微生物代謝習題及答案

第六章一名解

微生物的代謝習題及參考答案．發(fā)酵．呼吸作用．有氧呼吸．無氧呼吸．異型乳酸發(fā)酵．生物固氮．硝化細菌．光合細菌．生物氧化．初級代謝產(chǎn)物：．次級代謝產(chǎn)物：．巴斯德效應(yīng)：．反：．氧化磷酸化二填題．微生物的種糖酵解途徑中，是在于大多數(shù)生物體內(nèi)的一條主流代謝途徑；是存在于某些缺乏完整途的微生物中的一替代途徑微物所特有；是生等中間產(chǎn)物，為生物合成提供多種前體物質(zhì)的途徑。．同型乳酸發(fā)酵是指葡萄糖經(jīng)途降解為丙酮酸，丙酮酸在乳酸脫氫酶的作用下被還為乳酸異型乳酸發(fā)酵經(jīng)、和途分解葡糖。代謝終產(chǎn)物除乳酸外，還有。．微生物在糖酵解生成丙酮酸基礎(chǔ)上進行的其他種類的發(fā)酵有丁二醇發(fā)酵、混合酸發(fā)酵、發(fā)酵和發(fā)等。丁二醇酵的主要產(chǎn)物是，發(fā)的主要產(chǎn)物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。．產(chǎn)能代謝中，微生物通過磷酸化和磷酸化將某種物質(zhì)氧化而釋放的能量儲存在等能分子中光微生物則通過磷酸化將光能轉(zhuǎn)變成為化學能儲存在ATP中。磷化既存在于酵過程中，也存在于呼吸作用過程中。．呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別是呼吸作用中電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給。．巴斯德效應(yīng)是發(fā)生在很多微生物中的現(xiàn)象，當微生物從轉(zhuǎn)到下糖代謝速率，是因為比發(fā)酵作用更加有效地獲得能量。無呼吸的最終子受體不是氧是外源電子受體像

