农业微生物学 复习题

1. 学史：137亿年前的奇异点大爆炸开始造就宇宙，地球形成于46亿年前，8亿年后简单生命（古细菌类）出现，历经30多亿年演化而呈现今日之生物多样性。在漫长的生命史中现代人直系祖先于15~20万年前在东非大裂谷现身，但可追溯的文明史不过1万余年，面包和酿酒等与微生物相关的应用几乎在文字产生的同时就有记载。17世纪荷兰人列文虎克（Leeuwenhock）首次用自制的显微镜发现并报道了微生物，19世纪中叶巴斯德（Pasteur）推翻生命自然发生说，提出生源论（胚种学说），则标志着微生物学作为独立学科的诞生，其后经许多科学家的努力逐步建立起学科体系，例如科赫（Koch）建立病原微生物的鉴定法则，丹麦医生革兰（Gram）发明革兰氏染色法，弗来明（Fleming）发现青霉素，等等，200多年来的微生物科学、技术学和工程学的发展为现代文明的进步做出了卓越的贡献。

2. 概述：细小的人类眼睛看不见（看不清、不能分辨）的生物统称为微生物，是单细胞或结构简单的多细胞和无细胞结构的生物总称，类群十分庞杂。微生物并非生物分类学上的名词，在传统五界分类系统中分别归入植物界、动物界、菌物（真菌）界、原生生物界和原核生物界，在当代三域分类系统中分别纳入细菌域、古菌域、真核生物域。

3. 共性：微生物体型微小的通性，可进一步分解为五个共性：（1）体积小、表面积大，（2）吸收多、转化快，（3）生长旺、繁殖快，（4）适应强、变异易，（5）种类多、分布广。

4. 名称：细胞类微生物命名采用瑞典植物学家林奈于1753年提出的双名法，用拉丁语命名，如荧光假单胞菌纤维素亚种的学名是Pseudomonas （属名）fluorescens（种名）subsp. Cellulosae （变种名）Cohm（命名人）。非细胞微生物病毒的命名采用俗名，如烟草花叶病毒的学名就是Tabacco Mosaic Virus，一般习惯于缩写成TMV。

5. 生长：生长速度估计是植物的千倍，动物的万倍，大肠杆菌每20分钟繁殖一代，理论上培养4~5天产生的大肠杆菌的重量将和地球相仿。细菌纯培养的生长曲线用对数函数表示，一般分为4个时期：1延缓期，2对数期，3稳定期，4衰亡期。

6. 营养：从利用C源利用角度分为无机营养型（只利用CO2），和有机营养型（利用有机物）；从利用能量的角度分为光能营养型（利用太阳光为能源，如蓝细菌、硫细菌、藻类有类似植物的光合作用）和化能营养型（利用化学能为能源，如亚硝酸细菌的硝化作用）；从生活习性上分为寄生微生物，腐生微生物和兼性寄生微生物；从对氧气的需求方面分为好氧微生物（氧气是呼吸的最终电子受体），厌氧微生物（氧气对其有毒性），兼性厌氧微生物（气态环境中只能含2-10%的氧气）和耐氧微生物(生存不需要氧气，但氧气对其无毒)。

7. 代谢：微生物能量代谢、分解代谢、合成代谢的方式多样，代谢强度高。直链淀粉打断α-1,4糖苷键、支链淀粉打断α-1,6糖苷键、纤维素打断β-1,4糖苷键，完全水解产物为葡萄糖，葡萄糖进一步降解为小分子的醛（）*、酮（）*、酸（）*、醇（）*，最终分解为二氧化碳和水的过程称为呼吸，否则均可认为是广义的发酵，在面包、酿酒、制醋、酸乳、酱油等食品行业应用广泛。（注：*表示填结构通式）

8. 生态：微生物是地球生物圈的主导性成员，与其他生物的相互关系常见互生、共生、寄生等三类。也是生态系统的关键性平衡者，在维持C、N、P、S、K等多种元素的氧化还原循环起重要作用，其化学形态循环的象征性通式为：XH4 - XH3 -XH2 –XH –X –XO -XO2 -XO3 -XO4。

9. 遗传：上世纪中叶，通过三个经典试验（肺炎双球菌体外转化试验，噬菌体感染实验，植物病毒重建实验）证明DNA是遗传物质，1953年，沃森（Watson）和克里克（Crick）确定DNA的双螺旋结构模型，双螺旋直径是2nm、螺距是3.4nm、上下两碱基的距离是0.34nm、每个螺旋含10个碱基。两链之间通过氢键结合，碱基配对有特异的互补关系，A和T形成2个氢键配对，G和C 形成3个氢键配对。DNA上具有遗传效应的片段称为基因，是控制生物性状的基本单位，一种生物的全套基因称为基因组。大肠杆菌K-12 DNA的总周长约为1.5 mm，碱基数有4639221bp，构成4288个基因，另外还存在染色体外的遗产物质，大多是小分子环状DNA，称为质粒。DNA上的三联密码子通过转录成mRNA密码后与氨基酸相对应，起始密码子是AUG，代表甲硫氨酸或甲酰甲硫氨

