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硕士研究生入学考试基础课、专业基础课考试大纲
2015-10-29 08:09  

牡丹江师范学院2016年

硕士研究生入学考试基础课、专业基础课考试大纲

科目代码、名称:

普通生物学1  

专业类别:

■学术型     ■专业学位

适用专业:

动物学、植物学、微生物学、遗传学、细胞生物学

 

第一篇 动物学

第一节  高等动物的结构与功能

一、动物是由多层次的结构所组成的

器官是由几种不同类型的组织综合而成的,具有一定形态特征和生理机能的结构。 

一些在功能上密切关联的器官,相互协同以完成机体某一方面的功能,称为系统。

上皮组织由形态规则、排列紧密的细胞和少量细胞间质组成,无血管(营养物质来自毛细血管渗透),细胞间有明显的连接复合体。呈膜状覆盖在动物体表和体内各种腔、管和囊的内表面。功能:保护、吸收、排泄、感觉、分泌、呼吸、生殖等。

结缔组织由多种细胞和发达的间质组成,细胞间质特别发达,细胞数量少,排列分散。  功能:联接、固缚躯体各部分;填充体内空隙,保护体内柔软组织;支持动物机体;制造血球;营养等。

肌组织是具有伸缩能力的一种组织,由肌肉细胞组成。细胞细长呈纤维状一个肌细胞即一根肌纤维。功能:能将化学能转变为机械能,具强烈的收缩作用。

神经组织由神经细胞和神经胶质构成功能:感受机体内、外刺激和传导信息

血浆主要作用是运载血细胞,运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。血浆是血液的重要组成部分,呈淡黄色液体(因含有胆红素)。血浆内含有 92%的水,其余为血清蛋白、纤维蛋白原、酶、激素、无机盐、营养物质。

神经胶质细胞概念,胞体内无尼氏体,多突起,不分树突和轴突,无传导机能,对神经元起支持、保护、营养和修复作用。

肾的基本结构:肾单位是肾脏结构和功能的基本单位。 每个肾单位由肾小体和肾小管组成。肾小体内有一个毛细血管团,称为肾小球,它由肾动脉分支形成。肾小球外有肾小囊包绕。肾小囊分两层,两层之间有囊腔与肾小管的管腔相通。肾小管包括近曲小管、髓袢、远曲小管,汇成集合管。

二、动物的结构与功能对生存环境的适应

生物发生律:德国科学家赫克尔(E.Haeckel)于1866年提出,从多细胞动物胚胎 发育的一般规律来看动物界系统发育的历史过程,可以更清楚地看到两者间存在着统一的一条客观规律,即生物发生规律。生物的个体发育过程中,按顺序重演其祖先的主要发育阶段,是生物进化的重要依据。

三、动物的外部环境与内部环境

尿液的形成过程:血液流经肾小球时,血液中的尿酸、尿素、水、无机盐和葡萄糖等物质通过肾小球的过滤作用,过滤到肾小囊中,形成原尿。当尿液流经肾小管时,原尿中对人体有用的全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐,被肾小管重新吸收,回到肾小管周围毛细血管的血液里。原尿经过肾小管的重吸收作用,剩下的水和无机盐、尿素和尿酸等就形成了尿液。

第二节  营养与消化

一、营养

二、动物处理食物的过程

小肠内消化:食糜由胃进入十二指肠,开始小肠内消化  整个消化过程最重要的阶段。机械消化:小肠蠕动;化学消化:胆汁,胰液、小肠液   胆汁  较浓,有苦味,金黄,深绿  肝细胞分泌 消化时直接进入十二指肠   不消化时储存于胆囊,消化时进入十二指肠  成分:水+胆色素+胆盐+胆固醇+脂肪酸„„   作用:乳化脂肪,使之分散于水中,增加胰脂肪酶的作用面积   胆囊炎、胆结石病人有厌腻食物症状,原因是胆汁分泌减少,对油腻食物消化能力降低

消化腺的基本分类:小型腺:单细胞腺、单管腺,分布于消化管的管壁内,如唇腺,舌腺、食道腺、胃腺   大型腺:以导管开口于消化管内,唾液腺、肝脏和胆囊、胰腺

胰液   胰腺 外分泌物:胰液,直接进入小肠  内分泌物:胰岛素,进入血液  胰液的分泌  成分和作用  ①水和无机盐  ②胰酶 分解作用  a.胰蛋白酶  b.胰淀粉酶  c.胰脂肪酶  小肠液   由十二指肠腺、肠腺  含有多种酶

三、人的消化系统及其功能

脂肪代谢是脂肪运输的枢纽,吸收的脂肪中的一些进入肝脏,然后转变为体脂而储存,饥饿时储存的体脂先被运送到肝脏,再进行分解。

四、脊椎动物消化系统的结构与功能对食物的适应

第三节  血液与循环

循环系统的的功能:1).运输   运输的物质包括   ①吸收的营养物质,肺吸入的氧—全身各组织细胞   ②全身各组织细胞新陈代谢产生的二氧化碳和废物—肺,肾,皮肤—体外  ③内分泌腺产生的激素—身体各部分,作用于相关的靶器官  运载工具   水:葡萄糖,氨基酸,无机盐,水溶性维生素。   血浆蛋白:脂肪酸,脂溶性维生素,激素,离子与血浆蛋白结合  红细胞:氧和二氧化碳,与血红蛋白结合    口服,注射的药物均是通过血液循环  2).防御和保护   白细胞的免疫作用,血浆中的多种免疫物质,止血作用。   爱滋病为获得性免疫缺陷疾病,为病毒感染,机体的免疫球胆白即抗体减少,从而易感病菌而死亡 3).维持机体内循环稳定  细胞外液内环境   内环境的理化性质保持相对稳定,细胞进行生命活动的必须条件,各种物质输入 与输出,形成与分解保持平衡。血液中葡萄糖浓度下降—肝释放葡萄糖进入血液。  肺按一定速率吸入氧,排出二氧化碳。消化管将水,无机盐和营养物质消化吸收,肾脏,皮肤把代谢废物排除体外。血液中有许多缓冲系统,保持酸碱平衡。红细胞生成速率等于破坏速率,体温变动很小,血液对热量的吸收和散发呼吸系统。

