第七章微生物生长与控制习题及答案.doc

第七章 微生物的生长及其控制习题一、名词解释1微生物连续培养2抗微生物剂3抗生素4抗代谢物5微生物的抗药性6灭菌7消毒8生长曲线9.深层液体培养：二、填空题1一条典型的生长曲线至少可分为 、 、 和 4个生长时期。2测定微生物的生长量常用的方法有 、 、和 。而测定微生物数量变化常用的方法有 、 、 和 ；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有 、 和 。3获得细菌同步生长的方法主要有（1） 和（2） ，其中（1）中常用的有 、 和 。4控制连续培养的方法有 和 。5影响微生物生长的主要因素有 、 、 、 和 等。6对玻璃器皿、金属用具等物品可用 或 进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用 灭菌，其温度为 ，时间为 。7通常，细菌最适pH的范围为 ，酵母菌的最适pH范围为 ，霉菌的最适pH值范围是 。8杀灭或抑制微生物的物理因素有 、 、 、 、 和 等。9抗生素的作用机制有 、 、 和 。10抗代谢药物中的磺胺类是由于与 相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其不能合成 。三、选择题1以下哪个特征表示二分裂？（ ）A、产生子细胞大小不规则 B、隔膜形成后染后体才复制C、子细胞含有基本等量的细胞成分 D、新细胞的细胞壁都是新合成的。2代时为0.5h的细菌由103个增加到109个时需要多长时间？（ ）A、40h B、20h C、10h D、3h3如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期？（ ）A、死亡期 B、稳定期 C、延迟期 D、对数期4细菌细胞进入稳定期是由于：细胞已为快速生长作好了准备；代谢产生的毒性物质发生了积累；能源已耗尽；细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；在重新开始生长前需要合成新的蛋白质（ ）。A、1，4 B、2，3 C、2，4 D、1，55对生活的微生物进行计数的最准确的方法是（ ）。A、比浊法 B、显微镜直接计数C、干细胞重量测定 D、平板菌落记数6下列哪咱保存方法全降低食物的水活度？（ ）A、腌肉 B、巴斯德消毒法 C、冷藏 D、酸泡菜7连续培养时培养物的生物量是由（ ）来决定的。A、培养基中限制性底物的浓度 B、培养罐中限制性底物的体积C、温度 D、稀释率8常用的高压灭菌的温度是（ ）。A、121 B、200 C、63 D、1009巴斯德消毒法可用于（ ）的消毒。A、啤酒 B、葡萄酒 C、牛奶 D、以上所有10（ ）能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。A、青霉素 B、磺胺类药物 C、四环素 D、以上所有11某细菌悬液经100倍稀释后，在血球计数板上，计得平均每小格含菌数为7.5个，则每毫升原菌悬液的含菌数为( )A、3.75×107个； B、3.0×109个；C、2.35×107个；D、3.2×109个四、是非题1在群体生长的细菌数量增加一部所需时间为代时。2最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。3一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定的菌数多。4一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。5分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。6特定温度下杀死某一样品中90%微生物或孢子及芽孢所需的时间为热致死时间。7巴斯德消毒法不能杀死细菌的芽孢。8对热敏感的溶液可采用巴斯德消毒法来灭菌。9酸泡菜较鲜肉更易受大肠菌污染而腐败。10四环素能抑制细菌细胞壁的合成，青霉素能抑制细菌蛋白质的合成。 五、简答题1试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。2与分批发酵相比，连续培养有何优点？3过滤除菌有些什么方法？哪种方法较为经济实惠？4近年来是什么原因导致抗生素不敏感的抗性菌株的增多？5简述连续发酵的优缺点。6概述固定化的优势。7简述生产菌种的要求。8简述大规模发酵的特征。9测定微生物的生长有哪些方法？各有何优缺点？