖中产生的无性孢子种类有，，厚垣孢子等；放线菌主要以方式繁殖，也可以通过菌丝断裂形成的菌丝片断来繁殖；放线菌是生产的主要微生物。
6.不同酵母菌的生活史可分为3类型，八孢裂殖酵母（Schizosacchoromycesoctosporus）的生活史属于型。
7.病毒的一步生长曲线主要分为、、三个时期。
8.在营养物质进入细胞的四种运输方式中,只有运输方式改变了被运输营养物质的化学组成
9.在两类不同原理的连续培养装置中，适用于科学实验，而可用于发酵生产。
10.EMB培养基是一种鉴别性培养基，大肠杆菌由于能够发酵产酸，因此菌落呈色，而沙门氏菌和志贺氏菌的菌落为色。
11.防腐的措施很多，主要有、、、高渗、高酸度和添加防腐剂。
12.按照突变对遗传物质的影响程度，可将突变分为和两大类。
13.原核生物基因重组的方式主要包括转化、、和原生质体融合等，真核微生物基因重组的主要方式有、、原生质体融合和转化等。
14.利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的一个常用试验是。
15.酵母菌经途径发酵生产乙醇，而运动发酵单胞菌经途径发酵生产乙醇。
16.土壤中好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌生活在一起时，二者间的关系属
于关系；地衣中的藻类和丝状真菌之间的关系属于关系；噬菌体与宿主细胞之间属于关系。
17.是微生物存在的大本营，也是人类最丰富的“菌种资源库”。
18.磺胺药物的作用机制是：
磺胺的结构与细菌一种生长因子高度相似，两者间会发生竞争性拮抗作用。
19.微生物系统命名常采用法，即名（写在前）加上名（写在后）。
20.筛选营养缺陷型的实验中，淘汰野生型常用的方法有和等。
得分
三、判断题（如果正确，请在题后括号内划“√”；如果错误，请划“×”，每小题0.5分，共20个小题，10分）
1.聚β-羟丁酸是细菌特有的碳源和能源贮藏物。
（）
2.静息孢子是蓝细菌特有的具有固氮功能的细胞。
（）
3.如果碱基的置换，并不引起其编码的肽链结构的改变，那么，这种突变现象称为沉默突变。
（）
4.连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。
（）
5.链霉素、卡那霉素和四环素的抑菌作用机制均是通过与30S核糖体结合而抑制菌体蛋白质的合成。
（）
6.同种微生物菌体生长的最适温度与积累代谢产物的最适生长温度是相同的。
（）
7.菌种退化主要是由培养或菌种保藏条件引起的。
（）
8.遗传型相同的个体在不同环境条件下会有不同的表现型。
（）
9.微生物系统分类单元从高到低依次为界、门、纲、科、目、属、种。
（）
10.产生芽孢是细菌的一种繁殖方式。
（）
11.支原体由于缺少细胞壁，其细胞膜中含有甾醇，能增加细胞膜的坚韧性。
（）
12.不同种的细菌所形成的菌落形态各异，同一种细菌即使培养基成分和培养时间不同，菌落形态也是相同的。
（）
13.Hfr与F-接合的结果是其重组频率虽高,但转性频率（即F-变成F+的频率）非常低。
（）
14.16SrRNA序列同源性大于90%的两个原核生物很可能是同一个种。
（）
15.由于微生物的固氮酶对氧气敏感，不可逆失活，所以固氮微生物都是厌氧或兼性厌氧菌。
（）
16.分子氧对专性厌氧微生物的抑制和致死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。
（）
17.在细菌的糖代谢过程中，可以同时存在EMP和HMP途径。
（）
18.大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。
（）
19.大多数嗜热菌的G-C含量高于中温菌。
（）
20.根据细胞壁中肽聚糖层的厚薄，可利用革兰氏染色法将细菌分成二大类。
但是，放线菌细胞壁中不含肽聚糖，所以，无法采用革兰氏染色法将其分类。
（）
得分
四、问答题（共33分）
1.某酶制剂厂使用的生产蛋白酶的枯草芽孢杆菌因长期传代发生了遗传变异，使得产量性状下降，你如何来解决这一问题？
请写出具体的实验方案。
（4分）
2.根据微生物生长所需碳源和能源的不同，可将微生物分为哪几大营养类型？
请分别指出各类型微生物生长所需的能源、碳源、氢供体，以及每个类型的代表微生物。
（8分）
3.图示并简要描述Saccharomycescerevisiae的生活史。
（6分）
4.试绘图说明单细胞微生物典型的生长曲线，并指出每个时期有何特点？
在发酵工业中常采取什么措施来缩短延滞期？
（9分）
5.简述溶菌酶和青霉素的抑菌作用机制。
（6分）
得分
五、实验设计题（共12分）
