偶看新闻1948年7月16日:微生物学（网络3）
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微生物代谢
1．分解代谢(catabolism) 也称产能代谢，生物氧化，是指大分子物质在细胞内降解成小分子物质，并产生能量的过程。
2．合成代谢(anabolism) 是指利用小分子物质在细胞内合成复杂大分子物质，并消耗能量的过程。
3．糖酵解(glycolysis) 无氧条件下，异养生物降解葡萄糖生成两个丙酮酸并产生能量的过程。是葡萄糖分解代谢的共同途径。
4．发酵(fermentation) 广义的发酵，泛指一切利用微生物进行生产的过程，多指传统的与实际生产有关的工业化生产，多是好氧过程，如氨基酸发酵、抗生素发酵、单细胞蛋白生产等。微生物生理学上的发酵又称狭义的发酵，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的过程。
5．底物水平磷酸化(substrate—level phosphorylation) 发酵过程中往往伴随着一些高能化合物的生成，如EMP途径中的甘油酸一1，3一二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可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。
6．乙醇发酵(alcoholic fermentation) 有两种方式，葡萄糖在酵母和某些细菌(如Sarcina、：Enterobacteriaceae)中经EMP途径，或者某些细菌(如运动发酵假单胞菌)中经ED途径降解成丙酮酸，进一步生成乙醛，乙醛还原生成乙醇。
7．乳酸发酵(1actic acid fermentation) 有两种方式，葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸，终产物只有一种乳酸，称为同型乳酸发酵(1lomolactic fermentation)；葡萄糖经PK、HK或HMP途径降解为丙酮酸，代谢终产物除乳酸外，还有乙醇或乙酸，故称异型乳酸发酵（heterolactic fermentation）。
8．呼吸(respiration) 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，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸(aerobic respiration)，以氧化型化合物作为最终电子受体的称为无氧呼吸(anaerobic respiration)。
9．电子传递系统(electron transport system) 一系列膜相关电子载体，把电子传递给最终的电子受体，除了泛醌之外，电子载体在膜上的排列顺序为还原电位最负到最正。一般电子传递系统的组成及电子传递方向为：NAD(P)一FP(黄素蛋白)一Fes(铁硫蛋白)一CoQ(辅酶Q)一cyt b_Cyt c_Cyt aCyta3。
10．氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 在糖酵解和三羧酸循环过程中，形成的NAD(P)H和FADH：，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。
11．巴斯德效应(Pasteur effect) 当微生物从厌氧条件转换到有氧条件时，微生物转向有氧呼吸，糖分解代谢速率降低。
12．反硝化作用(denitrification) 又称硝酸盐呼吸(nitrate respiration)，以硝酸或亚硝酸盐为电子受体进行的无氧呼吸，此过程中硝酸盐还原形成气态产物NO、N2。
13．同化型硝酸还原(assimilative nitrate reduction) 在厌氧或好氧条件下，某些兼性厌氧细菌还原硝酸为亚硝酸，进一步转变成铵，作为氮源被细胞利用。
14．异化型硝酸还原(dissimilartive nitrate reduction) 硝酸作为最终电子受体被还原成亚硝酸，分泌到细胞外或形成N：被释放。在这个过程中，硝酸只作为电子受体，用于生物氧化产能，而不作为细胞氮源。
15．Stickland反应(Stickland reaction) 某些微生物利用氨基酸作为碳源、能源和氮源。以一种氨基酸作为供氢体而氧化，另一种氨基酸作为电子受体被还原的生物氧化产能方式，产能效率低，每分子氨基酸产生1个ATP。
16．化能自养菌(chemoautotrophs) 还原CO2的ATP和还原力[H]是通过还原性无机化合物(NH4+、NO2＿、H2S、S0、H2和Fe2+)的氧化而获得的，产能途径是氧化磷酸化，一般为好氧菌。
17．不产氧光合作用(anoxygenic photosynthesis) 又称环式光合磷酸化，光合细菌所特有。光能驱动下，电子从菌绿素分子出发，通过电子传递链的循环，又回到菌绿素，期间产生ATP，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。
