微生物学习题答案.doc

0. 绪论
1.什么是微生物，它包括哪些类群?
微生物是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小(<0.1mm)、构造简单的低等生物，包括:
原核类：细菌（真细菌，古生菌）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体
真核类：真菌 (酵母菌、霉菌、蕈菌)、原生动物和显微藻类。
非细胞类：病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒）
2.为什么人类迟至19世纪中叶才真正开始研究并认识微生物世界?
人类对动植物的认识，可以追溯到人类的出现。可是，对数量庞大、分布广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识，原因主要有以下四个方面。
(1)个体微小 一般地说，人眼对小于lmm的物体就看不清楚了，而微生物的大小多数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法发现或辨认它们。
(2)外貌不显 微生物的个体(细胞)虽看不见，但是由无数个体组成的群体(菌落或菌苔)却是可见的。然而，各种微生物群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因此，对其作用就极易忽略。
(3)杂居混生 微生物在自然条件下都是杂居混生在一起的，因此，在发明对其中各纯种微生物可进行分离、培养的技术前，是无法知道各种微生物对自然界和人类的真正作用的。
(4)因果难联 由于微生物具有生长繁殖速度快和代谢活力强等特点，因此，当人体或动植物体处在病原微生物感染的早期时，一般并不会引起人们的警觉。一旦事态突然严重时，对于一些没有较深刻的微生物学知识的人来说，也不会真正理解这竟然是微生物生命活动的结果，因此容易遭到损失。在非病原微生物引起的各种生物化学变化(如发酵、腐败等)中，也有同样的情况。
3.我国的酿酒始于何时?为什么说我国的酿酒工艺在世界微生物的利用史上是独树一帜？
我国的酿酒始于：距今约8 000年至4 500年间。
我国的酿酒工艺在世界微生物的利用史上是独树一帜，这是因为：
(1)历史悠久 距今约8 000年至4 500年间，我国人民已发明了制曲酿酒工艺，至4 000~5 000年前新石器时代晚期的“龙山文化”时期，酿酒工艺已大有发展，谷物酒已成为较普遍的酒精饮料了。
(2)工艺独特 至今存在的各种酒按其酿制原理大体可分成果酒类、啤酒类、曲酒类和蒸馏酒类四个类型，其中我国人民所发明的曲酒类是最为独特的，其酿制工艺中，先利用霉菌淀粉酶(曲)对谷物淀粉进行糖化，然后利用酵母菌进行酒精发酵。这简直就是今日的序列发酵和混合发酵的一种雏型，在微生物发酵工艺史上有着重要的地位。
(3)经验丰富 在制曲与酿酒技术上早有丰富的经验，这在《齐民要术》(公元6世纪)和《天工开物》(1637年)等典籍中都有详尽的记载。
(4)品种多样 在曲、酒和菌种的种类上十分多样。在曲种上有散曲、小曲、饼曲、草药曲、红曲和干酵等多种；在酒的品种上，仅《齐民要术》中即记载着39种之多；至于菌种，当时虽没有纯种微生物，但是，经过精心选择和独特培养后，已选育出以根霉、米曲霉、酵母菌、红曲霉或毛霉为主体的各种曲种。这些都是我们的祖先为后人留下的丰富的菌种库。
4.试述列文虎克在微生物学发展中的贡献。
荷兰的业余科学家——微生物学先驱者列文虎克的贡献主要有三方面：
(1)利用单式显微镜(透镜直径约3mm)观察到了许多微小物体和生物，并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍；
(2)一生制作了419架显微镜或放大镜，放大率一般为50~200倍，最高者达266倍；
(3)发表过约400篇论文，其中绝大部分(375篇)寄往英国皇家学表。
5.为什么说巴斯德是微生物学的真正奠基人?
因为巴斯德为微生物学的发展作出了杰出贡献，主要是：
(1) 提出了生命只能来自生命的胚种学说，
(2)认为只有活的微生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因，
(3) 发明了用接种减毒菌苗的办法来预防鸡霍乱和牛、羊的炭疽病，以及用狂犬兔化疫苗来防治人类的狂犬病等，
(4)建立了消毒灭菌等一系列方法，为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
6.科赫在微生物学研究方法和病因论方面有何贡献?
