微生物生理复习题及答案

1、第一章 绪论1、什么是微生物生理学？研究热点是什么？ 微生物生理学是从生理生化的角度研究微生物的形态与发生、结构与功能、代谢与调节、生长于繁殖等的机理，以及这些过程与微生物生长发育以及环境之间的关系的学科。研究热点：环境修复；微生物发电、生物燃料；资源开发利用。 2、简要说明微生物生理学与其他学科的关系。 微生物生理学既是一门基础学科又是一门应用学科。它的发展与其他学科有着密切的联系，既依赖于微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学基础学科的理论和技术，还需要数学、物理学、化学、化学工程、电子信息学和设备制造工程等的理论和技术。 3、简述微生物生理学中常用的技术与方法。（1）电子显微技术，一种公

2、认的研究生物大分子、超分子复合体及亚细胞结构的有力手段，也是研究微生物不可缺少的手段。 (2) DNA分子铺展技术，可用来检查细菌、噬菌体的染色体结构，还可进行动态跟踪。（3）超速离心技术（4）光谱分析技术，包括可见光光度法（定量分析），紫外分光光度法，荧光分光光度法， 红外分光光度法。 (5）层析技术，一种基于被分离物质的物理、化学及生物学特性的不同，使它们再某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。纸层析，薄层层析，柱层析。（6）电泳技术，用于对样品进行分离鉴定或提纯的技术。 等电聚焦电泳，双向电泳，毛细管电泳，变性梯度凝胶电泳。（7）同位素示踪技术，利用放射性核素作为示踪剂对研究对象

3、进行标记的威廉分析方法。（8）基因芯片与高通量测序技术第二章 微生物的细胞结构与功能1.细胞壁及细胞膜的生理作用是什么？细胞壁的作用：(1)稳定细胞形态 (2)控制细胞生长扩大 (3)参与胞内外信息的传递 (4)防御功能 (5)识别作用 （ps1、维持细胞形状,控制细胞生长，保护原生质体。细胞壁增加了细胞的机械强度,并承受着内部原生质体由于液泡吸水而产生的膨压,从而使细胞具有一定的形状,这不仅有保护原生质体的作用,而且维持了器官与植株的固有形态.另外,壁控制着细胞的生长,因为细胞要扩大和伸长的前提是要使细胞壁松弛和不可逆伸展.2.细胞壁参与了物

4、质运输与信息传递细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过,而将大分子或微生物等阻于其外。 3、细胞壁有防御与抗性）细胞膜的作用：(1) 选择性控制细胞内.外的营养物质和代谢产物的运送。(2) (膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶类，是细胞的产能基地。(3) 是合成细胞壁和糖被等有关成分的重要场所。(4) 是鞭毛基体着生的部位，提供鞭毛运动所需能量。(5) 维持细胞内正常渗透压的结构屏障。2.比较说明革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌细胞壁的异同点？兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构显著不同，导致这两类细菌在染色性、抗原性、毒性、对某些药物的敏感性等方面的很大差异。革兰氏阳性菌：肽

5、聚糖（基本结构）：包括聚糖骨架（双糖单位），四肽侧链 （L-Ala.D-Glu.L-Lys.D-Ala），五肽交联桥、磷壁酸（特殊成份）：包括膜磷壁酸，壁磷壁酸革兰氏阴性菌:肽聚糖（基本结构），包括聚糖骨架（双糖单位），四肽侧链(第三位氨基酸不是L-Lys多为消旋二氨基庚二酸m-DAP)没有特殊的肽桥。外膜（特殊成分），包括脂蛋白，脂质双层，脂多糖（LPS）,周质空间（特殊结构）3.磷壁酸、脂多糖的主要作用是什么？磷壁酸的作用：(1) 磷酸分子上较多的负电荷可以提高细胞周围Mg2+的浓度，与其结合后可使细胞膜上一些需要Mg2+的合成酶活性提高。(2) 贮藏磷元素。(3) 增强某些致病菌对寄主细

6、胞的粘连、避免被白细胞吞噬以及抗补体的作用。(4) 作为噬菌体的特异性吸附受体。(5) 赋予革兰氏阳性菌特异的表面抗原。(6) 调节细胞自容素的活力，防止细胞因自溶而死亡。脂多糖的作用：(1) 类脂A是革兰氏阴性菌的致病物质-内毒素的物质基础。(2) 其负电荷比较强，可以吸附Mg2+ 、Ca2+等阳离子以及提高其在细胞表面浓度的作用。维持脂多糖结构的稳定性必须要足够的Ca2+存在。(3) 脂多糖的结构多变决定了革兰氏阴性菌细胞表面抗原决定簇的多样性。(4) 是噬菌体在细胞表面的吸附受体。(5) 具有控制某些物质进出细胞的部分选择性屏障功能。4.比较古生菌的假肽聚糖与真细菌的肽聚糖的差异？古生菌

7、的细胞壁是由假肽聚糖组成。他与真肽聚糖的多糖骨架不同，它是由N-乙酰葡糖按和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以-1,3糖苷键（不被溶菌酶水解）交替连接而成，连在后一氨基糖上的肽尾由L-Glu、L-Ala、L-Lys三个L型氨基酸组成，肽桥则由L-Glu一个氨基酸组成。5.抗酸性细菌（抗酸性细胞壁、抗酸性染色） 是一类特殊的革兰氏阳性菌，因其细胞壁中含有一种物质叫做分枝菌酸，他们被酸性复红染色后不能像其他革兰氏阳性菌那样被盐酸乙醇脱色，故称为 抗酸细菌。 抗酸细菌细胞壁的类脂含量很高，而肽聚糖的哈娘却很低，因此虽然反应呈革兰氏阳性，但是在细胞壁构造上类似革兰氏阴性菌（其类脂外壁层相当于革兰氏阴性菌的脂多糖