18．产氧光合作用(oxygenic photosynthesis) 又称非环式光合磷酸化，绿色植物、藻类和蓝细菌所共有。光能驱动下，电子从光反应中心I(Ps I)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PsⅡ)水的光解生成的H’，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PsⅡ)由水的光解产生氧气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心Ps I，期间生成ATP。
19．紫膜光合磷酸化(photophosphorylation by purple membrane) 紫膜由细菌视紫红质蛋白和类脂组成，细菌视紫红质蛋白功能与叶绿素相似，能吸收光能，并在光量子驱动下起着质子泵的作用，将质子泵出紫膜外，从而形成紫膜内外的质子梯度差(质子动势)，驱使ATP的形成。
20．代谢补偿途径(replenishment pathway) 或代谢物回补顺序(anaplerotic sequence)，是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢产物的那些反应。如微生物特有的乙醛酸循环。
21．初级代谢(primary metabolism) 微生物细胞从外界吸收营养物质，通过分解和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程。
22．次级代谢(secondary metabolism) 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。
23．变构效应(allosterism) 别构酶的活性可以被小分子激活剂或者抑制剂改变，激活剂或者抑制剂借助于非共价键，可逆地同酶蛋白分子上的调控部位相结合，引起酶的三维结构的改变，导致酶的催化部位的活性发生变化。
24．反馈抑制(feedback inhibition) 每个代谢途径都至少有一个限速酶 (pacemaker enzyme)，催化代谢途径中的限速反应，一般是代谢途径中第一步反应的催化酶。代谢途径的终端产物常常抑制第一步反应的可调控酶的活性，此调控作用称为反馈抑制。
25．酶合成阻遏(repression of enzyme synthesis) DNA分子上每一个操纵元都产生一个阻遏蛋白，在合成过程中，阻遏蛋白不能结合在操纵子部位上。然而，辅阻遏物可以与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的构象，因此可以与操纵子部位结合。这样mRNA的合成终止，蛋白质合成不能发生。
26．酶合成诱导(induction of enzyme synthesis) 调节基因产生的阻遏蛋白可以与操纵元上的操纵子部位结合，因此关闭了mRNA的转录，阻止了蛋白质的合成。当培养基中加入诱导物时，诱导物与阻遏蛋白结合，阻止了阻遏蛋白与操纵子部位的结合，操纵子开放，基因转录发生。
题
填空题
1．代谢是细胞内发生的全部生化反应的总称，主要是由 和 两个过程组成。微生物的分解代谢是指 在细胞内降解成 ，并 能量的过程；合成代谢是指利用 在细胞内合成 ，并 能量的过程。
2．生态系统中， 微生物通过 能直接吸收光能并同化CO2， 微生物分解有机化合物，通过 产生CO2。
3．微生物的4种糖酵解途径中， 是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径 是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有； 是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。
4 和 的乙醇发酵是指葡萄糖经 途径分解为丙酮酸后，进一步形成乙醛，乙醛还原生成乙醇； 的乙醇发酵是利用ED途径分解葡萄糖为丙酮酸最后生成乙醇。
5．同型乳酸发酵是指葡萄糖经 途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸。异型乳酸发酵经 、 和 途径分解葡萄糖代谢终产物除乳酸外，还有 。
6．微生物在糖酵解生成丙酮酸基础上进行的其他种类的发酵有丁二醇发酵、混合酸发酵、发酵和 发酵等。丁二醇发酵的主要产物是 ， 发酵的主要产物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。
7．产能代谢中，微生物通过 磷酸化和 磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；光合微生物则通过 磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP中。 磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
8．呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中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 系统，逐步释放出能量后再交给 。
