微生物代谢调控

微生物代谢调控复习材料

考试题型：选择、判断、名解、问答

一．名词解释：

1.比生长速率：P4、P279

比生长速率μ：每小时单位质量的菌体所增加的菌体量称为菌体比生长速率。它是表征微生物生长速率的一个参数，也是发酵动力学中的一个重要参数。

比生长速率=生长速率/菌体浓度

比生长速率，µ是代表生物反应器的动态特征的一个重要参数。

2.得率系数：P31

生长得率的概念是假定所利用的基质与生成的细胞间的固定化学计量关系。这种关系只有在当培养物生长在限制性基质上和在一定条件下成立，即消耗单位基质所生成的细胞量为一常数。最简答表示得率的方法是以（g细胞/g基质消耗），此无因次系数便称为得率系数Y。

3.脂质体：

4.协同作用：P110

协同作用就是指酶蛋白分子的一个位点与配基的结合会影响同一分子的另一位点与基质的结合。

若起始的配基结合促进分子的另一位置更多的基质的结合，便认定这种蛋白质具有正向协同作用，若这种结合使近一步结合受阻，则称为负向协同作用。

5.Hill常数：P111

.Hill常数就是C值，是由Hill法作图取得的。不同n值下的c值的含义为：n=1，说明蛋白质只有一个结合位点。n=2,3,4…，说明结合位点虽有多个。C=1，表示各位点互不干涉，即无协同效应；C>1为正向协同，即蛋白质上的一位点被配基结合有利于蛋白质上的另一位点的配基结合；c<1为负向协同，即一个位点的集合妨碍另一位点的结合。

6.诱导物：P115

能引起诱导作用的化合物称为诱导物，它可以是基质，也可以是基质的衍生物，甚至可以是产物。

诱导作用是指培养基中某种基质与微生物接触而增加（诱导）细胞中相应酶的合成速率。

7.安慰诱导物：P115

酶基质的结构类似物常是很好的诱导物，但它们不能作为基质被酶转化，因此这类诱导物又被称为安慰诱导物。

8.诱导酶：P115

在正常细胞中没有或只有很少量存在，但在酶诱导的过程中，由于诱导物的作用而被大量合成的酶。

9.反馈抑制：P123

反馈抑制作用是末端代谢产物抑制其合成途径中参与前几步反应的酶（通常是催化第一步反应的酶）活性的作用。一般针对紧接代谢途径支点后的酶

10.反馈阻遏：P123、P127

反馈阻遏作用是末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用。往往影响从支点到终点的酶。

11.节点：P150\P157

是指代谢网络中存在的分枝之处。在不同条件下，代谢流分布变化较大的节点称为主节点。分为柔性、半刚性、刚性。对节点刚性判定是进行遗传操作的重要依据。

12.刚性节点：P158

，主副产物有自身反馈抑制，相互有激活作用，流量比较稳定，难改变。

13.柔性节点：P157

S N ，主副产物均有自身反馈抑制，流量容易改变，常用于选育耐反馈菌株，其中P，B分别为主副产物。

14.弹性系数：P150

表示酶催化反应速率对代谢物浓度的敏感性。弹性系数是个别酶的特性。

15.控制系数：P150\P155

最常用的控制系数是物流控制系数。物流控制系数大体上可用物流的百分比变化除于一酶活（该酶引起物流的改变）的百分比变化表示。

16.卡尔曼滤波器：一种由卡尔曼（Kalman）提出的用于时变线性系统的递归滤波器

17.PID反馈控制：将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的比例、积分、微分偏差进行控制的过程.

