第5章微生物代谢 习题解答 填空题 分解代谢合成代谢大分子物质小分子物质产生小分子物质大分子物 质 消耗 光能自养 光合作用 异养 呼吸作用 3.EMP ED HMP 4.酵母茵八叠球菌P运动发酵单胞茵 5.EMP PK HK HMIP乙醇或乙酸 6.丙酸发酵 丁酸发酵2,3一丁二醇混合酸 7,底物 氧化 光合 底物水平 8.电子传逆 最终电子受体 9.厌氧条件 有氧条件降低好氧呼吸 10.延胡索酸 11.无机物 氧化磷酸化H:NH.HS Fe”消耗 12.光反应 13.自养式 异养式 C0:的固定（羧化反应） 被固定C0的还原（还原反应）C0,受体 的再生柠檬酸裂合酶乙酸丙酮酸 1A.“Park”核苷酸(UDP-N乙酰胞壁酸五肽) 欣聚触单体分子转肽酶 15.生物固氮共生固氮体系自生固氮体系联合固氨体系 16.固酶 钼铁蛋白(MoFe)固氮酶还原酶铁蛋白(Fe】 17.指数期后期 稳定期 初级代谢产物 抗生素 激素生物碱毒素 色素维 生素 18.酶活性的调节 酶最的调节 19.顺序反馈抑制协同反馈抑制同工酶组合激活和抑制 20.葡萄糖乳B一半乳糖苷酶乳降解物激活蛋白(CAP)或cAMP受体蛋白 (CRP) 选择题 1.2 2. 3. 4. ( 5. 6. (47.(2 (2 0 (2) 11 2) (2) 14.6 15 (4 16.④17.(18.2)9.(2 20 (2) 是非题 1+ 2. -3.-4.+5.-6.+7. 10.- 11.- 12.- 3. 14. 15 16. + 17.+18.- 19.+ 20. + 问答题 1.主要差别是葡萄糖生成丙酮酸的途径不同。酵母菌和某些细菌（胃八叠球菌、肠杆菌）的 菌株通过EMP途径生成丙酮酸，而某些细菌（运动发酵单胞菌、厌氧发酵单胞菌）的茵株 通过ED途径生成丙阳酸。丙酸之后的途径完全相同。 2.底物水平磷酸化，发酵过程中往往伴随着 一些高能化合物的生成，如EMP途径中的1 酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生 成。底物水平磷酸化可以存在于发酵过程中，也可以存在于呼吸过程中，但产生能量相
对较少。 氧化磷酸化，在锁整解和一酸后环讨程中.形成的NADOPIH和下ADH,诵时申子传 递系统将电子传递给电子受体（氧或其他氧化性化合物）.同时偶联T 成的生 物过程 光合磷酸化，光能转变成化学能的过程。当 :个叶绿素（或细茵叶绿素）分子吸收光量 时，叶绿素（或细菌叶绿素）即被激活，导致叶绿素（或细菌叶绿素）分子释放一个电子被氧 化，释放出的电子在电子传递系统的传递过程中逐步样放能量，偶联ATP的合成。主要 分为光合细菌所特有的环式光合磷酸化和绿色植物、藻类和蓝细茵所共有的产氧型非环 式光合磷酸化作用 3.无氧呼吸是微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NADP、FAD或FM 等电子载体，再经电子传递系统传给氧化型化合物，作为其最终电子受体，从而生成还 原型产物并释放出能量的过程。一般电子传递系统的组成及电子传递方向为： NADP)+Fp黄素蛋白+Fe·S(铁疏蛋白)→CoO(辅酶O)→Cvb+Ctc+Cvta→Cvta 无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO、NO、S0、S,O、CO,等，或延制 索酸())等外源受体，氧化还原电位差都小于氧气，所以生成的能量不如有氧呼 产生的多 4.共生固氮体系： 根窟菌(Rhizobium)与豆料植物共生： 弗兰克氏菌(Frankia)与非豆科树木共生： 蓝细茵 与某些植物共生 自生固氮体系： 好氧自生固氮菌(4 otobacter,Azotomonas,.ctc片 厌氧白生周氨菌(Clastridium: 兼性厌氧自生固氨第(Bacillus. ebsiella,ct): 大多数光合茵（蓝细茵，光合细菌） 原校生物：蓝细菌 产氧 真核生物：藻类及其他绿色植物 非环式光合磷酸化 光能营养型生物 、不产氧（仅原核生物有）：
①光合细一环式光合碳酸化 ②绿蓝细菌的非环式光合磷酸化 ③嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的 光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜 的细菌视紫红质吸收光能后 在膜内外建立质子浓度差。非环式光合磷酸化是绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型光 合作用。光能取动下.电子从反应中心，工(Pg」)的叶绿素a出发，通过申子传递，连同光 反应中心Ⅱ(Ps)水的光解生成的H,生成还原力：光反应中心Ⅱ(SⅡ)由水的光解产生氧 气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心PSI,期间生成TP,环式光合磷酸化为 光合细菌所特有】 光能驱动下 子从菌绿素分子出发，通过电 子传递链的循环 又回到菌 绿素，期间产生ATP,还原力米自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。有些光合细茵目 只有一个光合系统，但也以非环式光合磷酸化的方式合成TP,如绿硫细菌和绿色细菌，从 光反应中心释放出的高能电子经铁硫蛋白、铁氧还蛋白、黄紊蛋白，最后用于还原NAD生成 H.反应中心，的还原依靠外源电子供体如S、SO等。外源申子供体在氧化过得中放出 电子，经电子传递系统传给失去了电子的光合色素，使其还原， 同时偶联ATP的生成。