9．巴斯德效应是发生在很多微生物中的现象，当微生物从 转换到 下，糖代谢速率 ，这是因为 比发酵作用更加有效地获得能量。
10．无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像NO3-、NO2-、SO42-、S2O3、CO2：等无机化合物，或 等有机化合物。
11．化能自养微生物氧化 而获得能量和还原力。能量的产生是通过 磷酸化形式，电子受体通常是O2。电子供体是 、 、 和 。还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递， 能量。
12．光合作用是指将光能转变成化学能并固定的CO2过程。光合作用的过程可分成两部分：在 中光能被捕获并被转变成化学能，然后在 中还原或固定CO2合成细胞物质。
13．微生物有两种同化CO2的方式： 和 。自养微生物固定CO2的途径主要有3条：卡尔文循环途径，可分为 、 和 3个阶段；还原性三羧酸途径，通过逆向的三羧酸循环途径进行，多数酶与正向三羧酸循环途径相同，只有依赖于ATP的 是个例外；乙酰辅酶A途径，存在于甲烷产生菌、硫酸还原菌和在发酵过程中将CO2转变乙酸的细菌中，非循环式CO2固定的产物是 和 。
14．Straphylococcus aureus肽聚糖合成分为3个阶段：细胞质中合成的 ，在细胞膜中进一步合成 ，然后在细胞膜外壁引物存在下合成肽聚糖。青霉素在细胞膜外抑制 的活性从而抑制肽聚糖的合成。
15．微生物将空气中的N2还原为NH4的过程称为 之间相互的关系。该过程中根据微生物和其他生物固氮体系可以分为 、 和 3种。
16．固氮酶包括两种组分：组分I(P1)是 ，是一种 ，由4个亚基组成；组分Ⅱ(P2)是一种 ，是一种 ，由两个亚基组成。P1、P2单独存在时，都没有活性，只有形成复合体后才有固氮酶活性。
17．次级代谢是微生物生长至 或 ，以 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。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的物质化合物如： 、 、 、 、 及 等多种类别。
18．酶的代谢调节表现在两种方式： 是一种非常迅速的机制，发生在酶蛋白分子水平； 是一种比较慢的机制，发生在基因水平上。
19．分支代谢途径中酶活性的反馈抑制可以有不同的方式，常见的方式是 、 、 、 。
20．细菌的二次生长现象是指当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，优先利用 ，当其耗尽后，细菌经过一段停滞期，不久在 的诱导下开始合成 ，细菌开始利用 。该碳代谢阻遏机制包括 和 的相互作用。
选择题(4个答案选1)
1．化能自养微生物的能量来源于( )。
(1)有机物 (2)还原态无机化合物 (3)氧化态无机化合物 (4)日光
2．下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，( )是最普遍的、存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
3．下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，( )是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，产能效率低，为微生物所特有。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
4．酵母菌和运动发酵单胞菌乙醇发酵的区别是( )。
(1)糖酵解途径不同 (2)发酵底物不同 (3)丙酮酸生成乙醛的机制不同 (4)乙醛生成乙醇的机制不同
5．同型乳酸发酵中葡萄糖生成丙酮酸的途径是( )。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
6．由丙酮酸开始的其他发酵过程中，主要产物是丁酸、丁醇、异丙醇的发酵是( )。
(1)混合酸发酵 (2)丙酸发酵 (3)丁二醇发酵 (4)丁酸发酵
7．ATP或GTP的生成与高能化合物的酶催化转换相偶联的产能方式是( )。
(1)光合磷酸化 (2)底物水平磷酸化 (3)氧化磷酸化 (4)化学渗透假说
8．下列代谢方式中，能量获得最有效的方式是( )。
(1)发酵 (2)有氧呼吸 (3)无氧呼吸 (4)化能自养
9．卡尔文循环途径中CO2固定(羧化反应)的受体是( )。
(1)核酮糖一5一磷酸 (2)核酮糖一1，5一二磷酸 (3)3一磷酸甘油醛 (4)3一磷酸甘油酸
10．CO2固定的还原性三羧酸途径中，多数酶与正向三羧酸循环途径相同，只有依赖于ATP的( )是个例外。
(1)柠檬酸合酶 (2)柠檬酸裂合酶 (3)异柠檬酸脱氢酶 (4)琥珀酸脱氢酶
11．青霉素抑制金黄色葡萄球菌肽聚糖合成的( )。
(1)细胞膜外的转糖基酶 (2)细胞膜外的转肽酶
(3)细胞质中的“Park”核苷酸合成 (4)细胞膜中肽聚糖单体分子的合成．
12．不能用于解释好氧性固氮菌其固氮酶的抗氧机制的是( )。
(1)呼吸保护作用 (2)构象保护 (3)膜的分隔作用 (4)某些固氮酶对氧气不敏感