8、层）。 抗酸性染色：用石炭酸复红染色后，用盐酸乙醇分色，再用美蓝进行对比染色，抗酸细菌仍然为红色，而其他细菌及背景中的物质为蓝色。6.真菌细胞壁是有什么物质组成的？ 真菌细胞壁的主要成分是多糖、少量蛋白质和脂质。多糖构成了细胞壁中有形的微纤维和无定形基质的成分。微纤维部分 都是单糖的1,4聚合物，如纤维和几丁质，类似建筑物的钢精，可使细胞壁保持韧性。无定形基质包括甘露聚糖等以及少量的蛋白质，类似混凝土等填充物。低等真菌的细胞壁成分以纤维素为主，酵母菌以葡聚糖为主，高等陆生真菌则以几丁质为主。7.藻类细胞壁是由什么物质组成？藻类细胞壁的厚度一般为10-20nm，其结构骨架多由纤维素组成并以微纤丝

9、的方式成层状排列，其余为间质多糖，间质多糖主要是杂多糖还含有少量的蛋白质和脂类，杂多糖的种类随种而异。8.古生菌细胞壁的组成？在古生菌中，除了热原体属没有细胞壁之外，其余的都有与真菌类似功能的细胞壁。已经研究的一些古生菌，他们的细胞壁没有真正的肽聚糖，而是由多糖（假肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质构成。例如：假肽聚糖细胞壁 独特多糖细胞壁 硫酸化多糖细胞壁 糖蛋白细胞壁 蛋白质细胞壁。9.古生菌的细胞质膜多样性的表现(1)存在着独特的单分子层或单、双分子层混合膜。(2)其磷脂的亲水头由甘油组成，疏水尾由长链烃组成，两者由特殊的醚键连接成甘油二醚或甘油四醚，其他原核生物是通过酯键吧甘油和脂肪酸连接在一起

10、的。(3)在甘油分子的C3位上，可连接多种与真细菌和真核生物原生质膜不同的基团，如磷酸酯基，硫酸脂基及多种糖基等。(4)含有多种独特脂质。10.以革兰氏阴性细菌为例说明鞭毛的结构。鞭毛的构造由鞭毛丝、钩形鞘和基体三部分构成。鞭毛丝是直径为13.5nm的中空细丝，由球状的鞭毛蛋白亚基螺旋排列而成，鞭毛是以顶部延伸的方式进行生长。钩形鞘为鞭毛丝与基体间的桶状弯曲连接部分。基体是由一个中心杆和连接在其上的套环组成。革兰氏阴性菌有4个环：L环在细胞壁的脂多糖外壁层，P环在肽聚糖层，S环和M环共同嵌埋在细胞质膜和周质空间上称为S-M环，C环连接在细胞膜和细胞质的交界处，其功能和S-M环相同。有MOT蛋白

11、它可以未然并固定S-M环，他们驱动鞭毛的旋转。还有一组Fli蛋白位于S-M环下面油马达开关的功能，接受胞内信号后可以控制鞭毛的旋转方向。11.菌毛和鞭毛的区别，其功能如何？菌毛又称纤毛、伞毛、须毛。是着生于细胞膜上，伸出菌体表面的一类比鞭毛更纤细、短直且数量更多的、中空的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面的功能。菌毛的结构较鞭毛简单，无基粒等复杂结构。12.糖被的主要成分是什么？糖被分为几类？糖被有何生理作用？包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质，称为糖被 。糖被的成分一般是多糖，少数是蛋白质和多肽，也有多糖和多肽复合型的。糖被的功能为：保护作用，其上大量极性基团可保护菌体免受

12、干旱损伤；可防止噬菌体的吸附和裂解；增加病原菌的致病力可抵御吞噬细胞的吞噬；贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用，是细胞外碳源和能源 的储备库透性屏障和离子交换系统，以保护细菌免受重金属离子的毒害；表面附着作用细菌间的信息识别作用；堆积代谢废物。13.原核生物的细胞内模型系统包括哪几种，其各自功能是什么？有三种类型的内膜系统，他们分别是间体、光合膜和其他内膜系统。(1) 间体功能：在横隔壁和细胞壁形成及细胞分裂过程中有一定作用；细菌DNA复制时的结合位点，参与DNA的肤质和细胞分裂；作为细胞呼吸时的氧化磷酸化中心，起着“拟线粒体”的作用；具有将胞外酶(消化酶类)分泌到胞外的作用，起着“拟内质网”的

13、作用。(2) 光合膜是光合细菌进行光合作用的场所。含有叶绿素、胡萝卜素等光和色素和酶类。(3) 其他内膜系统有很多其他的功能例如羧酶体可以固定CO2，是许多能同化CO2的自养细菌所特有的内含物。气泡是某些水生细菌所含有的泡囊状内含物，可以调节他在水中的位置。14.芽孢萌发的条件及其过程。芽孢萌发需要适宜的条件，例如合适的温度，一定的湿度与氧气含量，足够的营养物质等。首先芽孢发生吸胀作用,随之折光性和抗性丧失,继而呼吸作用代谢活性增强,芽孢特殊内含物分解,营养细胞壁迅速合成,最后,新形成的营养细胞从破裂的孢子囊里萌发出来. 回复营养生长。15.磁小体、伴孢晶体：贮藏物颗粒包括哪些？*磁小体存在于

