微生物生理复习题及答案

2、卡尔文循环分为那三个阶段？影响二氧化碳固定的关键酶有哪些？ 羧化阶段，还原阶段和再生阶段。

关键酶：1,5—二磷酸核酮糖羧化酶；1,7—二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶；5—磷酸核酮糖激酶

3、合成代谢的特点及生物合成三要素。

三要素：能量，还原力和小分子前体物质。 特点：（1）微生物细胞含有大量的核酸、蛋白质和多糖等大分子物质，这些大分子都是由很少种类的分子单体通过一定的化学键聚合而成，通过这种方式可以节约大量的能量和前体物质。 （2）细胞大量利用同样的酶同时催化合成代谢和分解代谢的一些反应，可节约额外的前体物质和能量。 （3）代谢途径中关键部位有特定酶控制，一些关键酶催化合成代谢的关键步骤，另一些酶催化分解代谢，高效调节。 （4）合成代谢途径总体上不可逆。 （5）真核微生物的某些物质的合成代谢途径和分解代谢途径局限于细胞的不同区域 （6）合成代谢和分解代谢不同的辅基，分解代谢利用NADH，合成代谢利用NADPH.

4、什么是回补途径？微生物的回补途径主要有哪两种？

回补途径：能补充兼用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间产物的反应。

回补途径种类 (1)乙醛酸循环 微生物可以乙酸为底物通过乙醛酸循环再生草酰乙酸，这条途径中除了三羧酸循环的反应外，还需要异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶的参与。

（2）甘油酸途径 微生物可以甘氨酸，乙醇酸和草酸作为底物通过甘油酸途径补充三羧酸循环的中间产物。

5、固氮酶的组成及特点。解释说明好氧菌固氮酶避氧害机制。

（1）化学组成 固氮菌的钼铁蛋白由两个亚基组成，每个亚基又包含两个小亚基。铁蛋白由两个完全相同的亚基组成。 （2）不同来源的钼铁蛋白和铁蛋白具有互补作用，这表明固氮酶之间有高度的同源性。 （3）对氧的敏感性 固氮酶的催化反应必须在低氧化还原电位条件下才能进行。 （4）底物多样性 固氮酶是一个专一性不很高的多功能催化剂，它可以将分子态氮还原为氨，也可以催化其他一些含三建的底物还原。

好养性自生固氮菌的抗氧机制主要有两种：呼吸保护和构象保护。 固氮菌以较强的呼吸作用迅速将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于低氧态，以保护固氮酶不受氧损伤，该抗氧方式为呼吸保护。 构象保护指固氮菌处于高氧分压环境下时，其固氮酶能形成1个无固氮活性但能防止氧损伤的特殊构象。

结构保护，形成异形胞，胞内有超氧化物岐化酶活性很高，可以解除氧毒害。

6、说明固氮作用的调节方式有哪些。 （1）氨效应

固氮酶有严格的调节机制。固氮反应可以为氧气、已经固定的氮以及某些氨基酸所阻遏。氨过量时，固氮酶合成迅速受到阻遏，防止ATP的浪费。某些固氮细菌中，固氮酶受到氨的调节，氨的“开关效应”。过量的氨导致固氮酶体系中的固氮酶还原酶发生共价修饰，导致酶活性丧失。当氨缺乏时，这类修饰蛋白又可以转变为活性状态。 （2）谷氨酰胺合成酶与固氮酶的关系

只有当固氮产物氨立即被转化为氨基酸进而合成蛋白质，固氮作用才能不断进行。

7、固氮微生物的种类有哪些？

自生固氮菌，共生固氮菌和联合固氮菌。

共生：必须与其他微生物共生才能固氮的微生物。

联合：必须生活在植物的根际、叶面或肠道等处才能固氮的微生物。

第七章 微生物的次级代谢

1.什么是次级代谢，简要说明次级代谢的特点及次级代谢的生理功能。

答：指在某些生物中，并在一定生长期内出线的一类特殊代谢类型。是某些微生物为了避免在代谢过程中某种代谢产物的积累造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。 特点：（1）次级代谢的生物合成以初级代谢产物为前体，并受初级代谢调节。

（2）次级代谢产物一般在菌体生长后期合成，与微生物生长不呈平行关系。 （3）次级代谢酶转移性质。

（4）次级代谢产物的合成具有菌株特异性。 （5）次级代谢酶在细胞中具有特定位置和结构。 （6）次级代谢产物的合成过程由多基因控制。

（7）次级代谢产物的合成与菌体的形态变化有一定关联。 （8）次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。 功能：（1）次级代谢可维持初级代谢的平衡。

（2）次级代谢产物是储藏物质的一种形式。 （3）使菌体在生存竞争中占优势。

（4）次级代谢产物是微生物进化过程中的反应系统所遗留的产物。 （5）与细胞分化有关。

2 .根据产物的主要成分及其与初级代谢的关系可以将次级代谢产物分为哪几种类型？ 答：糖类、多肽类、聚酯酰类、核酸碱基类似物类。

3 .根据次级代谢产物的主要成分以及与初级代谢的关系可以将次级代谢产物分为哪几类？ 答：抗生素、激素、生物碱、毒素、维生素。

4 ：简要说明次级代谢产物生物合成的途径。 答：（1）以糖或糖代谢产物为前体的合成途径。 （2）与脂肪酸代谢有关的合成途径。

（3）与萜烯和甾体化合物有关的合成途径。 （4）与TCA有关的合成途径。

（5）与氨基酸代谢有关的合成途径。

5 简述研究抗生素合成的一般方法。 答：（1）抗生素生物合成的刺激试验。 （2）同位素示踪技术。 （3）菌丝洗涤法。 （4）同位素稀释实验。

（5）细胞提取实验。 （6）营养缺陷型实验。

6 .说明次级代谢产物分子构建单位的主要来源有哪些？ 答：（1）聚酮体。 （2）甲羟戊酸。 （3）糖类和氨基糖。 （4）不常见氨基酸。

第八章 微生物的代谢调节及代谢调节理论在工业发酵上的应用

1. 名词解释：酶活性调节、酶合成调节 酶活性调节：通过改变代谢途径中一个或者几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方式称为酶活性的调节。 酶合成调节：在微生物合成体系中，通过代谢产物抑制酶的生物合成或诱导酶的生物合成来调节生物的代谢。

