类囊体薄膜是磷脂膜吗,生命的编码-爱游戏平台

苗坤旺离型膜

专题01? 细胞的组成与结构

1.(2019全国卷ii·1)在真核细胞的内质网和细胞核中能够合成的物质分别是

a.脂质、rna

b.氨基酸、蛋白质

c.rna、dna

d.dna、蛋白质

【答案】a

【解析】内质网可以合成脂质,细胞核中可以发生转录合成rna,a正确;蛋白质的合成场所是核糖体,b错误;内质网中不能合成rna,细胞核中可以合成dna和rna,c错误;内质网中不能合成dna,蛋白质的合成场所是核糖体,d错误。

2.(2019全国卷iii·1)下列有关高尔基体、线粒体和叶绿体的叙述,正确的是

a.三者都存在于蓝藻中

b.三者都含有dna

c.三者都是atp合成的场所

d.三者的膜结构中都含有蛋白质

【答案】d

【解析】蓝藻是原核生物,细胞中只有核糖体一种细胞器,没有高尔基体、叶绿体和线粒体,a错误;线粒体和叶绿体含有少量的dna,而高尔基体不含dna,b错误;线粒体是进行有氧呼吸的主要场所,叶绿体是进行光合作用的场所,线粒体和叶绿体的类囊体薄膜都可以合成atp,高尔基体参与植物细胞壁、动物分泌物的形成,消耗atp,c错误;高尔基体、线粒体和叶绿体都是具有膜结构的细胞器,而膜的主要成分中有蛋白质,d正确。故选d。

3.(2019全国卷iii·2)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是

a.细胞中的染色质存在于细胞核中

b.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所

c.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心

d.细胞核内遗传物质的合成需要能量

【答案】b

【解析】真核细胞中只有细胞核中有染色质,a正确;真核细胞中,转录主要发生在细胞核中,而翻译发生在细胞质中的核糖体上,b错误;细胞核中的染色质上含有遗传物质dna,因此细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,c正确;细胞核中的遗传物质是dna,其通过dna复制合成子代dna,该过程需要消耗能量,d正确。故选b。

4.(2019江苏卷·1)下列关于细胞内蛋白质和核酸的叙述,正确的是

a.核酸和蛋白质的组成元素相同

b.核酸的合成需要相应蛋白质的参与

c.蛋白质的分解都需要核酸的直接参与

d.高温会破坏蛋白质和核酸分子中肽键

【答案】b

【解析】核酸的组成元素是c、h、o、n、p,而蛋白质的主要组成元素c、h、o、n,a错误;核酸包括dna和rna,两者的合成都需要相关酶的催化,而这些酶的化学本质是蛋白质,b正确;蛋白质的分解需要蛋白酶的参与,而蛋白酶的本质是蛋白质,因此蛋白质的分解不需要核酸的直接参与,c错误;高温会破坏蛋白质分子的空间结构,但是不会破坏肽键,且核酸分子中不含肽键,d错误。

5.(2019江苏卷·21)下图为高等动物细胞结构示意图,下列相关叙述正确的是

a.结构①的数量倍增发生于分裂前期的细胞中

b.具有单层生物膜的结构②与细胞分泌活动有关

c.rna和rna聚合酶穿过结构③的方向相同

d.④、⑤处的核糖体均由rna和蛋白质组成

【答案】bd

【解析】结构①为中心体,在有丝分裂的间期因复制而导致其倍增,a错误;结构②为高尔基体,与细胞分泌物的形成有关,b正确;结构③是核孔,rna聚合酶在核糖体中合成后穿过核孔进入细胞核,参与转录过程,而在细胞核中经转录过程形成的rna穿过核孔进入细胞质,参与翻译过程,可见,二者穿过结构③的方向不同,c错误;④、⑤分别为附着在内质网上的核糖体、游离在细胞质基质中的核糖体,核糖体主要由rna和蛋白质组成,d正确。

6.(2019浙江4月选考·5)细胞核中与核糖体形成有关的主要结构是

a.核仁?????? b.核基质

c.核被膜?????? d.核孔复合体

【答案】a

【解析】核仁是细胞核中呈圆形或椭圆形的结构,与核糖体的形成有关,a选项正确;核基质是核中除染色质与核仁以外的成分,包括核液与核骨架两部分。核液含水、离子和酶等无形成分。核骨架是由多种蛋白质形成的三维纤维网架,对核的结构具有支持作用,与核糖体的形成无关,b选项错误;核被膜是指包被细胞核的双层膜,其外层与粗面内质网膜相连,核被膜上有核孔复合体,是控制蛋白质、rna等大分子出入细胞核的通道,核糖体的形成无关,c、d选项错误。

7.(2019浙江4月选考·7)脂质在细胞中具有独特的生物学功能。下列叙述正确的是

a.油脂可被苏丹ⅲ染液染成紫色

b.磷脂主要参与生命活动的调节

c.胆固醇使动物细胞膜具有刚性

d.植物蜡是细胞内各种膜结构的组成成分

【答案】c

【解析】苏丹ⅲ染液用于检验细胞中的油脂,油脂可被苏丹ⅲ染液染成橙黄色,在显微镜的观察下呈现橙黄色的小液滴,a选项错误;磷脂是细胞内各种膜结构的重要成分,单位膜的基本骨架为脂双层,由磷脂参与构成,b选项错误;胆固醇安插在质膜的结构中,为质膜的结构提供稳定性,使细胞膜具有刚性,c选项正确;植物蜡对植物细胞起保护作用,不是膜结构的组成成分,d选项错误。

8.(2019浙江4月选考·13)细胞质中有细胞溶胶和多种细胞器。下列叙述正确的是

a.液泡在有丝分裂末期时分泌囊泡

b.光面内质网是合成蛋白质的主要场所

c.叶绿体内膜向内折叠若干层利于色素附着

d.细胞溶胶中有与细胞呼吸糖酵解有关的酶

【答案】d

【解析】植物细胞有丝分裂末期细胞板周围会聚集许多小囊泡,产生这些囊泡的结构是高尔基体,与液泡无关,a选项错误;合成蛋白质的主要场所是粗面内质网,光面内质网主要作用是合成脂质,b选项错误;叶绿体膜是通过基粒的堆积形成类囊体,从而有利于色素附着,c选项错误;细胞呼吸糖酵解的场所是细胞溶胶,故细胞溶胶中含有相关的酶,d选项正确。

9.(2019·陕西名校联盟模拟)下列有关细胞结构的叙述,正确的是

a.生物圈中的所有细胞生物都含磷元素

b.线粒体内的酶与糖类的合成和氧化分解均有关

c.光学显微镜下可观察到生物组织细胞中的核孔结构

d.分泌蛋白的运输与细胞膜内侧糖蛋白的识别功能有关

【答案】a

【解析】所有细胞都含有细胞膜,都含磷元素,a正确;线粒体内的酶与糖类的合成无关,含有与分解丙酮酸有关的酶,b错误;光学显微镜放大倍数小故不能观察到核孔结构,电子显微镜可以观察到,c错误;糖蛋白分布于细胞膜外侧,具有识别作用,d错误。

10.(2019·湖南省长沙市模拟)下列有关生物体内化合物的说法错误的是

a.胆固醇是人体细胞膜的重要成分,还参与血液中脂质运输,但饮食中也不能过多摄入

b.脂肪具有缓冲和减压的作用,但过多的脂肪会增加内脏器官的负担

c.在鸡蛋清中加入一些食盐,会看到白色的絮状物,这是蛋白质变性的结果

d.细胞中大多数无机盐以离子的形式存在

【答案】c

【解析】胆固醇是动物细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂质的运输,但是不能过多摄入,a正确;脂肪具有保温、储能、缓冲和减压的作用,但过多的脂肪会增加内脏器官的负担,b正确;在鸡蛋清中加入一些食盐,会看到白色的絮状物,这是盐析现象,但是蛋白质没有变性,c错误;细胞中的无机盐大多数以离子的形式存在,d正确。

11.(2019·山东省济南模拟)下列有关细胞结构及化合物的叙述,正确的是

a.细胞骨架与细胞运动、分裂、分化及物质运输、能量转换和信息传递有关

b.乳酸菌无中心体,以无丝分裂的方式增殖

c.高尔基体分泌小泡内的化合物都需经过内质网的加工修饰

d.葡萄糖氧化分解产生atp的过程可发生在内环境中

【答案】a

【解析】细胞骨架由蛋白质纤维组成,与细胞的运动、分裂、物质运输和信息传递等活动有关,a正确;乳酸菌属于原核生物,细胞器只有核糖体,无中心体,细胞分裂的方式为二分裂的方式增殖,b错误;在动物细胞中,高尔基体的主要功能是将内质网送来的蛋白质进行一系列的加工和修饰,但是在植物细胞中与细胞壁的形成有关,c错误;葡萄糖氧化分解产生atp的过程发生在细胞质基质和线粒体中,不发生在内环境中,d错误。

12.(2019·湖北省武汉市模拟)下列关于细胞结构的叙述中,不正确的是

a.溶酶体、液泡都是具有膜结构的细胞器

b.可用台盼蓝染色法鉴别细胞的死活

c.当细胞癌变后,其细胞膜表面糖蛋白等物质减少

d.人体胰岛a细胞的核糖体可以合成胰高血糖素和胰蛋白酶

【答案】d

【解析】溶酶体、液泡都是具有单层生物膜结构的细胞器,a正确;细胞膜具有选择透过性,不允许台盼蓝通过,死的细胞细胞膜失去选择透过性,台盼蓝可通过细胞膜,故可用台盼蓝染色法鉴别细胞的死活,b正确;癌细胞表面的糖蛋白减少,使细胞的粘着性降低,故癌细胞容易转移,c正确;胰蛋白酶属于消化酶,是在胰腺的外分泌腺细胞中合成的,而胰岛a细胞属于内分泌腺细胞,不能合成消化酶,d错误。

13.(2019·广东省中山模拟)下列有关生物膜中膜蛋白的叙述,错误的是

a.膜上载体蛋白和受体蛋白均具有特异性

b.载体蛋白和通道蛋白在跨膜运输物质时均消耗atp

c.线粒体内膜比外膜中蛋白质种类和数量都多

d.膜蛋白的产生可能需要内质网、高尔基体、细胞膜的参与

【答案】b

【解析】载体蛋白与运输的物质之间,以及信号分子与受体蛋白之间均能特异性识别,故膜上载体蛋白和受体蛋白均具有特异性,a正确;通道蛋白进行的跨膜运输是协助扩散,不需要消耗atp,b错误;线粒体内膜是进行有氧呼吸第三阶段的场所,内膜上含有氧呼吸酶,所以线粒体内膜比外膜功能复杂,其中蛋白质的种类和数量都多,c正确;膜蛋白在核糖体上合成,经过内质网和高尔基体的加工,高尔基体分泌的具膜小泡与细胞膜融合,使蛋白质分布到细胞膜上,d正确。

14.(2019·安徽省毛坦厂中学模拟)下列关于细胞结构和功能的叙述,正确的是

a.线粒体和叶绿体都含有核糖体,都能合成自身的全部蛋白质

b.胰腺细胞和心肌细胞中均含有指导淀粉酶合成的mrna

c.核仁的解体和核膜的消失只发生在有丝分裂的前期

d.线粒体的嵴能增大膜面积,有利于提高细胞呼吸效率

【答案】d

【解析】线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器,含有dna和核糖体,可以合成自身的部分蛋白质,a错误;胰腺细胞和心肌细胞中均含有指导淀粉酶合成的基因,胰腺细胞中也有指导淀粉酶合成的mrna,但是心肌细胞中没有指导淀粉酶合成的mrna,b错误;有丝分裂和减数分裂过程中都会发生核仁的解体和核膜的消失,c错误;线粒体的内膜向内折叠形成嵴,增大了有氧呼吸第三阶段的膜面积,有利于提高细胞呼吸效率,d正确。

15.(2019江苏卷·30)为探究玉米籽粒发芽过程中一些有机物含量的变化,研究小组利用下列供选材料用具进行了实验。材料用具:玉米籽粒;斐林试剂,双缩脲试剂,碘液,缓冲液,淀粉,淀粉酶等;研钵,水浴锅,天平,试管,滴管,量筒,容量瓶,显微镜,玻片,酒精灯等。请回答下列问题:

(1)为了检测玉米籽粒发芽过程中蛋白质(肽类)含量变化,在不同发芽阶段玉米提取液中,分别加入__________试剂,比较颜色变化。该实验需要选用的器具有__________(填序号)。

①试管???? ②滴管??? ③量筒??? ④酒精灯??? ⑤显微镜

(2)为了检测玉米籽粒发芽过程中淀粉含量变化,将不同发芽阶段的玉米籽粒纵切,滴加__________,进行观察。结果显示,胚乳呈蓝色块状,且随着发芽时间的延长,蓝色块状物变小。由此可得出的结论是__________。

(3)为了验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶作用的结果,设计了如下实验;在1~4号试管中分别加入相应的提取液和溶液(如下图所示),40 ℃温育30 min后,分别加入斐林试剂并60 ℃水浴加热,观察试管内颜色变化。

请继续以下分析:

①设置试管1作为对照,其主要目的是_________。

②试管2中应加入的x是__________的提取液。

③预测试管3中的颜色变化是_________。若试管4未出现预期结果(其他试管中结果符合预期),则最可能的原因是__________。

【答案】(1)双缩脲?????? ①②③

(2)碘液???????? 玉米发芽过程中胚乳的淀粉逐渐减少

(3)①排除用于实验的淀粉溶液中含有还原性糖????? ②发芽前玉米

???? ③蓝色→砖红色????? 淀粉酶已失活

【解析】(1)根据以上分析可知,检测蛋白质或多肽应该用双缩脲试剂;该实验需要用量筒量一定量的蛋白质溶液、双缩脲试剂a液,需要用滴管滴加双缩脲试剂b液,但是该实验不需要加热,也不需要显微镜观察,故选①②③。(2)检测淀粉应该用碘液;胚乳呈现蓝色块状,说明胚乳含有大量的淀粉,而随着时间的延长,蓝色块状变小了,说明玉米发芽的过程中胚乳的淀粉逐渐减少了。(3)①该实验的目的是验证上述蓝色块状物变小是淀粉酶的作用,在淀粉酶的作用下淀粉水解产生了还原糖,还原糖用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀。1号试管加的是缓冲液和淀粉,作为对照试验,其可以排除用于实验的淀粉溶液中含有还原糖。②根据单一变量原则,1号试管加的是缓冲液作为对照,3号、4号实验组分别加了发芽玉米提取液、淀粉酶溶液,则2号试管加的x溶液应该是发芽前玉米提取液。③3号试管发芽玉米提取液中含有淀粉酶,催化淀粉水解产生了还原糖,因此其颜色由蓝色变成了砖红色;如4号试管的颜色没有从蓝色变成砖红色,可能是因为淀粉酶已失活,不能催化淀粉水解。

环境微生物学试题库(1-10)

环境微生物学试题库(一)

单项选择题(在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案,并将其字母标号填入题干的括号内,每题1分。)1.( ?d)不是细菌细胞质中含有的成分。a、水 ???b、蛋白质 ???c、核酸 ??d、磷壁酸2. 下面霉菌孢子中( b )不是无性孢子。a、分生孢子 b、子囊孢子 c、孢囊孢子 ?d、节孢子3.适合细菌生长的c/n比为( b )。a、5:1 ??b、25:1 ?c、40:1 ??d、80:14.蓝细菌属于(a ?)型的微生物。a、光能自养  b、光能异养 c、化能自养 d、化能异养5.所有微生物的世代时间( a )。a、 是不同的 ??b、在30分钟之内 ??c、为 3小时 ??d、为12小时6.嗜碱微生物是指那些能够(d ?)生长的微生物。a、在冷的温度下 ?b、在高压下 ???c、在高温下 ???d、在高ph值下7.微生物分类中基本的分类单位是( d )。a、科  ?? b、 属 ? ?? c、??目????d、种8.鞭毛是细菌细胞的特殊结构,它( c )。???a、起源于细菌的细胞壁 ??????b、存在于不少的杆菌和球菌中c、是细菌运动的器官 ????????d、可能具有性器官的功能9.干燥可以(c ?)。a、杀死微生物营养细胞,甚至其休眠体 ??????b、为微生物提供能量。c、保存微生物 ????????????????????????????d、作为一种简便的杀菌方法。10.生活用水通常用氯气或漂白粉消毒,原理是氯气或漂白粉( a )。a、氧化微生物细胞物质 ???????b、增加水的渗透压以抑制微生物活动c、能抑制微生物的呼吸作用 ???d、起到表面活性剂的作用,抑制细菌的繁殖11.可见光( b )。a、无论有氧无氧条件下,都可杀死微生物 ????b、为部分微生物提供能量c、保护微生物免受病毒感染 ????????????????d、刺激所有大型真菌子实体的分化12.实验室常用的培养细菌的培养基是( a )。a、牛肉膏蛋白胨培养基  ?b、马铃薯培养基c、高氏一号培养基  ?????d、麦芽汁培养基13.微生物细胞氧化葡萄糖获得的能量主要以( c )形式被细胞利用。a、光能 ????????b、热能 ????????c、atp ?????????d、动能14.下列孢子中属于霉菌无性孢子的是( a )。a、孢囊孢子?????b、子囊孢子 ????c、卵孢子 ??????d、接合孢子15.决定病毒感染专一性的物质基础是(b ?)。a、核酸?????????b、蛋白质???????c、脂类 ????????d、糖类二、填空题(每空1分,共10分)1.病毒粒子的基本化学组成是 核酸和 蛋白质。2.放线菌是一类呈菌丝生长和以孢子繁殖的原核生物,其菌丝有 基生菌丝、气生菌丝、孢子菌丝三种类型。3.酵母菌细胞形态有圆型 、 ?椭圆型 等多种,主要以 芽殖 的方式进行繁殖。4.根据氧气的分布状况将生物膜可分为 两层,即好氧层和 厌氧层。三、判断题(每小题1分,共5分)判别下列各题内容的错对,你认为正确的,请在题号括号内打“ ”号,错误的打“-”。1.大多数微生物是多细胞的。( - )2.放线菌是单细胞细菌。( ? )3.所有细菌都能形成芽孢。( - )4.n2不能作为微生物的氮源。(- ?)5.清洁的河水中没有微生物。( - )四、名词解释(每小题3分,共18分)专性厌氧菌:只能生存于绝对厌氧环境中的微生物。生物膜:靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物的方法。菌胶团:荚膜物质融合成团块,内含许多细菌,是活性污泥中细菌的主要存在方式。生长因子:细胞自身不能合成的、必须由外界提供的必须的有机生活物质。天然培养基:利用动、植物组织液或细菌的浸提液制成的培养基。生物氧化:生物体内的物质经过一系列连续的氧化还原反应分解并释放能量的过程。

问答题(每小题6分,共30分)

1、造成活性污泥膨胀的主要原因是什么?