14、少数Aquaspirillum(水生螺菌属)和ilophococcus(嗜胆球菌属)等趋磁细菌中,大小均匀(20-100nm)分布。数目不等(2-20颗),形状为平截八面体,平行六面体或六棱柱体等,成分四氧化三铁,外有一层磷脂,蛋白质或糖蛋白膜包裹,无毒,具有导向功能,即借鞭毛引导细菌游向最有利的泥,水界面微氧环境处生活.趋磁细菌还有一定的实用前景,包括用作磁性定向药物和抗体,以及制造生物传感器等.某些芽孢杆菌，如苏云芽孢金杆菌(BT)，在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的的碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体。贮藏物颗粒是一类有不同化学成分累积而成的不溶性沉淀颗粒，种类较多，主要功能是

15、贮藏营养物。有聚-羟丁酸（PHB）、硫粒、藻青素、异染粒。16.什么是细胞膜？简述其组成及生理功能，简述液态镶嵌模型的内容。又称细胞质膜。细胞表面的一层柔软而富有弹性的半透膜。是细胞生存必须的重要结构。磷脂双分子层是构成细胞膜的的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂，部分蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。细胞膜的作用：1选择性控制细胞内.外的营养物质和代谢产物的运送。2膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代谢的酶类，是细胞的产能基地。3是合成细胞壁和糖被等有关成分的重要场所。4是鞭毛基体着生的部位，提供鞭毛运动所需能量。5维持细胞内正常渗透压的结构屏

16、障。 细胞膜不是静态的，而是膜中的脂质和蛋白质都能自由运动。这种模型叫做流动镶嵌模型。这是个动态模型，表示细胞膜是由脂质双分子层和镶嵌着的球蛋白分子组成的，有的蛋白质分子露在膜的表面，有的蛋白质分子横穿过脂质双分子层。这种模型主要强调的是，流动的脂质双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质分子像一群岛屿一样无规则地分散在脂质的“海洋”中。第三章 微生物的营养与物质运输1. 微生物的营养六要素，各自作用及应用实例。1.碳源 作用：（1）能满足微生物生长繁殖所需要的碳元素（2）从简单的无机物（CO2到碳酸盐）到复杂的有机含碳化合物包括糖，脂类。有机酸。芳香族化合物等都可以被不同的微生物所利用。（3）对一

17、切异样微生物来说，其碳源同时又兼做能源。实例：实验室常用的碳源：葡萄糖，果糖，蔗糖，淀粉等。2氮源 作用：（1）氮是组成核算和蛋白质的主要元素（2）以分子氮和无机氮化合物到含氮的化合物都可以作为微生物的氮源。实例：微生物培养基用的氮源都是牛肉膏，蛋白胨。酵母膏，硝酸盐，尿素。工业发酵常用：豆饼粉，花生饼粉，玉米浆和蚕蛹粉等。3能源 作用：为微生物生命活动提供最初的能量来源的营养物或辐射能。实例:化能异养微生物的能源就是碳源。4.生长因子 作用：调节微生物正常代谢。实例：维生素，碱基，卟啉及其衍生物。5.无机盐 作用：（1）位微生物提供出碳源以外的各种重要元素。（2）参与微生物细胞结构物质的组成

18、。（3）调节微生物的原生质胶体状态。（4）调节细胞渗透压，氢离子浓度和氧化还原电位。（5）酶的激活剂（6）作为某些自养菌的能源。实例：配置培养基时，首选K2HPO4和MgSO4，可以同时提供4种需要量最大的元素。6.水 作用：（1）优良的溶剂。（2）维持各种生物大分子的结构稳定性，参与某些重要的生化反应。（3）具有许多优良的物理性质。实例：蓝细菌利用水作为二氧化碳的还原剂。2. 微生物的营养类型根据碳源和能源划分有哪四种？各有何特点？（1）光能自养型，其碳源实二氧化碳，能源是光能。特点：具有光合色素，能利用光能，并以水或还原态无机物为供氢体来同化二氧化碳。（2）光能异养型，其碳源为有机物，能源

19、为光源。特点：一般以二氧化碳和简单的有机物为碳源，以有机物为供体；利用光能将CO2还原成细胞物质，生长时需要同时补充外援生长因子。（3）化能自养型，其碳源实Co2货碳酸盐，能源为无机物。特点：利用电子供体，如H2，H2S,Fe2+,或者亚硝酸盐等把二氧化碳还原成细胞物质，这类微生物的生长一般都比较的缓慢，在自然界中的物质循环和转化过程中起着重要的作用。（4）化能异养型，其碳源和能源都为有机物。特点：大多数微生物都属于化能异养型，这类微生物的能源来自于有机物氧化释放的化学能，碳源为有机化合物。3. 影响营养物质进入细胞的细胞表面结构由哪几部分组成？各部分有何作用？有糖被，细胞壁和细胞膜三部分组成

20、，糖被和细胞壁都是通过其自身的性质限制进入分子的大小来控制，通过渗透作用。而细胞膜不仅有半透膜的选择性质，还有蛋白质为物质进入细胞膜提供载体的作用,而有的糖蛋白或糖脂类物质具有识别信号分子的作用，可以特异性的运输一些物质。甚至可以逆浓度运输。4. 营养物质进入细胞的方式有哪几种？各有何特点？（1）简单扩散特点：a.以物质在细胞内外的浓度差为动力。 b.不消耗能量。 c.不需要膜上载体蛋白的参与，因此是非特异性的。 d.运输速度低。（2）促进扩散特点：a.特异性的识别。 b.能提高物质的运输速度。 c.会出现饱和效应。（3）主动运输特点：a.特异性，载体蛋白与营养物质之间存在对应的专一性。 b.

