第五章微生物营养与培养基习题及答案.doc

第五章 微生物营养习题及参考答案 一、名词解释1生长因子：2选择培养基(seclected media)： 3基础培养基4合成培养基5化能异养微生物6化能自养微生物7光能自养微生物8光能异养微生物9.单纯扩散 10.促进扩散 11.主动运输 12.基团移位 13.pH的内源调节 14.渗透压 15.水活度 二、填空题1微生物生长繁殖所需六大营养要素是 、 、 、 、 和 等。2碳源物质为微生物提供 和 ，碳源物质主要有 、 、 、 、 等。3生长因子主要包括 、 和 ，其主要作用是 、 。4根据 ，微生物可分为自养型和异养型。5根据 ，微生物可分为光能营养型和化能营养型。6根据 ，微生物可分为无机营养型和有机营养型。7根据碳源、能源和电子供体性质的不同，微生物的营养类型可分为 、 、 和 。8按用途划分，培养基可分为 、 、 和 等4种类型。9常用的培养基凝固剂有 、 和 。10营养物质进入细胞的方式有 、 、 和 。三、选择题（4个答案选1）1下列物质可用作生长因子的是（ ）。A.葡萄糖 B.纤维素 C.NaGl D.叶酸2大肠杆菌属于（ ）型的微生物。A.光能无机自养 B.光能有机异养 C.化能无机自养 D.化能有机异养3硝化细菌属于（ ）型的微生物。A.光能无机自养 B.光能有机异养 C.化能无机自养 D.化能有机异养4某种细菌可利用无机物为电子供体而有贾稀为碳源，属于（ ）型的微生物。A.兼养型 B.异养型 C.自养型 D.原养型5、化能无机自养微生物可利用（ ）为电子供体。A.CO2 B.H2 C.O2 D.H2O6用来分离产胞外蛋白酶菌株的酪素培养基是一种（ ）。A.基础培养基 B.加富培养基 C.选择培养基 D.鉴别培养基7、固体培养基中琼脂含量一般为（ ）。A.0.5% B.1.5% C.2.5% D.5%8用来分离固氮菌的培养基中缺乏氮源，这种培养基是一种（ ）。A.基础培养基 B.加富培养基 C.选择培养基 D.鉴别培养基9水分子可通过（ ）进入细胞。A.主动运输 B.扩散 C.促进扩散 D.基团转位10被运输物质进入细胞前后物质结构发生变化的是（ ）。A主动运输 B.扩散 C.促进扩散 D.基团转位四、是非题1某些假单胞菌可以利用多达90多种以上的碳源物质。2碳源对配制任何微生物的培养基都是必不可少的。3氨基酸在碳源缺乏时可被微生物用作碳源物质，但不能提供能源。4培养营养缺陷型微生物的培养基必须同时加入维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶。5为使微生物生长旺盛，培养基中营养物质的浓度越高越好。6对含葡萄糖的培养基进行高压蒸汽灭菌时可以121.3加热20min即可。7半固体培养基常用来观察微生物的运动特征。8基础培养基可用来培养所有类型的微生物。9伊红美蓝（EMB）培养基中，伊红美蓝的作用是促进大肠杆菌的生长。10在促进扩散过程中，载体蛋白对被运输物质具有较高的专一性，一种载体蛋白只能运输一种物质。五、简答题1能否精确地确定微生物对微量元素的需求，为什么？2为什么生长因子通常是维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶，而葡萄糖通常不是生长因子？3以伊红美蓝（EMB）培养基为例，分析鉴别培养基的作用原理。4与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么？5举例说明微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化，并提出解决方法。6有一培养基如下：甘露醇，MgSO4，K2HPO4，H2PO4，CuSO4，NaCl，CaCO3，蒸馏水。试述该培养基的A.碳素来源；B.氮素来源；C.矿质来源，该培养基可用于培养哪类微生物？7列表比较微生物的四大营养类型。8分析下述培养基各组分的作用，依据其功能推测其所属培养基的类型：A麦康开培养液：蛋白胨20g,乳糖10g,牛胆酸盐5g,NaCl 5g,水1000ml,pH7.4 加1%中性红5ml 分装与有发酵管的试管0.7kg/km2灭菌15min，用于肠道杆菌培养。