沈萍微生物学(第2版)知识点笔记课后答案

第1章绪论

1.1复习笔记

一、微生物和你

微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。

1.有利方面

（1）微生物为人类提供很多有用产品，例如：啤酒、抗生素。

（2）微生物参与地球上的物质循环。

（3）微生物为以基因工程为代表的生物技术的发展起到了推动作用。

有害方面

微生物引起的瘟疫会给人类带来毁灭性的灾难。

二、微生物学

研究对象及分类地位

（1）定义

微生物学一般定义为研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的科学。

（2）微生物包括的种类

① 无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒因子（卫星病毒、卫星RNA和朊病毒）；

② 原核细胞结构的细菌、古生菌；

③ 真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、单细胞藻类、原生动物等。

研究内容及分科

微生物学已形成了基础微生物学和应用微生物学，其又可分为许多不同的分支学科，并且还在不断地形成新的学科和研究领域。其主要的分科见图1-1。

(a)基础微生物学

(b)应用微生物学

图1-1 微生物学的主要分支学科

三、微生物的发现和微生物学的发展

微生物的发现

荷兰商人安东·列文虎克利用自制的显微镜发现了微生物世界。

微生物学发展过程中的重大事件

由列文虎克揭示的多姿多彩的微生物世界吸引着各国学者去研究、探索，推动着微生物学的建立和发展，表l—1列出了发展过程中的重大事件。

表1-1 微生物学发展中的重大事件

微生物学发展的奠基者

巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人。

（1）巴斯德的贡献

① 彻底否定了“自生说” 著名的曲颈瓶实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展。

② 免疫学―预防接种巴斯德研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病。他为人类防病、治病做出了重大贡献。

③ 证实发酵是由微生物引起的。

④ 其他贡献－巴斯德消毒法和家蚕软化病问题。

（2）柯赫的贡献

① 证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。

② 发现了肺结核病的病原菌。

③ 提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则－柯赫原则。

④ 用固体培养基分离纯化微生物的技术。

⑤ 配制培养基。

四、20世纪的微生物学

多学科交叉促进微生物学全面发展

（1）形成了新的基础研究学科－微生物遗传学和微生物生理学，推动了分子遗传学的形成。

（2）其他分支学科迅速发展，如细菌学、真菌学、病毒学。

微生物学推动生命科学的发展

（1）促进许多重大理论问题的突破

基因结构的精细分析、重叠基因的发现，最先完成的基因组测序等都与微生物学发展密不可分。

（2）对生命科学研究技术的贡献

转基因动物、转基因植物的转化技术也源于微生物转化的理论和技术。

（3）微生物与“人类基因组计划”

目前已完成了近200多种独立生活的微生物基因组的序列测定，在此过程中，由于微生物基因组作图和测序方法的不断改进，加快了人类基因组计划进展。

我国微生物学的发展

（1）1910～1921年间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的探索和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构；

（2）20世纪20～30年代，汤飞凡等在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成绩；

（3）魏岩寿等在工业微生物方面做出了开拓性工作，戴芳澜和俞大绂等是我国真菌学和植物病理学的奠基人；

（4）张宪武和陈华癸等对根瘤菌固氮作用的研究开创了我国农业微生物学；

（5）高尚荫创建了我国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业。

五、21世纪微生物学发展的趋势

微生物基因组学研究将全面展开。

2.与环境密切相关的微生物学研究将获得长足发展

3.微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视。

微生物生命现象的特性和共性可概括为：

（1）微生物具有其他生物不具备的生物学特性，具有其他生物不具备的代谢途径和功能。

（2）微生物具有其他生物共有的基本生物学特性

（3）易操作性：微生物具有个体小、结构简单、生长周期短、易大量培养、易变异、重复性强等优

势。

4.与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展。

5.微生物产业将呈现全新的局面

微生物工业将生产各种各样的新产品，例如，降解性塑料、DNA芯片、生物能源等

1.2课后习题详解

一、复习题

用具体事例说明人类与微生物的关系。

答：说明人类与微生物关系的事例如下：

（1）微生物的存在及其生命活动关系到人类和其他高等生物在地球上的生存，微生物使得地球上的物质进行循环，是人类生存环境中必不可少的成员。没有微生物也就没有高等生物的繁衍，相反，如果没有高等生物，大多数微生物则可照样繁衍子孙。

