复习思考题及答案1细菌有哪几种基本形态其大小及繁殖方式

第二章复习思考题及答案

1. 细菌有哪几种基本形态？其大小及繁殖方式如何？

答：细菌按其个体形态，基本上可分为球状、杆状、螺旋状三种，分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。

球菌大小以其直径表示, 大多数球菌的直径为0.5~1μm；杆菌大小以其宽度和长度表示, 多数杆菌的宽度与球菌直径相近，其长度则为宽度的1倍至几倍(约0.5~5μm)；螺旋菌大小也以其宽度和长度表示, 但长度一般是指菌体两端点间的距离, 并非真正的长度。多数螺旋菌大小为0.3 ~ 1 ? 1 ~ 50μm。

细菌一般进行无性繁殖, 最主要的无性繁殖方式是裂殖，即一个细胞通过分裂(二分分裂或折断分裂)，结果由一个母细胞形成大小基本相等的两个子细胞。有少数芽生细菌能象酵母菌一样进行芽殖, 即在母细胞一端先形成一个小突起, 待其长大后再与母细胞分离的一种繁殖方式。此外，还有极少数细菌种类（主要是大肠杆菌），在实验室条件下能通过性菌毛进行有性接合。

2. 试述细菌细胞的一般结构、化学组成及其主要生理功能。

答：一般结构是指一般细菌细胞共同具有的结构，包括细胞壁、细胞质膜、核质体和细胞质等。

(1) 细胞壁革兰氏阳性细菌细胞壁较厚(20 ~ 80 nm), 机械强度较高, 化学组成较简单, 主要含肽聚糖和磷壁酸；革兰氏阴性细菌细胞壁较薄, 机械强度较低, 但层次较多, 成分较复杂, 主要成分除蛋白质、肽聚糖和脂多糖外, 还有磷脂质、脂蛋白等。细胞壁的主要功能是：①维持细胞外形，保护细胞免受外力（机械性或渗透压）的损伤；②作为鞭毛运动的支点；③为细胞的正常分裂增殖所必需；④具有一定屏障作用，对大分子或有害物质起阻拦作用；⑤与细菌的抗原性、致病性及对噬菌体的敏感性密切相关。

(2) 细胞质膜细胞质膜的结构可表述为液态镶嵌模型(fluid mosaic model)，即由具有高度定向性的磷脂双分子层中镶嵌着可移动的膜蛋白构成。其化学组成主要是蛋白质（占50%~70%）和脂类（占20%~30%），还有少量的核酸和糖类。脂类主要是磷脂，每一个磷脂分子由一个带正电荷的亲水极性头（含氮碱、磷酸、甘油）和两条不带电荷的疏水非极性尾（长链饱和与不饱和脂肪酸）组成。非极性尾的长度和饱和度因细菌种类和生长温度而异。

细胞质膜的生理功能主要是：①具有高度的选择透性，控制营养物质的吸收及代谢产物的排除, 是维持细胞内正常渗透压的结构屏障; ②含有各种呼吸酶系，是氧化磷酸化或光合磷酸化产生ATP的部位；③是细胞壁和糖被的各种组分生物合成的场所；④质膜上的间体与DNA复制分离及细胞间隔形成密切相关；⑤是鞭毛的着生点并为其运动提供能量。

(3) 核质体核质体实际上是一条很长的环状双链DNA 与少量类组蛋白及RNA结合, 经有组织地高度压缩缠绕而成的一团丝状结构，通常称之为细菌染色体（图2 –12）。细菌染色体中心有膜蛋白核心构架，构架上结合着几十个超螺旋结构的DNA环，而类核小体环不规则分布在DNA链上。其功能是起贮存遗传信息和传递遗传性状的重要作用。

(4) 细胞质主要化学成分是水(约占80%)、蛋白质、核酸、脂类，少量糖类及无机盐类。一般细菌细胞质中主要含有核糖体、贮藏物、酶类、中间代谢物、质粒、各种营养物质和大分子的单体等。少数细菌还含有磁小体、羧酶体、气泡等组分。

其中，核糖体是由核糖核酸和蛋白质组成的微粒，由50S大亚基和30S小亚基组成, 每个细菌细胞约含1万个，是合成蛋白质（酶）的场所。贮藏物是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和提供碳源、能源、氮源和磷源等, 其种类主要有：糖原颗粒、聚 -羟基丁酸颗粒、硫颗粒、藻青蛋白、异染粒等。

