硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。H2S首先被氧化成元素硫，随之被硫氧化酶和细胞色素系统氧化成亚硫酸盐，放出的电子在传递过程中可以偶联产生ATP。
(3)铁的氧化。从亚铁到高铁的生物氧化，对少数细菌来说也是一种产能反应，但这个过程只有少量的能量被利用。亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)中进行了较为详细的研究。在低pH环境中这种细菌能利用亚铁氧化时放出的能量生长，在该菌的呼吸链中发现了一种含铜的铁硫菌蓝蛋白(rusticyanin)，它与几种Cyt c和一种Cyta，氧化酶构成电子传递链。
(4)氢的氧化。氢细菌能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2，也能利用其他有机物生长。氢细菌的细胞膜上有泛醌、维生素K2及细胞色素等呼吸链组分。在这类细菌中，电子直接从氢传递给电子传递系统，电子在呼吸链传递过程中产生ATP。
4．蓝细菌是一类放氧性光合光物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。 答：有两种特殊的保护系统。(1)分化出异形胞，其中缺乏光反应中心Ⅱ，异形胞
的呼吸强度大于正常细胞，其超氧化物歧化酶的活性高。(2)非异形胞的保护方式：①时间上的分隔保护，白天光合作用，晚上固氮作用；②群体细胞中的某些细胞失去光反应中心Ⅱ，而进行固氮作用；③提高过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性来除去有毒氧化物。
5．比较呼吸作用与发酵作用的主要区别。
答：呼吸作用和发酵作用的主要区别在于基质脱下的电子的最终受体不同，发酵作用脱下的电子最终交给了底物分解的中间产物；呼吸作用（无论是有氧呼吸还是无氧呼吸）从基质脱下的电子最终交给了氧。（有氧呼吸交给了分子氧，无氧呼吸交给了无机氧化物中的氧）。
6．试述分解代谢与合成代谢的关系。
答：分解代谢为合成代谢提供能量、还原力和小分子碳架；合成代谢利用分解代谢提供的能量，还原力将小分子化合物合成前体物，进而合成大分子。合成代谢的产物大分子化合物是分解代谢的基础，分解代谢的产物又是合成代谢的原料，它们在生物体内偶联进行，相互对立而又统一，决定着生命的存在和发展。
7．试述初级代谢和次级代谢与微生物生长的关系。
答：初级代谢是微生物细胞中的主代谢，它为微生物细胞提供结构物质，决定微生物细胞的 生存和发展，它是微生物不可缺少的代谢。次级代谢并不影响微生物细胞的生存，它的代谢产物并不参与组成细胞的结构物质。次生代谢产物对细胞的生存来说是可有可无的。例如，当一个产红色色素的赛氏杆菌变为不产红色色素的菌株后，该菌照样进行生长繁殖。
8．微生物的次生代谢产物对人类活动有何重要意义? 答：人类可利用微生物有益的次生代谢产物为人类的生产，生活服务：
（1）利用有益抗生素防治动植物病害，如用青霉素治疗人上呼吸道感染疾病，用井岗霉素防治水稻纹枯病。
（2）利用有益的毒素，如利用苏云金杆菌产生的伴胞晶体毒素防治鳞翅目害虫。 （3）利用微生物生产维生素，例如利用真菌生产维生素B2。
（4）利用微生物生产植物生长剌激素，如镰刀菌产生的赤霉素可促进植物生长。 （5）利用微生物生产生物色素安全无毒，如红曲霉产生的红色素。 （6）还可以利用霉菌生产麦角生物碱用于治疗高血压等病。 9.注明下列试验的阴阳性
答： 伤寒杆菌 大肠杆菌 产气杆菌 V-P试验 — — ＋ 甲基红试验 ＋ ＋ — 产酸产气试验 产酸，不产气 产酸，产气 / / 六、论述题
1.比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。
答：主要差别是葡萄糖生成丙酮酸的途径不同。酵母菌和某些细菌 (胃八叠球菌、肠杆菌)的菌株通过EMP途径生成丙酮酸，而某些细菌(运动发酵单胞菌、厌氧发酵单胞菌)的菌株通过ED 途径生成丙酮酸。 丙酮酸丙酮酸之后的途径完全相同。
2．试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。 答：底物水平磷酸化．发酵过程中往往伴随着一些高能化合物的生成，，如EMP途径中的1，3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以门按偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可以以存在于发酵过程中．也可以存在于呼吸过程中，但产生能量相对较少。
氧化磷酸化，在糖酵解和三羧酸循环过程中，形成的NAD(P))If和FADH2，通过电子传递系统将电子传递给电子受体(氧或其他氧化性化合物)，同时偶联ATP合成的生物过程。
光合磷酸化，光能转变成化学能的过程。当一个叶绿素(或细菌叶绿素)分子吸收光量子时，叶绿素(或细菌叶绿素)即被激活，导致叶绿素(或细菌叶绿素)分子释放一个电子被氧化，释放出的电子在电子传递系统的传递过程中逐步释放能量，偶联ATP的合成。主要分为光合细菌所特有的环式光合磷酸化和绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型非环式光合磷酸化作用。