嗜盐 细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合 用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜 内外建立质子浓世弟，再由它来推动AT中豫合成ATP 6。化能自养微生物氧化无机物而获得能量和还原力，能量的产生是通过电子传递链的氧化 唤酸化形式， 电子受体通常是O,因此，化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H NH4、HS和F©2“，还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，同时需要消耗能量。 (1)氨的氧化。NH和亚硝酸NO,是作为能源的最普通的无机氮化合物，能被亚硝化细 菌和硝化细茵氧化。 ②疏的氧化硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的疏化合物（包括疏化物 元茶硫、硫代疏酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能原。HS首先被氧化成元煮硫，随☑ 被疏氧化酶和细胞色素系统氧化成亚硫酸盐，放出的电子在传递过程中可以偶联产生 ATP. (3)铁的氧化。 从亚铁到高铁的生物氧化 对少数细菌来说也是一种产能反应，但这个 过程只有少量的能量被利用。亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁疏杆菌(Thiobacillus rooxidans)中进行了较为详细的研究.在低pH环境中这种细菌能利用亚铁氧化时放出的 能量生长，在该茵的呼吸链中发现了一种含铜的铁硫芮蓝蛋白((rusticyanin),它与几种 Cyte和一种Cyta氧化酶构成电子传递链 (4)氢的氧化。氢细菌能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2,也能利用其他有机物生 长，氢细菌的细胞膜上有泛鼠、维生素K2及细胞色素等呼吸链组分。在这类细菌中， 电子直接从氢传递给电子传递系统，电子在呼吸链传递过程中产生ATP 7.革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段（图5-10） (1)细胞质中的合成。 ①葡萄糖一→从乙酰葡符胺-UDP(G-UDP)→N-乙酰胞壁酸-UDP(M-UDP) ②M一UDP一“Park”核苷酸，即UDP一W一乙酰胞壁酸五肽 (2)细胞膜中的合成。“Pak"核苷酸一肽聚糖单体分子 3)细胞膜外的 素抑制转肽 青霉素是肽聚籍单体五肽尾末端的D一丙氨 酸一D一丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。 8。有两种特殊的保护系统。()分化出异形胞，其中缺芝光反应中心Ⅱ，异形胞的呼吸强度 大于正常细胞，其超氧化物歧化南的活性高。(2)非异形胞的保护方式：①时间上的分隔 保护，白天光合作用，晚上固氮作用：②群体细胞中的某些细胞失去光反应中心Ⅱ，而
进行固氨作用：③提高过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性来除去有毒氧化物。 9.相对于初级代谢而言， 一般认为，微生物在一一定的生长时期.以初级代产物为前齿 合成一些对微生物自身生命活动无明确生理功能的物质的过程，称为次级代谢。这 程形成的产物，即为次级代谢产物。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的化合物。 根据其作用，可将其分为抗生素、微素、生物减、毒素、色素及维生素等多种类别。 次级代谢装占， 1)次级代谢的生理意义不像初级代那样明确，次级代途径某个环节发华喷碍，到 使不能合成某 个次级代谢产物，而不影响菌体的生长繁殖 (2)次级代谢与初级代谢关系密切，初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体。 (3)次级代谢一般发生在菌体指数生长后期或稳定期，也会受到环境条件的影响。 4)次级代附产物的合成，因黄株不同而异，但与分类地位无关，两种完全不同米源的 微生物可以产生同一种次级代谢产物。 (5)质 与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成 (6)次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此与现代发酵产业密切相 关。 (7)次级代谢产物的合成通常被细胞严密控制 某此抗生尝的产生可以被加在发壁培养基中的导物透导产生，可在发接养基中加入 诱导物来增加产量。易代谢氨源如铵盐以及高浓度的磷酸盐，对某些抗生素的产生有抑制作 在发酵培养基避免使用高浓度的铵盐和使用低浓度或亚适量的磷酸盐可以防止抑制作用」 10,在微生物中，以天冬氨酸为原料，通过分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲疏氨酸（图5 一3)：为了解除正常的代谢调节以获得赖氨酸的高产菌林，工业上选育了谷氨酸棒杆菌 (Coryne bacterium glutamicum)的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种，这个菌种由 不能合成高丝氨酸脱氢醇(HSDH),故不能合成高丝氨酸，也就不能产生苏氨酸和甲疏氨酸 在添加适量高丝氨酸（或苏氨酸和甲疏氨酸）的条件下，在含有较高籍和铵盐的培养基上，能 产生大量的整氨酸。 工苏氮脱 天冬 天冬氨酸确酸 天冬氨酸半留 图3-3谷氨酸棒杆茵分支代谢合戒氨酸、苏破和甲硫氨酸