B.柠檬酸盐培养基：NH4H2PO4 1g，K2HPO4 1g，NaCl 5g，MgSO4 0.2g,柠檬酸钠2g,琼脂 18g，水1000ml，pH6.8加1%溴麝香草酚兰10ml，1.1Kg/cm2灭菌20分钟，制成斜面，用于细菌利用柠檬酸盐试验。9简述什么是主动运输和基团转位？二者有什么区别和联系？六、论述题1以紫色非硫细菌为例，解释微生物的营养类型可变性及对环境条件变化适应能力的灵活性。2如果要从环境中分离得到能利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物，你该如何设计实验？3某些微生物对生长因子的需求是具有较高的专一性，可利用它们通过“微生物分析”（microbiological assay）对样品中维生素或氨基酸进行定量。试设计实验利用微生物对某一样品维生素B12的含量进行分析。4某学生利用酪素培养基平板筛选产胞外蛋白酶细菌，在酪素培养基平板上发现有几株菌的菌落周围有蛋白水解圈，是否能仅凭蛋白水解圈与菌落直径比大，就断定该菌株产胞外蛋白酶的能力就大，而将其选择为高产蛋白酶的菌种，为什么？5以大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（PTS）为例解释基团转位。6试分析在主动运输中，ATP结合盒式转运蛋白（ABC转运蛋白）系统和膜结合载体蛋白（透过酶）系统的运行机 机及相互区别。7试设计一种分离纤维素分解菌的培养基，并说明各营养物质的主要功能（只写明成分，不要求定量）。8试从能源、碳源的角度来比较Anabaena、Rhodospirillum、Nitrobacter、E.coli四种微生物的营养类型。微生物营养习题参考答案一、名词解释1生长因子：微生物生长不可缺少的微量有机物，包括维生素，氨基酸及碱基等2选择培养基：是用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。3基础培养基：是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基。4合成培养基：是由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基。5化能异养微生物：以有机碳化合物为能源，碳源和供氢体也是有机碳化合物的微生物。6化能自养微生物：利用无机化合物氧化过程中释放的能量和以CO2为碳源生长的微生物。7光能自养微生物：利用光作为能源，以CO2为基本碳源，供氢体是还原在无机化合物的微生物。8光能异养微生物：以光为能源，以有机碳化合物作为碳源和供氢体营光合生长的微生物。9.单纯扩散 又称被动运输，只疏水型双分子层细胞膜（包括孔蛋白在内）在无载体蛋白的参与下，单纯依靠物理扩散的方式让许多小分子，非电离分子尤其是亲水性小分子被动通过的一种物质运送方式。通过这种方式运送的物质主要是O2,CO2,乙醇和某些氨基酸分子。10.促进扩散 指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助，但步消耗能量的一类扩散性运送方式。载体蛋白有时称作渗透酶，移位酶或移位蛋白，一般通过诱导产生，它借助自身构象的变化，在不耗能的条件下可加速把膜外高浓度的溶质扩散到膜内，直至膜内外该溶质的浓度相等为止。11.主动运输 指一类须提供能量（包括ATP，质子动势或离子泵等）并通过细胞膜上特异性载体蛋白构想的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。12.基团移位 指一类既需要特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式。其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构的变化。主要用于运送各种糖类，核苷酸，丁酸和腺嘌呤等物质。靠磷酸转移酶系统即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统进行。