????活性污泥膨胀主要是由于丝状菌在絮体中的大量生长而影响污泥沉降的现象。引起污泥膨胀的原因包括a对溶解氧的竞争(do)b对可溶性有机物的竞争c对氮、磷的竞争d有机物冲击负荷影响

??2、分批培养中,延滞期的特点是什么?如何缩短延滞期?

细胞体积增大,代谢活性旺盛,dna含量提高,产生各种酶;

缩短的途径:利用生长旺盛的对数期的菌种;接种到相同的培养条件;筛选生长繁殖快的菌种。

3、什么是生物固氮作用?举例说明自生固氮作用及共生固氮作用。

?????大气中的分子态氮在生物体内由固氮酶催化还原为氨气的过程。共生固氮微生物:豆科植物与根瘤菌;内生固氮微生物;禾本科植物内的圆弧菌属;联合固氮微生物;植物根表根际的的固氮螺旋菌属;自生固氮微生物:土壤中的圆褐固氮菌。

???4简述氧化沟构造及其运行特点。

一般为环形沟渠状,平面多为椭圆形成、圆形,长达几十米或上百米。

运行特点:既具有完全混合活性污泥法的特点:污水在沟内的混合液的水质几乎一致;又具有某些推流式特征:如在曝气装置的下游,溶解氧浓度从高向低变动,甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的运行状态,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以将其区分为富氧区和缺氧区,用以进行硝化和反硝化,取得脱氮的效果。

???5:在废水处理过程中,厌氧处理法相对于好样处理法有哪些优缺点?

?????优点:1,把环保、能源回收与生态良性循环结合起来,2、废水处理成本远低于好氧处理法,需营养物少,低耗能并产出能源;3、废水处理负荷高、占地少,并可直接处理高浓度的有机废水;4、剩余污泥少;5、厌氧系统规模灵活,设备简单

????缺点:出水cod浓度高于好氧处理,需进行后处理才能达标排放;2、对有毒物质敏感,操作不当导致反应器运行恶化;

六、填图题(每空1分,共10分,请将图中英文字母所示部分的名称填入图下英文字母对应的括号内。)

a(厚垣孢子)b(分生孢子)c(分生孢子梗)d(节孢子)e(孢子囊)f(孢囊孢子梗)g(假根)h(匍匐菌丝)i(酵母细胞)j(酵母假菌丝)

实验题(共12分)

在细菌光学显微生镜观察过程中,对微生物细胞进行染色的作用是什么?根据使用染料的种类的多少,微生物染色方法有哪两种类型?分别说明其特点。

环境微生物学试题答题要点(二)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)噬菌体:是侵染细菌、放线菌、霉菌等微生物的病毒。 菌落:菌落是指在固体平板培养基上,微生物的单细胞经过生长繁殖,形成肉眼能看到的,具有一定形态特征的微生物群体。 phb:是细菌细胞中含有的叫聚羟基丁酸盐的贮藏物质。 初生菌丝体:担子菌的孢子直接萌发而成的菌丝体,一般不会繁殖成为子实体。 分生孢子:分生孢子是由菌丝分枝顶端细胞或者由菌丝分化成的分生孢子梗的顶端细胞分割缢缩而成的单个或者成簇的孢子。 间歇灭菌法:是利用常压蒸气反复灭菌的方法。 生物氧化:物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应逐步分解并释放能量的过程。 化学杀菌剂:能够抑制和杀死微生物的化学物质。 共生:两个微生物在一起时形成特殊的结构和功能,两者高度的协调和彼此得利。 启动子:是一个“开始”的信号,它含有与rna聚合酶结合并启动转录的保守序列。 操纵子:负责合成特殊蛋白质的基因簇。 生态系统:是生物群落与其生存环境组成的整体系统。 活性污泥:污水处理过程中的具有活性的微生物絮凝体。 联合固氮:是指某些生活在植物根的表面至根皮层细胞间而不进入植物根细胞的微生物进行固氮作用的现象。 反硝化细菌:反硝化作用是指微生物还原硝酸产生气态氮的过程。 活性污泥法:以活性污泥为主体的污水生物处理技术。 生物反应器:是通过酶、微生物、动植物细胞等的固定化,进行物质转化的反应器。 根际微生物:生长在植物根系直接作用土壤范围内的微生物。 纯培养:是指在实验室条件下,从一个微生物细胞繁殖得到的后代。 细胞壁:细胞壁是包在细菌细胞表面、内侧紧贴细胞质膜的较为坚韧并略具弹性的结构。

二、是非题(每题1分,计10分)

溶源性细菌在一定条件诱发下,可变为烈性噬菌体裂解寄主细胞。(?? ? ?) 细菌形态通常有球状、杆状、螺丝状三类。自然界中杆状最常见,球状次之,螺旋菌最少。(?? -? ?) 某些藻类如团藻属存在群体形态。(?? ? ?) 光合磷酸化和氧化磷酸化一样都是通过电子传递系统产生atp。(?? - ? ?) 在固体培养基中,琼脂的浓度一般为0.5—1.0%。(?? - ? ?) 称为嗜碱菌的那些细菌是能在ph 7.0以上的环境中生长的细菌。(?? ? ?) 在真核微生物细胞的染色体中,dna是与组蛋白结合形成染色体的。(?? ? ?) emp、ed等糖酵解途径的共同特点是将葡萄糖降解到丙酮酸。(?? ? ?) 精确定量某些成分而配制的培养基是所有成分的性质和数量已知的培养基,称为天然培养基。(?? - ? ?) 在实验室中细菌不能形成菌落。(?? - ? ?)

三、选择题(每题1分,计20分)1. 适合所有微生物的特殊特征是__c__。(a)它们是多细胞的????????? (b)细胞有明显的核(c)只有用显微镜才能观察到? (d)可进行光合作用2. 病毒缺乏__b___。(a)增值能力   (b)独立代谢的酶体系(c)核酸    ???(d)蛋白质3. g-菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___d__。(a) 支原体 (b) l型细菌 (c) 原生质体 (d) 原生质球4. 酵母菌的细胞壁主要含___d__。 (a) 肽聚糖和甘露聚糖 ??????????(b) 葡聚糖和脂多糖 (c) 几丁质和纤维素???????????? ?(d)葡聚糖和甘露聚糖5. 下列能产子囊孢子的霉菌是__c__。(a) 毛霉和根霉  ?? (b) 青霉和曲霉(c) 赤霉和脉孢霉   (d) 木霉和腐霉6. 巴斯德效应是指__d___。(a) 乳酸对微生物的抑制 ???? (b) 酒精对葡萄糖分解的抑制 (c) 氧气对呼吸作用的抑制 ?? (d) 氧气对发酵作用的抑制7. 细菌适宜的生长ph值为__d___。(a) 5.0-6.0 (b) 3.0-4.0 (c) 8.0-9.0 (d) 7.0-7.58. 下面所有特征适合于三羧酸循环,除了__d__之外。(a) co2分子以废物释放??? (b)循环时形成柠檬酸(c)所有的反应都要酶催化? (d)反应导致葡萄糖合成9. 有丝分裂过程发生在_c___。(a)只在细菌中????????? (b)在病毒和细菌中(c)在真核生物中?????? (d)只在化学限定培养基中10. 直接显微镜计数法用来测定下面所有微生物群体的数目,除了__d___之外。(a) 原生动物?? (b)真菌孢子? (c) 细菌 (d) 病毒11. 化学消毒剂__d____是能损伤细菌外膜的阳离子表面活性剂 (a) ?福尔马林 ????(b)? 结晶紫 ???(c)? 漂白粉 ???????(d)? 新洁而灭??12. 下面所有特征皆适用于细菌的dna,除了___b___之外。( a) 拟核中浓缩的dna???????????? (b) dna中含有组蛋白(c) dna是一个单个、闭环的构型? (d) dna含有遗传密码13. 蓝细菌和绿藻进行光合作用的关键因素是__b____。(a)硝酸盐离子(b)阳光(c)维生素a,c和e? (d)其他微生物如真菌14. bod有助于确定__a____。(a)废水的污染程度????? (b)土壤的过滤能力(c) 100m1水样中的细菌数 (d) 生态系统中的生物群类型15. 细胞中发生的突变大多数常由于__a____。(a)改变遗传密码? (b)取消atp供应(c) 分解酶分子??? (d) 没有提供葡萄糖分子16. 噬菌体是一种感染___c___的病毒。(a) 酵母菌  ???? ?(b) 霉菌(c) 放线菌和细菌  (d) 原生动物17. 霉菌中的___d___分别具有假根和足细胞 (a) 米根霉和桔青霉 ??????(b) 米根霉和黄曲霉 (c) 高大毛霉和黑曲霉 ????(d) 黑根霉和红曲霉18. 出芽繁殖过程___d___发生。(a) 主要在病毒中  ????(b) 在形成分支的细菌中(c) 只在原生动物中   (d) 在酵母菌中19. 真菌和原生动物生活主要温度为___c___。(a)接近100℃? (b)大约50-60℃(c)接近室温(d)5一10℃之间20. 蓝细菌的固氮部位是___c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.微生物的五大共性是指?体积小比表面积大?、?生长繁殖快?、吸收多转化快?、?适应性强易变异、?种类多分布广 。2.病毒粒子的形状大致可分为__杆状_、_球型_和_蝌蚪状_等几类,病毒壳体的结构类型有_螺旋体对称___、_二十面体对称_和__复合对称__。3、芽孢具有很强的__抗热_和_?抗旱? __等特性。4.放线菌菌丝按其空间分布,可分为_气生菌丝_、_基内菌丝_、__孢子丝_。5.微生物吸收营养物质的方式有_单纯扩散_、_促进扩散___、_主动运输__和_基团转位_等。

五、问答题(共计30分)1.比较根霉与毛霉菌体形态的异同? 答: 根霉和毛霉均菌丝发达,生长迅速,以无性繁殖方式形成孢囊孢子,以有性繁殖方式形成接合孢子。主要区别根霉有假根和匍匐菌丝2.什么叫水活度?它对微生物生命活动有何影响?对人类的生产实践和日常生活有何意义?答: 水活度:微生物生长的环境中水的有效性,即aw=pw/p0w式中pw代表溶液蒸气压力,p0w代表纯水蒸气压力。aw过低时,微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。微生物不同,其生长的最适aw不同。一般而言,细菌生长最适aw较酵母菌和霉菌高,而嗜盐微生物生长最适aw则较低。利用其原理可腌渍食品或干燥包藏。

3.利用磷酸盐缓冲液或磷酸钙,为何能保持培养基ph值的稳定性?答: 在一定的ph范围内磷酸盐缓冲液或磷酸钙对培养基中的酸和碱具有中和的作用。

4.什么叫冷冻干燥保藏法?什么叫液氮保藏法?试简述其要点和主要优点。答:冷冻真空干燥保藏是将加有保护剂的细胞样品预先冷冻,使其冻结,然后在真空下通过冰的升华作用除去水分。达到干燥的样品可在真空或惰性气体的密闭环境中置低温保存,从而使微生物处于干燥、缺氧及低温的状态,生命活动处于休眠,可以达到长期保藏的目的. 一般来说,保藏温度越低,保藏效果越好,液氮保藏可达到-196℃。因此,从适用的微生物范围、存活期限、性状的稳定性等方面来看,该方法在迄今使用的各种微生物保藏方法中是较理想的一种。

5. 什么叫固氮酶?固氮酶作用的基本条件是什么? 答:固氮是大气中氮被转化成氨(铵)的生化过程。其基本条件:能量、电子供体和电子载体6.试述厌氧生物处理的主要的影响因素。答: 温度35度左右;ph值6.7~7.2;碳氮比20:1~30:1;生物抑制物质如重金属离子和阴离子。

环境微生物学试题答案要点(三)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)诱发裂解:使用某些适量的理化因子(如紫外线,x-射线等)导致溶原性细菌细胞内的原噬菌体的活化的过程。 蓝细菌:是一种用叶绿素a进行产氧光合作用的单细胞和丝状体的原核生物。 支原体:是已知微生物中最小的无细胞壁的细菌,大小在0.2~0.25um,最早从患胸膜肺炎的牛体内分离得到。繁殖方式有分割繁殖、始体繁殖、裂殖和芽殖等。 卵孢子:是由大小不同的配子囊结合发育而成。 菌核:是由菌丝团组成的一种硬的休眠体,在条件适宜时可以生出分生孢子梗、菌丝子实体等。 营养缺陷型:某些菌株发生突变后,失去合成某种对该菌株生长必不可少的物质的能力,从而必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖菌株。 培养基:培养基是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。 致死温度:是指一定时间内杀死微生物所需要的最高温度。 灭菌:杀死一切微生物及其孢子。 引物:一段多聚核苷酸分子,在dna复制中dna聚合酶在其上结合第一个核苷酸。 转运rna:蛋白质的合成中将氨基酸转移到核糖体上象三叶草形状的rna小分子。 生态系统:是生物群落与其生存环境组成的整体系统。 能量流:生态系统中能量以食物的形式在不同生物之间从低营养级生物向高营养级生物的流动。 自生固氮:是指微生物独立生活时进行固n的作用。 硝酸细菌:能够将氨氧化成硝酸的严格好氧的化能无机营养微生物,包括亚硝酸细菌和硝酸细菌。 活性污泥挂膜法:用活性污泥作为菌种附着在滤料上,以废水中的有机物为营养生长繁殖,使之形成生物膜的方法。 好氧生物处理:在充足的溶解氧条件下,有机污染物作为好氧微生物的营养基质,被氧化分解的过程。 异染粒:分散在细胞质中的多聚磷酸盐颗粒。 生物絮凝剂:是一类具有絮凝作用的微生物产生的代谢产物。 生物增强技术:将特殊的微生物按一定的比例添加到废水处理系统中,提高该系统生物处理效率的方法。

二、是非题(每题1分,计10分)

病毒的衣壳由称作壳粒的较小的重复单位组成。(?? ? ?) 脂多糖是革兰氏阳性细菌特有的成份。( -  ) 原生动物的伸缩泡是膜上结合的泡囊,其功能为积累食物颗粒。(?? - ? ?) 光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。(?? - ? ?) 大多数原生动物一般可在固体培养基上培养。(? -? ? ?) 显微镜下对细菌细胞计数的数量结果要低于平扳记数获得的结果。(??? -? ?) 在微生物染色体双螺旋构型的dna中,碱基腺嘌呤是与碱基鸟嘌呤互补配对的。(?? - ? ?) g c克分子百分比相同的细菌,未必是种类相同或近似的种属。(?? ? ) 微生物的能量除了贮藏在atp中外,还可以贮藏在其他物质中。(?? ? ?) 赤霉素、链霉素、红曲素、核黄素都是微生物在稳定生长期合成的次生代谢产物。(?? ? ?)

三、选择题(每题1分,计20分)1. 人类通过微生物生产的食品有___c____。(a) 牛奶? (b) 火腿? (c) 酸乳酪? (d) 黄瓜2. npv是___a___。(a) 核多角体病毒  (b) 质多角体病毒(c) 颗粒体病毒   (d) 无包涵体病毒3. 实验室中自发突变形成的缺壁细菌称作__b____。(a) 支原体 (b) l型细菌 (c) 原生质体 (d) 原生质球4. 霉菌中的__d____分别具有假根和足细胞 (a) 米根霉和桔青霉 ??????(b) 米根霉和黄曲霉 (c) 高大毛霉和黑曲霉 ????(d) 黑根霉和红曲霉5. 锁状联合是担子菌__d____的生长方式。(a) 双核的初生菌丝  (b) 单核的初生菌丝(c) 单核的次生菌丝  (d) 双核的次生菌丝6. 适合细菌生长的c/n比为__b____(a) 5:1 (b) 25:1 (c) 40:1 (d) 80:17. 蓝细菌属于___a___型的微生物。(a) 光能自养 (b) 光能异养 (c) 化能自养 (d) 化能异养 8. 己糖单磷酸支路和ed途径是进行___c___替换的一个机制。(a) 微生物中dna合成???????????? (b) 光合生物中的光合作用(c)某些种类微生物中的能量代谢?? (d) 化学渗透作用 9. 所有微生物的世代时间___a___。(a) 是不同的(b) 在30分钟之内(c)为 3小时(d) 为12小时 10. 嗜压微生物是指那些能够___b___生长的微生物。(a) 在冷的温度下? (b) 在高压下(c)在高温下???? (d) 在高ph值下 11. 下列抗生素作用机制中,抑制细胞壁合成的是___d___。(a) 利福霉素 ?? (b) 四环素 ?? (c) 两性霉素? (d) 青霉素 12. 染色体中的dna双螺旋结构中,胞嘧啶碱基对面的碱基为___d___。(a) 腺嘌呤(b) 胸腺嘧啶(c) 胞嘧啶(d) 鸟嘌呤 13. 在水域生态系统的底部,这里没有氧气,光合是以___b___为底物进行的。(a)磷和氨化合物?????????? (b)还原硫和有机化合物(c)二氧化碳和氧作为底物? (d)矿物质比如硝酸盐和亚硝酸盐 14. 废水处理的第一个步骤是__c____。(a) 加氧(b) 加硫化氢(c) 除去颗粒物质(d) 向水中加入磷 15. 缺失突变发生___a___。(a)染色体一个区域整体丢失 (b) 新的核苷酸序列加到染色体上(c) dna片段位置颠倒??????? (d) 一个质粒结合到染色体dna上 16. 硝酸细菌依靠___b___方式产能。(a) 发酵作用  (b) 有氧呼吸??? (c) 无氧呼吸 ? (d) 光合磷酸化17. 锁状联合是担子菌__d____的生长方式。(a) 双核的初生菌丝  (b) 单核的初生菌丝(c) 单核的次生菌丝  (d) 双核的次生菌丝18. 细菌适宜的生长ph值为___d___。(a) 5.0-6.0 (b) 3.0-4.0 (c) 8.0-9.0 (d) 7.0-7.519. 实验室常用的培养细菌的培养基是__a____。(a) 牛肉膏蛋白胨培养基 ? (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ????? (d) 麦芽汁培养基20. 下列细胞器中不是真菌细胞器结构的是__b____。(a) 线粒体   (b) 叶绿体(c) 内质网   (d) 高尔基体

四、填空题(每题0.5分,计10分)1、放线菌的繁殖方式主要有简单的__菌丝片段__方式和_无性孢子_方式, 其中后者存在的方式有_分生孢子?、?横膈膜分裂???和?孢囊孢子???等几种。2、霉菌的无性孢子有_厚垣孢子_、__节孢子__、__分生孢子_、_孢囊孢子_和 _游动孢子_。3.生长因子主要包括_维生素_、__氨基酸_和__核苷? _。4.在有机物为基质的生物氧化反应中,以氧为电子传递最终受体的方式称_有氧呼吸_;以无机氧化物为最终电子受体的称_无氧呼吸_;以有机物为最终电子受体的称__发酵 _。 5.影响营养物质进入细胞的主要因素是_?细胞膜_、__?生活环境__和__被吸收物质的特性???_。液体培养基中加入caco3的目的通常是为了ph的缓冲作用__。