一、人和动物体内含有大量的水

二、血液的结构与功能

三、哺乳动物的心脏血管系统

心脏收缩机理:两侧心房收缩导致容积变小,内压升高导致血液进入心室,进而心房舒张,心室收缩,心室容积变小,内压升高,大于心房内压时,房室瓣关闭,大于动脉内压时,动脉 瓣打开,两侧心室血液分别射入肺动脉和主动脉。心室收缩时,心房舒张,静脉血流入心房,心室收缩后开始舒张,内压下降,小于动脉压时,房室瓣开启。 瓣膜只能单向开关

第四节  气体交换与呼吸

一、人的呼吸系统的结构与功能

二、人体对高山的适应

三、危害身体健康的呼吸系统疾病

第五节  神经系统与神经调节

一、神经元的结构与功能

二、神经系统的结构

胼胝体位于大脑半球纵裂的底部,连接左右两侧大脑半球的横行神经纤维束,是大脑半球中最大的连合纤维。

执行反射的全部神经结构称为反射弧,一般包括五部分:感受器、传入神经纤维、中枢、传出神经纤维和效应器。

下丘脑又称丘脑下部。位于大脑腹面、丘脑的下方,是调节内脏活动和内分泌活动的较高级神经中枢所在。

三、脊椎动物神经系统的功能

神经系统的组成:神经系统分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。中枢神经系统包括脑和脊髓。脑和脊髓位于人体的中轴位,它们的周围有头颅骨和脊椎骨包绕。这些骨头质地很硬,在人年龄小时还富有弹性,因此可以使脑和脊髓得到很好的保护。脑分为端脑、间脑、小脑和脑干四部分。大脑还分为脊左右两个半球,分别管理人体不同的部位。髓主要是传导通路,能把外界的刺激及时传送到脑,然后再把脑发出的命令及时传送到周围器官,起到了上通下达的桥梁作用。周围神经系统包括脑神经、脊神经和植物神经。脑神经共有12对,主要支配头面部器官的感觉和运动。脊神经由脊髓发出,主要支配身体和四肢的感觉、运动和反射。植物神经也称为内脏神经,主要分布于内脏、心血管和腺体。心跳、呼吸和消化活动都受它的调节。植物神经分为交感神经和副交感神经两类,两者之间相互桔抗又相互协调,组成一个配合默契的有机整体,使内脏活动能适应内外环境的需要。

四、人脑

第六节  感觉器官与感觉

一、感觉的一般特性

二、视觉

眼睛的结构:眼睛近似球形。眼球包括眼球壁、内容物、神经、血管等组织。眼球壁主要分为外、中、内三层。 外层由角膜、巩膜组成。前1/6为透明的角膜,其余5/6为白色的巩膜,俗称“眼白”。眼球外层起维持眼球形状和保护眼内组织的作用。角膜是眼球前部的透明部分,光线经此射入眼球。巩膜不透明,呈乳白色,质地坚韧。中层具有丰富的色素和血管,包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分 虹膜:呈环圆形,位于晶状体前。不同种族人的虹膜颜色不同。中央有一2.5-4mm的圆孔,称瞳孔。睫状体前接虹膜根部,后接脉络膜,外侧为巩膜,内侧则通过悬韧带与晶状体相连。脉络膜位于巩膜和视网膜之间。脉络膜的血循环营养视网膜外层,其含有的丰富色素起遮光暗房作用。内层为视网膜,是一层透明的膜,也是视觉形成的神经信息传递的最敏锐的区域。视网膜所得到的视觉信息,经视神经传送到大脑。 眼内容物包括房水、晶状体和玻璃体。 房水由睫状突产生,有营养角膜、晶体及玻璃体,维持眼压的作用。晶状体为富有弹性的透明体,形如双凸透镜,位于虹膜、瞳孔之后、玻璃体之前。

三、听觉与平衡感受

耳蜗是内耳的一个解剖结构,它和前庭迷路一起组成内耳骨迷路,是传导并感受声波的结构。耳蜗的名称来源于其形状与蜗牛壳的相似性。

中耳包括:鼓膜(随声音产生振动):它是外耳与中耳的分隔,也是鼓室的外壁。  鼓室(内有三块听小骨、鼓室连咽鼓管):鼓室是一个空腔,内含人体中最小的骨头--听小骨(传递声音振动且放大声音)。锤骨、砧骨和镫骨三块听小骨组合成听骨链,一端连接鼓膜,另一端连接到内耳的听觉组织。声波在耳道中传递时先振动鼓膜,然后鼓膜再通过听骨链将振动传递至内耳。  鼓窦:是位于鼓室后上方的空腔,其解剖位置非常特殊:前方与鼓室相邻,后下方与乳突相邻,周围又有许多重要部位,因此经常通过这里进行耳科手术。  乳突:位于耳后,耳垂后方的突起是它的顶端。乳突内有薄骨板分隔成蜂窝状,称为乳突气房,可使内耳不受外界气候变化的影响。咽鼓管:连接鼻咽部和中耳,它可以调节中耳与外界气压的平衡,使中耳与外界环境的气压保持一致。

