2019江苏大学微生物学考试大纲.doc

1目录I 考查目标 .2II 考试形式和试卷结构 .2III 考查内容 .2IV. 题型示例及参考答案 .32全国硕士研究生入学统一考试微生物学考试大纲I 考查目标微生物学是食品科学与工程类、生物学类专业的重要专业基础课程，食品科学与工程类、生物学类专业高层次人才必须掌握微生物学的基础理论与实验技术。 微生物学硕士研究生入学考试旨在考查考生是否掌握微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物多样性等基本理论和基础知识；是否熟悉微生物的基本特性及其生命活动规律；是否了解该学科的发展前沿和热点问题以及在工业、农业、医学等领域的应用；是否具有利用微生物学的概念与理论分析解决现实生产中微生物学相关问题的能力。II 考试形式和试卷结构一、试卷满分及考试时间试卷满分为 150 分，考试时间 180 分钟。二、答题方式闭卷、笔试。允许使用计算器，但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。三、试卷内容与题型结构填空题（每空 1 分，共 40 分）名词解释（每题 3 分，共 30 分）简答题（每题 5 分， 共 30 分）问答题（每题 10 分， 共 40 分）翻译题（每题 1 分， 共 10 分）或实验设计题（10 分）假如每题分数有变化，变化范围亦不大。III 考查内容1.微生物与人类：微生物的定义；微生物学的建立与发展历程；微生物与人类的关系；微生物的类群与特点。2.原核微生物的形态、构造和功能：细菌与古菌的形态、构造及其功能；放线菌；蓝细菌；支原体；立克次氏体；衣原体。3.真核微生物的形态、构造和功能：酵母菌的形态、构造、繁殖方式与生活史；霉菌的个体形态、结构和繁殖方式；霉菌的菌落特征；单细胞藻类的形态、结构和种类；原生动物的形态、结构和种类；粘菌的形态、结构、种类与生活史。4.病毒和亚病毒因子：病毒的形态、结构与分类；亚病毒的形态、结构与分类；病毒的生活史。5.微生物的营养和培养基：微生物的六种营养要素；微生物的营养类型；营养物质进入细胞的方式；培养基。6.微生物的新陈代谢：微生物的能量代谢；分解代谢和合成代谢的联系；微生物独特合成代谢途径；微生物的代谢调控与发酵生产。37.微生物的生长及其控制：微生物生长的测定；微生物的生长规律；影响微生物生长的主要因素；微生物培养法；有害微生物的控制。8.微生物的遗传变异和育种：遗传变异的物质基础；基因突变和诱变育种；基因重组和杂交育种；基因工程；菌种的衰退、复壮和保藏。9.微生物的生态：微生物在自然界中的分布与菌种资源开发；微生物与生物环境间的相互关系；微生物的地球化学作用；微生物与环境保护。10.传染与免疫：传染；非特异性免疫；特异性免疫；免疫学方法及应用；生物制品及其应用。11.微生物的分类和鉴定：通用分类单元；微生物在生物界的地位；各大类微生物的分类系统纲要；微生物分类鉴定的方法。IV. 题型示例及参考答案一、填空题（每空 1 分，共 40 分）1、微生物（microorganism）是 一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物 的总称，主要包括属于原核类的细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次体和衣原体；属于真核类的真菌、 原生动物 和 显微藻类 ；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒。2、微生物具有极高的生长和繁殖速度，在合适的生长条件下， Escherichia coli 的细胞分裂 1 次需 12.5-20 min，而 Saccharomyces cerevisiae 则需要 120 min。3、细菌肽聚糖的多糖骨架由 N-乙酰葡萄糖胺 和 N-乙酰胞壁酸 组成；而古菌假肽聚糖的多糖骨架则由 N-乙酰葡萄糖胺 和 N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸 组成。4、1974 年，美国学者 M. Silverman 和 M. Simon 通过“逆向思维”方式创造性地设计了一个巧妙的“拴菌”试验（tethered-cell experiment ） ，从而证实了解释鞭毛运动机制“旋转论”论的正确性。5、Saccharomyces cerevisiae 细胞壁主要成分为“酵母纤维素” ，呈“三明治”状外层为 甘露聚糖 ，内层为 葡聚糖 ，中间夹着一层蛋白质。6、类病毒的化学本质是 RNA ，而朊病毒的化学本质是 蛋白质 。7、按人们对培养基成分的了解程度来分，牛肉膏蛋白胨培养基属于 天然培养基 培养基，高氏一号培养基属于 组合培养基（合成培养基） 培养基，马铃薯培养基属于 半组合培养基（半合成培养基） 培养基。