某工厂委托，要求将该厂获得的产微量吡哆醇（维生素B6）的野生型菌株（某种黄杆菌），通过诱变育种的方法，使之成为可能的高产工业化生产菌株，请设计一个最佳方案。
（试说明诱变处理和高产突变株筛选的主要步骤、采用的初筛培养基及筛选原理、诱变操作的注意事项等）。
注：
异烟肼是吡哆醇的结构类似物。
试题解析
一、名词解释（共20分，每小题2分）
1.发酵：
广义的“发酵”，是指利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式。
狭义的“发酵”，是指有机物氧化释放的氢（电子）最终传递给某种中间代谢产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程。
2.伴孢晶体：
少数芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、放形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体，被称为伴胞晶体。
3.营养缺陷型：
某一野生型菌株因发生基因突变而丧失合成一种或几种生长因子、碱基或氨基酸的能力，因而无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型，称为营养缺陷性。
4.F’菌株：
当Hfr菌株细胞内的F质粒因不正常切离而脱离核染色体组时，可形成携带整合位点邻近一小段核染色体基因的特殊F质粒，称F’质粒，凡携带有F’质粒的菌株称为F’菌株。
5.活性污泥：
是指一种由活细菌、原生动物和其他微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。
6.L-型细菌：
专指那些在实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳
定的细胞壁缺损菌株。
7.转座因子：
位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列。
广泛分布于原核和真核细胞中。
又称“跳跃基因”。
8.流产普遍转导：
受体菌通过普遍转导获得了供体菌DNA片段后，在其体内不发生基因的交换、整合和复制，只进行转录、翻译和性状的表达，因此随着细胞的分裂，供体DNA片段不断被稀释，导致其所能表达的供体菌的部分性状也越来越弱，这种转导称为流产普遍转导。
9.抗原：
是一类能诱导机体发生免疫应答并能与相应抗体或T淋巴细胞受体发生特异性免疫反应的大分子物质。
10.化疗：
指利用具有高度选择毒力的化学物质，抑制或杀死宿主体内病原微生物，但对宿主本身没有或基本没有毒害作用的一种治疗措施。
得分
二、填空题（共25分，每空0.5分）
21.革兰氏阳性菌细胞壁的肽聚糖是由聚糖骨架、四肽尾和五肽交联桥组成。
酵母菌的细胞壁主要成分是葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质。
而大部分霉菌的细胞壁是由几丁质或纤维素组成的。
22.若对枯草芽孢杆菌进行革兰氏染色，则其营养体呈紫色，芽孢呈无色。
23.验证细菌鞭毛的运动机制的实验是栓菌试验。
24.有关细胞膜结构和功能的解释，较多的学者倾向于J.S.Singer和G.L.Nicolson提出的液体镶嵌模型。
25.细菌的无性繁殖方式主要为裂殖。
酵母的繁殖方式分为有性和无性两类，无性繁殖又可分为芽殖、裂殖和产无性孢子三种形式，有性繁殖时形成孢子囊和孢囊孢子。
霉菌在无性繁殖中产生的无性孢子种类有孢子囊孢子，分生孢子，厚垣孢子等；放线菌主要以孢子方式繁殖，也可以通过菌丝断裂形成的菌丝片断来繁殖；放线菌是生产抗生素的主要微生物。
26.不同酵母菌的生活史可分为3类型，八孢裂殖酵母（Schizosacchoromycesoctosporus）的生活史属于单倍体型。
27.病毒的一步生长曲线主要分为潜伏期、裂解期、平稳期三个时期。
28.在营养物质进入细胞的四种运输方式中,只有基团转位运输方式改变了被运输营养物质的化学组成。
29.在两类不同原理的连续培养装置中，恒化器适用于科学实验，而恒浊器可用于发酵生产。
30.EMB培养基是一种鉴别性培养基，大肠杆菌由于能够发酵乳糖产酸，因此菌落呈紫黑（深紫）带铜绿色金属光泽色，而沙门氏菌和志贺氏菌的菌落为无色。
31.防腐的措施很多，主要有低温、干燥、缺氧、高渗、高酸度和添加防腐剂。
32.按照突变对遗传物质的影响程度，可将突变分为点突变和染色体的畸变两大类。
33.原核生物基因重组的方式主要包括转化、转导、接合和原生质体融合等，真核微生物基因重组的主要方式有有性杂交、准性杂交、原生质体融合和转化等。
