第一篇:微生物习题 绪 论
绪 论
一、选择题
1.适合所有微生物的特殊特征是(c)。
A.它们是多细胞的 B.细胞有明显的核 C.只有用显微镜才能观察到 D.可进行光合作用 2.第一位观察到微生物的科学家是(列文虎克)。
A.Robert Hooke
B.Louis Pasteur
C.Joseph Lister
D.James T.Watson 3.细菌学的奠基人是(b)。
A.Louis Pasteur
B.Robert Koch
C.van Dyck
D.van Leeuwenhoek 4.路易.巴斯德对微生物学的贡献在于他(d)。
A.发现了病毒 B.提出了自然发生说理论 C.抨击了进化论 D.号召人们关注微生物在日常生活中的重要性 5.巴斯德采用曲颈瓶试验来(a)。
A.驳斥自然发生说 B.证明微生物致病
C.认识到微生物的化学结构 D.提出细菌和原生动物分类系统 6.微生物学中铭记柯赫是由于(a)。
A.证实病原菌学说 B.在实验室中成功地培养了病毒 C.发展了广泛采纳的分类系统 D.提出了原核生物术语 7.微生物学的奠基人是(a)。
A.Louis Pasteur
B.Robert Koch
C.van Dyck
D.van Leeuwenhoek
二、是非题
1.路易·巴斯德年轻时完成的实验证实了肉变酸的缘由。(t)2.病原菌学说最初是由科学家柯赫提出来的。(t)
3.病原菌学说建立之后,阻断流行病的发生成为可能。(t)4.微生物和其他各界生物中共有的特征是都有细胞器。(f)5.真菌、原生动物和单细胞藻类都属于原核生物界。(f)
6.虎克(Hooke)用微动体这个术语,特指他所观察到的微生物。(t)7.蘑菇、霉菌和酵母菌都属于原生动物界。(f)8.细菌是缺少真正细胞核的原核生物。(t)9.藻类是一群有点类似动物的微生物。(f)
10.麻疹、流行性腮腺炎和鼠疫都是由病毒造成的疾病。(t)
三、填空题
1.微生物学的先驱者是,微生物学的奠基人是,细菌学的奠基人是。2.微生物都是些个体微小、构造简单的低等生物,包括属于原核类的细菌(和古生菌)、放线菌、蓝细菌、、立克次氏体、;属于真核类的真菌(、和蕈菌)、原生藻类和显微藻类;以及属于非细胞类的病毒和(、拟病毒和)。
3.微生物由于其体形都极其微小,因而导致了一系列与之密切相关的五个重要共性,即体积小,;,;生长旺,繁殖快;,。4.微生物的种类多主要体现在、生理代谢类型的多样性、代谢产物的多样性、、等五个方面。
5.微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、、和分类进化等生命活动基本规律,并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学。
四、名词解释 1.微生物:
五、简答题
1.什么是微生物?它包括那些类群? 2.微生物有哪五大共性?其中最基本的是哪一个?为什么?
六、论述题
1.试讨论五大共性对人类的利弊。
第二篇:微生物工程 第一章 绪论
微生物工程:
发酵工程、生物冶金、环境保护、微生物勘探、能源开发等。概念:
利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业产品。6 狭义 “发酵”的定义:在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式,或者更严格地说,发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量,丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。广义 “发酵”的定义:工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程,它包括厌氧培养的生产过程,如酒精、丙酮丁醇、乳酸等,以及通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。“发酵工程”的定义:应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理,利用微生物等生物细胞进行酶促转化,将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。
基本概念 8 发酵工程的特点
发酵和其他化学工业的最大区别在于它是生物体所进行的化学反应。其主要特点如下: 1·发酵过程一般来说都是在常温常压下进行的生物化学反应,反应安全,要求条件也比较简单。
2·发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主,只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这一特性,可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。
3·发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的,反应的专一性强,因而可以得到较为单一的代谢产物。
4·发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。除了必须对设备进行严格消毒处理和空气过滤外,反应必须在无菌条件下进行。如果污染了杂菌,生产上就要遭到巨大的经济损失,要是感染了噬菌体,对发酵就会造成更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败的关键。
5·由于生物体本身所具有的反应机制,能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应,也可以产生比较复杂的高分子化合物。
6·微生物菌种是进行发酵的根本因素,通过变异和菌种筛选,可以获得高产的优良良菌株并使生产设备得到充分利用,也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。
7·工业发酵与其他工业相比,投资少,见效快,并可以取得显著的经济效益。12 发酵的类型按发酵原料来区分 糖类物质发酵
石油发酵
废水发酵 13 按发酵形式来区分
固态发酵 深层液体发酵 14 按发酵产物区分
氨基酸发酵 有机酸发酵 抗生素发酵 酒精发酵 维生素发酵 酶制剂发酵按发酵工艺流程区分
分批发酵 分批补料发酵 连续发酵 发酵的类型 16 按发酵过程中对氧的不同需求来分
好氧发酵
厌氧发酵发酵过程的组成
繁殖种子和发酵生产所用的培养基组份确定; 培养基、发酵罐及其附属设备的灭菌;
培养出有活性、适量的纯种,接种入生产容器中;
微生物在最适合于产物生长的条件下,在发酵罐中生长; 产物提取和精制;
过程中排出的废弃物的处理。19 发酵生产的条件 某种适宜的微生物
保证或控制微生物进行代谢的各种条件(培养基组成,温度,溶氧,pH等)进行微生物发酵的设备
提取菌体或代谢产物,精制成产品的方法和设备 23 菌体
工业生产的微生物体,可分为二种: 供制备面包用的酵母;
作为人类或动物的食物的微生物细胞(单细胞蛋白质)。24 微生物的酶
工业上,曾由植物、动物和微生物生产酶。微生物的酶可以用发酵技术大量生产,是其最大的优点。而且与植物或动物相比,改进微生物的生产能力也方便得多。酶的生产是受到微生物本身严格控制。为改进酶的生产能力可以改变这些控制,如在培养基中加入诱导物和采用菌株的诱变和筛选技术,以消除反馈阻遏作用。25 微生物代谢产物---代谢产物的类别
初级代谢产物:氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。
次级代谢产物:有些微生物的稳定期培养物中所含有的化合物,并不在营养期时出现,而且未见到对细胞代谢功能有明显的影响。例如,抗生素。微生物代谢产物---初级代谢产物及其在工业上的用途举例 生物转化过程---定义
生物细胞或其产生的酶能将一种化合物转化成化学结构相似,但在经济上更有价值的化合物。
转化反应是催化脱氢、氧化、羟化、缩合、脱羧、氨化、脱氨化或同分异构作用。29 生物转化过程---特点
反应条件温和(30-40℃,常压,水相反应)反应选择性高
反应产物纯度高(包括光学纯)
反应底物简单便宜(一般无毒、不易燃)反应收率主要取决于菌种的性能 设备简单 31 生物工程重要的组成部分 发酵工程(Fermentation)酶工程(蛋白质工程)(Enzyme engineering & Protein
engineering)
基因工程(Genetic engineering)
细胞工程(Cell engineering)
发酵工程的过去--发酵工业发展年鉴 由食品工业向非食品工业发展 抗菌素发酵工业 38 异位生物修复 原位生物修复 ◆土著原位 ◆工程原位
废水生物处理工程 生物修复
发酵工程的现在--解决的问题 42 1 微生物菌株选育→ →微生物菌株选育、改造与功能优化技术
工业环境与自然环境的巨大差异 微生物长期进化的经济型生存本能 发酵工程的障碍
微生物及其分子的适应能力 微生物效率与产率 技术手段: 代谢组学 流量组学 代谢工程 生物信息学 高通量筛选 43 2 发酵工艺→ →发酵过程优化、控制与反应器技术
优化的目标是创造最适合微生物或酶工作的环境
需要发展过程环境参数和微生物生理参数的在线监测技术
基于工业微生物生理的发酵过程模型化、预测和控制技术
基于人工智能的生物转化过程精细控制技术 发酵工程的现在--研究的内容 44 3 单元操作→ →发酵工程过程工程技术 细胞群体效应及过程放大原理 大规模细胞群体行为及过程放大原理
多相复杂体系物质和能量传递与生物转化规律生化反应过程放大原理与方法 多相生化特性分析及生物过程模型化生物/化学方法耦联设计与调控 生物过程单元耦合与过程优化原理工业生物过程单元耦合与集成工业生物过程的系统控制与优化
4 发酵产品分离提取工艺→→发酵产品高效提取技术与装备 发酵罐
1、提高产品收率
2、降低生产成本 目标
生物反应与产物分离的耦合技术 新型分离介质和新型分离方法 46 5 废物处理→→绿色制造工艺的开发
1·利用微生物细胞或酶的生物催化功能,进行大规模的物质加工与转化的先进生产方式
2·针对高污染、高能耗的化学工业过程,以生物加工取代化学加工 3·采用酶技术等方法,改造造纸、皮革、纺织、医药、食品等行业 节约能耗、降低水资源消耗、降低污染物排放、实现环境友好过程 47 发酵工程的现在--关键技术问题 微生物能够积累最大目的产物(产量)的条件是什么?
