1、第五章微生物代謝習題填空題：1 代謝是細胞內發生的全部生化反應的總稱，主要是由分解代謝和合成代謝兩個過程組成。微生物的 分解代謝是指大分子物質在細胞內降解成小分子物質，并_產生能量的過程；合成代謝是指利用小分子物質在細胞內合成大分子物質，并消耗能量的過程。2.生態系統中，光能自養微生物通過光合作用能直接吸收光能并同化 C02 異養微生物分解有 機化合物，通過呼吸作用產生 CO23微生物的 4 種糖酵解途徑中，EMP是存在于大多數生物體內的一條主流代謝途徑；ED是存在于某些缺乏完整 EMP 途徑的微生物中的一種替代途徑，為微生物所特有；HMP_是產生 4 碳、5 碳等中間產物，為生物合成提供多種

2、前體物質的途徑。4. _酵母菌和八疊球菌的乙醇發酵是指葡萄糖經EMP_途徑分解為丙酮酸后，進一步形成乙醛，乙 醛還原生成乙醇；運動發酵單胞菌的乙醇發酵是利用 ED 途徑分解葡萄糖為丙酮酸，量后生成乙醇。5 同型乳酸發酵是指葡萄糖經EMP_途徑降解為丙酮酸，丙酮酸在乳酸脫氫酶的作用下被NADH 還原為乳酸。異型乳酸發酵經PK 、 HK 和 HMP途徑分解葡萄糖，代謝終產物除乳酸外，還有乙醇或乙酸。6 微生物在糖酵解生成丙酮酸基礎上進行的其他種類的發酵有丁二醇發酵、混合酸發酵、丙酸發酵和丁酸發酵等。丁二醇發酵的主要產物是2, 3 一丁二醇混合酸,混合酸發酵的主要產物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。7 產

3、能代謝中，微生物通過底物水平磷酸化和氧化磷酸化將某種物質氧化而釋放的能量儲存在ATP 等高能分子中；光合微生物則通過光合磷酸化將光能轉變成為化學能儲存在ATP 中。_底物水平磷酸化既存在于發酵過程中，也存在于呼吸作用過程中。&呼吸作用與發酵作用的根本區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物，而是交給電子傳遞系統，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體 。9 巴斯德效應是發生在很多微生物中的現象，當微生物從厭氧條件_轉換到有氧條件下，糖代謝速率 降低，這是因為好氧呼吸比發酵作用更加有效地獲得能量。10.無氧呼吸的最終電子受體不是氧，而是外源電子受體，像N03-、NO2-

4、;、SO42- s2o3-、CO2 等無機化合物，或延胡索酸等有機化合物。化能自養微生物氧化無機物而獲得能量和還原力。能量的產生是通過氧化磷酸化磷酸化形式，電子受體通常是O2電子供體是H2、 NH4、 H2S 和 Fe2+還原力的獲得是逆呼吸鏈的方向進 行傳遞，消耗能量。12 光合作用是指將光能轉變成化學能并固定C02 的過程。光合作用的過程可分成兩部分：在光反應中光能被捕獲并被轉變成化學能，然后在暗反應中還原或固定 C02 合成細胞物質。13 微生物有兩種同化 C02 的方式：_自養式和異養式。自養微生物固定 C02 的途徑主要有 3 條：卡爾文 循環途徑，可分為CC2的固定（羧化反應）、被

5、固定 CO 的還原（還原反應）和CC2受體的再生3 個階段；還原性三羧酸途徑，通過逆向的三羧酸循環途徑進行，多數酵與正向三羧酸循環途徑相同，只有依賴于ATP 的_檸檬酸裂合酶是個例外；乙酰輔酶 A 途徑，存在于甲烷產生菌、硫酸還原苗和在發酵過程中將C02 轉變乙酸的細菌中，非循環式 CO2 固定的產物是乙酸和丙酮酸 。14.Staphylococcus aureus 肽聚糖合成分為 3 個階段：細胞質中合成的“Park”核苷酸（uDP 一 N 一乙酰胞壁 酸五肽），在細胞膜中進一步合成肽聚糖單體，然后在細胞膜外壁引物存在下合成肽聚糖。青霉素在細胞膜外抑制分子轉肽酶的活性從而抑制肽聚糖的合成。1