四、化学感受性:味觉与嗅觉

五、肤感觉

第七节  动物如何运动

一、动物的骨骼

二、人类的骨骼

三、肌肉与肌肉收缩

四、骨骼与肌肉在运动中的相互作用

第八节  生殖与胚胎发育

一、有性生殖与无性生殖

二、人类的生殖

三、人类胚胎的发育

第二篇 植物学

第一节  植物的结构和生殖

一、植物的结构和功能

植物是适应于陆地生活的多细胞的进行光合作用的真核生物,由根、茎、叶组成,表面有角质膜,有气孔、输导组织和雌和/或雄配子囊,胚在配子囊中发育。

被子植物分为单子叶植物和双子叶植物。双子叶植物有两片子叶,叶脉呈网状,维管束环状排列,花4或5数,根为直根系;单子叶植物有一片子叶,叶脉呈平行状,维管束排列分散,花3数,根为须根系。

植物的器官有各种变态。根的变态如甘薯、甜菜、萝卜等的根膨大,能贮藏淀粉和蔗糖。茎的变态常见的有块茎、根状茎、长匍枝等,马铃薯是块茎,鸢尾的地下茎是根状茎,草莓有长匍枝。叶的变态类型如仙人掌的叶刺,豌豆的叶卷须等。

  所有植物的成熟器官基本上由3种组织系统所组成,这3种组织系统是:皮组织系统、维管组织系统和基本组织系统。皮组织系统包括表皮和周皮。表皮覆盖于植物表面,是植物体初生的保护层。周皮是植物的次生保护层,是替代表皮的保护组织。维管组织系统包括两类输导组织,即输导有机养分的韧皮部和输导水分及矿物质的木质部。基本组织系统位于皮组织系统和维管组织系统之间。主要的基本组织系统包括各种各样的薄壁组织、厚壁组织和厚角组织。

多细胞生物的特点之一是不同类型细胞之间的分工不同。

    薄壁细胞 是多数植物体内数目最多的细胞,成熟后继续存活,只有很薄的初生壁,没有次生壁,一般呈多面体状,中央有一个很大的液泡。薄壁细胞在植物体内执行大多数的代谢功能,合成并贮存各种各样的有机物。

    厚角细胞,其初生壁发生不规则的加厚,也没有次生壁。成群的厚角细胞丝或圆柱,其功能主要是支持正在生长的植物体,随着茎的生长,这些活细胞也伸长。

    厚壁细胞起的也是支持作用。但有坚固的次生壁,其中有木质素。成熟的厚壁细胞不能生长,是死细胞。一种是纤维细胞长,常成束存在,石细胞比纤维短,其次生壁不规则,很硬。

二、植物的生长

    一年生植物是在一年或不到一年的时间内完成其生活周期,即从萌发到开花结实。

    根的初生结构特征。表皮是根最外面的一层细胞,来源于初生分生组织的原表皮。表皮细胞呈砖形,排列整齐紧密,外壁有角质膜,有的表皮细胞特化成根毛。表皮之内、维管柱之外有许多层薄壁细胞组成的皮层。皮层细胞较大,排列疏松,有明显的细胞间隙。皮层的最内一层细胞叫内皮层,有凯氏带。内皮层之内是维管柱,木质部位于维管柱中央,在横切面上呈星芒状,在它的脊状突起之间为韧皮部。有些植物中央被由薄壁细胞和厚壁细胞组成的髓填满。中柱的最外层细胞称为中柱鞘。

    茎的初生结构特征。幼茎的最外面的一层细胞是表皮,来源于初生分生组织的原表皮。表皮细胞的壁一般较薄,外面有一层角质膜。表皮之内是皮层,由多层排列疏松的薄壁细胞组成。皮层的外围可能分化出厚角组织。近表皮处的薄壁细胞和厚角细胞中常含有叶绿体。皮层以内是维管柱。包括维管束、髓和髓射线。维管束是由初生木质部和初生韧皮部组成的束状结构,通常韧皮部在外,木质部在内。初生韧皮部由筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。髓是茎的中心部分,有薄壁细胞组成。髓射线是维管束之间的薄壁组织。有利于横向运输和贮存营养物质。

在多年生木本植物茎的次生木质部中,形成层每年向内形成木质部,结果越靠近中心的木质部年代越久,因而有了心材和边材之分。边材是靠近形成层的部分,颜色较浅,是近2-5年内形成的。心材颜色较深。是次生木质部的中心部分,是早年形成的,不仅都是死细胞,而且有一些物质如树脂、鞣质等侵入细胞壁。心材坚硬耐磨,具有特殊的工艺价值。

三、植物的生殖和发育

    心皮是构成雌蕊的基本单位,其顶端是柱头,是接受花粉粒的部位。

    传粉即花粉粒由于风或昆虫等的作用落到柱头上并在其上萌发,营养细胞质从花粉壁的薄弱区域突出形成花粉管并穿入柱头。

    花有花柄、花托、花冠、萼片、雄蕊群和雌蕊群组成。

    营养繁殖是指植物营养体的某一部分与母体分离(有时不分离),而形成新个体的繁殖方式。如扦插、压条、嫁接等。

    被子植物的有性生活周期。被子植物的生活周期的特点是有世代交替,即单倍体世代和二倍体世代交替。二倍体世代称为孢子体,它通过减数分裂产生单倍的孢子。孢子发生有丝分裂,形成单倍的配子体。配子体经过有丝分裂和细胞分化,发育并产生配子(精子和卵细胞。受精作用产生二倍的合子,合子经过有丝分裂形成新的孢子体。

第二节  植物的营养

一、植物对养分的吸收和运输

    根压指根细胞会主动将无机离子泵入木质部,而内皮层会使离子在木质部中积累,当离子积累到一定程度时水会通过渗透作用进入木质部,从而推动木质部汁液向上移动,这种力量叫根压。

