应用微生物学期中(末)试题及答案

《应用微生物学》
期中（末）试题及答案
期中试题：
1.微生物资源的特性（从开发利用角度，微生物资源比动植物资源的独特、优势之处）
答：微生物是自然界中分布最广的一群生物，无论是在高山、陆地、淡水、海洋、空气以及动植物体内外，都有它们的存在，这是微生物的重要特性之一，而这一特性又是由微生物的特性所所决定的。

个体微小的特性使微生物获得了高等生物无法具备的五大特征，即体积小面积大、吸收多转化快、生长旺繁殖快、适应强变异频、分布广种类多。

2.植物体内外微生物资源的种类和特性
答：（1）根际微生物：
植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动。

种类组成受植物的种类和植物发育阶段影响。

作用是改善植物营养、分泌生长刺激素及抗生素等；有时也有害，与植物争夺N、P等营养、分泌毒素等。

（2）附生微生物
指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。

叶面微生物是主要的附生微生物。

3.列举4种极端环境微生物，说明其特性及其在基础研究和实际应用方面的价值。

答：（1）嗜热微生物
（2）嗜冷微生物
（3）嗜酸微生物
（4）嗜碱微生物
4.分别举例说明微生物真菌毒素、细菌毒素和海洋微生物毒素的作用机制。

答：（1）溶血型毒素：
含有“毒肽”和“毒伞肽”两大类毒素，对肝、肾细胞损害，黄胆，急性肝炎，肝肿大及肝萎缩，最后昏迷。

（2）内毒素：
为外源性致热原，它可激活中性粒细胞等，使之释放出一种内源性热原质，作用于体温调节中枢引起发热发炎。

（3）河豚毒素：
是一种能麻痹神经的剧毒，通常只需氰化钾五百分之一就可置人于死地的剧毒，中毒的人会因神经麻痹而窒息而死，其中，毒素直接进入血液中毒死亡速度最快。

期末试题：
1.疫苗分哪些种类？简述疫苗的制备过程。

答：种类：
（一）同源组织脏器苗
（二）细胞（鸡胚）培养疫苗
（三）亚单位或合成肽疫苗
（四）基因工程疫苗
（五）遗传重组疫苗
（六）DNA疫苗
疫苗制造基本程序
2.常见的乳酸细菌的种类有哪些？简述其生物学特性和在现代食品工业生产上的应用。

答：
种类：乳酸菌是指能够代谢糖类、产生50%以上乳酸之细菌，具有这些功能的细菌包括了：乳酸杆菌、键球菌、念球菌等。

但乳酸菌为习惯用语，并不是分类学上正式用语。

我们经常讲的双歧杆菌或比菲德菌会产生乳酸及醋酸，但乳酸不到50%，所以严格说来不应称为乳酸菌。

但若由保健营养观点而言，双歧杆菌同样具有安全、健康等乳酸菌所标榜之形象，将之纳入乳酸菌家族亦是理所当然。

应用：人类饮用醱酵乳品历史非常悠久，所以，乳酸菌一直被认为是非常安全的菌种乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)是一类能利用可发酵碳水化合物产
生大量乳酸的细菌的通称。

这类细菌在自然界分布极为广泛，具有丰富的物种多样性。

它们不仅是研究分类、生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料，在理论上具有重要的学术价值，而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的常用于制造酸奶、乳酪、德国酸菜、啤酒、葡萄酒、泡菜、腌渍食品和其他发酵食品。

在牛奶中加入乳酸菌可提高牛奶保健作用。

经乳酸菌发酵的乳酸菌奶酪蛋白及乳脂被转化为短肽、氨基酸和小分子的游离脂类等更易被人体吸收的小分子。

奶中丰富的乳糖已被分解成乳酸，乳酸与钙结合形成乳酸钙，极易被人体吸收，也可被乳糖不耐症人群选用。

乳酸菌奶能促进胃液分泌，促进消化，对胃具有保养功能，并能抑制肠道内腐败菌的生长，其生物保健价值远远高于牛奶。

淀粉类食品含有较多的天冬酰胺（一种氨基酸）以及还原性糖，在高温（120℃）油炸下容易产生致癌物质丙烯酰胺。

挪威研究人员发现，利用乳酸菌来清除油炸马铃薯产品原料表面的还原糖成分，从而可以阻止丙烯酰胺的形成。

肉品贮藏乳酸菌常用于生物防腐，研究表明，用乳酸菌发酵液保鲜肉品，可以抑制肉品中的致病菌和腐败菌的生长，保存风味物质，不改变食品组织状态，而且在正常冷却储存条件下，也不影响食品的感官特性。