3. 细菌细胞的特殊结构包括哪些部分？各有哪些生理功能？

答：特殊结构是指仅在某些细菌细胞才具有的或仅在特殊条件下才能形成的结构，包括糖被、鞭毛、菌毛和芽孢等。

(1) 糖被糖被的生理功能主要是：①起保护作用，使细菌能抗干燥、抗噬菌体吸附、抗白细胞吞噬；②是菌体外的贮存物质，营养缺乏时可作为碳源和能源利用；③可使菌体附着于某些物体表面; ④作为透性屏障, 使细菌免受重金属离子毒害。

(2) 鞭毛鞭毛的生理功能是运动, 鞭毛的运动引起菌体的运动，以实现其趋性(包括趋化性、趋氧性、趋光性等),其运动方式有泳动、滑动、滚动或旋转。

(3) 菌毛普通菌毛的主要功能是使细菌较牢固地粘附在动植物细胞或组织的表面，即作为细菌感染动植物组织（如呼吸道、消化道和泌尿生殖道等的粘膜）的粘附器官。性菌毛是雄性菌株(供体菌)在有性接合过程中，向雌性菌株(受体菌)传递遗传物质的通道。此外，某些RNA噬菌体（如M13）以性菌毛作为特异性吸附受体。

(4) 芽孢一个细菌只形成一个芽孢，一个芽孢萌发为一个营养细胞，故细菌产芽孢并无繁殖功能，而是产芽孢细菌生存的一种形式。与营养细胞相比，休眠状态的生芽孢细胞对热、辐射、干燥和化学药品等恶劣环境具有极强的抵抗能力。

4. 简单表述肽聚糖的组成和结构。革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁结构和组成有何不同？

答：每一肽聚糖单体由3部分组成: ①双糖: 由N—乙酰葡萄糖胺（NAG）与N—乙酰胞壁酸（NAM）通过β-1,4-糖昔键相连形成双糖单位(易被溶菌酶水解)；（图2 – 7）②短肽(四肽尾): 由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成, 短肽接在N—乙酰胞壁酸（NAM）上；③肽桥(肽间桥): 起着连接前后2个短肽分子的作用, 其组成分具有多样性, 如金黄色葡萄球菌的肽桥为－(Gly)5－, 而大肠杆菌的肽桥为－CO·NH－。

肽聚糖的结构可简单表述为：由N—乙酰葡萄糖胺（NAG）与N—乙酰胞壁酸（NAM）重复交替连接构成骨架，接在N—乙酰胞壁酸上的相邻短肽由肽桥再交叉相联, 形成致密的多层网状结构。短肽和肽桥的组成分及联接方式依不同种类细菌而异。

革兰氏阳性细菌细胞壁较厚(20 ~ 80 nm), 机械强度较高, 化学组成较简单, 主要含肽聚糖和磷壁酸；革兰氏阴性细菌细胞壁较薄, 机械强度较低, 但层次较多, 成分较复杂, 主要成

分除蛋白质、肽聚糖和脂多糖外, 还有磷脂质、脂蛋白等。

5. 什么是革兰氏染色法？其基本原理及操作步骤怎样？

答：1884年，丹麦医生革兰氏（Gram）发明了一种重要的细菌鉴别染色法称革兰氏染色法(Gram stain)。该染色法的步骤是：（1）先用结晶紫液初染；（2）再用碘液媒染（与结晶紫形成不溶于水的复合物）；（3）接着用95%乙醇进行脱色；（4）最后再用番红（沙黄）液复染。经过这种染色方法可以将所有细菌基本上区分为两大类：

革兰氏阳性细菌(Gram positive bacteria)：原经（1）（2）步已染上的紫色复合物不被乙醇洗脱仍保持紫色，称革兰氏阳性（G +）。

革兰氏阴性细菌(Gram negative bacteria)：原已染上的紫色复合物易被乙醇洗脱，又变成无色菌体最后则被番红复染而呈红色，称革兰氏阴性（G—）。

革兰氏染色反应机理：一般认为，革兰氏阳性细菌细胞壁较厚而紧密，肽聚糖网层次多、交联致密，不含类脂质。当用乙醇脱色时, 因失水而引起肽聚糖层网格结构的孔径缩小乃至关闭，阻止了结晶紫—碘复合物的洗脱，故菌体最后仍呈紫色或紫红色；相反, 革兰氏阴性细菌因其细胞壁薄, 外膜层的类脂含量高, 而肽聚糖层薄和交联度差, 当乙醇脱色时，外膜层的物质迅速被溶解，通透性增大，结晶紫—碘复合物被抽提洗脱，细胞褪成无色, 再经沙黄等红色染料复染, 结果阴性菌呈现红色。

