第五章 微生物的新陈代谢习题及答案

第五章微生物的新陈代谢习题及答案

一、名词解释

1.生物氧化：发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。

2.P/O比：每消耗1mol氧原子所产生的ATPmol数，用来定量表示呼吸链氧化磷酸化效率的高低。

3.无氧呼吸：又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。

4.延胡索酸呼吸：以延胡索酸作为末端的氢受体还原产生琥珀酸的无氧呼吸。

5.发酵：指在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]未经呼吸链传递而直接交某一内源中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。

6.异型乳酸发酵：凡葡萄糖经发酵后除主要产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和CO

2

等多种产物的发酵，称异型乳酸发酵。

7.Stickland 反应：以一种氨基酸作底物脱氢（即氢供体），另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的发酵类型，称为Stickland 反应。

8.循环式光合磷酸化：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，是一种存在于光合细菌中的原始光合作用机制。

9.非循环式光合磷酸化：电子循环途径属非循环式的光合磷酸化反应，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。

10.生物固氮：是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程。生物界中只有原核生物才具有固氮能力。

12.反硝化作用：又称硝酸盐呼吸。是指在无氧条件下，某些兼性厌氧微生物利

用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体，把它还原成亚硝酸、NO、N

2O直至N

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的过程，

称为异化性硝酸盐还原作用，又称硝酸盐呼吸或反硝化作用。

13.同型酒精发酵：丙酮酸经过脱羧生成乙醛，以乙醛为氢受体生成乙醇，若发酵产物中只有乙醇一种有机物分子称为同型酒精发酵。

14.次生代谢物：指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物作前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的各种结构复杂的化合物。

15.细菌酒精发酵:运动发酵单胞菌等微好氧菌经ED途径形成丙酮酸脱羧成乙醛，进一步被还原成乙醇，这种经ED途径发酵生产乙醇的方法称为细菌酒精发酵。

二、问答题

（一）试述HMP途径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、NADP(P)+、FAD(FMN)和CoA等的生物合成提供无糖-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NADPH

2

形式的还原力，不仅可以供脂肪酸、固醇等生物合成之需，还可以通过呼吸链产生大量能量之需。

③作为固定CO

2的中介：是光能自养微生物和化能自养微生物固定CO

2

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CO

2

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C

3~C

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多种碳源提供了必要的代谢途径。

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

（二）列表比较同型乳酸发酵与异型乳酸发酵。

3.细菌酒精发酵与酵母菌的酒精发酵有何异同？

答：共同点：葡萄糖降解为丙酮酸，丙酮酸脱羧为乙醛，乙醛再还原成乙醇

不同点：①产生丙酮酸的途径不同酵母型酒精发酵是通过EMP途径，而细菌酒精发酵是通过ED途径。

②净产ATP不同与酵母乙醇发酵相比，细菌乙醇发酵净产生ATP只有1个

③菌种不同：参与酵母型酒精发酵的是酿酒酵母，细菌酒精发酵是运动发酵单胞菌等微好氧菌。

4.试述嗜盐菌紫膜光合作用的基本原理。

答：细菌的视紫红质的功能与叶绿素相似，能吸收光能，并在光量子的驱动下起着质子泵的作用。这时，它将反应中产生的质子一一逐出细胞膜外，从而使紫膜内外形成一个质子梯度差。根据化学渗透学说，这一梯度差（即质子动势）

在驱逐H

＋通过ATP酶的孔道进入膜内以达到质子平衡时，就会产生ATP。当环境中浓度很低时，嗜盐菌无法利用氧化磷酸化来满足其正常需求，若光照条件适宜，O

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它就能合成紫膜，并利用紫膜的光介导ATP合成机制获得必要的能量。

5.生物固氮需要满足哪些条件？

答：① ATP的供应

②还原力[H]及其载体

③固氮酶

组分 I ：真正“固氮酶”，又称钼铁蛋白（MF）、钼铁氧还蛋白（MoFd）组分II：（AzoFd）•固氮酶还原酶，不含钼，又称铁蛋白、固氮铁氧还蛋白

④还原性底物氮

⑤Mg2＋

⑥严格的厌氧微环境

6.简述不同类型好氧固氮菌的抗氧机制？

答：固氮酶对氧极其敏感，因此固氮作用必须在严格的厌氧条件下进行。

大多数固氮菌是好氧菌，它们有以下一些保护固氮酶免受氧伤害的机制：1．固氮菌保护固氮酶的机制

（1）呼吸保护

固氮菌属的许多细菌以其较强的呼吸强度迅速耗去固氮部位周围的氧，以使固氮酶处于无氧的微环境中而免受氧的伤害。

（2）构象保护

褐球固氮菌等有一种起着构象保护功能的蛋白质——Fe-S蛋白质Ⅱ，在氧分压增高时，它与固氮酶结合，固氮酶构象发生改变并丧失固氮活力；一旦氧浓度降低，该蛋白便自酶分子上解离，固氮酶恢复原有的构象和固氮能力。

2．蓝细菌保护固氮酶的机制

进行产氧光合作用的蓝细菌普遍有固氮能力，其具有独特的保护固氮酶机制。

（1）异形胞是部分蓝细菌适应于有氧条件下进行固氮作用的特殊细胞。

机制：很厚的细胞壁；缺乏产氧光合系统Ⅱ；有高的脱氢酶和氢化酶活力；这些特性使异形胞保持高度的无氧或还原状态，固氮酶不会受氧的伤害。此外，异形胞还有高的超氧化物歧化酶活力，有解除氧毒害的功能；其呼吸强度也高于邻近的营养细胞。

（2）没有异形胞分化的蓝细菌：

①将固氮作用与光合作用分开进行(黑暗下固氮，光照下进行光合作用)，如织线蓝细菌属等；