高产量 便于产品分离提取 底物最多被微生物转化为产物(转化率)的条件是什么? 粮食原料为底物 高转化率 降低原料成本 微生物最快速度发酵生产目的产物的条件是什么? 分批操作为主 高生产强度 缩短生产周期 高产量
高底物转化率 高生产强度 优化策略
在理论和技术上有突破,在工业生产中能广泛应用 显著提高发酵过程的经济性和科学性 52 发酵工程的现在 发酵工程是工业生物技术的主要部分,由于国家需求和社会发展,主要目标已从生活资料的生产转向解决资源、能源和环境问题 发酵工程的技术内涵,已经从主要是工业应用技术,发展为紧密依靠生物学、工程学基础研究的工程技术 发酵工业与其它学科的交叉,已经从产品生产过程拓展到关键技术、方法学 53 发酵工业的现在 4 生产规模大
醋、酱油、啤酒等产量世界第一 抗生素,如青霉素等产量世界第一
维生素C、氨基酸(味精)、有机酸(如柠檬酸)等产量世界第一 5 产品种类多
5000多家, 相关产业年产值超过2万亿元,占国民经济的20% 54 6 工艺技术落后 环境污染严重
每年废水达80亿m3(工业排放总量10%),COD排放500万吨(20%)生产水平低25%-45%、能耗高40%、水耗高55% 8 创新品种较少 部分产品长期依赖进口 中国不是发酵工业强国 58 1 基于组学技术的高通量菌
种改造和筛选平台 基于组学和生物信息学的 代谢途径分析与优化 3 基于实时代谢流分 析、代谢途径模型和智控工
程的集约型发酵过程控
制与优化技术 基于发酵液及产品特性的高收率、低成本、高
质量和环境友好的集成 型提取精制技术 基于源头防治与过程监
控的资源节约与废物资
源化清洁生产技术
第三篇:一.微生物绪论课外参考
一个难以认识的微生物世界
人类对动植物的认识,可以追溯到人类的出现。可是,对数量庞大、分布广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识,原因主要有以下四个方面。
(1)个体微小 一般地说,人眼对小于1mm的物体就看不清楚了,而微生物的大小多数是在几μm至几十μm范围内,因此就无法发现或辨认它们。
(2)外貌不显 微生物的个体(细胞)虽看不见,但是由无数个体组成的群体(菌落或菌苔)却是可见的。然而,各种微生物群体的外形往往平淡无奇、不甚显目,因此,对其作用就极易忽略。
(3)杂居混生 微生物在自然条件下都是杂居混生在一起的,因此,在发明对其中各纯种微生物可进行分离、培养的技术前,是无法知道各种微生物对自然界和人类的真正作用的。
(4)因果难联 由于微生物具有生长繁殖速度快和代谢活力强等特点,因此,当人体或动植物体处在病原微生物感染的早期时,一般并不会引起人们的警觉。一旦事态突然严重时,对于一些没有较深刻的微生物学知识的人来说,也不会真正理解这竟然是微生物生命活动的结果,因此容易遭到损失。在非病原微生物引起的各种生物化学变化(如发酵、腐败等)中,也有同样的情况。
微生物学历史发展的早期,就是围绕着如何克服这四大障碍而开展各种研究工作的。
当人们还处于对微生物世界的无知状态时,对待眼前的微生物往往表现出“视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好、受其害而不知其恶”的愚昧状态。这从人类历史上曾遭受多次严重的瘟疫流行的事实而得到充分的证明。如鼠疫(黑死病)、天花、麻风、梅毒和肺结核(白疫)的大流行等,直至今天,也还有爱滋病等新的严重的传染病在出现和流行。其中的鼠疫更是猖獗。当公元6世纪鼠疫在地球上第一次大流行时,曾危及埃及、土耳其、意大利和阿富汗等国家和地区,死亡人数约1亿人;第二次(14世纪)流行时,欧洲约死2500万人口,亚洲约死4000万(其中中国约1300万);上世纪末至本世纪初的第三次流行,发生在香港和印度北部地区,死亡人数约100万。这三次全球性杀人不见血的流行病共殃及近2亿人口,比死亡最惨重的第二次世界大战(约死亡1.1亿)还多!植物病原微生物对农作物的危害也有类似的情况。例如,19世纪中叶,由于第一次“绿色革命”的结果,在欧洲普遍只种植单一的高产粮食作物马铃薯。在1843~1847年间由于气候异常,致使欧洲发生马铃薯晚疫病的大流行,毁灭了5/6的马铃薯,个别地方甚至颗粒无收。当时爱尔兰的800万人口中,有近100万人直接饿死或间接病死,并有164万人逃往北美谋生。
人类揭开微生物世界奥秘的历史
微生物学的发展历史可分为五个时期,现简述如下。
1.史前期 史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期,大约在距今8000年前一直至公元1676年间。当时的人类虽未见到微生物的个体,却自发地与微生物频繁地打交道,并凭自己的经验在实践中开展利用有益微生物和防治有害微生物的活动。但由于在思想方法上长期停留在“实践—实践—实践”的基础上,因此只能长期处于低水平的应用阶段。
在史前期,世界各国人民在自己的生产实践中都累积了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经验,例如发面,天然果酒和啤酒的酿造,牛乳和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等。但是,在当时应用水平最高并独树一帜的应首推我国人民在制曲、酿酒方面的伟大创造。
我国人民在距今约8000年至4500年间,已发明了制曲酿酒工艺,在2500年前的春秋战国时期,已知制酱和醋。在宋代,已采用老的曲子——“曲母”来进行接种,还根据红曲菌有喜酸和喜温的生长习性,利用酸大米和明矾水在较高温度下培养,以制造优良的红曲。在900年前,利用自养细菌生命活动的胆水浸铜法(类似于今日的细菌沥滤,见第九章)已正式用于生产铜。在2000年前,已发现豆科植物的根瘤有增产作用,并采用积肥、沤粪、压青和轮作等农业措施,来利用和控制有益微生物的生命活动,从而提高作物产量。在医药方面,我们的祖先早在2500年前就知道利用麦曲治疗腹病。另外,在对传染病及其流行规律的认识,对消毒、灭菌措施的利用等方面都有过一定的贡献。此外,在宋代还创造过“以毒攻毒”的免疫方法,发明用种人痘来预防天花,这要比英国人E.Kenner在1796年发明种牛痘预防天花早半个多世纪。
我国人民所创造的制曲酿酒工艺有四大特点,即历史悠久、工艺独特、经验丰富、品种多样,这是值得后人发扬光大的。现分别介绍如下:
(1)历史悠久 酵母菌是人类最古老的家养生物之一。关于酒在我国起源的确切时间问题,还有待考证和讨论。一般认为,酒是人类进入农业社会后的自然产物,是在一段历史时期中的群众性创造,并非个别人物的发明。《淮南子》(公元前2世纪)中有“清之美,始于耒”之说;晋代的《酒诰》(3世纪)中有一段朴素而充满唯物主义观点的关于酒的起源的叙述:“酒之所兴,肇自上皇,或云仪狄,一曰杜康。有饭不尽,委余空桑,郁积成味,久蓄气芳。本出于此,不由奇方。”那么,我国何时进入农业社会的呢?1977年,河南新郑县发掘到的裴李岗遗址是距今近8000年(7885年±480年)的一处较早的新石器时代遗址。在当时的墓葬中,已可找到谷物的收割和加工工具——石镰、石磨盘、石磨棒等,说明当时已进入农业社会并可能已开始酿酒了。至4000~5000年前新石器时代晚期的“龙山文化”时期,从发掘到的大量尊、盉、斝等陶制酒器来看,说明当时酿酒工艺已大有发展,谷物酒已成为较普遍的酒精饮料了。
(2)工艺独特 至今存在的各种酒按其酿制原理大体可分成果酒类、啤酒类、曲酒类和蒸馏酒类四个类型,其中我国人民所发明的曲酒类是最为独特的,其酿制工艺中,先利用霉菌淀粉酶(曲)对谷物淀粉进行糖化,然后利用酵母菌进行酒精发酵。这简直就是今日的序列发酵和混合发酵(见第九章第二节)的一种雏型,在微生物发酵工艺史上有着重要的地位。
(3)经验丰富 在制曲与酿酒技术上早有丰富的经验,这在《齐民要术》(公元6世纪)和《天工开物》(1637年)等典籍中都有详尽的记载。
(4)品种多样 在曲、酒和菌种的种类上十分多样。在曲种上有散曲、小曲、饼曲、草药曲、红曲和干酵等多种;在酒的品种上,仅《齐民要术》中即记载着39种之多;至于菌种,当时虽没有纯种微生物,但是,经过精心选择和独特培养后,已选育出以根霉、米曲霉、酵母菌、红曲霉或毛霉为主体的各种曲种。这些都是我们的祖先为后人留下的丰富的菌种库。1892年,法国人A.Calmat曾从中国小曲中分离到一株糖化力很强的毛霉——Mucorrouxianus(鲁氏毛霉),并利用它所产生的糖化酶对淀粉质原料进行糖化以生产酒精,这就是酒精发酵技术中著名的“阿米露法”(amyloprocess)。
2.初创期 从1676年列文虎克用自制的单式显微镜观察到细菌的个体起,直至1861年近200年的时间。在这一时期中,人们对微生物的研究仅停留在形态描述的低级水平上,而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究,因此,微生物学作为一门学科在当时还未形成。
这一时期的代表人物是荷兰的业余科学家——微生物学先驱者列文虎克(AnthonyvanLeeuwenhoek,1632~1723)。他的贡献主要有三方面:①利用单式显微镜(透镜直径约3mm)观察了许多微小物体和生物,并于1676年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌,从而解决了认识微生物世界的第一个障碍;②一生制作了419架显微镜或放大镜,放大率一般为50~200倍,最高者达266倍;③发表过约400篇论文,其中绝大部分(375篇)寄往英国皇家学会发表。
3.奠基期 从1861年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说(germtheory)起,直至1897年的一段时间。其特点为:①建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术,从而解决了认识微生物的第二、三、四个障碍;②借助于良好的研究方法,开创了寻找病原微生物的“黄金时期”;③把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平;④开始客观上以辩证唯物主义的“实践—理论—实践”的思想方法指导科学实验;⑤微生物学以独立的学科形式开始形成,但当时主要还是以其各应用性分支学科的形式存在。
本时期的代表人物主要是法国的巴斯德(L.Pasteur,1822~1895)和德国的科赫(R.Koch,1843~1910),他们可分别称为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能来自生命的胚种学说,并认为只有活的微生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因,再加上消毒灭菌等一系列方法的建立,就为微生物学的发展奠定了坚实的基础。他在自己的工作中,自发地遵循着一条唯物主义的认识论——从实践出发,通过研究总结概括出一般规律,并进一步以它来指导实践,从而使他的研究工作取得了前所未有的巨大成就。他从“酒病”(1857年)的实际出发,研究了一系列的实际问题,即“腐败病”(指曲颈瓶实验中的肉汤变质,1861)、蚕病(蚕微粒子病,1865)、禽病(鸡霍乱,1879)、兽病(牛、羊的炭疽病,1881)和人病(狂犬病,1885)。在其研究工作中,发现各种传染病都有其共同原因——活的小生物,从而使人类对传染病本质的认识提高到一个崭新的水平上。在这种理论指导下,他提出了一系列行之有效的解决问题的方法。例如,发明了巴斯德消毒法来防治“酒病”,用消毒灭菌法来防止“腐败病”,用检出并淘汰病蛾的方法来防治蚕病,发明用接种减毒菌苗的办法来预防鸡霍乱和牛、羊的炭疽病,以及用狂犬兔化疫苗来防治人类的狂犬病,等等。
科赫学派的重要业绩主要有三个方面:①建立了研究微生物的一系列重要方法,尤其在分离微生物纯种方面,他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改进为明胶平板培养技术(1881),并进而提高到琼脂平板培养技术(1882)。在1881年前后,科赫及其助手们还创立了许多显微镜技术,包括细菌鞭毛染色在内的许多染色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌,例如炭疽病菌(1877)、结核杆菌(1882)、链球菌(1882)和霍乱弧菌(1883)等。③在理论上,科赫于1884年提出了科赫法则(Koch’spostulates),其主要内容为:病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于健康个体中;这一微生物可以离开动物体,并被培养为纯种培养物;这种纯培养物接种到敏感动物体后,应当出现特有的病症;该微生物可以从患病的实验动物中重新分离出来,并可在实验室中再次培养,此后它仍然应该与原始病原微生物相同。
继巴斯德与科赫的研究工作后,就出现了其成果的横向扩散,结果,一系列微生物学的分支学科就相继创立了。例如细菌学(巴斯德,科赫等),消毒外科术(J.Lister),免疫学〔巴斯德,И.И.MeЧмиков(梅契尼科夫),vonBehring,P.Ehrlich等〕,土壤微生物学〔C.H.Виноград ский(维诺格拉德斯基),M.W.Beijerinck等〕,病毒学〔Д.И.Иваиовский(伊凡诺夫斯基),M.W.Beijerinck等〕,植物病理学和真菌学(DeBary,M.J.Berkeley等),酿造学(E.C.Hensen,A.Jorgensen等),以及化学治疗法(P.Ehrlich等),等等。