    蒸腾作用是植物的叶或其他暴露在空中的部分丢失水分的过程。

二、植物的营养与土壤

    水培法是确定植物必需元素的方法,将植物的根部浸泡在溶液中并通入空气进行培养的方法。

   植物体内的大量元素和微量元素

包括9种大量元素,C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg

微量元素8种,Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni

凡是产生可溶性糖的部位,无论是由光合作用产生还是由淀粉的水解产生,都称为糖源。韧皮部将糖从源(比如绿叶或绿色的茎)运至植物的其他部分。这种接受糖的部位是贮存或消耗的部位,称为糖壑。

第三节  植物和真菌多样性的进化

一、植物可能由绿藻进化而来

二、植物适应陆地生活的进化

三、真菌多样性的进化

第三篇 微生物学

第一节  原核微生物的形态、构造和功能

一、细菌

细菌是一类细胞细而短(细胞直径约0.5μm,长度约0.5~5μm)、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。细菌是一类细胞细而短(细胞直径约0.5μm,长度约0.5~5μm)、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。细菌的形态十分简单,基本上只有球状、杆状和螺旋状三大类。量度细菌大小的单位是μm。

细菌的构造:把一般细菌都有的构造称为一般构造,例如细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等,而把并非一般细菌共有的构造称为特殊构造,主要是鞭毛、菌毛、性菌毛、糖被和芽孢等。

细菌的革兰氏染色:若要在光学显微镜下观察其细致形态和主要构造,一般都要对它们进行染色。染色法的种类很多,可概括如下:

  在上述的各种染色法中,以革兰氏染色法最为重要。该染色法由丹麦医生C.Gram于1884年创立,故名。其简要操作分初染、媒染、脱色和复染四步(图2-1)。

图2-1可知,甲、乙两种细菌经结晶紫溶液初染后,分别染上了紫色,经碘液媒染,结晶紫就与碘分子形成了一个分子量较大的染色较牢固的复合物。接着就用95%乙醇进行脱色。这时凡已染上的紫色易被乙醇洗脱者,则又成为无色的菌体(如乙菌),反之,则仍为紫色(如甲菌)。最后,再用红色染料——沙黄(即番红,也可用其他红色染料代替)复染。结果甲菌仍能维持最初染上的紫色,而乙菌则被复染而呈红色,前者称革兰氏阳性菌,简称G+菌,后者则称为革兰氏阴性菌,简称G-菌。

目前一般认为,革兰氏染色是基于细菌细胞壁特殊化学组分基础上的一种物理原因。通过初染和媒染操作后,在细菌细胞的膜或原生质体上染上了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。革兰氏阳性细菌由于细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和其分子交联度较紧密,故在用乙醇洗脱时,肽聚糖网孔会因脱水而明显收缩,再加上它基本上不含类脂,故乙醇处理不能在壁上溶出缝隙,因此,结晶紫与碘复合物仍牢牢阻留在其细胞壁内,使其呈现紫色。反之,革兰氏阴性细菌因其壁薄、肽聚糖含量低和交联松散,故遇乙醇后,肽聚糖网孔不易收缩,加上它的类脂含量高,所以当乙醇把类脂溶解后,在细胞壁上就会出现较大的缝隙,这样,结晶紫与碘的复合物就极易被溶出细胞壁,因此,通过乙醇脱色后,细胞又呈无色。这时,再经沙黄等红色染料进行复染,就使革兰氏阴性细菌获得了一层新的颜色——红色,而革兰氏阳性菌则仍呈紫色(实为紫中带红)。

细菌的特殊构造:

芽孢:有些产芽孢的细菌生长到后期,在其菌体内形成厚壁、折光性强、具抗逆性的孢子,这就是芽孢。它是代谢活性很低,对干燥、热、化学药物和辐射等具有高度抗性的休眠体。

糖被:是包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质,成分一般是多糖,少数是蛋白质或多肽,也有是多肽和多糖的复合物。糖被的功能主要有:①保护细菌免受干旱损伤,对一些致病菌来说,则可保护它们免受宿主白细胞的吞噬;②贮藏养料,以备营养缺乏时重新利用;③堆积某些代谢废物;④通过荚膜或其有关构造可使菌体附着于适当的物体表面。

鞭毛、菌毛和性菌毛。

细菌的菌落特征:将单个微生物细胞或一小堆同种细胞接种在固体培养基的表面(有时为内部),当它占有一定的发展空间并给予适宜的培养条件时,该细胞就迅速进行生长繁殖。结果会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见的、有一定形态构造的子细胞集团,这就是菌落(colony)。如果菌落是由一个单细胞发展而来的,则它就是一个纯种细胞群或克隆(clone)。如果将某一纯种的大量细胞密集地接种到固体培养基表面,结果长成的各“菌落”相互联接成一片,这就是菌苔(lawn)。

  细菌的菌落有其自己的特征,诸如湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位的颜色一致等。

二、放线菌

放线菌是一大类多呈菌丝状生长和以孢子繁殖的,陆生性较强的革兰氏阳性原核微生物。放线菌中链霉菌属的细胞呈丝状分枝,菌丝直径很小,与细菌相似(<1μm)。在营养生长阶段,菌丝内无隔,故一般都呈单细胞状态。

链霉菌形态,面和内层伸展,形成色淡、较细的具吸收营养和排泄代谢废物功能的基内菌丝。同时,在基内菌丝上,不断向空间分化出较粗、颜色较深的分枝菌丝,这就是气生菌丝。当菌丝逐步成熟时,大部分气生菌丝分化成孢子丝,并通过横割分裂的方式,产生成串的分生孢子。

放线菌菌落特征:在固体培养基表面,放线菌的细胞有基内菌丝和气生菌丝的分化,气生菌丝到成熟时又会分化成孢子丝并产生成串的干粉状孢子,这些气生菌丝或孢子丝伸展在空气中,菌丝间一般都不存在毛细管水。这就使放线菌获得其特有的与细菌不同的菌落特征:干燥、不透明,表面呈紧密的丝绒状,上有一层色彩鲜艳的干粉;菌落和培养基的连接紧密,难以挑取;菌落的正反面颜色常常不一致,以及菌落边缘培养基的平面有变形现象,等等。