10控制微生物生长繁殖的主要方法及原理有哪些？11微生物培养过程中pH值变化的规律如何？如何调整？12控制有害微生物生长有哪些方法，写出利用热力灭菌时的灭菌条件。13简述下列物品常用的消毒灭菌方法，并说明理由。抗毒素等药液；手术器械；医院废弃的纱布等；无菌实验室；人体皮肤；手术室；血清等药液；一次性注射器。 六、论述题1、用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法？并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。2、封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期？以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产？3、大肠杆菌在37的牛奶中每12.5min繁殖一代，假设牛奶消毒中，大肠杆菌的含量为1个/100mL，请问按国家标准（30000个/ml），该消毒牛奶在37下最多可存放多少时间？4、说明温度对微生物生长的影响，详述温度对微生物生长的影响的具体表现。5、详述嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和极端嗜热菌的不同。6、哪几种氧形式对细胞有毒性？微生物细胞具有什么酶来解除氧的毒性？7某同学在实验室因操作不慎，所保藏的Bacillus subitis和Lentinus edodes菌种被E.coli污染了，请问他应该如何将这两种菌种纯化？8试设计一个从土壤中分离能分解并利用苯酚的细菌纯培养物的实验方案。习 题 答 案一、名词解释1微生物连续培养：在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并维持生长下去的一种培养方法。2抗微生物剂：是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的化学物质。3抗生素(antibiotics)：是由某些微生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制其他微生物生长或或干扰它种生物的生命活动的化合物。4抗代谢物：是指那些在结构上与微生物生长因子相似但又有区别，它们不能够在菌体细胞内起着生长因子的同样作用，但却能够阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。5微生物的抗药性：微生物能够抵抗化学药物作用而正常生长的能力。6灭菌：利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施。7消毒：利用某种方法杀毒或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施。8生长曲线：以培养时间为横坐标，以细菌细胞数目的对数或生长速率为纵坐标绘图所得到的曲线称为生长曲线。9深层液体培养：将菌种培养在发酵罐或圆锥瓶内，通过不断通气搅拌或振荡，使菌体在液体深层处繁育的方法。二、填空题1迟缓期 对数生长期 稳定生长期 衰亡期 2单细胞计数 细胞物质的重量 代谢活性 培养平板计数法 膜过滤法 液体稀释法 显微镜直接计数 比浊法 重量法 生理指标法3机械法 环境条件控制法 离心法 过滤分离法 硝酸纤维素滤膜法 4恒浊法 恒化法5营养物质 水活性 温度 pH 氧；6高压蒸汽灭菌法 干热灭菌法 超高温灭菌 135 150 26s 76575 4555 4555 8温度 辐射作用 过滤 渗透压 干燥 超声波 9抑制细菌细胞壁合成 破坏细胞质膜 作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化 抑制蛋白质和核酸合成 10对氨基苯甲酸 叶酸三、选择题1C；2C ；3D；4B；5D；6A；7D；8A；9D；10、B；11、B四、是非题1 2 3 4 5+ 6 7 89 10 五、简答题1试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。答：单个细菌细胞的生长，是细胞物质按比例不可逆地增加使细胞体积增大的过程；细胞群体的生长，是细胞数量或细胞物质量的增加。细胞的生长和与繁殖两个过程很难绝对分开，接种时往往是接种成千上万的群体数量，因此，微生物的生长一般是指群体生长。2与分批发酵相比，连续培养有何优点？