34.利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测环境或食品中是否存在化学致癌剂的一个常用试验是Ames试验。
35.酵母菌经EMP途径发酵生产乙醇，而运动发酵单胞菌经ED途径发酵生产乙醇。
36.土壤中好氧性自生固氮菌与纤维素分解菌生活在一起时，二者间的关系属
于互生关系；地衣中的藻类和丝状真菌之间的关系属于共生关系；噬菌体与宿主细胞之间属于寄生关系。
37.土壤是微生物存在的大本营，也是人类最丰富的“菌种资源库”。
38.磺胺药物的作用机制是：
磺胺的结构与细菌一种生长因子PABA/对氨基苯甲酸高度相似，两者间会发生竞争性拮抗作用。
39.微生物系统命名常采用双名法，即属名（写在前）加上种名（写在后）。
40.筛选营养缺陷型的实验中，淘汰野生型常用的方法有抗生素法和菌丝过滤法等。
得分
三、判断题（如果正确，请在题后括号内划“√”；如果错误，请划“×”，每小题0.5分，共20个小题，10分）
16.聚β-羟丁酸是细菌特有的碳源和能源贮藏物。
（√）
17.静息孢子是蓝细菌特有的具有固氮功能的细胞。
（×）
18.如果碱基的置换，并不引起其编码的肽链结构的改变，那么，这种突变现象称为沉默突变。
（×）
19.连续培养的目的是使微生物始终保持在最高稳定生长阶段。
（×）
20.链霉素、卡那霉素和四环素的抑菌作用机制均是通过与30S核糖体结合而抑制菌体蛋白质的合成。
（√）
21.同种微生物菌体生长的最适温度与积累代谢产物的最适生长温度是相同的。
（×）
22.菌种退化主要是由培养或菌种保藏条件引起的。
（×）
23.遗传型相同的个体在不同环境条件下会有不同的表现型。
（√）
24.微生物系统分类单元从高到低依次为界、门、纲、科、目、属、种。
（×）
25.产生芽孢是细菌的一种繁殖方式。
（×）
26.支原体由于缺少细胞壁，其细胞膜中含有甾醇，能增加细胞膜的坚韧性。
（√）
27.不同种的细菌所形成的菌落形态各异，同一种细菌即使培养基成分和培养时间不同，菌落形态也是相同的。
（×）
28.Hfr与F-接合的结果是其重组频率虽高,但转性频率（即F-变成F+的频率）非常低。
（√）
14.16SrRNA序列同源性大于90%的两个原核生物很可能是同一个种。
（×）15.由于微生物的固氮酶对氧气敏感，不可逆失活，所以固氮微生物都是厌氧或兼
性厌氧菌。
（×）
16.分子氧对专性厌氧微生物的抑制和致死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。
（×）
21.在细菌的糖代谢过程中，可以同时存在EMP和HMP途径。
（√）
22.大多数微生物可以合成自身所需的生长因子，不必从外界摄取。
（×）
23.大多数嗜热菌的G-C含量高于中温菌。
（√）
24.根据细胞壁中肽聚糖层的厚薄，可利用革兰氏染色法将细菌分成二大类。
但是，放线菌细胞壁中不含肽聚糖，所以，无法采用革兰氏染色法将其分类。
（×）
得分
四、问答题（共32分）
6.某酶制剂厂使用的生产蛋白酶的枯草芽孢杆菌因长期传代发生了遗传变异，使得产量性状下降，你如何来解决这一问题？
请写出具体的实验方案。
（4分）
答：
（1）将菌体在酪蛋白平板上进行涂布分离，挑选透明圈直径与菌落直径比值较大的菌株，转接斜面；
（2）将平板初筛得到的产量较高的菌株进行摇瓶发酵试验，测定蛋白酶的产量和相关生产性能指标；
（3）将产量等生产性能最好的菌株进行保藏。
7.图示并简要描述Saccharomycescerevisiae的生活史。
（6分）
答：
酿酒酵母的生活史属于单双倍体型。
一般情况下都以营养体状态进行出芽繁殖，营养体既能以单倍体也能以二倍体存在；在特定的条件下才进行有性繁殖。
（1）子囊孢子在合适条件下发芽产生单倍体的营养细胞；
（2）单倍体营养细胞进行出芽繁殖；
（3）两个性别不同的单倍体营养细胞接合，质配后发生核配，形成二倍体细胞；
（4）二倍体细胞不立即进行核分裂，而是进行出芽繁殖形成二倍体营养细胞；
（5）在特定条件下，二倍体营养细胞转变成子囊，核经减数分裂后形成4个子囊
孢子；
（6）子囊破裂后，释放出子囊孢子。
8.根据微生物生长所需碳源和能源的不同，可将微生物分为哪几大营养类型？
请分别指出各类型微生物生长所需的能源、碳源、氢供体，以及每个类型的代表微生物。
（8分）
代谢特点
营养类型
光能自养型
（光能无机自养型）
化能自养型
（化能无机自养型）
光能异养型
（光能有机异养型）
化能异养型
（化能有机异养型）
碳源
CO2或可溶性碳酸盐
CO2或可溶性碳酸盐
小分子有机物
有机物
能源
光能
无机物的氧化
光能
有机物的氧化降解
供氢体
无机物（H2O、H2S等）
无机物（H2S、H2、Fe2+、NH3、NO2-等）
