《食品微生物学》第六章习题答案-江汉湖-董明盛主编

1.什么叫碳源、氮源和能源？并以某培养基为例说明各成分的作用。碳源：凡是可以被微生物利用，构成细胞代谢产物的的营养物质，统称为碳源。氮源：微生物可以利用的含氮化合物称为氮源。能源：能为微生物生命活动提供能量来源的营养物或辐射能称为能源。如：高氏1号培养基成分为可溶性淀粉20.0gKNO31.0g；K2HPO40.5g；MgSO4.7H2O0.5g；NaCl0.5g；FeSO4.7H2O0.01g；琼脂20.0g蒸馏水1000ml。pH7.0-7.2其中淀粉为碳源，也是能源。KNO3为氮源。K2HPO4、MgSO4、NaCl、FeSO4则提供微生物所需的无机盐类。2.什么叫生长因子？它包括哪几类？微生物与生长因子的关系如何？生长因子是微生物维持正常生命活动所不可缺少的、微量的特殊有机营养物，这些物质在微生物自身不能合成，必须在培养基中加入。生长因子包括维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等特殊有机营养物。而狭义的生长因子仅指维生素。缺少这些生长因子就会影响各种酶的活性，新陈代谢就不能正常进行。3.根据微生物生长所需碳源、能源的不同，可把微生物分为哪几种类型？并比较各类型微生物的营养特点。根据微生物对碳源的要求是无机碳化合物（如二氧化碳、碳酸盐）还是有机碳化合物可以把微生物分成自养型微生物和异养型微生物两大类。此外，根据微生物生命活动中能量的来源不同，将微生物分为两种能量代谢类型，一种是利用吸收的营养物质的降解产生的化学能，称为化能型微生物；另一类是吸收光能来维持其生命活动，称为光能型微生物。将碳源物质的性质和代谢能量的来源结合将微生物分为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型四种营养类型。各营养类型的特点如下：4．什么叫培养基：培养基配制的原则是什么？培养基是指经人工配制而成的适合微生物生长繁殖和积累代谢产物所需要的营养基质。原则：1)选择符合微生物菌种的营养特点的营养物质；2)营养物质浓度及配比合适；3）适宜的理化条件，如pH、渗透压、氧化还原电位等；4)原料来源的经济性与易获得性；5)严格灭菌处理。5.配制培养基为什么必须调节pH值？在培养基中加入缓冲剂或碳酸盐的作用是什么？解释其原理。培养基的理化条件直接影响微生物的生长和正常代谢。微生物一般都有它们适宜的生长pH范围，细菌的最适pH一般在pH7～8范围，放线菌要求pH7.5～8.5范围，酵母菌要求pH3.8～6.0,霉菌的适宜pH为4.0～5.8。在培养基中加入缓冲剂或碳酸盐是为了尽可能地减缓在培养过程中pH的变化，通过培养基中的这些成分发挥调节作用。原理：由于微生物在代谢过程中，不断地向培养基中分泌代谢产物，影响培养基的pH变化，对大多数微生物来说，主要产生酸性产物，所以在培养过程中常引起pH的下降，影响微生物的生长繁殖速度。为了尽可能地减缓在培养过程中pH的变化，在配制培养基时，要加入一定的缓冲物质。6.什么是选择培养基？举例分析其选择作用的原理。选择培养基根据某种或某一类微生物特殊的营养要求，配制而成的培养基，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。还有在培养基中加入对某种微生物有抑制作用，而对所需培养菌种无影响的物质，从而使该种培养基对某种微生物有严格的选择作用。如利用以纤维素作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素的微生物。因为只有能够产纤维素酶的微生物才能分解利用唯一的碳源（纤维素）生长。其它不能产纤维素酶的微生物因缺乏可利用的碳源而不能生长。