科赫学派的重要业绩主要有三个方面：
①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改进为明胶平板培养技术(1881)，并进而提高到琼脂平板培养技术(1882)。在1881年前后，科赫及其助手们还创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。
②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌，例如炭疽病菌(1877)、结核杆菌(1882)、链球菌(1882)和霍乱弧菌(1883)等。
③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始病原微生物相同。
7.微生物学发展史可分几期，各期划分的标准是什么，每一时期各有何主要成就?
微生物学的发展历史可分为五个时期：
1.史前期 史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期，在这一时期中长期处于低水平的应用阶段。
在史前期，世界各国人民在自己的生产实践中都累积了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经验，在当时应用水平最高并独树一帜的应首推我国人民在制曲、酿酒方面的伟大创造。
2.初创期 从1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察到细菌的个体起，直至1861年近200年的时间。在这一时期中，人们对微生物的研究仅停留在形态描述的低级水平上，而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究。
这一时期的代表人物是荷兰的业余科学家——微生物学先驱者列文虎克，他的贡献主要有三方面：①利用单式显微镜(透镜直径约3mm)观察到了许多微小物体和生物，并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍；②一生制作了419架显微镜或放大镜，放大率一般为50~200倍，最高者达266倍；⑧发表过约400篇论文，其中绝大部分(375篇)寄往英国皇家学表。
3.奠基期 从1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说（germ theory）起，直至1897年的一段时间。
其特点为：①建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术，从而解决了认识微生物的第二、三、四个障碍；②借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；③把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；④开始客观上以辩证唯物主义的“实践-理论-实践”的思想方法指导科学实验；⑤微生物学以独立的学科形式开始形成，但当时主要还是以其各应用性分支学科的形式存在。
本时期的代表人物主要是法国的巴斯德(L．Pasteur，1822~1895)和德国的科赫(R．Koch，1843~1910)，他们可分别称为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
4.发展期 1897年德国人E．Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的“酒化酶”(zymase)对葡萄糖进行酒精发酵成功，从而开创了微生物生化研究的新时代。此后，微生物生理、代谢研究就蓬勃开展了起来。
在发展期中，微生物学研究有以下几个特点:
(1)进入了微生物生化水平的研究。如果说上一时期的一些微生物学家主要是以寻找人和动物的致病菌为目标的“微生物猎人”的话，则这一时期就以研究微生物对维生素需要、酶的特性、寻找和研究抗生素以及逐步深入到以研究它们的遗传变异和基因为主的新阶段。因此，微生物学家就从“微生物猎人”而发展为“维生素猎人”、“酶猎人”、“抗生素猎人”和“基因猎人”了。
(2)应用微生物的分支学科更为扩大，出现了抗生素等新学科。
(3)开始出现微生物学史上的第二个“淘金热”——寻找各种有益微生物代谢产物的热潮。
(4)在各微生物应用学科较深入发展的基础上，一门以研究微生物基本生物学规律的综合学科——普通微生物学开始形成。
(5)各相关学科和技术方法相互渗透，相互促进，加速了微生物学的发展。
5.成熟期 从1953年4月25日J．D．Watson和H．F．C．Crick在英国的《自然》杂志上发表关于DNA结构的双螺旋模型起，整个生命科学就进入了分子生物学研究的新阶段，同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标志。
本时期的特点为：①微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科，迅速成长为一门十分热门的前沿基础学科；②在基础理论的研究方面，逐步进入到分子水平的研究，微生物迅速成为分子生物学研究中的最主要的对象；③在应用研究方面，向着更自觉、更有效和可人为控制的方向发展，至70年代初，有关发酵工程的研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程等紧密结合，微生物已成为新兴的生物工程中的主角。
8.人类与病原微生物的斗争已经历了哪六个“战役”?战果如何?你如何理解“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了”这句话?
