中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。这种表面层中任何两部分闻的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势，由于表面张力的作用，液体表面总是趋向于尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。

表面张力是润湿的函数。如果细菌不被液体培养基润湿，它们将在表面生成一层薄菌膜。如果它们被润湿，则在培养基中均匀生长、培养基变混浊。若要使那些在液体培养基中均匀生长的细菌呈膜状生长，则可增加类脂质含量，保护菌体不受润湿，细菌则可呈膜状生长。 20. 抗生素是如何杀菌和抑菌的？

答：抗生素是通过四个方面杀菌和抑菌的：(1) 抑制微生物细胞壁合成；(2) 破坏微生物的细胞质膜；(3) 抑制蛋白质合成；(4) 干扰核酸的合成。

21. 在天然环境和人工环境中微生物之间存在哪几种关系？举例说明。 答：有种内关系和种间关系，包括：

(1) 竞争关系：在好氧生物处理中，当溶解氧或营养成为限制因子时，菌胶团细菌和丝状菌表现出明显的竞争关系。

(2) 原始合作关系（互生关系）：固氮菌具有固定空气中氮气的能力，但不能利用纤维素作碳源和能源，而纤维素分解菌分解纤维素为有机酸对他本身的生产繁殖不利，但当两者一起生活时，固氮菌固定的氮为纤维素分解菌提供氮源，纤维素分解菌分解纤维素的产物有机酸被固氮菌用作碳源和能源，也为纤维素分解菌解毒。

(3) 共生关系：原生动物中的纤毛虫类、放射虫类、有孔虫类与藻类共生。 (4) 偏害关系：乳酸菌产生乳酸使pH下降，抑制腐败细菌生长。 (5) 捕食关系：大原生动物吞食小原生动物。

(6) 寄生关系：蛭弧菌属有寄生在假单胞菌等菌体中的种。

第六章 微生物的遗传和变异

1. 什么是微生物的遗传性和变异性？遗传和变异的物质基础是什么？如何得以证明？

答：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界条件产生的一定反应，或出现的一定性状传给后代，并相对稳定的一代一代传下去。这时微生物的遗传。

微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶，从而适应新环境并良好生长，这是遗传的变异。

DNA是遗传和变异的物质基础。可以从格里菲斯经典的转化实验和大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌的实验得到证明。

2. 微生物的遗传基因是什么？微生物的遗传信息是如何传递的？

答：微生物的遗传基因是微生物体内储存传递信息的、有自我复制功能的单位。从分子遗传学的角度看，

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微生物的遗传信息是通过DNA将决定各种遗传性状的信息传递给子代的。

3. 什么叫分子遗传学的中心法则？什么叫反向转录？

答：DNA的复制和遗传信息传递的基本规则，称为分子遗传学的中心法则。

只含RNA的病毒其遗传信息储存在RNA上，通过反转录酶的作用由RNA转录为DNA，这叫反向转录。

4. DNA是如何复制的？何谓DNA的变性和复性？

答：DNA的自我复制大致如下：首先是DNA分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂，彼此分开成两条单链；然后各自以原有的多核苷酸链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链。新合成额一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结构。

当天然双链DNA受热或其他因素的作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成单链DNA，即称为DNA的变性。

变性的DNA溶液经适当处理后重新形成天然DNA的过程叫复性。

5.微生物有几种RNA？它们各有什么作用？

答：RNA有4种：tRNA，rRNA，mRNA，反义RNA。

mRNA叫幸事RNA，作为多聚核苷酸的一级结构，其上带有指导氨基酸的信息密码，它反义氨基酸，具传递遗传性的功能。

tRNA叫转移RNA，其上有和mRNA互补的反密码子，能识别氨基酸及识别mRNA上的密码子，在tRNA-氨基酸合成酶的作用下传递氨基酸。

反义RNA起调节作用。决定mRNA翻译合成速度。 rRNA和蛋白质合成的核糖体为合成蛋白质的场所。 由tRNA，rRNA，mRNA，反义RNA协作合成蛋白质。 6. 微生物生长过程中蛋白质是如何合成的？细胞是如何分裂的？

答：(1) DNA复制：首先，决定某种蛋白质分子结构的相应一段DNA链的自我复制。

(2) 转录mRNA：转录是双链DNA分开，以它其中一条单链为模板遵循碱基配对的原则转录出一条mRNA。新转录的mDNA链的核苷酸碱基的排列顺序与模板DNA链的核苷酸碱基排列顺序互补。转录后，mRNA的顺序又通过三联密码子的方式由tRNA翻译成相应的氨基酸排列顺序，产生具有不同生理特性的功能蛋白。

(3) 翻译：翻译由tRNA完成，tRNA链上有反密码子与mRNA链上对氨基酸顺序编码的核苷酸碱基顺序互补。tRNA具有特定识别作用的两端：tRNA的一端识别特定的氨基酸，并与之暂时结合形成氨基酸-tRNA的结合分子。另一端上有三个核苷酸碱基顺序组成的反密码子。它识别mRNA上的互补的三联密码子，并与之暂时结合。

(4) 蛋白质合成：通过两端的识别作用，把特定氨基酸转送到核糖体上，使不同的氨基酸按照mRNA上的碱基顺序连接起来，在多肽合成酶的作用下合成多肽链，多肽链通过高度折叠形成特定的蛋白质结构，最

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终产生具有不同生理特性的功能蛋白。

由于DNA复制和蛋白质合成而使两者成倍增加后的一个有秩序的过程，即微生物细胞的分裂。微生物将成倍增加的核物质和蛋白质均等地分配给两个子细胞，在细胞的中部合成横膈膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞分开，细胞分裂完成。

