微生物作业讲课教案.doc

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微生物是人类的朋友！
微生物是自然界物质循环的关键环节；----哪些？作用？【作业】
答：
一、微生物在生态系统中的角色
1、微生物是有机物的主要分解者。
2、微生物是物质循环中的重要成员。
3、微生物是生态系统中的初级生产者（光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者）。
4、微生物是物质和能量的贮存者。
5、微生物是地球生物演化中的先锋种类。
二、微生物在碳素循环中的作用
 碳素循环包括 CO2 的固定和 CO2 的再生。
三、微生物在氮素循环中的作用
 1 ．固氮作用
 2 ．氨化作用
 3 ．硝化作用
 4 ．同化作用
5 ．反硝化作用
四、微生物在硫素循环中的作用
1 ．脱硫作用
 2 ．硫化作用
3 ．同化作用
 4 ．反硫化作用
体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；--实例【作业】
帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障
答：肠道中的菌群可以粗略地分为有益菌、有害菌和利害均备的菌。有益菌和有害菌的数量在正常比例范围内并存在于正常的生态部位，不会引起疾病发生，均属正常菌群。如双歧杆菌直接或间接影响着人和动物的生理变化和免疫功能，乳杆菌与人类的生活关系密切，它对肠道微生物有重要影响：黏附性能；定植抗性；减少或消除体内毒素和致癌物质；保护胃肠黏膜；预防便秘；预防和治疗腹泻；防治过敏反应，加速过敏后的恢复过程。
微生物可以为我们提供很多有用的物质；---微生物如何做的？【作业】
有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等
答：大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来
。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。，

第二章思考题
基因工程为代表的现代生物技术；
----基因工程与微生物关系有哪些？【作业】
答：1、工具酶主要来自微生物
2、是重要的目的基因供体库之一
3、目的基因的载体之一
4、作为受体细胞
5、提供用于发酵的工程菌
1、为什么无菌技术和纯培养技术是微生物学建立与发展的
基石？
答：微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。 一般地，在中国大陆地区的教科书中，均将微生物划分为以下8大类：细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
纯培养技术
1、分离获得微生物的纯培养物是研究利用微生物的基础。获得纯培养物涉及的相关技术包括：无菌技术、微生物的分离与分离纯化技术和微生物培养和保藏技术。
2、无菌技术：包括培养基和物品的各种灭菌技术和微生物各种接种过程的无菌操作技术等
2、试分析比较各种获得微生物纯培养方法的特点
答：（1）固体培养基分离纯培养
a稀释倒平板法：操作较麻烦，对好氧菌、热敏感菌效果不好；
b涂布平板法：使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀；
c平板划线法：微生物细胞数量随划线次数增加而减少并逐步分散开；
d稀释摇管法：用于对氧气更为敏感的厌氧微生物。
（2）液体培养基分离纯培养：稀释法进行液体分离必须在同一个稀释度的许多平行试管中，大多数（一般应超过95%）表现为不生长。
（3）选择培养分离：抑制大多数其它微生物的生长；使待分离的微生物生长更快再用稀释法纯化。
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。

原理
样品制备
观察
普通光学显微镜
明视野显微镜即常用的普通光学显微镜，其照明光线直接进入视野，属透射照明
压滴法、悬滴法、菌丝埋片法、细菌染色法
活体及染色观察
暗视野显微镜
暗视野显微镜则利用特殊的聚光器遮挡中心光源，实现斜射照明，使照射到样品上的透射光线无法进入物镜，但由样品反射或折射的光线进入物镜，因此，整个视野是暗的，而样品是明亮的，由此达到增加反差，便于观察的目的。
同上
用于观察生活细菌的运动性，以及明视野显微镜中不易看清的活菌体等透明的微小颗粒，
相差显微镜
相差显微镜配备了环状光圈和相板的光学装置，利用光的干涉现象，将光的相位差转变成人眼可辨的振幅差（明暗差），形成反差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。
未经染色
活细胞及细胞内的某些细微结构
荧光显微镜
紫外线光源照射在具有荧光素的样本上，荧光素激发出荧光，使标本在暗的视野中显现出光亮的物体，不同的荧光素还表现为不同的颜色，由此可以进行定性和定量的研究。
用荧光素标记
主要应用于免疫学、环境微生物学和分子生物学等方面。