4.发展期 1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母菌压榨汁中的“酒化酶”(zymase)对葡萄糖进行酒精发酵成功,从而开创了微生物生化研究的新时代。此后,微生物生理、代谢研究就蓬勃开展了起来。
在发展期中,微生物学研究有以下几个特点:
(1)进入了微生物生化水平的研究。如果说上一时期的一些微生物学家主要是以寻找人和动物的致病菌为目标的“微生物猎人”的话,则这一时期就以研究微生物对维生素需要、酶的特性、寻找和研究抗生素以及逐步深入到以研究它们的遗传变异和基因为主的新阶段。因此,微生物学家就从“微生物猎人”而发展为“维生素猎人”、“酶猎人”、“抗生素猎人”和“基因猎人”了。
(2)应用微生物的分支学科更为扩大,出现了抗生素等新学科。
(3)开始出现微生物学史上的第二个“淘金热”——寻找各种有益微生物代谢产物的热潮。
(4)在各微生物应用学科较深入发展的基础上,一门以研究微生物基本生物学规律的综合学科——普通微生物学开始形成,代表人物是美国加里福尼亚大学伯克利分校的M.Doudo-roff。
(5)各相关学科和技术方法相互渗透,相互促进,加速了微生物学的发展。
5.成熟期 从1953年4月25日J.D.Watson和H.F.C.Crick在英国的《自然》杂志上发表关于DNA结构的双螺旋模型起,整个生命科学就进入了分子生物学研究的新阶段,同样也是微生物学发展史上成熟期到来的标志。
本时期的特点为:①微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科,迅速成长为一门十分热门的前沿基础学科;②在基础理论的研究方面,逐步进入到分子水平的研究,微生物迅速成为分子生物学研究中的最主要的对象;③在应用研究方面,向着更自觉、更有效和可人为控制的方向发展,至70年代初,有关发酵工程的研究已与遗传工程、细胞工程和酶工程等紧密结合,微生物已成为新兴的生物工程中的主角。
纵观微生物学发展史,可以看到,我国人民在世界微生物学史上的地位在各个历史阶段是不平衡的。从70年代开始,在国际上兴起的生物工程,不但是世界范围内第四次工业革命的重要内容,而且正因为微生物在生物工程中处于主角地位,故也是微生物学发展史上第三次“淘金热”的目标。错过前两次“淘金”机会的中国人民,应该也一定能在这次大好机会中取得一个个胜利。微生物学的发展促进了人类的进步
日本学者尾形学在其《家畜微生物学》(1977)一书中,第一句话就是“在近代科学中,对人类福利最大的一门科学,要算是微生物学了。”这是很有道理的。因为在人类的幸福中,健康应该居一切之首,而微生物学的发展,为人类的健康长寿作出了极其重大的贡献。
(一)在医疗保健战线上的六大“战役”
1.外科消毒术的建立 巴斯德的“胚种学说”的建立,为外科消毒术的发展奠定了坚实的理论基础。英国爱丁堡医院的外科医生J.Lister(1827~1912)根据巴斯德提出的细菌是腐败的真正原因的分析,在1865年8月12日试验了用石炭酸消毒的新型外科手术。结果取得了奇迹般的成功。据统计,1864年时在法国巴黎的医院中,外科手术的死亡率高达53.6%,英国的一般医院为80%,其中最好的爱丁堡医院,外科手术的死亡率亦高达45%。因此,当时的外科医生常被称为“刽子手”。当J.Lister发明外科消毒术后,1868年,爱丁堡医院的外科手术死亡率已降低到15%左右。
2.寻找人畜病原菌 在19世纪70年代至本世纪初的30年间,由于研究微生物的许多独特方法的相继建立,大量危害人畜的烈性传染病的病原菌终于被一一分离出来了,例如Bacillusanthracis(炭疽芽孢杆菌,1877),Mycobacteriumlaprae(麻风分枝杆菌,1874),Streptococcuspneumoniae(肺炎链球菌,过去称肺炎双球菌,1880,Salmonellatyphi(伤寒沙门氏菌,1880),My-cobacteriumtuberculosis(结核分枝杆菌,1882),Vibriocomma(逗号弧菌,1883),Clostridiumtetani(破伤风梭菌,1884),Pasteurellapestis(鼠疫巴斯德氏菌,1894;目前已改称Yersiniapestis鼠疫耶尔森氏菌),以及Shigelladysenteriae(痢疾志贺氏菌,1898)等。
3.免疫防治法的应用 种痘最早起源自我国宋朝真宗(998~1022)年代的人痘。1796年,英国医生E.Jenner首次为一男孩接种牛痘苗并取得很大的成功,从此,种牛痘就成为预防天花最有效的措施了。19世纪末,L.Pasteur、P.Ehrlich和vonBehring等陆续发明了预防或治疗各种细菌性传染病的菌苗、疫苗、类毒素及抗血清等。1923年法国的A.Calmette和C.Guerin通过了13年的不懈努力,终于发明了减毒牛型结核杆菌制成的卡介苗(BCG)。此后,生物制品的研究获得了蓬勃的发展,目前,正在积极开展各种高效化学组分疫苗、单克隆抗体、嵌合抗体和双功能抗体等的研究。
4.化学治疗剂的发明 为了抑制或杀死潜伏于人或动物体内部的病原菌,就必须寻找一类对病原菌有强大毒力而对其宿主基本无毒的药物,这就是化学治疗剂。
1909年,德国医生和化学家P.Ehrlich(1854~1915)经过艰苦的努力,终于合成了能消灭人体血液中梅毒螺旋体的化学治疗剂“606”(砷凡纳明),这是人类在合成化学治疗剂战斗中的第一次胜利,它打开了化学治疗领域的大门,鼓舞着无数科学家去寻找更多、更有效的化学治疗剂。又经过20多年的艰苦奋斗,至1935年,另一个德国医生G.Domagk及其同事终于传出了又一个振奋人心的喜讯,一个能治疗链球菌感染的新的化学治疗剂——一种红色染料“百浪多息”发明了。同年稍后,法国Tr′efouel证明了它的抑菌机制是在体内可释放出有效的抑菌成分磺胺。此后适用于治疗各种感染的磺胺类化合物就生产出来,对许多病原菌有很高的疗效。例如,在19世纪中叶,进巴黎产科医院分娩的妇女,因患产褥热而致死的人数就达到1/19,1935年还未使用磺胺药时,产褥热的死亡率为105/10万人,而至1941年时,则减少至20/10万人了。此后,化学治疗剂的研究获得了很大的发展。
5.抗生素治疗的兴起 1929年英国细菌学家A.Fleming发现第一个有实用意义的抗生素——青霉素。从1943年起,青霉素已得到日益广泛的应用。在青霉素的巨大医疗效益的促进下,各国微生物学家就掀起了一个广泛寻找土壤中拮抗性微生物的热潮。1944年,美国微生物学家S.Waksman从近1万株土壤放线菌中,找到了疗效显著的链霉素,接着氯霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉素、万古霉素、卡那霉素和庆大霉素等相继发现。1978年时已找到过5128种抗生素,而据1984年的统计则达到了9000多种!至今,抗生素已成为各国药物生产中最重要的产品。
