内容发布更新时间 : 2024/5/18 9:19:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

【第5章 微生物的代谢】

一、填空题

1. 呼吸作用与发酵作用的根本区别在于氧化还原反应中电子受体不同。

2. 异养微生物的能量ATP和还原力均来自有机物的生物氧化，而化能自养微生物在无机

能源氧化过程中通过氧化磷酸化产生ATP。

3. 乳酸细菌可利用葡萄糖产生乳酸，根据产物不同，乳酸发酵可分为同型乳酸发酵、异型

乳酸发酵和双歧发酵三种类型。 4. 生物氧化的形式有与氧结合、脱氢和失去电子三种：其过程包括脱氢(电子)、递氢(电子)

和受氢(电子)三种；其生理功能有产能(ATP)、产还原力[H])和产小分子中间代谢物三种；而其类型则有呼吸、无氧呼吸和发酵三种。

5. 在生物氧化中，根据受氢过程中氢受体性质的不同，可把它分成三个类型，即呼吸、无

氧呼吸和发酵。

6. 在有氧情况下，基质脱下的氢经呼吸链传递，最终以分子氧作氢受体，这类生物氧化称

为呼吸；在无氧条件下，氢经呼吸链传递，并以无机氧化物作氢受体，这类生物氧化称为无氧呼吸；而在无氧条件下，若氢不通过呼吸链传递，而直接由氧化态中间代谢物为氢受体，则称为发酵，例如酒精发酵和乳酸发酵等。 7. 硝酸盐在微生物生命活动中具有两种作用，其一是利用它作为氮源，这就是同化性硝酸

盐还原作用；另一种是利用它作为呼吸链最终氢受体，这就是异化性硝酸盐还原作用，又称硝酸盐呼吸或反硝化作用。这两个作用的共同点都需要一种含钼的硝酸盐还原酶将硝酸盐还原为亚硝酸盐。

8. 在光能自养微生物中，其利用日光产生ATP的机制有三类，①循环光合磷酸化，如光

合细菌等微生物；②非循环光合磷酸化，如蓝细菌等微生物；③紫膜的光介导ATP合成，如嗜盐菌盐直等微生物。

9. 光能自养微生物有产氧与不产氧两大类，前者如等蓝细菌，后者如光合细菌等。 10. 硝化细菌（硝酸细菌）是属于化能自养营养型微生物，它们的碳源是CO2。其中亚硝酸

细菌能够将NH4+氧化为NO2ˉ，硝酸细菌则能够将NO2ˉ氧化为NO3ˉ，从而获得能量。它们用于还原CO2的NADH2，是在消耗大量ATP的情况下，通过逆呼吸链的方式而产生，这也是它们生长缓慢和生长得率低的原因之一。 二、判断题

1. 光合磷酸化和氧化磷酸化一样都是通过电子传递系统产生ATP。（ √ ) 2. 光合叶绿素和高等植物中的叶绿素具有相类似的化学结构。（ √ )

3. 化能自养菌以无机物作为呼吸底物，以O2作为最终电子受体进行有氧呼吸作用产生能

量。（ √ )

4. 葡萄糖的生物氧化从本质上来看是与化学氧化(即燃烧)相同的。（ √ ) 5. 呼吸又称有氧呼吸，因为其基质脱氢后的最终氢受体只能是分子氧。（ √ ) 6. 呼吸链(RC)就是电子传递链(ETC)。（ √ ) 7. 从化学渗透学说来看，细胞膜两侧的质子梯度差才是产生ATP的直接能量来源。（ √ ) 8. 硝酸盐呼吸就是反硝化作用。（ √ )

9. 凡能进行硝酸盐呼吸的细菌，都存在着一条完整的呼吸链。（ √ ) 10. 在化能自养细菌中，呼吸链的递氢作用是不可逆的。（ × ）

11. 蓝细菌与真核藻类以及绿色植物一样，也能进行产氧性光合作用和非循环光合磷酸化。

（ √ )

12. 凡光合细菌，都是一些只能在无氧条件下生长并进行不产氧光合作用的细菌。（ √ ) 13. 在光能自养型生物中，凡进行不产氧光合作用的种类必定是原核生物。（ √ ) 14. 至今所知的一切光合磷酸化作用，都需要叶绿素或菌绿素的参与。（ × ） 15. 青霉素对革兰氏阳性细菌的生长细胞或休止细胞都有强烈的杀死或抑制作用。（ × ） 16. 从细胞水平来看，微生物的代谢调控能力大大超过结构复杂的高等动植物细胞。（ √ ) 17. 一般地说，形态构造和生活史越复杂的微生物，它们的次生代谢产物的种类就越多。