透射电子显微镜
电子束通过观察样品而形成图像
负染、投影、超薄切片技术、
观察样品的形态大小和表面结构
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜的成像是靠观察物体表面发射的电子。扫描电子显微镜是用聚焦得很细的电子束在样品表面扫描。电子激发样品表面的原子放电，释放出微细的电子簇（二次电子），用灵敏的检测装置可以捕获它们，然后通过类似电视机的原理将样品图象呈现出来。
干燥、喷镀金属层
用于观察样品的表面结构
扫描隧道显微镜
利用了量子力学中的隧道效应
同上
对单个的原子进行观察，可直接观察到DNA、RNA和蛋白质等生物大分子以及生物膜、古生菌的细胞壁、病毒等结构

4、你认为样品制备和显微观察中（光镜和电镜）应通过哪
些方法改变样品的反差以改善观察效果？
答：可以通过对样品进行染色；
负染色技术；
光镜可配备环状光栅和相差板；
投影技术等。
5、 试找到一篇使用微生物照片的科学文献（科研论文），
分析该文为什么要使用微生物照片，采用的是何种显微
观察技术？依你之见，该文作者的这张照片还可以用哪
些技术获得？
污水处理常见微生物照片
微生物的指示作用
(1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的 栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。
(2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。
(3) 如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。
(4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。
(5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。
(6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。
(7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。
(8) 而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。
(9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。
(10) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。
另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的大小用数量来判断处理效果。
变形虫（阿米巴）amoeba.
顾名思义，变形虫是能变形的。不过这种变形也是有限度的。
一些种类的变形虫 能向四外伸出假足，以探查水中的化学成分，决定移动方向。而有些种类根本没有假足。
他们猎食时覆盖它的猎物， 把猎物裹起来，这样就产生了一个食物泡， 食物泡可以消化吸收猎物。
大多数变形虫对人体无害,但有几种变形虫能产生人类疾病：阿米巴痢疾，主要发生在贫穷国家。
变形虫食性广,单细胞藻类,细菌,小原生动物，真菌，有机碎片等皆是它们的食物.
变形虫生命力强,在条件不好时，可以形成一个包囊(休眠体)度过难关.