13．以下哪个描述不符合次级代谢及其产物( )。
(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确
(2)次级代谢产物的合成不受细胞的严密控制
(3)发生在指数生长后期和稳定期
(4)质粒与次级代谢的关系密切
14．细菌的二次生长现象可以用( )调节机制解释。
(1)组合激活和抑制 (2)顺序反馈抑制
(3)碳代谢阻遏 (4)酶合成诱导
15．下面对于好氧呼吸的描述( )是正确的。
(1)电子供体和电子受体都是无机化合物
(2)电子供体和电子受体都是有机化合物
(3)电子供体是无机化合物，电子受体是有机化合物 (4)电子供体是有机化合物，电子受体是无机化合物
16．无氧呼吸中呼吸链末端的氢受体是( )。
(1)还原型无机化合物 (2)氧化型无机化合物 (3)某些有机化合物 (4)氧化型无机化合物和少数有机化合物
17．厌氧微生物进行呼吸吗?( )
(1)进行呼吸，但是不利用氧气 (2)不进行呼吸，因为呼吸过程需要氧气 (3)不进行呼吸，因为它们利用光合成作用生成所需ATP (4)不进行呼吸，因为它们利用糖酵解作用产生所需ATP
18．碳水化合物是微生物重要的能源和碳源，通常( )被异养微生物优先利用。
(1)甘露糖和蔗糖 (2)葡萄糖和果糖 (3)乳糖 (4)半乳糖
19．延胡索酸呼吸中，( )是末端氢受体。
(1)琥珀酸 (2)延胡索酸 (3)甘氨酸 (4)苹果酸
20．硝化细菌是( )：
(1)化能自养菌，氧化氨生成亚硝酸获得能量
(2)化能自养菌，氧化亚硝酸生成硝酸获得能量
(3)化能异养菌，以硝酸盐为最终的电子受体
(4)化能异养菌，以亚硝酸盐为最终的电子受体
是非题
1．无氧呼吸和有氧呼吸一样也需要细胞色素等电子传递体，也能产生较多的能量用于生命活动，但由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。
2．CO2是自养微生物的唯一碳源，异养微生物不能利用CO2作为辅助的碳源。
3．由于微生物的固氮酶对氧气敏感，不可逆失活，所以固氮微生物一般都是厌氧或兼性厌氧菌。
4．支持细胞大量生长的碳源，可能会变成次级代谢的阻遏物。
5．光能营养微生物的光合磷酸化没有水的光解，不产生氧气。
6．次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确，但是某些次级代谢产物对于该微生物具有特殊的意义，如与孢子的启动形成有关。
7．目前知道的所有固氮微生物都属于原核生物和古生菌类。
8．stickland反应对生长在厌氧和蛋白质丰富环境中的微生物非常重要，使其可以利用氨基酸作为碳源、能源和氮源。
9．当从厌氧条件转换到有氧条件时，微生物转向有氧呼吸，糖分解代谢速率加快。
10．反硝化作用是化能自养微生物以硝酸或亚硝酸盐为电子受体进行的无氧呼吸。
11．由于蓝细菌的光合作用产生氧气，所以蓝细菌通常都不具有固氮作用。
12．底物水平磷酸化只存在于发酵过程中，不存在于呼吸作用过程中。
13．底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
14．发酵作用的最终电子受体是有机化合物，呼吸作用的最终电子受体是无机化合物。
15．氧化磷酸化只存在于有氧呼吸作用中，不存在于发酵作用和无氧呼吸作用中。
16．发酵作用是专性厌氧菌或兼性厌氧菌在无氧条件下的一种有机物生物氧化形式，其产能机制都是底物水平磷酸化反应。
17．延胡索酸呼吸中，琥珀酸是末端氢受体延胡索酸还原后生成的还原产物，不是一般的中间代谢产物。
18．自养微生物同化CO2需要大量能量，能量来自于光能、无机物氧化或简单有机物氧化所得的化学能。
19．CO2固定的途径中，卡尔文循环途径存在于绿色植物、藻类、蓝细菌和几乎所有的自养型微生物包括光能自养和化能自养微生物中，而还原性三羧酸途径和乙酰辅酶A途径只存在于某些细菌中。
20．青霉素抑制肽聚糖分子中肽桥的生物合成，因此对于生长旺盛的细胞具有明显的抑制作用，而对于休止细胞无抑制作用。
问答题
1．比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。
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。
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。
4．比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。
5．比较光能营养微生物中光合作用的类型。
6．简述化能自养微生物的生物氧化作用。
7．说明革兰氏阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。
8．蓝细菌是一类放氧性光合生物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。
9．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?
10．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产?