NO

O

、CO

等無機化合物，或等機化合物。．化能自養(yǎng)微生物氧化而獲得能量和還原力。能量的產(chǎn)生是通過

磷酸化223223形式，電子受體通常是。電子供體是、、和，還原力的獲得是逆呼吸鏈的方向進行傳遞，能。．微生物將空氣中的N還為NH的程稱為該過程中根據(jù)微生物和其他生物之間相互的關(guān)系。固氮體系可以分為、和3種。．次級代謝是微生物生長至或，以為前體，合成一些對微生物自身生命活動無明確生理功能的物質(zhì)的過程。次級代謝產(chǎn)物大多是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物，如、、、、及等種類別。三選題4個案）．化能自養(yǎng)微生物的能量來源于（A有機物B．還原態(tài)無機化合物C．氧態(tài)無機化合物D．日光．列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解徑中）是最普遍的、存在于大多數(shù)生物體內(nèi)的一條主流代謝途徑。A．EMP途B．HEP途；C．徑DWD途．下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途徑中）存在于某些缺乏完整EMP途的A．EMP途B．HEP途；．ED途D．WD途徑．酵母菌和運動發(fā)酵單胞菌乙醇發(fā)酵的區(qū)別是（A糖酵解途徑不同B發(fā)酵底物不同C．酮酸生成乙醛的機制不同．乙醛生成乙醇的機制不同．由丙酮酸開始的其他發(fā)酵過程中，主要產(chǎn)物是丁酸、丁醇、異丙醇的發(fā)酵的是（A混合酸發(fā)酵B丙酸發(fā)酵．二醇發(fā)酵D丁酸發(fā)醇、下列代謝方式中，能量獲得最有效的方式是（A發(fā)酵B．有氧呼吸C無氧呼吸D．化能自養(yǎng)．青霉素抑制金黃色葡萄球菌肽聚糖合成的（A細胞膜外的轉(zhuǎn)糖基酶B細胞膜外的轉(zhuǎn)肽酶C．胞質(zhì)中的Park核苷酸合成D．胞膜中肽聚糖單體分子的合成．下面對于好氧呼吸的描述（）是正確的。．電子供體和電子受體都是無機化合物．電了供體和電子受體都是有機化合物．電子供體是無機化合物，電子受體是有機化合物．電子供體是有機化合物，電子受體是無機化合物．無氧呼吸中呼吸鏈末端的氫受體是（A還原型無機化合物B．氧化型無機化合物C．些有機化合物D．化型無機化合物和少數(shù)有機化合物硝化細菌是（．化能自養(yǎng)菌，氧化氨生成亞硝酸獲得能量．化能自養(yǎng)菌，氧化亞硝酸生成硝酸獲得能量．化能異養(yǎng)菌，以硝酸鹽為最終的電子受體．化能異養(yǎng)菌，以亞硝酸鹽為最終的電子受體11的同型酒精發(fā)酵通過下列哪個途徑進()A、EMP途;BED途徑;C、徑;D、Sticland反2222四是題．無氧呼吸和有氧呼吸一樣也需要細胞色素等電子傳遞體，也能產(chǎn)生較多的能量用于命活動，但由于部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受全，所以生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。．是養(yǎng)微生的惟一碳源，異養(yǎng)微生物不能利用CO作輔助的源，．由于微生物的固氮酶對氧氣敏感，不可逆失活，所以固氮微生物一般都是厭氧或兼性厭氧菌。．光能營養(yǎng)微生物的光合磷酸化沒有水的光解，不產(chǎn)生氧氣。．與促進擴散相比，微生物通過主動運輸吸收營養(yǎng)物質(zhì)的優(yōu)點是什么？．反硝化作用是化能自養(yǎng)微生物以硝酸或亞硝酸鹽為了電子受體進行的無氧呼吸。．底特水平磷酸化只存在于發(fā)酵過程中，不存在于呼吸作用過程中。．發(fā)酵作用的最終電子受體是有機化合物，呼吸作用的最終電子受體是無機化合物。．發(fā)酵作用是專性厭氧菌或兼性厭氧菌在無氧條件下的一種有機物生物氧化形式，其產(chǎn)能機制都是底物水平磷酸化反應(yīng)。．延胡索酸呼吸中，玻珀酸是末端氫受體延胡索酸還原后生成的還原產(chǎn)物，不是一般的中間代謝產(chǎn)物。五簡題．比較自生和共生生物固氮體系及其微生物類群。．比較光能營養(yǎng)微生物中光合作用的類型。．簡述化能自養(yǎng)微生物的生物氧化作用。．藍細菌是一類放氧性光合光物，又是一類固氮菌，說明其固氮酶的抗氧保護機制。．比較呼吸作用與發(fā)酵作用的主要區(qū)別。．試述分解代謝與合成代謝的關(guān)系。．試述初級代謝和次級代謝與微生物生長的關(guān)系。．微生物的次生代謝產(chǎn)物對人類活動有何重要意?9.注下列試驗的陰陽性V-P試驗

甲基紅試驗

產(chǎn)酸產(chǎn)氣試驗傷寒桿菌大腸桿菌產(chǎn)氣桿菌六論題

產(chǎn)酸，不產(chǎn)氣產(chǎn)酸，產(chǎn)氣//．比較酵母菌和細菌的乙醇發(fā)酵。．試比較底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的生。．什么是無氧呼吸？比較無氧呼吸和有氧呼吸產(chǎn)生能量的多少，并說明原因。．說明革蘭低陽性細菌細胞肽聚糖合成過程以及青霉素的抑制機制。說次級代謝及其特點如何用次級代謝的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)機制及氮和磷調(diào)節(jié)機制來提高抗生素的產(chǎn)量？．如何利用營養(yǎng)缺陷突變株進行賴氨酸發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)？22222微生物的謝習題答案一名解．發(fā)酵：是指微生物細胞將有機物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。．呼吸作用：指從葡萄糖或其他有機基質(zhì)脫下的電子（氫）經(jīng)過一系列載體最終傳遞給外源分子氧或其他氧化型化合物并產(chǎn)生較多ATP生物氧化過程。．有氧呼吸：以分子氧作為最終電子受體的呼吸。．無氧呼吸：以氧以外的其他氧化型化合物作最終電子受體的呼吸。．異型乳酸發(fā)酵：是指發(fā)酵終生物中除了乳酸外還有一些乙醇（或乙酸）等產(chǎn)物的發(fā)酵。．生物固氮：微生物將氮還原為氨的過程稱為生物固氮。．硝化細菌：能利用還原無機氮化合物進行自養(yǎng)生長的細菌稱為硝化細菌。．光合細菌：以光為能源，利用或機碳化合物作為碳源，通過電子傳遞產(chǎn)生的菌。．生物氧化：就是發(fā)生在或細胞內(nèi)的一切產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱。生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或脫電子三種。．初級代謝產(chǎn)物：由初級代謝產(chǎn)生的產(chǎn)物稱為初級代謝產(chǎn)物，這類產(chǎn)物包括供機體進行生物合成的各種小分子前體物，單體與多聚體物質(zhì)以及在能量代謝和代謝調(diào)節(jié)中起作用的各種物質(zhì)．次級代謝產(chǎn)物：微生物在次級代謝過程中產(chǎn)生的產(chǎn)物稱次級代謝產(chǎn)物。包括：抗生素，毒素，生長剌激素，色素和維生素等。．巴斯德效應(yīng)：在有氧狀態(tài)下酒精發(fā)酵和糖酵解受抑制的現(xiàn)象，因為該理論是由巴斯德提出的，故而得名。．Stickland反：兩種氨基酸共同參與反應(yīng)，其中一種進行氧化脫氨，脫下來的氫去還原另一氨基酸，使之發(fā)生還原脫氨，二者偶聯(lián)的過程。．氧化磷酸化：物質(zhì)在生物氧化過程中形成的N和可過位于線粒體內(nèi)膜和細菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個過程中偶聯(lián)著ATP的成，這種產(chǎn)生ATP的式稱為氧化磷酸化。二填題．EDHMP；2EMPPKHK，HMP，乙醇或酸．丙酸發(fā)酵，丁酸發(fā)酵2,3—丁二醇混酸；．底物水平，氧化，光合，底物水平5電子傳遞，最終電子受體；．厭氧條件有條件降好呼吸延胡索酸有物氧磷化HNH+H，

