1
2.极端嗜盐古生菌细菌视紫红质的功能是什么?它们如何利用光能产生ATP?
在厌氧光照条件下极端嗜盐古生菌产生细菌视紫红质，可强烈吸收570nm的绿色光谱区，参与光介导的ATP合成。极端嗜盐古生菌细胞内细菌视紫红质的视觉色基，通常以一种全-反式结构存在于细胞内侧，受光激发可转换成顺式状态，转型可使胞内H+转移至膜外，随着细菌视紫红质分子松弛，无光时吸收细胞质中的H+，顺式又转换成稳定的全-反式，经全-反式与顺式的反复循环，造成膜上H+的梯度差，产生电化势，在ATP酶的催化下，进行ATP的合成，为菌体储备能量。
3.试说明古生菌物种的多样性及应用潜力。
古生菌的多样性体现在独特的细胞形态，不同成分的细胞壁组成，有别于细菌的细胞质膜，对氧的不同需求和不同的营养类型，16SrRNA独特的序列，以及极端嗜盐、超嗜热和厌氧条件下产生甲烷等生理特性。古生菌包括5个类群。类群1，甲烷嗜热菌和极端嗜热的S0代谢菌；类群2，产甲烷古生菌；类群3，极端嗜盐的古生菌；类群4，嗜热、嗜酸的热原体；类群5，还原硫酸盐的古生菌。古生菌应用潜力在于它们是获取特殊酶(热稳定、酸稳定、盐稳定)的理想来源，另外在环境保护中具有巨大潜力，同时是研究生物进化和在极端环境下生命生存机理的绝好材料。
1.古生菌是地球上早期的生命形式吗?
早期地球高热、高盐、高湿、低pH及无氧并充满还原性的气体，是一种极端环境。而超嗜热的古生菌具有厌氧、化能有机或化能无机的营养代谢等表型特征，符合所推测的早期地球地质化学条件下原始生物的表型特征。能氧化H2、还原硫的超嗜热古生菌、类似于甲烷嗜热菌的产甲烷微生物都属于地球上早期的细胞类型。在超嗜热古生菌中出现了具有氢代谢途径的物种，古生球菌以H2作为电子供体，将硫酸盐还原成H2S，甲烷球菌和嗜热甲烷菌利用H2还原CO2生成甲烷，这显示出H2作为电子供体在地球早期生命发育和进化中的作用。因此认为，具有嗜热、厌氧、低pH、氧化H2、还原硫及硫酸盐、产甲烷等特性的各类古生菌，可以适应早期地球的环境，是地球上早期的生命形式。
2．保护微生物资源的意义是什么?为什么说保护生物多样性就是保护人类自己? 保护微生物资源的意义在于(1)微生物代谢类型多样、遗传资源丰富，具有潜在用途和价值；(2)微生物分布广、种类多，繁殖快、代谢强，易变异、利生产，是进行大规模工业化生产，获取高收率产物的理想资源；(3)对微生物可利用资源的探索尚存在很大空间，具有开发、挖掘新资源的巨大潜力。
生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。对人类来讲，生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。生物物种一旦减少，生态系统的稳定性就要遭到破坏，人类的生存环
境也要受到影响。保护生物多样性已经成为全球的联合行动计划。只有合理开发和利用生物多样性，才能使人类延续生存和健康生活。
第十四章感染和免疫
1. 机体对细菌内毒素和细菌外毒素的免疫应答有何不同?
细菌外毒素是细菌分泌到胞外的分子，机体对其免疫应答以体液为主，通过B细胞识别、活化并产生抗毒素抗体分子使之灭活；细菌内毒素为细菌胞壁成分，机体对其免疫应答以对细菌的细胞免疫为主，包括吞噬杀伤、补体溶菌以及T细胞介导的细胞免疫。
2.吞噬细胞的功能可因哪些体液因子的作用而增强?
抗体与补体的调理作用，补体片段与细胞因子的趋化及细胞因子的激活作用。 3.抗体与补体的调理作用，补体片段与细胞因子的趋化及细胞因子的激活作用。 补体活化后可溶解革兰氏阴性菌及具脂蛋白膜的病毒颗粒，清除病原微生物、病变衰老细胞和癌细胞。补体活化过程中产生的各种片段有趋化、调理吞噬、清除免疫复合物、促进炎症等多种功能，促进机体防御反应，对机体有利。但补体本身并无特异性识别，当抗原抗体结合形成的免疫复合物沉积于组织间隙或血管壁基底膜，可激活补体造成局部炎症，引起第Ⅲ型超敏反应。如链球菌感染后产生抗体，形成免疫复合物沉积于肾小球血管壁基底膜，激活补体而引起肾小球肾炎。
4.试举例说明天然免疫与特异性免疫间并无截然界限。
非特异免疫的细胞因子与体液因子均可在特异免疫中起作用，如巨噬细胞的抗原提呈功能；多种细胞包括巨噬细胞、嗜中性粒细胞、NK细胞和肥大细胞均可分泌细胞因子；补体片段的促炎症及免疫调节作用。反之，特异性免疫的细胞因子与体液因子也可进一步调动非特异免疫，如抗体的激活补体、调理及ADCC作用；淋巴细胞分泌细胞因子趋化、激活并增强吞噬细胞与NK细胞的杀伤功能。而在机体遭遇病原体入侵时，非特异免疫与特异性免疫同时进行，互为补充，之间并无截然界限。
5.简述一个细菌进入机体的遭遇。
(1)首先受到生理屏障的阻挡，包括皮肤、黏膜及其分泌物； (2)补体激活的溶细胞作用与吞噬细胞及NK细胞的杀灭；
