微生物学教学教程周德庆第三版课后知识题详解.pdf

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1、绪论微生物与人类绪论微生物与人类课后习题详解课后习题详解 1. 什么是微生物？习惯上它包括哪几大类群？ 答:（1）微生物定义 微生物是指一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 它们都 是一些个体微小（一般0.1mm） 、构造简单的低等生物。大多为单细 胞，少数为多细胞，还包括一些没有细胞结构的生物。 （2）微生物包括的类群 属于原核类的细菌（真细菌和古生菌） 、放线菌、蓝细菌（旧 称“蓝绿藻”或“蓝藻” ） 、支原体、立克次氏体和衣原体 属于真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌） 、原生动物和显微 藻类； 属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和朊病毒） 。 蘑菇和银耳等食、药用菌是例外，尽

2、管可用厘米表示大小，但 其本质是真菌，一般称为大型真菌。而属于非细胞生物类的病毒和亚 病毒等则需借助电子显微镜才能看到。 2. 人类迟至 19 世纪中叶才真正认识微生物世界，其中的障 碍有哪些？它们是如何被克服的？各举例说明之。 答:人类认识微生物世界中遇到的障碍以及被克服的相关例子 如下: （1）个体微小。列文虎克利用其自制的显微镜，克服了肉眼的 局限性，首次观察到多种微生物的个体形态。 （2）外貌不显。主要由科赫学派克服的，他们创立了许多显微 镜技术，染色技术、悬滴培养技术和显微摄影技术，使人们对细菌等 的外貌能清楚地观察到。 （3）杂居混生。由科赫等人发明的明胶和琼脂平板分离微生物 纯种

3、的方法，克服了微生物在自然界中的杂居混生状态，从而进入了 研究微生物纯培养阶段。 （4）因果难联。把微生物作用的因果联系起来的学者很多，如 巴斯德提出了活的微生物是传染病、发酵和腐败的真正原因；科赫提 出了证明某病的病原菌的“科赫法则”等。 3. 为什么说“因果难联”的解决是微生物学发展过程中取得重 大创新的不竭动力？试举一列加以说明。 答:（1） “因果难联”的解决是微生物学发展过程取得创新的不 竭动力原因如下: 微生物学的发展， 一直伴随着从诸多表面现象中判断其原始动因 是否由微生物所引起的研究，这是一个艰辛探索的过程，正因为“因 果难联”的存在，令无数学者煞费苦心。经过无数艰难曲折，才有

4、极 少数幸运者取得成功，使得微生物学取得不断创新。 （2）举例说明 在微生物学发展史上， 因因果问题的解决而做出重大创新进而获 得诺贝尔奖的例子很多。 例如， 澳大利亚学者 B. Marshall 和 R. Warren 因探索胃炎、胃溃疡等胃病的原因而发现了幽门螺旋杆菌。 4. 举例说明在人类历史上因对致病微生物的无知而遭传染病 大流行之事。 答:人类历史上因对致病微生物的无知而遭传染病大流行之事相 关例子如下: （1）6 世纪、14 世纪和 20 世纪的鼠疫流行共殃及近 2 亿人口。 （2）发生于 19181919 年的“西班牙流感”曾导致 5000 万以上 人口的死亡。 （3）被称为“黄

5、色妖魔”的艾滋病，自 1981 年在美国发生后， 迅速向全世界各处蔓延， 至今已导致约 4000 万人的死亡 （2008 年） 。 5. 微生物学发展史如何分期？各时期的时间、实质、创始人和 特点是什么？我国人民在微生物学发展史上占有什么地位？ 有什么值得反思？ 答:（1）微生物学发展史的分期以及各时期的时间、实质、创始 人和特点如下： 史前期（约 8000 年前1676 年）朦胧阶段 a.代表人物:各国劳动人民 b.特点:未见细菌等微生物的个体； 凭实践经验利用微生物的有益 活动进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等。 初创期（16761861 年）形态描述阶段 a.代表人物:列文虎

6、克。 b.特点:自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；出于个人 爱好对一些微生物进行形态描述。 奠基期（18611897 年）生理水平研究阶段 a.代表人物:巴斯德和科赫。 b.特点:微生物学开始建立；创立了一整套独特的微生物学基本研 究方法；开始运用“实践-理论-实践”的思想方法开展研究；建立了 许多应用性分支学科；进入寻找人类和动物病原菌的黄金时期。 发展期（18971953 年）生化水平研究阶段 a.代表人物:E. Buchner。 b.特点:对无细胞酵母菌 “酒化酶” 进行生化研究:发现微生物的代 谢统一性:普通微生物学开始形成:开展广泛寻找微生物的有益代谢产 物；青霉素的发现推动