小分子有机物
有机物
代表种
蓝细菌、绿硫细菌
硝化细菌、硫化菌、氢细菌、铁细菌
红螺菌
大多数细菌，全部真
菌、放线菌
4.图说明单细胞微生物典型的生长曲线，并指出每个时期有何特点？
在发酵工业中常采取什么措施来缩短延滞期？
（8分）
延滞期的特点：
细胞数量不增加，生长速率常数R等于0；细胞形态变大或增长；细胞合成代谢活跃；对外界不良条件反应敏感。
对数期特点：
生长速率常数R最大，细胞以几何级数增长；细胞均衡生长（细胞各组分以彼此相对稳定速度合成）；酶系活跃，代谢旺盛。
稳定期特点：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零，代时延长；次生代谢产物开始大量合成（抗生素等）；此时培养液中活细菌数最高并维持稳定。
衰亡期特点：
营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等，细菌死亡速率超过新生速率，整个群体呈现出负增长。
在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
（1）通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
（2）利用对数期的细胞作为种子；（3）尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；（4）适当扩大接种量。
5.简述溶菌酶和青霉素的抑菌作用机制。
（6分）
答：
溶菌酶通过水解肽聚糖分子中N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸间的β-1,4-糖苷键，引起细胞壁“散架”，形成细胞壁完全脱去或部分除去的原生质体（革氏阳性菌）或球状体（革氏阴性菌）。
在低渗透压环境中，原生质体或球状体因吸水膨胀并最终导致破裂而死亡。
青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D-Ala-D-Ala的结构类似物，可竞争性地抑制肽聚糖合成中转肽酶的活性，从而阻断肽聚糖肽链之间的交联，形成缺乏机械强度的肽聚糖，由此产生了原生质体或球状体之类的细胞壁缺损细菌，它们在不利的渗透压环境下极易破裂死亡。
青霉素对生长旺盛的革氏阳性菌有明显的抑制作用；而对处于生长休止期的细胞无抑制作用。
得分
五、实验设计题（共13分）
某工厂委托，要求将该厂获得的产微量吡哆醇（维生素B6）的野生型菌株（某种黄杆菌），通过诱变育种的方法，使之成为可能的高产工业化生产菌株，请设计一个最佳方案。
（试说明诱变处理和高产突变株筛选的主要步骤、采用的初筛培养基及筛选原理、诱变操作的注意事项等）。
注：
异烟肼是吡哆醇的结构类似物。
出发菌株（纯化）
↓
前培养（对数期）
↓
细胞菌悬液的制备（物理诱变剂处理时以生理盐水配置菌悬液，化学诱变剂处理时以缓冲液配制菌悬液，菌体浓度为106个/ml）
↓
诱变剂处理（采用相对杀菌率为30%~70%或70%~75%的剂量）
↓
中间培养
↓
在含异烟肼的梯度平板上涂布分离，培养
↓
挑取异烟肼抗性较强的菌株，转接斜面
↓
对初筛到的抗性菌株进行摇瓶发酵，测定吡哆醇产量
↓
生产性能试验
可对筛选到的高产菌株再进行诱变处理，以得到产量逐步提高的突变株。
另外，为提高诱变效果，可充分利用复合处理的协同效应，如两种诱变剂的先后或同时使用等。
抗终代谢物机构类似物突变株筛选原理：
终代谢物结构类似物是指哪些在结构上和代谢终产物相似的物质。
由于这些物质在生物体中不被消耗，它在细胞中的浓度保持不变，因此，在反馈抑制或反馈阻遏的代谢调节中，它们与变构酶或调节基因产物阻遏蛋白的结合是不可逆的，对微生物具有致死或抑制作用，在含有高浓度的终代谢物结构类似物的培养基中，野生型细胞是不能生长的，而遗传性的解除了反馈抑制或反馈阻遏的抗终代谢物结构类似物突变株则能生长，这种解除机制无论对正常终产物还是对其结构类似物都是有效的，因而突变株在终产物累积的情况下仍然可以不断地合成这一产物。
所以只要采取一定的方法，筛选到抗终代谢物结构类似物的突变株，即可获得终产物的高产菌株。
采用含异烟肼的初筛培养基选育吡哆醇高产菌株的原理：
据微生物产生抗药性的原理，可推测其中可能产生了能分解异烟肼酶类的突变株，也有可能是产生了能合成更高浓度的吡哆醇，以克服异烟肼的竞争性抑制的突变株。
研究结果发现，多数突变株属于后者。
这就说明，通过利用梯度平板法筛选抗代谢类似物突变株的手段，可达到定向培育某代谢产物高产突变株的目的。
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