《现代工业发酵调控学》课后习题

《现代工业发酵调控学》课后习题

《第一章》

1,不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？

答：细胞生物学家关注单细胞的形态变化，特别是细胞的分裂方式；而生化学者对成千个与

生长有关的酶反应，动力学及代谢途径感兴趣，认为生长是所有化学成分有秩序的相互作用

的结果。生物物理学者则认为细胞是热力学不平衡的开放系统，与其周围环境进行物质与能

量的交流，特别是在燧的溢流上。生化工程师把生长看做是生物催化剂数量的增长，通常以

质量和细胞数目的增长来表达细胞的生长。分化是生物的细胞形态和功能向不同的方向发

展，由一般变为特殊的现象。

2,有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球

的松紧？

答：生长过程中添加易利用的碳源，如葡萄糖，加快搅拌，供氧改善能使菌团变得密实；反

之，用乳糖、搅拌缓慢或供氧跟不上，则菌团变得疏松.

3,微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？

答：微生物生长可分为三个时期，延滞期、对数生长期、静止期。停滞期的长短影响因素有

接种量、接种种子生长期、种子培养基与发酵培养基的相似度、培养基的营养富集度等。

4,生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的

测定，您倾向于用什么方法，说出你的理由

答:因为生通过长量的测定可以判断菌体代谢情况,从而控制菌体的发酵得到所需发酵产物。

对谷氨酸、青霉素发酵菌浓的测定，可用比浊法。操作简便、快速有效、精密度高。

8,有哪些因素会影响微生物的生长

答：物理环境，如温度搅拌、空气流量、渗透压、水活度；化学环境，如pH值、溶氧度二

氧化碳、碳源、氮源、有机酸等。

9,温度对微生物的生长影响表现在哪些方面

答：温度会影响没得活性，从而影响微生物的生长。温度过高会使酶失活，低温，酶活性弱，

不同的温度，可能改变酶的合成种类，从而改变微生物的代谢形式。

10,水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？

答：水活度用同一温度下溶液蒸汽压与纯水蒸汽压的比值表示。在一定范围内，比生长速率

随水活度增大而增大，超过一定界值时，比生长速率随水活度继续增大而迅速下降。

13,生长速率对细胞大小和DNA包内含量有何影响

答：一般情况下，微生物生长速率越快，细胞个体越大，DNA含量下降。

14,生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点

答：生长得率是是假定所利用的基质与生成的细胞之间的固定化学计量关系。表示方式有：

分子得率系数、碳转化效率、以电平均数为基准的得率、基于热的产生的得率、以耗氧为基

准的得率和基于克分子ATP消耗的得率。

15,生长得率取决于哪些因素？

答:①碳源的性质②基质的分解代谢途径③提供任何复杂基质，菌便省略若干合成途径④

同化其他养分⑤不利于离子平衡的抑制性物质⑥生成ATP反应的效率的变化⑦菌的生理

状态⑧微生物的遗传特性。

17,描述菌丝顶端的生长机制。

答：大多数菌丝顶端有泡囊聚集，泡囊内有细胞壁溶解酶和细胞壁合成酶，当生长停止时，

泡囊在顶端消失，并分布在次顶部生长区。泡囊内的细胞壁溶解酶溶解细胞壁，使细胞壁局

部取得可塑性，细胞壁由于原生质的压力而扩展，泡囊与质膜融合，释放出细胞壁合成酶,

合成新的细胞壁。

《第二章》

1,糖的分解代谢主要通过哪些途径，由葡萄糖分解为C02和H20可以得到多少ATP

答：糖的分解代谢主要有糖酵解途径（EMP）、己糖单磷酸途径（IMP）、三竣酸循环（TCA）、

ED、磷酸解酮酶途径（PK）。由葡萄糖分解为C02和H20可以得到30个ATP。

2,微生物是如何利用淀粉和纤维素的？

答：将淀粉和纤维素分解成葡萄糖，再通过糖代谢的各种途径进行分解代谢。

3,莽草酸途径是用来做什么的，其终产物是怎样合成的，其中间体是哪些初级代谢物的次

级代谢物？

答：莽草酸途径是用来合成芳香族氨基酸的途径。

4,丁二胺又称腐胺，在生理学上有何意义

答：它可以调节细胞的渗透压，保证细菌细胞内部的离子强度大致不变。培养基的渗透压增

加引起腐胺的迅速排泄和钾离子的吸收，使细胞渗透压也增加，离子强度保持大致不变。

5,在脂肪酸合成中生物素起什么作用，试述其作用机制

答：脂肪酸生物合成反应是有乙酰CoA按化酶催化的。而无任哪一种竣化酶，都需要与生物

素共价结合形成碳载体，在能启动脂肪酸合成反应。

《第三章》

b试举三个例子，说明微生物代谢是如何高度调节的

答：①微生物生长在含有单一有机化合物为能源的合成培养基中，所有大分子单体合成速率

通大分子的合成速率是协调一致的②任何一种单体的合成，如能从外援获得并能进入细胞

内，单体的合成自动终止，参与反应的酶的合成也停止③微生物只有在某些有机质存在是,

才会合成一花这些基质的酶。

2,随生长速率的提高，细胞平均质量，DNA,rRNA,总RNA含量会发生什么变化

答：随着生长速率的提高，细胞平均质量下降，DNA含量下降，rRNA含量下降，总RNA含量

下降。

4,J0C0B-M0N0D操纵子假说如何解释诱导酶的合成机制

答：当没有诱导物时，阻遏基因产生阻遏蛋白与草种基因结合，阻止结构基因转录，但有诱

导物存在时，诱导物会与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白失活，结构基因得以转录产生诱导酶。