（ √ ) 三、选择题

1. 下列光合作用微生物中进行的是非环式光合磷酸化作用的是（ C ）

A.甲藻 B.绿硫细菌 C.蓝细菌 D.嗜盐细菌 2. 硝酸细菌依靠（ B ）方式产能。

A.发酵作用 B.有氧呼吸 C.无氧呼吸 D.光合磷酸化

3. 下列微生物中同时具有固氧、氧化无机硫化物、氧化亚铁为高铁能力的是（ D ）

A.脱硫弧菌属Desulfovibrio B.着色菌属Chromatium C.贝氏硫细菌属Beggiotoa D.氧化亚铁硫细菌f.ferrooxidans 4. 巴斯德效应是指（ D ）

A.乳酸对微生物的抑制 B.酒精对葡萄糖分解的抑制 C.氧气对呼吸作用的抑制 D.氧气对发酵作用的抑制

5. 新陈代谢研究中的核心问题是( C )。 A.分解代谢B合成代谢C.能量代谢D.物质代谢 6. 营硝酸盐呼吸的细菌，都是一类( B )。 A.专性好氧菌B.兼性厌氧菌C.专性厌氧菌D.

耐氧性厌氧菌

7. 硫酸盐还原菌都是一些( C )。 A.专性好氧菌B.兼性厌氧菌C.专性厌氧菌D.耐氧性庆氧

菌

8. 硫酸盐还原细菌还原硫酸盐的最终产物是( D )。A.SO32- B. SO22- C. S D. H2S 9. 在以下四类能进行光合作用的细菌中，不含叶绿素和菌绿素的是( D )。 A.红螺菌B.蓝

细菌C.衣藻D.嗜盐菌

10. 由EMF途径出发的六条发酵途径，其共同的最初中间代谢物是( D )。 A.葡萄糖B.甘

油酸-3-磷酸C磷酸烯醇式丙酮酸D.丙酮酸

11. 青霉素对革兰氏阳性细菌的抑菌作用机制是( B )。 A.破坏N-乙酰葡糖胺与N-乙酰胞壁

酸的交联B抑制肽聚糖单体间的转肽作用 C.导致细胞壁裂解D.抑制肽聚糖单体透过细胞膜

12. 抗生素属于微生物代谢中的( C )。 A.主流代谢产物B.中间代谢产物C.次生代谢产物

D.大分子降解产物 四、名词解释 1. 生物氧化：就是发生在或细胞内的一切产能性氧化反应的总称。生物氧化的形式包括某

物质与氧结合、脱氢或脱电子三种。

2. 呼吸作用：指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等电子载体，再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。 3. 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2

可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。 4. 底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些

含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。

5. 硝化作用：硝化作用：铵氧化成硝酸的微生物学过程。

6. 反硝化作用：微生物还原NO3－成气态氮的过程。即硝酸盐的异化还原。 7. 化学渗透学说(chemiosmotic hypothesis)

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细胞膜(或线粒体膜)的内侧传递到膜的外侧，从而造成膜两侧质子分布不均匀，此即质子动势，再由它推动ATP的合成。化学渗透学说由英国学者P. Mitchell于1961年提出。 8. 无氧呼吸(anaerobic respiration)

无氧呼吸又称厌氧呼吸。一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物或有机氧化物的生物氧化。因而是在无氧条件下进行的、产能效率较低的特殊呼吸。其特点是葡萄糖等底物按常规途径脱氢后，经呼吸链递氢(或电子)，最终由氧化态的无机物(NO3ˉ，SO42ˉ等)或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产ATP功能。根据末端受氢体的种类又可分为硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、硫呼吸、铁呼吸、碳酸盐呼吸或延胡索酸呼吸等。 9. 硝酸盐呼吸(ni tra te respiration)

硝酸盐呼吸又称反硝化作用。无氧呼吸的一种。是在无氧条件下，某些兼性厌氧菌利用硝酸盐作为呼吸链的最终氢受体，使硝酸盐还原成亚硝酸盐、NO、N20或N2的过程。 10. 碳酸盐呼吸(carbonate respiration)

