微生物第五章部分答案教学内容

4、试述EMP途经在微生物生命活动中的重要性。

答：EMP途经又称糖酵解途径或己糖二磷酸途径。是多种微生物所具有的代谢途径。（1）供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力。

（2）是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三磷酸循环（TCA）、HMP途径和ED 途径等。

（3）微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途经在微生物生命活动中的重要性。

答：（1）供应合成原料：为核酸、核苷酸、NAD(P)+、FAD(FMN)和CoA等生物合成提供戊糖-磷酸；途径中的赤藓糖-4-磷酸是合成芳香族、杂环族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨

酸、色氨酸和组氨酸）的原料。

（2）产还原力：产生大量NADPH2形式的还原力，不仅可供脂肪酸、固醇等生物合成之需，还可供通过呼吸链产生大量能量之需。

（3）作为固定CO2的中介：是光能自养微生物和化能自养微生物固定CO2的重要中介（HMP途径中的核酮糖-5-磷酸在羧化酶的催化下可固定CO2并形成核酮糖-1，5-

二磷酸）。

（4）扩大碳源利用范围：为微生物利用C3~C7多种碳源提供了必要的代谢途径。

（5）连接EMP途径：通过与EMP途径的连接（在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处），可为生物合成提供更多的戊糖。

6、试述TAC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密切相关。

7、什么叫呼吸？什么是呼吸链（电子传递链）？呼吸连有哪些组分？

答：呼吸，又称好氧呼吸，是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物按常规方式脱氢后脱下的氢（常以还原力[H]形式存在）经完整的呼吸链传递，最终

被外源分子氧接受，产生水并释放ATP形式的能量。

呼吸链，指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体，其功能是把氢或电子从低氧化还原势的化合

物逐级传递到高氧化还原势的分子或其他无机物、有机氧化物，并使他们还原。在

氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应相偶联，造成一个跨膜质子动势，

进而推动了A TP的合成。

呼吸连的组分除醌类是非蛋白质类和铁硫蛋白不是酶外，其余都是一些含有辅酶或辅基的酶。

8、什么是氧化磷酸化作用？什么是P/O比？什么是化学渗透学说？

答：氧化磷酸化作用：又称电子传递链磷酸化，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。递氢、受氢即氧化过程造成了跨膜得质子梯度即质子动势，进而质子动势再推动ATP酶合成ATP。

P/O比：每消耗1mol氧原子所产生的A TPmol数，表示呼吸链氧化磷酸化效率的高低。

化学渗透学说：在氧化磷酸化过程中，通过呼吸链有关酶系的作用，可将底物分子上的质子从膜的内侧传递到膜的外侧，从而造成了膜两侧质子分布不均匀，此即质子动势（质子动力，pH梯度）的由来，也是合成A TP的能量来源。通过ATP酶的逆反应可把质子从膜的外侧重新输回到膜的内侧，于是在消除了质子动势的同时合成了A TP。

10、试列表比较呼吸、无氧呼吸和发酵的异同点。

14、试列表比较同型异型乳酸发酵。

答：

15、试比较“经典”异型乳酸发酵与双歧杆菌异型乳酸发酵途径的异同。

同型乳酸发酵与异型乳酸发酵异同点

相同点：1、两者均以葡萄糖为原料且产物中均有乳酸

2、同型乳酸发酵和异型乳酸发酵均需在无氧条件下进行

3、两过程中净生成+2A TP

16、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：究竟发酵途径ED，酵母菌的酒精发酵EMP

优点：代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少；菌体副产物少；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。

缺点：生长pH为5，较易染菌；细菌耐乙醇力较酵母菌低；底物范围窄（葡萄糖，果糖）。

18、在化能自养细菌中，亚硝化细菌和硝化细菌是如何获得生命活动所需的ATP和还原力

[H]的？

答：亚硝化细菌引起的反应为：

1）NH3+O2+2H++2e---氨单加氧酶（在细胞膜上）--NH2OH+H2O

2）NH2OH+H2O--羟胺氧还酶（在周质上）--HNO2+4H++4e-

从反应看出O2中的1个原子还原成水时，须耗去2个有羟胺氧化是产生的外源电子，然后从羟胺氧化还原酶流经细胞色素C在供应给氨单加酶。同时还可以看到，由NH3氧化为NO2-的过程中，共产生4 e-，其中仅2e-到达细胞色素aa3这一末端氧化酶。在整个过程中，公产生1ATP。硝化细菌可利用亚硝酸氧化酶和来自H2O的氧把NO2-氧化为NO3-，并产生少量ATP。其反应为：NO2-+H2O—亚硝酸氧化酶（在细胞膜上）--NO3-+2H++2 e-

