第五章 微生物的新陈代谢

一、名词解释：

1.新陈代谢 2.生物氧化 3.呼吸 4.无氧呼吸 5.发酵 6.氧化磷酸化 7.光合磷酸化 8.底物水平磷酸化 9.Stickland 反应 10.不产氧光合作用 11.产氧光合作用 12.呼吸作用 13.有氧呼吸 14.生物氧化 15.合成代谢 16.分解代谢 17.产能代谢 18.耗能代谢 19.环式光合磷酸化 20.初级代谢 21.初级代谢产物 22.次级代谢 23.次级代谢产物 24.电子传递磷酸化 25.巴斯德效应 26.异型乳酸发酵 27.生物固氮 28.硝化细菌 29.光合细菌

二、填空题

1.微生物的4种糖酵解途径中，（ ）是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径；（ ）是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有；（ ）是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。

2.同型乳酸发酵是指葡萄糖经（ ）途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸。异型乳酸发酵经（ ）、（ ）和（ ）途径分解葡萄糖。代谢终产物除乳酸外，还有（ ）。

3.微生物在糖酵解生成丙酮酸基础上进行的其他种类的发酵有丁二醇发酵、混合酸发酵、（ ）发酵和（ ）发酵等。丁二醇发酵的主要产物是（ ），（ ）发酵的主要产物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。

4.产能代谢中，微生物通过（ ）磷酸化和（ ）磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；光合微生物则通过（ ）磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP中。（ ）磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。

5.呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给（ ）系统，逐步释放出能量后再交给（ ）。

6.巴斯德效应是发生在很多微生物中的现象，当微生物从（ ）转换到（ ）下，糖代谢速率（ ），这是因为（ ）比发酵作用更加有效地获得能量。

7.无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像

NO3?、NO2?、SO42?、S2O32?、CO2等无机化合物，或（ ）等有机化合物。

8.化能自养微生物氧化（ ）而获得能量和还原力。能量的产生是通过（ ） 磷酸化形式，电子受体通常是O2。电子供体是（ ）、（ ）（ ）、和（ ），还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，（ ）能量。

9.微生物将空气中的N2还原为NH3的过程称为（ ）。该过程中根据微生物和其他生物之间相互的关系。固氮体系可以分为（ ）、（ ）和（ ）3种。

10.次级代谢是微生物生长至（ ）或（ ），以（ ）为前体，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。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的化合物，如（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）及（ ）等多种类别。

11.DNA主要由以下几种脱氧核苷酸聚合而成：（ ），（ ），（ ），（ ）。

12.RNA是由（ ），（ ），（ ），（ ）等四种核苷酸聚合而成。

13.合成代谢是（ ）能代谢。 14.分解代谢是（ ）能代谢。 15.毒素是（ ）类的物质。

16.白喉毒素是一种（ ）毒素；破伤风毒素是一种（ ）毒素。 17.异养微生物合成代谢所需要的能量来自己糖降解的（ ），（ ），（ ）和（ ）。

18.异养微生物合成代谢所需要的还原力来自己糖降解的（ ），（ ），（ ）和（ ）。

19.在发酵过程中，葡萄糖首先通过（ ）途径产生2个（ ）。 20.细菌生长所需要的戊糖、赤藓糖等可以通过（ ）途径产生。

21.磷脂是由脂肪酸和糖酵解的中间产物（ ）合成的。

22.脂肪酸的合成是周期性逐步增长的，并且每一次周期增加（ ）个碳原子。前体物在各种酶的作用下，通过一系列反应可合成微生物细胞的（ ），（ ），（ ），（ ）等细胞物质。

23.合成代谢可分为（ ），（ ），（ ）等三个阶段。 24.微生物的脂类物质主要分成两类，一类是（ ），另一类是（ ）。 25.酰基载体蛋白在（ ）的合成中起重要作用。