三、 蓝细菌

第二节  真核微生物的形态、构造和功能

一、真核微生物及特点

凡是细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物,就称真核微生物。

真菌是一类低等的真核生物,它们主要有以下五个特点:①不能进行光合作用;②以产生大量孢子进行繁殖;③一般具有发达的菌丝体;④营养方式为异养吸收型;⑤陆生性较强。

二、 酵母菌

酵母菌特点及细胞形态:酵母菌一般具有以下五个特点:①个体一般以单细胞状态存在;②多数营出芽繁殖,也有的裂殖;③能发酵糖类产能;④细胞壁常含甘露聚糖;⑤喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。

酵母菌细胞的形态通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种,当它们进行一连串的芽殖后,如果长大的子细胞与母细胞并不立即分离,其间仅以极狭小的面积相连,这种藕节状的细胞串就称假菌丝;相反,如果细胞相连,且其间的横隔面积与细胞直径一致,则这种竹节状的细胞串就称真菌丝。

酵母菌菌落特征:酵母菌在固体培养基表面形成的菌落一般都有湿润、较光滑、有一定的透明度、容易挑起、菌落质地均匀以及正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一等特点。菌落较大、较厚、外观较稠和较不透明。酵母菌菌落的颜色多数都呈乳白色或矿烛色,少数为红色,个别为黑色。另外,凡不产生假菌丝的酵母菌,其菌落更为隆起,边缘十分圆整,而会产大量假菌丝的酵母,则菌落较平坦,表面和边缘较粗糙。酵母菌的菌落一般还会散发出一股悦人的酒香味。

三、丝状真菌——霉菌

霉菌霉菌细胞的形态和构造:霉菌是丝状真菌的一个通俗名称,通常指那些菌丝体比较发达而又不产生大型子实体的真菌。它们往往在潮湿的气候下大量生长繁殖,长出肉眼可见的丝状、绒状或蛛网状的菌丝体,有较强的陆生性,在自然条件下,常引起食物、工农业产品的霉变和植物的真菌病害。

真菌营养体的基本单位是菌丝,当真菌孢子落在适宜的固体营养基质上后,就发芽生长,产生菌丝和由许多分枝菌丝相互交织而成的一个菌丝集团即菌丝体。菌丝体有两个基本类型:密布在营养基质内部主要执行吸取营养物功能的菌丝体,称为营养菌丝体,而伸展到空气中的菌丝体,则称为气生菌丝体。

真菌的繁殖方式:包括:菌丝体上任一片段在适宜条件下都能发展成新个体;依靠产生无性孢子繁殖,常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。孢子囊孢子:生在孢子囊内的孢子,是一种内生孢子。分生孢子:由菌丝顶端或分身孢子梗特化而成,是一种外生孢子。节孢子:由菌丝断裂而成(如白地霉)。厚垣孢子:通常菌丝中间细胞变大,原生质浓缩,壁变厚而成;真菌常见的有性孢子卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子。接合孢子:两个配子囊经结合,然后经质配、核配后发育形成接合孢子。子囊孢子:在同一菌丝或相邻两菌丝上两个不同性别细胞结合,形成造囊丝。经质配、核配和减数分裂形成子囊,内生2~8个子孢子囊;卵孢子:由两个大小不同的配子囊结合而成。小配子囊称精子器,大配子囊称藏卵器。当结合时,精子器中的原生质和核进入藏卵器,并与藏卵器中的卵球配合,以后卵球生出外壁,发育成为卵孢子。

霉菌的孢子具有小、轻、干、多,以及形态色泽各异、休眠期长和抗逆性强等特点。这些特点有助于霉菌在自然界中随处散播和繁殖。对人类的实践来说,孢子的这些特点有利于接种、扩大培养、菌种选育、保藏和鉴定等工作,对人类的不利之处则是易于造成污染、霉变和易于传播动植物的霉菌病害。

霉菌的菌落特征:霉菌的菌落形态较大,质地一般比放线菌疏松,外观干燥,不透明,呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状;菌落与培养基的连接紧密,不易挑取,菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致等。

第三节  病毒和亚病毒粒子

一、病毒

    病毒及其特点:病毒是一种个体微小,结构简单,只含一种核酸(DNA或RNA),必须在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统。因此病毒离开了宿主细胞,就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。一旦进入宿主细胞后,它就可以利用细胞中的物质和能量以及复制、转录转译的能力,按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。

其主要特点是:①形体极其微小,一般都能通过细菌滤器,因此病毒原叫“过滤性病毒”,必须在电子显微镜下才能观察:②没有细胞构造,其主要成分仅为核酸和蛋白质两种,故又称“分子生物”:③每一种病毒只含一种核酸,不是DNA就是RNA;④既无产能酶系,也无蛋白质和核酸合成酶系,只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分;⑤以核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖;⑥在离体条件下,能以无生命的生物大分子状态存在,并长期保持其侵染活力;⑦对一般抗生素不敏感,但对干扰素敏感;⑧有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中,并诱发潜伏性感染

    烈性噬菌体及其增殖过程:能在宿主细胞内增殖,产生大量子噬菌体并引起细菌裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。

增殖的一般过程为:①吸附:指病毒通过其表面结构与宿主细胞的病毒受体特异性结合,导致病毒附着在细胞表面的过程。②侵入:侵入指病毒或其一部分进入宿主细胞的过程。脱壳指病毒侵入后,将病毒的包膜及衣壳脱去使核酸释放出来的过程。③增殖:包括核酸的复制和蛋白质的合成。④成熟:在宿主细胞内,病毒将合成的病毒各个部分以一定的方式组装为成熟病毒粒子的过程。⑤释放:指病毒破坏宿主细胞的细胞壁从中释放出大量子代病毒粒子的过程。