，消耗9生物固氮，共生固氮體系，自生固氮系，聯(lián)介固氮體系．指數(shù)后期，穩(wěn)定期，初級代謝產(chǎn)物，抗生素，激素，生物堿，毒素，色素，維生素三選題．B；2A；3．C．A；5．；．B；．B；．D；．D10．B①光合細菌，環(huán)式光①光合細菌，環(huán)式光合磷酸化；②綠硫細菌的非環(huán)式光合磷酸化；．不產(chǎn)氧（僅原核生物有）222432四是題．+2．－；3．－；4．－；．；．－；．－；．；9．；．+五簡題．比較自生和共生生物固氮體系及其微生物類群。答）生氮體系：根瘤菌與豆科植物共生；弗蘭克氏細Frankia)與非豆科植物共生；藍細菌與某些植物共生；藍細菌與某些真菌共生（2自生固氮體系：好氧自生固氮菌；厭氧自生固氮菌Clostridium兼性厭氧自生固氮菌(Bacillus,Klebsiella；大多數(shù)光合細菌（藍細菌，光合細菌）．比較光能營養(yǎng)微生物中光合作用的類型。真核生物：藻類及其他綠色植物產(chǎn)氧原生物：藍細菌非式光合磷酸葉綠素參與的獨特的光合作用。是目前所知的最簡單的光合磷酸化。嗜鹽細菌紫膜上的細菌視紫紅質(zhì)吸收光能后，在膜內(nèi)外建立質(zhì)子濃度差。非環(huán)式光合磷酸化是綠色植物、藻類和藍細菌所共有的產(chǎn)氧型光合作用。光能驅(qū)動下，電子從光反應(yīng)中心I(PS的葉綠素a出，通過電子傳遞鏈，連同光反應(yīng)中心Ⅱ)的光解成的H成還原力；光反應(yīng)中心Ⅱ由水的光解產(chǎn)生氧氣和電子，電子通過電子傳遞鏈，傳給反應(yīng)中心PSI，期間生成。環(huán)式光合磷酸化為光合細菌所特有。光能驅(qū)動下，電子從菌綠素分子出發(fā)，通過電子傳遞鏈的循環(huán)，又回到菌綠素，期間產(chǎn)生ATP，原力來自環(huán)境中的無機化合物供氫，不產(chǎn)生氧氣。有些光合細菌雖只有一個光合系統(tǒng)，但也以非環(huán)式光合磷酸化的方式合成A，綠硫細菌和綠色細菌，從光反應(yīng)中心釋放出的高能電子經(jīng)鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白、黃素蛋白，最后用于還，成。反應(yīng)中心的還原依靠外源電子供體如S2-O等。外源電子供體在氧化過程中放出電子，經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給失去了電子的光合色素，使其還原，同時偶聯(lián)A的成。嗜鹽細菌的光合磷酸化是一種只有嗜鹽菌才有的，無葉綠素或細菌葉綠素參與的獨特的光合作用。是目前所知的最簡單的光合磷酸化鹽菌紫膜上的細菌視紫紅質(zhì)吸收光能后在膜內(nèi)外立質(zhì)子濃度差，再由它來推動ATP酶成。．簡述化能自養(yǎng)微生物的生物氧化作用。答：化能自養(yǎng)微生物氧化無機物而獲得能量和還原力。能量的產(chǎn)生是通過電子傳遞鏈的氧化磷酸化形式，電子受體通常是，因此，化能自養(yǎng)菌一般為好氧菌。電子供體是H、NH+、和

