周德庆 微生物课后答案

周德庆《微生物学》课后习题答案

绪论

1.什么是微生物?它包括哪些类群?

答:微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称.

包括①原核类的细菌`放线菌`蓝细菌’支原体`立克次氏体和衣原体;

②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.人类迟至19 世纪才真正认识微生物,其中主要克服了哪些重大障

碍?

答:①显微镜的发明,②灭菌技术的运用，③纯种分离技术，④培养技

术。

3.简述微生物生物学发展史上的5 个时期的特点和代表人物.

答:史前期（约8000 年前—1676），各国劳动人民，①未见细菌等

微生物的个体；②凭实践经验利用微生物是有益活进行酿酒、发面、

制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）

初创期（1676—1861 年），列文虎克，①自制单式显微镜，观察到

细菌等微生物的个体；②出

于个人爱好对一些微生物

进行形态描述；

奠基期（1861—1897年），巴斯德，①微生物学开始建立；②创立

了一整套独特的微生物学基本

研究方法；③开始运用“实践

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——理论——实践”的思想方

法开展研究；④建立了许多应

用性分支学科；⑤进入寻找人

类动物病原菌的黄金时期；

发展期（1897—1953年），e.buchner，①对无细胞酵母菌“酒化酶”

进行生化研究；②发现微生

物的代谢统一性；③普通微

生物学开始形成；④开展广

泛寻找微生物的有益代谢

产物；⑤青霉素的发现推动

了微生物工业化培养技术

的猛进；

成熟期（1953—至今）j.watson 和f.crick，①广泛运用分子生物学理

论好现代研究方法，深刻

揭示微生物的各种生命活

动规律；②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；

③大量理论性、交叉性、

应用性和实验性分支学科

飞速发展；④微生物学的

基础理论和独特实验技术

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推动了生命科学个领域飞

速发展；⑤微生物基因组

的研究促进了生物信息学

时代的到来。

4.试述微生物与当代人类实践的重要关系。

5.微生物对生命科学基础理论的研究有和重大贡献？为什么能发挥

这种作用？

答：微生物由于其“五大共性”加上培养条件简便，因此是生命科学

工作者在研究基础理论问题时最乐于选用的研究对象。历史上自然发

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，核酸是一切生物遗传变异的物质基础的证实，操纵子学说的提

出，遗传密码的揭示，基因工程的开创，pcr技术的建立，真核细胞

内共生学说的提出，以及近年来生物三域理论的创建等，都是因选用

微生物作为研究对象而结出的硕果。为此，大量研究者还获得了诺贝

尔奖的殊荣。微生物还是代表当代生物学最高峰的分子生物学三大来

源之一。在经典遗传学的发展过程中，由于先驱者们意识到微生物具

有繁殖周期短、培

养条件简单、表型性状丰富和多数是单倍体等种种特别适合作遗传学

研究对象的优点，纷纷选用粗糙脉孢菌，大肠杆菌，酿酒酵母和t 系

噬菌体作研究对象，很快揭示了许多遗传变异的规律，并使经典遗传

学迅速发展成为分子遗传学。从1970 年代起，由于微生物既可以作

为外源基因供体和基因载体，并可作为基因受体菌等的优点，加上又

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是基因工程操作中的各种“工具酶”的提供者，故迅速成为基因工程

中的主角。由于小体积大面积系统的微生物在体制和培养等方面的优

越性，还促进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展，这

种“微生物化”的高等动、植物单细胞或细胞集团，也获得了原来仅

属于微生物所有的优越体制，从而可以十分方便地在试管和培养皿中

进行研究，并能在发酵罐或其他生物反应器中进行大规模培养和产生

有益代谢产物。此外，这一趋势还是原来局限于微生物实验室使用的

一整套独特的研究方法、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。

6.微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？

答：①.体积小，面积大；②.吸收多，转化快；③.生长旺，繁殖快；

④.适应强，易变异；⑤.分布广，种类多。其中，体积小面积大最基

本，因为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，并由此而产生其余4 个共

性。

7.讨论五大共性对人类的利弊。

答：①.“吸收多，转化快”为高速生长繁殖和合成大量代谢产物提

供了充分的物质基础，从而使微生物能在自然界和人类实践中更好地

发挥其超小型“活的化工厂”的作用

②.“生长旺盛，繁殖快”在发酵工业中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；且若是一些危害人、畜和农