6. 什么是原核生物？哪些微生物属于原核生物？

答：原核微生物—这类微生物细胞中的核比较原始简单，没有核膜包围，不具核仁和典型的染色体，也没有固定形态。主要包括：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等，在工业上有重要作用的原核微生物主要是细菌、放线菌和蓝细菌。

7. 请解释下列名词：菌落、菌苔，单菌落、菌膜、菌落特征。

菌落细菌接种在固体培养基后，在适宜的条件下以母细胞为中心迅速生长繁殖所形成的肉眼可见的子细胞堆团，称为菌落（colony）。

菌苔将某一纯种细菌的大量细胞密集地划线（直线或之字线）接种到琼脂斜面上，培养2 ~ 4天后，每个细胞长成的菌落相互联接成一片，称为菌苔（lawn）。

单菌落由一个单细胞繁殖而成的菌落则称之为单菌落，可认为是细菌的纯培养物即纯种。

菌膜好氧细菌在试管的液体培养基中静置培养后，在液体表面的生长状态。

菌落特征在一定的培养条件下，各种细菌在固体培养基表面所形成的菌落具有一定的形态、构造等特征。

8. 试述工业上常用几种细菌 (大肠杆菌、谷氨酸棒状杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、枯草芽孢杆菌)的学名、用途及细胞形态特征。

答：工业上常用几种细菌的学名、用途及细胞形态特征：

大肠杆菌(Escherichia coli)大肠埃希氏菌，俗称大肠杆菌。菌体呈短杆或长杆状，0.5～1.0×1.0～3.0 μm，革兰氏阴性，运动(周毛)或不运动，无芽孢，一般无荚膜。菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。大肠杆菌的用途主要有: 制取氨基酸、制备多种酶、作为基因工程受体菌、作为水和食品中微生物学检验的指示菌。

谷氨酸棒状杆菌 (Corynebacterium glutamicum) 为直到微弯的杆菌，常呈一端膨大的棒状，行折断分裂而成八字形排列或栅状排列。大多数种不运动。革兰氏阳性。棒状杆菌的用途主要有：高产谷氨酸、生产其它多种氨基酸、生产5′－核苷酸、水杨酸、棒状杆菌素等。

乳酸杆菌（Lactobacillus SP.）为革兰氏阳性菌（老培养物中的细胞可能是阴性），大小一般为0.5～1×2～10 μm，形成长丝，单个或成链。无芽孢，多数不运动。乳酸杆菌的主要用途有：工业生产乳酸、发酵生产乳制品、生产其它乳酸发酵食品、生产药用乳酸菌制剂、生产禽畜益生菌制剂。

双歧杆菌（Bifidobacterium SP.）菌体细胞呈现多形态, 有的呈较规则形短杆状，有的为纤细杆状带有尖细末端，有的呈长而弯曲状，也有的呈各种分枝或分叉形、棍棒状或匙形。单个或链状，V形、栅状排列，或聚集成星状。革兰氏阳性、不形成芽孢、不运动。双歧杆菌的主要用途有：生产微生态制剂、生产含活性双歧杆菌的乳制品。以双歧杆菌和嗜酸乳杆菌为主、再辅以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种，混种发酵生产而成的酸乳，是一种具有很好保健作用的功能性食品。

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）俗称枯草杆菌。细胞0.7～1×2～3 μm，直杆状，单个，着色均匀，无荚膜，运动（周生鞭毛），革兰氏染色阳性。芽孢小于或等于细胞宽，椭圆至圆柱状，中生至近中生，壁薄。菌落粗糙，不透明，不闪光，扩展，污白色或微黄色。枯草芽孢杆菌的用途主要有：生产各种酶制剂、发酵生产核苷、生产某些抗生素、生产各种多肽、蛋白质类药物和酶。

9. 试述放线菌的形态特征和细胞的结构。

答：放线菌菌体是由分枝状菌丝组成的(图2 – 29), 菌丝细胞在培养生长阶段无横隔膜，故一般都呈多核的单细胞状态。以种类最多(约500种)、形态特征最典型的链霉菌为例，其菌丝可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种：基内菌丝、气生菌丝、孢子丝。孢子丝成熟后，可形成各种各样形态不同的分生孢子。

放线菌菌丝细胞的结构基本上与细菌相似，细胞壁主要也由肽聚糖组成，但各种放线菌细胞壁所含肽聚糖的组成分有所不同。细胞壁化学组成中也含有原核生物所特有的胞壁酸和二氨基庚二酸，而不含几丁质或纤维素。在幼龄菌丝细胞中有明显的核质体（拟核），且为数众多。菌丝细胞革兰氏染色一般呈阳性反应。