6.用遗传工程和生物工程技术使微生物生产生化药物 主要特点是利用微生物作为各种不同生物有关目的基因的受体,由微生物来生产各种生化药物,其中除抗微生物药物外,还包括治疗各类其他疾病的药物,例如疫苗(病毒衣壳蛋白、细胞组分疫苗等)、抗体、干扰素、胰岛素、激素以及其他各种多肽类药物等。
通过上述的六大“战役”,人类在与病原微生物的斗争中已取得了极其辉煌的战果。首先,细菌性传染病已从人类死亡率的首位退居到四五位以后(不同国家、不同地区有所不同);其次,人类平均寿命大大提高;第三,曾经猖獗一时的天花已在1979年10月26日由WHO(世界卫生组织)宣布在地球上绝迹;最后,生活在文明社会的每一个人,几乎毫无例外地都或多或少获得过抗生素的治疗。
(二)微生物在工业发展过程中的六个里程碑
1.自然发酵与食品、饮料的酿造 世界各国劳动人民在其各自的生产实践中,逐步学会了利用有益微生物在自然接种和混菌发酵的条件下来酿造自己喜爱的风味食品和饮料,例如酒、酱、醋、泡菜、豆豉、酸牛奶、干酪和面包等。
2.罐头保藏 1804年,法国厨师N.Appert经过10年试验后,发明了食品的玻璃瓶罐藏技术,从而为食物的消毒灭菌和长期保藏找到了一种较为有效的方法。
3.厌氧纯种发酵技术 本世纪初,在工业发酵的早期,人们首先发展了不需通气搅拌等复杂装置的厌氧纯种发酵技术,利用它来进行乙醇、丙酮、丁醇、乳酸或甘油生产。
4.深层液体通气搅拌培养 40年代初,由于青霉素发酵的推动,促进了大规模液体深层通气搅拌培养技术的发展,从此,在工业发酵中占据主要地位的好氧发酵获得了飞速的发展,于是,抗生素、有机酸和酶制剂等发酵工业终于在世界各地蓬勃地建立起来了。
5.代谢调控理论在发酵工业上的应用 从50年代中期起,由于对微生物代谢途径和调控研究的逐步深入,在发酵工业上找到了能突破微生物代谢调控以累积有用代谢产物的手段,并很快用于大规模工业生产上,例如谷氨酸(1956)和核苷酸类物质——肌苷酸(1966)的发酵生产等。
6.生物工程的兴起 从70年代初开始,由于生物学基础理论和实验技术的飞速发展,结合多种现代工程技术,终于发展出一门新兴的综合性的应用学科——生物工程学(biotechnolo-gy,又译生物技术)。所谓生物工程学,一般认为是以生物学(特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,自觉地操纵遗传物质,定向地改造生物或其功能,短期内创造出具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。生物工程学一般可包括五大工程,即遗传工程、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。这五大领域中,前两者的作用是将常规菌(或动植物细胞株)作为特定遗传物质的受体,使它们获得外来基因,成为能表达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”,后三者的作用则是为这一有巨大潜在价值的新物种创造良好的生长、繁殖条件,进行大规模的培养,以充分发挥其内在潜力,为人们提供巨大的经济效益和社会效益。因此,遗传工程是生物工程的主导,而微生物工程则是生物工程的基础。微生物工程具有比化工生产优越得多的优点,例如一步生产,条件温和,原料便宜,设备通用和污染较少等,可以预期在本世纪末和下一世纪,在人类从利用有限的矿物资源的时代过渡到利用无限的可再生的生物资源的时代中,生物工程学将对人类社会的发展作出越来越大的贡献。
现把生物工程学所包括的主要领域及其作用简括如下:
(三)微生物学促进了农业的进步
微生物在农业生产中有多方面的应用,从而促进了大农业(农、林、牧、副、渔)的发展,如以菌治虫,以菌治病,以菌治草(微生物治草剂);以菌增肥,以菌促长(如赤霉素等促进植物生长);以菌当饲料(包括饵料);以菌当药物(药用真菌);以菌当蔬菜(食用菌);以及以菌产沼气等。
(四)微生物与生态和环境保护的关系
从微生物是食物链中的主要环节、污水处理中的中心角色、生态农业中的重要措施以及自然界物质循环中的关键作用等多方面,都可看到微生物在生态和环境保护中所起的重要作用。
(五)微生物学对生物学基础理论研究的贡献
1.以微生物作为研究对象解决了生物学上的许多重大争论问题 例如生命自然发生说的否定,突变本质的证明,核酸是一切生物遗传变异的物质基础等的阐明等等,都是以微生物作为材料才得以肯定的。从获诺贝尔生理学或医学奖的近一半工作都与微生物有关,更可充分证明这一点。
2.是分子生物学的三大来源和三大支柱之一 前美国科学院院长P.Handler在其主编的《生物学与人类未来》(1970)中曾指出:“约在25年前,随着生物化学、微生物学和遗传学的融合,分子生物学开始出现。这三门学科的各种方法与具体知识的结合,创造了卓有成效的实验和概念工具。”这句话所表达的含义是十分确切的,说明微生物学是分子生物学的三大来源或三大支柱之一。
3.遗传学研究对象的微生物化促使经典遗传学发展为分子遗传学 由于遗传学主要是研究亲代与子代间遗传变异规律的科学,因此,代期短、培养条件简便、遗传性状丰富、多数为单倍体和具备多种原始遗传重组方式等优点的微生物,自然就成为最适宜的遗传学研究对象了(表0-1)。
4.微生物与基因工程 基因工程即遗传工程 在其操作中有基因供体、基因载体、工具酶和基因受体等四个主要方面。其中除基因供体原则上可以是任何生物的任何基因外,至今基因载体都只能是微生物或其某一组分(如细菌的质粒、病毒粒子或噬菌体),各种工具酶(核酸内切酶、连接酶等)几乎都来自多种不同的微生物,而作为基因的受体,在现阶段也几乎都选择了微生物,例如Escherichiacoli(大肠杆菌)、Bacillussubtilis(枯草杆菌)和Saccharomycescerevisiae(酿酒酵母)等。由此可以看出微生物在当代基因工程中的突出地位了。
5.高等生物研究和利用中的微生物化趋向方兴未艾 由于微生物的个体一般都是一个能迅速自我增殖的、多功能的和小体积大面积的单细胞系统,故具有一系列为多细胞的高等动植物个体所无法比拟的优良属性,特别是在第一章中将要提到的“吸收多、转化快”,“生长旺、繁殖快”和“适应强、易变异”等的优点更为动、植物研究者提供了有益的启示,即设法让动、植物体内原来联系紧密的细胞群在人为条件下各自分离,使之单细胞化,这种意外获得小体积、大面积新特性的“单细胞高等生物”也理应出现微生物所具有的种种优良性状。事实基本如此。例如,目前烟草单细胞已达到了在20吨发酵罐中进行大规模培养的水平,小鼠肿瘤细胞、人参细胞或毛地黄细胞都已可像微生物那样进行深层液体培养;又如HeLa细胞、白血病细胞或淋巴细胞杂交瘤细胞等都可在人工培养基平板上,像微生物的菌落那样进行集落化生长;再如,在高等生物育种新技术中,所采用的植物花粉培养(单倍体育种)或鱼类的细胞核移植和单细胞育种等都是成功地实现了“微生物化”的实例。