人类与病原微生物的斗争已经历的六大“战役”：
(1)外科消毒术的建立 1865年8月12日试验了用石炭酸消毒的新型外科手术，结果取得了奇迹般的成功。外科消毒术发明后，1868年，爱丁堡医院的外科手术死亡率已降低到15％左右。
(2)寻找人畜病原菌 在19世纪70年代至本世纪初的30年间，由于研究微生物的许多独特方法的相继建立，大量危害人畜的烈性传染病的病原菌终于被一一分离出来了，例如Bacillus anthracis(炭疽芽孢杆菌，1877)，Mycobacterimn laprae(麻风分枝杆菌，1874)，Streptococcus pneumoniae(肺炎链球菌，过去称肺炎双球菌，1880)，Salmonellatyphi(伤寒沙门氏菌，1880)，Mycobacterium tuberculosis(结核分枝杆菌，1882)，Vibriocomma(逗号弧菌，1883)，Clostridium tetani(破伤风梭菌，1884)，Pasteurella pestis(鼠疫巴斯德氏菌，1894；目前已改称Yersinia pestis(鼠疫耶尔森氏菌)，以及Shigella dysenteriae(痢疾志贺氏菌，1898)等。
(3)免疫防治法的应用 发明了用种牛痘预防天花。19世纪末，L.Pasteur、P·Ehrlich和vonBehring等陆续发明了预防或治疗各种细菌性传染病的菌苗、疫苗、类毒素及抗血清等。1923年法国的A.Calmette和巴Guerin发明了减毒牛型结核杆菌制成的卡介苗(BCG)。
(4)化学治疗剂的发明 为了抑制或杀死潜伏于人或动物体内部的病原菌，就必须寻找一类对病原菌有强大毒力而对其宿主基本无毒的药物，这就是化学治疗剂。
1909年，德国医生和化学家P．Ehrlich(1854～1915)合成了能消灭人体血液中梅毒螺旋体的化学治疗剂“606”(砷凡纳明)，这是人类在合成化学治疗剂战斗中的第一次胜利。1935年，另一个德国医生G．Domagk及其同事发明了能治疗链球菌感染的新的化学治疗剂——一种红色染料“百浪多息”。同年稍后，法国Trtefouel证明了它的抑菌机制是在体内可释放出有效的抑菌成分磺胺。此后适用于治疗各种感染的磺胺类化合物就生产出来，对许多病原菌有很高的疗效。
(5)抗生素治疗的兴起 1929年英国细菌学家久Fleming发现第一个有实用意义的抗生素——青霉素。1944年，美国微生物学家S．Waksman从近1万株土壤放线菌中，找到了疗效显著的链霉素，接着氯霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉素、万古霉素、卡那霉素和庆大霉素等相继发现。1978年时已找到过5 128种抗生素，而据1984年的统计则达到了9 000多种!至今，抗生素已成为各国药物生产中最重要的产品。
(6)用遗传工程和生物工程技术使微生物生产生化药物 主要特点是利用微生物作为各种不同生物有关目的基因的受体，由微生物来生产各种生化药物，其中除抗微生物药物外，还包括治疗各类其他疾病的药物，例如疫苗(病毒衣壳蛋白、细胞组分疫苗等)、抗体、干扰素、胰岛素、激素以及其他各种多肽类药物等.
通过上述的六大“战役”，人类在与病原微生物的斗争中已取得了极其辉煌的战果。首先，细菌性传染病已从人类死亡率的首位退居到四五位以后(不同国家、不同地区有所不同)；其次，人类平均寿命大大提高；第三，曾经猖獗一时的天花已在1979年10月26日由WHO(世界卫生组织)宣布在地球上绝迹；最后，生活在文明社会的每一个人，几乎毫无例外地都或多或少获得过抗生素的治疗。
“在近代科学中，对人类福利最大的一门科学，要算是微生物学了”,这是因为：
第一， 微生物学的发展，为人类的健康长寿作出了极其重大的贡献。
第二， 微生物学促进了工业的发展，使古老的酿造技术迅速发展成工业发酵技术；接着，又在遗传工程的推动下，发展为一个高科技学科——生物工程。
第三， 微生物学促进了农业的进步
第四， 微生物在生态和环保中起着重要作用，越来越受到人类的重视。
第五， 微生物学对生物学基础理论研究做出了重大的贡献，而且，微生物学中的一套独特实验技术已迅速扩散到生命科学各领域的研究中，并几乎已成为研究一切生命科学的必要手段，从而为整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献
9.试述微生物与工农业生产和环境保护的关系。
在微生物与工业的发展关系上，通过食品罐藏防腐、酿造技术的改造、纯种厌氧发酵的建立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使古老的酿造技术迅速发展成工业发酵技术；接着，又在遗传工程的推动下，发展为一个高科技学科——生物工程。所以微生物对工业的发展 起了很大的促进作用。
微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用，促进了大农业(农、林、牧、副、渔)的发展，如以菌治虫，以菌治病，以菌治草(微生物治草剂)；以菌增肥，以菌促长(如赤霉素等促进植物生长)；以菌当饲料(包括饵料)；以菌当药物(药用真菌)；以菌当蔬菜(食用菌)；以及以菌产沼气。
微生物与环境保护的关系越来越受到人类的重视：①利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；②利用微生物生产的PHB制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；③利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；④利用微生物技术来监察环境的污染度，例如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质，利用EMB培养基来检查饮水中的肠道病原菌等。
10.微生物学对生物学基础理论的研究有何重大贡献?为什么能发挥这种作用?