10.放线菌孢子形成的方式可归纳为哪几种？

答：放线菌孢子形成的方式可归纳为以下三种：(1) 横隔分裂形成分生孢子, 如链霉菌、诺卡氏菌,；(2)形成孢子囊产生孢囊孢子, 如链孢囊菌和游动放线菌；(3) 在菌丝顶端形成少量孢子, 如小单孢菌。

11.为什么说放线菌是介于细菌和真菌之间而又更接近于细菌的一类原核微生物？

答：(1)放线菌与霉菌相似之处

放线菌和霉菌都具有显著分枝的菌丝，菌丝的生长和分枝方式也很相似，而且多数都能产生分生孢子并以分生孢子进行无性繁殖。很多放线菌在液体培养基中的生长状态(形成菌丝球)也与霉菌相似。在琼脂培养基上生长形成的老龄菌落与某些霉菌（如青霉）相似。

(2)放线菌与细菌相同或相似之处

放线菌的菌丝和孢子的宽度与杆菌的宽度很相仿（约1μm），但比霉菌菌丝细得多；幼龄放线菌的菌落大小和表面特征与某些细菌很相似。

放线菌的菌丝细胞结构基本上与细菌细胞相同，都属于原核生物，无核膜、核仁和典型染色体，细胞壁的主要成分是肽聚糖，含有原核细胞壁特有的胞壁酸和二氨基庚二酸，一般革兰氏染色阳性；放线菌噬菌体的形状与细菌的相似；与细菌一样对溶菌酶敏感。此外放线菌的最适生长pH为中性至微碱性，与多数细菌基本相同。

基于上述的比较，可见放线菌是一类在形态上介于细菌和霉菌之间，但在分类学上，在亲缘关系上却与细菌十分接近的原核微生物。

12.放线菌有何用途？试举例说明放线菌在生物制药工业上的重要性。

放线菌的最突出特性是能产生各种各样大量的抗生素。抗生素作为最主要的抗感染药物，使人类基本上控制了传染病的危害。至今已发现的约1万种抗生素中，由放线菌产生的就约占70%。

放线菌的次生代谢产物可用于制备酶抑制剂、抗癌剂、免疫调节剂、受体拮抗剂等许多新的微生物药物；有的放线菌在工业上还用于生产酶制剂和维生素。此外，放线菌在甾体转化、石油脱腊、烃类发酵、污水处理和环境保护等方面也有重要作用。

例如链霉菌属是放线菌中最大的一个属，种类繁多。而且其中有一半以上能产生抗生素。所有由放线菌产生的抗生素中。约有90 %是由链霉菌属产生的。链霉菌在生物制药工业上的主要用途有：生产多种重要的抗生素、生产多种酶类、生产各种酶抑制剂、生产维生素。

13.酵母菌细胞结构与细菌细胞结构主要有哪些不同？

答：酵母菌的细胞主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡和线粒体等构成。

酵母细胞壁与细菌细胞壁相比，在坚韧性上较差，在结构和组成分上也大不相同。酵母细胞壁可分三层：外层的组成分是甘露聚糖(mannan) 和磷酸甘露聚糖，约占40 %~ 45%；中间层是蛋白质，约占5% ~ 10%, 其中有些是与甘露聚糖相结合的各种酶类（如葡聚糖酶、蔗糖酶、脂酶等）；内层的组成分是葡聚糖(glucan)，约占35%~ 45%，为分枝状聚合物, 是

维持细胞壁机械强度的主要成分。此外，细胞壁中还含有酯类（3% ~ 8%）、少量几丁质（1% ~ 2%）和灰分。

酵母菌为真核微生物，其细胞核由双层多孔核膜包裹着，膜孔直径约为80 ~ 100 nm，用以增大膜的透性和膜内外的物质交换。细胞核中含有由DNA和组蛋白结合而成的线状典型染色体。

在有氧时生长的酵母细胞质中，分布有一种数目较多，棒状或圆筒状，大小为0.3 ~ 1×0.5 ~ 3 μm的细胞器—线粒体(mitochondrion)。在老龄的酵母细胞质中，出现一个被单层膜包围的液泡（vacuole）。

14.真核生物与原核生物在细胞核结构上有何不同？哪些微生物属于真核生物？

答：原核微生物—这类微生物细胞中的核比较原始简单，没有核膜包围，不具核仁和典型的染色体，也没有固定形态。主要包括：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体等，在工业上有重要作用的原核微生物主要是细菌、放线菌和蓝细菌。