作物的病原微生物或会使物品霉腐变质的有害微生物，它们的这一特

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性就会给人类带来极大的损失或祸害。

③“适应强，易变异”，有益的变异可为人类创造巨大的经济和社会

效益；有害的变异使原本已得到控制的相应传染病变得无药可治，进

而各种优良菌种产生性状的退化则会使生产无法正常维持。

④“分布广，种类多”，可以到处传播以至达到“无孔不入”的地步，

只要条件合适，它们就可“随遇而安”，为人类在新世纪中进一步开

发利用微生物资源提供了无限广阔的前景。

8.试述微生物的多样性。

答：①.物种的多样性，②.生理代谢类型的多样性,③.代谢产物的多样

性,④遗传基因的多样性,⑤生态类型的多样性.

9.什么是微生物学?学习微生物学的任务是什么?

答:微生物学是一门在细胞、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、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域

的科学，其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、

消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。

第一章

第一章原核生物的形态、构造和功能

1．试设计一张表格，比较以下6 个大类原核生物的主要特性。

答：比较如下：

特征 细菌 放线菌 蓝细菌 支原体 立克次氏体

衣原体

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直径（um） 0.2-0.5 0.5-1 3-10 0.2-0.25 0.2-0.5

0.2-0.3

可见性 光显 光显 光显 光镜勉强可见 光显

光镜勉强可见 过滤性 不能 不能 不能 能 不能

能

革兰氏染色阳性或阴性 阳性 阴性 阴性 阴性

阴性

细胞壁 有坚韧的细胞壁 有坚韧的细胞壁 有坚韧的细胞壁 缺壁 有

坚韧的细胞壁 有坚韧的细胞壁

繁殖方式 二均分裂 无性孢子和菌体断裂 二均分裂 二均分裂 二均

分裂 二均分裂

培养方法 人工培养 人工培养 人工培养 人工培养 宿主细胞 宿主

细胞

核酸种类DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和RNA DNA 和

RNA DNA 和RNA DNA和RNA

核糖体有 有 有 有 有 有

大分子合成有 有 有 有 进行 进行

产生ATP 系统有 有 有 有 有 无

增殖过程中结构的完整性 保持 保持 保持 保持 保持 保持

入侵方式 多样 直接 昆虫媒介 不清楚

对抗生素 敏感 敏感（青霉素除外）敏感 敏感

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对干扰素某些菌敏感不敏感有的敏感有的敏感

2．典型细菌的大小和重量是多少？试设想几种形象化的比喻加以说明。

答：一个典型的细菌可用E.coli作代表，它的细胞平均长度约为2um，宽度约0.5um，形象地说，若把1500

个细菌的长径相连，仅等于一颗芝麻的长度，如果把120 个细胞横向紧挨在一起，其总宽度才抵得上一根

人发的粗细。它的重量更是微乎其微，若以每个细胞湿重约10-2g 计，则大约109 个E.coli细胞才达1mg

重。

3．试图示G+和G-细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。 答：图示如下：（略）

G+细菌与G-细菌的细胞壁都含肽聚糖和磷壁酸；不同的是含量的区别：如下表

成分占细胞壁干重的%

G+细菌G-细菌

肽聚糖含量很高（50～90） 含量很低（～10）

磷壁酸含量较高（﹤50） 无

类脂质一般无（﹤2） 含量较高（～20）

蛋白质无 含量较高

4．试图示肽聚糖的模式构造，并指出G+和G-细菌肽聚糖结构的差别。 答：图示略

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G-细菌与G+细菌的肽聚糖的差别仅在于：1）四肽尾的底3 个氨基酸不是L-lys，而是被一种只有在原核

微生物细胞壁上才有的内消二氨基庚二酸（m-DAP）所代替；2）没有特殊的肽桥，其前后两个单体间的连

接仅通过甲四肽尾的第4 个氨基酸——D-Ala 的羧基与乙四肽尾的第3 个氨基酸——m-DAP 的氨基直接相

连，因而只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。

5．什么是缺壁细菌？试列表比较4 类缺壁细菌的形成、特点和实际应用。

答：在自然界长期进化中和实验室菌种的自发突变中都会产生少数缺细胞壁的种类，或是用人为的方法通

过抑制新生细胞壁的合成或对现成细胞壁进行酶解而获得人工缺壁的细菌统称为缺壁细菌。比较如下：

类型形成 特点 实 际应

用

L 型细菌

（L-formofbacteria）

在某些环境条件下（实验

室或宿主体内）通过自发

突变而形成的遗传性稳

定的细胞壁缺陷变异型

1．没有完整而坚韧的细胞壁，细胞呈

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多形态

2．有些能通过细菌滤器，故又称“滤

过型细菌”