6、5.微生物將空氣中的 N2：還原為 NH3 的過程稱為_生物固氮。該過程中根據微生物和其他生物之間相互的關系，固氮體系可以分為共生固氮體系、自生固氮體系和聯合固氮體系 3 種。16. 固氮酶包括兩種組分：組分 I（P1）是固氮酶_,是一種鉬鐵蛋白（MoFe）,由 4 個亞基組成；組分n（P2）是一種固氮酶還原酶，是一種鐵蛋白（Fe），由兩個亞基組成。P1、P2 單獨存在時，都沒有活性，只 有形成復合體后才有固氮酶活性。17. 次級代謝是微生物生長至指數期后期或穩定期，以初級代謝產物為前體，合成一些對微生物自身生命活動無明確生理功能的物質的過程。次級代謝產物大多是分子結構比較復雜的化合物如_抗生

7、素激素、生物堿、毒素、色素及維生素等多種類別。18酶的代謝調節表現在兩種方式：酶活性的調節是一種非常迅速的機制，發生在酶蛋白分子水平上；酶量的調節是一種比較慢的機制，發生在基因水平上。19分支代謝途徑中酶活性的反饋抑制可以有不同的方式，常見的方式是_順序反饋抑制_、_協同反饋抑制_、 _同工酶反饋抑制_、_組合激活和抑制 _等。20. 細菌的二次生長現象是指當細苗在含有葡萄糖和乳糖的培養摹中生長時，優先利用_葡萄糖_，當其耗盡后，細菌經過一段停滯期，不久在乳糖一B半乳糖苷酶的誘導下開始合成乳糖，細菌開始利用降解 物激活蛋白(CAP)或 cAMP_。該碳代謝阻遏機制包括cAMP和受體蛋白(CRP

8、)的相互作用。 選擇題( 4 個答案選 1)：1 化能自養微生物的能量來源于(2)。(1) 有機物 (2) 還原態無機化合物 (3) 氧化態無機化合物 (4) 日光 2下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途徑中，( (1) ) 是最普遍的、存在于大多數生物體內的一條主流代謝途徑。(1)EMP 途徑(2)HMP 途徑(3)ED 途徑(4)WD 途徑3.下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途徑中，(3)是存在于某些缺乏完整EMP 途徑的微生物中的一種替代途徑，產能效率低，為微生物所特有。(1)EMP 途徑(2)HMP 途徑(3)ED 途徑(4)WD 途徑4.酵母菌和運動發酵單胞菌乙醇發酵的區別是( (1) ) 。

9、(1) 糖酵解途徑不同 (2) 發酵底物不同 (3) 丙酮酸生成乙醛的機制不同 (4) 乙醛生成乙醇的機制不同5.同型乳酸發酵中葡萄糖生成丙酮酸的途徑是( (1) ) 。(1)EMP 途徑(2)HMP 途徑(3)ED 途徑(4)WD 途徑6.由丙酮酸開始的其他發酵過程中， 主要產物是丁酸、丁醇、異丙醇的發酵是( (4) ) 。(1) 混合酸發酵 (2) 丙酸發酵 (3) 丁二醇發酵 (4) 丁酸發酵7.ATP 或 GTP 的生成與高能化合物的酶催化轉換相偶聯的產能方式是(2)。(1) 光合磷酸化 (2) 底物水平磷酸化 (3) 氧化磷酸化 (4) 化學滲透假說8.下列代謝方式中，能量獲得最有效

10、的方式是( (2) ) 。(1) 發酵(2) 有氧呼吸 (3) 無氧呼吸 (4) 化能自養9 卡爾文循環途徑中COa 固定(羧化反應)的受體是(2)。(1) 核酮糖 -5磷酸 (2) 核酮糖 -1 ， 5-Z 磷酸(3)3 磷酸甘油醛 (4)3 磷酸甘油酸10.C02 固定的還原性三羧酸途徑中，多數酶與正向三羧酸循環途徑相同，只有依賴ATP( (2)是個例外。(1) 檸檬酸合酶 (2) 檸檬酸裂合酶 (3) 異檸檬酸脫氫酶 (4) 琥珀酸脫氫酶11.青霉素抑制金黃色葡萄球菌肽聚糖合成的( (2) ) 。(1)細胞膜外的轉糖基酶(2)細胞膜外的轉肽醇(3)細胞質中的“ Park”核苷酸合成(4)