真核微生物—该类微生物的细胞具有真正的核，细胞核有核膜包围，核内有核仁和染色体, 细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器。主要的真核微生物有：酵母菌、霉菌（丝状真菌）、蕈菌（大型真菌）、藻类和原生动物。本章将着重介绍在工业上用途最广的酵母菌、霉菌和蕈菌。

15.酵母菌的繁殖方式与细菌有何不同？

答：酵母菌的繁殖方式可分为无性繁殖和有性繁殖两种方式。无性繁殖主要有芽殖、裂殖、产无性孢子（节孢子、掷孢子、厚垣孢子）等三种方式，而有性繁殖则以产生有性孢子—子囊孢子的方式进行繁殖。其中，最典型和最主要的繁殖方式是芽殖、裂殖和产子囊孢子细菌一般进行无性繁殖, 最主要的无性繁殖方式是裂殖，即一个细胞通过分裂(二分分裂或折断分裂)，结果由一个母细胞形成大小基本相等的两个子细胞。有少数芽生细菌能象酵母菌一样进行芽殖,。

16.工业上常用的酵母菌主要有哪些？它们各有何特性和用途？

答：工业上常用的酵母菌主要有：

(1) 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）主要用途有：用于生产酒精（乙醇）、用于生产白酒和其它饮料酒、用于食品工业生产多种食品、用于医药工业生产各种医药品。

(2)卡尔斯伯酵母（Saccharomyces carlsbergensis）主要用途有：用于生产啤酒、生产食用药用和饲料酵母、提取麦角固醇（含量较高）、作为维生素测定菌等。

(3)异常汉逊氏酵母(Hansenula anomala) 用途主要有：用于增加食品的味、生产单细胞蛋白、某些药物、制造发酵食品等。

(4)假丝酵母(Candida sp. ) 用途主要有：生产酵母蛋白作为人畜可食的蛋白质、石油发酵脱蜡并制取饲料蛋白、由烷烃发酵生产柠檬酸等有机酸。

17.鉴别啤酒酵母菌种质量的指标主要有哪几项？

答：(1) 酵母细胞数一般约为1亿/ ml, 是反映酵母繁殖能力和培养成熟的指标；(2) 酵母出芽率要求在15% ~30%,是衡量繁殖是否旺盛的指标；(3) 酵母死亡率应在1%以下, 正常培养的酒母不应有死亡现象。

18.列表比较根霉、曲霉和青霉形态结构的异同？

答：根霉、曲霉和青霉形态结构的异同(由学生自行列表比较)：

根霉(rhizopus) 的菌丝无横膈膜，单细胞。菌丝体白色，气生性强，在固体培养基上迅速生长交织成疏松的棉絮状菌落，可蔓延充满整个培养皿。

根霉在固体培养基上或自然培养物上生长时，由营养菌丝体产生具有延伸功能的弧形匍匐菌丝(stolon)，在培养基表面向四周蔓延生长。由匍匐菌丝分化出分枝状的假根(rhizoid)，接触基质并吸取养分。在与假根相对的方向上生出孢囊梗（柄），顶端膨大形成孢子囊，内生孢子囊孢子。孢子囊内有一近球形的囊轴，囊轴茎部与梗相连处有囊托。孢子囊成熟后，孢子囊壁消解或破裂，可释放出大量的孢子囊孢子。

曲霉(aspergillus) 的菌丝有横膈膜，为多细胞丝状真菌。某些菌丝细胞特化膨大成为厚壁的足细胞，由足细胞生出直立的分生孢子梗（无横隔），顶部膨大形成球形的顶囊。在顶囊的表面以放射状生出一层或两层小梗（初生小梗、次生小梗），小梗的顶端着生成串的分生孢子。顶囊、小梗及分生孢子链一起构成分生孢子穗（或分生孢子头），分生孢子穗具有各种不同的颜色和形状。

青霉( penicillium ) 的菌丝与曲霉相似，有横隔，多细胞，但无足细胞。分生孢子梗（也有横隔）直接由气生菌丝生出，顶端不膨大成为顶囊，而是经过多次分枝成为帚状枝（孢子穗）。帚状枝是由单轮、二轮或多轮分枝构成，对称或不对称。最后一轮分枝称为小梗，在小梗顶端产生成串的蓝绿色分生孢子。有极少数青霉能产生闭囊壳，内生子囊和子囊孢子。