13.pH的内源调节 由于微生物的生长，代谢过程中会产生引起培养基的pH改变的代谢产物，如步及时调节，就会抑制甚至杀死自身，因而在设计此类培养基时，就要考虑培养基成分对pH的调节能力，这种通过培养基内内在成分所起的调节作用，称pH的内源调节。14.渗透压 是某水溶液中一个可用压力来量度的物化指标。它表示两种不同浓度的溶液间若被一个半透性薄膜隔开时，稀溶液中的水分子会因水势的推动而透过薄膜流向浓溶液，直至浓溶液所产生的机械压力足以使两边水分子的进出达到平衡为止，这时由浓溶液中的溶质所产生的机械压力，既为它的渗透压值。15.水活度 表示在天然或人为环境中，微生物可实际利用的自由水或游离水的含量。其定量含义为：在同温同压下，某溶液的蒸汽压与纯水蒸汽压之比。二、填空题1碳源，氮源，无机盐，生长因子，水，能源 2碳素来源，能源，糖，有机酸，醇，脂，烃 3维生素，氨基酸，嘌呤和嘧啶，作为酶的辅基或辅酶，合成细胞结构及组分的前体4碳源性质5能源 6电子供体 7光能无机自养光能有机异养化能无机自养化能有机异养8基础，加富，鉴别，选择9琼脂，明胶，硅胶 10扩散，促进扩散，主动运输，膜泡运输三、选择题1D；2D；3C；4A；5B；6D；7B；8C；9B；10D四、是非题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10五、简答题1能否精确地确定微生物对微量元素的需求，为什么？答:不能。微生物对微量元素需要量极低；微量元素常混杂在天然有机化合物、无机化学试剂、自来水、蒸馏水、普通玻璃器皿中；细胞中微量元素含量因培养基组分含量不恒定、药品生产厂家及批次、水质、容器等条件不同而变化，难以定量分析检测。2.为什么生长因子通常是维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶，而葡萄糖通常不是生长因子？答：维生素、氨基酸或嘌呤(嘧啶)通常作为酶的辅基或辅酶，以及用于合成蛋白质、核酸，是微生物生长所必需且需要量很小，而微生物(如营养缺陷型菌株)自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。而葡萄糖通常作为碳源和能源物质被微生物利用，需要量较大，而且其他一些糖类等碳源物质也可以代替葡萄糖满足微生物生长所需。3以伊红美蓝（EMB）培养基为例，分析鉴别培养基的作用原理。答：EMB培养基含有伊红和美蓝两种染料作为指示剂，大肠杆菌可发酵乳糖产酸造成酸性环境时，这两种染料结合形成复合物，使大肠杆菌菌落带金属光泽的深紫色，而与其他不能发酵乳糖产酸的微生物区分开。4与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么？答：主动运输与促进扩散相比的优点在于可以逆浓度运输营养物质。通过促进扩散将营养物质运输进入细胞，需要环境中营养物质浓度高于胞内，而在自然界中生长的微生物所处环境中的营养物质含量往往很低，在这种情况下促进扩散难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运输，将环境中较低浓度什养物质运输进入胞内，保证微生物正常生长繁殖。5举例说明微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化，并提出解决方法。答：微生物在生长繁殖和积累代谢产物的过程中，培养基的pH会发生如下变化：（1）如微生物在含糖基质上生长，会产酸而使pH下降。（2）微生物在分解蛋白质和氨基酸时，会产NH3而使pH上升。（3）以（NH4）2SO4作N源，会过剩SO42-，而使pH下降。（4）分解利用阳离子化合物如：NaNO3，会过剩Na+而使pH上升。为了维持培养基pH值的相对恒定，常常在培养基中加入缓冲物质如磷酸盐，碳酸盐等，以缓和pH的剧烈变化。6有一培养基如下：甘露醇，MgSO4，K2HPO4，H2PO4，CuSO4，NaCl，CaCO3，蒸馏水。试述该培养基的A.碳素来源；B.氮素来源；C.矿质来源，该培养基可用于培养哪类微生物？答：（1）该培养基的碳素来源和能量来源均来自甘露醇。