微生物学对生物学基础理论的研究重大贡献：
1. 以微生物作为研究对象解决了生物学上的许多重大争论问题
2. 微生物学是分子生物学的三大来源和三大支柱之一
3. 遗传学研究对象的微生物化促使经典遗传学发展为分子遗传学
4. 在微生物与基因工程上，除基因供体可以不是微生物外，基因载体、工具酶、基因受体都要么是微生物或其组分要么来源微生物。
5. 高等生物研究和利用中的微生物化促进了动植组织、细胞培养技术的发展
6. 微生物学中的一套独特实验技术已迅速扩散到生命科学各领域的研究中，并几乎已成为研究一切生命科学的必要手段，从而为整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献
微生物学对生物学基础理论的研究能作出重大贡献是由微生物本身具有的优点决定的，即繁殖周期短、培养条件简便、表型性状丰富、多数为单倍体和具备多种原始遗传重组方式等优点
11.微生物在促进经典遗传学向分子遗传学发展中有何作用，原因是什么?
微生物在促进经典遗传学向分子遗传学发展中：作为研究对象起着非常重要的作用
这是因为：遗传学主要是研究亲代与子代间遗传变异规律的科学，因此，繁殖周期短、培养条件简便、表型性状丰富、多数为单倍体和具备多种原始遗传重组方式等优点的微生物，自然就成为最适宜的遗传学研究对象了。
12.什么是生物工程学(Biotechnology)，试述微生物与生物工程学的关系。
生物工程学(又称生物技术)。所谓生物工程学，一般认为是以生物学(特别是其中的微生物学、遗：学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。生物技术一般可包括五大工程，即遗传工程、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。
在生物工程中，微生物工程是基础，而且微生物在生物工程其它四大工程中也起着非常重要作用，例如，在遗传工程即基因工程上，除基因供体可以不是微生物外，基因载体、工具酶、基因受体都要么是微生物或其组分要么来源微生物。
13.什么是微生物学，它的主要内容和任务是什么?
微生物学是在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的科学，其根本任务是发掘、利用和改善有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物。
14.为什么说微生物学是一门“后起之秀”的学科，是一门实践性很强的学科?
这是因为微生物学发展得非常迅速，对生物学基础理论的研究作出了重大贡献，在当代生命科学的研究中仍然发挥着无可争辩的关键作用。
微生物学是整个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科，需要特殊的实验室装备和独立的训练。例如显微镜术和制片染色技术，无菌操作技术，消毒灭菌技术，纯种分离和克隆化技术，合成培养基技术，选择性和鉴别性培养技术，突变型标记和筛选技术，深层液体培养技术，菌种保藏技术，原生质体制备和融合技术，以及各种DNA重组技术等，而且这些技术已迅速扩散到生命科学各领域的研究中，并几乎已成为研究一切生命科学的必要手段，从而为整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。
因此可以说微生物学是一门“后起之秀”的学科，是一门实践性很强的学科。
15.微生物学中有哪几项技术算得上是独特的?简述其原理并说明这些技术的创建对发展微生物学所作的贡献。（原理分别在各章给予了详细介绍）
微生物学具有一套自己独特操作技术，例如显微镜术和制片染色技术，无菌操作技术，消毒灭菌技术，纯种分离和克隆化技术，合成培养基技术，选择性和鉴别性培养技术，突变型标记和筛选技术，深层液体培养技术，菌种保藏技术，原生质体制备和融合技术，以及各种DNA重组技术等
16.微生物学有哪些分科?试用合适的方式对它们进行一下分类。
1）按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分
总学科可称为普通微生物学(General Microbiology)或微生物生物学(Biology of Microorganisms)，其分支学科主要有：微生物形态学，微生物分类学，微生物生理学，微生物生物化学，微生物遗传学，微生物生态学以及分子微生物学等。
2）按微生物的应用领域来分
其总学科可称应用微生物学(Applied Microbiology)，其分支学科有：工业微生物学，农业微生物学，植物病理学，医学微生物学，药用微生物学，兽医微生物学，抗生素，食品微生物学，酿造学以及乳品微生物学等。
3）按所研究的微生物的对象来分
细菌学，真菌学，病毒学，噬菌体学，原生动物学，藻类学，支原体学，自养菌生物学以及厌氧菌生物学等。
动物微生物学、植物微生物学、微生物微生物学。
4）按微生物所在的生态环境来分
土壤微生物学，海洋微生物学，环境微生物学，宇宙微生物学以及水微生物学等。
5）按实验技术操作来分
实验微生物学等。
6）按微生物学与其他学科间的交叉情况来分
这是一类具有旺盛“杂种优势”的新兴边缘学科，具有强大的生命力。例如分析微生物学，化学微生物学，微生物化学分类学(MicrobialChemotaxonomy)，微生物数值分类学(MicrobialNumerical Taxonomy)以及微生物地球化学等。
17.微生物界有哪几项特点可称得上是“生物界之最”?
