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 TP16、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+H2O2）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ATP24、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H２27、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的活性中心。

而固二氮酶还原酶则是一种含铁的蛋白，具有适应在极度缺钼环境下还能正常进行生物固氮的功能。

固氮酶两个组分的比较比较项目固二氮酶（组分1）固二氮酶还原酶（组分二）蛋白亚基数4（2大2小）2（相同）相对分子质量22万左右6万左右Fe原子数30（24-32） 4不稳态s原子数28（20-32） 4Mo原子数 2 0Cys的SH基32-34 12活性中心铁钼辅助因子（Femoco）电子活化中心（Fe4s4）功能络合，活化和还原N2 传递电子到组分1上对O2敏感性较敏感极敏感37、试用简图表示细菌细胞壁上肽聚糖的合成途径。

哪些化学因子可抑制其合成？其抑制部位如何？答：抑制因子抑制部位环丝氨酸细胞质中Park核苷酸过程中合成D-丙胺酰-D-丙氨酸两步反应万古霉素细胞膜上由太聚糖类脂到磷酸类脂的过程杆菌肽细胞膜上由二磷酸类脂脱Pi生成一磷酸类脂的过程青霉素细胞膜外转肽酶的转肽作用过程38、什么叫类脂载体（细菌萜醇）？其结构与功能如何?答：细菌萜醇是一种含11个异戊二烯单位的C55类异戊二烯醇，其结构如下：功能：它可通过2个磷酸基与N-乙酰胞壁酸分子相接，使糖的中间代谢物呈现出很强的疏水性，从而使它能顺利通过疏水性很强的细胞膜而转移到膜外。

除此之外它还可参与各类微生物多种胞外糖和脂多糖的生物合成，包括细菌的磷壁酸，脂多糖，细菌和真菌的纤维素以及真菌的几丁质和甘露聚糖等。

39、什么叫派克（Park）核苷酸？它在肽聚糖合成中处于什么地位？答：“Park”核苷酸即UDP-N-乙酰胞壁酸五肽。

由“Park”核苷酸合成肽聚糖单体是在细胞膜上进行的。

因细胞膜属疏水性，故要把在细胞质中合成的亲水性分子----“Park”核苷酸掺入细胞膜并进一步接上N-乙酰葡糖氨和甘氨酸五肽桥，最后把肽聚糖单体（双糖肽亚单位）插入细胞膜外的细胞壁生长点处。

40、青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌？其抑制机制如何？答：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胎桥间的转肽作用。