3.微生物肥料按作用机理分为那几大类？说明各类肥料的微生物类群和作用机制。

答：
分类：以肥料为主的根瘤菌、固氮菌、磷细菌、抗生菌、复合菌等以杀菌为主的苏云金杆菌荧光极毛菌、赛氏杆菌金龟子芽孢杆菌蠢蛾颗粒体病毒、舞毒蛾核多角体病毒白僵菌核多角病毒绿粘帝霉、大隔孢伏革霉、木霉属等真菌等利用微生物的产生物。

作用机理：这些有益的微生物施到土壤中后，能产生各种不同作用。

例如：以固氮细菌为主的微生物肥料能通过细菌的活动，固定空气中的氮元素，供作物生长时吸收利用—即“固氮”作用；以解磷细菌为主的微生物肥料则通过细菌的活动，分解土壤中部分不能被作物吸收的磷元素，使磷从土壤中分解出来，供作物生长时吸收利用—即“解磷”作用；以解钾细菌为主的微生物肥料主要作用是：通过细菌的活动，分解土壤中部分不能被作物吸收的钾元素，使钾从土壤中分解出来，供作物生长时吸收利用--即“解钾”作用。

同时，微生物在土壤中的生活、活动，可产生很多代谢产物或分泌物，这些分泌物对作物的生长有刺激作用。

总的来讲，微生物肥料的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到土壤中的营养养分的变化。

土壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长情况当然也要变化。

所以，微生物的作用是“作用”于土壤中、“反应”在作物上。

如果土壤养分太低，微生物肥料（菌剂）也无回天之力，还得加施有机肥或化肥。

4.按照微生物的种类将生物杀虫剂分为哪几种？分别选择一种代表说明其作用机制。

答：按照微生物的分类可分为细菌、真菌、病毒、原生动物和线虫等。

目前，国内研究开发应用并形成商品化产品的主要有细菌类杀虫剂、真菌类杀虫剂、病毒类杀虫剂。

细菌杀虫剂:是国内研究开发较早的生产量最大、应用最广的微生物杀虫剂。

目前，研究应用的品种有苏云金杆菌、青虫菌、日本金龟子芽孢杆菌和球形芽孢杆菌，其中苏云金杆菌是最具有代表性的品种。

苏云金杆菌是一种能产生伴孢晶体毒素，昆虫寄主谱较广的重要昆虫病原菌，是一种胃毒性杀虫剂。

我国现已通过国家农药行政主管部门注册的Ｂｔ生产厂家近７０家，年产量超过３万吨，产品剂型以液剂、乳剂为主，还有可湿粉、悬浮剂。

大量的试验和实际应用表明，苏云金杆菌对多种农业害虫有不同程度的毒杀作用，这些害虫包括棉铃虫、烟青虫、银纹夜蛾、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、小地老虎、稻纵卷叶螟、玉米螟、小菜蛾和茶毛虫等，对森林害虫松毛虫有较好效果。

另外，还可用于防治蚊类幼虫和储粮蛾类害虫。

5．微生物可以通过哪些途径降解与转化微生物？
答：
（1）Embden-Meyerhof 途径（恩伯顿-迈耶霍夫途径）：简称E-M 途径。

即葡萄糖进行厌氧性分解，生成丙酮酸的过程。

此途径大致分为4 个阶段：
① 1,6-二磷酸果糖的生成
② 1,6-二磷酸果糖分解为丙糖。

③ 3-磷酸甘油醛的氧化。

④丙酮酸的生成。

由葡萄糖变为丙酮酸时将释放能量，以供细菌生长之用。

这些能量是通过磷酸键的分解而产生的。

各种磷酸键所含的能量也各有不同。

由此可知，在醣代谢过程中需要无机磷酸，如果培养基中完全没有磷酸盐时，则发酵作用便不能进行，细苗也不能生长。

多数细菌的醣代谢是通过E-M 途径进行的。

有些细菌则还有其他途径，或者兼而有之。

（2）Warburg-Dickens途径（瓦勒-狄更斯途径）——也称磷酸已糖途径。

是在葡萄糖经E-M 途径第一步变成6-磷酸葡萄糖后，不按E-M 途径进行而是向另一分路进行分解，故又称单磷酸己糖分路，即在6-磷酸葡萄糖第一个碳原子处被氧化，生成6-磷酸葡萄糖酸，再被氧化变为磷酸3-酮葡萄糖酸，这个酸经脱羧作用生成5-磷酸核酮糖。