答：由于连续培养中微生物的生长一直保持在对数期，生物量浓度在较长时间内保持恒定，因此单批发酵相比，连续培养：能缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；降低动力消耗体力劳动强度；产品质量较稳定。3过滤除菌有些什么方法？哪种方法较为经济实惠？答：过滤除菌有3种：深层过滤、膜过滤和核孔过滤。深层过滤器是由纤维或颗粒状物质制成的过 滤板层；膜过滤器是由醋酸纤维素、硝酸纤维素或其他合成物质制成的具有微孔的滤膜；核孔过滤器是由核辐射处理后再经化学蚀刻的薄聚碳酸胶片而制成。深层过滤较为经济实惠，多用于工业发酵，后两种方法主要用于科学研究。4、近年来是什么原因导致抗生素不敏感的抗性菌株的增多？答：主要有以下5个原因：细胞质膜透性改变使药物不能进入细胞；药物进入细胞后又被细胞膜中的移位酶等泵出胞外；细菌产生了能修饰抗生素的酶使之失去活性；药物作用靶发生改变从而对药物不再具有敏感性；菌株改变代谢途径以绕过受药物抑制的过程或增加 靶代谢物的产物。5简述连续发酵的优缺点答：连续发酵的主要优势是简化了菌种的扩大培养，不需要发酵罐的多次灭菌、清洗、出料，缩短了发酵周期，提高了设备利用率，降低了人力、物力的消耗，增加了生产效率。连续发酵运转的周期长，菌种多退化，容易污染，培养基的利用率一般低于分批发酵，而且工艺中的变量较分批发酵复杂，较难控制和扩大。6概述固定化的优势。答：固定化酶可以重复使用；固定化酶产品的分离、提纯等后处理比较容易；固定化酶使产品的生产工艺操作简化，易于机械化和自动化，设备和器材也较容易。固定化酶活力稳定。7简述生产菌种的要求。菌种能在较短的发酵过程中高产有价值的发酵产品；菌种的发酵培养基应价廉，来源充足，被转化的产品的效率高；菌种对人、动物、植物和环境不应该造成危害，还应注意潜在的、慢性的、长期危害，要充分评估其风险，严格防护；菌种发酵后，不需要的代谢物要少，产品要相对容易与不需要的物质分离，下游技术能用于规模化生产；菌种的遗传特性稳定，利于保存，而且易于进行基因操作。8简述大规模发酵的特征规模大，即所用的设备庞大，占用场地大，人力、物力投入的规模大；消耗的原料、能源多；菌种符合生产菌种的要求，其生长代谢特性与大规模的发酵相适应；需进行成本核算等。9测定微生物的生长有哪些方法？各有何优缺点？答：常用测定微生物生长的方法有：1)称干重法。可用离心法或过滤法测定。优点：可适用于一切微生物，缺点：无法区别死菌和活菌。2)比浊法。原理：由于微生物在液体培养时，原生质的增加导致混浊度的增加，可用分光光度计测定。优点：比较准确。3)测含氮量，大多数微生物的含氮量占干重的比例较一致，根据含氮量再乘以6.25即可测得其粗蛋白的含量。4)血球计数板法。优点：简便、快速、直观。缺点：结果包括死菌和活菌。5)液体稀释法。对未知菌样作连续的10倍系列稀释，经培养后，记录每个稀释度出现生长的试管数，然后查MPN表，再根据样品的稀释倍数就可计算其中的活菌含量。优点：可计算活菌数，较准确。缺点：比较繁琐。6)平板菌落计数法。取一定体积的稀释菌液涂布在合适的固体培养基，经培养后计算原菌液的含菌数。优点，可以获得活菌的信息。缺点：操作繁琐，需要培养一定时间才能获得，测定结果受多种因素的影响。10控制微生物生长繁殖的主要方法及原理有哪些？答：（1）灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失繁殖能力的措施，称为灭菌，例如各种高温灭菌措施等。（2）消毒：指采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。（3）防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。其主要措施有：低温。利用4以下低温可以保藏食物、药品。缺氧。采用在密闭的容器中加入除氧剂来有效地防止食品和粮食等的霉腐、变质，达到保鲜的目的。干燥。采用晒干或红外线干燥等方法对粮食、食品等进行干燥保藏是最常见的防止霉腐的方法。高渗。通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存各种食物的防腐方法。高酸度。用高酸度也可达到防腐的目的。防腐剂。在有些食品、调味品、饮料或器材中，可以加入适量的防腐剂以达到防霉腐的目的。11微生物培养过程中pH值变化的规律如何？如何调整？答：（1)在微生物的培养过程中，培养基中的糖类、脂肪等有机物经微生物分解，氧化成有机酸，使pH值下降，蛋白质脱羧成胺类而使pH值上升。