酸，终止密码子有UAA、UGA、UAG。

10. 变异：微生物的繁殖相对稳定，也会产生一些变异，通常原始的菌株称为野生型菌株，变异株称为突变型菌株，变异的原理是遗传物质发生变化，例如单个碱基突变（点突变）、缺失和错位，细菌单个基因的突变频率约为十万至一亿分之一，与DNA聚合酶的错误率基本相当，是生物演化（进化）的根本性基础。细菌的基因重组能够通过接合（如纤毛融合、细胞打孔、PEG处理），转导（如溶原型噬菌体感染），和转化（如利用质粒为媒介将特定DNA转移到菌体内表达）等三种方式进行。

11. 基因工程：又称重组DNA技术，就是在体外对不同来源的DNA分子进行重组，将此重组DNA引入合适的细胞内，并使之复制和表达。基因工程制药的表达系统有原核和真核之分，前者用大肠杆菌，后者用毕赤酵母菌。单子叶植物转基因常用基因枪技术，双子叶植物转基因常用Ti质粒介导的转化技术，最成功的案例有抗虫棉、抗除草剂大豆等等。

12.病毒：病毒是非细胞生命，专性的严格的寄生生物，主要包括真病毒（由外壳蛋白包裹核酸组装成病毒粒子）、类病毒（具有侵染性的RNA分子）、拟病毒（存在于植物“真病毒”颗粒中的环状RNA分子）、阮病毒（目前发现的疯牛病病原）等四类，分类由国际病毒分类委员会组织，其缩写是ICTV。

13. 细菌：原核单细胞生物，习惯上分为细菌、放线菌、蓝细菌和卵球菌等四大类群。细菌个体的基本外形为球形、杆状（或弯杆状）、螺旋状。细菌在固体培养基中繁殖聚集形成肉眼可见的群体形态称菌落。细菌最普通的繁殖方式是裂殖。球菌分裂后如果不立即分开，按照每次分裂面的相互关系的不同而形成各种群体状态，如双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌、葡萄球菌等。细菌鉴定最重要的工具书是由美国微生物学会组织编写的《伯杰氏细菌鉴定手则》，主要依据16S rRNA 序列同源性建立分类体系，形态和生化下降为次级指标，将原核生物分为2个域，下设26门、41纲、88目、240科、1194属、6466种。

14.放线菌：放线菌是具多核的单细胞革兰氏阳性细菌，典型的放线菌除发达的气生菌丝，还有发达的基生菌丝和孢子丝，主要通过无性孢子繁殖，也可以靠菌丝片断繁殖；常见的类群有链霉菌（Streptomyces）、小单孢菌（Micromonspora）、诺卡氏菌（Nocardia）、弗兰克氏菌（Frankia）、分枝杆菌和双歧杆菌等等。发现的5128种抗生素中，有3165种为放线菌所产生（占总数的61.7％），链霉菌属又占放线菌中的首位（占放线菌产生的抗生素中的90％以上）。

15.蓝细菌：含有叶绿素具有放氧性光合作用的革兰氏阴性细菌，现知有2000种蓝细菌，分属于140个属，代表类群主要有4个：.微囊藻（Microcystis) 、颤藻（Oscillatoria）、鱼腥藻（Anabaena）、念珠藻（Nostoc）。

16.古菌：古细菌主要是极端环境微生物，通常分为四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌、无细胞壁的古细菌。

17.植原体：Kirkpatrick和Sears概括把一个软球菌纲成员用植原体（Phytoplasma）这个俗名称呼时应满足的条件：i. 透射电镜发现无细胞壁的多形性原核生物的存在；ii. 在筛管中被找到并且一般来说与有衰退症状、叶子黄化和或发育崎形，特别是花器的发育和分生组织发育异常的病害相关；iii. 通过韧皮部取食的叶蝉、光蝉和木虱传播；iv. 对青霉素有抗性，对四环素高度敏感；v. 基因组小(600～1200kbp)，G+C含量低(23~30%)；vi. DNA序列分析显示系统发育上与其它软球菌纲成员有亲缘（相似性，同源性）关系。

18.菌物：真菌是指具有细胞壁，无根、茎、叶的分化，不含叶绿素，靠腐生或寄生方式生活的一类真核微生物，一般归为鞭毛菌，结合菌，子囊菌，担子菌及半知菌等五个大类。真菌分布很广，种类繁多；酵母菌是单细胞的真菌，形成疏松的菌丝体的真菌称为霉菌（丝状真菌），由大量菌丝紧密结合形成的子实体称为蕈子（大型真菌）。真菌的繁殖分为无性繁殖和有性繁殖，其无性孢子有：节孢子、游动孢子、厚垣孢子、孢囊孢子、分生孢子，其有性孢子有：卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。