8、常用于鉴别饮用水中大肠菌群的 EMB 培养基中的两种染料分别是 伊红 Y 和 美蓝 。9、ED 途径的特征性酶是 KDPG 醛缩酶 。10、牛奶、酱油的消毒常采用 巴氏消毒 法；饮用水的消毒常采用 煮沸消毒 法；培养硫细菌的含硫培养基常采用 间歇灭菌（分段灭菌、丁达尔灭菌） 法。11、Aspergillus nidulans 的准性生殖的过程分为 菌丝联结 、 形成异核体 、 核融合（核配） 、 体细胞交换（有丝分裂交换） 和 单倍体化 。12、生物间的相互关系既多样又复杂，微生物之间以及微生物与其它生物之间最典型和重要的五种相互关系分别是 互生 、 共生 、 寄生 、 拮抗 、 捕食 。413、抗原 (antigen)是一类能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的大分子物质。一般应同时具备两个特性： 免疫原性（抗原性） 和 免疫反应性（反应原性） 。14、双名法指一个物种的学名由前面一个 属名 和后面一个 种名加词 两部分组成。15、微生物分类学的最终目标是要建立起一套比较接近微生物系统发育规律的自然分类系统。目前，国际上公认的微生物分类系统纲要中，原核微生物分类系统纲要是 伯杰氏细菌系统学手册 ，真核微生物分类系统纲要是 真菌字典 ，而病毒和亚病毒等非细胞微生物分类系统纲要是 国际病毒分类委员会报告 。二、名词解释（每题 3 分，共 30 分）1、Park 核苷酸（park nucleotide）：UDP-NAM-五肽，是肽聚糖合成过程中的重要中间体，其合成过程共分 4 步，都需要 UDP 作糖载体。2、抗生素（antibiotics）：生物在其生命活动过程中产生的一种次生代谢产物或人工衍生物，在很低浓度时能抑制或影响它种生物的生命活动，可用作优良的化学治疗剂。3、质粒（plasmid）：一种游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状的 dsDNA 分子。4、细菌素（bacteriocin）：某些细菌能产生一种仅作用于有近缘关系的细菌的抗菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白类物质，抗菌范围很窄，无治疗意义，但可用于细菌分型和流行病学调查。细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱弧菌产生的称弧菌素。5、诱变育种（breeding by induced mutation）：利用物理或化学诱变剂（ mutagen）处理均匀而分散的微生物细胞群，促进其突变率显著提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学实验之用。6、卡介苗（Bacillus Calmette-Gurin, BCG vaccine）：是牛型结核分枝杆菌（Mycobacterium bovis）的减毒活菌苗，用于预防肺结核。由牛分枝杆菌在特殊的人工培养基上，经数年的传代，丧失对人类的致病能力，但仍保持有足够高的免疫原性，成为可在一定程度上预防结核的疫苗。 7、营养缺陷型（auxotrophic strain）：野生型菌株经过人工诱变或者自然突变失去合成某种营养（氨基酸，维生素，核酸等）的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长，成为营养缺陷型（auxotroph） 。营养缺陷型是一种生化突变株，它的出现是由基因突变引起的。8、溶源转变（lysogenic conversion）：少数溶源菌由于整合了温和噬菌体的前噬菌体而使自己产生了除免疫性以外的新表型的现象。如 Corynebacterium diphtheriae（白喉棒杆菌）不产白喉毒素的菌株，在被 温和噬菌体感染而发生溶源化时，就会变成产毒的致病菌株。59、寡营养型微生物(Oligotrophic microorganisms)：只有在培养的养分非常低的条件下才能生长的微生物，一些微生物能从岩石水解过程中产生的氢气获得生长所需的电子,另外这些微生物也具有一定的降解污染物的能力。10、条件致病菌（opportunistic pathogen）：正常菌群与宿主之间，正常菌群之间，通过营养竞争，代谢产物的相互制约等因素，维持着良好的生存平衡。在一定条件下这种平衡关系被打破，原来不致病的正常菌群中的细菌可成为致病菌，称这类细菌为机会性致病菌，也称条件致病菌。三、简答题（每题 5 分，共 30 分）1、简述关于芽孢耐热机制的渗透调节皮层膨胀学说。答：渗透调节皮层膨胀学说： 解释芽孢耐热机制的一个较新的学说。