2.比较说明代谢调节的两种类型的特点及差异。

酶合成的调节是指微生物对自身酶合成量的调节，主要有诱导和阻遏两种方式。 酶活性的调节是指微生物通过改变已有酶的催化活力来调节其代谢的过程。主要有激活与抑制两种方式。

酶活性调节和酶合成调节的区别如下： （1）从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率,而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制,它不涉及酶量变化.

（2）从调节效果来看：酶活性调节快速而精细；酶合成调节间接而缓慢； （3）从调节机制看,酶合成调节是基因水平调节,它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢调节在蛋白质水平,它调节酶活性.

2. 说明酶活性调节方式（分支、无分支、横向）。 1.无分支途径的调节方式

（1）前馈调节（2）终产物抑制（3）补偿性激活 2.分支代谢途径的调节方式

（1）协同反馈抑制（2）累积反馈抑制（3）增效反馈抑制（4）顺序反馈抑制（5）同工酶调节（6）联合激活或抑制调节 3.代谢途径的横向调节

（1）平衡合成（2）代谢互锁

4. 详述变构调节理论；共价修饰调节理论机制。

变构调节的作用程序是指小分子化合物与蛋白分子活性中心以外的某一部位特异结合，引起蛋白分子构像变化、接着是活性中心的修饰从而改变蛋白的活性。

变构蛋白：如果某种特殊的小分子与它结合，就会使它的构象发生变化，从而导致其活性的变化。因为这种结合是可逆的，所以变构蛋白就能在代谢调节中直接或间接地发生作用。变构蛋白一般具有多亚基四级结构的蛋白质，具有两个或两个以上的结合部位，当其中两个部位与效应物（小分子物质）结合后，蛋白质构象发生变化，性能也随之变化。

变构酶有两种模型：（顺序模型）配基在与酶蛋白结合后会使各个亚基构象依次变化从抑制状态变为催化状态有中间态。（协调模型）是指配基於酶蛋白结合后直接从抑制状态变成催化状态，没有中间态。

共价修饰调节：酶分子的一个或多个氨基酸残基与一化学基团发生共价修饰(连接或解开)，导致酶的化学组成发生变化从而引起酶活性的改变，这种调节称为酶的化学修饰调节又称共价修饰调节。

共价修饰可以分为两种：（1）可逆共价修饰（2）不可逆共价修饰：如酶原激活。

5．说明变构调节的特征。

(1).效应物不与酶活性中心结合。不同于竞争性、非竞争性或无竞争性的抑制作用。

(2).在低机制浓度下，随机制浓度的提高，酶反应速率的提高会加快，这种现象称为正协同作用（S形曲线）。

(3).效应物同调节性酶的结合位点与基质同酶的结合位点是分开的，但又相互有联系，可用各种物理或化学方法处理使酶脱敏（即对效应物不在敏感）但保留其催化活性。催化不影响调节，调节影响催化。 (4).具有一个以上的结合位点，除了结合底物的活性中心外，在同一分子内还存在着独立的能结合其他一些起抑制作用或活性作用的效应物部位。 (5).主要活性部位和副部位可同时被占据。

(6)．副部位的作用不一定是专一性的，可以结合不同的物质而产生不同的效应。

(7).副部位上的结合可能引起蛋白质分子构象的变化，从而影响主要部位的催化活性。 (8).变构效应构成反馈控制的基础，这种反馈控制机制是调节代谢活动的有效办法。

6. 酶合成的阻遏的两种类型及机理。

分解代谢产物阻遏：在酶合成的阻遏中，如果代谢产物是某种化合物分解的中间产物，这种阻遏成为分解代谢产物阻遏。

所有可以迅速利用或代谢的底物都能阻遏另一种被缓慢利用的底物所需酶的形成。例如乳糖分解利用葡萄糖效应。和在混合碳源中出现的“二次生长现象”。 末端代谢产物阻遏：如果代谢产物是某种合成途径的终产物，这种阻遏成为末端代谢产物阻遏。这是由于终产物的过量积累而导致生物合成途径中酶合成的阻遏的现象。

7、葡萄糖效应。

在研究混合碳源对微生物的生长影响时发现，葡萄糖会抑制其他糖的利用，微生物会优先利用葡萄糖，并只有当葡萄糖耗尽后才开始利用其他糖。

8、简述酶活性与能荷的关系。

能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类的活性，也调节利用ATP的生物合成酶类的活性。在细胞中异柠檬酸脱氢酶和磷酸果糖激酶等分解酶类受能荷的抑制，而丙酮酸羧化酶，乙酰CoA羧化酶，天冬氨酸激酶却在同样的能荷下被激活。

9、巴斯德效应。

本质是能荷调节，巴斯德在研究酵母发酵时发现，在通氧的条件下，由于进行呼吸作用，酒精产量大大下降，糖的消耗速率也下降，这种有氧呼吸抑制发酵的作用叫做巴斯德效应。