21、消耗能量 c.逆浓度浓度梯度营养物质。（4）基团转运特点：a.需要能量。 b.使某些物质在发生质膜转移过程中发生化学变化。 c.此种方式主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中。 d.主要用于单糖，双糖，及糖的衍生物，核苷和核苷酸的运输。 5. 何谓离子载体？其运输营养物质的方式有哪些？试举例说明？离子载体：一类溶于脂质双分子层疏水性的小分子，通过提高膜的离子通透性而促进离子的 跨膜运输。运输方式及举例：（1）移动载体，他通过改变与营养物质结合的部位（或旋转或穿梭）来输送营养物质。例：缬氨酶素氏环状分子，对结合K+有高度的选择性。K+可以结合在环状分子中心形成缬氨酶素-K+复合物，而环状分子外周的碳

22、氢链使得该复合物能穿过膜的疏水中心，从而促进钾离子的跨膜运输。（2）通道载体，它在膜上保持不动，但是有供溶质通过的通道。例：短杆菌肽A的疏水性侧链可以与阳离子结合，两个短杆菌肽A单体分子头头相对形成二聚体，沿螺旋的轴向构成一个穿过膜的亲水通道，离子可以穿过此通道进行跨膜运输。6. 主动运输中载体蛋白的运输模式有哪些？(1)单项运输。 (2).协同运输：同向运输和逆向运输。7. 详述营养物质的运输调节受到哪些因素的影响。（1）营养物质本身：一般来说相对分子量小的，脂溶性物质，不带电荷物质更容易穿过细胞膜。（2）环境条件：温度，PH，代谢和呼吸的抑制剂和解偶联剂，通透性诱导物与被运输物质的结构类似

23、物。（3）载体物质生物合成调节：8. 举例说明代谢产物氨基酸的分泌机制。黄色短杆菌分别在生物素贫乏和生物素丰富的培养基中进行培养，分析细胞内外氨基酸含量，结果发现，生物素贫乏时，谷氨酸大量分泌，排出的谷氨酸占总游离氨基酸的92%左右；生物素丰富时，细胞分泌的谷氨酸少，仅占谷氨酸总量的12%。生物素是乙酰辅酶A的辅基，该酶催化乙酰辅酶A合成冰儿酰辅酶A，是脂肪酸合成的限速步骤，因此限制生物素供量就是限制了谷氨酸的合成，从而使磷脂含量减少，膜结构不完全，导致谷氨酸的分泌。9. 简述有关孢外酶分泌机制的理论。（1）分泌作用与胞外酶的化学结构有关。（2）信号肽假说。（3）以细胞的表层结构来解释细胞对的

24、分泌机制。10. 举例说明微生物进行糖的运输通过哪几种方式。(1).促进扩散：单糖(2).主动运输：乳糖，葡萄糖(3).基团转移：磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移酶系统。第四章 异养微生物的生物氧化1、研究文生物代谢的方法静息细胞法。微量气体测压法，酶抑制剂法，同位素示踪法，菌株诱变法2、简述EMP途径中丙酮酸的去向（1）参与细菌的同型酒精发酵（2）参与同型乳酸发酵（3）参与丁酸发酵（4）参与丙酸发酵（5）参与混合酸发酵（6）参与2,3-丁二醇发酵3、HMP途径的特点1）生产大量NADPH，为细胞提供还原力2）生产大量的磷酸核糖和其他代谢产物3）与光合作用联系，实现某些单糖问题。4、ED，PK途径的

25、关键酶 ED：KDPG醛缩酶PK：磷酸解酮酶5、比较EMP、HMP、ED、PK途径的产能情况。（一分子葡糖糖）EMP：生产四个ATP但得消耗两个ATP，净生成两个ATPHMP：产6分子NADPH最终产35个ATP，但HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供大量还原力和中间代谢产物ED：产生一份子ATP，一份子NADPH和NADH。PK：降解1分子葡萄糖只产生1分子ATP，相当于EMP途径的一半，另一特点是几乎产生等量的乳酸，乙醇和CO2。6、酵母的三型发酵和其特点(1)、酵母的I型发酵：培养与微酸性的或中性环境中的酵母菌，在缺氧条件下进行酒精发酵。特点1）发酵基质氧化不彻底2）酶系不完全，只

26、有脱氢酶，没有氧化酶3）产生能量少，净产ATP。(2)、酵母菌II型发酵，甘油发酵特征：1）需存在要硫酸氢钠。2）只产生1分子甘油，不产生ATP。所以亚硫酸氢钠要出在亚适量以保证剩余一部分糖进行酒精发酵以产ATP供能。(3)酵母的III型发酵，在碱性条件下发生（PH:7.6），不产能，只能在酵母菌非生长情况下进行。7、比较说明乳酸的同型 异型 双歧发酵(1)同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸，是由葡萄糖经过EMP途径降解为丙酮酸后，丙酮酸直接作为氢受体还原为乳酸。一份子葡糖糖产两分子乳酸，两分子ATP。(2)异型乳酸发酵发酵产物中，除乳酸外还有乙醇，二氧化碳等其他发酵产物，异型乳酸发酵走的是磷酸戊

27、糖途径，每分解一分子葡萄糖，产一份子乳酸，一分子乙醇，一分子二氧化碳，并且只产生一分子ATP。(3)双歧途径两歧双歧杆菌是利用PHK途径，HMP途径的非氧化阶段，以及PPK途径的有机结合而成的双歧发酵途径，将葡萄糖降解成为乳酸和乙酸，两分子葡糖糖产生3分子乙酸，2分子乳酸和5分子ATP。8、简述TCA循环的特点(1)分子养不直接参与反应，但此循环必须在有氧条件才能进行。(2)每一次TCA循环可以生成15个ATP，为生理活动提供大量能量。(3)TCA循环中有三个关键酶，柠檬酸合酶，异柠檬脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酶。 9、说明葡萄糖的有氧分解途径包括哪些阶段(1)糖酵解，葡萄糖先经过EMP途径降解为