微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”例如高温、高酸、高盐、高辐射、高压、低温、高碱、高毒等惊人的适应能力，堪称生物界之最。
1.微生物的共同性质
1. 微生物有哪五大共性，其中最基本的是哪一个，何故?
五大共性：体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。
最基本的一个是：体积小、面积大，由于微生物是如此一个由它可发展出一系列其他共性，因为一个小体积大面积系统必然有一个巨大的营养物吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的接受面。
2. 试分析微生物五大共性对人类的利弊。
微生物五大共性给人类带来了很多益处：例如①吸收多、转化快，这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基础，从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用。②生长旺、繁殖快这一特性在发酵工业上具有重要的实践意义，主要体现在它的生产效率高、发酵周期短上，对生物学基础理论的研究也带来了极大的优越性。③我们可利用易变异这一特性进行生物的诱变育种。④从分布广、种类多这一特点可以看出，微生物的资源是极其丰富的，为人类在新世纪进一步开发利用微生物资源提供了无限广阔的前景。
当然，微生物五大共性也给人类带来了很弊端：例如①对于危害人、畜和植物等的病原微生物或使物品霉腐变质的微生物，及如果工业发酵中被杂菌污染，。生长旺、繁殖快这个特性就会给人类带来极大的麻烦甚至严重的祸害，因而需要认真对待。②适应强这个特性给消毒灭菌、食物的保藏等带来了极大的不利。③易变异对人类带来的害处主要是很多，如医疗中最常见的致病菌对抗生素所产生的抗药性变异即耐药性问题非常严重。
3. 微生物有哪些为一般动植物所没有的独特代谢类型?它们有何理论与实践意义?
微生物的生理代谢类型之多，是动、植物所不及的。例如①分解地球上贮量最丰富的初级有机物——天然气、石油、纤维素、木质素的能力，属微生物专有；②微生物有着多种产能方式，如细菌光合作用，嗜盐菌紫膜的光合作用，自养细菌的化能合成作用，各种厌氧产能途径；③生物固氮作用；合成次生代谢产物等各种复杂有机物的能力；④对复杂有机物分子的生物转化能力；⑤分解氰、酚、多氯联苯等有毒物质的能力；⑥抵抗热、冷、酸、碱、高渗、高压、高辐射剂量等极端环境的能力；⑦以及独特的繁殖方式——病毒、类病毒、朊病毒的复制增殖，等等。
它们为人类提供了更为丰富的微生物资源，对工农业、环境保护以及科学研究发展和进步起着很大的促进作用。
4. 举例说明微生物容易变异的特性。
微生物的个体一般都是单细胞、简单多细胞或非细胞的，通常都是单倍体，加之它们具有繁殖快、数量多和与外界环境直接接触等原因，即使其变异的频率十分低，也可在短时间内产生大量变异的后代。
例如，青霉素1943年刚问世时，对Staphylococcus aureus (金黄色葡萄球菌)的最低制菌浓度为0.02µg/mL，过了几年，制菌浓度不断提高，有的菌株耐药性竟比原始菌株提高1万倍。在医疗实践上， 40年代初刚使用青霉素治疗时，即使是严重感染的病人，也只要每天分数次共注射10万单位的青霉素即可，而现在，成人每天要注射120万单位左右，新生儿也不少于40万单位。病情严重时，甚至用到数千万乃至2亿单位。
5．举例说明微生物在其他生物所不易或不能生存条件下的正常存在。
微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”所具有的惊人适应力，堪称生物界之最。
例如①在海洋深处的某些硫细菌可在250℃甚至在300℃的高温条件下正常生长；