，還原力的獲得是逆呼吸鏈的方向進行傳遞，同時需要消耗能量。氨的氧化。和硝酸NO-)是作為能源的最普通的無機氮化合物，能被亞硝化細菌和硝化細菌氧化。硫的氧化。硫桿菌能夠利用一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化合物(包硫化物、元素22222222硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽作能源。首先被氧化成元素硫，隨之被硫氧化酶和細胞色素系統(tǒng)氧化成亞硫酸鹽，放出的電子在傳遞過程中可以偶聯(lián)產(chǎn)生ATP。鐵的氧化。從亞鐵到高鐵的生物氧化，對少數(shù)細菌來說也是一種產(chǎn)能反應(yīng)，但這個過程只有少量的能量被利用鐵氧化僅在嗜酸性的氧化亞鐵硫桿(ferrooxidans)中行了較為詳細的研究。在低境中這種細菌能利用亞鐵氧化時放出的能量生長，在該菌的呼吸鏈中發(fā)現(xiàn)了一種含銅的鐵硫菌藍蛋白(rusticyanin)，與幾種Cyt和一種Cyta，氧化酶構(gòu)成電子傳遞鏈。氫的氧化。氫細菌能利用分子氫氧化產(chǎn)生的能量同化，能利用其他有機物生。氫細菌的細胞膜上有泛醌、維生素K及胞色素等呼吸鏈組分。在這類細菌中，電子直接從氫傳遞給電子傳遞系統(tǒng)，電子在呼吸鏈傳遞過程中產(chǎn)生。．藍細菌是一類放氧性光合光物，又是一類固氮菌，說明其固氮酶的抗氧保護機制答：有兩種特殊的保護系統(tǒng)。分化出異形胞，其中缺乏光反應(yīng)中心Ⅱ，異形胞的呼吸強度大于正常細胞，其超氧化物歧化酶的活性高(2)異形胞的保護方式：①時間上的分隔保護，白天光合作用，晚上固氮作用；②群體細胞中的某些細胞失去光反應(yīng)中心Ⅱ，而進固氮作用；③提高過氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性來除去有毒氧化物。．比較呼吸作用與發(fā)酵作用的主要區(qū)別。答：呼吸作用和發(fā)酵作用的主要區(qū)別在于基質(zhì)脫下的電子的最終受體不同，發(fā)酵作用脫下的電子最終交給了底物分解的中間產(chǎn)物吸作（無論是有氧呼吸還是無氧呼吸）從基質(zhì)脫下的電最終交給了氧氧吸交給分子氧，無氧呼吸交給了無機氧化物中的氧．試述分解代謝與合成代謝的關(guān)系。答分解代謝為合成代謝提供能量原力和小分子碳架成代謝利用分解代謝提供的能量，還原力將小分子化合物合成前體物而合成大分子合代謝的產(chǎn)物大分子化合物是分解代謝的基礎(chǔ)，分解代謝的產(chǎn)物又是合成代謝的原料，它們在生物體內(nèi)偶聯(lián)進行，相互對立而又統(tǒng)一，定著生命的存在和發(fā)展。．試述初級代謝和次級代謝與微生物生長的關(guān)。答：初級代謝是微生物細胞中的主代謝，它為微生物細胞提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)，決定微生物細胞的生存和發(fā)展，它是微生物不可缺少的代謝。次級代謝并不影響微生物細胞的生存，它的代謝產(chǎn)物并不參與組成細胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。次生代謝產(chǎn)物對細胞的生存來說是可有可無的如，當一個紅色色素的賽氏桿菌變?yōu)椴划a(chǎn)紅色色素的菌株后，該菌照樣進行生長繁殖。．微生物的次生代謝產(chǎn)物對人類活動有何重要意答：人類可利用微生物有益的次生代謝產(chǎn)物為人類的生產(chǎn)，生活服務(wù)：利用有益抗生素防治動植物病害，如用青霉素治療人上呼吸道感染疾病，用井崗霉素防治水稻紋枯病。利用有益的毒素，如利用蘇云金桿菌產(chǎn)生的伴胞晶體毒素防治鱗翅目害蟲。利用微生物生產(chǎn)維生素，例如利用真菌生產(chǎn)維生素B。利用微生物生產(chǎn)植物生長剌激素，如鐮刀菌產(chǎn)生的赤霉素可促進植物生長。利用微生物生產(chǎn)生物色素安全無毒，如紅曲霉產(chǎn)生的紅色素。還可以利用霉菌生產(chǎn)麥角生物堿用于治療高血壓等病。9.注下列試驗的陰陽性答：傷寒桿菌大腸桿菌產(chǎn)氣桿菌