提出芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性差，而其皮层的离子强度却很高，从而使皮层产生极高的渗透压去夺取芽孢核心部位的水分，其结果造成了皮层的充分膨胀，而芽孢的核心部位却高度失水，从而使其获得了高度耐热性。2、简述厌氧菌的氧毒害机制（SOD 学说） 。答：厌氧菌的氧毒害机制 SOD 学说：严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，尤其是超氧阴离子自由基，如过氧化氢（H 2O2） 、超氧阴离子（ O2- ）等。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏 SOD，故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。3、简述艾姆氏试验（Ames test）的基本原理。答：艾姆斯试验（Ames test）是快速鉴别化学品、新农药和新食品添加剂的致癌性，作为致癌物质的筛选法而被广泛应用，可以检测许多物质的致癌性。原理是用遗传学方法培植一种不能自行制造组氨酸的鼠伤寒沙门氏菌的变异体，这种菌株在无组氨酸的培养基中不能生长。如果将这种菌株与化学致癌物一起培养，则可使其DNA（脱氧核糖核酸）再次突变，恢复到能制造组氨酸的原型（野生型） ，即在无组氨酸的培养基中也能生长。利用这一特征性变化来测试化学物质有无致突变作用，并根据生长的菌落数目还可以判定其致癌性的强弱。可以简单概括为以下两点：（1）组氨酸缺陷型菌株在基本培养基平板上不能生长，如发生回复突变则能生长。（2）凡能引起生物发生“三致” （致癌变、致突变、致畸变）的化合物与鼠肝细胞匀浆保温一段时间后，会引起组氨酸缺陷型菌株回复突变。4、简述微生物菌种衰退的具体表现。答：菌种衰退（degeneration）是指菌种经过长期人工培养或保藏，由于自发突变的作用而引起某些优良特性变弱或消失的现象。菌种衰退的具体表现有以下几个方面：（1）菌落和细胞形态改变。每一种微生物在一定的培养条件下都有一定的形态特征，如果典型的形态特征逐渐减少，就表现为衰退。（2）生长速度缓慢，产孢子越来越少。6（3）代谢产物生产能力的下降，即出现负突变。（4）致病菌对宿主侵染能力下降。（5）对外界不良条件（包括低温、高温或噬菌体侵染等）抵抗能力的下降等。值得指出的是，有时培养条件的改变或杂菌污染等原因会造成菌种衰退的假象，因此在实践工作中一定要正确判断菌种是否退化，这样才能找出正确的解决办法。5、简述沼气发酵的三个阶段。答：（1）水解阶段：厌氧或兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌将纤维素、淀粉、蛋白质等大分子水解成有机小分子。（2）产酸阶段：厌氧的产氢产乙酸菌群利用第一阶段产生的各种有机酸，分解成乙酸、H2 和 CO2 。（3）产气阶段：严格厌氧的产甲烷菌群（methanogens ）利用一碳化合物（ CO2、甲醇、甲酸、甲基胺或 CO） 、二碳化合物（乙酸）和 H2 产生甲烷。6、简述三域学说的主要内容。答：1977 年，C.R.Woese 比较研究了多种生物的 16S rRNA 或 18S rRNA 的核苷酸序列，提出了一种与以往各种界级分类不同的新系统三域学说(Tree Domains Theory)。三域学说主要内容：三域是细菌域(Bacteria) 、古菌域(Archaea) 、真核生物域(Eukarya)。现在的一切生物都由一种共同远祖(universal ancestor)进化而来，它原是一种小细胞，先后分化出细菌和古菌这两类原核生物，后来在古菌分支上的细胞先后吞噬了 - 朊细菌(protobacteria)和蓝细菌，并发生了内共生 (endosymbiosis)，从而两者进化成与宿主细胞难分难解的细胞器叶绿体和线粒体，于是，宿主最终也就发展成为各类真核生物。四、问答题（每题 10 分，共 40 分）1、试述微生物的高密度培养以及如何保证好氧菌的高密度培养。答：（1）微生物的高密度培养（high cell-density culture, HCDC）也称高密度发酵，一般是指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养 10 倍以上时的生长状态或培养技术。（2）不同微生物的菌种和同种的不同菌株，在达到高密度的水平上差别极大。（3）保证好氧菌的高密度培养的措施：选取最佳培养基成分和各种成分含量；补料；提高溶解氧的浓度；防止有害代谢产物的生成。2、试述蕈菌发育过程中菌丝分化的主要阶段及特征。