五、问答题(共计30分)1.简述蓝细菌组成结构及其与生理特点的关系。答: 是具有原核特征的光合营养菌;进行产氧其光合色素有叶绿素a、胡萝卜素和藻胆蛋白,所以蓝细菌并非全是兰色;部分蓝细菌的胞是固氮场所。2.试列表动、植物和微生物的营养要素和营养方式的异同。答: 动物:以有机物作为营养物质的异养型生物;植物:以简单的无机物作为营养物质,光能为能源的光合自养型生物;微生物:依据它们所需碳源和能源的不同,而可分为四种基本类型,分别为:光能自养型、化能自养型光能异养型、化能异养型。3.分批培养中,延滞期的特点是什么?如何缩短延滞期?答:细胞体积增大,代谢活性旺盛,dna含量提高,产生各种酶;利用生长旺盛的对数期的菌种,接种到相同的培养条件,筛选生长繁殖快的菌中。

4. 在微生物的培养过程中,引起ph值改变的原因有哪些?在实践中如何能保证微生物能处于稳定和合适的ph环境中?答: 产生酸性或碱性代谢产物,如各种有机酸或氨; 添加缓冲剂或可直接调节酸碱度。

5. 什么是极端条件下的微生物?答: 动植物不能生长的极端环境条件下生长的微生物,如嗜热微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜冷微生物、嗜盐微生物等。

6. 比较根霉与毛霉的异同?答: 相同点:丝十分发达,一般白色,单细胞无隔,以孢囊孢子进行无性繁殖,以接合孢子进行有性繁殖。 区别:毛霉无假根,而根霉有假根和匍匐菌丝,匍匐菌丝在培养基表面水平生长。在匍匐菌丝着生孢子囊梗的部位,菌丝呈分枝状伸入培养基中,犹如树根一样,所以称为假根。

环境微生物学试题答案要点(四)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)溶源菌复愈:有时溶源性细胞中的原噬菌体消失,变成为非溶源细胞,称之为溶源性细菌的复愈。 革兰氏染色:是1884年由丹麦的gram发明的,细菌鉴别的重要染色方法。通过革兰氏染色法可将细菌区分为g 和g-两大类。螺旋体:螺旋体菌体细长、柔韧、弯曲呈螺旋状,靠轴丝伸缩运动。 节孢子:是由菌丝断裂而成的。 次生菌丝体:担子菌中由两个性别不同的初生菌丝结合而成的菌丝体。 鉴别培养基:是用来鉴别微生物的培养基。 培养基碳氮比:一般是指培养基中元素c与元素n之比值。纯培养:是指在实验室条件下,从一个微生物细胞繁殖得到的后代。 对数生长期:细胞代谢活性最强,新细胞物质组成最快,分裂形成的新细胞生命力旺盛,每次分裂的间隔时间(即世代时)最短而稳定,单位时间内细胞数量呈倍比增加。基因:是遗传的功能单位,各个基因在细胞中有序地排列在遗传成分上。 间歇灭菌法:是利用常压蒸气反复灭菌的方法。 生物圈:是地球表面进行生命活动的有机圈层,包括了生活于大气圈下层、水圈、岩石圈以及三圈界面的所有生命体。 生态系统:是生物群落与其生存环境组成的整体系统。 生物固氮:通常是指分子态n在微生物体内由固n酶催化还原为nh3的过程。亚硝酸菌:将氨转化为亚硝酸的化能自氧微生物。 优势菌种挂膜法:将优势菌种附着在滤料上,以废水中的有机物为营养生长繁殖,使之形成生物膜的方法。 活性污泥挂膜法:用活性污泥作为菌种附着在滤料上,以废水中的有机物为营养生长繁殖,使之形成生物膜的方法。 生物絮凝剂:是一类具有絮凝作用的微生物产生的代谢产物。 废气的微生物滴滤法:用微生物挂膜的生物填料上方喷淋循环水,当废气中的有机污染物经过填料时,被挂膜的微生物分解的过程。 生物增强技术:将特殊的微生物按一定的比例添加到废水处理系统中,提高该系统生物处理效率的方法。

二、是非题(每题1分,计10分)

痘病毒是科学研究中已知的较小的一种病毒。(? -??? ) 所的细菌的细胞壁中都含有肽聚糖。(   ) 所有种类原生动物的繁殖都以无性生殖方式进行。(?? - ? ?) 化能自养菌以无机物作为呼吸底物,以o2作为最终电子受体进行有氧呼吸作用产生能量。(? ? ??) 被动扩散是微生物细胞吸收营养物质的主要方式。(?? - ? ?) 为了进行新陈代谢反应,生物体内必须有一定量的水。(?? ? ?) dna分子的一个片段或一个区域通常称为一个基因。(??? -? ?) 大多数病毒两种基本的对称类型是螺旋对称结构和二十面体对称结构。(?? ? ?) 细胞的荚膜可通过荚膜染色法观察。(?? - ? ?) 作为一种抗性机制,某些原生动物能形成高度有抗性的芽孢。(?? - ? ?)

三、选择题(每题1分,计20分)1. 下列孢子中属于霉菌无性孢子的是 ????a????? ???。(a)孢囊孢子 (b)子囊孢子 (c)卵孢子 (d)接合孢子2. 巴斯德采用曲颈瓶试验来___a____。(a) 驳斥自然发生说???????? (b) 证明微生物致病(c) 认识到微生物的化学结构 (d) 提出细菌和原生动物分类3. 革兰氏阳性菌细胞壁特有的成分是__ d ____。(a) 肽聚糖 (b) 几丁质 (c) 脂多糖 (d) 磷壁酸4. 出芽繁殖过程__d____发生。(a) 主要在病毒中  ???(b) 在形成分支的细菌中(c) 只在原生动物中  (d) 在酵母菌中5. 所有下述特征皆适合原生动物,除了___d___之外。(a)原生动物是单细胞的      (b)原生动物表现为异养营养方式(c)许多种类原生动物有运动的能力 (d)原生动物的细胞质中发现有叶绿素6. 实验室常用的培养细菌的培养基是__a____。(a) 牛肉膏蛋白胨培养基 ? (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ????? (d) 麦芽汁培养基7. 硝化细菌属于___c___型的微生物。(a) 光能自养 (b) 光能异养 (c) 化能自养 (d) 化能异养8. 微生物代谢中,硝酸盐和硫酸盐可作为电子受体是在___c___。(a)无酶时 (b)无atp时 (c)无氧时 (d)有细胞色素时9. 蓝细菌的固氮部位是__c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段10. 生活在ph5~8. 5范围的那些微生物称为___c___。(a)嗜热微生物??? (b)嗜温微生物(c)嗜中性菌???? (d)嗜二氧化碳的细菌11. 下列抗生素作用机制中,损伤细胞膜的是__b____(a) 井冈霉素 ??? (b) 短杆菌素 ?? (c) 氯霉素 ?? (d) 灰黄霉素12. 当dna复制时,原来旧的dna链之一___c___。(a)与另外原来旧的dna链结合? (b) 断裂为结构单元核苷酸(c)与一条新的dna链结合????? (d) 为进行能量代谢转化成糖类分子13. 被称为腐殖质的土壤物质主要包含__d____。(a) 磷酸盐和硝酸盐 (b)无机物质如氧化铁(c)发酵的酸和碱? (d)耐腐败的有机物质14. 废水和污泥二级处理的一个目的是___b___。(a)提高氯含量??????????? (b)减少bod? (c)促进形成多氯联苯pcb?? (d)抑制氨化作用15. 细菌中紫外线引起的突变是___c___。(a)由于染色体断裂????????????????? (b) 由于引起移码突变(c)由于相邻胸腺嘧啶碱基结合在一起?? (d) 由于dna的一个片段颠倒16. 适合细菌生长的c/n比为___b___(a) 5:1 (b) 25:1 (c) 40:1 (d) 80:117. 称为微好氧菌的那些细菌能___b___生长。(a)在高浓度盐中????? (b)在低浓度氧中(c)没有atp或葡萄糖??? (d)只在有病毒时18. 下列物质属于生长因子的是___d_____(a) 葡萄糖?????? (b) 蛋白胨????? (c) nacl?????? (d) 维生素19. 微生物分批培养时,在延迟期___b___(a) 微生物的代谢机能非常不活跃 ?(b)菌体体积增大? (c) 菌体体积不变 ?????????????? (d) 菌体体积减小20.在革兰氏染色中一般使用的染料是__c___。? (a).美蓝和刚果红???????????? (b).苯胺黑和碳酸品红? ??(c).结晶紫和番红???????????? (d).刚果红和番红

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.烈性噬菌体以裂解性周期进行繁殖,从生长曲线上可将其分为_? 潜伏期???? __、_?裂解期? _和__平稳期_三个时期。2.细菌的分类单元分为七个基本的分类等级,由上而下依次为__界_、__门 __、___纲 __、__目 __等等。3.丝状真菌的无隔菌丝是由__单细胞__细胞组成,有隔菌丝是由_?多个 _细胞组成。后者又可以分为有隔?? 封闭? 菌丝和有隔__多孔_菌丝。4.碳源对微生物的功能是__??结构物质 ? __和__???能源物质??? __。5.1978年,woese等提出新的生物分类概念,根据16srrna的碱基序列将生物清晰地划分为三原界,即? ??真细菌?????、? ?古细菌????和? ?真核生物????。6.根据利用碳源不同,微生物可以分为__异养型(或有机营养_)____、___自养型_(或无机营养型)____等类群。 7.通常,细菌、放线菌的最适ph值的环境是? ?微碱性_;而酵母菌、真菌的最适ph环境为? 微酸性? 。

五、问答题(共计30分)

?1.简述细胞膜的主要生理功能。答: 渗透屏障的功能;参与细胞壁的生物合成; 参与能量的产生;鞭毛的基部位于细胞膜上,与细菌的运动有关。 2.比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的细胞形态及菌落特征。答: 细胞形态特征:细菌—单细胞,杆状、球状、螺旋状等;放线菌—单细胞,无隔分支状菌丝体,分气生菌丝、基生菌丝、孢子丝;酵母菌—单细胞,椭圆型、圆形或柱形等;霉菌—菌丝体。菌落形态:细菌—表面湿润;放线菌—菌落相对较小,质地致密,表面呈光滑或粉状或有许多皱折,菌落外围具辐射状菌丝;酵母菌—细菌落较细菌大而厚,表面温润,粘稠,易被提取,培养时间长呈皱缩壮,较干燥,通常乳白色或红色。霉菌—菌落大,一般称绒毛状、蜘蛛网状或絮状。3.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:速度快,专一性强,可运输物质的种类多,可逆浓度梯度运输。 4.简述微生物在自然界氮循环中的作用。 答: 微生物引起土壤氮素循环的作用有:含氮有机物分解形成氨的氨化作用;氨态氮氧化为硝酸的硝化作用;硝态氮还原为氮气的反硝化作用;分子氮经生物固定为氨的生物固氮作用。 5.既然固氮酶在有氧条件下会丧失其催化活性,那末好氧固氮微生物怎样解决好氧条件下生长和厌氧条件下固氮之间的矛盾? 答: 一些好气固n菌在进化过程中,还逐渐形成了保护固n酶免受o2钝化的机制。如:蓝细菌的异形胞、呼吸保护、血红蛋白结合氧气。在低氧分压既可以一定程度上满足菌体对氧气的需求,又可以确保固氮酶环境中的无氧状况。 6.试述低温微生物适应低温环境的机制,及其开发应用价值? 答: 低温微生物的细胞膜脂组成中有大量的不饱和、低熔点脂肪酸,在低温条件下也呈流动状态,发挥其活性。 从嗜冷微生物中获得低温蛋白酶用于洗涤剂,不仅能节约能源,而且效果很好。

环境微生物学试题答案要点(五)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)类病毒:是一个裸露的闭合环状rna分子,它能在感染寄主细胞并在其中进行自我复制使寄主产生病症。异染粒:分散在细胞质中的多聚磷酸盐颗粒。 细胞壁:细胞壁是包在细菌细胞表面、内侧紧贴细胞质膜的较为坚韧并略具弹性的结构。 半知菌:还不知道是否有有性繁殖阶段的真菌。 锁状联合:是担子菌的次生菌丝为确保子细胞都含有来源于父母亲本的核而进行的特殊的分裂方式。 无氧呼吸:以无机物作为最终电子受体,进行有机物的生物氧化的过程。 主动运输:是微生物中的主要运输方式,在代谢能和载体的参与下可进行逆浓度梯度的运输。 表面活性剂:具有降低表面张力效应的物质叫做表面活性剂。它改变细胞的稳定性和透性,使细胞内的物质逸出细胞外,从而引起微生物的死亡。 互生:两个群体相互协作,达到在某一生境中共同生存的目的。 碱基配对:核酸分子中嘌呤碱基和嘧啶碱基配对互补。 dna聚合酶:以反向平行的dna链为模板催化合成新链dna。生物圈:是地球表面进行生命活动的有机圈层,包括了生活于大气圈下层、水圈、岩石圈以及三圈界面的所有生命体。 活性污泥:具有活性的微生物絮凝体。 氨化作用:是指有机态n被微生物降解形成nh3的过程。细胞膜:是围绕在细胞质外面的双层膜结构。 污泥容积指数:在暴气池出口处的混合液,经过30分钟静沉后,每克干污泥所形成的沉淀污泥的体积。优势菌种挂膜法:将优势菌种附着在滤料上,以废水中的有机物为营养生长繁殖,使之形成生物膜的方法。 生态系统:是生物群落与其生存环境组成的整体系统。 生物絮凝剂:是一类具有絮凝作用的微生物产生的代谢产物。 废气的微生物滴滤法:用微生物挂膜的生物填料上方喷淋循环水,当废气中的有机污染物经过填料时,被挂膜的微生物分解的过程。

二、是非题(每题1分,计10分)

病毒有抗青霉素的效应,因它们不具有基因组。(?? -?? ) 放线菌具有菌丝,并以孢子进行繁殖,它属于真核微生物。( -  ) 属于肉足虫纲的原生动物借助鞭毛运动。(?? - ??) 微生物的能量除了贮藏在atp中外,还可以贮藏其他有机物中。(?? ? ?) 主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。(?? ? ?) 嗜盐微生物是那些能够生活在高糖环境中的微生物。(?? - ? ?) dna的遗传密码在蛋白质中通过单糖的序列表达它们自己。(?? - ? ?) 民间制作的泡菜就是乳酸菌产生的乳酸对其他腐败菌产生的拮抗作用才保证泡菜的风味、质量和良好的保藏性能。(?? ? ?) 多数土壤含有丰富并且各不相同的微生物群落,包括原生动物、蓝细菌、藻类、细菌和真菌。(?? ? ?) 质粒是细胞染色体外的环状dna。(?? ? ?)

三、选择题(每题1分,计20分)1. 自然发生说的理论认为___a____。(a)微生物来自无生命的物质 (b)大动物中发现有系统发育(c)人类是从类人猿进化的?? (d)病毒是从细菌退化的2. 下列耐热能力最强的是? ???d?? ??。(a)营养细胞 (b)菌丝 (c)孢子 (d)芽孢3. 革兰氏阴性菌细胞壁特有的成分是___c___。(a) 肽聚糖 (b) 几丁质 (c) 脂多糖 (d) 磷壁酸4. 下列细胞器中不是真菌细胞器结构的是__b____。(a) 线粒体   (b) 叶绿体(c) 内质网   (d) 高尔基体5. 原生动物所表现的特征最接近于__b____的特征。(a)植物 (b)动物? (c)细菌? (d) 病毒6. 在实验中我们所用到的淀粉水解培养基是一种___b___培养基(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. 合成代谢是微生物细胞中___a___的一个过程。(a)合成分子及细胞结构??? (b)在电子载体间传递电子(c)分解大分子为较小的分子(d) 糖酵解和三羧酸循环是关键的中间产物8. 酵母菌属于? ???c?? ??。(a)病毒界 (b)原核原生生物界 (c)真菌界 (d)真核原生生物界9. 菌根是? ????c?? ?和植物的共生体(a)细菌 (b)放线菌 (c)真菌 (d)病毒10. 为了下述目的微生物学中可以用滤膜,除了___c___之外。(a)从细菌中分离出病毒????????? (b) 测定细菌数目(c)从atp分子分离出葡萄糖分子? (d)从原生动物分离出病毒11. 下列抗生素作用机制中,干扰病原蛋白合成的是___c___。(a) 井冈霉素 ??? (b) 短杆菌素 ?? (c) 链霉素 ?? (d) 灰黄霉素12. 由氨基酸构建蛋白质,指导信息传递从dna到__a____。(a)一个rna分子??? (b)含有? fad的一个酶分子(c)一系列酶蛋白?? (d) 细胞膜中蛋白质合成场所13. 在土壤环境中,多数细菌见于___d___。(a) 土壤的最深部分????? (b) 在最表面的几毫米(c)仅在有大量沙的地方? (d)在上面的25厘米处12. 自然界微生物主要分布在 ????a?? ?中。(a)土壤 (b)水域 ?(c)空气 ??(d)生物体15. 细菌重组过程常指___d___。(a)物理因素影响而改变基因特性 (b) 微生物的回复突变(c) 细胞中的基因缺失??????????? (d) 从一个生物中获得dna16. 下列物质属于生长因子的是____d____。(a) 葡萄糖????? (b) 蛋白胨???? (c) nacl???? (d) 维生素17. 适合细菌生长的c/n比为___b___(a) 5:1 (b) 25:1 (c) 40:1 (d) 80:118. 微生物分批培养时,在延迟期____b__。(a) 微生物的代谢机能非常不活跃 ?(b) 菌体体积增大? (c) 菌体体积不变 ?????????????? ?(d) 菌体体积减小 19. 实验室常用的培养放线菌的培养基是___c___。(a) 牛肉膏蛋白胨培养基 (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ? (d) 麦芽汁培养基20. 蓝细菌的固氮部位是___c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.病毒是严格的_寄生_,它只能在_活细胞_内繁殖,其繁殖过程可分为 _吸附_、__侵入_、_复制_、__组装_和__释放__五个阶段。2.分类学的内容包括__分类_、__鉴定_和__命名__三部分。3.真核微生物主要类群有__真菌 ? 、??原生动物? 和? 藻类__。有一类真菌,由于仅发现_无性繁殖__,未发现_有性繁殖__,所以在真菌学中叫半知菌。4.获得纯培养的方法有:??稀释平皿分离法??? 、??平皿划线分离法?? 、??单细胞挑取法??等方法。 5.病毒粒子的基本化学组成是_核酸__和__蛋白质_?_。