28、丙酮酸，同时产生一些ATP和NADH。(2)丙酮酸经氧化脱羧生成乙酰coA(3)TCA循环。乙酰COA被彻底氧化成二氧化碳和水同时产生一些ATP和NADH以及FADH2 (4)在电子传递链中NADH及FADH2被氧化从而产生能量，这些能量合成大量ATP。10.说明细菌酒精发酵的三种代谢途径(1)EMP途径进行酒精发酵(2)ED途径进行酒精发酵(3)PPK途径进行酒精发酵11.名词解释：新陈代谢：微生物在生长发育和繁殖过程中，需要不断从外界环境中摄取营养物质，在体内经过一系列生化反应，转变成能量和构成细胞的物质，并排除部分代谢产物。这一些列生化过程叫做新陈代谢合成代谢：合成代谢是指细胞利用简单的

29、小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量分解代谢:是指细胞将大分子物质讲解分解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。糖酵解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程。同型乳酸发酵：发酵产物中只有乳酸成为同型乳酸发酵异型乳酸发酵：发酵过程中除乳酸外还有乙醇，二氧化碳，等其他发酵产物的称为异型乳酸发酵双歧途径发酵：利用PHK途径HMP途径的非氧化阶段以及PPK途径有机结合的双歧发酵途径13、简述丁酸性发酵的三种类型这是由专性厌氧的梭菌属所进行，其特征是发酵产物中都有丁酸。1）丁酸发酵：丁酸发酵的代表菌是丁酸梭菌。葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸后，在铁氧还蛋白氧化酶的参与下，经过几个反应裂解

30、为乙酰磷酸，氢气和二氧化碳2分子乙酰coa所合成乙酰乙酰COA，再经过一系列反应得到丁酸。2）丙酮丁醇发酵：丙酮丁醇梭菌，发酵产物有丁醇，丙酮，乙醇，二氧化碳，氢气及乙酸丁酸和乙酰甲基甲醇等。3)丁醇-异丙醇发酵：此类型发酵与丙酮丁醇的主要不同是产物中没有丙酮，丙酮被还原成为异丙酮，其代表菌是丁醇梭菌14、简述无氧呼吸4种类型(1)硝酸盐呼吸：硝酸盐是常见的电子受体，绝大多数硝酸还原细菌以有机物作为电子供体。微生物在含有钼的硝酸盐还原酶作用下将硝酸盐还原成为亚硝酸盐，亚硝酸盐经羟胺被还原成氨。(2)硫酸盐呼吸是一种硫酸盐还原细菌以硫酸盐为最终电子受体的无氧呼吸，能以有机物如葡萄糖乳酸等为氧化基

31、质，氧化放出的电子可以使硫酸根还原成H2S。通过这一过程，微生物可在无氧条件下借呼吸链的电子传递磷酸化而获得能量。(3)以二氧化碳为最终电子受体的无氧呼吸产甲烷进是一类严格厌氧的微生物，能以二氧化碳作为最终受体，他们的能源化合物氧化时放出的电子最终传递二氧化碳，把二氧化碳还原成甲烷，这就是常说的甲烷发酵。(4)延胡索酸呼吸是一种外源的有机电子末端受体，而琥珀酸是延胡索酸的还原产物。15、说明微生物产ATP的三种方式：底物水平磷酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化16、说明氧化磷酸化假说中化学渗透学说的要点该学说认为，电子传递链的组分是定向有序排列的，在氧化磷酸化过程中，通过呼吸链酶系的作用将底物分子上

32、的电子从膜内侧传递到膜外侧，造成质子在膜两侧分布的不均匀，即形成了之子浓度差，从而将能量储藏于质子势中质子势推动质子由膜外进入膜内，释放的能量通过存在与膜上的Fo-FiATP酶偶联ATP的形成。17.在微生物细胞中，影响氧化磷酸化的试剂有哪几类？作用？机制?(1)电子传递抑制剂：能阻断呼吸链某部位电子传递的化合物称为电子传递抑制剂(2)解偶联剂：这类试剂只能抑制ADP磷酸化生成ATP，不抑制电子传递过程使产能过程与储能过程相脱离，电子传递放出能量得不到储存，而以热能的形式放出(3)氧化磷酸化抑制剂：不直接抑制呼吸链任何载体，但能阻止能量转移到ADP上直接ATP的生成过程。(4)离子载体抑制剂：

33、这类物质能与某些阳离子结合并作为他们的载体使其能够穿透膜，这样迫使线粒体利用呼吸能将阳离子（如：K离子）泵入基质内，而使能量不能用于制造ATP。第五章 自养微生物的生物氧化1.详述化能自养菌的主要类群，其氧化形式如何？化能自养菌主要分为4大类：氢细菌。硝化细菌。硫化细菌和铁细菌。氧化形式：a.氢细菌在有分子氢和氧的条件下可分为分子氢氧化成水，放出能量。分子氢还原 Co2， 合成细胞物质。b.硝化细菌也有两种方式分为氨氧化为亚硝酸：（1）氨氧化为羟胺（2）羟胺氧化为亚硝酸。亚硝胺氧化为硝酸。c.硫化细菌：先将硫代硫酸盐裂解为元素硫和亚硫酸盐，然后将其氧化为硫酸盐。元素硫被硫氧化酶（一种铁硫黄素蛋