26.微生物的次生代谢产物包括：（ ），（ ），（ ），（ ），（ ）。

27.各种抗菌素对产生它们的微生物本身（ ），，对它种微生物有（ ）。 28.无氧呼吸是以（ ）作为最终电子受体。

29.一分子葡萄糖经有氧呼吸彻底氧化可产生（ ）个ATP。 30.光合磷酸化有（ ）和（ ）两种。 31.发酵是在（ ）条件下发生的。

32.每一分子葡萄糖通过酵母菌进行乙醇发酵产生（ ）个ATP。

33.一分子葡萄糖通过德氏乳酸杆菌进行正型乳酸发酵可产生（ ）个ATP。 34.正型乳酸发酵的产物有（ ），（ ）。

35.在合成代谢中，能量的直接来源是（ ）中的高能磷酸键的水解。 36.微生物优先利用的能源物质是（ ）。

37.微生物在进行生命活动过程中所消耗的能量有两个来源，即（ ）和（ ）。 38.自养微生物所需能量来自（ ）或（ ）。

39.发酵的产能水平较（ ）呼吸作用的产能水平较（ ）。 40.微生物可利用（ ），（ ）为原料逐步合成脂肪酸。 41.大多微生物的产能方式是（ ）。

42.在化能营养菌中，异养微生物的能量来自（ ）。 43.厌氧型微生物可通过（ ）和（ ）产能。

44.微生物在厌氧条件下进行的发酵有（ ），（ ），（ ）等。 45.自养微生物吸收CO2途径有（ ）和（ ）。

46.乳酸发酵一般要在（ ）条件下进行，它可分为（ ）和（ ）乳酸发酵。

47.（ ）和（ ）都能进行光合磷酸化产能。

48.有氧呼吸是以（ ）为电子受体，还原产物是（ ）。

49.无氧呼吸中的外源电子受体有（ ），（ ）和（ ）等物质。 50、细胞物质的合成除了需要能量以外，还需要（ ）和（ ）。 51.细胞物质合成所需的还原力是指（ ），（ ）。 52.对于异养型微生物来说，单糖通常是（ ）产生的。 53.脂肪酸在微生物代谢中主要参与（ ）的组成。 54.酵母菌主要产生（ ）族维生素。

55.次生代谢产物是（ ）的结果。

56.生物体主要通过（ ）反应获得能量，并将能量储藏在（ ）的高能磷酸键中。

57.微生物的产能方式主要有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 58.硝化细菌，硫化细菌可以通过（ ）取得能量。

49.葡萄糖发酵能为微生物生长提供（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等。

60.乙醇发酵是一种（ ）发酵，进行乙醇发酵的微生物主要有（ ）和（ ）。

61.根据外源电子受体的性质不同，可以将呼吸分为（ ）呼吸和（ ）呼吸两种类型，前者以（ ）为电子受体，后者以（ ）作为电子受体。

62.常见的作为前体物碳架的有机物有（ ）、（ ）、（ ） 等。 63.在蛋白质合成中，tRNA一端和（ ）连接，另一端带有三个反密码子，它决定能否与（ ）上的相应三联体连接。

64.形成聚?－羟基丁酸的起始物为：（ ）。

65.N-乙酰胞壁酸是细菌细胞壁肽聚糖的组成成分之一，它的形成过程为：UDP-N-乙酰葡萄糖胺+（ ）+NADPH2?UDP-N-乙酰胞壁酸+（ ）。

66.与卡尔文循环相比，乙酰CoA固定CO2不能将其转变为（ ），只能固定或贮藏CO2。

67.卡尔文循环中两个特征性酶是（ ）和（ ）。 68.细菌产生的毒素可分为（ ）和（ ）。

69.常见的小分子前体碳架物质中的磷酸糖有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。

70.自养微生物进行合成代谢所需要的还原力来自（ ）和（ ）。 71.微生物细胞内外积累代谢产物的种类和数量主要取决于它们的（ ）和（ ）。

72.在有氧呼吸过程中，葡萄糖经（ ）途径产生丙酮酸，丙酮酸进入（ ）被彻底氧化成（ ）和（ ），在TCA环中可产生（ ）ATP。

73.在乙醇发酵过程中，酵母菌利用（ ）途径将葡萄糖分解成（ ），然后在（ ）酶作用下， 生成（ ），再在（ ）酶的作用下，被还原成乙醇 。

74.1分子葡萄糖经丁酸发酵可产生（ ）个ATP，经丙酮丁醇发酵可产生（ ）个ATP，经混合酸发酵可产生（ ）个ATP。

75.在发酵过程中，可供微生物发酵的基质通常是（ ）物质，在发酵过程中有机物既是（ ），又是氧化还原反应中的（ ）。

76.EMP途径，HMP途径，ED途径三者相比，产能最多的途径是（ ），产还原力最多的途径（ ），产小分子碳架最多的途径是（ ）。

77.分子氧的存在对专性厌氧菌（ ），由于它们缺少（ ），不能把电子

传给（ ），因此专性厌氧菌生长所需要的能量靠（ ）产生。

三、选择题

1.化能自养微生物的能量来源于（ ）。

（1）有机物 （2）还原态无机化合物 （3）氧化态无机化合物 （4）日光

2.下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，（ ）是最普遍的、存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径。