又如少量的酚对细菌和霉菌生长有抑制作用，而对放线菌没有抑制作用，因此，在培养基中加入数滴10%酚可以抑制细菌和霉菌的生长，从而由混杂的微生物群体中分出放线菌。7．什么叫鉴别培养基？试以EMB培养基为例，分析其鉴别作用的原理。鉴别培养基：根据微生物的代谢特点通过指示剂的显色反应用以鉴定不同微生物的培养基。如EMB培养基中的伊红和美蓝两种苯胺染料可抑制革兰氏阳性细菌和一些难培养的革兰氏阴怀细菌。在低酸度下，这两种染料会接合并形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。产酸的细菌如大肠杆菌，菌体表面还有H+，故可染上酸性染料伊红，又因伊红与美蓝结合，故使菌体染上深紫色，且从菌体表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。8．比较四种运送营养方式的主要区别。比较项目扩散促进扩散主动运输基团转位载体蛋白无有有有运送速度慢快快快逆浓度梯度无无有有特异性无有有有代谢能量无需无需需要需要运送分子无变化无变化无变化改变9.微生物群体生长有何规律？请绘出群体生长的曲线，并描述每个时期的特点。规律：培养初期菌体数目前不增加，一定时间后，菌体数目增长很快，继而菌体数目地长速度保持稳定，最后增长速度下降以致为零。特点：延滞期（lagphase）又叫适应期、缓慢期或调整期，是指把少量微生物接种到新培养液刚开始的一段时间细胞数目不增加的时期，甚至细胞数目还可能减少。此期1）生长的速率常数为零。2）细胞的体积增大，DNA、含量增多为分裂作准备。3）合成代谢旺盛，核糖体、酶类和的合成加快，易产生诱导酶。4）对不良环境敏感，例如pH、Nacl溶液浓度、温度和抗生素等化学物质。对数期（logarithmicphase）又叫指数期，指在生长曲线中，紧接着延滞期后的一段时期。体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加。稳定期（stationaryphase）又叫最高生长期或恒定期。处于稳定期的微生物其特点是新繁殖的细胞数与衰亡细胞数几乎相等，即是正生长与负生长达动态平衡，此时生长速度逐渐趋向于零。衰亡期（declinephase或deathphase）稳定期后，微生物死亡率逐渐增加，以致死亡数大大超过新生数，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长”（R为负值）。10.为什么对数生长能在很短的时间内使群体细胞大量增长？此时菌体细胞生长的速率常数R最大，分裂快，细胞每分裂繁殖一次的增代时间（即代时，generationtime）短，细胞进行平衡生长，菌体内酶系活跃，代谢旺盛，菌体数目以几何级数增加，群体的形态与生理特征最一致，抗不良环境的能力强。11．什么叫增长速度和增代时间？生长速度：即单位小时的分裂代数。增代时间：细胞每分裂繁殖一次所需要的时间。12.采用哪些方法可以缩短延滞期？缩短延滞期，其方法主要有：1）以对数期的菌体作种子菌，因对数期的菌体生长代谢旺盛，繁殖力强，抗不良环境和噬菌体的能力强，采用对数期的菌体作种子，延滞期就短。2）适当增大接种量，生产上接种量的多少是影响延滞期的一个重要因素，接种量大，延滞期短，接种量小，则延滞期长。一般采用3%~8%的接种量，根据生产上的具体情况而定，最高不超过1/10。3）培养基的成分为了缩短培养基的营养成分差异，常常在种子培养基中加入生产培养基的某些营养成分，即是种子培养基尽量接近发酵培养基，通常微生物生长在营养丰富的天然培养基中比营养单调的组合培养基中快。13．为什么微生物细胞会进入稳定期？