34、白）和细胞色素氧化为亚硫酸盐，亚硫酸盐的氧化有两个途径，一是直接氧化为硫酸盐，二是通过APS（磷酸腺苷硫酸）途径氧化。d.铁细菌：氧化形式是将亚铁离子转化为铁离子，放出的电子经过呼吸链传递给分子氧。2.光合细菌的主要类群及特点。紫色细菌（环式光合磷酸化）特点：（1）电子循环式传递，光合色素为菌绿素（2）只有光合细统一（3）厌氧条件下进行（4）产物只有ATP，没有NADP（H）；（5）不产分子氧，非氧化型光合作用（6）只在绿色和紫色光合细菌中发现。蓝细菌（非环式光合磷酸化）特点：（1）电子传递途径属于非环式（2）在有氧气条件下进行（3）有光合系统一和二（4）反应中同时产生ATP还原力H和O2（5

35、）NADPH的电子来自H2O（6）存在于植物、藻类和蓝细菌，依靠叶绿素。极端嗜盐菌 特点：（1）在无O2条件下进行（2）不产生O2（3）是最简单的光合磷酸化反应（4）无叶绿素和细菌叶绿素，光合色素是紫膜上的视紫红质。3名词解释：光合色素、光合单位、光合磷酸化。光合色素：将光能转化为化学能的关键物质为光合色素。光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素。共分三类：叶绿素或细菌叶绿素，类胡萝卜素和藻胆素。光合单位：光合作用中，在原初反应里，每吸收和传递1个光子到反应中心完成光学反应所需要起协同作用的色素分子，称为光合单位。光合磷酸化：是指光能转变为化学能的过程，当一个叶绿素分子吸收光量

36、子时，叶绿素即被激活，导致叶绿素释放一个电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统中的传递过程中逐步释放能量，这就是光合磷酸化的基本动力。4详述嗜盐细菌的光能转换。该菌细胞膜制备物分为红色和紫色两部分。红色部分的主要成分为细胞色素和黄素蛋白，这些组分构成ETC，进行经典的电子传递磷酸化；紫色部分为紫膜面积约占质膜总面积一班，而紫膜75%的蛋白组分称细菌视紫红质。自摸能进行独特光合作用。菌视紫红质强烈吸收560nm处的光，在光驱动下，具有质子泵的功能。菌视紫红质中的视黄醛吸收光后由全反式构型变为顺势构型，导致质子被抽出膜外，随着质子在膜外的积累，就形成膜内外质子梯度差，质子动势驱动ATP酶合成AT

37、P。5比较说明环式与非环式光合磷酸化（详述特点及代表菌）。环式光合磷酸化 非环式光合磷酸化电子循环式传递，光合色素为菌绿素 电子传递途径属循环式在厌氧条件下进行 在有O2条件下进行只有Ps1 有PS11产物只有ATP，不产O2 反应中同时产生ATP，还原力H和O2NADPH的氢来自H2，H2S，S和有机物 NADPH的电子来自H2O只在绿色和紫色光合细菌中发现 存在于植物，藻类和蓝细菌，依靠叶绿素6. 甲基营养菌的主要类群。1.甲基营养性细菌2.甲基营养酵母3.甲烷营养菌7. 说明甲基营养菌的甲醛代谢途径。(1).甲醛氧化途径中的甲基营养菌在甲胺或甲醇作为碳源和能源生长时，甲醇和甲胺首先被氧化

38、为甲醛。然后游离的甲醛与各种的辅因子的结合形成加合物而脱毒，这些辅因子在不同的微生物中各异，甲醛与辅因子的缩合为自发反应，但可以被甲醛激活酶增强，这些反应产生的甲醛加合物主要被氧化生成co2并再生辅因子，同时提供能量供微生物生长。(2).甲醛同化途径有三种一是甲基营养细菌的同化甲醛的丝氨酸途径；二是甲基营养细菌的同化甲醛的核酮糖单磷酸途径；三是甲基营养酵母菌的木酮糖单磷酸途径。8. 说明甲基营养菌甲醛代谢途径关键酶的应用。(1).制备生物滤器或滤池治理甲醛污染。(2).开发甲醛浓度检测分析试剂盒。(3).提高转基因植物的甲醛代谢能力。9. 根据所利用的底物，可将产甲烷菌分为哪三大类群。氢营养型

39、乙酸营养型甲基营养型10. 说明研究产甲烷菌的意义。产甲烷菌作为自然界碳素循环中厌氧生物处理后的最后一个成员环节，该菌与其他菌群协同作用，将大量的有机物转化成可再生能量，对自然界中的物质循环及当今社会能源危机中的能源替代问题具有极大的推动作用。第六章 微生物的合成代谢1、微生物固定二氧化碳的方式分为哪两种？ 一种是自养型，一种是异养型。其中二氧化碳是自养微生物合成细胞物质的唯一碳源，是异养微生物的辅助碳源。 2、卡尔文循环分为那三个阶段？影响二氧化碳固定的关键酶有哪些？羧化阶段，还原阶段和再生阶段。关键酶：1,5二磷酸核酮糖羧化酶；1,7二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶；5磷酸核酮糖激酶 3、合成代谢

40、的特点及生物合成三要素。 三要素：能量，还原力和小分子前体物质。特点：（1）微生物细胞含有大量的核酸、蛋白质和多糖等大分子物质，这些大分子都是由很少种类的分子单体通过一定的化学键聚合而成，通过这种方式可以节约大量的能量和前体物质。 （2）细胞大量利用同样的酶同时催化合成代谢和分解代谢的一些反应，可节约额外的前体物质和能量。 （3）代谢途径中关键部位有特定酶控制，一些关键酶催化合成代谢的关键步骤，另一些酶催化分解代谢，高效调节。 （4）合成代谢途径总体上不可逆。 （5）真核微生物的某些物质的合成代谢途径和分解代谢途径局限于细胞的不同区域 （6）合成代谢和分解代谢不同的辅基，分解代谢利用NADH，