（1）EMP途径 （2）HEP途径 （3）ED途径 （4）WD途径

3.下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，（ ）是存在于某些缺乏完整EMP途径的 （1）EMP途径 （2）HEP途径 （3）ED途径 （4）WD途径 4.酵母菌和运动发酵单胞菌乙醇发酵的区别是（ ）。 （1）糖酵解途径不同 （2）发酵底物不同

（3）丙酮酸生成乙醛的机制不同 （4）乙醛生成乙醇的机制不同

5.由丙酮酸开始的其他发酵过程中，主要产物是丁酸、丁醇、异丙醇的发酵的是（ ）。 （1）混合酸发酵 （2）丙酸发酵 （3）丁二醇发酵 （4）丁酸发醇 6.下列代谢方式中，能量获得最有效的方式是（ ）。

（1）发酵 （2）有氧呼吸 （3）无氧呼吸 （4）化能自养 7.青霉素抑制金黄色葡萄球菌肽聚糖合成的（ ）。

（1）细胞膜外的转糖基酶 （2）细胞膜外的转肽酶

（3）细胞质中的“Park”核苷酸合成 （4）细胞膜中肽聚糖单体分子的合成 8.下面对于好氧呼吸的描述（ ）是正确的。 （1）电子供体和电子受体都是无机化合物 （2）电了供体和电子受体都是有机化合物

（3）电子供体是无机化合物，电子受体是有机化合物 （4）电子供体是有机化合物，电子受体是无机化合物 9.无氧呼吸中呼吸链末端的氢受体是（ ）。

（1）还原型无机化合物 （2）氧化型无机化合物

（3）某些有机化合物 （4）氧化型无机化合物和少数有机化合物 10.硝化细菌是（ ）。

（1）化能自养菌，氧化氨生成亚硝酸获得能量 （2）化能自养菌，氧化亚硝酸生成硝酸获得能量 （3）化能异养菌，以硝酸盐为最终的电子受体 （4）化能异养菌，以亚硝酸盐为最终的电子受体 11.Lactobacillus 是靠（ ）产能

（1） 发酵 （2）呼吸 （3）光合作用 12.Anabaena 是 靠 （ ） 产 能.

（1） 光合作用 （2） 发酵 （3） 呼吸

13.ATP含有（ ）个高能磷酸键。 （1）一 （2）二 （3） 三 14.自然界中的大多数微生物是靠（ ）产能。 （1） 发酵 （2） 呼吸 （3） 光合磷酸化

15.在原核微生物细胞中单糖主要靠（ ）途径降解生成丙酮酸。 （1） EMP （2） HMP （3） ED 16.在下列微生物中（ ）能进行产氧的光合作用 （1） 链霉菌 （2） 蓝细菌 （3）紫硫细菌 17.反硝化细菌进行无氧呼吸产能时，电子最后交给（ ）。 （1） 无机化合物中的氧 （2）O2 （3） 中间产物 18.Nitrobacter进行呼吸产能时电子最终交给：（ ） （1） O2 （2）无机化合物中的氧 （3） 中间产物 19.在Chlorobium 细胞中存在有：（ ）

（1）光合系统1 （2）光合系统2 （3） （1）（2）都有 20.参与肽聚糖生物合成的高能磷酸化合物是：（ ） （1） ATP （2） GTP （3）UTP

21.在Anabaena 细胞中因为存在有（ ）所以能产NADPH2。 （1）光合系统1 （2）光合系统2 （3） （1）（2）都有 22.细菌PHB生物合成的起始化合物是：（ ） （1）乙酰CoA （2）乙酰ACP （3） UTP

23.下列光合微生物中，通过光合磷酸化产生NADPH2的微生物是：（ ） （1） 念珠藻 （2） 鱼腥藻 （3） （1）（2） 两菌 24.氢细菌产生ATP的电子传递系统存在于：（ ）

（1） 细胞壁中 （2） 细胞膜中 （3） 细胞质中

四、是非题

1.无氧呼吸和有氧呼吸一样也需要细胞色素等电子传递体，也能产生较多的能量用于命活动，但由于部分能量随电子转移传给最终电子受全，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。

2.CO2是自养微生物的惟一碳源，异养微生物不能利用CO2作为辅助的碳源， 3.由于微生物的固氮酶对氧气敏感，不可逆失活，所以固氮微生物一般都是厌氧或兼性厌氧菌。