五、问答题(共计30分)1.简述革兰氏染色机理。答: 对g-菌来说,由于壁的主要成分是脂类和蛋白质,肽聚糖很少,而脂类很易被乙醇溶解,这样在乙醇脱色过程中,g-菌细胞壁的渗透性增加,使得原生质体内的被乙醇溶解的结晶紫被抽提出来。所以表现为脱色而成为红色。 而对g 菌来说,细胞壁主要是由肽聚糖组成的网状、紧密的结构,在乙醇环境下,细胞壁脱水,壁的结构更加紧密,孔隙缩小,壁的渗透性减少,以至原生质体内的结晶紫不被抽提出来。所以表现不脱色而仍为紫色。 2.什么叫生长因子?它包括那几类化合物?是否任何微生物都需要生长因子?如何满足微生物对生长因子的需要? 答: 生长因子是指微生物生长必需的但本身不能合成,需要从外界吸收的且需要量又很小的有机物质。 包括氨基酸、碱基(嘌呤与嘧啶)和维生素三大类。 不是任何微生物都需要生长因子。 培养基中添加生长因子。 3. 什么叫生长曲线?单细胞微生物的典型生长曲线可分几期? 答: 反应微生物生长规律的,以培养时间为横坐标,菌数的对数为纵坐标而制成的曲线。 单细胞微生物的典型生长曲线可分为延迟期、对数期、稳定期、衰亡期。 4. 简述好氧生物膜的净化作用机理。 答: 首先上层生物膜中的生物吸附废水中的大分子有机物,将其分解成小分子有机物,同时吸收溶解性的有机物和小分子有机物氧化分解,构件自身细胞,并释放代谢产物;下层生物膜吸收从上一层生物膜流下来的代谢产物,进一步氧化分解成co2和h2o; 老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物(原生动物)吞食,最终废水得到净化。 5、简述生物传感器的构成及工作原理?答: 是用生物活性物质做敏感器件,配以适当的换能器所构成的分析工具。 原理:待测物质经扩散作用进入固定化生物敏感膜层,经分子识别,发生生物化学反应,产生的信息转化为可定量和可处理的电信号,再经仪表测定。 6. 什么叫固氮酶?固氮酶作用的基本条件是什么? 答: 固氮是大气中氮被转化成氨(铵)的生化过程。

环境微生物学试题答案要点(六)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)自发裂解:溶源细胞中的原噬菌体大量复制形成成熟的噬菌体粒子,并导致寄主细菌崩溃死亡的现象。简单染色:使用一种染液对细菌进行染色的方法。异形胞:蓝细菌的丝状体中少数细胞壁明显加厚的能进行固氮作用的细胞。初生菌丝:由担子菌的孢子萌发形成的菌丝。异宗配合:真菌两种不同性别的菌丝结合的有性繁殖方式。次级代谢:微生物为了避免初级代谢过程中某种中间产物积累造成的毒害而产生的一类有利于生存的代谢类型。促进扩散:以细胞内外的浓度梯度为动力,在载体物质参与下,物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。专性厌氧菌:只能生存于绝对厌氧环境中的微生物。致死时间:某一温度下杀死细胞所需的最短时间。dna:通过磷酸脱氧核糖主链连结起来的一种核苷酸的聚合物,是细胞遗传物质。 转录:将dna上的遗传信息依据碱基配对的原则抄录在mrna上。根土比:根际土壤微生物与非根际土壤微生物的数量之比。生物圈:地球表面进行生命活动的有机圈层。cod:化学需氧量:是在一定条件下,用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量,以氧的毫克/升表示。 氨化作用:在微生物的作用下,有机氮化合物的脱氨基产氨的过程。污泥浓度:1升曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度。用重量法测定,以g/l或mg/l表示。自然挂膜法:利用泵将废水和空气中的自然微生物附着在滤料上,逐渐形成一层生物膜的方法。废气的微生物洗涤法:利用污水处理厂剩余的活性污泥配置混合液,作为吸收剂处理废气。 酶生物传感器:以特定的酶作为生物识别元件的生物传感器。 低温微生物:只能在低于20℃条件下生长的微生物。?

二、是非题(每题1分,计10分)

毒性噬菌体在细菌细胞中复制并导致细胞的裂解死亡。(?? ? ?) 原生动物是具有类似动物特征的原核微生物。(??? - ??) 在实验室中细菌不能形成菌落。(??? - ??) 嗜盐微生物是那些能够生活在高盐环境中的微生物。(??? ? ?) 在微生物生长的滞留适应期,细胞快速分裂。(??? -? ?) 磷在细胞代谢中非常重要,因为它用于合成核苷酸和磷脂。(?? ? ?) 在反硝化过程中,气体氮转化为硝酸盐,后者供给细菌。(??? -? ?) 在各种污水处理方法中,最根本、有效和简便的方法就是利用微生物的处理法。(?? ??) 显微镜的放大倍数愈高,其视野面积愈大。(?? - ??) 10.芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。(?? - ??)三、选择题(每题1分,计20分)1. 路易·巴斯德对微生物学的贡献在于他___d____。(a)发现了病毒??????? (b)提出了自然发生说理论(c)抨击了进化论????? (d)号召人们关注微生物在日常生活中的重要性2. 溶源菌遇到同一种噬菌体或与之密切相关的噬菌体时表现为___b___。(a) 抗性 ???(b) 免疫性? (c) 再次溶源性  (d) 裂解3. 原核细胞细胞壁上特有的成分是__b____(a) 肽聚糖 (b) 几丁质 (c) 脂多糖 (d) 磷壁酸4. 一般来说,构成酵母菌营养体的基本单位是___a___。(a) 单细胞 ????(b) 菌丝体?? (c) 无隔菌丝 (d) 有隔菌丝5. 胞饮(作用)和吞噬(作用)两者都是原生动物所采用的___a__的过程。(a)带物质进人细胞质??? (b) 执行渗透(作用)(c)用日光能量合成糖类?? (d)从氨基酸合成蛋白质6. 下列物质属于生长因子的是___d_____(a) 葡萄糖????? (b) 蛋白胨? ?? (c) nacl ??? (d) 维生素7. 具有酶辅助因子功能的有机分子是__b____。(a)铁离子(b) fad和nad? (c) atp分子(d)丙酮酸分子和乙醛分子8. 从分解代谢的中间产物能形成氨基酸????? d?????? 。(a)在糖类分子的碳原子上置换一个羧基(b)结合一个atp分子到糖分子上(c)在酶分子上改变活性部位(d)用一个氨基替换中间化合物一个氧原子9. 真菌和原生动物生活主要温度为___c___。(a)接近100℃? (b) 大约50-60℃(c)接近室温 (d) 5一10℃之间10. 二分裂过程大多数经常在___c__中进行。(a) 病毒 (b) 原生动物? (c) 细菌?? (d) 真菌11. 下列抗生素作用机制中,阻碍核酸合成的是__a____(a) 利福霉素  ? (b) 四环素 ?? (c) 两性霉素  ?(d) 青霉素12. 一个单个的氨基酸是由一组___b__编码的。(a)三个酶? (b)三个核苷酸? (c)三个反密码子 (d) 三个atp分子13. 预计在___b___的土壤中能发现真菌。(a)富含氮化合物 (b)酸性 (c)中性(d) 还有细菌和原生动物14. 氯气用于维持__a____。(a)水中较低的微生物数???? (b)在初级污水处理中形成颗粒物质(c)在土壤中形成腐殖质???? (d)净化慢速滤器15. 所有下述特征皆适合质粒,除了___c__之外。(a)它们是自我复制的dna环???? (b)它们有10-50个基因(c)它们是细菌存活所必需的成分 (d)它们是转化所必需的成分16. 适合细菌生长的c/n比为___b__(a) 5:1 (b) 25:1 (c) 40:1 (d) 80:117. 微生物分批培养时,在延迟期___b___(a) 微生物的代谢机能非常不活跃 ??(b) 菌体体积增大? (c) 菌体体积不变 ????????????? ?(d) 菌体体积减小 18. 实验室常用的培养放线菌的培养基是__c____(a) 牛肉膏蛋白胨培养基  (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ??? (d) 麦芽汁培养基19. 蓝细菌的固氮部位是___c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段20. 在革兰氏染色中一般使用的染料是___c___。?(a) 美蓝和刚果红??????? ?(b) 苯胺黑和碳酸品红??? ?(c) 结晶紫和番红 ??????? (d) 刚果红和番红

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.1892年伊万诺夫斯基发现了__病毒__,1935年美国人_斯坦莱(stanley)提取了该病毒的结晶并获诺贝尔奖。2.病毒只有一种或少数几种酶,在寄主细胞外不能独立地进行__复制__,只有在活__寄主细胞__中才表现生命活性,因而是严格的_专性胞内寄生__生物。病毒结晶含有__蛋白质__和__核酸__两种成分。3.g 细胞壁的主要成份是_?氨基糖__和_氨基酸_;前者的双糖单位是由一个_nag通过__甘氨酸间桥_ _与另一个__nam ?相连构成,这一双糖单位易被__溶菌酶 __水解,而导致细菌细胞壁“散架”而死亡。4.细菌分类的传统指标为__形态_、_结构? 和_?生理生化特性__。5.一条典型的生长曲线至少可分为___延缓期__、__对数期_?_、__稳定期??和__衰亡期?_四个生长时期。

五、问答题(共计30分)1.病毒结构蛋白的主要生理功能是什么?a、病毒粒子外壳,保护病毒核酸活性。b、感染的特异性。2.什么叫碳源?试从元素、分子及培养原料三个层次阐述微生物碳源物质的多样性。 对微生物的生长繁殖提供分子骨架及能源的碳素化合物。

类 型 构成元素 化合物 培养基原料 有机碳 c.h.o.n.xc.h.o.nc.h.oc.h 复杂蛋白质,核酸等多数氨基酸,简单蛋白质糖,醇,有机酸,脂类烃类 牛肉膏,蛋白胨,花生饼粉等氨基酸,明胶葡萄糖,蔗糖,淀粉,糖蜜等天然气,石油,石蜡等 无机碳 c.oc.o.x co2nahco3,caco3等 co2nahco3,caco3等

3.何谓同步培养?如何使微生物达到同步培养? 通过诱导或选择的方法,使培养中的每个个体细胞的生长都处于相同的生长阶段。 方法:1、诱导法;2、选择法 4.什么叫基因工程?试述其操作过程。 基因工程(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引入合适的寄主细胞内,并使之复制和表达。 操作步骤: (1)提取带有目的基因的dna片段。(2)体外重组。(3)将重组体转入受体细胞。(4)重组体克隆的筛选与鉴定。(5)外源基因表达产物的分离与提纯。 5. 简述厌氧生物处理系统中,不产甲烷菌和产甲烷菌之间的相互关系。(1)不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需基质;(2)不产甲烷菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件;(3)不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质;(4)产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应解除反馈抑制;(5)不产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的ph值。

环境微生物学试题答案要点(七)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)烈性噬菌体:侵入寄主细胞后,病毒粒子复制、装配、释放,从而导致寄主细胞崩溃的噬菌体。 荚膜:存在于细菌胞壁外且具有较好结构、不易被洗掉的被外多糖。 菌毛:附着于细菌表面短而僵直的丝。 同宗结合:来自同一个初生菌丝体的菌丝结合形成次生菌丝。 菌丝体:真菌的管状菌体经过伸长分枝,交织而成的丝状体。呼吸作用:微生物以分子氧作为最终电子受体的,使底物彻底氧化的一种产能方式。 氧化磷酸化:通过呼吸链产生atp的过程。寄生:微生物侵入或附着于另一微生物或其它生物细胞,依赖后者提供营养物质进行生长。 菌种退化:作为菌种的微生物群体由于变异或自然衰老从而引起的群体菌种性能下降。 密码子:每三个核苷酸为一个三联体,称为一个密码子。 dna的复性:在一定条件下,dna的变性是可逆的,称为复性。诱发突变: 通过理化因素诱导细胞发生突变。 根圈效应:植物根圈土壤的微生物在数量、种类和活性上都明显优于非根圈土壤微生物的现象。 根土比:根际土壤微生物与非根际土壤微生物的数量之比。 bod:在特定条件下,水中的有机物和无机物进行生物氧化时所消耗溶解氧的质量浓度。 生物固氮:大气中的n2在生物体内由固氮酶催化还原为nh3的过程。 生物膜反应器:在污水生物处理的各种工艺中引入微生物附着生长载体的反应器。 污泥浓度:1升曝气池污泥混合液所含干污泥的重量称为污泥浓度。用重量法测定,以g/l或mg/l表示。 废气的微生物吸收法:让废气填充介质,利用填充介质中驯养的大量微生物瞬间吸收、溶解、微生物反应分解挥发性有机废气,进而达到净化废气的目的。 酶生物传感器:以特定的酶作为生物识别元件的生物传感器。

二、是非题(每题1分,计10分)

病毒具有宿主特异性,即某一种病毒仅能感染一定种类的微生物、植物或动物。(?? ? ?) 真菌、原生动物和单细胞藻类中主要的繁殖方法是二分裂。(?? -? ??) 精确定量某些已知成分而配制的培养基称为天然培养基。(?? -? ??) 最适的生长繁殖温度就是微生物代谢的最适温度。(? ?- ??) 细菌是一类细胞细而短,结构简单,细胞壁坚韧,以二等分裂方式繁殖,水生性较强的真核微生物。(?? - ? ?) 为了抵御干旱环境,某些原生动物产生芽孢。(?? - ? ?) 鞭毛是鞭毛细菌的运动器官。(?? ? ?) 将在微生物作用下hno3转化为nh3的过程称为硝化作用。( -? ) 微生物代谢发酵的最终电子受体是有机物。( ) 现知仅原核微生物中的部分属种可以固氮。(? ? )

三、选择题(每题1分,计20分)1. 阐明微生物是传染病原因的概念称为___b___。(a)进化论? (b)病原菌学说 (c)生物学细胞论 (d) 报酬递减论2. 昆虫病毒主要靠___b___感染(a) ?接触   (b) 口器?? (c) 伤口  ?(d) a、b、c3. 放线菌具吸收营养和排泄代谢产物功能的菌丝是__a____(a) 基内菌丝  (b) 气生菌丝 (c) 孢子丝 (d) 孢子4. 丝状真菌的无性繁殖方式很多,主要有___d___。(a) 菌丝片断  (b) 芽殖 ??(c) 裂殖  ?(d) 分生孢子5. 原生动物的伸缩泡是用于___b___。(a)储存磷酸盐颗粒? (b)维持最适的液体水平(调节渗透压)(c)产生致病毒素??? ?(d)运动6. 培养料进入细胞的方式中运送前后物质结构发生变化的是___d___(a) 主动运输 (b) 被动运输 (c) 促进扩散 (d) 基团移位7. 代谢过程为了产生atp分子,所有下面的物质都是需要的,除了___d___之外。(a) 二磷酸腺苷分子 (b) 能量? (c) 磷酸基? (d) dna和rna8. 细菌中参加光合作用的是___a___。(a)紫细菌和绿硫细菌? (b)肠的细菌如大肠杆菌(c)土壤细菌如放线菌(d)立克次氏体和衣原体9. 人体病原菌生长的温度在__b___。(a) 100℃以上 (b)体温 (c) 像病毒一样的温度? (d) 嗜热的温度10. 下列抗生素作用机制中,干扰蛋白质合成的是___a___(a) 链霉素?? (b) 青霉素  ? (c) 利福平 ? ? (d) 两性霉素11. 实验室常规高压蒸汽灭菌的条件是___c___(a)? 135℃—140℃,5—15秒  ?(b) 72℃,15秒 (c) 121℃,30分钟? ??????????(d) 100℃,5小时 12. 蛋白质合成中有终止子和启动子功能的区域在___c___。(a)内质网上(b) dna分子中? ?(c)核糖体上 (d) 核膜上13. 再生性资源是___a___的资源。(a)能够循环利用???? (b)用于提高生物量(c)参与生命的硫循环 (d)在天然河道中运输14. 在废水分析中,大肠埃希氏菌作为___a___。(a)水中粪便污染的指示 (b)进行平板计数的常规生物(c)水中固氮菌数量指示(d)水中氨基酸含量的尺度15.纯培养是其中___a___的培养物。(a)只有一种微生物????? (b)只有细菌生长所需的一种营养物(c)除主要微生物外只有一种微生物? (d)没有代谢废物16. 下列物质属于生长因子的是____d____(a) 葡萄糖??? (b) 蛋白胨? ? (c) nacl ? ?(d) 维生素17. 适合细菌生长的c/n比为___b___(a) 5:1 (b) 25:1 (c) 40:1 (d) 80:118. 微生物分批培养时,在延迟期___b___(a) 微生物的代谢机能非常不活跃 ?? (b) 菌体体积增大? (c) 菌体体积不变 ????????????? ???(d) 菌体体积减小 19. 实验室常用的培养放线菌的培养基是__c____(a) 牛肉膏蛋白胨培养基 (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ? (d) 麦芽汁培养基20. 蓝细菌的固氮部位是___c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.噬菌体基本形态为___蝌蚪形_____、___微球形____和___线状____三种;。 2、细菌的染色方法有__简单染色法? ____、__复染色法_? ____。革兰氏染色的步骤分为__初染 ____、_媒染__ ___、___脱色_ ___和___复染_ ____,其中关键步骤为___?脱色_____;而染色结果g-为___ 红___色、g 为____紫____色, 3.微生物的生长量测定常用的方法有__称重法__、___含n量测定法__、_?_dna含量测定法____和__代谢活性法?_。而测定微生物数量变化常用的方法有_??直接计数法???_、_?稀释平板计数法??_、_最大概率法?_和_?比浊法??_。

五、问答题(共计30分)1.简述溶源性细胞的形成过程及其特点?噬菌体侵入寄主后,整合到寄主细胞的杂色体上,其核酸和寄主细胞同步复制,含有温和噬菌体的寄主细胞就称为溶源性细胞。特点:1、溶源性——溶源性细菌稳定的遗传特性;2、自发裂解;3、诱发裂解;4、具免疫性;5、溶源性细菌的复愈2. 什么叫氮源?试从分子水平和培养基原料水平列出微生物的氮源谱。提供微生物生长繁殖所需氮素的营养物质,称为氮源。

类 型 元素 化合物 培养基原料 有机氮 n.cho.xn.cho 复杂蛋白质,核酸等尿素,氨基酸,简单蛋白质等 牛肉膏,酵母膏,饼粉及蚕蛹粉等尿素,蛋白胨,明胶等 无机氮 n.hn.on nh3,nh4 等no3-1n2 (nh4)2so4,nh4no3等kno3等空气