比例（P）控制，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

积分（ I ）控制，在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。

微分（D）控制，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

二．问答题

1、微生物代谢工程的原理与方法分别是什么？P149

通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或运用重组DNA技术来创造新的化合物

代谢工程的研究方法有①生理状态研究；②代谢（物）流分析；③代谢刘控制分析；④代谢途径热力学分析；⑤动力学模型。目前代谢工程的研究工作主要集中在代谢分析上。

2、代谢调控的一般研究方法有哪些？P108

酶活性的调节（活化或钝化）和酶合成的调节（诱导或阻遏）

3、酵母菌的泡囊运输在菌丝顶端生长中的作用。P44

泡囊是由高尔基体或内质网的他特定区域释放，再输送到生长点与质膜结合，泡囊有三种作用：（1）运输各种负责把细胞壁拆开和扩建的酶

（2）运输新的细胞壁成分（前体或预制单位）

（3）运输合成质膜的材料

4、真菌菌丝生长分化的调节作用。P46

真菌未分化菌丝的生长调节主要包含三种机制：

（1）菌丝极化的调节：生长是极化的，菌丝的伸长仅限于菌丝顶端。

（2）分支启动的调节：芽管伸长，形成主杆菌丝，并由此形成初级分枝，再由此次级，一直分支下去（从菌丝体的形态特征说明存在着一种调节分枝启动频率的机制）

（3）菌丝空间分布的调节：未分化菌丝趋向与分散独立生长，相邻菌丝间的接触因“回避作用”

而减少，称之为向自性。

5、微生物发酵中生长得率的有哪些表示方法及影响因素？P31、P33

表示生长得率的方法主要有：分子得率系数、碳转化效率、以电子平均数为基准的得率、基于

热的产生的得率、以氧耗为基准的得率系数和基于摩尔ATP消耗的得率。

影响因素：①碳源的性质；②基质的分解代谢途径；③提供任何复杂基质，菌便省略若干合成途径；④同化其他养分，特别是氮的能量需求（若提供氨基酸而不是NH3，能量需求会少些；如提供硝酸盐作为氮源，能量需求会更多）；；⑤不利于离子平衡的抑制性物质或其他会对运输系统提出额外要求的培养基组分；⑥生成ATP反应的效率的变化；⑦菌的生理状态，几乎所有微生物随外界环境而调整其生理代谢（如形成孢子），且不同的生理代谢将导致不同的物料与能量平衡；⑧对于连续培养，限制性基质的性质（如碳-限制的生长常比氮限制的生长的效率更高，过量碳基质的分解代谢可能会走浪费能量但对人有用途径）；⑨连续发酵允许的生长得率，在低生长速率下维持作用的重要性；⑩微生物的遗传特性。

6、微生物的主动运输及调节机制。

7、自养型CO2的固定与异养型CO2的固定的主要类型及区别。P65P80

自养型CO2的固定：CO2的固定在某种有机物的受体上，一些受体分子经过一系列的反应，将CO2组成碳水化合物，并重新生成该受体。利用为唯一碳源是自养性生物的特征。

自养型生物的类型主要有三个：①还原性卡尔文循环②木酮糖单磷酸循环③核酮糖循环异氧型CO2的固定：CO2的固定在某种有机物（主要是有机酸）中，加长了碳链，固定的碳原子也可以用于某些物质的生物合成，异养型微生物固定CO2主要是为了补充细胞在组成代谢中三羧酸循环中间体的消耗，它只占细胞碳来源的小部分。

异养型生物固定CO2的作用又称为补给反应或回补作用，它可以通过5种方式进行。

丙酮酸羧化酶

①丙酮酸+ CO2+ATP 草酰乙酸+ADP+Pi

生物素

PEP羧化酶

②PEP+ CO2 草酰乙酸+Pi

PEP羧化激酶

③ PEP+ CO2+ADP+Pi 草酰乙酸+ A TP

PEP转羧磷酸化酶

④ PEP+ CO2+Pi 草酰乙酸+PPi

苹果酸氧化脱酸酶

⑤丙酮酸+ CO2+NADPH+H+ 苹果酸+NADP+

这5种固定CO2的羧化反应不会同时存在同一种微生物中。PEP羧化酶广泛存在于细菌当中，丙酮酸羧化酶主要存在于酵母当中。

8、核糖核苷酸还原酶如何调节脱氧核糖核苷酸的生物合成？P93

9、组成型突变株的获得方法有哪些？P118

①在诱导物为限制性基质的恒化器中筛选

②将菌株轮番在有、无诱导物的培养基中培养。

③使用诱导性能很差的基质。

④使用阻碍诱导作用的抑制剂。

⑤提高筛选效率的方法。

10、什么是氧效应？P141

酵母在有氧条件下的细胞得率比厌氧下高，氧一直酵母糖发酵生成乙醇的这种作用称为氧效应