7. 微生物变异的实质是什么？微生物突变类型有几种？变异表现在哪些方面？

答：微生物变异的实质是基因突变。突变的类型有自发突变和诱发突变。表现在个体形态的变异、菌落形态的变异、营养要求的变异、对温度，pH要求的变异，毒力的变异，抵抗能力的变异，生理生化特性的变异以及代谢途径产物的变异等。

8. 废水处理中变异现象有哪几方面？

答：废水处理中变异现象有：有营养要求的变异；对温度，pH要求的变异；对毒物的耐毒能力的变异；个体形态和菌落形态的变异及代谢途径产物的变异等。

9. 什么叫定向培育和驯化？

答：定向培育是人为用某一特定环境长期处理某一微生物群体，同时不断将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。 定向培育在环境工程中称为驯化。

10. 试述紫外辐射杀菌的作用机理。

答：紫外辐射的波长范围是200~390nm，紫外辐射对微生物有致死作用是由于微生物细胞中的核酸、嘌呤、嘧啶、及蛋白质对紫外辐射有特别强的吸收能力。DNA和RNA对紫外辐射的吸收峰在260nm处，蛋白质对紫外辐射的吸收峰在280nm处.紫外辐射能引起DNA链上两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体，致使DNA不能复制，导致微生物死亡。

11. DNA损伤修复有几种形式？各自如何修复？

答：(1) 光复活和暗复活：一部分损伤的DNA在蓝色区域可见光处，尤其510nm波长的光照的条件下，DNA修复酶将损伤区域两端的磷酸酯键水解，切割受损的DNA，将新的核苷酸插入，由连接好形成正常的DNA，这叫光复活。受损伤的DNA也可能在黑暗时被修复成正常的DNA。这叫暗复活。(2) 切除修复：在有Mg

2?和ATP存在的条件下，uvrABC核酸酶在同一条单链上的胸腺嘧啶二聚体两侧位置，将包括胸

腺嘧啶二聚体内的有12~13个核苷酸额单链切下。通过DNA多聚酶Ⅰ的作用，释放出被切割的12~13个核苷酸额单链。DNA连接酶缝合新合成的DNA片段和原有的DNA链之间的切割，完成修复。(3) 重组修复：受损伤的DNA先经复制，染色体交换，使子链上的空隙部分面对正常的单链，DNA多聚酶修复空隙部分成正常链。留在亲链上的胸腺嘧啶二聚体依靠切除修复过程去除掉。(4) sos修复：在DNA收到大范围重大损伤时诱导产生一种应急反应，使细胞内所有的修复酶增加合成量，提高酶活性。或诱导产生新

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的修复酶修复DNA受损伤的部分而成正常的DNA。(5) 适应性修复：细菌由于长期接触低剂量的诱变剂会产生修复蛋白（酶），修复DNA上因甲基化而遭受的损伤。

12. 何谓杂交、转化和转导？各自有什么实践意义？

答：杂交是通过双亲细胞的融合，使整套染色体的基因重组，或者是通过双亲细胞的沟通，使部分染色体基因重组。杂交育种将固氮基因转移给不固氮的微生物使它们具有固氮能力，对农业生产和缺氮的工业废水生物处理是很有意义的。

受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并把它整合到自己的基因组里，从而获得了供体细胞部分遗传性状的现象，称为转化。遗传和变异物质基础的经典实验是转化的突出例子。

通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因携带至受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。

13. 什么是质粒？在遗传工程中有什么作用？举例说明。

答：在原核微生物中，除有染色体外，还有令一种较小的，携带少量遗传基因的环状DNA分子叫质粒，也叫染色体外DNA。

质粒可以用来培育优良菌种，在基因工程中常被用作基因转移的运载工具——载体。

例：(1) 多功能超级细菌的构建。(2) 解烷抗汞粒菌的构建。(3) 脱色工程菌的构建。(4) Q5T工程菌。

14. 何谓基因工程？它的操作有几个步骤？

答：基因工程是指基因水平上的遗传工程。是用人工的方法把所需要的某一供体生物的DNA提取出来，在离体的条件下用限制性内切酶将离体DNA切割成带有目的基因的DNA片段，每一段平均长度有几千个核苷酸，用DNA连接酶把它和质粒的DNA分子在体外连接成重组的DNA分子，然后将重组体导入某一受体细胞中，以便外来的遗传物质在其中进行复制扩增和表达；而后进行重组体克隆筛选和鉴定；最后对外源基因表达产物进行分离提纯，从而获得新品种。它包括5个步骤：(1) 先从供体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段；(2) 将目的DNA的片段和质粒在体外重组；(3) 将重组体转入受体细胞；(4) 重组体克隆筛选和鉴定；(5) 外源基因表达产物的分离提纯。

15. 什么叫PCR技术？有几个操作步骤？

答：PCR技术称DNA多聚酶链式反应。是DNA体外扩增的技术。

步骤：(1) 加热变性：将待扩增的DNA置于94~95摄氏度的哥嫂问水浴中加热5分钟，使双键DNA解链为单链DNA，分开的两条单链DNA作为扩增的模板。

(2) 退火：将加热变性的单链DNA溶液的温度缓慢下降至55摄氏度后，在这过程中将引物DNA的碱基与单链模板DNA一端碱基互补配对。

(3) 延伸：在退火过程中，当温度下降至72摄氏度时，在耐热性TaqDNA多聚酶、适应的pH和一定的离子强度下，寡核苷酸引物碱基和模板DNA结合延伸成双链DNA。经过30~35次循环，扩增倍数达10，

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