（2）人类与微生物关系的重要性，还可以从它们在给人类带来巨大利益的同时也可能带来极大的危害两方面进行分析。能够列举：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、维生素酶等重要产品的生产；过去瘟疫的流行，现在一些病原体正在全球蔓延，许多已被征服的传染病也有“卷土重来”之势；食品的腐败等等。最后，还可以从人体本身携带的不可缺少的有益微生物进行分析，说明微生物与人类的关系密切和重要性。

为什么微生物学比动物学、植物学起步晚，但却发展迅速?并成为生命科学研究的“明星”?

答：（1）发展迅速是原因有以下几方面：① 微生物具有其他生物不具备的生物学特性；② 微生物具有其他生物共有的基本生物学特性；③ 微生物具有个体小、结构简单、生长周期短、易大量培养、易变异、重复性强等优势，十分易于操作，动、植物由于结构的复杂性及技术方法的限制而相对发展缓慢；

④ 微生物的广泛的应用性，能迅速地符合现代学科、社会和经济发展的需求。

（2）成为明星是因为易操作，易培养。

简述微生物学在生命科学发展中的地位，并描绘其前景。

答：（1）20世纪40年代，随着生物学的发展，许多生物学难以解决的理论和技术问题十分突出，

特别是遗传学上的争论问题，使得微生物这样一种简单而又具完整生命活动的小生物成了生物学研究

的“明星”。微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，为整个生命科学的发展做出了巨大的贡献（可举例说明），在生命科学的发展中占有重要的地位。

（2）微生物学的发展前景：① 微生物基因组学研究将全面展开；② 以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生物生态学、环境微生物、细胞微生物学等，将在基

因组信息的基础上获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极的作用；③ 微生物生命现象的特性和

共性将更加受到重视；④ 与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展；微生物产业将呈现全新的局面。

为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?

答：巴德斯和柯赫为微生物的建立和发展作出了卓越的贡献，使微生物学作为一门独立的学科开始形成。

（1）巴德斯彻底否定了“自生说”；发现将病原菌减毒可诱发免疫性，首次制成狂犬疫苗，进行预防

接种；正是发酵是由微生物引起的；创立巴氏消毒法等。

（2）柯赫在对病原细菌的研究中取得了突出的成就：证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；发现了肺

结核病的病原菌；一提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则；创建了分离、纯化微生物的技术等。

简述下列科学家对微生物学发展的主要贡献：Lister，Griffith，Fleming，Avery，Lederberg，Waksman，Jacob＆Monod，Ames，Woese，汤飞凡，何大一

答：下列科学家对微生物学发展的主要贡献分别是：

（1）Lister创立了消毒外科。并首次成功的进行了石碳酸消毒试验。

（2）Griffith发现细菌转化。

（3）Fleming发现青霉素。

（4）Avery证实转化过程中DNA是遗传信息载体。

（5）Lederberg发现普遍性转导。

（6）Waksman发现链霉素。

（7）Jacob＆Monod提出基因调节的操纵子模型。

（8）Ames建立细菌测定法检测致癌物。

（9）Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的类群。

（10）汤飞凡首次分离出沙眼衣原体。

（11）何大一是艾滋病鸡尾酒疗法的发明人。

二、思考题

许多生物科学研究者喜欢用微生物作为模式系统来揭示生命过程，你认为其原因何在?你能列举几个现代微生物学发展的例子吗?