    温和噬菌体:凡吸附并侵入细胞后,噬菌体的DNA只整合在宿主的核染色体组上,并可长期随宿主DNA的复制而进行同步复制,因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体。

概括地说,温和噬菌体的特点为:①其核酸的类型都是dsDNA;②具有整合能力,当温和噬菌体侵入其敏感宿主的细胞后,前者的核酸可整合到后者的核基因组上,这种处于整合态的噬菌体核酸,称作前噬菌体;③具有同步复制能力,前噬菌体在一般情况下不进行复制和增殖,而是随宿主细胞的核基因组的复制而同步复制,并平均分布到两个子代细胞中去,如此代代相传。

噬菌体效价:是指每单位体积中能侵染、裂解细菌,并产生噬菌斑的噬菌体数。

二、 亚病毒粒子

第四节 微生物的营养与培养基

一、微生物的6类营养要素

二、微生物的营养类型

三、营养物质进入细胞的方式

四、培养基

培养基的种类:按培养基外观的物理状态分类

(1)固体培养基:外观呈固体状态的培养基,称为固体培养基。常用的是凝固培养基,在液体培养基中加入1~2%琼脂或5~12%明胶作凝固剂。固体培养基在科学研究和生产实践上具有广阔的用途,可用于菌种的分离、鉴定,菌落计数,检验杂菌,选种、育种,菌种保藏,抗生素等生物活性物质的生物测定,获取大量真菌孢子,以及用固体培养法生产微生物产品等。

(2)半固体培养基:在凝固性固体培养基中,加有0.5%左右的琼脂作凝固剂。半固体培养基在微生物学实验中有许多独特的用途,如细菌的动力观察(在半固体直立柱中央进行细菌的穿刺接种,观察细菌的运动能力),噬菌体效价测定(双层平板法),微生物趋化性的研究,各种厌氧菌的培养以及菌种保藏,等等。

(3)液体培养基:液体培养基是指呈液体状态的培养基,它在微生物学实验和生产中应用极其广泛。在实验室中主要作各种生理、代谢研究和获得大量菌体之用;在生产实践上具有广泛应用。

按培养基对微生物的功能分类

(1)选择培养基:是在培养基中加入某些物质,这些物质能抑制非目的微生物生长但并不妨碍目的微生物生长,或者这些物质是目的微生物生长特别需要的物质而使它们加富以达到选择的目的,我们把这种培养基称为选择培养基。例如,马丁氏培养基。

   (2)鉴别培养基:是一类在其中加入某种营养物质或/和化学物质而将目的或对象微生物的菌落与同一平板上的其他微生物菌落区别开来的培养基。例如,用于鉴别肠道杆菌的伊红美蓝培养基。

第五节 微生物的生长及其控制

一、测定生长繁殖的方法

    测生长量

直接法

 (1)测体积 这是一种很粗放的方法,用于初步比较用。例如把待测培养液放在刻度离心管中作自然沉降或进行一定时间的离心,然后观察其体积等。

(2)称干重 可用离心法或过滤法测定,一般干重为湿重的10~20%。在离心法中,将待测培养液放入离心管中,用清水离心洗涤1~5次后,进行干燥。干燥温度可采用105℃、100℃或红外线烘干,也可在较低的温度(80℃或40℃)下进行真空干燥,然后称干重。另一种方法为过滤法。丝状真菌可用滤纸过滤,而细菌则可用醋酸纤维膜等滤膜进行过滤。过滤后,细胞可用少量水洗涤,然后在40℃下真空干燥,称干重。

间接法

(1)比浊法细菌培养物在其生长过程中,由于原生质含量的增加,会引起培养物混浊度的增高。最古老的比浊法是采用McFarland比浊管。如果要作精确测定,则可用分光光度计进行。在可见光的450~650um波段内均可测定。

(2)生理指标法与生长量相平行的生理指标很多,它们都可用作生长测定中的相对值。

测含氮量 大多数细菌的含氮量为其干重的12.5%,酵母菌为7.5%,霉菌为6.0%。根据其含氮量再乘以6.25,即可测得其粗蛋白的含量(因内中包括了杂环氮和氧化型氮)。

测含碳量 将少量(干重为0.2~2.0mg)生物材料混入1ml水或无机缓冲液中,用2ml2%重铬酸钾溶液在100℃下加热30分钟,冷却后,加水稀释至5ml,然后在580nm波长下读取光密度值(用试剂作空白对照,并用标准样品作标准曲线),即可推算出生长量。

   其他 磷、DNA、RNA、ATP、DAP(二氨基庚二酸)和N-乙酰胞壁酸等的含量,以及产酸、产气、产CO2(用标记葡萄糖作基质)、耗氧、粘度和产热等指标,都可用于生长量的测定。

    计繁殖数

  与测定生长量不同,对繁殖来说,一定要计算微生物的个体数目,所以计繁殖数只适宜于单细胞状态的微生物或丝状微生物所产生的孢子。

直接法:就是指在显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法,所得的结果是包括死细胞在内的总菌数。血球计数板法 是用来测定一定容积中的细胞总数目的常规方法。  

间接法:一种活菌计数法,是根据活细胞通过生长繁殖会使液体培养基混浊,或在平板培养基表面形成菌落的原理而设计的方法。

  平板菌落计数法 是一种最常用的活菌计数法。取一定体积的稀释菌液与合适的固体培养基在其凝固前均匀混和,或涂布于已凝固的固体培养基平板上。经保温培养后,从平板上(内)出现的菌落数乘上菌液的稀释度,即可计算出原菌液的含菌数。在一个9cm直径的培养皿平板上,一般以出现50~500个菌落为宜。平板菌落计数法虽最为常用,但方法较烦,操作者需要有熟练的技术。