19、什么叫循环光合磷酸化？什么叫非循环光合磷酸化？

答：循环光合磷酸化：一种存在于光合细菌中的原始光合作用机制，因可在光能驱动下通过电子的循环式传递而完成磷酸化产能的反应。特点（1）电子传递途径属循环方式，即在光能驱动下，电子从菌绿素分子上逐出，通过类似呼吸链的循环，又回到菌绿

素，期间产生了A TP（2）产能ATP与产还原力[H]分别进行（3）还原力来自H2S

等无机供氢体（4）不产生氧。

非循环光合磷酸化：是各种绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的利用光能产生ATP的磷酸化反应。特点（1）电子传递途径属非循环方式（2）在有氧条件下进行（3）PSⅠ和

PSⅡ2个光合系统，PSⅠ含叶绿素a，反应中心的吸收光波为P700，有利于红光的

吸收，PSⅡ含叶绿素b反应中心的吸收光波为P680，有利于蓝光吸收（4）反应中

可同时产ATP（产自PSⅠ）、还原力[H]（产自PSⅠ）和O2（产自PSⅡ）(5)还原

力NADPH2中的[H]来自H2O分子的光解产物H+和电子。

21、试述嗜盐菌紫膜光合作用的基本原理。

答：一种只在嗜盐菌中才有的唔叶绿素或菌绿素参与的独特光合作用，也称光介导ATP合成

（1）在无氧条件下

（2）利用光能使紫膜蛋白上视黄醛辅基构象变化，质子不断去向膜外

（3）建立的质子动势推动A TP酶合成ATP

24、什么叫乙醛酸循环？试述它在微生物生命活动中的重要功能。

答：乙醛酸循环：在异柠檬酸裂解酶的催化下，异柠檬酸被直接分解为乙醛酸，乙醛酸又在乙酰辅酶A参与下，由苹果酸合成酶催化生成苹果酸，苹果酸再氧化脱氢生成草

酰乙酸的过程。

是TCA循环的一条回补途径，可使TCA循环不仅仅具有高效产能功能，而且还兼有可为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物的功能。

26、什么是CO2的固定的厌氧乙酰-CoA途径？

答：又称活性乙酸途径，主要存在于一些产乙酸菌、硫酸盐还原菌和产甲烷菌等化能自养细菌中。

（1）甲基来源：1个CO2先还原为CHO-THF，转变为CH3-THF 然后CH3-B12

（2）羧基来源：另一个CO2脱氢形成CO-X与CH3-B12一起形成CH3-CO－X进一步形成乙酰－CｏA

（３）最终产物：乙酰－CｏA可进一步形成乙酸，或与第３个CO2结合，形成合成代谢中的关键中间产物—丙酮酸

关键酶：CO２脱氢酶同化２个CO2不消耗ATP消耗４个H２

27、什么是CO2固定的逆向（还原性）TCA循环？

答：逆向TCA循环又称还原性TCA循环，在称作chlorobium（绿菌属）的一些绿色硫细菌中，CO2固定是通过逆向TCA循环进行的。该循环起始于柠檬酸（6c化合物）的裂解产物草酰乙酸（4C）以它做Co2受体，每循环一周掺入2个CO2，并还原成可供应各种生物合成用的乙酰-COA（2C），由它再固定1分子Co2后，就可进一步形成丙酮酸，丙糖，己糖等一系列构成细胞所需要的重要合成原料。存在一些绿色硫细菌中，Co2固定是通过逆向TCA循环进行的。

31、什么是固氮酶？它含有哪两种化学组分？各组分的功能如何？试列表加以比较。

答：固氮酶是一种复合蛋白，由固二氮酶和固二氨酶还原酶两种相互分离的蛋白构成

固二氮酶是一种含铁和钼的蛋白，铁和钼组成一个称为Femoco的辅助因子，它是还原N2