6.微生物学中的一套独特实验技术迅速扩散到生命科学的各研究领域 微生物学是整个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科,因而需要特殊的实验室装备和独立的训练。例如显微镜术和制片染色技术,无菌操作技术,消毒灭菌技术,纯种分离和克隆化技术,合成培养基技术,选择性和鉴别性培养技术,突变型标记和筛选技术,深层液体培养技术,菌种保藏技术,原生质体制备和融合技术,以及各种DNA重组技术等。这些技术已迅速扩散到生命科学各领域的研究中,并几乎已成为研究一切生命科学的必要手段,从而为整个生命科学的发展,作出了方法学上的贡献。
微生物学(microbiology)生物学的分支学科之一。它是研究各类微小生物(细菌、放线菌、真菌、病毒、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体原生动物以及单细胞藻类)的形态、生理、生物化学、分类和生态的科学。
第四篇:微生物历年习题
2006——2010年微生物试题整理(微生物实验切片,图文皆有,大家写实验报告可以参照)
【试题】2010-6-20/山东大学/口腔医学院{五年制)、公卫、临五/2008级/微生物
名词解释:3分×10个
1,非细胞型微生物
2,溶原性转换
3,败血症
4,BCG
5,衣原体
6,刺突
7,IFN
8,潜伏感染
9,HBeAg
10,HIVgp120
简答题:共50分
1,比较革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁的不同
2,简述外毒素的特征
3,简述霍乱肠毒素的致病机制
4,简述病毒感染的致病机制
5,简述流感病毒分型依据及抗原变异的形成6,简述HIV的复制过程
【试题】2009-12-26/山东大学/药学院/2007级/微生物
一、名词解释九个每个三分
细菌L型、热原质、消毒、SPA、Cholera Toxin、感染性核酸、IFN、gp120、prion
三、简答
1.外毒素与内毒素区别
2.病毒对宿主细胞致病作用
3.乙肝传染源、传染途径、致病机制
4.结核菌素试验原理 结果判断 意义
【试题】2009-12-26/山东大学/医学院/临床七年制/07级/医学微生物学/A卷
名解
adsorption
antigenic drift
BCG
Mycoplasma
bacteria L form
normal flora
slow virus infection
HBeAg
大题(36分)
1.virulence factors of G+bacteria(10)
2.What is IFN refer to ? mechanism? properties of anti-virus effect?(8)
3.pathogenicity of Staphylococci aureus?(8)
4.what is gp120?co-receptor of HIV?HIV infective sources and transmission route?(10)
【试题】2009-01-04 /山东大学/药学院/2006级/ 药学/微生物试题
名解9个
LPS肥达实验 病毒体 垂直传播 转化潜伏感染 BCG消毒 HBsAg
问答4个
细菌的致病机制
葡萄球菌的致病物质和所致疾病
IFN是什么?其抗病毒的特点?
肠道病毒的共同特征
【试题】2009-01-04/山东大学/医学院/2006级/临床口腔药学七年制/医学微生物学/微生物 名解8*3‘
pyrogen
transformation
defective virus
CPE
SPA
chlamydia
prion
HBsAg
简答
1,细菌特殊结构的作用
2,什么是重配,以流感为例说明其可能出现的结果及临床价值
3,描述A群链球菌的致病因素及可导致的疾病
4,HIV的致病机制
对这次考试的总结:细菌对氧的情况一道没考很诡异啊
总论细菌病毒真菌的选择题比例是10:13:16:1
细菌病毒部分致病考的比较多
选择题都是那本书上的没讲的菌或毒基本不考,貌似有一两个选择吧
病毒注意大重点还是肝炎和HIV,小重点容易忽略的是虫媒和肠道的共
同特点,注意先天和性传播
【试题】2008—01—07/山东大学/医学院/05级/七年制/医学微生物(英文原版)
名词解释
1.bacterial L form
2.Sterilization
3.slow virus infection
4.virion
5.Mycoplasm
6.SPA
7.antigenic shift
8.HIV gp120
简答题:
1.Please compare the characteristic of bacterial exotoxins with endotoxins.9/
2.What kind of viral vaccine are in common used at present ? Please try to give an example for each kind and explain their characteristics.9/
3.How dose IFN exert its antivirus function? What characteristics dose this function have ? 8/
【试题】2008-01-07/山东大学/药学院/05级/药学/微生物
一、名词解释 细菌L型 CPE抗原性转变 支原体 朊粒 毒性噬菌体 BCG顿挫感染
二、简答
1、细菌的致病机制
2、细菌耐药性的遗传机制
3、IFN的定义?生物学活性。
4、血清中能检出与HBV相关成分有哪些?其意义何在?
5、霍乱弧菌的致病机制。
【试题】2007-01/山东大学/药学专业/微生物试题
名解:
菌群失调症
类毒素
AVP
SPA
外斐反应
抗原性转变
Dane颗粒
简答:
什么是正常菌群?简述正常菌群对机体的生理作用
简述病毒感染的致病机制(包括细胞水平的感染、机体水平的感染)
简述A群链球菌的致病物质和所致疾病
试述结核菌素试验原理、结果判断及意义
何谓人畜共患病?哪些原核细胞型微生物可引起人畜共患病?
试述乙肝病毒的抗原组成及意义
试述HIV的传播途径及致病机制
何谓Prion?可导致人和动物哪些疾病?