②大多数细菌能耐0--196℃(液氮)的任何低温，甚至在-253℃(液态氢)下仍能保持生命；③一些嗜盐菌甚至能在一32％的饱和盐水中正常生活；④许多微生物尤其是产芽孢的细菌可在干燥条件下保藏几十年、几百年甚至上千年；⑤Thiobacillus thiooxidans(氧化硫硫杆菌)是耐酸菌的典型，它的一些菌株能生长在5%-10% (0.5-1.0mol/L，pH0.5)的H2SO4中；⑥有些耐碱的微生物如Thiobacillus denitrificans(脱氮硫杆菌)的生长最高pH值为10.7；⑦抗辐射能力最强的生物——Micrococcus radiodurans(耐辐射微球菌)则达到750 000R；此外，在抗静水压、耐缺氧、耐毒物等特性在微生物中也是极为常见的。
5. 有人说：“人类至今已发现的微生物，其数量至多不超过实际存在数的1/10”，你认为这充分的根据?那么至今尚未发现的微生物可能是些什么类型?
这是因为微生物的发现和研究比动、植物迟得多，加上鉴定种的工作以及划分种的标准等较为困难，所以着重研究的主要是对人类关系最密切的那些种。目前比较肯定的微生物种数大约为10万种，随着分离、培养方法的改进和研究工作的深入，微生物的新种、新属、新科甚至新目、新纲屡见不鲜。这不但在生理类型独特、进化地位较低的种类中常见，就是最早发现的较大型的微生物——真菌，至今还以每年约1 500个新种不断地递增着。
但今后发现的微生物可能主要是生理类型独特、进化地位较低的种类
2.原核生物的形态与结构
*研究微生物的形态构造有何重要性?试举例说明之。
深入了解微生物的形态构造，是学习微生物学的第一步。掌握这些知识不但为进一步学习微生物其它知识所必需，而且还有助于我们判断它们一系列的其它相关的生物学特性(例如革兰氏染色反应与细菌一系列其他生物学特性间的联系)，提高菌种的定向筛选效率，及时检出杂菌，以及掌握发酵生产进程等。
*试列表比较原核微生物和真核微生物间的差别。
微生物根据其不同的进化水平和性状上的明显差别可分为原核微生物、真核微生物和非细胞微生物三大类群。
原核微生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古细菌两大类
真核微生物指一大类细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物,主要包括真菌，显微藻类和原生动物。
原核微生物和真核微生物间的差别主要如下
表3—1 真核生物与原核生物的比较
比较项目
真核生物
原核生物
细胞大小
较大,>5um
较小，<5um
如有细胞壁，其主要成分
纤维素，几丁质
肽聚糖
细胞膜
成分
通常含甾醇
一般无甾醇
含呼吸或光合组分
无
有
细胞质
线粒体
有
无
间体
无
有
溶酶体
有
无
核糖体
80S（细胞质核糖体）
70S
叶绿体
光能自养生物中有
无
真液泡
有些有
无
贮藏物
淀粉starch等
聚-b-羟丁酸等
高尔基体
有
无
微管系统
有
无
流动性
有
无
细胞核
核膜
有
无
DNA=deoxyribonucleic acid含量
少（~5%）
多（~10%）
组蛋白
有
无
有丝分裂
有
无
减数分裂
有
无
核仁
有
无
染色体数目
一般多于1个
=1个
鞭毛flagellum结构
如有，则复杂（9+2型，有膜
如有，则简单（单丝，无膜）
遗传重组方式
有性生殖，准性生殖
转化，转导，接合
生物固氮能力
无
有些有
专性厌氧生活
无
常见
氧化磷酸化部位
线粒体
细胞膜
光合作用部位
叶绿体
细胞膜
化能合成作用
无
有
繁殖方式
有性或无性
多数进行二等分裂
*试举几个实例来说明：即使不用显微镜，也可证明在我们日常生活的环境中，到处有细菌活动。
在我们周围，到处都有大量细菌存在着。例如，①凡在温暖、潮湿和富含有机物质的地方，都有大量的细菌在活动着。在它们大量集居处，常会散发出特殊的臭味或酸败味。如用手去抚摸长有细菌的物体表面时，就有粘、滑的感觉。②在固体食物表面如果长出水珠状、鼻涕状、浆糊状、颜色多样的细菌菌落或菌苔时，用小棒去试挑一下，常会拉出丝状物来。③长有大量细菌的液体，会呈现混浊、沉淀或飘浮一片片小“白花”气并伴有大量气泡冒出等。
*测量微生物大小主要用几种单位?能否用你自己的例子来形象地比喻杆菌的一般长度、宽度、重量观察运动速度?