以上介绍了若干测定微生物的生长量或计算繁殖数的主要方法。其中,最常用的为称干重、测浊度(用分光光度计)、测含氮量、用计数板测总菌数以及用平板菌落计数法测活菌数等方法。必须指出的是,不管采用什么方法,都有其优缺点和使用范围。所以,在使用前,一定要根据自己的研究对象和研究目的的不同,选用最合适的方法。

二、微生物的生长规律

    单细胞微生物的典型生长曲线

当我们把少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后,在适宜的温度、通气(厌氧菌则不能通气)等条件下,它们的群体就会有规律地生长起来。如果以细胞数目的对数值作纵坐标,以培养时间作横坐标,就可以画出一条有规律的曲线,这就是微生物的典型生长曲线。

  根据微生物的生长速率常数,即每小时的分裂代数(R)的不同,一般可把典型生长曲线粗分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等四个时期。

(1)延滞期(lagphase)

  指少量微生物接种到新培养液中后,在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期。该时期有几个特点:①生长速率常数等于零。②细胞形态变大或增长:③细胞内RNA尤其是rRNA含量增高,原生质呈嗜碱性。④合成代谢活跃,核糖体、酶类和ATP的合成加快,易产生诱导酶。⑤对外界不良条件例如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等化学药物的反应敏感。

(2)指数期(exponentialphase)

  又称对数期(logarithmicphase),是指在生长曲线中,紧接着延滞期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。

  指数期有以下几个特点:①生长速率常数R最大,因而细胞每分裂一次所需的代时G或原生质增加一倍所需的倍增时间最短;②细胞进行平衡生长,菌体内各种成分最为均匀;③酶系活跃,代谢旺盛。

  指数期的微生物因其整个群体的生理特性较一致、细胞成分平衡发展和生长速率恒定,故可作为代谢、生理等研究的良好材料,是增殖噬菌体的最适宿主菌龄,也是发酵生产中用作“种子”的最佳种龄。

(3)稳定期

  又称恒定期或最高生长期。其特点是生长速率常数R等于0,即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等,或正生长与负生长相等的动态平衡之中。这时的菌体产量达到了最高点,而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系,这一关系就是生长产量常数Y。

在稳定期时,细胞开始贮存糖原、异染颗粒和脂肪等贮藏物;多数芽孢杆菌在这时开始形成芽孢;有的微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代谢产物。

稳定期是以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物,例如单细胞蛋白、乳酸等为目的的一些发酵生产的最佳收获期,也是对某些生长因子例如维生素和氨基酸等进行生物测定的必要前提。

(4)衰亡期

  在衰亡期中,个体死亡的速度超过新生的速度,因此,整个群体就呈现出负生长(R为负值)。这时,细胞形态多样,例如会产生很多膨大、不规则的退化形态;有的微生物因蛋白水解酶活力的增强就发生自溶;有的微生物在这时产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物;在芽孢杆菌中,芽孢释放往往也发生在这一时期。

    微生物的连续培养

  连续培养又称开放培养,是相对于上述绘制典型生长曲线时所采用的那种单批培养或密闭培养而言的。连续培养是在研究典型生长曲线的基础上,通过认识稳定期到来的原因,并采取相应的有效措施而实现的。具体地说,当微生物以单批培养的方式培养到指数期的后期时,一方面以一定速度连续流进新鲜培养基,并立即搅拌均匀,另一方面,利用溢流的方式,以同样的流速不断流出培养物。这样,培养物就达到动态平衡,其中的微生物可长期保持在指数期的平衡生长状态和稳定的生长速率上。

三、影响微生物生长的主要因素

   温度

   氧气

   pH

   有害微生物的控制

   几个基本概念

  控制有害微生物主要有以下几种措施:

(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其生长繁殖能力的措施,称为灭菌,例如各种高温灭菌措施等。灭菌实质上可分杀菌(bacteriocidation)和溶菌(bacterioly-sis)两种,前者指菌体虽死,但形体尚存,后者则指菌体杀死后,其细胞发生溶化、消失的现象。

(2)消毒

消毒是一种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。例如一些常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的方法;对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏消毒法,等等。

(3)防腐

防腐就是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。

防腐的措施很多,主要有:

低温 利用4℃以下的各种低温(O℃、-20℃、-70℃、-196℃等),以保藏食物、药品和菌种等。

缺氧 近年来,已采用在密闭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,并达到保鲜的目的。除氧剂的种类很多,主要原料是铁粉,再加上一定量的辅料和填充剂制成,它对新鲜食品具有良好的保鲜功能。

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。此外,在密封条件下,用石灰、无水氯化钙、五氧化二磷、浓硫酸、氢氧化钾或硅胶等作吸湿剂,也可很好地达到食品、药品和器材等长期防霉腐的目的。

高渗 通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存各种食物,是在民间流传已久的防腐方法。

高酸度 用高酸度也可达到防腐的目的。泡菜就是利用乳酸菌的厌氧发酵使新鲜蔬菜产生大量乳酸,借以达到抑制杂菌和长期保藏的目的。

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。例如,酱油中常以苯甲酸来防腐;墨汁中可加入尼泊金作防腐剂;化妆品可加入山梨酸、脱氢醋酸等来防腐;食品和饲料可加入二甲基延胡索酸(DMF)来防腐等。

(4)化疗

化疗即化学治疗。它是利用具有高度选择毒力(即对病原菌具有高度毒力而对宿主无显著毒性)的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖,借以达到治疗该传染病的一种措施。用于化疗目的的化学物质称化学治疗剂。最重要的化学治疗剂如各种抗生素、磺胺类药物和中草药中的有效成分等。