4.光能营养微生物的光合磷酸化没有水的光解，不产生氧气。 5.与促进扩散相比，微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么？

6.反硝化作用是化能自养微生物以硝酸或亚硝酸盐为了电子受体进行的无氧呼吸。 7.底特水平磷酸化只存在于发酵过程中，不存在于呼吸作用过程中。

8.发酵作用的最终电子受体是有机化合物，呼吸作用的最终电子受体是无机化合物。 9.发酵作用是专性厌氧菌或兼性厌氧菌在无氧条件下的一种有机物生物氧化形式，其产

能机制都是底物水平磷酸化反应。

10.延胡索酸呼吸中，玻珀酸是末端氢受体延胡索酸还原后生成的还原产物，不是一般的中间代谢产物。

五、简答题

1.比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。 2.比较光能营养微生物中光合作用的类型。 3.简述化能自养微生物的生物氧化作用。

4.蓝细菌是一类放氧性光合光物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。 5.试述分解代谢与合成代谢的关系。

6.试述生物氧化的形式、过程、功能及类型。

7.化能异养微生物进行合成代谢所需要的还原力可通过哪些代谢途径产生？

8.自然界中的微生物在不同的生活环境中可通过哪些方式产生自身生长所需要的能量？

9.EMP途径能为合成代谢提供哪些物质？ 10.HMP途径可为合成代谢提供哪些物质？ 11.ED途径可为合成代谢提供哪些物质？ 12.举例说明微生物的几种发酵类型。 13.比较呼吸作用与发酵作用的主要区别 。

六、论述题

1.比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。

2.试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。 3.什么是无氧呼吸？比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少，并说明原因。 4.说明革兰低阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。

5.说明次级代谢及其特点。如何利用次级代谢的诱导调节机制及氮和磷调节机制来提高抗生素的产量？

6.如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产？

7.在化能异养微生物的生物氧化中，其基质脱氢和产能的途径主要有哪几条？试比较各途径的主要特点。

8.试述 EMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 9.试述 TCA 循环在微生物产能和发酵生产中的重要性。 10.在微生物能量代谢中 ATP 的产生途径有哪几条？ 11.试比较呼吸、无氧呼吸、发酵的异同点。

12.细菌的酒精发酵途径如何？它与酵母菌的酒精发酵有何不同？细菌的酒精发酵有何优缺点？

13.青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌？其制菌机制如何？

14.如何运用代谢调控理论使微生物合成比自身需求量更多的有用代谢产物？举例说明。

参考答案：

一、名词解释：

1.新陈代谢：是指发生在活细胞中的各种分解代谢与合成代谢的总和。其中，分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸(ATP)形式的能量或还原力(或称还原当量，以[H]表示)的作用；合成代谢则与分解代谢相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP 形式的能量与[H]形式的还原力一起合成大分子的过程。

2.生物氧化：生物氧化是指发生在活细胞中的一系列产能性氧化反应的总称。 3.呼吸：呼吸是指底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量(ATP)的生物氧化方式。呼吸必须在有氧条件下进行，因此又叫有氧呼吸。

4.无氧呼吸：无氧呼吸又称厌氧呼吸，是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。

5.发酵：无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应。

6.氧化磷酸化：又称电子传递磷酸化，是指呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生 ATP 的作用。

7.光合磷酸化：由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成 ATP 的过程成为光合磷酸化。

8.底物水平磷酸化：是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物，并且这些高能磷酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联 ATP 合成。

9.Stickland 反应:以一种氨基酸作氢供体和以另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特发酵类型，称为 stickland 反应。stickland 反应的产能效率很低，每分子氨基酸仅产1个ATP。

10.产氧光合作用：在某些光合细菌(如红螺菌中),由于没有光反应中心Ⅱ的存在，不能光解水,因而没有氧气放出,故称为不产氧光合作用。

11.产氧光合作用：在蓝细菌中,由于有光反应中心Ⅱ的存在,能光解水，并有氧气放出,故称产氧光合作用。

12.呼吸作用：葡萄糖在好氧和兼性好氧微生物里通过氧化作用放出电子，该电子经电子传递链传给外源电子受体分子氧或其它氧化型化合物生成水或其它还原型产物，并 伴随有能量放出的生物学过程，称为呼吸作用。