3．对渗透敏感，在固体培养基上形成

“油煎蛋”似的小菌落（直径在0.1mm

左右）

可 能与

针对细

胞壁的

抗菌治

疗有关

原生质体

（protoplast）

在人为条件下，用溶菌酶

处理或在含青霉素的培

养基中培养而抑制新生

细胞壁合成而形成的仅

由一层细胞膜包裹的，圆

球形、对渗透压变化敏感

的细胞，一般由革__________兰氏阳

性细菌形成。

1．对环境条件变化敏感，低渗透压、

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振荡、离心甚至通气等都易引起其破

裂

2．有的原生质体具有鞭毛，但不能运

动，也不被相应噬菌体所感染，在适

宜条件（如高渗培养基）可生长繁殖、

形成菌落，形成芽孢。及恢复成有细

球状体

(sphaeroplast)

又称原生质球，是对革兰

氏阴性细菌处理后而获

得的残留部分细胞壁（外

壁层）的球形体。与原生

质体相比，它对外界环境

具有一定的抗性，可在普

通培养基上生长

胞壁的正常结构

3．比正常有细胞壁的细菌更易导入外

源遗传物质，是研究遗传规律和进行

原生质体育种的良好实验材料

支原体

(mycoplasma)

在长期进化过程中形成

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的、适应自然生活条件的

无细胞壁的原核生物

细胞膜中含有一般原核生物所没有的

甾醇，所以即使缺乏细胞壁，其细胞

膜仍有较高的机械强度

6．试述染色法的机制并说明此法的重要性。

答：革兰氏染色的机制为：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与

碘的复合物。G+由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使网

孔缩小，在加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，

使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇

后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此细胞

退成无色。这时，在经沙黄等红色染料复染，就使G-细菌呈红色，而G+细菌则仍保留最初的紫色。

此法证明了G+和G-主要由于起细胞壁化学成分的差异而引起了物理特性的不同而使染色反应不同，是一

种积极重要的鉴别染色法，不仅可以用与鉴别真细菌，也可鉴别古生菌。

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7．何为“拴菌试验”？它何以能说明鞭毛的运动机制？

答：“拴菌”试验(tethered-cellexperiment)是1974年，美国学者西佛曼（M.Silverman）和西蒙（M.Simon）

曾设计的一个实验，做法是：设法把单毛菌鞭毛的游离端用相应抗体牢牢“拴”在载玻片上，然后在光学

显微镜下观察细胞的行为。

因实验结果发现，该菌是在载玻片上不断打转（而非伸缩挥动），故肯定了“旋转论”是正确的。

8．渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？

答：渗透调节皮层膨胀学说认为：芽孢的耐热性在于芽孢衣对多价阳离子和水分的透性很差

皮层的离子强度很高，从而使皮层产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀。而

核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。关键是芽孢有生命的部位即核心部位的含水

量很稀少，为10%～25%，因而特别有利于抗热。

9．什么上菌落？试讨论细菌的细胞形态与菌落形态间的相关性。 答：菌落即单个（或聚集在一起的一团）微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可

以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞生长群体。

因不同形态、生理类型的细菌，在其菌落形态、构造等特征上也有许多明显的反映，故细菌的细胞形态与

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菌落形态间存在明显的相关性现象，如，无鞭毛、不能运动的细菌尤其是球菌通常都形成较小、较厚、边

缘圆整的半球状菌落；长有鞭毛、运动能力强的细菌一般形成而平坦、边缘多缺刻、不规则的菌落；有糖

被的细菌，会长出大型、透明、蛋清状的菌落；有芽孢的细菌往往长出外观粗糙、“干燥”__________、不透明且表面

多褶的菌落等等。

10．名词解释：磷壁酸、LPS、假肽聚糖、PHB、伴孢晶体、基内菌丝、孢囊链霉菌、横割分裂、异形胞、

原体与始体、类支原体、羧酶体、孢囊、磁小体。

磷壁酸是G+细菌细胞壁结合在细胞壁上的一种酸性多糖，主要成分为甘油磷酸或核糖醇磷酸。

LPS（脂多糖）是位于G-细菌细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质，由类脂A、核心多糖和O-特异