3.试列表比较有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的异同。???????? ??? ?最终电子受体???????????????????? 最终产物????????????????? 发酵???????? 中间代谢产物???????????? ?? 低分子有机物、co2、atp有氧呼吸??????????? o2??????????????????????? co2、h2o、atp、s、so42-、no3-、fe3 ????????????????? 无氧呼吸??????????? no3-、no2-、so42-、? ?co2、h2o、nh3、n2、h2s、ch4、atp ??????????? co32-

4.微生物生长量测定常用哪几种方法?试比较它们的优缺点。方法??????????????????? 优点????????? ?????????????缺点直接计数法 操作简便、计数直观 ?? 不能区分死活细胞及相似杂质稀释平板计数法??????? 对设备要求不高????????? 计数不完全,操作繁琐称重法?????????????????? 简单可靠 ?????? 只适合含菌量高且杂质少的样品含氮量测定法???????????? 测定准确??????????? 不能区分死活细胞及相似杂质

5.在废水处理过程中,厌氧处理法相对于好氧处理法有哪些优缺点。优点:(1)把环保、能源回收与生态良性循环结合起来;(2)废水处理成本远低于好氧处理法:需营养物少,低能耗并产出能源;(3)废水处理负荷高,占地少;并可直接处理高浓度的有机废水。(4)剩余污泥少;(5)厌氧系统规模灵活,设备简单。缺点:(1)出水cod浓度高于好氧处理,需进行后处理才能达标排放;(2)对有毒物质敏感,操作不当导致反应器运行恶化;(3)厌氧反应器初次启动过程缓慢。

环境微生物学试题答案要点(八)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)一步生长曲线:定量描述毒性噬菌体生长规律的实验曲线。 鞭毛:细菌由细胞膜穿过细胞壁伸出胞外的细长的丝状物。是细胞的运动器官。 伴孢晶体:伴随芽孢形成的同时,苏云金杆菌细胞的另一端形成的对鳞翅目昆虫有毒性的蛋白质晶体物质。 分生孢子梗:真菌中一种产生分生孢子的菌丝结构。? 同宗结合:来自同一个菌丝体的初生菌丝结合成次生菌丝的过程。 基团转位:以微生物的代谢能为动力,通过一个复杂的运输系统,将营养物质从胞外转运到胞内,并发生化学变化。? 被动扩散:营养物质依赖其在胞外及胞内的浓度梯度,由浓度高的胞外向胞内扩散的过程。? 间歇灭菌法:将灭菌对象加热到100℃?30—60分钟,冷却后置37℃培养24小,重复三次。? 同步培养:严格控制培养条件使培养体系中所有个体细胞的都处于同一的生长阶段。 基因重组:两个不同性状的个性细胞,其中一个细胞的dna与另一个细胞的dna融合,使基因重新排列并遗传给后代,产生新品种或表达新性状。霉菌:在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌。 生物膜:由多种微生物黏附在生物滤料上或黏附在生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。? 根际微生物:根系表面至几毫米的土壤区域内的微生物群体。? 富营养化:由于水体中污染物的积累特别是氮、磷的营养过剩,促使水体中藻类的过量生长。? 反硝化作用:微生物还原no3-产生气态氮的过程称为反硝化作用。 ?活性污泥法:依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解废水中的有机物。生物膜反应器:在污水生物处理的各种工艺中引入微生物附着生长载体的反应器。? 产甲烷菌:严格厌氧条件下,利用h2还原co2生成甲烷的细菌。 厌氧堆肥:将有机废料处理和沼气利用结合在一起的处理固体有机废物的方法。? 废气的微生物吸收法:让废气填充介质,利用填充介质中驯养的大量微生物瞬间吸收、溶解、微生物反应分解挥发性有机废气,进而达到净化废气的目的。

二、是非题(每题1分,计10分)

一个病毒的毒粒内只含有一种核酸dna或rna。(?? ? ?) 真菌最适的生长条件是环境中有点碱性。(?? -? ??) 目前种是生物分类中最小的分类单元和分类等级。(?? -?? ??) 用于固化培养基时琼脂较之明胶具有更多的优点。(??? ?? ?) 分批培养时,细菌首先经历一个适应期,此期间细胞处于代谢活动的低潮,所以细胞数目并不增加。(?? ? ?) 自发突变是指那些实验室中科研结果所发生的突变。(?? - ? ?) 土壤、水域都是微生物的天然生境。?(?? - ? ?) 病毒蛋白外壳称为衣壳,只由糖类组成。(?? ? ?) 革兰氏染色结果,菌体呈红色者为革兰氏阴性菌。(? ?? ) 10.g c克分子百分比相同的细菌,未必是种类相同或相近的种属。( ? )三、选择题(每题1分,计20分)1. 巴斯德采用曲颈瓶试验来___a____。(a)驳斥自然发生说?????? ??(b)证明微生物致病(c)认识到微生物的化学结构 (d)提出细菌和原生动物分类系统2. 原核细胞细胞壁上特有的成分是___a___(a) 肽聚糖 (b) 几丁质 (c) 脂多糖 (d) 磷壁酸3. 蓝细菌的光合作用部位是___d___(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段4. 某些酵母菌上下两细胞连接处呈细腰状,通常称为___c___。(a) 有隔菌丝  (b) 无隔菌丝? ?(c) 假菌丝? ??(d) 菌丝5. ___d___在原生动物细胞中不可能被发现。(a)线粒体? (b)高尔基体? (c)溶酶体? ?(d)细胞壁6. e.coli属于___d___型的微生物。(a) 光能自养 (b) 光能异养 (c) 化能自养 (d) 化能异养7. 代谢中如发生还原反应时,___c___。(a)从底物分子丢失电子? (b)通常获得大量的能量(c)电子加到底物分子上?? (d)底物分子被氧化8. 嗜冷菌是指最适生长___c___的细菌。(a)在无氧环境(b)在ph8或8以上(c)在低温条件(d)只有病毒存在时9. 纯培养是其中___a___的培养物(a)只有一种微生物????? (b)只有细菌生长所需的一种营养物(c)除主要微生物外只有一种微生物? (d)没有代谢废物10. 发酵工业为提高设备利用率,经常在___c___放罐以提取菌体或代谢产物。(a) 延滞期  (b) 对数期 ??? (c) 稳定期末期 ? (d) 衰亡期11. 使用高压锅灭菌时,打开排气阀的目的是___d___。(a)? 防止高压锅内压力过高而培养基成分受到破坏在于(b)? 排尽锅内有害气体 (c)? 防止锅内压力过高,造成灭菌锅爆炸 (d)? 排尽锅内冷空气 12. 细菌形态通常有球状、杆状、螺丝状三类。自然界中最常见的是___c___。(a) 螺旋状 (b) 杆状 (c) 球状?? (d) 弧形13. 光合绿色植物和光合微生物如蓝细菌负责向大气中返回大量的__b____。(a)氮??? (b)氧????? (c)钾??? (d)锌14. 膜滤器可以用于检测水中的细菌,因为___c___。(a)它杀死不需要的细菌??? (b) 它为细菌发育提供氮(c)在它上面进行细菌过滤? (d) 可以用它除去水中的氯15. 细菌重组是___c___过程的一个基本特征。(a)光合作用? (b)化学渗透? (c)基因工程? (d)无氧发酵16. ?细菌主要繁殖方式为___c_____(a) 增殖 ??(b) 芽殖 ??(c) 裂殖 ???(d)孢子生殖 17. 细菌的生长曲线中,总菌数和活菌数几乎相等的是__b___(a)适应期 ???(b)对数期?? ?(c)稳定期?? ?(d)衰亡期 18. 大肠杆菌经革兰氏染色后,菌体应呈____b______(a)无色?? ?(b)红色?? ?(c)黑色?? ?(d)紫色 19. 下列孢子中属于霉菌无性孢子的是____a______(a)孢囊孢子?? ?(b)子囊孢子 ???(c)卵孢子 ???(d)接合孢子 20.? 决定病毒感染专一性的物质基础是______b_____(a)核酸??? ( b)蛋白质?? ?(c)脂类 ???(d)糖类

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.微生物学发展史可分为5期,其分别为__史前时期__、__初创时期__、_奠基时期___、__发展时期__ 和___成熟时期__。2.温和噬菌体能以_核酸物质______整合在寄主细胞的染色体上,形成_溶源______细胞。3.细菌的基本构造有__细胞壁__、_质膜__、__细胞质区__和_核? 区__等。4.根据物质成分不同,微生物的培养基可以分为__合成培养基_____、__天然培养基____、___半合成培养基___等。5.异养微生物的___?碳源 __和__?能源? __均来自__有机物??_,而化能自养微生物则通过_无机物的氧化_? 产生atp。6.兼性需氧微生物具有两套呼吸酶系,在有氧时 ??进行有氧呼吸?????,在无氧时??进行厌氧呼吸?? 。

五、问答题(共计30分)1.试述植物病毒的主要特点?(1)严格寄生生物,但专一性不强。 (2)植物病毒感染植物后,植株常产生花叶、畸形或植株的枯死。 (3)植物病毒感染植株后,可在植株细胞内形成细胞包含体。 (4)入侵方式:昆虫吸食或植株擦伤处2. 什么叫能源?试以能源为主,碳源为辅对微生物的营养类型进行分类。 能源是为微生物的生长繁殖提供能量的物质,包括光能和化学能。 以能源分可以分为光能型和化能型。以碳源分可以分为自养型和异养型。因此,据能源和和碳源的利用情况可以将微生物的营养型分为四种:化能自养、化能异养、光能自养、光能异养。(具体分述)3. 什么叫鉴别性培养基?以伊红美蓝乳糖琼脂培养基为例,分析鉴别性培养基的作用原理。 通过指示剂的呈色反应,用于区别不同微生物种类的培养基。 伊红美蓝两种苯胺染料可抑制革兰氏阳性细菌生长。伊红为酸性染料,美蓝为碱性染料。试样中的多种肠道细菌在伊红美蓝培养基上形成能相互区分的菌落,其中大肠杆菌能强烈发酵乳糖产生大量混合酸,菌体带h ,可与酸性染料伊红结合,美蓝再与伊红结合形成紫黑色化合物,使菌落在透射光下呈紫色,反射光下呈绿色金属光泽。产酸力弱的沙雷氏等属细菌菌落为棕色;不发酵乳糖不产酸的沙门氏等属细菌呈无色透明菌落。 4. 测定微生物生长有何意义,常用微生物生长测定方法有哪些?通过测定微生物生长量, 了解微生物的群体生长规律,了解营养及理化环境对微生物生长的影响。常用的方法: (1)数量的测定(a)直接计数法 (b)稀释平板计数法(2)重量的测定(a)称重法 (b)含氮量测定法5. 讨论废水厌氧处理的主要影响因数。(1)温度、(2)营养、(3)c/n比 (4)废水的ph值、碱度和有毒物质。

环境微生物学试题答案要点(九)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)温和噬菌体:和寄主细胞同步复制,不引起寄主细胞裂解的噬菌体。 放线菌:介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。 异形胞:蓝细菌的丝状体中少数细胞壁明显加厚的能进行固氮作用的细胞。 霉菌:在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的真菌。 子实体:由担子菌的次生菌丝分化密集而的三次菌丝体。 光能无机营养型:以co2作为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的微生物。发酵:微生物或细胞在不需要氧的条件下转化物质的形态并将底物中的化学能转移产生atp的一种方式。 ?世代时:细菌在对数期每分裂一次所需时间。 微生物生长:在适宜的环境条件下,微生物细胞体积、内含物和细胞数目的增加。? 基因突变:细胞中dna碱基和碱基序列的改变。? 内含子:不编码蛋白合成的基因。? 微生物生态学:研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的科学。 ??活性污泥:由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有很强吸附分解有机物的能力和良好的沉降性能的絮状体颗粒。 反硝化作用:微生物还原no3-产生气态氮的过程称为反硝化作用。 产甲烷菌:严格厌氧条件下,利用h2还原co2生成甲烷的细菌。 好氧生物膜:是由多种好氧或兼性厌氧微生物黏附在生物滤池滤料上或黏附在生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。? ??酶的固定化:利用包埋等方法将酶固定在载体上,制成不溶于水的固态酶。?? 绝对厌氧菌:只能生存于绝对厌氧环境中的微生物。?? 微生物传感器:以微生物作为生物识别元件的生物传感器。? 好氧堆肥:通气条件下,好氧微生物分解大分子有机固体废物为小分子有机物,部分被矿化成无机物。

二、是非题(每题1分,计10分)

一个病毒的毒粒内既含有双链dna和双链rna。(? ?-?? ?) 真菌、原生动物和单细胞藻类中主要的繁殖方法都是二分裂。(? - ??) 碱基排列顺序差异越小,它们之间亲缘关系就越近,反之亦然。(? ? ?) 大多数原生动物一般可在固体培养基上培养。(? ?) 在最适生长温度下,微生物生长繁殖速度最快,因此生产单细胞蛋白的发酵温度应选择最适生长温度。(?? ? ?) 作为污染指示物的大肠菌群是一类革兰氏阴性的肠杆菌,包括大肠埃希氏菌等。(? ??) 真菌与藻类形成的地衣以及根瘤菌与豆科植物形成的根瘤,都属于微生物与微生物共生。(?? ? ?) 最低温度是指微生物能生长的温度下限。(?? ? ?) 芽孢在杆菌中比较多见,但在球菌中也有发现。(?? ? ) 土壤中的自生固氮菌的固氮作用的强弱不受土壤中化合态氮浓度的影响。( ??-??? )

三、选择题(每题1分,计20分)1. 在微生物学中提出采用化学治疗剂治疗传染病是由于___b____。(a) hooke的工作????? (b)发现了抗生素(c)阐明了dna的结构?? (d)发展了遗传工程2. 细菌形态通常有球状、杆状、螺丝状三类。自然界中最常见的是___c___。(a) 螺旋菌 (b) 杆菌 (c) 球菌?? (d) 弧菌3. 蓝细菌的固氮部位是___c___。(a) 静息孢子 (b) 类囊体 (c) 异形胞 (d) 链丝段4. 酵母菌的细胞壁主要含__d____。(a) 肽聚糖和甘露聚糖  ? (b) 葡萄糖和脂多糖(c) 几丁质和纤维素 ? (d) 葡聚糖和甘露聚糖5. 当一个nadh分子经代谢并让其电子通过电子传递链传递后,可产生__c__。(a) 6个氨基酸分子?????????(b) 1个葡萄糖分子(c) 3个atp分子??????????? (d) 1个甘油三酯和2个甘油二酯6. 培养亚硝酸细菌时,要以___b___为唯一能源,接种少量不含有机质淤泥,加富培养。(a) n2 (b) 亚硝酸盐 (c) 硝酸盐 (d) 铵盐7. 当进行糖酵解化学反应时,___d___。(a)糖类转变为蛋白质? ????????(b)酶不起作用(c)从二氧化碳分子产生糖类分子(d)从一个单个葡萄糖分子产生两个丙酮酸分子8. 微生物在干旱环境中存活是因为___a___。 (a)形成芽孢? (b) 只代谢葡萄糖分子? (c)没有细胞膜? (d)没有染色体9. 平板划线分离法需要下面所有的物品,除了___d___之外。(a)接种环 (b)琼脂培养基平板? (c)细菌的培养物 ?(d)电泳仪10. 革兰氏染色的关键步骤是_____c____(a)结晶紫(初染)? ?(b)碘液(媒染) ??(c)酒精(脱色) ??(d)蕃红(复染) 11. 微生物中蛋白质合成是___c___的一个方面。(a) ?分解代谢 ??(b)? 光合作用 ?(c)? 合成代谢 ??(d)? 化学渗透12. 转运rna分子存在于正进行代谢的细胞的___c___中。(a) 核(b)线粒体(c) 细胞质??? (d) 高尔基体13. 以下都是地球上的氮循环的必要成分,除了___a___之外。(a) 磷酸钙? (b)氨? (c)硝酸盐离子? (d)氨基酸14. 在水生物学方法中,基因探针可用于查找___d___。(a)水中的多氯联苯pcb?? (b) 水中的硝酸盐离子(c)水中的腐败树木??? (d) 水中微生物的dna片段15. 为了完成基因工程实验,所有下面的条件都是需要的,除了___d___之外。(a)新鲜的细菌细胞 (b)dna连接酶? (c)细菌的质粒? (d)淀粉和糖原分子16.有丝分裂过程发生在____c____。(a)只在细菌中 (b)在病毒和细菌中(c)在真核生物中 (d)只在化学限定培养基中17.所有微生物的世代时间___a___。(a)是不同的 (b)在30分钟之内 (c)为3小时 (d)为12小时18. 大多数霉菌细胞壁的主要成份是____c________(a)肽聚糖 ???(b)纤维素??? ?(c)几丁质??? ?(d)磷壁酸 19. 与寄主细胞同步复制的噬菌体称为______a______(a)烈性噬菌体 ???(b)温和噬菌体??? ?(c)病毒 ????(d)类病毒 20. 微生物吸收营养的主要方式为______b______(a)被动扩散?? ?(b)主动运输 ????(c)促进扩散 ????(d)基团转位运转

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.微生物学发展的奠基者是__巴斯德__和___科赫___。 2.溶源性细胞在正常情况下可能发生裂解现象,这是由于少数溶源细胞中的_温和噬菌体__变成了____毒性噬菌体____的缘故。能使病毒变性失活的物理因素有__ x射线、γ射线、紫外线等。 3.根据分裂方式及排列情况,球菌分有_单球菌___、_?双球菌__、_?链球菌 _、 四联球菌?_、_八叠球菌等。 4.研究表明:当两个菌株dna的非配对碱基超过??3%??时,dna-dna杂交往往不能形成双链。5.根据利用能源不同,微生物可以分为__光能型___、__化能型__等类群。6.通常,放线菌最适ph值的范围为7.5-8.0_,酵母菌的最适ph范围为?5.0-6.0_,霉菌的最适ph范围是?5.0-6.0_。7.进行湿热灭菌的方法有__?常压蒸汽灭菌_、_高压蒸汽灭菌?_等。