13.有氧呼吸：指以分子氧作为最终电子受体的氧化作用。 14.生物氧化：生物体中有机物质氧化而产生大量能量的过程。

15.合成代谢：由小分子物质合成复杂大分子物质并伴随着能量消耗的过程。 16.分解代谢：营养物质或细胞物质降解为小分子物质并伴随着能量产生的过程。

17.产能代谢：微生物通过呼吸或发酵作用分解基质产生能量的过程。 18.耗能代谢：微生物在合成细胞大分子化合物时消耗能量ATP的过程。

19.环式光合磷酸化：在某些光合细菌里，光反应中心的叶绿素通过吸收光而逐出电子使自己处于氧化状态，逐出的电子通过电子载体铁氧还蛋白，泛醌，细胞色素b 和细胞色素c组成的电子传递链的传递，又返回叶绿素，从而使叶绿素分子又回复到原来的状态。电子在传递过程中产生ATP，由于在这种光合磷酸化里电子通过电子传递体的传递后又回到了叶绿素分子本身，故称环式光合磷酸化。

20.初级代谢：指能使营养物质转变成机体的结构物质,或对机体具有生理活性作用的物质代谢以及能为机体提供能量的一类代谢.称初级代谢。

21.初级代谢产物：由初级代谢产生的产物称为初级代谢产物，这类产物包括供机体进行生物合成的各种小分子前体物，单体与多聚体物质以及在能量代谢和代谢调节中起作用的各种物质。

22.次级代谢：某些微生物为了避免在初级代谢过程中某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。

23.次级代谢产物：微生物在次级代谢过程中产生的产物称次级代谢产物。包括：抗生素，毒素，生长剌激素，色素和维生素等。

24.电子传递磷酸化：基质被氧化时脱下的电子经电子传递链传给电子受体过程中发生磷酸化作用生成ATP 的过程,一般常将电子传递磷酸化就叫做电子传递磷酸化

25.巴斯德效应：在有氧状态下酒精发酵和糖酵解受抑制的现象，因为该理论是由巴斯德提出的，故而得名。

26.异型乳酸发酵：是指发酵终生物中除了乳酸外还有一些乙醇（或乙酸）等产物的发酵。

27、 生物固氮：微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮。

28.硝化细菌：能利用还原无机氮化合物进行自养生长的细菌称为硝化细菌。 29.光合细菌：以光为能源，利用CO2或有机碳化合物作为碳源，通过电子传递产生ATP的细菌。

二、填空题 1.EMP ED HMP

2.EMP PK HK HMP 乙醇或乙酸

3.丙酸发酵 丁酸发酵 2,3—丁二醇 混合酸 4.底物水平 氧化 光合 底物水平 5.电子传递 最终电子受体

6.厌氧条件 有氧条件 降低 好氧呼吸 7.延胡索酸

8.有机物 氧化磷酸化 H2 NH4 H2S Fe 消耗

9.生物固氮 共生固氮体系 自生固氮体系 联介固氮体系

10.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

+

2+

11. 腺嘌呤脱氧核苷酸，鸟嘌呤脱氧核苷酸，胸腺嘧啶核苷酸，胞嘧啶脱氧核苷酸 12. 腺嘌呤核苷酸，鸟嘌呤核苷酸，尿嘧啶核苷酸，胞嘧啶核苷酸 13. 耗。 14. 产。 15. 蛋白质。 16. 蛋白质，蛋白质。

17. EMP途径，HMP途径，ED途径，TCA循环 18. EMP途径，HMP途径，ED途径，TCA循环 19. 糖酵解，丙酮酸 20. HMP

21. 磷酸二羟丙酮

22. 2，核酸，蛋白质，脂类，多糖 23. 产生三要素，合成前体物，合成大分子 24. 磷脂，脂肪 25. 细菌脂肪酸。

26. 维生素，抗生素，生长刺激素，毒素，色素 27. 无害，杀伤作用 28. 无机化合物中的氧 29. 30

30.环式，非环式 31. 厌氧 32. 2 33. 2 34. 乳酸，ATP 35. ATP 36. 单糖 37. 光能，化能 38. 无机物的氧化，光能 39. 低，高 40.乙酰CoA，CO2 41. 呼吸作用 42. 有机物氧化分解 43. 发酵，呼吸