11、細胞膜中肽聚糖單體分子的合成.12.不能用于解釋好氧性固氮茁其固氮酶的抗氧機制的是( (4) ) 。(1) 呼吸保護作用 (2) 構象保護 (3) 膜的分隔作用 (4) 某些固氮酶對氧氣不敏感13.以下哪個描述不符合次級代謝及其產物( (2) ) 。(1) 次級代謝的生理意義不像初級代謝那樣明確 (2) 次級代謝產物的合成不受細胞的嚴密控制 (3) 發生在指數生長后期 和穩定期 (4) 質粒與次級代謝的關系密切14.細菌的二次生長現象可以用 ( (3) ) 調節機制解釋。(1) 組合激活和抑制 (2) 順序反饋抑制 (3) 碳代謝阻遏 (4) 酵合成誘導15. 下面對于好氧呼吸的描述 (4)

12、) 是正確的。(1) 電子供體和電子受體都是無機化合物 (2) 電子供體和電子受體都是有機化合物 (3) 電子供體是無機化合物， 電子受體 是有機化合物 (4) 電子供體是有機化合物，電子受體是無機化合物16. 無氧呼吸中呼吸鏈末端的氫受體是 (4) ) 。(1) 還原型無機化合物 (2) 氧化型無機化合物 (3) 某些有機化合物 (4) 氧化型無機化合物和少數有機化合物17. 厭氧微生物進行呼吸嗎 ?( (1) )(1) 進行呼吸，但是不利用氧氣 (2) 不進行呼吸，因為呼吸過程需要氧氣(3) 不進行呼吸，因為它們利用光合成作用生成所需 ATP(4) 不進行呼吸，因為它們利用糖酵解作用產生所

13、需 ATP18. 碳水化合物是微生物重要的能源和碳源，通常 (2) ) 被異養微生物優先利用。(1) 甘露糖和蔗糖 (2) 葡萄糖和果糖 (3) 乳糖 (4) 半乳糖19.延胡索酸呼吸中，( (2) ) 是末端氫受體。(1) 琥珀酸 (2) 延胡索酸 (3) 甘氨酸 (4) 蘋果酸20. 硝化細菌是： (2)(1) 化能自養菌，氧化氨生成亞硝酸獲得能量 (2) 化能自養菌.氧化亞硝酸生成硝酸獲得能量 (3) 化能異養菌，以硝酸鹽 為量終的電子受體 (4) 化能異養菌，以亞硝酸鹽為最終的電子受體是非題1. 無氧呼吸和有氧呼吸一樣也需要細胞色素等電子傳遞體，也能產生較多的能量用于生命活動.但由于部

14、分能量隨電子轉移傳給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸產生的多。“2. CO2是自養微生物的唯一碳源，異養微生物不能利用CO 作為輔助的碳源。X3. 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。X4. 支持細胞大量生長的碳源，可能會變成次級代謝的阻遏物。V5. 光能營養微生物的光合磷酸化沒有水的光解，不產生氧氣。X6. 次級代謝的生理意義不像初級代謝那樣明確，但是某些次級代謝產物對于該微生物具有特殊的意義，如與孢子的啟動形成有關。V7. 目前知道的所有固氮微生物都屬于原核生物和古生菌類。V8.Stickland 反應對生長在厭氧和蛋白質豐富環境中的微

15、生物非常重要，使其可以利用氨基酸作為碳源、能源和氮源。V9. 當從厭氧條件轉換到有氧條件時，微生物轉向有氧呼吸，糖分解代謝速率加快。X10. 反硝化作用是化能自養微生物以硝酸或亞硝酸鹽為電子受體進行的無氧呼吸。X11. 由于藍細菌的光合作用產生氧氣，所以藍細菌通常都不具有固氮作用。X12. 底物水平磷酸化只存在于發酵過程中，不存在于呼吸作用過程中。X13. 底物水平磷酸化既存在于發酵過程中，也存在于呼吸作用過程中。V14. 發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。V15. 氧化磷酸化只存在于有氧呼吸作用中，不存在于發酵作用和無氧呼吸作用中。X16. 發酵作用是專