五、问答题(共计30分)1.病毒繁殖分为几个阶段,各个阶段的主要过程如何?(1)吸附、(2)脱壳侵入、(3)复制合成、(4)装配、(5)释放。2. 试述天然培养基、合成培养基、半合成培养基的概念、特点,并各举一例。 合成培养基:用化学试剂配制的营养基质称为合成培养基。 特点:化学成分和含量完全清楚且固定不变,适于微生物生长繁殖。 优点:是成分清 楚、精确、固定,重现性强,适用于进行营养、代谢、生理生化、遗传育种及菌种鉴定等 精细研究。 缺点:是一般微生物在合成培养基上生长缓慢,许多营养要求复杂的异养型微生物在合成培养基上不能生长。 实例:高氏一号培养基等。 天然培养基:用各种动物、植物和微生物等天然成分制作培养基。 优点:取材广泛,营养丰富,经济简便,微生物生长迅速,适合各种异养微生物生长。 缺点:成分不完全清楚,成分和含量不确定,用于精细实验时重复性差。仅适用于实验室的一般粗放性实验和工业生产中制作种子和发酵培养基。 实例:培养细菌的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基半合成培养基--用天然有机物提供碳、氮源和生长素,用化学试剂补充无机盐配制的培养基,将天然培养基和合成培养基的优点结合起来。 优点:充分满足微生物的营养要求,大多数微生物都能在此类培养基上良好生长。 3.活性污泥净化反应过程中的影响因素? 溶解氧(od)、营养物质、ph值、水温、有毒物质。4.简述微生物在自然环境氮素循环中的作用。 氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用 5.叙述好氧堆肥的机理。参与堆肥发酵的微生物都有哪些?在通气条件下,好氧微生物分解大分子有机固体废弃物为小分子有机物,部分有机物被矿化成无机物。 初期有中温好氧的细菌、真菌;50℃有好热性的细菌、放线菌和真菌;60℃,好热性的细菌、放线菌;70℃一般的微生物停止活动。

环境微生物学试题答案要点(十)

一、名词解释(每题1.5分,计30分)病毒粒子:成熟的具有侵袭力的病毒颗粒。 菌落:单个的微生物细胞在培养基生长,形成肉眼可见的,具有一定形态特征的群体。? 芽孢:一些细菌在生活过程中形成的一种具有抗逆作用的特殊结构。? 蕈菌:能形成大型子实体的担子菌。? 假根:根霉的匍匐枝与基质接触处分化形成的根状菌丝。? 辅酶:全酶的一部分,起传递电子、原子、化学基团的作用。? 巴氏消毒法:采用60-70℃的温度处理15-30min的消毒方法。分批培养:将少量的细菌接种到一定体积的液体培养基中,在适宜的条件下培养,最后一次性收获的过程。 ? 滞留适应期:接种到培养基上的细菌细胞需要一段时间进行调整适应新环境,这个时期称为滞留适应期。?? 自发突变:指微生物在自然条件下,没有人工参与而发生的基因突变。? 微生物生态系统:微生物与周围的生物及非生物共同构成的整体系统。 水体自净:水体接纳一定量的有机污染物后,在物理的、化学的及生物的因素的综合作用下得到净化。 硝化作用:氨转化为硝酸盐的微生物学过程。? 自生固氮:微生物独立生活时进行固氮作用。 表面酶:分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶。 偏利共栖:在微生物群落中,一群微生物得益,而另一群体不受影响的现象。 微生物细胞固定化:将酶活力强的微生物体固定在载体上,利用微生物的代谢活性进行生物处理。 堆肥化:依靠微生物促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生化过程。? 化能无机营养型:能从无机物氧化过程中获得能量,并以co2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。? 严格好氧菌:只能生存于有氧环境中的微生物。

二、是非题(每题1分,计10分)

一个病毒的毒粒内既含有dna又含有rna.。(?? -?? ??) 出芽生殖过程在酵母菌中常见。( ??? ) 芽孢有极强的抗热,抗辐射,抗化学物和抗静水压的能力,同时具有繁殖功能。(?? - ? ?) 主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。(?? ? ???) 嗜盐微生物是那些能够生活在高盐环境中的微生物。(??? ???) 精确定量某些已知成分而配制的培养基称为天然培养基。( -? ?) 分子氧对专性厌氧微生物的抑制和制死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。(?? - ? ?) 微生物生长的衰亡期,细胞死亡速率超过细胞分裂速率。(? ? ? ?) 原生动物的运动方式包括:伪足、鞭毛和纤毛三种。( ) 土壤表层通气良好,其中生活的微生物总是好氧的。( - )

三、选择题(每题1分,计20分)1. 最先发现病毒的是___c____。(a)巴斯德  ?????? (b)柯赫(c)伊万诺夫斯基   (d)吕文虎克2. 自然界长期进化形成的缺壁细菌是___a___(a) 支原体 (b) ?l型细菌 (c) 原生质体 (d) 原生质球3. 产甲烷菌属于___a___(a) 古细菌 (b) 真细菌 (c) 放线菌 (d) 蓝细菌4. 在革兰氏染色中一般使用的染料是___c___。? ????(a) 美蓝和刚果红???????????? (b) 苯胺黑和碳酸品红??? ??(c) 结晶紫和番红???????????? (d) 刚果红和番红5. 下列霉菌属于半知菌亚门的是___b___。(a) 毛霉和根霉  ?? (b) 青霉和曲霉(c) 赤霉和脉孢霉   (d) 木霉和腐霉6. 微生物从糖酵解途径中可获得___a___个atp分子。?? ???? (a) 2个????? (b) 4个    (c) 36个???? ??(d) 38个7. 实验室常用的培养放线菌的培养基是___c___(a) 牛肉膏蛋白胨培养基 (b) 马铃薯培养基 (c) 高氏一号培养基 ? (d) 麦芽汁培养基8. 下面的叙述___a___可应用于发酵。(a)在无氧条件下发生发酵??? (b)发酵过程发生时需要dna? (c)发酵的一个产物是淀粉分子(d)发酵可在大多数微生物细胞中发生9. 甘露醇盐琼脂是培养基的一个例子,供养___d___。(a)只是病毒??? (b)衣原体和立克次氏体(c)原生动物和真菌(d)只某些细菌10. 鉴别培养基是一种培养基,其中___b___。(a)真菌和病毒生长不同(b)辨别两种不同的细菌(c)有两种细菌所用不同的特殊营养物(d)保温培养期采用两种温度11. 在化学消毒剂中,通过凝固蛋白作用杀菌的是___c___(a) 新洁尔灭 ????(b) 乙醇 ???????(c) 甲醛 ????(d) 拮抗12. dna和rna二者的化学结构单元是___b___。(a)? 氨基酸? ?(b)? 核苷酸? ??(c)? 酶分子 ??(d)? nad和fad13. 翻译和转录一般是___c___过程中再细分的过程。(a) dna复制((b)糖酵解(c)蛋白质合成(d)电子传递14. 固氮菌可能定居在___a___。(a)豆科植物的根中?? (b)空间的外缘(c)在人的肠中?????? (d)与多数牛肉和鱼产品有关15. 在废水分析中,大肠埃希氏菌作为___a___。(a) 水中粪便污染的指示? (b) 进行平板计数的常规生物(c)水中固氮菌数量指示? (d) 水中氨基酸含量的尺度16.废水处理的第一个步骤是______。(a)加氧(b)加硫化氢(c)除去颗粒物质(d)向水中加入磷17.研究不同微生物群落及其环境之间的关系的是___c___。(a)微生物进化(b)微生物生理学(c)微生物生态学(d)微生物生物化学微生物学18.发生在土壤中的氨化过程的主要产物是___d___。(a)尿素(b)氨基酸(c)蛋白质??? (d)氨19.锁状联合是担子菌___d___的生长方式。a.双核的初生菌丝  b.单核的初生菌丝c.单核的次生菌丝  d.双核的次生菌丝20.出芽繁殖的过程___d___发生。a.主要在病毒中  ???b.在形成分支的细菌中c.只在原生动物中  d.在酵母菌中

四、填空题(每题0.5分,计10分)1.世界上第一个看见并描述微生物的人是__荷兰 ___商人__?列文虎克___,他的最大贡献不在商界,而是利用自制的__简单显微镜___发现了_微生物__。2.病毒是侵害各种生物的分子病原体,现分为真病毒和亚病毒两大类,而亚病毒包括_类病毒__、_拟病毒? 和_朊病毒?_。3.微生物包括的主要类群有? ?原核生物??、??真核微生物??和 ??病毒???。细菌的基本形态有__杆状_ _、_球状_和_螺旋状_。4.1978年,woese等提出新的生物分类概念,根据16srrna的碱基序列将生物清晰地划分为三原界,即? 细菌??、? 古细菌???和? ?真核生物???。5.根据利用碳源不同,微生物可以分为___自养型____、___异养型___等类群。 6.乳酸菌进行同型乳酸发酵时通过???em?? 途径,产物为???乳酸???? 。

五、问答题(共计30分)1. 简述科赫原则。(如何判定某种微生物是病原菌?)(1)在患病动物中存在可疑病原有机体,而健康动物中没有;(2)可疑有机体在纯培养中生长;(3)纯培养中的可疑有机体细胞,能引起健康动物发病;(4)可疑有机体被再次分离,并且和最初分离的有机体一样;2.试述活性污泥法处理废(污)水的原理、活性污泥运行的影响因素及其控制。 原理:活性污泥中的细菌利废(污)水中的有机物作为营养物质生长,从而把有机物降解,使废(污)水得以净化。 活性污泥运行的影响因素: 溶解氧、水温、营养物质 3. 试列表比较单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位四种不同的营养物质运送方式。 类型????????? 动力???????? 载体?? 运输过程有无化学变化?? 扩散方向?单纯扩散???? 浓度梯度?????? 无?????????? 无????????? ????????????????高到低 促进扩散???? 浓度梯度????? 有? ????????? 无????????????? ??????????? 高到低 主动运输?????代谢能???????? 有?? ???????? 无???????????????????????? 可逆浓度梯度 基团转位?????代谢能???????? 有关???????? 有 ??????????????????????? 可逆浓度梯度

4.什么是生物固氮作用?举例说明微生物固氮作用的类型。

大气中的分子态氮在生物体内由固氮酶催化还原为nh3的过程。 共生固氮微生物:豆科植物与根瘤菌;内生固氮微生物:禾本科植物内的固弧菌属;联合固氮微生物:植物根表根际的固氮螺菌属;自生固氮微生物:土壤中的圆褐固氮菌。 5. 造成活性污泥膨胀的主要原因是什么? (1)对溶解氧的竞争?(2)对可溶性有机物的竞争?(3)对氮、磷的竞争?(4)有机物冲击负荷影响。

生命的编码

1、前言2、生命结构2.1 生命系统的结构层次2.2 九大系统2.3 人体器官2.4 组织2.5 细胞细胞的基本构成细胞壁细胞膜细胞质细胞器细胞核细胞的活动进程细胞的繁殖方式细胞的化学成分

2.6 dna主要类别基因组结构遗传密码dna复制dna与蛋白质的相互作用转录和翻译信使rna转运rna

2.7 肽链肽链与肽键、氨基酸、水分子、蛋白质之间的联系

2.8 蛋白质折叠研究意义理论模型

3、相关工具4、人造生命体的探讨

【转载请注明出处:https://leytton.blog.csdn.net/article/details/119078176】

1、前言

本文尝试从原子层面介绍了基础生命构造原理,并探讨人造生命的可行性。(业余玩家,如有不对或有更好的想法欢迎指出)

文中大部分资料来源于百度百科等内容的整合,由于本文侧重于基因编码,系统、器官、组织等资料暂时一笔带过

2、生命结构

2.1 生命系统的结构层次

①细 胞:细胞是生物体的基本结构和功能单位,也是最基本的生命系统。 ②组 织:由形态相似、结构和功能相同的一群细胞和细胞间质联合在一起构成 ③器 官:不同的组织按照一定的次序结合在一起 ④系 统:指彼此间互相作用、互相依赖的组分有规律地结合而形成的整体。能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起 ⑤个 体:由不同的器官或系统协调配合共同完成复杂的生命活动的生物,是最直观的,例如:一个人,一匹马。 ⑥种 群:在一定的自然区域内,同种生物的所有个体是一个种群,例如:同一鱼塘内的鲤鱼或同一树林内的杨树。 ⑦群 落:在一定的自然区域内,所有的种群组成一个群落,例如:一片树林中的所有生物是一个群落,一片草地上的所有生物也是一个群落。 ⑧生态系统:可以体现生命现象和生命活动规律的整体,是分层次的。在一定的自然区域内,生物群落与无机环境相互形成的统一整体,例如:森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统(分为湖泊生态系统、池塘生态系统、河流生态系统等。又分为生物系统和非生物系统,其中生物系统包括动物,植物和微生物。 ⑨生 物 圈:由地球上所有的生物和这些生物生活的无机环境共同组成。是最大的生命系统。

动物:细胞→组织→器官→系统→个体 植物:细胞→组织→器官→个体 单细胞生物:既属于细胞层次又属于个体层次。 病毒没有结构层次,因为它没有细胞结构,属于非细胞生物,病毒不属于生命系统的任何层次。

2.2 九大系统

九大系统是指运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、免疫系统、神经系统和循环系统。更多请查看 百度百科

2.3 人体器官

各大系统有很多器官组成,详情请看 百度百科

2.4 组织

组织是界于细胞,及器官之间的细胞架构,由许多形态相似的细胞及细胞间质所组成。人体的组织分为上皮组织、结缔组织、神经组织和肌肉组织四种。百度百科

2.5 细胞

简介 细胞是生物体基本的结构和功能单位。一般来说,细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成,即单细胞生物,高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为原核细胞、真核细胞两类,但也有人提出应分为三类,即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。百度百科

细胞的基本构成

细胞主要由细胞核与细胞质构成,表面有细胞膜。高等植物细胞膜外有细胞壁,细胞质中常有质体,体内有叶绿体和液泡,还有线粒体。动物细胞无细胞壁,细胞质中常有中心体,而高等植物细胞中则无。细胞有运动、营养和繁殖等机能。

细胞壁

在细菌、真菌、植物的生物,其组成的细胞都具有细胞壁(cell wall),而原生生物则有一部分的生物体具有此构造,但是动物没有。

植物细胞壁主要成分是纤维素,经过有系统的编织形成网状的外壁。可分为中胶层、初生细胞壁、次生细胞壁。中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间,最先形成的间隔,主要成分是果胶质(一种多糖类),随后在中胶层两侧形成初生细胞壁,初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成,如同一条一条的线以接近直角的方式排列,再以木质素等多糖类黏接。真菌细胞壁则是由几丁质、纤维素等多糖类组成,其中几丁质是含有碳水化合物和氨,性柔软,有弹性,与钙盐混杂则硬化,形成节肢动物的外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体,有保护功能。细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。

细胞膜

细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜,叫做细胞膜(cell membrane)。这层由蛋白质分子和磷脂双分子层组成的薄膜,水和氧气等小分子物质能够自由通过,而某些离子和大分子物质则不能自由通过。因此,它除了起着保护细胞内部的作用以外,还具有控制物质进出细胞的作用:既不让有用物质任意地渗出细胞,也不让有害物质轻易地进入细胞。此外,它能进行细胞间的信息交流。

细胞质

细胞膜包着的黏稠透明的物质,叫做细胞质。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒,这些颗粒多数具有一定的结构和功能,类似生物体的各种器官,因此叫做细胞器。例如,在绿色植物的叶肉细胞中,能看到许多绿色的颗粒,这就是一种细胞器,叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中,往往还能看到一个或几个液泡,其中充满着液体,叫做细胞液。在成熟的植物细胞中,液泡合并为一个中央大液泡,其体积占去整个细胞的大半。细胞质被挤压为一层。细胞膜以及液泡膜和两层膜之间的细胞质称为原生质层。

细胞质不是凝固静止的,而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内,细胞质往往围绕液泡循环流动,这样便促进了细胞内物质的转运,也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛,细胞质流动越快,反之,则越慢。细胞死亡后,其细胞质的流动也就停止了。

细胞器

①线粒体 线粒体(mitochondria/mitochonrion)线粒体是一些线状、小杆状或颗粒状的结构,在活细胞中可用詹纳斯绿(janus green)染成蓝绿色。在电子显微镜下观察,线粒体表面是由双层膜构成的。内膜向内形成一些隔,称为线粒体嵴(cristae)。在线粒体内有丰富的酶系统。线粒体是细胞呼吸的中心,它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构,它能将营养物质(如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等)氧化产生能量,储存在atp(三磷酸腺苷)的高能磷酸键上,供给细胞其他生理活动的需要,因此有人说线粒体是细胞的“动力工厂”。 ②叶绿体 叶绿体(chloroplasts)是绿色植物细胞中重要的细胞器,其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、基粒(类囊体)和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构,在类囊体薄膜上,有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质,其中含有与光合作用有关的酶。基质中还含有dna。 [10] ③内质网 内质网(endoplasmic reticulum)是细胞质中由膜构成的网状管道系统广泛的分布在细胞质基质内。它与细胞膜及核膜相通连,对细胞内蛋白质及脂质等物质的合成和运输起着重要作用。内质网根据其表面有无附着核糖体可分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面有附着核糖体,具有运输蛋白质的功能,滑面内质网内含许多酶,与糖脂类和固醇类激素的合成与分泌有关。 ④高尔基复合体 高尔基复合体(golgi apparatus/golgi body)位于细胞核附近的网状囊泡,是细胞内的运输和加工系统。能将粗面内质网运输的蛋白质进行加工、浓缩和包装成分泌泡和溶酶体。 ⑤核糖体 核糖体(ribosomes)是椭球形的粒状小体,有些附着在内质网膜的外表面(供给膜上及膜外蛋白质),有些游离在细胞质基质中(供给膜内蛋白质,不经过高尔基体,直接在细胞质基质内的酶的作用下形成空间构形),是合成蛋白质的重要基地。 ⑥中心体 中心体(centrosome)存在于动物细胞和某些低等植物细胞中,因为它的位置靠近细胞核,所以叫中心体。每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及其周围的物质组成,动物细胞的中心体与有丝分裂有密切关系。中心粒(centriole)这种细胞器的位置是固定的,具有极性的结构。在间期细胞中,经固定、染色后所显示的中心粒仅仅是1或2个小颗粒。而在电子显微镜下观察,中心粒是一个柱状体,长度约为0.3μm~0.5μm,直径约为0.15μm,它是由9组小管状的亚单位组成的,每个亚单位一般由3个微管构成。这些管的排列方向与柱状体的纵轴平行。 ⑦液泡 液泡(vacuole)是植物细胞中的泡状结构。成熟的植物细胞中的液泡很大,可占整个细胞体积的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡内有细胞液,其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质,可以达到很高的浓度。因此,它对细胞内的环境起着调节作用,可以使细胞保持一定的渗透压,保持膨胀的状态。动物细胞也同样有小液泡。 ⑧溶酶体 囊状小体或小泡,内含多种水解酶,具有自溶和异溶作用。自溶作用是指溶酶体消化分解细胞内损坏和衰老的细胞器的过程,异溶作用是指消化和分解被细胞吞噬的病原微生物及其细胞碎片的过程。溶酶体是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器。其内含有很多种水解酶类,能够分解很多物质。 ⑨微丝及微管 在细胞质内除上述结构外,还有微丝(microfilament)和微管(microtubule)等结构,它们的主要机能不只是对细胞起骨架支持作用,以维持细胞的形状,如在红血细胞微管成束平行排列于盘形细胞的周缘,又如上皮细胞微绒毛中的微丝;它们也参加细胞的运动,如有丝分裂的纺锤丝,以及纤毛、鞭毛的微管。此外,细胞质内还有各种内含物,如糖原、脂类、结晶、色素等。