采用荧光显微镜技术。还可用扫描电子显微技术。

第三章思考题
1、请结合细胞壁结构分析革兰氏染色阳性和革兰氏染色阴性细菌的特点。
答：

革兰氏阳性菌
革兰氏阴性菌
肽聚糖
含量很高
含量很低
磷壁酸
含量较高
无
类脂质
一般无
含量较高
蛋白质
无
含量较高
革兰氏阳性菌：肽聚糖层次多、厚，机械抗性强，对溶菌酶、青霉素敏感；不含类脂和脂蛋白，不形成内毒素。
革兰氏阴性菌：肽聚糖层次少、薄，机械抗性差，对溶菌酶、青霉素不敏感；类脂、脂蛋白组成外膜，形成内毒素。
2、试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。
答：细菌细胞的结构可分为基本结构和特殊结构两部分。基本结构是指任何一种细菌都具有的细胞结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质体等。特殊结构是指某些种类的细菌所特有的结构，如芽孢、荚膜、鞭毛和菌毛等。这些结构的功能特点决定了细菌在自然界中的生存能力和分布范围。
细胞壁(cellwall)。细胞壁是细菌外表面的一种坚韧而具弹性的结构层。厚度为10～80nm，约占细胞干重的10％～25％。细胞壁的主要功能是保护细胞免受机械性或渗透压的破坏；维持细胞特定外形；协助鞭毛运动，为鞭毛运动提供可靠的支点；作为细胞内外物质交换的第一屏障，阻止胞内外大分子或颗粒状物质通过而不妨碍水、空气及一些小分子物质通过；为正常的细胞分裂所必需；决定细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的特异敏感性。
细胞膜的特性与功能。细胞膜的特性可归纳为：a．磷脂双分子层排列的有序性、可运动性和不对称性。b．膜蛋白分布的镶嵌性、运动性和不均匀性。c．负电荷性。细胞膜是细胞型生物的一个极其重要的结构，也是一个重要的代谢活动中心。其主要功能：a．作为细胞内外物质交换的主要屏障和介质，具有选择吸收和运送物质、维持细胞内正常渗透压的功能。b．是原核生物细胞产生能量的主要场所，细胞膜上含有呼吸酶系和ATP合成酶。c．含有合成细胞膜脂类分子及细胞壁上各种化合物的酶类，参与细胞膜及细胞壁的合成。d．传递信息。膜上某些特殊蛋白质能接受光、电及化学物质等的刺激信号并发生构象变化，从而引起细胞内的一系列代谢变化和产生相应的反应。膜不是细菌的重要结构，如采用稀酸、稀碱或专一性酶处理将荚膜除去，并不影响细菌的生存。荚膜的主要生理功能有：a．保护菌体。使细菌的抗干燥能力增强；寄生在人或动物体内的有荚膜细菌不易被白细胞所吞噬，与致病性有关。b．贮藏养料。在营养缺乏时，细菌可直接利用荚膜中的物质。c．堆积某些代谢产物。某些细菌由于荚膜的存在而具有毒力。d．黏附物体表面。
鞭毛(fagella)。某些细菌在细胞表面着生有一根或数根由细胞膜中或膜下长出的细长呈波浪状的丝状物，称之鞭毛。它是细菌的运动器官。细菌借鞭毛运动趋向有利环境的特性称为细菌的趋向性(taxis或tactic movement)，而细菌借鞭毛运动避开不利环境的特性称为细菌的趋避性。可以运动的细菌具有接受环境信号的受体分子，如果信号是化学物质，则表现为趋化性(chemotaxis)。
颗粒状内含物大多是细胞的贮藏物质，其种类常因菌种而异。即使同一种菌，颗粒的数量也随菌龄和培养条件不同而有很大变化。在某些营养物质过剩时，细菌就将其聚合成各种贮藏颗粒；当营养缺乏时，它们又可被分解利用。某些颗粒状贮藏物的形成可避免不适宜的pH和渗透压的危害。
另外还有淀粉粒、异染粒、脂肪粒、硫滴和磁粒等等。
芽孢含水量低(40％左右)，含有特殊的DPA-Ca和耐热性的酶以及具有多层次厚而致密的芽孢壁，具有极强的抗热、抗干燥、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等不良环境的能力。一般芽孢在普通条件下可保持活力数年至数十年之久，肉毒梭状芽孢杆菌在pH7.0的100℃水中煮8h后才能致死，即使在18℃的干热中仍可存活10min。
细菌从自然环境或培养基中获取能量和营养物质，经代谢转化后形成新的细胞物质，菌体随之形成，最后由一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程称为繁殖。细菌的繁殖主要是以无性繁殖为主，其中又以裂殖方式为主要形式。
细菌除无性繁殖外，少数种类也存在有性接合。
3、大肠杆菌、蛭弧菌、放线菌、霉菌、酵母在个体形态、繁殖方式上各有什么特点？
大肠杆菌：革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。
以二分裂进行无性繁殖。
蛭弧菌：属于蛭弧菌科。相差显微镜观察表明，它具有细菌的一切形态特征：单细胞，弧形或逗点状，有时呈螺旋状。大小为0.3-0.6×0.8-1.2微米，或仅为杆菌长度的1/3-1/4。端生鞭毛很少多于一根，有的在另一端生有一束纤毛。水生蛭弧菌的鞭毛还具鞘膜，它是细胞壁的延伸物，并包围着鞭毛丝状体，所以比其他细菌的鞭毛粗3-4倍
繁殖方式以裂殖方式进行。
放线菌：个体形态：分枝状菌丝；以孢子或菌丝断裂方式进行繁殖。
霉菌：个体形态：粗而长的分枝状菌丝，菌落疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状；以无性孢子、有性孢子、菌丝断片方式进行繁殖。
酵母：个体形状：卵圆、圆、圆柱、梨形等单细胞，其细胞直径一般比细菌粗10倍左右，有的酵母菌子代细胞连在一起成链状，称为假丝酵母。以芽殖或裂殖进行无性繁殖，也可产生子囊孢子进行有性繁殖。

5、古生菌在细胞结构上与一般细菌的不同点有哪些？
　古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。
大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（Ｄ－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。古菌的细胞膜所含脂质与细菌的很不同，细菌的脂类是甘油脂肪酸酯，而古菌的脂质是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。
有些古生菌细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。热原体属没有细胞壁。
古菌的细胞膜有两种：双层膜和单层膜。而细菌或真核生物的细胞质膜都是双分子层。

只供学习与交流