19.霉菌的繁殖方式怎样？霉菌可产生哪些无性孢子和有性孢子？

答：在正常自然条件下，霉菌是通过气生菌丝分化出各种形态的子实体，如孢子囊、分生孢子穗、分生孢子器和子囊果等，再产生各种无性孢子（孢子囊孢子、分生孢子、厚垣孢子、节孢子、芽孢子等）和有性孢子（接合孢子、子囊孢子、卵孢子等）分别进行无性和有性两种繁殖方式。

20.试述工业上常用几种霉菌的主要特性、用途及分类位置。

答：工业上常用几种霉菌的主要特性、用途及分类位置：

(1)根霉根霉具有活力强大的淀粉酶，其中糖化型淀粉酶与液化型淀粉酶的比例约为3.3：1，可见其糖化型淀粉酶特别丰富，活力强大，能将淀粉结构中的α―1，4糖苷键和α―1，6糖苷键打断，最终较完全地将淀粉转化为纯度较高的葡萄糖。根霉除具有糖化作用外，

还能产生少量乙醇和乳酸。根霉的主要用途有：用于制曲酿酒、生产葡萄糖、生产酶制剂、生产有机酸、生产发酵食品、用于医药工业。

(2)毛霉毛霉大都能生产活力强大的蛋白酶，有很强的分解大豆的能力。毛霉可产生多种酶类和各种有机酸。毛霉的用途主要有：发酵生产大豆制品、生产多种酶类、生产有机酸、转化甾体化合物。

(3)曲霉曲霉属的菌种具有很多活力强大的酶，如淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶和半纤维素酶、柚苷酶和橙皮苷酶、脱氧核糖核酸酶等。曲霉是一类具有重要经济价值而被广泛应用的真菌, 主要用途有：生产传统发酵食品、生产多种重要的酶制剂、工业化大量生产柠檬酸、生产多种其他有机酸、生产多种真菌类抗生素、生产真菌毒素、甾体化合物的转化等。

(4)青霉青霉属中的点青霉(P. notatum)又称音符型青霉，是第一个用于生产青霉素的菌种。1943年开始改用产黄青霉（P. chrysogenum），又称橄榄型青霉, 进行工业化大量生产青霉素。青霉还可生产其它抗生素(灰黄霉素、桔霉素、岛青霉肽、苹果菌素和扩展霉素等), 生产有机酸(葡萄糖酸、柠檬酸、抗坏血酸等), 生产多种酶类(葡萄糖氧化酶、中性碱性蛋白酶、酰化酶、5′―磷酸二酯酶、脂肪酶、凝乳酶、真菌细胞壁溶解酶)等。

(5)头孢霉头孢霉( cephalosporium) 的主要用途有：发酵生产头孢菌素C、生产半合成新头孢菌素类抗生素。

21.画出根霉、曲霉和青霉形态简图，并注明各部分的名称。

答：

青霉

根霉曲霉

22.列表比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的个体形态、细胞结构、繁殖方式的特点。

23.如何在显微镜下区分上述四大类微生物？

答：细菌菌体微小透明，一般要经染色并用油镜(（1000~1500倍）)才能看清其个体形态(球状、杆菌、螺旋状)；酵母菌菌体细胞较大，可直接制成水浸片用高倍镜（400~600倍）观察其活细胞（椭园或卵园形，往往有芽细胞）；放线菌一般要经染色, 用油镜或高倍镜观察其微小分枝的菌丝体；霉菌一般不必经染色, 用低倍镜（100~150倍）就可观察其较粗且分枝的菌丝体和子实体(孢子头)。

24.列表比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌菌落的形态特点。

25.如何从平板上区分上述四大类微生物？其菌落形态与细胞形态有何联系？

答：按上表列出的细菌、放线菌、酵母菌和霉菌菌落的形态特点的不同回答第一个问题。

个体形态与群体形态之间存在的明显相关性。以细菌为例，多数细菌的菌落一般呈现湿润、光滑、粘稠、较透明、易挑取、质地均匀、颜色较一致等共同特征。但由于不同细菌细胞在个体形态结构上和生理类型上的各种差别，因此必然会极其密切地反映在上述各种菌落特征上。

例如, 生有粘液层的细菌菌落, 通常较大型, 呈透明的蛋清状; 生芽孢细菌的菌落往往外观不透明, 表面干燥粗糙；无鞭毛、不能运动的球菌通常都形成小而厚、边缘整齐的半球形菌落; 长有鞭毛、有运动性的细菌一般都长成大而平、边缘缺刻的不规则形菌落等等。