五、物理灭菌因素的代表——高温

六、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂

第四篇 生态学

第一节  生物与环境

一、环境与生态因子

生态因子是环境中对生物有影响的环境要素。

环境是指某一特定生物体以外的空间及直接、间接影响该生物体生存的一切事物的总和。

二、生物与非生物环境之间的关系

耐受性法则就是说生物对每一种生态因子都有其耐受性的上限和下限,上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受限度。

三、生物与生物之间的相互关系

第二节  种群的结构、动态与数量调节

一、 种群的概念和特征

种群指生物在同一时间,在一定空间中同种个体的有机结合。

年龄椎体:亦称年龄金字塔。由自下而上的一系列不同宽度的横柱组成,横柱的高低位置表示由幼年到老年的不同年龄组,其宽度表示各年龄组的个体数或其所占的百分比。分三种基本类型:增长型种群的年龄锥体呈典型的金字塔形,基部宽,顶部窄,表示种群中幼体多,老年个体少。下降型种群的年龄锥体呈壶形,基部窄而顶部宽,表示种群中幼体少,老年个体占的比例大。稳定型种群的年龄锥体大致呈钟形,种群中幼体与中老年个体数量大致相等,其出生率与死亡率大致相平衡。

二、 种群的数量动态

由环境资源决定的种群数量称为环境容纳量,即某一环境在长期基础上所能维持的种群最大数量。

标记重捕法是种群密度的常用调查方法之一,在被调查种群的生存环境中,捕获一部分个体,将这些个体进行标志后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕,根据重捕中标志个体占总捕获数的比例来估计该种群的数量。理论计算公式:N=M×n/m。注:N-种群数量,M-被捕捉对象数量,n-重捕个体数量,m-重捕个体中被标记个体的数量。

群逻辑斯谛模型:具密度效应的种群连续增长模型,考虑:①有一个环境容纳量(通常以K表示),当Nt=K时,种群为零增长,即dN/dt=0;②增长率随密度上升而降低的变化,也是按比例的。最简单的是每增加一个个体,就产生1/K的抑制影响。种群增长将不是“J”字型,是“S”型的。                                                                                                                                    曲线常被划分为五个时期:①开始期,也可称潜伏期,由于种群个体数很少,密度增长缓慢;②加速期,随着个体数增加,密度增长逐渐加快;③转折期,当个体数达到饱和密度一半(即K/2时),密度增长最快;④减速期,个体数超过 K/2以后,密度增长逐渐变慢;⑤饱和期,种群个体数达到K值而饱和。 逻辑斯谛模型的两个参数,r和K,均具有重要的生物学意义。r表示物种的潜在增殖能力,而K则表示环境容纳量,即物种在特定环境中的平衡密度。虽然模型中的K值是一最大值,但作为生物学含义,它应该并可以随环境(资源量)改变而变化。逻辑斯谛增长模型的重要意义是:①它是许多两个相互作用种群增长模型的基础;②它也是渔捞、林业、农业等实践领域中,确定最大持续产量(maximun sustained yield)的主要模型;③模型中两个参数r、K,已成为生物进化对策理论中的重要概念。

三、 种群的数量调节

把生态因子分成密度制约因子和非密度制约因子两大类。前者的作用强度随种群密度的变化而变化,故有调节种群数量,维持种群平衡的作用,如食物、天敌和流行病等生物因子;后者的作用强度不随种群密度的变化而变化,故对种群密度不能起调节作用,如温度、降水和天气变化等非生物因子。

生态对策(生活史对策):各种生物在进化过程中形成各种特有的生活史,人们可以把它想象为生物在生存斗争中获得生存的对策,称为生态对策,或生活史对策;例如生殖对策、取食对策、逃避捕食对策、扩散对策等等。K-对策者类型的r值较小,而相应K值较大,种群数量比较稳定。属于此种类型的物种,一般个体较大,寿命较长,繁殖力较小,死亡率较低,食性较为专一,活动能力较弱,其种群水平一般变幅不大,当种群数量一旦下降至平衡水平以下时,在短期内不易迅速恢复。r-对策者是典型的机会主义者,类型的r值较大,K值相应较小,种群数量经常处于不稳定状态,变幅较大,易于突然上升和突然下降。一般种群数量下降后,在短期内易于迅速恢复。属于此种类型的物种,一般个体较小,寿命较短,繁殖力较大,死亡率较高,食性较广。

第三节  群落的结构、类型及演替

一、 群落的结构和主要类型

    寒带针叶林带又称"泰加林带"。主要分布在北半球大陆中、高纬度地区,约在北纬50°-70°之间,如亚欧大陆北部和北美大陆的北部,呈宽阔的带状东西伸展。这里属于亚寒带大陆性气候,冬季漫长严寒,夏季短促而温暖。形成了由云杉、银松、落叶松、冷杉、西伯利亚松等针叶树组成的针叶林带;发育着森林灰化土;动物主要以松鼠、雪兔、狐、貂、麋、熊、猞猁等耐寒动物为多。

二、 物种在群落中的生态位

生态位是指物种在生物群落成生态系统中的地位和角色。

三、 群落的演替及其实例

演替所达到的最终平衡状态就称为顶级群落

群落的依次取代现象称为演替。

第四节  生态系统及其功能

一、 生态系统的基本结构

生态系统是同一地域中生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。

二、 生态系统中的生物生产力

三、 生态系统中的能量流动和物质循环

食物网是指在生态系统中,各种食物链相互交错,互相联系,形成的错综复杂的网状结构。

生态金字塔把生态系统中各个营养级有机体的个体数量、生物量或能量,按营养级位顺序排列并绘制成图,其形似金字塔,故称生态金字塔或生态锥体。它指各个营养级之间某种数量关系,这种数量关系可采用生物量单位、能量单位或个体数量单位,采用这些单位构成的生态金字塔分别称为生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。

四、 人类活动对生物圈的影响

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