7、了微生物工业化培养技术的猛进。 成熟期（1953 年至今）分子生物学水平研究阶段 a.代表人物: J Watson 和 F. Crick。 b.特点:广泛运用分子生物学理论和现代研究方法， 深刻揭示微生 物的各种生命活动规律；以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高 到发酵工程新水平；大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科 飞速发展； 微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学各领 域飞速发展:微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来 （2）我国人民在微生物学发展史上占有的地位与反思 我国人民主要在微生物学的史前期中占有很大作用， 先人很早就 懂得利用微生物来进行生产，从酿酒到制酱技

8、术不断成熟。但西方开 始进行微观研究，更深层次往微生物具体实质考察时，我国的微生物 研究还停留在基础水平，没有透过现象继续探究本质。 6. 微生物学的发展为何始终紧紧围绕着医、药、保健这个主题？ 其中经历过的“六大战役”指什么？ 答:（1）微生物的发展始终紧紧围绕着医、药、保健这个主 题的原因 微生物学的发展促进人类的进步， 人体健康是一切幸福的 要素，紧紧围绕微生物与医疗保健具有重大意义； 微生物学与人类和动物传染病的防治有巨大关系， 微生物 药物尤其是抗生素的治疗，使人类平均寿命有了大幅度提高 微生物制药技术作为一项新兴的技术， 在世界各国卫生医 疗、环境保护等领域已经取得了卓越的成绩；

9、现代社会以追求绿色高科技，可持续发展为目标，随着能 源日益稀缺传统医药发展瓶颈日趋严重， 微生物制药将在医疗领域发 挥重大作用。 （2）微生物学发展中经历过的“六大战役” 外科消毒术的建立； 寻找人畜传染病的病原菌 免疫防治法的应用； 化学治疗剂的发明； 抗生素治疗的兴起； 用遗传工程和生物工程技术， 使微生物生产各种重要的生化 药物。 7. 简述微生物与工业生产关系的几个主要发展轨迹。 答：微生物与工业生产关系的几个主要发展轨迹如下: （1）通过食品罐藏防腐、酿酒技术的改造、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， 使得古老的酿酒技术迅速发展成

10、工业发酵技术。 （2）在遗传工程等高新技术的推动下，进一步发生质的飞跃， 发展成为发酵工程，并与遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器 工程一起，共同组成当代的一个高技术学科:生物工程学。 8. 简述微生物在现代农业发展中的作用。 答:微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用，例如，以菌 治害虫和以菌治植病的生物防治技术， 以菌增肥效和以菌促生长的微 生物增产技术， 以菌作饲料和以菌当蔬菜的单细胞蛋白和食用菌生产 技术，以及菌产沼气等生物能源技术等。 9. 简述微生物在当代环境保护中的作用。 答:微生物在当代环境保护中的作用如下 （1）微生物是地球上重要元素循环中的主要推动者； （2）微生物是

11、占地球面积 70%以上的海洋和其他水体中光 合生产力的基础； （3）微生物是一切食物链的重要环节，是污水和有机废物 处理中的关键角色； （4）微生物是生态农业中重要的一环，是环境污染和监测的重 要指示生物。 10. 举例说明微生物在推动生命科学基础理论研究中的历史贡 献，并分析其中原因。 答:（1）微生物在推动生命科学基础理论研究中的历史贡献 微生物是生命科学基础研究中的模式生物， 利用它提出了 很多的学说和理论，揭示了很多的机制，如自然发生说的否定，糖酵 解机制的认识，基因与酶关系的发现，突变本质的阐明等等。 微生物代表了当代生物学最高峰的分子生物学三大来源 之一，促使经典遗传学迅速发展成为

12、分子遗传学。 微生物在基因工程有重要作用。 微生物可以提供丰富的外 源基因，是外源基因的优良载体，是大规模表达外源基因优良性状的 极佳受体菌，且基因工程操作中各种工具酶的绝大多数来自微生物。 促进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展， 这一趋势还使原来局限于微生物学实验室使用的整套独特的硏究方 法、技术，急剧向生命科学和生物工程各领域发生横向扩散，从而对 整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。 （2）微生物能发挥这些作用的原因 微生物能推动生命科学基础理论研究与其本身的特点有关: 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。 11. 为什