细胞核

细胞核(nucleus)是真核细胞内最大、最重要的细胞结构,是细胞遗传与代谢的调控中心,是真核细胞区别于原核细胞最显著的标志之一(极少数真核细胞无细胞核,如哺乳动物的成熟的红细胞,高等植物成熟的筛管细胞等)。 [1] (初中老教材、高中教材或一些国外教材认为细胞核不是细胞器,大学细胞生物学则认为是细胞器,这里以大学教材为准),它主要由核膜(nuclear membrane)、染色质(chromatin)、核仁(nucleolus)、核基质(nuclear matrix) 等组成。

细胞质里含有一个近似球形的细胞核(nucleus),是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央,成熟的植物细胞的细胞核,往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质,易被洋红、苏木精、甲基绿、龙胆紫溶液等碱性染料染成深色,叫做染色质(chromatin)。生物体用于传种接代的物质即遗传物质,就在染色质上。当细胞进行有丝分裂时,染色质在分裂间期螺旋缠绕成染色体。

多数细胞只有一个细胞核,有些细胞含有两个或多个细胞核,如肌细胞、肝细胞等。细胞核可分为核膜、染色质、核液和核仁四部分。核膜与内质网相通连,染色质位于核膜与核仁之间。染色质主要由蛋白质和dna组成。dna是一种有机物大分子,又叫脱氧核糖核酸,是生物的遗传物质。在有丝分裂时,染色体复制,dna也随之复制为两份,平均分配到两个子细胞中,使得后代细胞染色体数目恒定,从而保证了后代遗传特性的稳定。还有rna,rna是dna在复制时形成的单链,它传递信息,控制合成蛋白质,其中有转移核糖核酸(trna)、信使核糖核酸(mrna)和核糖体核糖核酸(rrna)。细胞核的机能是保存遗传物质,控制生化合成和细胞代谢,决定细胞或机体的性状表现,把遗传物质从细胞(或个体)一代一代传下去。但细胞核不是孤立的起作用,而是和细胞质相互作用、相互依存而表现出细胞统一的生命过程。细胞核控制细胞质;细胞质对细胞的分化、发育和遗传也有重要的作用。

细胞的活动进程

分裂 一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞,分裂后形成的新细胞称子细胞。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖,在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。 [15] 分化 细胞的分化是指分裂后的细胞,在形态、结构和功能上向着不同方向变化的过程。细胞分化是形成不同的组织,分化前和分化后的细胞不属于一类型。那些形态相似的,结构相同,具有一定功能的细胞群叫做组织。不同的组织,按一定的顺序组成器官。各种器官协调配合,形成系统。各种器官和系统组成生命体。细胞的癌变是细胞的一种不正常的分化方式。每个正常细胞细胞核内都有原癌基因。发生癌变的细胞原本是正常细胞,由于受到外界致癌因子(致癌因子包括物理致癌因子,主要指辐射,如紫外线、x射线等),化学致癌因子(例如黄曲霉毒素、亚硝酸盐等),生物致癌因子(rous肉瘤病毒、乙肝病毒等)作用,导致细胞内原癌基因被激活,激活的原癌基因控制细胞发生癌变。 癌变的细胞在细胞形态、结果、功能上都发生了一定的变化。 死亡

细胞死亡是细胞衰老的结果,是细胞生命现象的终止。包括急性死亡(细胞坏死)和程序化死亡(细胞凋亡)。细胞死亡最显著的现象,是原生质的凝固。事实上细胞死亡是一个渐进过程,要决定一个细胞何时已死亡是较困难的。除非用固定液等人为因素瞬间使其死亡。那么,怎样鉴定一个细胞是否死亡了呢?通常采用活体染色法来鉴定。如用中性红染色时,生活细胞只有液泡系染成红色,如果染料扩散,细胞质和细胞核都染成红色,则标志这个细胞已死亡。细胞衰老的研究只是整个衰老生物学(老年学、人类学)研究中的一部分。所谓衰老生物学是研究生物衰老的现象、过程和规律。其任务是要揭示生物(人类)衰老的特征,探索发生衰老的原因和机理,寻找推迟衰老的方法,根本目的在于延长生物(人类的寿命。多细胞有机体细胞,依寿命长短不同可划分为两类,即干细胞和功能细胞。干细胞在整个一生都保持分裂能力,直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如表皮生发层细胞、生血干细胞等。细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程,也常常被称为程序化细胞死亡。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。这一假说是基于hayflick界限提出的。指细胞在发育的一定阶段出现正常的自然死亡,它与细胞的病理死亡有根本的区别。细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行,自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。例如:蝌蚪尾的消失,骨髓和肠的细胞凋亡,脊椎动物的神经系统的发育,发育过程中手和足的成形过程。

细胞的繁殖方式

细胞的繁殖是通过细胞的分裂来实现的,连续分裂的细胞从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止为一个细胞周期。细胞分裂的方式共有四种,其中真核细胞有3种:有丝分裂、无丝分裂、减数分裂,前两种为体细胞分裂;而原核细胞的分裂方式为二分裂。 有丝分裂 从细胞在一次分裂结束后到下一次分裂之前是分裂间期,细胞周期的大部分时间处于分裂间期,大约占细胞的90%~95%,分裂间期中,细胞完成dna分子的复制和有关蛋白质的合成。在分裂间期结束之后,就进入分裂期。分裂期是一个连续的过程,人们为了研究方便,把分列期分为四个时期:前期、中期、后期、末期。

前期;是细胞分裂的开始。细胞外形一般变圆,中心体的中心粒分离,并向细胞的两极移动。四周出现发射状细丝。核膨大、脱氧核糖核酸增多,核染色加深,不规则的染色质形成丝状染色体,并缩短变粗。核仁及核膜消失,核质与细胞质混合。中期;两个中心体接近两极,它们之间有丝相连,呈纺锤形,叫纺锤体。染色体移到细胞中央赤道部,呈星芒状排列;后来染色体纵裂为二。后期;已经纵裂的染色体分为两组,由赤道部向两极的中心体方向移动,细胞器亦随之均等分配。趋向两极,细胞体在赤道部开始横缢变窄。末期;染色体移动到两极的中心体附近,重新聚到一起,转变为染色质丝,核膜、核仁、又重新出现。细胞体在赤道部愈益狭窄

植物细胞的有丝分裂与动物细胞类似。但是高等植物细胞中没有中心体,纺锤丝由细胞两级发出。分裂末期不是由细胞膜向内凹陷将两个细胞分开,而是在细胞中央赤道处形成细胞板。

无丝分裂

直接分裂是最早发现的一种细胞分裂方式,早在1841年就在鸡胚的血细胞中看到。因为这种分裂方式是细胞核和细胞质的直接分裂,所以叫做直接分裂。又因为分裂时没有纺锤丝出现,所以叫做无丝分裂。只有部分动物的部分细胞可以进行无丝分裂,比如蛙的红细胞。

直接分裂的早期,球形的细胞核和核仁都伸长。然后细胞核进一步伸长呈哑铃形,中央部分狭细。最后,细胞核分裂,这时细胞质也随着分裂,并且在滑面型内质网的参与下形成细胞膜。在直接分裂中,核膜和核仁都不消失,没有染色体的出现,当然也就看不到染色体复制的规律性变化。但是,这并不说明染色质没有发生深刻的变化,实际上染色质也要进行复制,并且细胞要增大。当细胞核体积增大一倍时,细胞核就发生分裂,核中的遗传物质就分配到子细胞中去。至于核中的遗传物质dna是如何分配的,还有待进一步的研究。

关于直接分裂的问题,长期以来就有不同的看法。有些人认为直接分裂不是正常细胞的增殖方式,而是一种异常分裂现象;另一些人则主张直接分裂是正常细胞的增殖方式之一,主要见于高度分化的细胞,如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。

减数分裂

这种细胞分裂形式是随着配子生殖而出现的,凡是进行有性生殖的动、植物都有减数分裂过程。减数分裂与正常的有丝分裂的不同点,在于减数分裂时进行2次连续的核分裂,细胞分裂了2次,其中染色体只分裂一次,结果染色体的数目减少一半。

减数分裂发生的时间,每类生物是固定的,但在不同生物类群之间可以是不同的。大致可分为3种类型,一是合子减数分裂或称始端减数分裂,减数分裂发生在受精卵开始卵裂时,结果形成具有半数染色体数目的有机体。这种减数分裂形式只见于很少数的低等生物。二是孢子减数分裂或称中间减数分裂,发生在孢子形成时,即在孢子体和配子体世代之间。这是高等植物的特征。三是配子减数分裂或称终端减数分裂,是一般动物的特征,包括所有后生动物、人和一些原生动物。这种减数分裂发生在配子形成时,发生在配子形成过程中成熟期的最后2次分裂,结果形成精子和卵。

减数分裂的具体过程是很复杂的,它包括2次细胞分裂。第一次分裂的前期较长,一般把这个前期分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期,这前期ⅰ(表示第一次分裂前期)之后是中期ⅰ、后期ⅰ和末期ⅰ;经过减数分裂间期(很短或看不出来),进入前期ⅱ、中期ⅱ、后期ⅱ、末期ⅱ,也有的不经过间期。

在减数分裂过程中,细胞分裂2次,但染色体只分裂一次,结果染色体数目减少了一半。一般说来,第一次分裂是同源染色体分开,染色体的数目减少一半,是减数分裂。第二次分裂是姊妹染色单体分开,染色体的数目没有减少,是等数分裂。但严格说来,这样说是笼统的。如果从遗传上来分析,并不如此简单,因为它涉及到染色体的交换、重组等。

减数分裂对维持物种的染色体数目的恒定性,对遗传物质的分配、重组等都具有重要意义,这对生物的进化发展都是极为重要的。

二分裂 细菌等多数微生物的无性繁殖方式。在分裂过程中菌体细胞的长度先延伸约两倍,中部由胞浆和细胞壁形成分隔,染色体分裂,分配到两个细胞中,最后形成两个形状和大小基本相同的子细胞,其增殖速度以 的几何级数增长。分裂后子细胞可能彼此分离,也可能连在一起而成对、成链、成丛或叠联等。酵母也以二分裂法繁殖 。

细胞的化学成分

组成细胞的基本元素是:o、c、h、n、s、k、ca、p、mg,其中o、c、h、n四种元素占90%以上。细胞化学物质可分为两大类:无机物和有机物。在无机物中水是最主要的成分,约占细胞物质总含量的75%-80%。

1. 水与无机盐

(一)水是原生质最基本的物质 水在细胞中不仅含量最大,而且由于它具有一些特有的物理化学属性,使其在生命起源和形成细胞有序结构方面起着关键的作用。可以说,没有水,就不会有生命。水在细胞中以两种形式存在:一种是游离水,约占95%;另一种是结合水,通过氢键或其他键同蛋白质结合,约占4%~5%。随着细胞的生长和衰老,细胞的含水量逐渐下降,但是活细胞的含水量不会低于75%。 水在细胞中的主要作用是,溶解无机物、调节温度、参加酶反应、参与物质代谢和形成细胞有序结构。

(二)无机盐 细胞中无机盐的含量很少,约占细胞总重的1%。盐在细胞中解离为离子,离子的浓度除了具有调节渗透压和维持酸碱平衡的作用外,还有许多重要的作用。 主要的阴离子有cl-、po4-和hco3-,其中磷酸根离子在细胞代谢活动中最为重要:①在各类细胞的能量代谢中起着关键作用;②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分;③调节酸碱平衡,对血液和组织液ph起缓冲作用。 主要的阳离子有:na 、k 、ca2 、mg2 、fe2 、fe3 、mn2 、cu2 、co2 、mo2 。

2. 细胞的有机分子

细胞中有机物达几千种之多,约占细胞干重的90%以上,它们主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。有机物中主要由四大类分子所组成,即蛋白质、核酸、脂类和糖,这些分子约占细胞干重的90%以上。

(一)蛋白质 在生命活动中,蛋白质是一类极为重要的大分子,几乎各种生命活动无不与蛋白质的存在有关。蛋白质不仅是细胞的主要结构成分,而且更重要的是,生物专有的催化剂——酶是蛋白质,因此细胞的代谢活动离不开蛋白质。一个细胞中约含有104种蛋白质,分子的数量达1011个。

(二)核酸 核酸是生物遗传信息的载体分子,所有生物均含有核酸。核酸是由核苷酸单体聚合而成的大分子。核酸可分为核糖核酸rna和脱氧核糖核酸两大类dna。当温度上升到一定高度时,dna双链即解离为单链,称为变性(denaturation)或熔解(melting),这一温度称为熔解温度(melting temperature,tm)。碱基组成不同的dna,熔解温度不一样,含g-c对(3条氢键)多的dna,tm高;含a-t对(2条氢键)多的,tm低。当温度下降到一定温度以下,变性dna的互补单链又可通过在配对碱基间形成氢键,恢复dna的双螺旋结构,这一过程称为复性(renaturation)或退火(annealing)。

(三)糖类 细胞中的糖类既有单糖,也有多糖。细胞中的单糖是作为能源以及与糖有关的化合物的原料存在。重要的单糖为五碳糖(戊糖)和六碳糖(己糖),其中最主要的五碳糖为核糖,最重要的六碳糖为葡萄糖。葡萄糖不仅是能量代谢的关键单糖,而且是构成多糖的主要单体。 多糖在细胞结构成分中占有主要的地位。细胞中的多糖基本上可分为两类:一类是营养储备多糖;另一类是结构多糖。作为食物储备的多糖主要有两种,在植物细胞中为淀粉(starch),在动物细胞中为糖元(glycogen)。在真核细胞中结构多糖主要有纤维素(cellulose)和几丁质(chitin)。

(四)脂类 脂类包括:脂肪酸、中性脂肪、类固醇、蜡、磷酸甘油酯、鞘脂、糖脂、类胡萝卜素等。脂类化合物难溶于水,而易溶于非极性有机溶剂。 1、中性脂肪(neutral fat) ①甘油酯:它是脂肪酸的羧基同甘油的羟基结合形成的甘油三酯(triglyceride)。甘油酯是动物和植物体内脂肪的主要贮存形式。当体内碳水化合物、蛋白质或脂类过剩时,即可转变成甘油酯贮存起来。甘油酯为能源物质,氧化时可比糖或蛋白质释放出高两倍的能量。营养缺乏时,就要动用甘油酯提供能量。 ②蜡:脂肪酸同长链脂肪族一元醇或固醇酯化形成蜡(如蜂蜡)。蜡的碳氢链很长,熔点要高于甘油酯。细胞中不含蜡质,但有的细胞可分泌蜡质。如:植物表皮细胞分泌的蜡膜;同翅目昆虫的蜡腺、如高等动物外耳道的耵聍腺。 2、磷脂 磷脂对细胞的结构和代谢至关重要,它是构成生物膜的基本成分,也是许多代谢途径的参与者。分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类。 3、糖脂 糖脂也是构成细胞膜的成分,与细胞的识别和表面抗原性有关。

4、萜类和类固醇类 这两类化合物都是异戊二烯(isoptene)的衍生物,都不含脂肪酸。 生物中主要的萜类化合物有胡萝卜素和维生素a、e、k等。还有一种多萜醇磷酸酯,它是细胞质中糖基转移酶的载体。 类固醇类(steroids)化合物又称甾类化合物,其中胆固醇是构成膜的成分。另一些甾类化合物是激素类,如雌性激素、雄性激素、肾上腺激素等。

2.6 dna

脱氧核糖核酸(dna)是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。dna携带有合成rna和蛋白质所必需的遗传信息,是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。

dna由脱氧核苷酸组成的大分子聚合物。脱氧核苷酸由碱基、脱氧核糖和磷酸构成。其中碱基有4种:腺嘌呤(a)、鸟嘌呤(g)、胸腺嘧啶(t)和胞嘧啶(c)。

dna 分子结构中,两条多脱氧核苷酸链围绕一个共同的中心轴盘绕,构成双螺旋结构。脱氧核糖-磷酸链在螺旋结构的外面,碱基朝向里面。两条多脱氧核苷酸链反向互补,通过碱基间的氢键形成的碱基配对相连,形成相当稳定的组合。

dna中的核苷酸中碱基的排列顺序构成了遗传信息。该遗传信息可以通过转录过程形成rna,然后其中的mrna通过翻译产生多肽,形成蛋白质。

主要类别

单链dna 单链dna(single-stranded dna)大部分dna以双螺旋结构存在,但一经热或碱处理就会变为单链状态。单链dna就是指以这种状态存在的dna。单链dna在分子流体力学性质、吸收光谱、碱基反应性质等方面都和双链dna不同。某些噬菌体粒子内含有单链环状的dna,这样的噬菌体dna在细胞内增殖时则形成双链dna。

闭环dna 闭环dna(closed circular dna)没有断口的双链环状dna,亦称为超螺旋dna。由于具有螺旋结构的双链各自闭合,结果使整个dna分子进一步旋曲而形成三级结构。另外如果一条或二条链的不同部位上产生一个断口,就会成为无旋曲的开环dna分子。从细胞中提取出来的质粒或病毒dna都含有闭环和开环这二种分子。可根据两者与色素结合能力的不同,而将两者分离开来。

垃圾dna 垃圾dna(junk dna)是指生物体内不翻译成蛋白质的dna,过去多认为它们无用,所以称为垃圾dna [13] 。后来,科学家发现垃圾dna中包含有重要的调节机制,从而能够控制基础的生物化学反应和发育进程,这将帮助生物进化出更为复杂的机体。生物越复杂,垃圾dna似乎就越重要。

基因组结构

真核生物基因组dna位于细胞核内,线粒体和叶绿体内也有dna。原核生物dna被包裹在细胞质中不含细胞膜的不规则细胞器类核中 。 遗传信息包含在基因中,基因是能够影响生物体表型的遗传单位。每个基因含有开放阅读框(能够转录成rna的区域)和由启动子和增强子组成的调节区。 在许多物种中,只有一小部分基因组序列可以被转录和翻译。例如,人类基因组中只有1.5%序列含有编码蛋白质的外显子,超过50%的人类基因组由重复的非编码dna序列组成 。在任何情况下,不编码蛋白质的dna序列也可以转录成非编码rna,参与基因表达的调控 。 一些非编码序列是对染色体的结构组成部分。端粒和着丝粒区域通常含有非常少的基因,但对于染色体的功能和稳定性是必需的 。