44. 乙醇发酵，乳酸发酵，丁酸发酵 45. 卡尔文循环，乙酰CoA途径 46. 厌氧，正型，异型

47. 蓝细菌，红螺菌（绿硫菌属） 48. O2，H2O

49. NO3，SO4，CO3 50、还原力，小分子碳架 51. NADPH2，NADH2 52. 外源性单糖通过互变 53. 磷脂 54. B

55. 正常代谢途径不畅通时增强支路代谢 56. 生物氧化，ATP

57. 呼吸，无机物氧化，发酵，光合磷酸化 58. 无机物氧化

59. ATP，NADH2，NADPH2，小分子碳架物质 60.厌氧，酵母菌，某些细菌

61. 有氧，无氧，分子氧，无机化合物中的氧 62. 丙酮酸，?-酮戊二酸，磷酸烯醇式丙酮酸 63. 氨基酸，mRNA 64. 乙酰ACP

65. 2脂酰-ACP，2ACP-SH 66. 糖

67. 磷酸核酮糖激酶，1，5-二磷酸核酮糖羧化酶 68. 内毒素，外毒素

69. 1-P-葡萄糖，6-P-葡萄糖，5-P-核糖，4--P-赤藓糖 70.消耗ATP情况下的反向电子传递，非环式光合磷酸化 71. 遗传性，环境条件

72. EMP，TCA循环，CO2，H2O，18个 73. 糖酵解，丙酮酸，脱氢，乙醛，脱羧 74. 3，2，2.5

75. 多糖分解的单糖，被氧化的基质，最终电子受体。 76. EMP途径，HMP途径，EMP途径

77. 有害，细胞色素系统，O2，跨膜质子运动

三、选择题 1.(2) 2.(1) 3.(3) 4.(1) 5.(4) 6.(2) 7.(2)

-2-2-

8.(4) 9.(4) 10.(2) 11.(1) 12.(1) 13.(2) 14.(2) 15.(1) 16.(2) 17.(1) 18.(3) 19.(1) 20.(1) 21.(1) 22.(3) 23.(3) 24.(2)

四、是非题 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.× 8.√ 9. √ 1 0、 √

五、简答题

1.比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。 答：

共生固氮体系：

根瘤菌(Rhizobium)与豆科植物共生； 弗兰克氏细菌(Frankia) 与非豆科植物共生； 蓝细菌(cyanobacteria)与某些植物共生； 蓝细菌与某些真菌共生

自生固氮体系：

好氧自生固氮菌(Azotobacter,Azotomonas,etc)；

厌氧自生固氮菌（Clostridium）：

兼性厌氧自生固氮菌(Bacillus,Klebsiella,etc)； 大多数光合细菌（蓝细菌，光合细菌） 2.比较光能营养微生物中光合作用的类型。 答：

产氧 光能营养型生物 真核生物：藻类及其他绿色植物 原核生物：蓝细菌 不产氧（仅原核生物有） 非环式光合磷酸

①光合细菌，环式光合磷酸化； ②绿硫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嗜盐菌才有的，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。嗜盐细菌紫膜上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。光能驱动下，电子从光反应中心I(PS 1)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PSⅡ)水的 光解生成的H’，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PSⅡ)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PS I，期间生成ATP。

环式光合磷酸化为光合细菌所特有。光能驱动下，电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，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。

有些光合细菌虽只有一个光合系统，但也以非环式光合磷酸化的方式合成ATP，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、黄素蛋白，最后用于还原NAD’生成NADH。反应中心的还原依靠外源电子供体如S、S2O3等。外源电子供体在氧化过程中放出电子，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作用。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度差，再由它来推动ATP酶合成ATP。

3.简述化能自养微生物的生物氧化作用。 答：

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磷酸化形式，电子受体通常是O2，因此，化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H2.NH4、H2S和Fe，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。NH3和亚硝酸(NO2)是作为能源的最普通的无机氮化合物，能被亚硝化细

-2+

+

2-2-

菌和硝化细菌氧化。

(2)硫的氧化。硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。H2S首先被氧化成元素硫，随之被硫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硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)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，在该菌的呼吸链中发现了一种含铜的铁硫菌蓝蛋白(rusticyanin)，它与几种Cyt c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醌、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。

4.蓝细菌是一类放氧性光合光物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。 答：有两种特殊的保护系统。(1)分化出异形胞，其中缺乏光反应中心Ⅱ，异形胞 的呼吸强度大于正常细胞，其超氧化物歧化酶的活性高。(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，而进行固氮作用；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。

5.试述分解代谢与合成代谢的关系。 答：

分解代谢为合成代谢提供能量,还原力和小分子碳架

合成代谢利用分解代谢提供的能量,还原力将小分子化合物合成前体物,进而合成大分子。

合成代谢的产物大分子化合物是分解代谢的基础,分解代谢的产物又是合成代谢的原料,它们在生物体内偶联进行,相互对立而又统一,决定着生命的存在和发展。

6.试述生物氧化的形式、过程、功能及类型。 答：

形式：某物质与氧结合、脱氢或失去电子 过程：一般包括三个环节：

①底物脱氢（或脱电子）作用（该底物称作电子供体或供氢体） ②氢（或电子）的传递（需中间传递体，如 NAD、FAD 等） ③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体） 功能：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间还原产物。 类型：呼吸、无氧呼吸、发酵