5,如何才能绕过微生物的固有调节机制，大量生产诱导酶？试举两种你认为可行的富集方

法？

答：①在诱导物为限制性基质的恒化器中筛选：将诱导型微生物放在含诱导物浓度很低的恒

化器中培养，这有利于不需要诱导物的组成型突变株的生长，而诱导型亲株的生长缓慢逐渐

被恒化器淘汰，已达到富集组成型突变株的作用。

②基因工程：利用基因工程技术敲除调节基因或使调节基因失活，使无需诱导物就能大量产

生诱导酶。

6,什么是分解代谢物阻遏，其生长和溶氧曲线有哪些特征性的变化

答:指培养基中某种基质的存在会阻遏细胞中其相应酶的合成速率。其生长会出现二次生长,

即阻遏被去除后，微生物会再次生长。溶氧先下降、稳定、再上升再下降。

7,cAMP在分解代谢物阻遏作用中起什么作用

答：cAMP可以促进可诱导酶的大量合成，cAMP可以与cAMP-受体蛋白结合形成cAMP-CRP复

合物，此复合物与启动基因结合，能增强基因对RNA酶的亲和力，从而增加转录的频率。

cAMP-CRP复合物在P上的结合时RNA集合没结合到P上所必需。

8,试举一个例子说明耐分解代谢物阻遏的突变株筛选原理

答：在葡萄糖一脯氨酸琼脂平板上筛选耐分解代谢的脯氨酸氧化酶的菌株，因脯氨酸氧化酶

的合成受葡萄糖的阻遏，野生型擒住不能生长在这样的培养基上，只有耐分解代谢阻遏的突

变株才能从氧化脯氨酸中获得所需氮源。

筛选原理：以一种能引起分解代谢阻遏的基质作为唯一氮源，用含这种氮源的培养基筛选

精油变得菌株。

9,什么是反馈抑制和反馈阻遏，试比较诱导和反馈阻遏作用的分子水平机制

答：反馈抑制是指末端代谢产物抑制其合成途径中参与前几步反应的酶活性；反馈阻遏则是

指末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用。

反馈抑制中，末端代谢产物与阻遏蛋白结合，激活阻遏蛋白的活性，从而使与操纵基因0

结合，阻止该酶的合成。反馈阻遏中，末端代谢产物阻遏合成途径中所有的酶的合成。

10,试举例证明两种你认为可行的避开末端代谢产物反馈调节的方法

答：①改变培养环境条件来限制末端代谢产物在细胞内部的累积，如在谷氨酸发酵是，采用

连续型培养，边加入新鲜发酵液边流出产物。②从遗传上改造微生物，使之对末端产物反馈

调节不敏感。

11,叙述用结构类似物筛选耐末端代谢产物调节的突变株的原理

答：正常情况下，细胞中过量末端代谢产物（如氨基酸A）会抑制与其生物合成途径的酶。

氨基酸A可用于蛋白质的合成，氨基酸类似物/V具有元计算A一样的调节作用，但不能用

于合成蛋白质。经诱变处理的野生型菌株在含有氨基酸类似物A'的培养基中培养时，绝大

多数不能合成氨基酸A的细胞死亡，只有那些对类似物A'不敏感的抗性突变菌株能合成氨

基酸A。

12,叙述分支代谢途径的调节方式，同工酶，协同反馈，积累反馈

答：同工酶：在一个细胞中催化同一反应的酶

协同反应：几种分支代谢产物都存在时才能抑制没得活性

积累反馈：积累作用

13,赖氨酸生产菌株同非生产菌株在赖氨酸合成的调节方式有什么不同

答：

14,为什么生物素浓度对谷氨酸发酵的成败至关重要

答：生物素能改变谷氨酸生产菌的细胞膜通透性，生物素浓度低，能使细胞大量分泌谷氨酸。

15,不同谷氨酸生产菌种的两个共同特征是什么

答：a-酮戊二酸脱氢酶的缺乏和对生物素的需求。

16,为什么氧不利于酵母EMP途径而有利于HMS途径