41、合成代谢利用NADPH. 4、什么是回补途径？微生物的回补途径主要有哪两种？回补途径：能补充兼用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间产物的反应。回补途径种类 (1)乙醛酸循环 微生物可以乙酸为底物通过乙醛酸循环再生草酰乙酸，这条途径中除了三羧酸循环的反应外，还需要异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶的参与。（2）甘油酸途径 微生物可以甘氨酸，乙醇酸和草酸作为底物通过甘油酸途径补充三羧酸循环的中间产物。 5、固氮酶的组成及特点。解释说明好氧菌固氮酶避氧害机制。（1）化学组成 固氮菌的钼铁蛋白由两个亚基组成，每个亚基又包含两个小亚基。铁蛋白由两个完全相同的亚基组成。 （2）不同来源的钼铁蛋白和铁蛋白具有互补作

42、用，这表明固氮酶之间有高度的同源性。 （3）对氧的敏感性 固氮酶的催化反应必须在低氧化还原电位条件下才能进行。 （4）底物多样性 固氮酶是一个专一性不很高的多功能催化剂，它可以将分子态氮还原为氨，也可以催化其他一些含三建的底物还原。好养性自生固氮菌的抗氧机制主要有两种：呼吸保护和构象保护。固氮菌以较强的呼吸作用迅速将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于低氧态，以保护固氮酶不受氧损伤，该抗氧方式为呼吸保护。 构象保护指固氮菌处于高氧分压环境下时，其固氮酶能形成1个无固氮活性但能防止氧损伤的特殊构象。 结构保护，形成异形胞，胞内有超氧化物岐化酶活性很高，可以解除氧毒害。 6、说明固氮作用的调

43、节方式有哪些。 （1）氨效应固氮酶有严格的调节机制。固氮反应可以为氧气、已经固定的氮以及某些氨基酸所阻遏。氨过量时，固氮酶合成迅速受到阻遏，防止ATP的浪费。某些固氮细菌中，固氮酶受到氨的调节，氨的“开关效应”。过量的氨导致固氮酶体系中的固氮酶还原酶发生共价修饰，导致酶活性丧失。当氨缺乏时，这类修饰蛋白又可以转变为活性状态。 （2）谷氨酰胺合成酶与固氮酶的关系只有当固氮产物氨立即被转化为氨基酸进而合成蛋白质，固氮作用才能不断进行。 7、 固氮微生物的种类有哪些？ 自生固氮菌，共生固氮菌和联合固氮菌。共生：必须与其他微生物共生才能固氮的微生物。联合：必须生活在植物的根际、叶面或肠道等处才能固氮的

44、微生物。第七章 微生物的次级代谢1.什么是次级代谢，简要说明次级代谢的特点及次级代谢的生理功能。 答：指在某些生物中，并在一定生长期内出线的一类特殊代谢类型。是某些微生物为了避免在代谢过程中某种代谢产物的积累造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。 特点：（1）次级代谢的生物合成以初级代谢产物为前体，并受初级代谢调节。 （2）次级代谢产物一般在菌体生长后期合成，与微生物生长不呈平行关系。 （3）次级代谢酶转移性质。 （4）次级代谢产物的合成具有菌株特异性。 （5）次级代谢酶在细胞中具有特定位置和结构。 （6）次级代谢产物的合成过程由多基因控制。 （7）次级代谢产物的合成与菌体的形态变化

45、有一定关联。 （8）次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。 功能：（1）次级代谢可维持初级代谢的平衡。 （2）次级代谢产物是储藏物质的一种形式。 （3）使菌体在生存竞争中占优势。 （4）次级代谢产物是微生物进化过程中的反应系统所遗留的产物。 （5）与细胞分化有关。 2 .根据产物的主要成分及其与初级代谢的关系可以将次级代谢产物分为哪几种类型？ 答：糖类、多肽类、聚酯酰类、核酸碱基类似物类。 3 .根据次级代谢产物的主要成分以及与初级代谢的关系可以将次级代谢产物分为哪几类？ 答：抗生素、激素、生物碱、毒素、维生素。 4 ：简要说明次级代谢产物生物合成的途径。 答：（1）以糖或糖代谢产物为前体的合

46、成途径。 （2）与脂肪酸代谢有关的合成途径。 （3）与萜烯和甾体化合物有关的合成途径。 （4）与TCA有关的合成途径。 （5）与氨基酸代谢有关的合成途径。 5 简述研究抗生素合成的一般方法。 答：（1）抗生素生物合成的刺激试验。 （2）同位素示踪技术。 （3）菌丝洗涤法。 （4）同位素稀释实验。 （5）细胞提取实验。 （6）营养缺陷型实验。6 .说明次级代谢产物分子构建单位的主要来源有哪些？ 答：（1）聚酮体。 （2）甲羟戊酸。 （3）糖类和氨基糖。 （4）不常见氨基酸。第八章 微生物的代谢调节及代谢调节理论在工业发酵上的应用1. 名词解释：酶活性调节、酶合成调节酶活性调节：通过改变代谢途径中

47、一个或者几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方式称为酶活性的调节。酶合成调节：在微生物合成体系中，通过代谢产物抑制酶的生物合成或诱导酶的生物合成来调节生物的代谢。2.比较说明代谢调节的两种类型的特点及差异。酶合成的调节是指微生物对自身酶合成量的调节，主要有诱导和阻遏两种方式。酶活性的调节是指微生物通过改变已有酶的催化活力来调节其代谢的过程。主要有激活与抑制两种方式。酶活性调节和酶合成调节的区别如下：（1）从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率,而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制,它不涉及酶量变化.（2）从调节效果来看：酶活性调节快速而精细；酶合成调节间接而缓慢； 