无氧呼吸的一种。一类以CO2或重碳酸盐作为呼吸链未端氢受体的生物氧化产能过程。根据其还原产物的不同可分两类:①由专性厌氧菌----产甲烷菌产生甲烷的碳酸盐呼吸；②由专性厌氧菌----产乙酸菌产生乙酸的碳酸盐呼吸。 11. 发酵(fermentation)

在无氧等外源氢受体的条件下，产能底物在脱氢后所产生的还原力[H]未经呼吸连的传递而直接由某一内源性中间代谢物接受，从而实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。广义的发酵也指任何利用好氧性微生物或厌氧性微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式。

12. 同型乳酸发酵(homolactic fermentation)

同型乳酸发酵是一个分子葡萄糖经EMP途径后仅产生两分子乳酸的发酵。 13. 异型乳酸发酵(heterolactic fermentation)

异型乳酸发酵是葡萄糖经HMP途径发酵后，除产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和CO2等多种发酵产物的发酵。

14. 次生代谢物(secondary metabolite)

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产物作前体，通过复杂的次生代谢途径而合成的各种结构复杂的化合物，称为次生代谢物。与初生代谢物不同，次生代谢物一般具有分子结构复杂，代谢途径独特，在生长后期合成，产量较低，生理功能不很明确，以及其合成一般受质粒控制等特点。 五、问答题

1. 试列表比较呼吸、无氧呼吸和发酵的特点。

2. 扼要说明酵母的一型、二型和三型发酵，它们的最终产物是什么？

a.酵母菌只有在pH3.5～4.5（弱酸性）和厌氧条件下才能进行正常的酒精发酵，称之为酵母菌的第一型发酵，亦称同型酒精发酵。G → 丙酮酸 → 乙醛 → 乙醇。b.若有亚硫酸酸氢钠NaHSO3（3％）存在，与乙醛结合，而使磷酸二羟丙酮作为受氢体。磷酸二羟丙酮 → α-磷酸甘油 → 甘油。此称为酵母菌第二型发酵，但仍有乙醇产生。c.如果将发酵过程的pH值控制在微碱性（pH7.6左右）和厌氧条件下，乙醛分子间歧化反

3.

4.

5.

6.

应一分子乙醛 → 乙酸（氧化）一分子乙醛 → 乙醇（还原）还有磷酸二羟丙酮 → 甘油。得到的产物主要是甘油、少量的乙醇、乙酸和CO2。此为酵母菌的第三型发酵。 请指出以下作为电子最终受体的呼吸类型： NO3，NO2→→N2 硝酸盐呼吸 Fe3+→→Fe2＋铁呼吸 S→→ H2S 硫呼吸

O2→→H2O 有氧呼吸

CO2→→CH4 产甲烷菌产生甲烷的碳酸盐呼吸 Fumarate→→Succinde延胡索酸呼吸 简述反硝化作用的生态学作用？ 反硝化作用指的是硝酸盐呼吸，一般是由于好氧性机体的呼吸作用使土壤及水环境氧气被消耗而造成局部的厌氧环境，从而使一些硝酸还盐原细菌能进行厌氧呼吸（硝酸盐呼吸）。硝酸盐呼吸使土壤中植物能利用的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，从而降低了土壤的肥力。解决放大就是松土，排除过多的水分，保证土壤中有良好的通气条件。另一方面，反硝化作用在氮素循环中的起重要作用，硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水质变坏与地球上氮素循环的中断。

简述氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)为什么能在酸性环境下生活？ 从亚铁到高铁状态的铁的氧化，对于少数细菌来说也是一种产能反应，但从这种氧化中只有少量的能量可以被利用。因此该菌的生长会导致形成大量的Fe3+ （Fe(OH)3）。亚铁（Fe2+）只有在酸性条件（pH低于3.0）下才能保持可溶解性和化学稳定；当pH大于4-5，亚铁（Fe2+）很容易被氧气氧化成为高价铁（Fe3+）。因此，能利用亚铁进行氧化产能的细菌通常也可以氧化硫化物产能，因此保证细菌生活的低pH环境（产生大量的硫酸）

何谓初级代谢和次级代谢？扼要阐述初级代谢与次级代谢的关系？ 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。相对于初级代谢而提出的一个概念。指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。