答：在蕈菌的发育过程中，其菌丝的分化可明显地分成 5 个阶段：（1）形成一级菌丝：担孢子萌发，形成由许多单核细胞构成的菌丝，称一级菌丝；（2）形成二级菌丝：不同性别的一级菌丝发生接合后，通过质配形成了由双核细胞构成的二级菌丝，它通过独特的“锁状联合”，即形成喙状突起而连合两个细胞的方式不断使双核细胞分裂，从而使菌丝尖端不断向前延伸；（3）形成三级菌丝：到条件合适时，大量的二级菌丝分化为多种菌丝束，即为三级菌丝；7（4）形成子实体：菌丝束在适宜条件下会形成菌蕾，然后再分化、膨大成大型子实体；（5）产生担孢子：子实体成熟后，双核菌丝的顶端膨大，细胞质变浓厚，在膨大的细胞内发生核配形成二倍体的核。二倍体的核经过减数分裂和有丝分裂，形成 4 个单倍体子核。这时顶端膨大细胞发育为担子，担子上部随即突出 4 个梗，每个单倍体子核进入一个小梗内，小梗顶端膨胀生成担孢子。3、试述革兰氏染色的原理、过程及注意事项。答：（1）革兰氏染色的原理：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，结晶紫与碘的大分子复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内，使其呈现紫色。反之，革兰氏阴性细菌由于细胞壁薄、肽聚糖含量低和交联松散，故在乙醇洗脱时，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缝隙，这样结晶紫与碘的大分子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，而革兰氏阳性细菌仍呈紫色。（2）革兰氏染色的过程：涂片固定初染：结晶紫，12 min媒染：碘液，12 min脱色：95%乙醇，2030 sec复染：番红，12 min（3）注意事项：涂片时所用菌体不能多，用接种环蘸取一点即可。固定时，载玻片在火焰上过火要迅速，不使载玻片烫手。脱色时间不宜太长，脱色液流出无蓝色时，即终止脱色，用水冲洗。4、试述微生物与人类实践的重要关系。答：（1）微生物与医疗保健。外科消毒手术的建立、寻找人畜重大传染病的病原菌、免疫防治法的发明和广泛应用、化学治疗剂的普及、抗生素的大规模生产和推广、利用工程菌生产生化药物等，使微生物引起的传染病得到较好的控制，人类健康水平大幅提高。 （2）微生物与工业发展。食品防腐技术、酿造技术、厌氧发酵技术、深层发酵技术、代谢调控发酵技术等微生物工业生产的应用，促进人类经济、生活提升。（3）微生物与农业生产。微生物防治技术、微生物增产技术、微生物单细胞蛋白生产技术、食用菌生产技术。（4）微生物与环境保护。微生物的矿化、降解能力、清洁能源生产技术等。（5）微生物与生命科学基础理论研究。重要的模式生物。五、翻译题（每题 1 分，共 10 分）请写出以下微生物的中文学名。81、Bacillus subtilis；枯草芽孢杆菌2、Staphylococcus aureus；金黄色葡萄球菌3、Lactobacillus acidophilus；嗜酸乳杆菌4、Vivrio cholerae 霍乱弧菌5、Streptomyces griseus；灰色链霉菌6、Candida utilis；产朊假丝酵母7、Saccharomyces cerevisae；酿酒酵母8、Rhizopus oryzae；米根霉9、Aspergillus niger；黑曲霉10、Penicillium chrysogenum。产黄青霉五、实验设计题（10 分）天然蓝色素是天然色素中的佼佼者，过去一般从植物中提取，近年来不少微生物学工作者设法寻找产蓝色素的微生物，希望通过微生物发酵大量生产天然蓝色素。请设计一个实验：从土壤样品中分离一株产水溶性蓝色素的放线菌，并阐述放线菌鉴定的主要技术方法。答：1、试验设计：（1）制作高氏一号培养基，趁热注入培养皿中，凝成平板，待用。（2）称取土壤 10 克，放入装有 100 毫升无菌水的锥形瓶中，并加入 10%酚 10 滴，以抑制细菌生长。振荡 10 分钟，制成 10-1 菌悬液。按照连续稀释分离法，进一步制成 10-3 菌悬液。（3）用移液管吸取 0.1 毫升 10-3 菌悬液，注入平板培养基上，用无菌玻璃刮刀将菌悬液均匀涂抹在整个培养基上。然后将培养皿倒置于 2530温箱中，培养 710 天，培养基上会出现微生物菌落。如果菌落的硬度较大，干燥致密，且与基质紧密结合，不易被针挑起，这就是放线菌菌落。（4）观察放线菌菌落周围是否有蓝色素，选取周围有蓝色素的放线菌菌落，挑取并接种于新鲜斜面培养基上。2、放线菌鉴定的主要技术方法：（1）生理生化特性的鉴定。可用全自动鉴定系统如 API 细菌数值鉴定系统和 Biolog 全自动和手动细菌鉴定系统。（2）化学组分的鉴定。主要包括细胞壁化学类型、全细胞水解物糖类型、磷酸类脂分析、醌组分分析、脂肪酸分析以及全细胞蛋白 SDS-PAGE 分析。（3）放线菌核酸特征的鉴定。主要包括 DNA （G C） mol % 测定、16S rRNA 基因序列分析、与已知相近物种间的 DNA 同源性分析。