48、;（3）从调节机制看,酶合成调节是基因水平调节,它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢调节在蛋白质水平,它调节酶活性.2. 说明酶活性调节方式（分支、无分支、横向）。1.无分支途径的调节方式（1）前馈调节（2）终产物抑制（3）补偿性激活2.分支代谢途径的调节方式（1）协同反馈抑制（2）累积反馈抑制（3）增效反馈抑制（4）顺序反馈抑制（5）同工酶调节（6）联合激活或抑制调节3.代谢途径的横向调节（1）平衡合成（2）代谢互锁4. 详述变构调节理论；共价修饰调节理论机制。变构调节的作用程序是指小分子化合物与蛋白分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起蛋白分子构像变化、接着是活性中心的修饰从而改变蛋白的活

49、性。变构蛋白：如果某种特殊的小分子与它结合，就会使它的构象发生变化，从而导致其活性的变化。因为这种结合是可逆的，所以变构蛋白就能在代谢调节中直接或间接地发生作用。变构蛋白一般具有多亚基四级结构的蛋白质，具有两个或两个以上的结合部位，当其中两个部位与效应物（小分子物质）结合后，蛋白质构象发生变化，性能也随之变化。变构酶有两种模型：（顺序模型）配基在与酶蛋白结合后会使各个亚基构象依次变化从抑制状态变为催化状态有中间态。（协调模型）是指配基於酶蛋白结合后直接从抑制状态变成催化状态，没有中间态。共价修饰调节：酶分子的一个或多个氨基酸残基与一化学基团发生共价修饰(连接或解开)，导致酶的化学组成发生变化从

50、而引起酶活性的改变，这种调节称为酶的化学修饰调节又称共价修饰调节。共价修饰可以分为两种：（1）可逆共价修饰（2）不可逆共价修饰：如酶原激活。5说明变构调节的特征。(1).效应物不与酶活性中心结合。不同于竞争性、非竞争性或无竞争性的抑制作用。(2).在低机制浓度下，随机制浓度的提高，酶反应速率的提高会加快，这种现象称为正协同作用（S形曲线）。(3).效应物同调节性酶的结合位点与基质同酶的结合位点是分开的，但又相互有联系，可用各种物理或化学方法处理使酶脱敏（即对效应物不在敏感）但保留其催化活性。催化不影响调节，调节影响催化。(4).具有一个以上的结合位点，除了结合底物的活性中心外，在同一分子内还存

51、在着独立的能结合其他一些起抑制作用或活性作用的效应物部位。(5).主要活性部位和副部位可同时被占据。(6)副部位的作用不一定是专一性的，可以结合不同的物质而产生不同的效应。(7).副部位上的结合可能引起蛋白质分子构象的变化，从而影响主要部位的催化活性。(8).变构效应构成反馈控制的基础，这种反馈控制机制是调节代谢活动的有效办法。6. 酶合成的阻遏的两种类型及机理。分解代谢产物阻遏：在酶合成的阻遏中，如果代谢产物是某种化合物分解的中间产物，这种阻遏成为分解代谢产物阻遏。所有可以迅速利用或代谢的底物都能阻遏另一种被缓慢利用的底物所需酶的形成。例如乳糖分解利用葡萄糖效应。和在混合碳源中出现的“二次生

52、长现象”。末端代谢产物阻遏：如果代谢产物是某种合成途径的终产物，这种阻遏成为末端代谢产物阻遏。这是由于终产物的过量积累而导致生物合成途径中酶合成的阻遏的现象。7、 葡萄糖效应。在研究混合碳源对微生物的生长影响时发现，葡萄糖会抑制其他糖的利用，微生物会优先利用葡萄糖，并只有当葡萄糖耗尽后才开始利用其他糖。8、 简述酶活性与能荷的关系。能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类的活性，也调节利用ATP的生物合成酶类的活性。在细胞中异柠檬酸脱氢酶和磷酸果糖激酶等分解酶类受能荷的抑制，而丙酮酸羧化酶，乙酰CoA羧化酶，天冬氨酸激酶却在同样的能荷下被激活。9、 巴斯德效应。本质是能荷调节，巴斯德在研究酵母发酵

53、时发现，在通氧的条件下，由于进行呼吸作用，酒精产量大大下降，糖的消耗速率也下降，这种有氧呼吸抑制发酵的作用叫做巴斯德效应。10、 简述在初级代谢调节中，提高细胞渗透性主要有哪些方法？（1）限制培养基中生物素浓度在15mg|l，这样可以控制细胞膜中脂质的合成，从而控制代谢物的产量。（2）通过诱变育种的方法，筛选细胞透性突变株。(3)添加表面活性剂或脂溶剂，将脂类从细胞壁中溶解出来，使细胞壁疏松，通透性增强。(4)添加青霉素。(5)控制锰离子，锌离子浓度，干扰细胞壁和细胞膜的形成。11.名词解释；营养缺陷型突变株，抗反馈控制突变株，组成型突变株，抗性突变株。 营养缺陷性菌株：是野生型菌株经过人工诱变或自发突变失去合成某种成长因子的能力，只能在完全培养基或补充了相应的生长因子的基本培养基中才能正常生长的变异菌株。 组成型突变株：操纵基因或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌株不经诱导也能正常合成诱导酶的调节突变型，称为组成型突变株。 抗反馈控制突变株：初级代谢产物高产菌株的筛选需要打破原微生物原有的反馈调节系统.降低终端产物浓度:筛选终产物营养缺陷型、筛选细胞通透性改变的突变株(营养缺陷型、温度敏感型、溶菌酶敏感型突变株) 。 抗性突变株：由于基因突变而使原始菌株发生了对某种化学药物或致死因子抗性的变异类型.12.简述