硫酸铵等无机盐在微生物代谢过程中由于铵离子被选择吸收，留下硫酸根而使pH值下降，硝酸钠等无机盐在微生物代谢过程中由于硝酸根离子被选择吸收，留下钠离子而使pH值上升。在一般培养过程中，随着培养时间的延长，pH值会下降，在碳氮比高的培养基中尤为明显。（2)调节措施：治标：中和反应，加NaOH、HCl等；治本：过酸时，加适当氮源，提高通气量；过碱时，加适当碳源，降低通气量。12控制有害微生物生长有哪些方法，写出利用热力灭菌时的灭菌条件。答：包括灭菌、消毒、防腐和化疗。灭菌和消毒的方法有物理因素灭菌，包括紫外线、可见光、辐射、高温、过滤等；化学因素有使用有机化合物如醇类、酸类、醛类、表面活性剂，无机物如重金属、卤化物、氧化剂，染色剂如结晶紫以及其它化学治疗剂如抗生素等。干热灭菌：烘箱内热空气灭菌（160，2小时）或火焰灼烧干热灭菌。湿热灭菌法：巴氏消毒法：608515秒至30分钟；煮沸消毒法：100，数分钟；间歇灭菌法：100灭菌8小时，搁置过夜，再100灭菌8小时；常规加压蒸汽灭菌法：121，30min；连续加压蒸汽灭菌法：135140，515秒。13简述下列物品常用的消毒灭菌方法，并说明理由。抗毒素等药液；手术器械；医院废弃的纱布等；无菌实验室；人体皮肤；手术室；血清等药液；一次性注射器。答：序号待消毒灭菌项目消毒灭菌方法理 由1抗毒素等药液滤过除菌法通过过滤可将细菌滤掉2手术器械高压蒸汽灭菌法手术器械耐高温高压和湿热，3医院废弃的纱布焚烧法不要的物品通过焚烧既可灭菌又可处理掉4无菌实验室紫外灯照射紫外线可杀灭空气中的细菌5皮肤化学消毒剂（酒精等）可杀灭皮肤上的细菌而不损伤皮肤。6手术室紫外灯照射紫外线可杀灭空气中的细菌7血清等药液滤过除菌法通过过滤可将细菌滤掉8一次性注射器辐射灭菌法因不耐高温高压，可用辐射灭菌而不损伤物品六、论述题1用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法？并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。直接计数法通常是利用细胞计数板，在显微镜下直接计算一定容积里样品中的微生物的数量，该方法简便，易行，成本低，而且能够观察细胞大小以及形态特征。该方法的缺点是：样品中的细胞数不能太少，否则会影响计数的准确性，而且该法不能区别活细胞和死细胞。间接计数法又称活菌计数法，一般是将适当稀释的样品涂布在琼脂培养基表面，培养后活细胞能形成清晰的菌落，通过计算菌落数就可以知道样品中的活菌数。平板涂布和倾倒平板均可用于活菌计数。平板计数简单灵敏，广泛应用于食品、水体及土壤样品中活菌的计数。该法的缺点有：可能因为操作不熟练使得细胞未均匀分散或者由于培养基不合适不能满足所有微生物的需要而导致结果偏低，或使用倾倒平板技术时因培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定等。2封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期？以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产？细菌生长曲线图参见教材第六章。封闭系统中微生物的生长经历迟缓期、对数期、稳定期和襄习亡期等4个生长时期。在迟缓期中细胞体积增大，细胞内RNA、蛋白质含量增高，合成代谢活跃，细菌对外界不良条件反应敏感。在迟缓期细胞处于活跃生长中，但分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。对数期中细菌以最快的速度生长和分裂，导致细菌数理量呈对数增加，细胞内所有成分以彼此相对稳定的速度合成，细菌为平衡生长。由于营养物质消耗，代谢产物积累和环境变化等，群体的生长逐渐停止，生长速率降低至零，进入稳定期。稳定期中活细菌数最高并保持稳定，细菌开始储存糖原等内含物，该期是发酵过程积累代谢产物i的重要阶段。营养物质消耗和有害物的积累引起环境恶化，导致活细胞数量下降，进入衰亡期。衰亡期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，菌体细胞呈现多种形态，细胞大小悬殊。 在工业发酵和科学研究中迟缓期会增加生产周期而产生不利影响，因此需采取必要措施来缩短迟缓期。对数期的培养物由于生活力强，因而在生产上普遍用作“种子”，对数期的培养物也常常用来进行生物化学和生理学的研究。稳定期是积累代谢产物的重要阶段，如某些放线菌抗生素的大量形成就在此时期，因此如果及时采取措施，补充营养物或去除代谢物或改善培养条件，可以延长稳定期以获得更多的菌体或代谢产物。