测量微生物大小的单位主要有mm、nm
典型杆菌的大小可用Escherichiacoli作代表。E.coli细胞的平均长度约2mm，宽度约0.5mm。形象地说，1 500个E.coli细胞的“头”、“尾”相接仅等于3mm长的一颗芝麻。如以人发的平均直径为60pm计则120个E.coli“肩并肩”地紧挨在一起才有一根人发的粗细。至于它的重量则更是微乎其微，如果一个细胞的重量为10—12g，则大约109个E.coli细胞才达到lmg重
*观察细菌形态时为何要用染色法?常用的染色法有几类?
由于细菌的细胞极其微小又十分透明，因此用水浸片或悬滴观察法在光学显微镜下进行观察时，只能看到其大体形态和运动情况。若要在光学显微镜下观察其细致形态和主要构造，一般都要对它们进行染色。染色法的种类很多，可概括如下:
简单染色法：正染色、死菌
革兰氏染色法：鉴别染色法、正染色、死菌
抗酸性染色法：鉴别染色法、正染色、死菌
芽孢染色法：鉴别染色法、正染色、死菌
姬母萨染色法：鉴别染色法、正染色、死菌
夹膜染色法：负染色法、死菌
美蓝、TTC（氯化三苯基四氮脞）：活菌
在上述的各种染色法中，以革兰氏染色法最为重要
*什么是革兰氏染色法?它的主要步骤是什么?哪一步是关键?
革兰氏染色法是由丹麦医生C.Gram于1884年创立，故名，它是细菌学中最重要的染色法。其简要操作分初染、媒染、脱色和复染四步：
先用结晶紫溶液初染后，分别染上了紫色，经碘液媒染，结晶紫就与碘分子形成了一个分子量较大的染色较牢固的复合物。接着就用95%乙醇进行脱色。最后，再用红色染料——沙黄(即番红，也可用其他红色染料代替)复染。经此染色后，保留最初染上的紫色的细菌为革兰氏阳性菌，而被复染呈红色的为革兰氏阴性菌。
其中最关键的一步是乙醇脱色，脱色不足，阴性菌被误染成阳性菌，脱色过度，阳性菌被误染成阴性菌。
*试述革兰氏染色的机制及其重要意义。
革兰氏染色的机制目前一般认为：革兰氏染色是基于细菌细胞壁特殊化学组分基础上的一种物理原因。通过初染和媒染操作后，在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密，故在用乙醇洗脱时，肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩，再加上它基本上不含类脂，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，使其呈现紫色。反之，革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散-，故遇乙醇后，肽聚糖网孔不易收缩，加上它的类脂含量高，所以当乙醇把类脂溶解后，在细胞壁上就会出现较大的缝隙，这样，结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁，因此，通过乙醇脱色后，细胞又呈无色。这时，再经沙黄等红色染料进行复染，就使革兰氏阴性细菌获得了一层新的颜色——红色，而革兰氏阳性菌则仍呈紫色(实为紫中带红)。
革兰氏染色有着十分重要的理论与实践意义。通过这一染色，可把几乎所有的细菌都分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种时的重要指标。又由于这状两大类细菌在细胞结构、成分、形态、生理、生化、遗传、免疫、生态和药物敏感性等方面形都呈现出明显的差异，因此任何细菌只要先通过很简单的革兰氏染色，即可提供不少其他重要的生物学特性方面的信息。
*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，并扼要注明各部分的生理功能。（图略：书上11页，第二版）
一般构造：一般细菌都具有的细胞构造，包括细胞壁，细胞膜，细胞质，核质体，间体，内含物
1）细胞壁：是位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。
细胞壁的功能主要有：