侧链 3 部分组成。

假肽聚糖是由N-乙酰葡萄胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1，3-糖苷键交替连接而成的，连在后一氨基

糖上的肽尾由L-Glu、L-Ala和L、Lys3个L 型氨基酸组成，肽桥则由L-Glu1 个氨基酸组成。

PHB（聚-β-羟丁酸poly-β-hydroxybutyrate)，是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类

贮藏物，不溶于水而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏

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能量，碳源和降低细胞内渗透压等作

用。

伴孢晶体是少数芽孢杆菌（如苏云金芽孢杆菌）在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不

规则形的碱溶性蛋白质晶体。

基内菌丝是孢子落在固体基质表面并发芽后，不断伸长、分枝并以放射壮向基质表面和内层扩展，形成大

量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的菌丝。

孢囊链霉菌是由气生菌丝的孢子丝盘卷而成的孢囊，它长在气生菌丝的主丝或侧丝的顶端，内部产生多个

孢囊孢子（无鞭毛）。

横割分裂是放线菌的一种分裂的方式，有两种途径进行：1）细胞膜内陷，再由外向内中间收缩，最后形

成一完整的横割膜，从而把刨子丝分割成许多分生孢子；2）细胞壁和膜同时内陷，再逐步向内缢缩，最

终将孢子丝缢裂成一串分生孢子。

异形胞是存在于丝状生长种类中的形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，数目少而不定，位于细胞链的中间

或末端。

原体与始体：具有感染力的衣原体细胞称为原体，呈小球状，细胞厚壁、致密，不能运动，不生长，抗干

旱，有传染力。原体经空气传播，一旦遇合适的新宿主，就可通过吞

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噬作用进入细胞，在其中生长，转化

为无感染力的细胞，称为始体。

类支原体是侵染植物的支原体，也叫植原体。

羧酶体(carboxysome)又称羧化体，是存在也一些自养细胞内的多角形或六角形内含物其大小与噬菌体相

仿，约10nm，内含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自养细菌的CO2 固定中起着关键作用。

孢囊是一些固氮菌在外界缺乏营养的条件下，由整个营养细胞外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但

不抗热的圆形休眠体。

磁小体(megnetosome趋磁细菌细胞中含有的大小均匀、数目不等的Fe3O4颗粒，外有一层磷脂、蛋白或糖

蛋白膜包裹。

第二章

第 2 章真核微生物的形态，构造和功能

1 试解释菌物，真菌，酵母菌，霉菌和蕈菌。

答：真菌是不含叶绿体，化能有机营养，具有真正的细菌核，含有线粒体以孢子进行繁殖，不运动的典型

的真核微生物。

酵母菌一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。

霉菌是丝状真菌，通常指那些菌丝体较发达又不产生大型肉质子实体结构的真菌。

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蕈菌又称伞菌，通常是指那些能形成大型肉质子实体的真菌，包括大多数担子菌类和极少数的子囊菌类。

2 试图示并说明真核微生物“9+2”型鞭毛的构造和生理功能。

答：中心有一对包在中央鞘中的相互平行的中央微管，其外被9 个微管二联体围绕一圈，整个微管由细胞

质膜包裹。每条微管二联体由A，B 两条中空的亚纤维组成，其中A 亚纤维是一完全微管，而B 亚纤维则

有10 个__________亚基围成。

3 试简介真菌所特有的几种细胞器——膜边体几丁质酶体和氢化酶体。

答：膜边体又称须边体或质膜外泡，为许多真菌所特有。它是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间，

由单层膜包裹的细胞器。膜边体可由高尔基体或内质网特定部位形成，各个膜边体能互相结合，也可与别

的细胞器或膜相结合，功能可能与分泌水解酶或合成细胞壁有关。 几丁质酶体又壳体，一种活跃于各种真菌菌体顶端细胞中的微小泡囊，内含几丁质合成酶，其功能是把其

中所含的酶源源不断地运输到菌丝尖端细胞壁表面，使该处不断合成几丁质微纤维，从而保证菌丝不断向

前延伸。

氢化酶体一种由单层膜包裹的球状细胞器，内含氢化酶，氧化还远酶，铁氧化蛋白和丙酮酸。通常存在于