16、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，其產能機制都是底物水平磷酸化反 應。V17. 延胡索酸呼吸中，琥珀酸是末端氫受體延胡索酸還原后生成的還原產物，不是一般的中間代謝產物。V18. 自養微生物同化 CO 需要大量能量，能量來自于光能、無機物氧化或簡單有機物氧化所得的化學能。X19. CO2固定的途徑中，卡爾文循環途徑存在于綠色植物、藻類、藍細菌和幾乎所有的自養型微生物包括光能自養和化能自養微生物中，而還原性三羧酸途徑和乙酰輔酶A 途徑只存在于某些細菌中。V20. 青霉素抑制肽聚糖分子中肽橋的生物合成，因此對于生長旺盛的細胞具有明顯的抑制作用，而對于休止細胞無抑制 作用。V問

17、答題：1比較酵母菌和細菌的乙醇發酵。2 試比較底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP 的產生。3什么是無氧呼吸 ?比較無氧呼吸和有氧呼吸產生能量的多少，并說明原因。4.比較自生和共生生物固氮體系及其微生物類群。5比較光能營養微生物中光合作用的類型。6 簡述化能自養微生物的生物氧化作用。7說明革蘭氏陽性細菌細胞肽聚糖合成過程以及青霉素的抑制機制。&藍細菌是一類放氧性光合生物，又是一類固氮菌，說明其固氮酶的抗氧保護機制。9說明次級代謝及其特點。如何利用次級代謝的誘導調節機制及氮和磷調節機制來提高抗生素的產量？10.如何利用營養缺陷突變株進行賴氨酸發酵工業化生產？解答：1 主要差別是

18、葡萄糖生成丙酮酸的途徑不同。酵母菌和某些細菌（胃八疊球菌、腸桿菌）的菌株通過 EMP途徑生成丙酮酸，而某些細菌（運動發酵單胞菌、厭氧發酵單胞菌）的菌株通過 ED 途徑生成丙酮酸。丙 酮酸之后的途徑完全相同。2底物水平磷酸化，發酵過程中往往伴隨著一些高能化合物的生成，如EMP 途徑中的 1, 3 一二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。這些高能化合物可以直接偶聯ATP 或 GTP 的生成。底物水平磷酸化可以存在于發酵過程中，也可以存在于呼吸過程中，但產生能量相對較少。氧化磷酸化，在糖酵解和三羧酸循環 過程中，形成的 NAD（P）H 和 FADH 通過電子傳遞系統將電子傳遞給電子受體（氧或其他氧化性化合

19、物）, 同時偶聯ATP 合成的生物過程。光合磷酸化，光能轉變成化學能的過程。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 ）即被激活，導致葉綠素 （或細菌葉綠素 ）分子釋放一個電子被氧化，釋放出的電子在電子傳遞系統的傳遞過程中逐步釋放能量，偶聯ATP 的合成。主要分為光合細菌所特有的環式光合磷酸化和綠色植物、藻類和藍細菌所共有的產氧型非環式光合磷酸化作用。3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NAD（Pj、FAD 或 FMN 等電子載體，再經電子傳遞系統傳給氧化型化合物，作為其最終電子受體，從而生成還原型產物并釋放出能量的過程。 一般電子傳遞系統的組成

20、及電子傳遞方向為：NAD（P） 一 FP（黃素蛋白）一 Fe s（鐵硫蛋白）一 CoQ 輔酶 Q） cyt b Cyt c Cyt a cyt a， 。無氧 呼吸的最終電子受體不是氧，而是像 NO、NQ、SO2、SO一、CO 等，或延胡索酸（fumarate）等外源受 體，氧化還原電位差都小于氧氣，所以生成的能量不如有氧呼吸產生的多。4.共生固氮體系：根瘤菌（尺zobium）與豆科植物共生；弗蘭克氏菌（Frank :尬）與非豆科樹木共生；藍細菌(eyanoba(舶 ria)與某些植物共生；藍細菌與某些真菌共生。自生固氮體系：好氧自生固氮菌(Azotobacter ，Azotom on as,