何谓质粒?简述其特征
【试题】2007-01-16/山东大学/医学院/2004级/七年制/微生物
一.名解:1.pyrogen;2.defective virus:3.prion:4.lysogenic phage:5.transformation:
6.DPT:7.HBsAg:8.chlamydia:9.opportunistic pathogen:
二,大题:
1。链球菌的致病物质和疾病。
2。BCG的定义、应用、检测。
3。IFN的定义、特点。
4。重配定义,以流感病毒说明。
5。HBcAg,gp120,HA的功能或临床意义。
【试题】2006-06-21/山东大学/医学院/2003级/六年制/微生物
名词3*10:LPS,SPA,灭菌,基因工程疫苗,朊粒,AVP,前噬菌体,基因重配,选择都是白皮书上的,比较简单,问答7*5:
1.质粒是什么,有何特点
2.潜伏感染,并以HSV-1为例,描述其特点
3.正常菌落的作用和解剖位置
4.结核分枝杆菌的传播途径和致病因子
5.HBV基因组及其编码的蛋白
第五篇:操作系统绪论习题及答案
操作系统绪论习题答案
一.选择题
1.操作系统是一种。A.通用软件 B.系统软件 C.应用软件 D.软件包 答:B 2.操作系统的 管理部分负责对进程进行调度。A.主存储器 B.控制器 C.运算器 D.处理机 答:D 3.操作系统是对 进行管理的软件。A.软件 B.硬件 C.计算机资源 D.应用程序 答:C 4.从用户的观点看,操作系统是。A.用户与计算机之间的接口 B.控制和管理计算机资源的软件 C.合理地组织计算机工作流程的软件 D.由若干层次的程序按一定的结构组成 答:A 5.操作系统的功能是进行处理机管理、管理、设备管理及信息管理。A.进程 B.存储器 C.硬件 D.软件 答:B 6.操作系统中采用多道程序设计技术提高CPU和外部设备的。A.利用率 B.可靠性 C.稳定性 D.兼容性 答:A 7.操作系统是现代计算机系统不可缺少的组成部分,是为了提高计算机的 和方便用户使用计算机而配备的一种系统软件。A.速度 B.利用率 C.灵活性 D.兼容性 答:B 8.操作系统的基本类型主要有。A.批处理系统、分时系统及多任务系统
B.实时操作系统、批处理操作系统及分时操作系统 C.单用户系统、多用户系统及批处理系统 D.实时系统、分时系统和多用户系统 答:B 9.所谓 是指将一个以上的作业放入主存,并且同时处于运行状态,这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。A.多重处理 B.多道程序设计 C.实时处理 D.共行执行 答:B 10.下面关于操作系统的叙述中正确的是。A.批处理作业必须具有作业控制信息。B.分时系统不一定都具有人机交互功能。
C.从响应时间的角度看,实时系统与分时系统差不多。D.由于采用了分时技术,用户可以独占计算机的资源. 答:A 11.如果分时操作系统的时间片一定,那么,则响应时间越长。A.用户数少 B.用户数越多 C.内存越少 D.内存越多 答:B 12.实时操作系统必须在 内完成来自外部的事件。A.响应时间 B.周转时间 C.规定时间 D.调度时间 答:C 13.分时系统中为了使多个用户能够同时与系统交互,最关键的问题是。A.计算机具有足够快的运算速度 B.能快速进行内外存之间的信息交换 C.系统能够及时接收多个用户的输入 D.短时间内所有用户程序都能运行 答:C 14.分时操作系统通常采用 策略为用户服务。A.可靠性和灵活性 B.时间片轮转 C.时间片加权分配 D.短作业优先 答:B 15.在 操作系统控制下计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。
A.实时 B.分时 C.分布式 D.单用户 答:A 16.下面6个系统中,必须是实时操作系统的有 个。计算机辅助设计系统 航空订票系统 过程控制系统 机器翻译系统 办公自动化系统 计算机激光照排系统
A.1 B.2 C.3 D.4 答:C 17.若把操作系统看作计算机系统资源的管理者,下列的 不属于操作系统所管理的资源。
A.程序 B.内存 C.CPU D.中断 答:D 18.在下列操作系统的各个功能组成部分中,不需要硬件的支持。A.进程调度 B.时钟管理 C.地址映射 D.中断系统 答:A 19.设计实时操作系统时,首先应考虑系统的。A.可靠性和灵活性 B.实时性和可靠性 C.多路性和可靠性 D.优良性和分配性 答:B 20.分时系统需要使用下面哪些成分?(1)多道程序设计技术(2)作业说明书(3)终端命令解释程序(4)中断处理(5)优先级调度(6)系统调用 答:(1)、(3)、(4)、(6)21.时间片概念一般用于。
A.批处理操作系统 B.分时操作系统 C.实时操作系统 D.都不是 答:B 22.批处理系统的主要缺点是。A.CPU使用效率低 B.无并行性 C.无交互性 D.都不是 答:C 23.下面 不属于操作系统功能。A.用户管理 B.CPU和存储管理 C.设备管理 D.文件和作业管理 答:A 24.当CPU执行系统程序时,CPU处于。A.管态 B.目态 C.系统态 D.A和C 答:D 25.能直接对系统中各类资源进行动态分配和管理,控制、协调各任务的并行执行且系统中主机无主次之分,并向用户提供统一的、有效的软件接口的系统是。
A.分布式操作系统 B.实时操作系统 C.网络操作系统 D.批处理操作系统 答:A 26.下列选择中,不是操作系统关心的主要问题。
A.管理计算机裸机 B.设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面 C.管理计算机系统资源 D.高级程序设计语言的编译器 答:D 27.实时操作系统对可靠件和安全性的要求极高,它。A.十分注意系统资源的利用率 B.不强调响应速度 C.不强求系统资源的利用率 D.不必向用户反馈信息 答:C 28.火车站的售票系统属于 系统。A.单道批处理 B.多道批处理 C.实时 D.分时 答:C 29.在分时系统中,通常的时间片是。A.几分钟 B.几十秒 C.几十毫秒 D.几十微秒 答:C 30.用于控制生产流水线、进行工业处理控制的操作系统是。A.分时系统 B.网络操作系统 C.实时系统 D.批处理系统 答:C 31.分时操作系统适用于。A.控制生产流水线 B.调试运行程序 C.大量的数据处理 D.多个计算机资源共享 答:B 32.下列系统中,属于实时系统的是。A.办公自动化系统 B.计算机辅助设计系统 C.飞机订票系统 D.计算机激光照排系统 答:C 33.目前个人计算机中的操作系统主要是。A.网络操作系统 B.批处理操作系统 C.单用户操作系统 D.单道单用户操作系统
答:C 二.填空题
1.操作系统的基本功能包括 ① 管理、② 管理、③ 管理、④ 管理。除此之外还为用户使用操作系统提供了用户接口。答:①处理机 ②存储器 ③ 设备 ④信息(或文件)2.如果一个操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理操作系统三者或其中两者的功能,这样的操作系统称为。答:通用操作系统
3.在分时和批处理系统结合的操作系统中引入了“前台”和“后台”作业的概念,其目的是。答:为了提高CPU的利用率
4.实时操作系统与分时操作系统的主要区别是。答:及时性和高可靠性
5.在主机控制下进行的输入/输出操作称为 操作。答:联机输入输出
6.按内存中同时运行程序的数目可以将批处理系统分为两类:① 和 ②。答:①单道批处理系统 ②多道批处理系统
7. 系统不允许用户随时干预自己程序的运行。答:批处理
8.多道程序设计的特点是多道、和。答:宏观上的并行、微观上的串行
9.单道批处理系统是在解决 和 的矛盾中发展起来的。答:人机矛盾、CPU和I/O设备之间速度不匹配
10.对操作系统的总体设计目标来说,批处理操作系统应注重提高计算机的效率,尽量增加系统的,分时操作系统应保证用户 ;而实时操作系统则应在保证及时响应和处理有关事件的前提下,再考虑。答:平均吞吐量、所能忍受的响应时间、系统资源的利用率 11.分时系统中的 是衡量一个分时系统性能的重要指标。答:响应时间
12.导弹飞行控制系统属于 系统。答:实时
13.在操作系统的发展过程中,多道程序设计和 的出现,标志了操作系统的正式形成。答:分时系统
14.实时系统按应用的不同分为 和 两种。答:过程控制系统、数据处理系统
15.分时操作系统的用户通过与计算机相连的 来使用计算机系统,允许多个用户同时上机。答:终端
16.个人计算机操作系统每次只允许一个用户使用计算机,称为。答:单用户操作系统
17.为计算机网络配置的操作系统称。答:网络操作系统
18.网络操作系统的主要功能是实现 以及。答:各台计算机之间的通信、网络中各种资源的共享
19.近年来,适合开放系统的操作系统成为一个重要的研究课题,IEEE把它命名为,即计算机环境可移植操作系统。答:POSIX 20.在 控制下,用户在终端设备上可以直接输入、调试和运行自己的程序,能直接修改程序中的错误,并直接获得结果。答:分时系统 三.简答题
1.叙述操作系统在计算机系统中的位置。
答:操作系统是运行在计算机硬件系统上的最基本的系统软件。它控制和管理着所有的系统硬件(CPU、主存、各种硬件部件和外部设备等),也控制和管理着所有的系统软件(系统程序和用户进程等),操作系统对计算机使用者提供了一种良好的操作环境,也为其他各种应用系统提供了最基本的支撑环境。
现代操作系统是一个复杂的软件系统,它与计算机硬件系统有着千丝万缕的联系,也与用户有着密不可分的关系,它在计算机系统中位于计算机裸机和计算机用户之间,如下图所示(图1.1),紧挨着硬件的就是操作系统,它通过系统核心程序对计算机系统中的几类资源进行管理,如处理机、存储器、输入输出设备、数据与文档资源、用户作业等,并向用户提供若干服务,通过这些服务将所有对硬件的复杂操作隐藏起来,为用户提供一个透明的操作环境。
在操作系统的外层是其他系统软件。操作系统是最基本的系统软件。用户可以直接通过系统软件层与计算机打交道,也可以建立各类应用软件和应用系统,通过它们来解决用户的问题。
由此可见,操作系统是介于计算机硬件和用户之间的一个接口。
2.怎样理解“由于计算机上装有操作系统,从而扩展了原计算机的功能”?