13、么说微生物“体积小、面积大”是决定其他 4 个共性的 关键？ 答:微生物“体积小、面积大”是决定其他 4 个共性的关键的原因 如下： 微生物大小以m 计，但比表面积（表面积/体积）大。由于一个小 体积大面积系统必然有一个巨大的营养物质吸收面、 代谢废物的排泄 面和环境信息的交换面，从而产生其余 4 个共性，因此，这也是微生 物最基本的特征。 12. 试讨论微生物的多样性。 答:微生物的多样性包括以下几个方面: （1）物种的多样性 迄今为止，人类已描述过的生物总数约 200 万种。据估计，微 生物的总数约在 50 万至 600 万之间，其中已记载过的仅约 20 万种 （1995 年）包括原核生物

14、 3500 种，病毒 4000 种，真菌 9 万种，原 生动物和藻类 10 万种，且这些数字还在急剧增长 （2）生理代谢类型的多样性 微生物有着许多独特的代谢方式， 如自养细菌的化能合成作用、 厌氧生活、不释放氧的光合作用、生物固氮作用、对复杂有机物的生 物转化能力、 分解氰、 酚、 多氯联苯等有毒物质的能力， 抵抗热、 冷、 酸、碱、高渗高压、高辐射剂量等极端环境的能力，以及病毒的以非 细胞形态生存的能力等。 （3）代谢产物的多样性 微生物产生的代谢产物种类多， 仅大肠杆菌一种细菌就能产生 20003000 种不同的蛋白质。天然抗生素中，2/3（超过 4000 种）是 由放线菌产生的。微生物

15、所产酶的种类也是极其丰富的，从各种微生 物中发现，仅型限制性内切酶就有 1443 种。 （4）遗传基因的多样性 与高等生物相比，微生物的遗传多样性表现的更为突出，不同 种群间的遗传物质和基因表达具有很大的差异全球性的微生物基因 组计划已经展开。 （5）生态类型的多样性 微生物广泛分布于地球表层的生物圈，对于那些嗜极菌而言， 更易生活在即热、 极冷、 极酸、 极碱、 极盐极压和极旱的极端环境中。 此外， 微生物与微生物或育其他生物间还存在着众多的相互依存关系， 如互生、共生、寄生、抗生和猎食等，众多的生态系统类型就会产生 各种相应生态型的微生物。 13. 为什么可以认为“微生物学是生命科学中第一

16、个有一系列自 己独特方法和技术的学科”？ 答: 认为“微生物学是生命科学中第一个有一系列自己独特方 法和技术的学科”的原因如下: （1）生命活动的基本规律，大多数是在研究微生物的过程 中首先被阐明的。例如，利用酵母菌的无细胞制剂进行酒精发酵的研 究，阐明了生物体内糖酵解的途径。 （2）微生物学为分子遗传学和分子生物学的创立、发展提 供了基础和依据，而且是它们进一步发展的必要工具。例如，DNA 双 螺旋结构的确定，遗传密码的揭露，中心法则的建立，RNA 逆转录酶 的发现，以及基因工程的诞生，都是用微生物做实验材料的，其实验 方法和指导思想也都与微生物学密切相关。如今，微生物学已成为分 子生物学的

17、三大支柱（微生物学、生物化学、遗传学）之一 （3） 微生物学在基因工程和生物工程中发挥载着重要角色。 基因工程实质上是体外切割和重组 DNA 片段的过程，而其中所需的 供体、受体、载体及工具酶，大都要由微生物来承担和完成。生物工 程包括基因工程、 发酵工程等四大工程， 要使生物工程转化为生产力， 发挥出巨大的经济效益和社会效益，微生物是主角。这主要是因为微 生物不仅可以在工厂化的条件下进行大规模生产， 极大地提高了生产 效率，而且还具有节约能源和资源、减少环境污染等优越性 （4）微生物的多样性为人类了解生命起源和生物进化提供 了依据。微生物的多样性，归根到底是基因的多样性，其为研究生命 科学提

