代谢控制发酵

第一章：微生物代谢

小结：1、能量代谢是生物新陈代谢的核心

2、化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段，依据受体的不

同将生物氧化分为三种：呼吸、无氧呼吸和发酵

3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP，产能少，生长得率极低

4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP，包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和

紫膜光合磷酸化三种

5、微生物具有固氮作用

复习题：

1、名词解释：

生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。

有氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以分子氧作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

无氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以氧化型化合物作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。

电子传递链（呼吸链）：多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢，大多由辅酶接受，这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链，逐步传送到氧分子而生成水。此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子，完成光合作用中水分解出氧，形成NADPH的过程。

光和磷酸化（循环/非循环）：一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生ATP的磷酸化反应，由于它是一种在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化，故称循环光合磷酸化。

生物固氮：生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。

自生/共生/联合固氮菌：自生固氮菌：独立进行固氮，但并不将氨释放到环境中，而是合成氨基酸；固氮效率较低。共生固氮菌：与其他生物形成共生体，在共生体内进行固氮；将固氮产物氨，通过根瘤细胞酶系统的作用，及时运送给植物体各部，直接为共生体提供氮源。共生固氮菌：与其他生物形成共生体，在共生体内进行固氮；将固氮产物氨，通过根瘤细胞酶系统的作用，及时运送给植物体各部，直接为共生体提供氮源。

2、微生物代谢的特点是什么？

1)代谢旺盛；

2)代谢极为多样化；

3)代谢的严格调解和灵活性。光能型微生物产能：光和磷酸作用产能；植物型（蓝细

菌）：放养性光合作用；化能异养微生物产能：氧化磷酸化作用；发酵型产能：（最终电子受体为有机物）；呼吸型产能：有氧呼吸和无氧呼吸；化能自养微生物产能：通过氧化物及氧化物（电子呼吸链产能）。

3、什么是发酵？什么是呼吸？两者有什么主要区别？

发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。呼吸作用为微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程。

主要区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。

4、葡萄糖降解主要有几条途径？

（1）EMP途径：糖酵解途径

（2）HMP途径：戊糖磷酸途径

（3）ED途径：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）途径

（4）PK途径：磷酸解酮酶途径

6、化能自养菌的能量代谢有什么特点？

1)无机物底物上脱下的氢（电子）直接进入呼吸链，通过氧化磷酸化产能

2)由于电子可以从多处进入呼吸链，所以有多种多样的呼吸链

3)产能效率通常要比化能异养细菌的低，由于产能效率低，所以化能自养细菌生长缓

慢，细胞产率低

7、试述细菌固氮作用机理和必要条件。

生物固氮反应的6个条件：ATP、固氮酶、镁离子、底物N2、厌氧微环境、还原力

[H]及其载体

固氮反应的总式：N2 + 6H+ + 12ATP +6e→2NH3+12ADP+12Pi

8、在化能异养微生物的生物氧化中，底物脱氢和产能途径主要有哪几条？

1、EMP途径（糖酵解途径）

有氧时，与TCA连接，将丙酮酸彻底氧化成二氧化碳和水。

无氧时，丙酮酸进一步代谢成有关产物。

2、HMP途径（己糖-磷酸途径）

产生大量NADPH2和多种重要中间代谢物。

3、ED途径 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径 KDPG

是少数缺乏完整EMP的微生物具有的一种替代途径，细菌酒精发酵经ED进行。

4、TCA循环（三羧酸循环）

真核在线粒体中，原核在细胞质中。

TCA在代谢中占有重要枢纽地位

9、试从狭义和广义两方面来说明发酵的概念

狭义的发酵是微生物生理学严格定义的“发酵”：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。

广义的发酵是工业生产上定义的发酵：工业生产上笼统地把一切依靠微生物的生命活动而实现的工业利用秸秆发酵制成沼气生产均称为“发酵”。这样定义的发酵就是“工业发酵”。

第二章微生物代谢的调节机制

1、反馈抑制的本质是什么？分支代谢途径中存在哪些主要的反馈抑制类型？

本质：在某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末端产物的过多累积。分支代谢途径中的反馈抑制

（1）同功酶调节

（2）协同反馈抑制（concerted feedback inhibiton）

（3）合作反馈抑制（cooperative feedback inhibiton）

（4）累积反馈抑制（cumulative feedback inhibiton）

（5）顺序反馈抑制（sequential feedback inhibiton）

（6）终产物抑制的补偿性逆转(compensatory reversal of end-product inhibition)

2、什么是同功酶？什么是变构酶？它们在反馈抑制中起着什么作用？

同功酶：是指能催化同一生化反应，但结构稍有不同，可分别被相应的末端产物抑制的一类酶。作用：

变构酶：具有变构作用的酶。作用：每个变构酶的分子可以结合一个或多个配体（底物或效应物），理论上结合底物的最大数目与催化中心的数目相等。结合效应物的最大数目应与调节中心的数目相等。配体和酶蛋白的不同部位（或亚基）结合时，可在底物——底物，效应物——底物和效应物——效应物之间发生协同反应，此效应可以是促进（正协同）或阻抑的（负协同）

3、什么是诱导酶？酶的诱导有何特点？其意义如何？

诱导酶：只有在其底物，即有诱导物存在时才被合成的酶。

特点：

意义：

4

末端产物阻遏指由某代谢途径末端产物的过量累积而引起的阻遏.

分解代谢物阻遏指细胞内同时有两种可利用底物（碳源或氮源）存在时，利用快的底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。

5、名词解释：

操纵子：操纵子（元）是指结构上、功能上协同作用的相关基因组成的一个片段（区域）。