答：（1）原因是：① 微生物具有其他生物不具备的生物学特性；② 微生物具有其他生物共有的基本生物学特性；③ 微生物具有个体小、结构简单、生长周期短、易大量培养、易变异、重复性强等优势，十分易于操作，动、植物由于结构的复杂性及技术方法的限制而相对发展缓慢；④ 微生物的广泛的应用性，能迅速地符合现代学科、社会和经济发展的需求。

（2）现代微生物学发展的例子：① 利用微生物治理环境。② 利用微生物制备抗生素。③ 利用微生物制备单克隆抗体。

何谓纯培养?为什么说它对微生物学的发展至关重要?它存在于自然环境中吗?纯培养和当今工业发酵中采用的混合培养（见第十五章）有何关系?

答：（1）纯培养是指培养基中只含有一种培养物。

（2）自然界中不存在。自然界中的微生物都是混合生长。一种生境下有多种培养物。

（3）混合培养是多种微生物混合在一起培养，共用一种发酵培养基。相当于多个纯培养混合在一起。

1.3名校考研真题详解

一、填空题

“人畜共患病”的例子有、、和。[四川大学2007研]

【答案】狂犬病；禽流感；艾滋病

19世纪中期，以法国的和德国的为代表的科学家，揭示了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物学等分支学科。[南开大学2009研]

【答案】巴斯德；科赫

二、判断题

巴斯德和柯赫被认为是微生物学的奠基人，是因为他们最先发现了微生物。( )[中科院2004研]【答案】×

【解析】最早发现微生物的人是荷兰商人安东·列文虎克，他自制的显微镜，从而发现了微生物世界。巴德斯和柯赫为微生物的建立和发展作出了卓越的贡献，使微生物学作为一门独立的学科开始形成。

三、名词解释

Joshua Lederberg[南京大学2006研]

答：Joshua Lederberg即乔舒亚·莱德伯格，是细菌遗传重组的发现者，在1958年，因为细菌遗传物质重组的现象发现与机制的阐明，获得了诺贝尔生理医学奖。

Microbial ecology[南开大学2009研]

答：Microbial ecology即微生物生态学，是研究微生物群体与其周围的生物和非生物环境条件间相互作用的规律的学科。

四、简答题

2005年诺贝尔生理学和医学将授予澳大利亚学者B. Jarshall和J. R. Warren。你知道他们是因为哪项研究成果获奖的？他们的成功是基于哪些因素？[南京大学2006研]

答：（1）澳大利亚学者B. Jarshall和J. R. Warren取得的研究成果是：发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁——幽门螺杆菌。

（2）他们成功基于以下因素：

① 为科研献身的精神，拿自己作为实验者。

② 对于发现新现象的认真态度。

从有益和有害两个方面各列举两个例子说明微生物和人类的关系。[中科院2004研] 答：（1）微生物对人类的有益关系：

① 微生物为人类提供很多有用产品，例如：啤酒、抗生素。

② 微生物参与地球上的物质循环。

③ 微生物为以基因工程为代表的生物技术的发展起到了推动作用。

（2）微生物对人类的有害关系：

微生物引起的瘟疫会给人类带来毁灭性的灾难。

2002年底至2003年春，在我国部分地区爆发非典型性肺炎，一开始对引起该病的病原颇有争议，经过科技工作者的努力，最终弄清了引起非典型性肺炎的病原是一种冠状病毒。请你设想科研人员是怎样确定该病是由病毒引起的(说明证据要点)?(10分)[中科院2004研]

答：确定该病是病毒引起的，应该采用科赫法则，如下：

(1)从患病的宿主体内能分离到病毒；

(2)宿主细胞能够培养该病毒；

(3)能够通过滤菌器；

(4)培养的病毒能够使相同的或相近的宿主产生类似的症状；

(5)能够从实验感染的宿主体内重新分离到病毒；

(6)能检测到针对病毒发生的特异性免疫反应。

第2章微生物的纯培养和显微技术

2.1复习笔记

微生物个体微小，在绝大多数情况下都是利用群体来研究其属性，微生物物种（菌株）一般也是以群体的形式进行繁衍、保存。在微生物学中，在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体称为培养物（culture），而只有一种微生物的培养物称为纯培养物（pure culture）。