细菌这种在个体形态与群体形态之间存在的明显相关性, 对许多微生物学实验和研究工作很有参考价值。

26.蕈菌在生长发育过程中, 菌丝的分化可分成哪四个阶段？

答：可分成下列四个阶段：(1) 形成由单核细胞构成的菌丝(一级菌丝)； (2) 形成由双核细胞构成的菌丝(二级菌丝)； (3) 分化形成菌丝束或菌丝球 (三级菌丝)； (4) 形成大型肉质子实体。

27.试述蕈菌双核菌丝的锁状联合形成过程。

答：锁状联合方式发生在菌丝顶端双核细胞的两核之间，其过程是：①从双核之间的细胞壁向外侧生出一个突起，并逐步伸长和向下弯曲形成钩；②两核之一移入突钩之中；

③两核同时进行一次有丝分裂, 产生4个子核; ④突钩中分裂核的两个子核，一个留在突钩之中，另一个进入菌丝细胞顶端, 另一个分裂核的两个子核也同时分开; ⑤突钩顶端弯到细胞之上并与细胞相连形成一个桥，其中子核通过桥到达细胞另一端；⑥在突起产生的起点形成一隔膜，又在桥的下方垂直形成另一隔膜, 结果把双核母细胞分成两个双核子细胞并各具两个不同的子核。

28.简述蕈菌有性繁殖产生担子及担孢子的过程。

答：产生担孢子进行有性繁殖是蕈菌独有的特征。担孢子是着生在担子上的一种外生孢子, 其形成过程为：①子实体成熟后, 双核菌丝的顶端膨大成为担子细胞；②其中的两个核融合(核配), 形成一个二倍体新核；③此新核经过二次分裂，其中一次为减数分裂，产生四个单倍体子核；④与此同时，担子细胞顶端产生四个小梗，小梗顶端稍微膨大；⑤四个子核分别各进入四个小梗内；⑥此后每核各发育成为一个有性孢子, 即担孢子。典型担子菌的担子上都有四个担孢子。

29.试简述蓝细菌的形态特征、生理特性及主要用途。

答：蓝细菌的形态差别很大，概括起来有球状或杆状的单细胞和丝状的细胞链两种形态。根据它们的形态特征，可进一步分成下列五类：(1) 由二分裂形成的单细胞； (2) 由复分裂形成的单细胞； (3) 无异形胞菌丝状； (4) 有异形胞菌丝状； (5) 有异形胞分枝菌丝

状。

蓝细菌只有少数为化能异养型生物，多数为专性光能自养型生物，能象高等绿色植物和高等藻类一样进行产氧光合作用，同化二氧化碳为有机物质，加之许多种还具有固氮作用。因此，蓝细菌对营养要求很简单，不需要维生素，只要有空气、阳光、水分和少量无机盐类，便能大量地生长繁殖。由于某些细胞能转化形成异形胞、静息孢子和链丝段，而且菌体外面还包有能保持水分、抗干燥的胶黏质层，因此，使蓝细菌的生活和繁殖力更强。上述这些生理特性，正是蓝细菌能广泛分布于各种自然条件下的主要原因。

蓝细菌的主要用途有：固氮作用、作为食物和营养品、用于提取各种生物药物。

30.什么是噬菌体？试述噬菌体的形态结构和生长繁殖过程。

答：噬菌体（phage）是侵染原核生物(细菌、放线菌和蓝细菌)的病毒，它是一种超显微的，没有细胞结构的，专性活细胞寄生的大分子微生物。

噬菌体的基本形态有蝌蚪形、微球形和纤线形三种类型，又可再细分为六种不同形态：(1) 尾部长而直，有尾鞘，能收缩，双链DNA；尾部长而易弯，无尾鞘，不能收缩，双链DNA；(3) 尾部比头部短，无尾鞘，不能收缩，双链DNA；(4) 六角形头部的顶角各有一个较大的衣壳粒，单链DNA；(5) 六角形头部的顶角无衣壳粒或有小衣壳粒，单链RNA；

(6)丝状噬菌体，无头部和尾部，为一条长而略弯的纤线, 单链DNA。

以典型的蝌蚪形噬菌体E.coli T4为例, 其基本结构由头部、尾部和颈部三个部分组成：(1) 头部呈二十面体对称结构，其衣壳由衣壳粒组成。头部衣壳内，一条线状双链DNA 分子折叠盘绕其中；(2) 尾部呈螺旋对称结构, 由尾鞘、尾髓（尾管）、基板、刺突和尾丝五个部分组成；(3) 头部与尾部相连处有一构造简单的颈部，由颈环和颈须构成。