3大肠杆菌在37的牛奶中每12.5min繁殖一代，假设牛奶消毒中，大肠杆菌的含量为1个/100mL，请问按国家标准（30000个/ml），该消毒牛奶在37下最多可存放多少时间？解：设每100ml初始菌数为N01，经过t时间后菌数为Nt=3×106，代时G=12.5分钟Nt= N0×2n，两边取对数后则lg Nt= lg N0+ n×lg2繁殖代数n=( lg Nt lg N0)/ lg2=3.322×(6+0.47-0)=21.49代保藏时间t = G×n=12.5×21.49274分钟答：最多可保持274分钟。4说明温度对微生物生长的影响，详述温度对微生物生长的影响的具体表现。微生物的生长具有相当高的温度依赖性，有最低、最适和最高生长温度这几个基本温度。最适温度总是更靠近最高生长温度而不是最低生长温度。温度对微生物生长的影响的具体表现在：影响酶活性，温度变化会影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成。影响细胞质的流动性，温度高则流动性高，有利于物质的运输；温度低则流动性低，不利于物质的运输。 因此，温度变化影响营养物质的吸收和代谢物质的分泌。影响物质的溶解度，温度上升，物质的溶解度升高，温度降低，物质的溶解度降低，机体对物质的吸收和分泌受影响，最终微生物生长受影响。温度过高时酶和其他蛋白质变性，细胞质膜熔化崩解，细胞受到损害。温度很低时，细胞质膜冻结，酶也不能迅速工作，因此，在温度高于或低于最适生长温度时生长速度会降低。5详述嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和极端嗜热菌的不同。嗜冷菌生长的温度范围是020，最适生长温度为15；嗜温菌生长的温度范围是1545，最适生长温度为2045；嗜热菌生长的温度范围是4580以上，最适生长温度5565；极端嗜热菌生长的温度范围是80以上，最适生长温度为80113，低于55通常不会生长。嗜冷菌的运输系统和蛋白质合成系统在低温下能很好地发挥功能，其细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸，能在低温下保持半流质状态。当温度高于20时，细胞膜被破坏，细胞内组分流出。嗜热菌具有能在高温条件下发挥功能的酶和蛋白质合成系统，细胞膜脂类物质的饱和程度高，因此融点高，能保持高温下的细胞完整。6哪几种氧形式对细胞有毒性？微生物细胞具有什么酶来解除氧的毒性？氧气受到辐射可被还原为超氧化物自由基、过氧化氢、羟基自由基等，它们是强氧化剂，能迅速破坏细胞组分。专性好氧和兼性厌氧微生物的细胞中含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，能破坏超氧化物自由基、过氧化氢。另外，细胞中的过氧化物酶也能降解过氧化氢。7某同学在实验室因操作不慎，所保藏的Bacillus subitis和Lentinus edodes菌种被E.coli污染了，请问他应该如何将这两种菌种纯化？答：Bacillus subitis的纯化1)制备无菌水和牛肉膏蛋白胨培养基平板，将菌苔刮下，用无菌水制成菌悬液；2)将菌悬液置于100沸水浴中，保温5分钟；3)将保温后的菌悬液按倍比稀释，使每ml稀释菌悬液中含菌约200300个，吸取0.1ml稀释菌悬液涂平板，置于30下培养2天；4)待平板上长出菌落后，挑取表面干燥的菌落，镜检并革兰氏染色鉴定该菌落为Bacillus subitis菌；5)挑出该单菌落，进一步采用平板划线分离纯化。Lentinus edodes的纯化：将菌丝连同培养基一起挖出，制备PDA平板，在平板中央放置一个已灭菌的牛津杯或空心玻璃管，在牛津杯或空心玻璃管中央接种，待菌丝长出后，切取菌丝尖端纯化，转管。或配制Martin培养基，加入链霉素，配成30g/mL浓度，接种后取单菌落转管。8试设计一个从土壤中分离能分解并利用苯酚的细菌纯培养物的实验方案。答：1)查资料，找出检测苯酚的标准测定方法。2)采样，在被苯酚污染的土壤中取土。3)富集培养，将采到的土样进行驯化，不断提高苯酚的浓度，使苯酚降解菌在数量上占优势。4)取适量富集后的菌液在以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐培养基中培养，设对照，生长后测富集液中苯酚的浓度，观察降解效果。5)纯种分离和性能测定，将富集后的菌液稀释涂布，挑取单菌落，在以苯酚为唯一碳源和能源的无机盐培养基中培养，测定降解效果，从中选出高效降解菌。