进入稳定期的原因主要有1）营养物质特别是生长限制因子的耗尽，营养物质的比例失调，例如C/N比值不合适等；2）酸、醇、毒素或过氧化氢等有害代谢产物的累积；3）pH、氧化还原势等环境条件越来越不适宜等。14．为什么活菌计数比显微镜计数的结果要准确？因为活菌计数所测出的是实际能生长的菌数，而显微镜计数是包括死细胞在内的总菌数。15．恒化器中微生物与分批培养中的微生物有何区别？恒化器是保持培养液恒定流速，保持一定的菌体密度，始终处于低于最高生长速率的条件下生长。分批培养中培养基是一次性加入，不再补充，随着微生物的生长繁殖活跃，营养物质逐渐消耗，有害代谢产物不断积累，微生物的对数生长期不可能长时间维持。16．在恒化器中生长速率是怎样被控制的？常常通过控制某一种营养物的浓度，使其成为限制性的因子，而其他营养物均为过量，这样，细菌的生长速率将取决于限制性因子的浓度。随着细菌的生长，菌体的密度会随时间的增长而增高，而限制性生长因子的浓度又会随时间的增长而降低，两者互相作用的结果，出现微生物的生长速率正好与恒速加入的新鲜培养基流速相平衡。这样，既可获得一定生长速率的均一菌体，又可获得虽低于最高菌体产量，但能保持稳定菌体密度的菌体。17．对E.coli而言，其最接近的基本温度是什么？它属于哪种温度类型的微生物？人体的温度37℃。属于中温型微生物。18．嗜高温微生物和嗜冷微生物的区别是什么？嗜冷微生物在低温下生长较好，在常温下会死亡。嗜高温微生物最适生长温度远高于常温，常温下及低温下生长慢或停止生长。19．什么地方能找到嗜冷微生、嗜高温微生物？嗜高温微生物怎样有助于进行工业微生物和生化技术研究。嗜冷微生物生存环境为极地、冰窑、高山、深海、冻土带等处。嗜热微生物生存在高热环境--高温环境喷发的火山、地热蒸汽、沸腾或过热的温泉以及高温堆肥、热水器和取暖用热水循环系统等。应用：在基因工程中，它可为基因工程菌的建立提供特异性基因。此外，从嗜热菌中提取出来的一些耐高温酶类，如DNA聚合酶，也是生物工程不可缺少的重要工具。在发酵工业中，可以利用其耐高温特性，提高反应温度，增大反应速度，减少中温杂菌污染的机会，而且发酵过程不需冷却，可省去深井水的消耗。嗜热菌对某些矿物有特殊的浸溶能力，对某些金属具有较强的耐受能力。利用这类微生物，为矿产资源开发提供了有希望的前景。20.在较酸和较碱的环境中微生物有什么影响？不同微生物都具有其最适的pH和一定的pH范围。在较酸和较碱环境中，pH有过影响细胞质膜的通透性、膜结构的稳定性和物质的溶解性或电离性来影响营养物质的吸收，从而影响微生物的生长速率。此外，pH还影响微生物代谢产物的能力。21.比较兼性厌氧、耐氧微生物与专性厌氧微生物在氧存在的情况下，对氧敏感性和生长情况。厌氧耐氧微生物与微好氧微生物的区别是什么？项目兼性厌氧菌耐氧菌专性厌氧菌对氧敏感性有利无毒无利有毒生长情况更好正常生长死亡区别在于对氧分子存在的反应不同。厌氧不能有氧存在，耐氧可有氧存在但对生长无关，微好氧必须有微量氧存在才能正常生长。22．简述一个单细胞在琼脂平板上生成一个肉眼可见的菌落的过，以这些简述为基础描述活菌计数的方法与原理。单细胞微生物的生长伴随着细胞数目的增加。当细胞增长到一定程度时就以二分裂方式形成两个相似的子细胞，子细胞又重复上述过程，使细胞数目增加，当达到一定数量后积聚在一起的细胞就成为一个肉眼可见的菌落。活菌计数时，将待测样品稀释到一定的倍数，使单细胞能有一定间距分散在培养基里，长出的菌落互相分离。因为每一个活细胞可长出一个菌落，所以每一菌落代表了待测样品中存在的一个活菌。23．在研究微生物生长中分光光度计有什么作用？可用于比较精确地测量光线透过细胞悬浮液的光密度值，从而依据浊度测定微生物的生长量和计数。通过比较细胞悬浮液的浊度，与一系列已知生长量或数量的悬浮液比较，可以测出待测样品的生长量或数量。浊度越大则数目越多。