31.解释名词﹕潜伏期、平均裂解量、温和噬菌体、溶源性细菌。

答：潜伏期从噬菌体吸附并将DNA注入宿主细胞至第一个成熟的子代噬菌体从宿主细胞中释放出来之前这段时间，称为潜伏期。

平均裂解量平均每个宿主细胞裂解后所释放出的子代噬菌体的数量称为平均裂解量。裂解量应该等于裂解期所测得的最高噬菌斑数除以潜伏期测得的噬菌斑数（实为被感染的宿主细胞数）。

温和噬菌体当噬菌体吸附并侵入宿主细胞后，能将其DNA插入（整合）到宿主细胞核DNA的一定位置上成为前（原）噬菌体（prophage），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的裂解，这一类型的噬菌体称为温和噬菌体（temperate phage）。

溶源性细菌受到温和噬菌体侵染而带有原噬菌体却又没有形态上可见到的噬菌体粒子的宿主菌，称为溶源性细菌，简称溶源菌（lysogen或lysogenic bacteria）。

32.什么是噬菌斑？检查噬菌体常用哪几种方法？

答：当噬菌体与敏感宿主菌混合于琼脂培养基中培养时，噬菌体便侵染宿主细胞，释放出子代噬菌体并通过琼脂再扩散到周围的细胞中，继续侵染引起更多的细胞裂解，从而在平板的菌苔上形成一个肉眼可见的无菌、透亮、近圆形的空斑，称为噬菌斑。

噬菌体检查的方法有多种, 如载玻片快速法、平板点滴法、单层琼脂法、双层琼脂法、离心分离加热法等，其中双层琼脂法和单层琼脂法也可用于噬菌体的效价测定, 其具体操作方法详见第四章。

33.谷氨酸发酵感染噬菌体时有何异常现象？预防噬菌体感染可采取哪些措施？

答：以谷氨酸发酵时感染噬菌体的异常现象为例：（1）菌体不增长或溶菌，表现为光密度（OD）不升或回降；（2）pH升高达8.0以上，且不下降；（3）不耗糖或耗糖极慢；（4）发酵液泡沫多、粘性大，色泽深；（5）镜检菌体初期胀大变粗，边缘不整齐；后期细胞破碎呈云雾状，革兰氏染色呈红色碎片；（6）不产或极少产谷氨酸。

工业发酵生产中，必须贯彻“以防为主，防重于治”的积极措施，这些措施主要有：（1）消灭噬菌体及其寄主菌。污染了噬菌体的发酵液或种子液必须加热彻底杀灭后才能排放；严禁活菌体（如取样液）到处排放散布；加强对环境（如车间空气）的噬检和消毒工作；加强车间环境的清洁卫生; （2）保证无菌空气净化系统的严密有效。包括保证空气过虑器的装填严格合理，保证压缩空气有足够的冷却面积，以便充分去除油水等；（3）彻底消除设备死角及渗漏，排除隐患；（4）严防种子携带噬菌体进入发酵罐（种子液要经过严格噬检）；（5）备有不同噬菌体类型的生产菌，定期轮换使用菌种；（6）选育抗噬菌体突变菌株；（7）必要时可考虑添加某些噬菌体抑制剂。

34.简述λ温和噬菌体的形态结构。λ噬菌体侵染细菌时，能以哪两种状态存在？

答：λ噬菌体也由一个直径约55 nm的正20面体头部和一条长约150 nm、粗约12 nm 的尾部构成。头部含有一条线状的DNA分子，长度约只有T偶数噬菌体的四分之一（约48Kb）。包裹在头部外壳蛋白的这条DNA是通过尾部注入到细菌细胞内的。

λ噬菌体侵染非溶源性细菌时，能以两种状态存在，一种是自主的，即营养体状态。处在这种状态时，λDNA不依赖寄主DNA而自行繁殖；另一种是整合的，即原噬菌体状态。处于这种状态时，λDNA成为寄主DNA的一部分，并与其同步繁殖。

35.野生型λ噬菌体DNA如何改造才能用作基因工程中的克隆载体？

答：野生型λ噬菌体DNA必须经过改造才能适用于基因工程中运载体的目的。改造主要集中在两方面：(1) 消除多余的限制性内切酶位点；(2) 去除λDNA中一些非必要区段。经改造后构建而成的λDNA载体可以分为两类：①插入型载体, 如λgt系列载体；②替换型载体, 如Charon系列载体和EMBL系列载体。这些载体及其衍生载体已在基因工程中得到广泛的应用。