答:氧可能钝化EMP途径的酶，从而降低EMP途径的物流，高浓度的氧对IIMS途径有利。

在有氧条件下，EMP途径所需的辅因子被呼吸系统抢走，从而造成葡萄糖利用速率与EMP途

径总的运行速率下降。

17,糖代谢中的巴斯德效应和克列博特里效应有何不同？

答：巴斯德效应是对发酵活性的抑制，酵母在有氧条件下细胞得率比厌氧下高，氧抑制酵母

糖发酵生成乙醇；克列伯特里效应是呼吸酶合成的抑制，有氧条件下葡萄糖发酵为乙醇。

18,溶解氧对于三较酸循环的酶和呼吸链的酶有什么影响？

答:(P129)

19,什么是代谢工程，代谢流分析，代谢控制分析

答：代谢工程：通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或运用重组DNA技术来

创造新的化合物。

代谢流分析:一种计算流经各种途径的物流技术，用于描述不同途径的相互作用和围绕支点

的物流分布。

代谢控制分析：通过一途径的物流和以物流控制系数来表示的酶活之间的关系。

《第四章》

1,次级代谢物及其生物合成有哪些特征

答：次级代谢产物是某些微生物在生命循环的某一个阶段产生的物质，一般是在的产生菌生

长终止后合成的。

①不在产生菌生长期合成，而在随后的生产期形成②种类繁多，含有不寻常的化学键③一

种菌可以产生结构相近的一簇抗生素④一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传与环境因素

⑤一种微生物的不同菌株可以产生分子结构完全不同的次级代谢产物⑥在生长期向生产期

过渡时，菌体在形态学上会发生一些变化⑦次级代谢产物合成是由多基因控制的代谢过程。

2,什么是抗生素生源学，您认为哪些见解叫符合实际

答：又称为生物发生学，是研究一些天热物质发生、存在的原因。以及它对宿主、环境的作

用的学科。竞争需要、调节功能、代谢维持产物、进化遗留等见解符合实际。

3,试举例三个初级代谢和次级代谢相连的中间体

答：莽草酸、a-氨基己二酸、丙酮酸

4,如何区分基质，中间体，和前体

答：基质：培养基中能被微生物吸收利用的物质前体是指加入到发酵培养基中的某些化合

物，它能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身结构无多大变化，有些还具有促进产物

合成的作用；中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同物质，它们均

被进一步代谢，最终获得该途径的终产物。

5,初级代谢的基本中间体通常是经什么样的修饰后才能用于抗生素的合成

答：①碳架的少许改动②分子氧化还原水平的改变③环化形成杂环④消旋化

6,前体有哪些作用，一般通过哪些方法研究作用？

答：①起抗生素建筑材料作用②诱导抗生素生物合成作用。

7,前体是如何从初级代谢向专门的次级代谢合成途径的

答：通过次级代谢途径的第一种酶

8,脂肪酸与聚酮化物如红酶内酯的合成有哪些异同

答：

9,肽类抗生素的合成与多肽，蛋白质合成的主要差异是什么？

答：不用蛋白质合成所用的转录一翻译机构，故不需核糖体、tRNA和mRNA。肽类抗生素合

成过程中氨基酸组装的顺序表现在负责此合成的酶上。

10,大环内酯抗生素的生物合成受哪些因素的影响？

答：①丙醇的促进作用，丙醇除了可以作为红霉素合成的前体外，还起诱导作用，能诱导红

霉