答:计算机系统的硬件结构和机器一级的操作包含了诸如指令集、存储器组织、总线结构和输入输出部件等的操作与控制,这些最基本的操作恰恰又是最复杂和最难以由用户直接进行的操作。例如:用户要进行文件读写,而文件是以二进制代码的方式存放在磁盘、磁带等存储装置中,需要有一种途径把用户的要求转换成对具体的硬件部件、电路信号、选择开关等的细微操作,用户自己不可能完成这些操作,但操作系统把用户的高级操作转换成一系列的低级操作,最终完成文件的读写。所有的低级操作对用户来讲都是透明的,即无需用户关心的、看不见的,操作系统把硬件全部隐藏起来,给用户提供了—个友好的、易于操作的界面。此外,操作系统还要进行大量的系统事务处理。如响应中断的发生、处理定时操作、管理存储器及其他低级操作。所以,可以说操作系统是硬件系统的扩展,从而扩展了原计算机的功能,它比直接对计算机硬件系统进行操作要容易得多。
3.试对分时操作系统和实时操作系统进行比较。
答:我们可以从以下几个方面对这两种操作系统进行比较:
(1)实时信息处理系统与分时操作系统一样都能为多个用户服务,系统按分时原则为多个终端用户服务;而对实时控制系统,则表现为经常对多路现场信息进行采集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。
(2)实时信息处理系统与分时操作系统一样,每个用户各占一个终端,彼此独立操作,互不干扰。因此用户感觉就像他一人独占计算机;而在实时控制系统中信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不干扰的。
(3)实时信息系统对响应时间的要求与分时操作系统类似,都是以人所能接受的等待时间来确定的;而实时控制系统的响应时间则是以控制对象所能接受的延时来确定的。
(4)分时操作系统是一种通用系统,主要用于运行终端用户程序,因此它具有较强的交互能力。而实时操作系统虽然也有交互能力,但其交互能力不及前者。(5)分时操作系统要求系统可靠,相比之下,实时操作系统则要求系统高度可靠。
4.设计实时操作系统的主要困难是什么? 答:设计适用于实时环境的操作系统的主要困难是:在实时环境规定的时间限额内对用户作出相应的反应。如果系统不能在规定的时间限额内完成指定的任务,那么就可能导致整个实时系统的崩溃。因此,在设计这类操作系统时,设计者必须保证所采用的调度策略及相关技术不会使响应时间超过实时环境所规定的时间限额。
5.采用多道程序设计的主要优点是什么? 答:多道程序设计考虑到作业的运行规律是交替使用CPU和I/O,故将多道程序同时保存于系统中,使各作业对CPU与I/O的使用在时间上重叠,提高了CPU和I/O设备的利用率。
6.一个分层结构操作系统由裸机,用户,CPU管理,文件管理,作业管理,内存管理,设备管理,命令管理等部分组成。试按层次结构的原则从内到外将各部分重新排列。
答:按层次结构原则从内到外依次为:裸机,CPU管理,内存管理,文件管理,设备管理,作业管理,命令管理,用户。7.什么是操作系统?它有什么基本特征?
答:操作系统是指控制和管理计算机的软、硬件资源,合理组织计算机的工作流程、方便用户使用的程序集合。操作系统具有4个基本特征:
(1)并发性:宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行,而微观上这些程序是在交替执行。
(2)共享性:因程序的并发执行而使系统中的软、硬件资源不再为某个程序独占,而是由多个程序共同使用。
(3)虚拟性:多道程序设计技术把一台物理计算机虚拟为多台逻辑上的计算机,使得每个用户都感觉自己是“独占”计算机。
(4)异步性(不确定性):多道程序系统中,各程序之间存在着直接或间接的联系,程序的推进速度受到其他程序的影响,这样,程序运行的顺序、程序完成的时间以及程序运行的结果都是不确定的。
8.操作系统是随着多道程序设计技术的出现逐步发展起来的,要保证多道程序的正常运行,在技术上需要解决哪些基本问题? 答:(1)在多道程序之间应如何分配被它们共享的处理机,使得CPU既能满足各程序运行的需要.又有较高的利用率;此外,一旦将CPU分配给某程序后,应何时收回。
(2)如何为每道程序分配必要的内存空间,使它们各得其所但又不会因相互重叠而丢失信息;此外,应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序。
(3)系统中可能有多种类型的I/O设备供多道程序共享,应如何分配这些I/O设备,如何做到既方便用户的使用,又能提高设备的利用率。
(4)在现代计算机系统中通常都存在着大量的程序和数据,应如何组织它们才便于用户使用;此外,还有信息保存的安全性和一致性问题。(5)对于系统中的各种应用程序,它们有的属于计算型,有的属于I/O型,有些既重要又紧迫,有些又要求系统能及时响应,这时系统应如何组织和安排这些作业(程序)的工作流程。实际上,这些问题的全体就是操作系统的核心内容。9.如何理解操作系统的不确定性?
答:在单道程序环境下,由于程序独占全机软、硬件资源且完全是在一个封闭环境下运行,所以,如果使用相同的输入,则多次运行的结果必然相同。
引入多道程序技术后,由于多道程序共享全机软、硬件资源,即各程序之间存在着直接或间接的联系。此时程序的运行就不是在一个封闭的环境下,程序的运行要受到其他程序和系统资源的影响,这会引起程序运行的结果、程序运行的顺序和完成的时间不确定。此外,在多道程序环境下,外部设备的中断、输入输出的请求等出现的时间都是不确定的。这些不确定因素给操作系统设计带来了很大的复杂性。对于程序执行结果的不确定是绝不允许的,这是操作系统必须解决的主要问题;而程序运行顺序及完成时间的不确定是多道程序环境所决定的,因此,操作系统应能对运行顺序进行协调和管理。至于外部设备的中断、输入输出请求甚至程序运行故障等不确定性,操作系统应在出现的时刻及时响应并予以解决,如果操作系统的设计考虑不周,也可能造成系统的混乱和崩溃。