（2）该培养基未提供氮素来源，根据所学知识，只有能固氮的微生物才能在无氮培养基上生长。（3）该培养基的矿质营养物质包括：Mg2+，K+，Cu2+，Na+，PO43-，SO42-（4）HPO42-，PO43-，CaCO3主要用来作缓冲物质调节培养基的pH值，以保持pH不变。据此我们可推知该培养基可用于培养自生固氮菌等微生物。7列表比较微生物的四大营养类型营养类型能源氢供体基本碳源实例光能无机营养型（光能自养型）光无机物CO2蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类光能有机营养型（光能异养型）光有机物CO2及简单有机物红螺菌科的细菌（即紫色无硫细菌）化能无机营养型（化能自养型）无机物无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫磺细菌等化能有机营养型（化能异养型）无机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核生物8分析下述培养基各组分的作用，依据其功能推测其所属培养基的类型：A麦康开培养液：蛋白胨20g,乳糖10g,牛胆酸盐5g,NaCl 5g,水1000ml,pH7.4 加1%中性红5ml 分装与有发酵管的试管0.7kg/km2灭菌15min，用于肠道杆菌培养。B.柠檬酸盐培养基：NH4H2PO4 1g，K2HPO4 1g，NaCl 5g，MgSO4 0.2g,柠檬酸钠2g,琼脂 18g，水1000ml，pH6.8加1%溴麝香草酚兰10ml，1.1Kg/cm2灭菌20分钟，制成斜面，用于细菌利用柠檬酸盐试验。答：A 功能B 功能蛋白胨氮院NH4H2PO4氮源乳糖碳源K2HPO4生长因子NaCl无机物NaCl、MgSO4、K2HPO4无机物牛胆酸盐生长因子柠檬酸钠碳源PH值7.4适宜菌生长琼脂凝固剂1%中性红指示剂1%溴麝香草酚兰指示剂，判断能否利用柠檬酸钠发酵管判断是否产气PH值6.8适宜菌生长属于半组合培养基属于合成培养基9简述什么是主动运输和基团转位？二者有什么区别和联系？答：主动运输是物质进入细胞的一种方式，即细胞会针对某些特定物质通过消耗能量，借助载体进行逆浓度的输送。基团转位是一种特殊的主动运输，其基本特征与后者一样，区别在于被转运的物质一旦进入细胞后，分子结构发生改变，通常是接上某种基团（通常为磷酸基团），使之不能穿过细胞膜重新回到细胞外。六、论述题1以紫色非硫细菌为例，解释微生物的营养类型可变性及对环境条件变化适应能力的灵活性。答：紫色非硫细菌在没有有机物时可同化CO2进行自养生活，有有机物时利用有机物进行异养生活，在光照及厌氧条件下利用光能进行光能营养生活，在黑暗及好氧条件下利用有机物氧化产生的化学能进行化能营养生活。2如果要从环境中分离得到能利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物，你该如何设计实验？答：（1)从苯含量较高环境中采集土样或水样；(2)配制培养基，制备平板，种仅以苯作为唯一碳源(A)，另种不含任何碳源作为对照(B)；(3)将样品适当适稀释(十倍稀释法)，涂布A平饭；(4)将平板置于适当温度条件下培养，观察是否有菌落产生；（5)将A平板上的菌落编号并分别转接至B平板，置于相同温度条件下培养(在B平板上生长的菌落是可利用空气CO的自养型微生物)；(6)挑取在A平板上生长而不在B平板上生长的菌落，在一个新的A平板上划线、培养，获得单菌落，初步确定为可利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物；(7)将初步确定的目标菌株转接至以苯作为惟一碳源的液体培养基中进行摇瓶发酵实验，利用相应化学分析方法定量分析该菌株分解利用苯的情况。3某些微生物对生长因子的需求是具有较高的专一性，可利用它们通过“微生物分析”（microbiological assay）对样品中维生素或氨基酸进行定量。试设计实验利用微生物对某一样品维生素B12的含量进行分析。