一、微生物的分离和纯培养

无菌技术

微生物通常是肉眼看不到的微小生物，而且无处不在。因此，在微生物的研究及应用中，不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且还必须随时注意保持微生物纯培养物的“纯洁”，防止其他微生物的混入，所操作的微生物培养物也不应对环境造成污染。在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染，其自身也不污染操作环境的技术被称为无菌技术（aseptic technique）。

（1）微生物培养的常用器具及其灭菌

① 试管、玻璃烧瓶、培养皿（culture dish，Petri dish）等是最为常用的培养微生物的器具，在使用前必须先行灭菌；

② 培养微生物的营养物质称为培养基（culture medium），可以加到器皿中后一起灭菌，也可在单独灭菌后加到无菌的器具中；

③ 培养皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污染而设计的。

（2）接种操作

① 接种环在火焰上灼烧灭菌；

② 烧红的接种环在空气中冷却，同时打开装有培养物的试管；

③ 用接种环蘸取一环培养物转移到一；

装有无菌培养基的试管中，并将试管重新盖好；

④ 接种环在火焰上灼烧，杀灭残留的培养物。

用固体培养基获得纯培养

固体培养基是用琼脂或其他凝胶物质固化的培养基。分散的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，称为菌落（colony）。

当固体培养基表面众多菌落连成一片时，便成为菌苔（1awn）。

培养平板（culture plate）是被用于获得微生物纯培养的最常用的固体培养基形式，它是冷却凝固后的固体培养基在无菌培养皿中形成的培养基固体平面，常被简称为平板（plate）。

下面列出的是目前实验室用固体培养基获得微生物纯培养的几种常用方法。

（1）涂布平板法（spread plate method）

① 先将已熔化的培养基倒入无菌培养皿，制成无菌平板。

② 冷却凝固后，将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在平板表面，再用无菌涂布棒将菌液均匀分

散至整个平板表面。

③ 培养后挑取单个菌落。

（2）稀释倒平板法（pour plate method）

① 先将待分离的材料用无菌水作一系列的稀释（如1：10、1：100、1：1000、1：10000……）。

② 分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50℃左右的琼脂培养基混合，摇匀后，倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝固后，制成可能含菌的琼脂平板，保温培养一定时间即可出现菌落。如果稀释得当，在平板表面或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落，这个菌落可能就是由一个微生物细胞繁殖形成的。

③ 挑取该单个菌落，或重复以上操作数次，便可得到纯培养。

（3）平板划线法（streak plate method）

① 用接种环以无菌操作蘸取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形

式的连续划线。

② 微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来，如果划线适宜的话，微生物能

一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。

（4）稀释摇管法（shake tube method）

对于那些对氧气更为敏感的厌氧性微生物，纯培养的分离则可采用稀释摇管培养法进行。

① 先将一系列盛无菌琼脂培养基的试管加热，使琼脂熔化后冷却并保持在50℃左右。

② 将待分离的材料用这些试管进行梯度稀释，试管迅速摇动均匀。

③ 冷凝后，在琼脂柱表面倾倒一层灭菌液体石蜡和固体石蜡的混合物，将培养基和空气隔开。

④ 培养后，菌落形成在琼脂柱的中间。

⑤ 进行单菌落的挑取和移植，需先用一只灭菌针将液体石蜡一石蜡盖取出，再用一只毛细管插入琼

脂和管壁之间，吹入无菌无氧气体，将琼脂柱吸出，置放在培养皿中，用无菌刀将琼脂柱切成薄片进行观

察和菌落的移植。

用液体培养基获得纯培养

通常采用的液体培养基分离纯化法是稀释法。

接种物在液体培养基中进行顺序稀释，以得到高度稀释的效果，使一支试管中分配不到一个微生物。如果经稀释后的大多数试管中没有微生物生长，那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是纯

培养物。如果经稀释后的试管中有微生物生长的比例提高了，得到纯培养物的概率就会急剧下降。

单细胞（孢子）分离

采取显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养，称为单细胞（或单孢子）分离法。

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