这个途径即称磷酸已糖途径。

5-磷酸核酮施在合成核酸、辅酶上具有重要性。

它可同木糖和阿拉伯糖互变，使这些糖也可以被细菌所利用。

（3）Entner-Doudoroff 途径（恩特纳-道德洛夫途径）——有些假单胞菌种或其他菌种在利用葡萄糖时，先使葡萄糖磷酸化和氧化，成为6-磷酸葡萄糖酸，再由磷酸葡萄糖酸脱水酶催化，变为6-磷酸-2-酮-3-脱氧葡萄糖酸，然后分解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛，最后生成CO2、乙醇和乳酸即为这个途径。

（4）Campbell途径（坎贝尔途径）：绿脓杆菌等对葡萄糖的分解缺乏E-M 途径，不经过磷酸化作用，而是先氧化为葡萄糖酸，再变为2-酮葡萄糖酸，此酸先磷酸化为6-磷酸-2-酮葡萄搪酸，然后分解为两分子的丙酮酸。

此即为本途径。

6.举例说明农药的微生物降解过程？影响农药生物降解的因素有哪些？
答：
降解过程：
生物降解是指土壤、水体和废水生物处理系统中的需氧微生物对天然和合成有机物的破坏或矿化作用。

随着对有机污染物降解过程研究的深入,生物降解的内涵也在不断深化和拓展。

由于在各种生物降解中微生物所起的作用最大,所以—般提到生物降解主要是指微生物降解。

1 可降解农药的微生物到目前为止,人们已分离了许多可降解农药的微生物,这些微生物包括细菌、真菌、放线菌和藻类。

其中,对细菌的研究较为深入,其次是真菌。

细菌主要有:假单孢菌属(Pseudomonas) 、芽孢杆菌属(B acillus) 、节细菌属(A rthrobacter) 、棒状杆菌属(Corynebacterim ) 、黄杆菌属( Flavobacterium) 、黄单孢杆菌属(Xanthomonas) 、固瘤细菌属(Azotomonus) 、硫杆菌属( Thiobacillus)等。

真菌主要有:曲霉属(Aspergillus) 、青霉属( Penlcillium ) 、木霉属( Trichoderma) 、镰刀菌属( Fusarium )等。

在这些微生物中,往往一种微生物可降解多种农药.。

同时一种农药也可被多种微生物所降解. 2 微生物降解农药的机理农药的代谢方式主要有酶促反应与非酶促反应两种,微生物的降解作用主要是通过其分泌的酶来完成, 其本质为酶促反应,其中包括: ( 1)广谱性酶的偶然性代谢; (2)由基质结构与农药相似的酶进行的共代谢; (3)由利用农药作为能源适应酶进行的降解代谢。

另外,还有通过改变pH值、辅酶或化学产物的降解。

3 微生物对农药中主要成分的降解作用阿维菌素:其杀虫活性之强和杀虫谱之广具有划时代意义。

适用作物有蔬菜、果树、棉花和花卉等,目前已在很多国家登记使用。

近年来阿维菌素在我国已成为甲胺磷等高毒农药的替代品,其单剂和混剂产品在害虫防治工作中发挥着重要作用。

苯噻草胺:苯噻草胺(mefenacet)系稻田高活性杀稗剂,是目前在日本移栽稻田使用面积最大的除草剂。

随着丁草胺、二氯奎琳等除稗剂在中国大量使用所暴露出的残留时间长、药效易受环境影响等突出问题,作为替代品的苯噻草胺具有在水层中分散性好、不水解、施药适期长等特点,对萌芽至三叶期稗草均有明显效果,正在中国逐步
推广使用. 有机磷:有机磷农药中,甲胺磷是一类具有代表性的化学农药,其结构简单,自然界含类似基团的化合物很多,同时有很多微生物可以降解甲胺磷,而且这些微生物广泛存在于自然界.对降解菌降解机理的进一步研究表明,微生物降解甲胺磷的酶系可能为广谱性诱导酶. 有机氯:有机氯农药以六六六、DDT 为代表,是化学性质很稳定的农药,王国惠筛选到一株对有机氯除草剂降解活性高、耐受力强,具有较高的应用价值的菌株. 4 利用基因重组技术构建高效降解工程菌通常,人们直接从自然界筛选的降解酶活性较低, 不能满足实际需要,可以通过定向诱变、随机突变或 DNA改组以及加入强启动子等分子生物学技术提高,其活性,以增强降解菌对农药的降解能力。