(3)激活B细胞产生抗体，通过抗体激活补体、调理吞噬及ADCC作用，形成免疫复合物的清除作用等；
(4)激活T细胞产生细胞免疫，包括CVTL的直接杀伤及TD分泌CK引起的以巨噬细胞为主，包括CTL、NK、中性粒细胞等多种免疫细胞聚集、细胞与CK共同造成的免疫炎症。最终将细菌清除。
第十五章微生物生物技术
1.传统、近代和现代微生物生物技术的代表性技术各是什么?分别以生产一种产品为例，叙述其主要生产流程。
传统、近代和现代微生物生物技术的代表性技术分别是酿造技术、大规模液体发酵技术和基因重组技术。可分别以生产酒、青霉素、重组乙肝疫苗或其他产品为例，叙述其主要生产流程。
2.大规模工业微生物发酵生产与实验室微生物发酵实验有哪些异同? 大规模工业微生物发酵不同于实验室的发酵，主要是：规模大，即所用的设备庞大，占用场地大，人力、物力投入大；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发酵相适应；后处理较困难、需进行成本核算等。可用大型发酵罐和实验室所用发酵仪器、小设备等相比较，例如用好氧微生物液体发酵的大型发酵罐与实验室发酵设施相比，从它的结构、功能和应用的特点、后处理、消耗、成本等说明差异；相同点可从菌种、产物产生的机理、发酵的基本条件、工艺主要过程和目的产品等方面叙述。
3.要获得生产用于洗涤剂的碱性蛋白酶的菌种，应怎么办?如从自然界筛选，应采取哪些主要步骤?
碱性蛋白酶的生产菌种可从自然环境或收集菌株中筛选，购置专利菌种或向生产单位购置产量高的菌种等3种途径获得。如果从自然环境筛选，应采取的主要步骤，参考主教材中图15-2的主要过程阐述，重要的是所用的稀释涂布平板，应该用产碱性蛋白酶菌株选择平板。
4．某发酵厂生产产品的产量在不同的批次中表现出较大的差别，请分析其原因。 某发酵厂生产产品的产量在不同的批次中表现出较大的差别，原因可从发酵的菌种活性、培养基原料和配制、发酵条件的控制、后处理等整个生产过程分析，分析中对每一过程或方面，可能涉及产量不稳定的原因加以简要说明。
5.日常生活中哪些是微生物工业的产品?请就某一种产品提出改进的建议。
我们日常生活中微生物工业的产品太多，例如酒、醋、酱、乳酪、食用菌、味精、二肽甜味素、青霉素、链霉素等。可选择其中某一种产品就其菌种、培养基原料和配制、发酵条件的控制、后处理等，整个生产过程或其中某一方面，提出改进的建议。尤其是对于传统的微生物工业产品，应就如何用现代生物技术对其生产进行改进提出建议。
6.为什么说：“DNA芯片将开辟生命科学研究和利用的新纪元，将为推动社会、经济发展起到重大作用”?
“DNA芯片将开辟生命科学研究和利用的新纪元，将为推动社会、经济发展起到重大作用”，这是由于生物的多样性取决于其基因的多样性，因而可以制成种类繁多的DNA芯片，储存空前规模的生命信息，可利用其快速、高效的获取大量的生命信息，使其在生命科学领域，例如在生物的基因鉴定、基因表达、基因组研究、新基因的发现等方面得到广泛应用，成为生物学研究及应用中的具有划时代意义的新技术方法，发挥重大作用；同时，DNA芯片也将在工、农、医各行各业推广及应用，像20世纪微电子芯片进入千家万户那样，改变人类的经济、文化和生活，促进社会、经济的更大进步。
1如果你分离到一株啤酒酵母，其生长速率是已知生产菌株的二倍，因此你将其用于生产乙醇的实验，但结果表明，该酵母菌株发酵葡萄糖的产物是乙醇和其他产物的混合物，并且乙醇的产量只有已知生产菌株的50%。请你根据本章所学的知识，并结合微生物的生理、微生物遗传及遗传工程的有关知识，简要写出你将如何改进你所分离获得的酵母菌株，使其优于现有的生产菌株。
将分离到的啤酒酵母菌株，从试管稀释开始进行筛选，在实验室阶段，选择乙醇的产量超过现有生产菌株的50%和生长速率比生产菌株高的菌株，结合微生物的生理、微生物遗传及遗传工程的有关知识，简要写出如何改进代谢调控、生长发酵条件、遗传育种和基因改造新分离的酵母菌株，使其高产乙醇且发酵周期短，综合评估优于现有的生产菌株，然后再进行小试、中试和大试的逐步放大实验，直至优于现有生产菌种。
2.现代微生物生物技术与现代动物、植物生物技术相比，其优势是什么?不足是哪些? 现代微生物生物技术与现代动物、植物生物技术相比，其优势是由微生物本身的特性决定的，它们个体小、结构简单，比较容易操作；容易变异、繁殖快，实验或生产周期短；分布广、极其丰富的多样性等优势使现代微生物生物技术应用面更为广泛，与动物、植物和人类的关系都密不可分，现代动物、植物生物技术常常要利用现代微生物生
物技术。现代微生物生物技术与现代动物、植物生物技术相比，不足之处是生物安全性要特别防护，对动物、植物和人类及环境的影响或污染，在现代微生物生物技术实施的全过程中，都要格外注重。
3.