3．什么是无氧呼吸？比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少，并说明原因。
答：无氧呼吸是微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载休．再经电子传递系统传给氧化型化合物，作为最终电子受体，从而生成还原型产物并释放出能量的过程；一般电子传递系统的组成及电子传递方向为：
NAD(P)→FP(黄素蛋白)→Fe．S(铁硫蛋㈠)→CoQ(辅酶Q)→Cyt b→Cyt c→Cyt a→Crt a3。
无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等，或延胡索酸(fumarate)等外源受体，氧化还原电位差都小于氧气，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。 4．说明革兰低阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。 答：革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段。 (1)细胞质中的合成。
①葡萄糖→N-乙酰葡糖胺-UDP( G-UDP)→ N-乙酰胞壁酸-UDP(M-UDP) ②M-UDP→ “Park’’核苷酸，即UDP-N-乙酰胞壁酸五肽 (2)细胞膜中的合成。“Park”核苷酸一肽聚糖单体分子。
3)细胞膜外的合成。青霉素抑制转肽酶。青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D-丙氨酸-D-丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。
5．说明次级代谢及其特点。如何利用次级代谢的诱导调节机制及氮和磷调节机制来提高抗生素的产量？
答：相对于初级代谢而言，一般认为，微生物在一定的生长时期，以初级代谢产
物为前体，合成一些对微生物自身生命活动无明确生理功能的物质的过程，称为次级代谢。这一过程形成的产物，即为次级代谢产物。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等多种类别。
次级代谢特点：
(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确，次级代谢途径某个环节发生障碍，致使不能合成某个次级代谢产物，而不影响菌体的生长繁殖。
(2)次级代谢与初级代谢关系密切，初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体。 (3)次级代谢一般发生在菌体指数生长后期或稳定期，也会受到环境条件的影响。
(4)次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关，两种完全不同来源的微生物
可以产生同一种次级代谢产物。
(5)质粒与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成。
(6)次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此与现代发酵产业密切相关。 (7)次级代谢产物的合成通常被细胞严密控制。
某些抗生素的产生可以被加在发酵培养基中的诱导物诱导产生，可在发酵培养基中加入诱导物来增加产量。易代谢氮源如铵盐以及高浓度的磷酸盐，对某些抗生素的产生有抑制作用。在发酵培养基避免使用高浓度的铵盐和使用低浓度或亚适量的磷酸盐可以防止抑制作用。
6．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产？
答：在微生物中，以天冬氨酸为原料，通过分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫
氨酸(下图)。为了解除正常的代谢调节以获得赖氨酸的高产菌株，工业上选育了谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。这个菌种由于不能合成高丝氨酸脱氢酶(HSDH)，故不能合成高丝氨酸，也就不能产生苏氨酸和甲硫氨酸。在添加适量高丝氨酸(或苏氨酸和甲硫氨酸)的条件下，在含有较高糖和铵盐的培养基上，能产生大量的赖氨酸。
天冬氨酸 高丝氨酸 苏氨酸
激酶 脱氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸磷酸 天冬氨酸半醛 高丝氨酸
甲硫氨酸 赖氨酸
图 谷氨酸棒杆菌分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸
第六章 微生物代谢习题及答案()