V-P試驗——＋

甲基紅試驗＋＋—

產(chǎn)酸產(chǎn)氣試驗產(chǎn)酸，不產(chǎn)氣產(chǎn)酸，產(chǎn)氣//2332233222六論題比較酵菌和細菌的乙醇發(fā)酵。答：主要差別是葡萄糖生成丙酮酸的途徑不同。酵母菌和某些細菌(胃疊球菌、腸)的菌株通過途徑生成丙酮酸，而某些細運動發(fā)酵單胞菌、厭氧發(fā)酵單胞菌的菌株通過途徑生成丙酮酸。丙酮丙酮酸后的途徑完全相同。．試比較底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的生。答：底物水平磷酸化．發(fā)酵過程中往往伴隨著一些高能化合物的生成，如途徑中的，3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇丙酮酸。這些高能化合物可以門按偶聯(lián)ATP或GTP的成。底物水平磷酸化可以以存在于發(fā)酵過程中．也可以存在于呼吸過程中，但產(chǎn)生能量相對較少。氧化磷酸化，在糖酵解和三羧酸循環(huán)過程中，形成的NAD(P))If和FADH通過電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給電子受氧或其他氧化性化合)，同時偶聯(lián)ATP合的生物過程。光合磷酸化，光能轉(zhuǎn)變成化學能的過程。當一個葉綠素(或細菌葉綠素)分子吸收光量子時，葉綠素或細菌葉綠素)即激活，導(dǎo)致葉綠素或細菌葉綠素)分子釋放一個電子被氧化，放出的電子在電子傳遞系統(tǒng)的傳遞過程中逐步釋放能量，偶聯(lián)ATP的成。主要分為光合細菌所特有的環(huán)式光合磷酸化和綠色植物、藻類和藍細菌所共有的產(chǎn)氧型非環(huán)式光合磷酸化作用。．什么是無氧呼吸？比較無氧呼吸和有氧呼吸產(chǎn)生能量的多少，并說明原因。答：無氧呼吸是微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給+、FAD或FMN等電子載休再電子傳遞系統(tǒng)傳氧化型化合物作為最終電子受體從生成還原型產(chǎn)物并釋出能量的過程；一般電子傳遞系統(tǒng)的組成及電子傳遞方向為：NAD(P)→FP(素蛋白)→．S(鐵硫蛋㈠→CoQ(酶Q)bCyt→→Crt。無氧呼吸的最終電子受體不是氧，而是像NO-NO-、SO2-、S、等，或延胡索酸(fumarate)外源受體，氧化還原電位差都小于氧氣，以生成的能量不如有氧呼吸產(chǎn)生的多。．說明革蘭低陽性細菌細胞肽聚糖合成過程以及青霉素的抑制機制。答：革蘭氏陽性菌肽聚糖合成的階段。細胞質(zhì)中的合成。葡萄糖N-乙酰葡糖胺UDP(G-UDP)→N-乙酰胞壁酸-UDP(M-UDP)M-UDP→“Park苷酸，即UDP-N-乙酰胞酸五肽細胞膜中的合成Park核苷酸一肽聚糖單體分子。細胞膜外的合成。青霉素抑制轉(zhuǎn)肽酶。青霉素是肽聚糖單體五肽尾末端的D-丙氨酸D-丙氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，兩者競爭轉(zhuǎn)肽酶的活力中心。．明次級代謝及其特點。如何利次級代謝的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)機制及氮和磷調(diào)節(jié)機制來提高抗生素的產(chǎn)量？答：相對于初級代謝而言，一般認為，微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物自身生命活動無明確生理功能的物質(zhì)的過程，稱為次