初级代谢与次级代谢的关系：1、存在范围及产物类型不同，初级代谢：普遍存在于各类生物中的一种基本代谢类型，次级代谢：只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中；2、对产生者自身的重要性不同，初级代谢产物：机体生存必不可少的物质，次级代谢产物：不是机体生存所必需的物质3、同微生物生长过程的关系明显不同，初级代谢：自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长过程呈平行关系；次级代谢：在机体生长的一定时期内，（通常是微生物的对数生长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系。4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同，初级代谢产物：敏感性小（即遗传稳定性大）；次级代谢产物：敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。5、相关酶的专一性不同，初级代谢：酶专一性强；次级代谢：酶专一性不强，加入不同的前体物，往往可以导致机体合成不同类型的次级代谢产物。6、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型

【第6章 微生物的生长及其控制】

一、填空题

1. 影响微生物生长的主要因素有温度、pH和氧气等。

2. 抗代谢药物中的磺胺类是由于与对氨基苯甲酸相似，从而竞争性与二氢叶酸合成酶结

合，使不能合成四氢叶酸。

3. 在光学显微镜下使用计数板可直接对细菌和酵母菌的细胞以及放线菌和霉菌和的孢子

进行计数，但计数值是总菌数。

4. 用平板菌落计数法作活菌计数，通常可用两种制作平板的方法：①浇注平板法，适合于

对兼性厌氧菌(或一般细菌)进行计数；②涂布平板法，适合对好氧菌(或放线菌)进行计数。菌落计数的单位一般用cfu表示，其英文全称是colony forming unit。 5. 典型生长曲线是以细胞数目的对数值作纵坐标，以培养时间作横坐标而绘成的曲线，由

延滞期，指数期，稳定期和衰亡期四个阶段组成。

6. 典型生长曲线中的指数期主要有三个特点：①生长速率常数(R)最大，②细胞进行平衡

生长，③酶系活跃，代谢旺盛。

7. 在微生物的生产实践中，为获得优良接种体(种子)，多取用指数期的培养物；为获得大

量菌体，多取用稳定期的培养物；为取得高产量的次生代谢产物，多取用衰亡期的培养物。

8. 在典型的生长曲线中，细胞形态多变是在衰亡期，细胞浓度最高是在稳定期，细胞RNA

含量最高是在延滞期，代时最短是在指数期，细胞体积最大是在延滞期。 9. 生长温度三基点是指最高生长温度，最适生长温度和最低生长温度。

10. 按微生物与氧的关系可把它们分为五类：专性好氧菌，兼性庆氧菌，微好氧菌，耐氧菌

和专性厌氧菌。

11. 1971年，McCord和Fridovich提出了一个关于厌氧菌氧毒害机制的超氧化物歧化酶学

说。其根据是厌氧菌缺乏SOD酶，一般也缺乏过氧化氢酶，因此易受超氧阴离子自由基等的毒害。

12. 专性好氧菌能在较高浓度分子氧下生长，而未遭超氧阴离子自由基的毒害，其原因是具

有完整的呼吸链，还含有SOD和过氧化氢酶两种酶。

13. 在微生物培养过程中，会发生不利于其继续生长的pH变化，一般可采取两类方法作外

源调节：①治标方法，过酸时可加人NaOH或Na2CO3等调节；过碱时，可加入HCl或H2SO4等调节；②治本方法，过酸时可通过加适当氮源或提高通气量调节，过碱时可通过加适当碳源或降低通气量调节。

14. 化学治疗剂包括磺胺等合成药物，抗生素，生物药物素，中草药有效成分。

15. 湿热灭菌法的种类很多，其中常压下有：①巴氏消毒法，②煮沸消毒法，③间歇灭菌法

等；在加压蒸气下的有：①常规加压蒸气灭菌法和②连续加压蒸气灭菌法等。 16. 对培养基进行加压蒸气灭菌时，一般采用温度为121°C、压力为1 kg/cm2、时间为15 ~

20min；对玻璃器皿进行干热灭菌时，一般采用温度为150-160°C、时间维持1~2h；对牛奶进行巴氏消毒(低温维持法)时，一般在温度63°C下时间维持30min即可。

17. 为消除因采用加压灭菌而对培养基成分造成的不良影响，可采用分别灭菌，低压灭菌，

连续加压灭菌，过滤除菌和加螯合剂防沉淀等措施。 二、判断题

1. 分子氧对专性厌氧微生物的抑制和制死作用是因为这些微生物内缺乏过氧化氢酶。

（ × ）