21、etc);厭氧自生固氮菌(Clostridium);兼性厭氧自生固氮菌(BOcillus ，Klebsiella ，etc);大多數光合菌(藍細菌，光合細菌)。5. 光合細菌一環式光合磷酸化；綠硫細菌的非環式光合磷酸化；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。嗜鹽細菌紫膜上的細菌視紫紅質吸收光能后，在膜內外建立質子濃度差。非環式光合磷酸化是綠色植物、藻類和藍細菌所共有的產氧型光合作用。光能驅動下，電子從光反應 中心 l(PsI)的葉綠素 a 出發，通過電子傳遞鏈，連同光反應中心U(Psn)水的光解生成的 H：生成還

22、原力；光反應中心u(Psn)由水的光解產生氧氣和電子，電子通過電子傳遞鏈，傳給光反應中心Ps I，期問生成 ATP環式光合磷酸化為光合細菌所特有。光能驅動下，電子從菌綠素分子出發，通過電子傳遞鏈的循環， 又回到菌綠素，期間產生 ATP 還原力來自環境中的無機化合物供氫，不產生氧氣。有些光合細菌雖只 有一個光合系統，但也以非環式光合磷酸化的方式合成ATP 如綠硫細菌和綠色細菌，從光反應中心釋放出的高能電子經鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白、黃素蛋白，最后用于還原NAD 生成 NADH 反應中心的還原依靠外源電子供體如 S2-、SQ2一等。外源電子供體在氧化過程中放出電子，經電子傳遞系統傳給失去了電 子的光合

23、色素，使其還原，同時偶聯 ATP 的生成。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。嗜鹽細菌紫膜上的細 菌視紫紅質吸收光能后，在膜內外建立質子濃度差，再由它來推動ATP 酶合成 ATPf原核生物：藍細菌”產氧真核生物：藻類及其他綠色植物卜非環式光合磷酸化 光能菅養型生物J不產氧(僅原核生物有)：6. 化能自養微生物氧化無機物而獲得能量和還原力。能量的產生是通過電子傳遞鏈的氧化磷酸化形式，電子受體通常是 Q，因此，化能自養菌一般為好氧菌。電子供體是H2、NF4、H2S 和 Fe還原力的獲得是逆呼吸鏈的方向進行傳遞，同時

24、需要消耗能量。A 氨的氧化。NH 和亞硝酸(N0f)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。B 硫的氧化。硫桿菌能夠利用一種或多種還原態或部分還原態的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽)作能源。F2S 首先被氧化成元素硫， 隨之被硫氧化酶和細胞色素系統氧化成亞硫酸鹽， 放出的電子在傳遞過程中可以偶聯產 生 ATP C鐵的氧化。從亞鐵到高鐵的生物氧化，對少數細菌來說也是一種產能反應，但這個過程只有 少量的能量被利用。亞鐵的氧化僅在嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans )中 進行了較為詳細的研究。在低 pH 環

25、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 現了一種含銅的鐵硫菌藍蛋白(rusticyanin)，它與幾種 cyt c 和一種 cyt a，氧化酶構成電子傳遞鏈。 D 氫的氧化。氫細菌能利用分子氫氧化產生的能量同化 CG 也能利用其他有機物生長。氫細菌的細胞膜上 有泛醌、維生素 K:及細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，電 子在呼吸鏈傳遞過程中產生 ATP7. 革蘭氏陽性菌肽聚糖合成的 3 個階段(圖 510)。A 細胞質中的合成。葡萄糖N 乙酰葡糖胺一 UDP(G-UDP 一 N 一乙酰胞壁酸一 UDP( uDP)MUD 一 “Park”核苷酸，即 UD N 一乙酰胞壁酸五肽B 細胞膜中的合成。“ Park”核苷酸一肽聚糖單體分子。C 細胞膜外的合成。青霉素抑制轉肽酶。青霉素是肽聚糖單體五肽尾末端的D 一丙氨酸一 D 一丙氨酸的結構類似物，兩者競爭轉肽酶的活力中心。8. 有兩種特殊的保護系統。A 分化出異形胞，其中缺乏光反應中心n,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。B 非異形胞的保護方式：時間上的分隔保護，白天光合作用，晚上固氮 作用