7.化能异养微生物进行合成代谢所需要的还原力可通过哪些代谢途径产生？ 答：还原力由

1）EM途径，2）HMP途径，3）ED途径，4）TCA途径产生

8.自然界中的微生物在不同的生活环境中可通过哪些方式产生自身生长所需要的能

量？

答：各种不同的微生物的产能方式可概括为如下几种： a) 发酵产能 b) 呼吸产能 c) 氧化无机物产能 d) 靠光合磷酸化产能

9.EMP途径能为合成代谢提供哪些物质？ 答：EMP途径能为合成代谢提供：

ATP、NADH2. 小分子碳架（6-葡萄糖，磷酸二羟丙酮，3-P甘油酸，PEP，丙酮酸） 10.HMP途径可为合成代谢提供哪些物质？ 答：HMP途径可为合成代谢提供：

NADPH2. 小分子碳架（5-P核糖，4-P赤藓糖） 11.ED途径可为合成代谢提供哪些物质？

答：可提供：ATP、NADH2. NADPH2. 小分子碳架（6-P葡萄糖，3-P甘油酸，PEP，丙酮酸） 12.举例说明微生物的几种发酵类型。 答：微生物的发酵类型主要有以下几种：

1）乳酸发酵，如植物乳酸杆菌进行的酸泡菜发酵。 2）乙醇发酵:如酵母菌进行的酒清发酵。 13.比较呼吸作用与发酵作用的主要区别 。

答：呼吸作用和发酵作用的主要区别在于基质脱下的电子的最终受体不同，发酵作用脱下的电子最终交给了底物分解的中间产物。呼吸作用（无论是有氧呼吸还是无氧呼吸）从基质脱下的电子最终交给了氧（有氧呼吸交给了分子氧，无氧呼吸交给了无机氧化物中的氧）。

六、论述题

1.比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。

答：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)的菌株通过ED 途径生成丙酮酸。丙酮酸之后的途径完全相同。

2.试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。 答：

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1，3—二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以门按偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可以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：在糖酵解和三羧酸循环过程中，形成的NAD(P))If和FADH2，通过电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ATP合成的生物过程。

光合磷酸化：光能转变成化学能的过程。当一个叶绿素(或细菌叶绿素)分子吸收光量子时，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释放能量，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、藻类和蓝细菌所共有的产氧型非环式光合磷酸化作用。

3.什么是无氧呼吸？比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少，并说明原因。 答：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NAD(P)、FAD或FMN等电子载休．再经电子传递系统传给氧化型化合物，作为最终电子受体，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：

NAD(P)一FP(黄素蛋白)一Fe．S(铁硫蛋㈠)一CoQ(辅酶Q)一Cyt b—Cyt c—Cyt a—Crt a3。

无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3、NO2、SO4、S2O3、CO2等，或延胡索酸 (fumarate)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吸产生的多。

4.说明革兰低阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。 答：

革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段。 (1)细胞质中的合成。

①葡萄糖 N-乙酰葡糖胺—UDP( G—UDP) N-乙酰胞壁酸—UDP(M—UDP) ②M—UDP “Park’’核苷酸，即UDP—N—乙酰胞壁酸五肽 (2)细胞膜中的合成。“Park”核苷酸一肽聚糖单体分子。

（3)细胞膜外的合成。青霉素抑制转肽酶。青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D—丙氨酸—D—丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。

5.说明次级代谢及其特点。如何利用次级代谢的诱导调节机制及氮和磷调节机制来提高抗生素的产量？

答：相对于初级代谢而言，一般认为，微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，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。这一过程形成的产物，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、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等多种类别。

次级代谢特点：

(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确，次级代谢途径某个环节发生障碍，致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)次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关，两种完全不同来源的微生物可以产生同一种次级代谢产物。

(5)质粒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。

某些抗生素的产生可以被加在发酵培养基中的诱导物诱导产生，可在发酵培养基中加入

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诱导物来增加产量。易代谢氮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用。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。