影响因素：微生物自身的影响
农药结构的影响
环境因素的影响
7．柠檬酸发酵的机理、工艺流程和提取工艺。

答：
（1）发酵的机理（黑曲霉）：
葡萄糖经EMP、HMP途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA，一方面经CO2固定化反应生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。

（2）工艺流程：
（3）提取工艺：
柠檬酸的提取方法有钙盐沉淀法、离子交换法、电渗折法及萃取法等，目前广泛用于国内生产的是钙盐沉淀法，其原理是利用柠檬酸与碳酸钙反应形成不溶性的柠檬酸钙而将柠檬酸从发酵液中分离出来，并利和硫酸酸解从而获得柠檬酸粗液，经活性炭、离子交换树脂的脱色及脱盐，再经浓缩，结晶干燥等精制后获得
柠檬酸成品。

8.利用微生物进行氨基酸发酵的生产方法有哪些？
答：
直接发酵法：利用微生物作用直接将粮食原料经过发酵生产氨基酸的方法。

添加前体法：在发酵中添加氨基酸代谢途径上的中间产物，利用微生物将其转化为氨基酸的过程，可避免合成途径中的反馈抑制作用。

9.沼气发酵的机制和工艺类型。

答：
（1）沼气发酵的温度范围一般在10~60℃之间，温度对沼气发酵的影响很大，温度升高沼气发酵的产气率也随之提高，通常以沼气发酵温度区分为：高温发酵、中温发酵和常温发酵工艺。

a)高温发酵工艺：高温发酵工艺指发酵料液温度维持50~60℃的范围之间，实
际控制温度多在53+-2℃，该工艺的特点是微生物生长活跃，有机物分解速度快，产气率高，滞留时间短。

b)中温发酵工艺：温发酵工艺指发酵料液温度维持在35+-2℃的范围之间，与
高温发酵相比，这种工艺消化速度稍慢一些，产气率要低一些，但维持中温发酵的能耗较少，沼气发酵能总体维持在一个较高的水平，产气速度比较快，料液基本不结壳，可保证常年稳定运行。

为减少维持发酵装置的能量消耗，工程中常采用近中温发酵工艺，其发酵料液温度为25~30℃。

这种工艺因料液温度稳定，产气量也比较均衡。

总之，与经济发展水平相配套，工程上采取增温保温措施是必要的。

c)常温发酵工艺：常温发酵工艺指在自然温度下进行沼气发酵，发酵温度受气
温影响而变化，我国农村户用沼气池基本上采用这种工艺。

其特点是发酵料液的温度随气温、地温的变化而变化，一般料液温度最高时为25℃，低于10℃以后，产气效果很差。

其好处是不需要对发酵料液温度进行控制，节省保温和加热投资，沼气池本身不消耗热量；其缺点是同样投料条件下，一年四季产气率相差较大。

南方农村沼气池在地下，还可以维持用气量。

北方的沼气池则需建在太阳能暖圈或日光温室下，这样可确保沼气池安全越冬，维持正常产气。

（2）根据沼气发酵分为“水解——产酸——产甲烷”三个阶段理论，以沼气发酵不同阶段，可将发酵工艺划分为单相发酵工艺和两相（步）发酵工艺。

a)单相发酵工艺：将沼气发酵原料投入到一个装置中，使沼气发酵的产酸和甲
烷阶段合二为一，在同一装置中自行调节完成。

即“一锅煮”的形式。

我国农村全混合沼气发酵装置，大多数采用这一工艺。

b)两相发酵工艺：两相发酵也称两步发酵，或两步厌氧消化。

该工艺是根据沼
气发酵三个阶段的理论，把原料的水解、产酸阶段和产甲烷阶段分别安排在两个不同的消化器中进行。

水解、产酸池通常采用不密封的全混合式或塞流式发酵装置，产甲烷池则采用高效厌氧消化装置，如污泥床、厌氧过滤等。

10.简述微生物在能源行业中的运用涉及哪些方面？
答：微生物在能源行业中运用主要体现在生物能源和微生物采油技术两方面。

所谓生物能源，指利用生物质及微生物为原料生产的能源。

包括生物燃料乙醇、生物柴油、生物氢气、生物沼气及生物气化和液化等产生的能源产品。

微生物采油技术是通过将特种的采油微生物注入到井下，使采油微生物在油藏中生长，繁殖。

从而调节原油黏度，调节沥青含量，调节水含量，增大油藏地层渗透率，增大油藏压强，改变水油表面张力等，最终达到提高原油采收率的目的。