遗传密码

遗传密码是一组规则,将dna或rna序列以三个核苷酸为一组的密码子转译为蛋白质的氨基酸序列,以用于蛋白质合成。密码子由mrna上的三个核苷酸(例如acu,cag,uuu)的序列组成,每三个核苷酸与特定氨基酸相关。例如,三个重复的胸腺嘧啶(uuu)编码苯丙氨酸。使用三个字母,可以拥有多达64种不同的组合。由于有64种可能的三联体和仅20种氨基酸,因此认为遗传密码是多余的(或简并的):一些氨基酸确实可以由几种不同的三联体编码。但每个三联体将对应于单个氨基酸。最后,有三个三联体不编码任何氨基酸,它们代表停止(或无意义)密码子,分别是uaa,uga和uag 。

dna复制

dna复制是指dna双链在细胞分裂以前进行的复制过程,复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样。这个过程是通过名为半保留复制的机制来得以顺利完成的。复制可以分为以下几个阶段:

起始阶段:解旋酶在局部展开双螺旋结构的dna分子为单链,引物酶辨认起始位点,以解开的一段dna为模板,按照5’到3’方向合成rna短链。形成rna引物。dna片段的生成:在引物提供了3’-oh末端的基础上,dna聚合酶催化dna的两条链同时进行复制过程,由于复制过程只能由5’->3’方向合成,因此一条链能够连续合成,另一条链分段合成,其中每一段短链成为冈崎片段(okazaki fragments)。rna引物的水解:当dna合成一定长度后,dna聚合酶水解rna引物,补填缺口。dna连接酶将dna片段连接起来,形成完整的dna分子。最后dna新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状。

dna与蛋白质的相互作用

结合dna的蛋白质 结构蛋白可与dna结合,是非专一性dna-蛋白质交互作用的常见例子。染色体中的结构蛋白与dna组合成复合物,使dna组织成紧密结实的染色质构造。

结合dna的酶 核酸酶:核酸酶是能够切割dna链的酶,因为它们催化磷酸二酯键的水解。从位于dna链末端的核苷酸开始水解dna的核酸酶称为核酸外切酶。另一方面,直接切入dna链的那些是内切核酸酶。分子生物学中使用最广泛的核酸酶,称为限制性内切酶,以切割特定序列的dna。

dna连接酶:是能够使用来自atp或nad的化学能将先前切割或断裂的dna链聚集在一起的酶。连接酶在dna滞后链复制中特别重要,因为它们将冈崎碎片组合成dna链。连接酶在dna修复和基因重组中也发挥重要作用。

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转录和翻译

转录(transcription)是遗传信息从dna流向rna的过程。即以双链dna中的确定的一条链(模板链用于转录,编码链不用于转录)为模板,以a,u,c,g四种核糖核苷酸为原料,在rna聚合酶催化下合成rna的过程。作为蛋白质生物合成的第一步,进行转录时,一个基因会被读取并被复制为mrna,即特定的dna片断作为遗传信息模板,以依赖dna的rna聚合酶作为催化剂,通过碱基互补的原则合成前体mrna。rna聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体,完成转录起始、延伸、终止等过程。生成的mrna携有的密码子,进入核糖体后可以实现蛋白质的合成。转录仅以dna的一条链作为模板,被选为模板的单链称为模板链,亦称无义链;另一条单链称为非模板链,即编码链,因编码链与转录生成的rna序列t变为u外其他序列一致,所以又称有义链。dna上的转录区域称为转录单位。

基因是含有能够影响生物体表型特征的遗传信息的dna序列。基因内的dna碱基序列作为模板可以合成rna分子,在大多数情况下,rna分子被翻译成多肽,最终称为蛋白质。 将基因的核苷酸序列复制到rna链中的过程称为转录,由rna聚合酶催化发生。 rna链有不同的命运:一些rna分子实际上具有结构(例如在核糖体内发现的那些rrna)或催化(如核酶)功能;绝大多数rna经历成熟过程产生mrna,被翻译成蛋白质。 翻译过程发生在细胞质中,其中mrna与核糖体结合,并由遗传密码介导。核糖体允许顺序读取mrna密码子,有利于它们识别和与特定trna相互作用,这些trna携带对应于每个单个密码子的氨基酸分子。

转录时,细胞通过碱基互补的原则来生成一条带有互补碱基的mrna,通过它携带密码子到核糖体中可以实现蛋白质的合成。与dna的复制相比,转录有很多相同或相似之处,亦有其自己的特点。转录中,一个基因会被读取并复制为mrna。就是说,以特定的dna片段作为模板,以dna依赖的rna聚合酶作为催化剂,合成前体mrna。

转录过程

转录的启动 dna上存在着转录的起始信号,它是特殊的核苷酸序列,称为启动子。转录是由rna聚合酶全酶结合于启动子而被启动的。 转录的起始 当聚合酶结合到启动子上后,在启动子附近将dna局部解链,约解开17个碱基对。 链的延伸 当s因子从核心酶上脱落后,核心酶与dna链的结合变得疏松(依靠其蛋白质的碱性与酸性核酸之间的非特异性的静电引力),可以在模板链上滑动,方向为dna模板链的 3′→ 5′,同时将核苷酸逐个加到生长的rna链的3’-oh端,使rna链以 5′→ 3′方向延伸。 转录的终止 dna分子上有终止转录的特殊信号,也是特定的核苷酸序列,称为终止子。rna聚合酶可以识别终止子,它在一种蛋白质 —— r因子的帮助下,终止转录,放出rna链;有时,rna聚合酶不需要r因子的帮助即可终止转录。

转录的调节控制 转录的调节控制是基因表达调节控制中的一个重要环节。促进基因转录叫正调节,抑制基因转录叫负调节。

在原核生物方面1961年f.雅各布和j.莫诺提出的操纵子学说,得到许多人的验证和充实。操纵子通常的调控方式为: ①诱导和阻遏作用;②环腺苷酸(camp)和降解物活化蛋白(cap)的调节作用;③弱化作用。

对真核细胞基因转录的调节控制目前知道得很少。同种高等生物每个个体的各个体细胞都有全套相同的基因,只是由于在发育过程中基因表达的调节控制(包括转录的调节控制)不同,因而发育成各种不同的组织和器官。目前认为,动物(包括人)都含有癌基因,但有的致癌,有的则不致癌,这也可能是由于转录与翻译的调控不同。另外,真核dna中的结构基因只占总量的10%左右,大部分dna顺序都可能起调节控制作用。

信使rna

信使rna,中文译名“信使核糖核酸”,是由dna的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息能指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸。

以细胞中基因为模板,依据碱基互补配对原则转录生成mrna后,mrna就含有与dna分子中某些功能片段相对应的碱基序列,作为蛋白质生物合成的直接模板。mrna虽然只占细胞总rna的2%~5%,但种类最多,并且代谢十分活跃,是半衰期最短的一种rna,合成后数分钟至数小时即被分解。

信使rna(mrna)是一大类rna分子,它将遗传信息从dna传递到核糖体,在那里作为蛋白质合成模板并决定基因表达蛋白产物肽链的氨基酸序列。 rna聚合酶将初级转录物mrna(称为前mrna)转录成加工过的成熟mrna,这种成熟的mrna被翻译成蛋白质。

如在dna中一样,mrna遗传信息也保存在核苷酸序列中,其被排列成由每个三个碱基对组成的密码子。每个密码子编码特定氨基酸,但终止密码子例外,因为其终止蛋白质合成。

将密码子翻译成氨基酸的过程需要另外两种类型的rna:转移rna(trna)和核糖体rna(rrna)。trna介导密码子的识别并提供相应的氨基酸,rrna是核糖体蛋白质制造机械的核心组成部分。

mrna的转运 真核生物和原核生物之间的另一个区别是mrna的转运。由于真核转录和翻译是在不同的细胞器内进行的,真核mrna必须从细胞核输出到细胞质。 这一过程可能受不同信号通路的调节。成熟的mrna通过其加工的修饰被识别,在结合帽结合蛋白cbp20和cbp80及转录/输出复合物(trex)后通过核孔被输出到细胞质。

mrna的翻译 已经加工并转运至细胞质的真核mrna(即成熟mrna)在核糖体的翻译发生在细胞质中自由漂浮的核糖体中,或者通过信号识别颗粒导向到的内质网中。

因为原核mrna不需要加工或转运,所以原核生物mrna在核糖体的翻译可以在转录结束后立即开始。因此,可以说原核生物的mrna翻译与转录偶联发生。

mrna的降解 同一细胞内的不同mrna具有不同的寿命(稳定性)。在细菌细胞中,单个mrna可以存活数秒至超过一小时,但平均寿命为1至3分钟,因此,细菌mrna的稳定性远低于真核mrna。哺乳动物细胞mrna的寿命从几分钟到几天不等。mrna的稳定性越高,从该mrna产生的蛋白质越多。 mrna的有限寿命使细胞能够快速改变蛋白质合成以响应其不断变化的需求。有许多机制可导致mrna的降解。

转运rna

转运rna(transfer rna),又称传送核糖核酸、转移核糖核酸,通常简称为trna。是一种由76-90个核苷酸所组成的rna,其3’端可以在氨酰-trna合成酶催化之下,接附特定种类的氨基酸。

trna功能主要是携带氨基酸进入核糖体,在mrna指导下合成蛋白质。即以mrna为模板,将其中具有密码意义的核苷酸顺序翻译成蛋白质中的氨基酸顺序(见蛋白质的生物合成、核糖体)。trna与mrna是通过反密码子与密码子相互作用而发生关系的。在肽链生成过程中,第一个进入核糖体与mrna起始密码子结合的trna叫起始trna,其余trna参与肽链延伸,称为延伸trna,按照mrna上密码的排列,携带特定氨基酸的trna依次进入核糖体。形成肽链后,trna即从核糖体释放出来。整个过程叫做trna循环,如下图所示。 生物合成:在生物体内,dna分子上的trna基因经过转录生成trna前体,然后被加工成成熟的trna。 人工合成:1981年,中国科学家王德宝等用化学和酶促合成相结合的方法首次全合成了酵母丙氨酸trna。它由76个核苷酸组成,其中包括天然分子中的全部修饰成分,产物具与天然分子相似的生物活性(见核糖核酸和核酸人工合成)。

2.7 肽链

肽链由多个氨基酸脱水缩合形成肽键(化学键)连接而成。

两个氨基酸相连为二肽,依此类推还有三肽、四肽……10个以下氨基酸组成的称寡肽(小分子肽),超过十个就是多肽,而超过五十个就被称为蛋白质。大分子蛋白质多是组成氨基酸超过100的长肽链。

肽链与肽键、氨基酸、水分子、蛋白质之间的联系

肽键 是指在氨基酸相互连接形成蛋白质时,各个氨基酸之间相互连接的那个化学键,就称为肽键。[其实肽键是在两个氨基酸连接时,由一个氨基酸的羧基(-cooh)与另一个氨基酸的氨基(-nh2)相互连接所形成的化学键(-nh-co-]。

水分子 在两个氨基酸连接形成肽键时会脱出(或说生成)一分子水。即有多少个肽键形成,就会脱出多少分子水。那么一条肽链中含有多少个肽键,就会有多少个水分子脱出。

蛋白质 一条肽链含有多个肽键,一个蛋白质分子由一条或多条肽链组成。

肽链计算 肽键数=脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数 蛋白质分子量=氨基酸总数×氨基酸平均分子量-脱去水分子数×18

2.8 蛋白质折叠

蛋白质折叠 是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。通过这一物理过程,蛋白质从无规则卷曲折叠成特定的功能性三维结构。在从mrna序列翻译成线性的肽链时,蛋白质都是以去折叠多肽或无规则卷曲的形式存在。

结构决定功能,仅仅知道基因组序列并不能使我们充分了解蛋白质的功能,更无法知道它是如何工作的。蛋白质可凭借相互作用在细胞环境(特定的酸碱度、温度等)下自己组装自己,这种自我组装的过程被称为蛋白质折叠。

蛋白质折叠问题被列为“21世纪的生物物理学”的重要课题,它是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能,是极富挑战性的工作。

研究意义

蛋白质折叠机制的阐明将揭示生命体内的第二套遗传密码,这是它的理论意义。蛋白质折叠的研究,比较狭义的定义就是研究蛋白质特定三维空间结构形成的规律、稳定性和与其生物活性的关系。在概念上有热力学的问题和动力学的问题;蛋白质在体外折叠和在细胞内折叠的问题;有理论研究和实验研究的问题。这里最根本的科学问题就是多肽链的一级结构到底如何决定它的空间结构?既然前者决定后者,一级结构和空间结构之间肯定存在某种确定的关系,这是否也像核苷酸通过“三联密码”决定氨基酸顺序那样有一套密码呢?有人把这设想的一级结构决定空间结构的密码叫作“第二遗传密码”。

理论模型

框架模型(framework model) 框架模型 假设蛋白质的局部构象依赖于局部的氨基酸序列。在多肽链折叠过程的起始阶段,先迅速形成不稳定的二级结构单元; 称为“flickering cluster”,随后这些二级结构靠近接触,从而形成稳定的二级结构框架;最后,二级结构框架相互拼接,肽链逐渐紧缩,形成了蛋白质的三级结构。这个模型认为即使是一个小分子的蛋白也可以一部分一部分的进行折叠,其间形成的亚结构域是折叠中间体的重要结构。

塌缩模型(hydrophobic collapse model) 在疏水塌缩模型[5]中,疏水作用力被认为是在蛋白质折叠过程中起决定性作用的力的因素。在形成任何二级结构和三级结构之前首先发生很快的非特异性的疏水塌缩。

粘合机制(diffusion-collision-adhesion model) 该模型认为蛋白质的折叠起始于伸展肽链上的几个位点,在这些位点上生成不稳定的二级结构单元或者疏水簇,主要依靠局部序列的进程或中程(3-4个残基)相互作用来维系。它们以非特异性布朗运动的方式扩散、碰撞、相互黏附,导致大的结构生成并因此而增加了稳定性。进一步的碰撞形成具有疏水核心和二级结构的类熔球态中间体的球状结构。球形中间体调整为致密的、无活性的类似天然结构的高度有序熔球态结构。最后无活性的高度有序熔球态转变为完整的有活力的天然态。

生长模型(nuclear-condensation-growth model) 根据这种模型,肽链中的某一区域可以形成“折叠晶核”,以它们为核心,整个肽链继续折叠进而获得天然构象。所谓“晶核”实际上是由一些特殊的氨基酸残基形成的类似于天然态相互作用的网络结构,这些残基间不是以非特异的疏水作用维系的,而是由特异的相互作用使这些残基形成了紧密堆积。晶核的形成是折叠起始阶段限速步骤。

拼版模型(jig-saw puzzle model) 此模型[9]的中心思想就是多肽链可以沿多条不同的途径进行折叠,在沿每条途径折叠的过程中都是天然结构越来越多,最终都能形成天然构象,而且沿每条途径的折叠速度都较快,与单一途径折叠方式相比,多肽链速度较快,另一方面,外界生理生化环境的微小变化或突变等因素可能会给单一折叠途径造成较大的影响,而对具有多条途径的折叠方式而言,这些变化可能给某条折叠途径带来影响,但不会影响另外的折叠途径,因而不会从总体上干扰多肽链的折叠,除非这些因素造成的变化太大以致于从根本上影响多肽链的折叠。

格点模型 格点模型(也简称hp模型),最早是由dill等人1989年提出的。格点模型可分为二维模型和三维模型两类。二维格点模型就是在平面空间中产生正交的单位长度的网格,每个氨基酸分子按在序列中排序的先后顺序依次放置到这些网格交叉点上,在序列中相邻的氨基酸分子放置在格点中时也必须相邻,即相邻氨基酸分子在格点模型中的距离为1。但是需要注意的是,网格中的每个交叉点最多只能放置一个氨基酸分子,如果序列中的某个氨基酸分子已经放置在此位置上,则后序的氨基酸分子就不可以再放置在这个格点上。如果在放置氨基酸分子的过程中出现当前所要放置的氨基酸分子没有位置可以放置了,那就说明该构型是不合理的,需要重新放置。三维格点模型和二维格点模型相似,它是在三维空间中产生的单位长度的立体网格。格点中放置氨基酸分子的方法和二维的相同,但在二维格点模型中放置氨基酸分子时除了序列前两个氨基酸分子外最多只有三个方向可以选择,而在三维格点模型中复杂度提高了很多,放置氨基酸分子最多可以有五个方向可选。

扩展阅读: 高效预测几乎所有人类蛋白质结构,alphafold再登nature,数据库全部免费开放

3、相关工具

autodock

autodock是一款开源的分子模拟软件,最主要应用于执行配体—蛋白分子对接。

sybyl

sybyl完全的结合计算化学和分子模拟的环境,提供了解分子结构和性质的基量,特别指的是新的化学实体的性质。 基本操作平台(包括开发平台) 基于配体的药物设计(药效团概念、qsar和adme) 药物设计(虚拟筛选和de novo设计) 组合化学 (化学库设计和分子多样性) 结构生物学(大分子模拟和同源模建) 信息学 (生物信息学和化学信息学) nmr相关模块

discovery studio

discovery studio? (简称ds), 基于windows/linux系统和个人电脑、面向生命科学领域的新一代分子建模和模拟环境。它服务于生命科学领域的实验生物学家、药物化学家、结构生物学家、计算生物学家和计算化学家,应用于蛋白质结构功能研究,以及药物发现。为科学家提供易用的蛋白质模拟、优化和药物设计工具。通过高质量的图形、多年验证的技术以及集成的环境,ds将实验数据的保存、管理与专业水准的建模、模拟工具集成在一起,为研究队伍的合作与信息共享提供平台。 ds目前的主要功能包括:蛋白质的表征(包括蛋白-蛋白相互作用)、同源建模、分子力学计算和分子动力学模拟、基于结构药物设计工具(包括配体-蛋白质相互作用、全新药物设计和分子对接)、基于小分子的药物设计工具(包括定量构效关系、药效团、数据库筛选、admet)和组合库的设计与分析等。ds可以应用于生命科学以下研究领域:新药发现,生物信息学,结构生物学,酶学,免疫学,病毒学,遗传与发育生物学,肿瘤研究。

序列操作工具箱(version 2) 序列操作套件v2翻译自sequence manipulation suite(version 2),它是一款javascript程序集合,可用于生成、格式化、分析相对较短的dna序列和蛋白序列。一般被分子生物学家用于教学和程序算法测试。

4、人造生命体的探讨

从上述资料大家可以看到,从物理原子层面、到分子、到化合反应、到dna、rna的化学元素构成、再到肽链的合成,都十分清晰,整个过程是有理论基础相对可模拟的;但在肽链如何折叠、构造成不同功能性三维结构的蛋白质这块,是一个尚未解决的一个重大生物学问题。

从一级序列预测蛋白质分子的三级结构并进一步预测其功能,是极富挑战性的工作。alphafold 预测出了 35 万种蛋白质的结构,包括人类基因组所表达的约 2 万种蛋白质和其他 20 种生物学研究中常用模式生物(如大肠杆菌、酵母和果蝇)的蛋白质。

那么研究清楚蛋白质结构与dna的关系之后,是否就可以编码出人造生命体出来?远古生物例如恐龙、猛犸是否会再现人间?

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