①固定细胞外形；②协助鞭毛运动；③保护细胞免受外力的损伤④为正常细胞分裂所必需；⑤阻拦有害物质进入细胞(如革兰氏阴性细菌细胞壁可阻拦分子量超过800的抗生素透入)；⑥与细菌的抗原性、致病性(如内毒素)和对噬菌体的敏感性密切相关。
2）细胞膜：又称细胞质膜或质膜，是紧贴在细胞壁内侧的一层由磷脂和蛋白质组成的柔软、富有弹性的半透性薄。
细胞膜的功能为：①控制细胞内、外的物质(营养物质和代谢废物)的运送、交换；②持细胞内正常渗透压的屏田作用；③合成细胞壁各种组分(LPS、肽聚糖、磷壁酸)和荚膜大分子的场所；④进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；⑤许多酶(户半乳糖苷酶、有细胞壁和荚膜的合成酶、ATP酶)和电子传递链组分的所在部位；⑥鞭毛的着生点和提供运动所需的能量等。
3）细胞质(cytoplasm) ：被细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状、颗粒状物质，可总称为细胞质。其主要成分为核糖体、贮藏物、各种酶类、中间代谢物、无机盐、载色体和质粒等，少数细菌还存在羧化体、伴孢晶体或气泡等构造。
4）核质体：原核生物所特有的无核膜结构的原始细胞核，又称核区，拟核或核基因组等。外形多变，用Feulgen染色法染色后，可以见到呈紫色的形状不定的核质体。原核携带了细菌绝大多数的遗传信息，是细菌生长发育，新陈代谢和遗传变异的控制中心。
5）间体：细胞膜内褶形成的一种管状、层状或囊状结构，一般位于细胞分裂部位或其邻近，其功能主要是促进细胞间隔的形成并与遗传物质的复制及其相互分离有关。
6）内含物：细胞质内一些形状较大的颗粒状构造，主要有
①贮藏物：一类由不同化学成分累积而成的不溶性颗粒，主要功能是贮存营养物质
②磁小体：存在于少数菌中，大小均匀，数目不等，形状为平截八面体、平行六面体或六棱柱体等，成分为Fe3O4，外有一层磷脂、蛋白质或糖蛋白膜包裹，无毒，具有导向功能。
③羧化体：又称羧化体，在若干化能自养细菌中含有的多角形细胞内含物，。它的大小与噬菌体相仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的C02固定中起着关键的作用。
④气泡(gas vacuoles)：在许多光合营养型无鞭毛运动的水生细菌的细胞内常含有为数众的充满气体的小泡囊，称为气泡，它由仅2nm厚的蛋白质膜所包围，具有调节细胞比重以其漂浮在合适水层中的作用。
特殊构造：不是一切细菌都具有的细胞构造，包括荚膜、鞭毛、菌毛和芽孢等。
1）荚膜(capsule) ：在某些细菌细胞壁外存在着一层厚度不定的胶状物质，称为荚膜。根据其厚度的不同，常有不同的名称，例如微荚膜(microcapsule)、荚膜或粘液层(slimelayer)，有的细菌例如Zoogloea(动胶菌属)的菌种会产生有一定形状的大形粘胶物，称为菌胶团(zoogloea)，它实质上是细菌群体的一个共同荚膜。
荚膜的功能主要有：①保护细菌免受干旱损伤，对一些致病菌来说，则可保护它们免受宿主白细胞的吞噬，②贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；③堆积某些代谢废物；④通过荚膜或其有关构造可使菌体附着于适当的物体表面。
2）鞭毛(flegellum)：某些细菌长在体表的长丝状、波曲的附属物，称为鞭毛至数十根，具有运动的功能。
3）菌毛：又称纤毛、缴毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在细菌体表的纤细(直径7—9nm)、中空(直径2-2.5nm)、短直、数量较多(250-300根)的蛋白质附属物，在革兰氏阴性细菌中较为常见。它的结构较鞭毛简单，功能是使细菌较牢固连在物体(呼吸道、消化道、泌尿生殖道的粘膜)表面上。
另一种特殊的菌毛称作性菌毛，它的性状介于鞭毛与上普通菌毛间，即比菌毛稍长，每一个细胞有1-4根