答:(1)将缺乏维生素B12但含有过量其他营养物质的培养基分装于一系列试管，分别定量接人用于测定的微生物；(2)在这些试管中分别补加不同量的维生素B12标准样品及待测样品，在适宜条件下培养；(3)以微生物生长量(如测定OD600nm)值对标准样品的量作图，获得标准曲线；(4)测定含待测样品试管中微生物生长量，对照标准曲线，计算待测样品中维生素B12的含量。4某学生利用酪素培养基平板筛选产胞外蛋白酶细菌，在酪素培养基平板上发现有几株菌的菌落周围有蛋白水解圈，是否能仅凭蛋白水解圈与菌落直径比大，就断定该菌株产胞外蛋白酶的能力就大，而将其选择为高产蛋白酶的菌种，为什么？答:不能。因为，(1)不同微生物的营养需求、最适生长温度等生长条件有差别，在同一平板上相同条件下的生长及生理状况不同；(2)不同微生物所产蛋白酶的性质(如最适催化反应温度、PH、对底物酪素的降解能力等)不同；(3)该学生所采用的是一种定性及初步定量的方法，应进一步针对获得的几株菌分别进行培养基及培养条件优化，并在分析这些菌株所产蛋白酶性质的基础上利用摇瓶发酵实验确定蛋白酶高产菌株。5以大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸-糖磷酸转移酶系统（PTS）为例解释基团转位。答：大肠杆菌PTS由5种蛋白质（酶、酶a、酶b、酶c及热稳定蛋白质HPr）组成，酶a、酶b、酶c 3个亚基构成酶。酶和HPr为非特异性细胞质蛋白，酶a也是细胞质蛋白，亲水性酶b与位于细胞膜上的疏水性酶c相结合。酶将一个葡萄糖运输进入胞内，磷酸烯醇式丙酮酸上的磷酸基团逐步通过酶和HPr的磷酸化和去磷酸化作用，最终在酶的作用下转移到葡萄糖，这样葡萄糖在通过PTS进入细胞后加上了个个磷酸基团。6试分析在主动运输中，ATP结合盒式转运蛋白（ABC转运蛋白）系统和膜结合载体蛋白（透过酶）系统的运行机 机及相互区别。答：（1）ABC转运蛋白常由两个疏水性跨膜结构域与胞内的两个核苷酸结合结构域形成复合物，跨膜结构域在膜上形成一个孔，核苷酸结合结构则可结合ATP。ABC转运蛋白发挥功能还需要存在于周质空间（G菌）或附着在质膜外表面（）的底物结合蛋白的帮助。底物结合蛋白与被动运输物质结合后再与ABC转运蛋白结合，借助于ATP水解释放的能量，ABC转运蛋白将被运输物质转运进入胞内。（2）膜结合载体蛋白也是跨膜蛋白，被运输物质在膜外表面与透过酶结合，而膜内外质子浓度差在消失过程中，被运输物质与质子一起通过透过酶进入细胞。（3）被运输物质通过ABC转运蛋白系统和通过透过酶进入细胞的区别在于能量来源不同，前者依靠ATP水解直接偶联物质运输，后者依靠膜内外质子浓度差消失中偶联物质运输。7试设计一种分离纤维素分解菌的培养基，并说明各营养物质的主要功能（只写明成分，不要求定量）。答：根据题意要求，设计如下：土壤中能分解纤维素的微生物，既有细菌，又有真菌，我们以纤维素分解细菌的分离为例说明：（1）考虑到碳素营养物质要求，我们可以选纤维素作唯一碳源，一是为纤维素分解菌作碳源和能源，二是只能使纤维素分解菌生长而其它细菌不生长，起到选择培养作用。（2）根据一般微生物要求，除需碳源和能源物质外，还需氮源及其它矿质营养，生长因素。N源可用（NH4）2SO4，生长因素可用酵母膏，矿质用K2HPO4. MgSO4. NaCl等。（3）为了维持培养基的pH值恒定，可在培养基中加入CaCO3。所以，按以上分析并结合一般培养基的配制经验，我们设计出分离纤维素分解菌培养基配方如下：纤维素，（NH4）2SO4，K2HPO4，MgSO4，NaCl，CaCO3，酵母膏，水，pH值中性。8试从能源、碳源的角度来比较Anabaena、Rhodospirillum、Nitrobacter、E.coli四种微生物的营养类型。答：鱼腥蓝细菌属Anabaena属于光能自养型微生物，它的能源是光，氢供体是无机物，基本碳源是CO2，红螺菌属Rhodospirillum 属于光能异养型微生物，它的能源是光，氢供体是有机物，碳源为CO2和简单的有机物；硝化细菌属Nitrobacter属于化能自养型微生物，它依靠氧化NH4、NO2等无机物获得能量，氢供体为还原态无机物，碳源为CO2；大肠杆菌E.coli属于化能异养型微生物，它依靠氧化有机物获得能量，氢供体为有机物，碳源也是有机物如葡萄糖等。