18、供了丰富的基因库。 通过比较研究真核生物和原核生物的线粒 体 DNA， 人们意外发现它们的遗传密码不同， 从而对生物进化的共生 学说提出了挑战。通过对 16 Srrna 的研究，人们发现了古细菌，并提 出了生命起源的三原界系统，即古细菌原界、真细菌原界和真核生物 原界。这说明微生物在生物的界级分类研究中占有特殊地位。 （5）微生物学是整个生物学科中第一门具有自己独特实验 技术的学科，如无菌操作技术、消毒灭菌技术、纯种分离和克隆化技 术、原生质体制备和融合技术及深层液体培养技术等。这些技术已逐 步扩散到生命科学各个领域的研究中， 成为研究生命科学的必要手段， 从而为整个生命科学的发展，做出了方法

19、学上的贡献。 14. 微生物学的任务是什么？现有的大量微生物学分支学科如 何对它进行科学分类？ 答:（1）微生物学的任务 研究微生物的形态及生命活动规律。 利用有益微生物。 防治有害微生物。 （2）现有的大量微生物学分支学科对微生物学进行的科学 分类如下: 按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分， 总学科称 普通微生物学， 分科如微生物分类学， 微生物生理学， 微生物遗传学， 微生物生态学和分子微生物学等。 按微生物应用领域来分，总学科称应用微生物学，分科如 工业微生物学，农业微生物学，医学微生物学，药用微生物学，诊断 微生物学，抗生素学和食品微生物学等 按研究的微生物对象分， 如细菌学，

20、真菌学 （菌物学） ， 病 毒学，原核生物学，自生菌生物学和厌氧菌生物学等。 按微生物所处的生态环境分， 如土壤微生物学， 微生态学， 海洋微生物学，环境微生物学，水微生物学和宇宙微生物学等。 按学科间交叉、 融合分， 如化学微生物学， 分析微生物学， 微生物生物工程学，微生物化学分类学，微生物地球化学和微生物信 息学等。 15. 为什么可把列文虎克称为 “微生物先驱者” ， 巴斯德称为 “微 生物奠基人” ，科赫称为“细菌奠基人”？ 答:把列文虎克称为“微生物先驱者” ，巴斯德称为“微生物 奠基人” ，科赫称为“细菌奠基人”的原因如下: （1） 列文虎克利用自制放大倍数约为 200 倍的单式

21、显微镜， 观察到细菌等微生物的个体，并且对一些微生物进行形态描述，首次 克服了人类认识微生物世界的第一个难关个体微小， 使人类初步踏 进了微生物世界的大门，因此称为“微生物学先驱者” （2）以巴斯德的曲颈瓶试验为标志，一门新的富有生命力 的学科微生物学建立，同时一项具有微生物学特色、应用广泛的 消毒灭菌技术也奠定了坚实的理论基础，因此巴斯德是“微生物学奠 基人” 。 （3）科赫在对“杂居混生”微生物进行纯种分离方面作出 了突出的贡献，用琼脂配制对分离细菌十分有效的固体培养基，以划 线方式进行样品稀释， 从而可轻易在琼脂平板上获得某一微生物的纯 种菌落。由此解决了阻碍研究微生物的杂居混生难题，开

22、创了一个发 现大批病原细菌的 “黄金时期” 。 因此， 科赫被称为 “细菌学奠基人” 。 16. 试举两例， 说明自己在接触微生物学知识前， 确曾是一个 “身 在菌中不知菌”者。 答:在接触微生物学知识前， 自己确曾是一个 “身在菌中不知菌” 者的相关例子如下: （1）肠道微生物菌群是一个庞大复杂的生态系统，占全身微生 态菌总数 80%左右。包含有 100 万亿种微生物，涉及 1000 类菌种， 其数量是人体细胞的 10 倍。人体大部分的生理功能是人与微生物群 共同进化过种中形成的共生生活的结果， 肠道微生物菌群在人体发挥 着各种生理作用。肠道菌群 80%以上对人体有益。特别是双歧杆菌。 新生儿出生后数小时， 双歧杆菌便可在肠道中定植。 它可以防治便秘、 腹泻和胃肠障碍等，维护肠道正常菌群的平衡，抑制病原微生物的生 长，对维护机体的健康具有重要意义。但是，肠道菌群也有少数是有 害的 （2）发酵食物发酵食品是人类巧妙地利用有益微生物加工制造 的一类食品，具有独特的风味，丰富了我们的饮食生活，如酸奶、干 酪、酒酿、泡菜等，甚至还可包括臭豆腐和臭冬瓜。常见的发酵食品 主要有谷物发酵制品、豆类发酵制品和乳类发酵制品。