6.如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产？

答：在微生物中，以天冬氨酸为原料，通过分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸(下图)。为了解除正常的代谢调节以获得赖氨酸的高产菌株，工业上选育了谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。这个菌种由于不能合成高丝氨酸脱氢酶(HSDH)，故不能合成高丝氨酸，也就不能产生苏氨酸和甲硫氨酸。在添加适量高丝氨酸(或苏氨酸和甲硫氨酸)的条件下，在含有较高糖和铵盐的培养基上，能产生大量的赖氨酸。

天冬氨酸 高丝氨酸 苏氨酸

激酶 脱氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸磷酸 天冬氨酸半醛 高丝氨酸

甲硫氨酸

赖氨酸

图 谷氨酸棒杆菌分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸

7.在化能异养微生物的生物氧化中，其基质脱氢和产能的途径主要有哪几条？试比较各途径的主要特点。

答：脱氢和产能的途径：EMP、HMP、ED、TCA

特点：EMP 当葡萄糖转化成 1.6-二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛缩酶作用下，裂解为两 个3C化合物，再由此转化为2分子丙酮酸。

HMP：当葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成 6-磷酸葡萄糖酸后，在 6-磷酸葡萄糖酸脱酶作用下，再次脱氢降解为 1 分子 CO2和1分子磷酸戊糖。

ED：是少数 EMP 途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径。一分子葡萄糖经 ED 途径可生成两个丙酮酸并净生成一个 ATP、一个 NADH+H和一个 NADPH+H。

TCA：

(1)氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转；

(2)丙酮酸在进入三羧酸循环之先要脱羧生成乙酰 CoA，乙酰 CoA 和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三羧酸循环。

(3)循环的结果是乙酰 CoA 被彻底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰 CoA 可产生12分子的 ATP，草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。

(4)产能效率极高；

(5)TCA 位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。 8.试述 EMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 答：

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①供应 ATP 形式的能量和 NADH2 形式的还原力；②是连接其它几个重要代谢途径的桥梁，包括 TCA、HMP 和 ED 途径等；③为生物合成提供多种中间代谢物；④通过逆向反应可进行多糖合成。

5.试述 HMP 途径在微生物生命活动中的重要性。 答：

①供应合成原料；②产还原力；③作为固定 CO2 的中介；④扩大碳源的利用范围；⑤连接 EMP 途径。

9.试述 TCA 循环在微生物产能和发酵生产中的重要性。 答：

TCA 位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位，产能效率极高，不仅可为微生物的生物合成提供各种碳架原料，而且还与人类的发酵生产紧密相关。

10.在微生物能量代谢中 ATP 的产生途径有哪几条？ 答：

EMP、HMP、ED、TCA、呼吸、无氧呼吸、发酵 11.试比较呼吸、无氧呼吸、发酵的异同点。 答： 产能 环境条件 终电子受体来源 性质 呼吸 有氧 环境，外源性 分子氧 无氧呼吸 无氧 环境，外源性 化合物（通常为无机物） 无氧 胞内、内源性 代谢中间物 兼性好氧微生能进行代谢产能方式的微生物 专性好氧微生物、兼性好氧微生物、微嗜氧微生物 专性厌氧微生物、兼性好氧微生物 物、耐氧厌 氧微生物、专性厌氧微生 物

12.细菌的酒精发酵途径如何？它与酵母菌的酒精发酵有何不同？细菌的酒精发酵有何优缺点？

答：

细菌的酒精发酵途径：ED, 酵母菌的酒精发酵：EMP

a.优点：代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少；代谢副产物少；发酵温度高；不必定期供氧；细菌为原核生物，易于用基因工程改造菌种；厌氧发酵，设备简单。

b.缺点：生长 pH 为 5，较易染菌；细菌耐乙醇力较酵母菌为低（细菌 7%乙醇，酵母菌耐 8-10%乙醇）；底物范围窄（葡萄糖、果糖）。

13.青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌？其制菌机制如何？

原因：青霉素抑制肽聚糖的合成过程，形成破裂的细胞壁，代谢旺盛的细菌才存在肽聚糖的合成，因此此时有青霉素作用时细胞易死亡。

作用机制：青霉素破坏肽聚糖合成过程中肽尾与肽桥间的转肽作用。

14.如何运用代谢调控理论使微生物合成比自身需求量更多的有用代谢产物？举例说明。

答：

①应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节 。如赖氨酸发酵、肌苷酸的生产； ②应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节。如黄色短杆菌的抗 α—氨基—β—羟基戊酸菌株能累积苏氨酸；

③控制细胞膜的渗透性。 如在谷氨酸发酵生产中只要把生物素浓度控制在亚适量的情况下，才能分泌出大量的谷氨酸。