填空题
1．分解代谢合成代谢大分子物质小分子物质 产生 小分子物质 大分子物质 消耗2．光能自养 光合作用 异养 呼吸作用 3．EMP ED HMP 4．酵母菌 八叠球菌EMP 运动发酵单胞菌 5．EMP PK HK HMP 乙醇或乙酸 6．丙酸发酵 丁酸发酵 2，3一丁二醇混合酸 7．底物水平 氧化 光合 底物水平 8．电子传递 最终电子受体 9．厌氧条件 有氧条件 降低 好氧呼吸 10．延胡索酸 11．无机物 氧化磷酸化 H2 NH4 H2S Fe2+ 消耗 12．光反应 暗反应 13．自养式 异养式 CO2的固定(羧化反应) 被固定CO2的还原(还原反应) CO2受体的再生 柠檬酸裂合酶 乙酸丙酮酸 14．“Park”核苷酸(uDP一N一乙酰胞壁酸五肽) 肽聚糖单体分子转肽酶15．生物固氮共生固氮体系 自生固氮体系 联合固氮体系 16．固氮酶钼铁蛋白(MoFe) 固氮酶还原酶铁蛋白(Fe) 17．指数期后期 稳定期 初级代谢产物 抗生素 激素 生物碱 毒素 色素 维生素 18．酶活性的调节 酶量的调节 19．顺序反馈抑制 协同反馈抑制 同工酶 组合激活和抑制 20．葡萄糖 乳糖届一半乳糖苷酶 乳糖 降解物激活蛋白(cAP)或cAMP受体蛋白(CRP) cAMP
选择题 1． (2) 2． (1) 3． (3) 4． (1) 5． (1) 6． (4) 7． (2) 8． (2) 9． (2) 10． (2) 11． (2) 12． (4) 13． (2) 14． (3) 15． (4) 16． (4) 17． (1) 18． (2) 19． (2) 20． (2)
是非题 1． + 2． - 3． - 4． + 5． - 6． + 7． + 8． + 9． - 10． - 11． - 12． - 13． + 14． + 15． - 16． + 17． + 18． - 19． + 20． +
问答题
1．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。丙酮酸之后的途径完全相同。
2．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1，3一二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可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)H和FADH，，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．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等电子载体，再经电子传递系统传给氧化型化合物，作为其最终电子受体，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)一FP(黄素蛋白)一Fe·s(铁硫蛋白)一CoQ(辅酶Q)一cyt b—Cyt c—Cyt a—cyt a，。无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3—、N02—、SO42—、S2O3一、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．共生固氮体系：根瘤菌(尺^izobium)与豆科植物共生；弗兰克氏菌(Frank：尬)与非豆科树木共生；蓝细菌(eyanoba(舶ria)与某些植物共生；蓝细菌与某些真菌共生。自生固氮体系：好氧自生固氮菌(Azotobacter，Azotomonas，etc)；厌氧自生固氮菌(Clostridium)；兼性厌氧自生固氮菌(B0cillus，Klebsiella，etc)；大多数光合菌(蓝细菌，光合细菌)。
5．
①光合细菌一环式光合磷酸化；
②绿硫细菌的非环式光合磷酸化；
③嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作 用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差。
非环式光合磷酸化是绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型光合作用。光能驱动下，电子从光反应中心I(Ps I)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PsⅡ)水的光解生成的H+，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PsⅡ)由水的光解产生氧气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心Ps I，期问生成ATP。
环式光合磷酸化为光合细菌所特有。光能驱动下，电子从菌绿素分子出发，通过电子传递链的循环，又回到菌绿素，期间产生ATP，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。有些光合细菌虽只有一个光合系统，但也以非环式光合磷酸化的方式合成ATP，如绿硫细菌和绿色细菌，从光反应中心释放出的高能电子经铁硫蛋白、铁氧还蛋白、黄素蛋白，最后用于还原NAD+生成NADH。反应中心的还原依靠外源电子供体如S2-、S2O32一等。外源电子供体在氧化过程中放出电子，经电子传递系统传给失去了电子的光合色素，使其还原，同时偶联ATP的生成。嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差，再由它来推动ATP酶合成ATP。
6．化能自养微生物氧化无机物而获得能量和还原力。能量的产生是通过电子传递链的氧化磷酸化形式，电子受体通常是O2，因此，化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H2、NH4+、H2S和Fe2+还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，同时需要消耗能量。 (1)氨的氧化。NH，和亚硝酸(N0f)是作为能源的最普通的无机氮化合物，能被亚硝化细菌和硝化细菌氧化。 (2)硫的氧化。硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、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cyt a，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K：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。
7．革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段(图5—10)。
(1)细胞质中的合成。
①葡萄糖 N一乙酰葡糖胺一UDP(G--UDP)一N一乙酰胞壁酸一UDP(M—uDP)
②MUDP一“Park”核苷酸，即UDP一N一乙酰胞壁酸五肽
(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一丙氨酸一D一丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。
8．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。
9．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。
10．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(图5—13)。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。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。
1．二分裂(binary fission) 细胞核首先进行有丝分裂，然后细胞质通过胞质分裂而分开，从而形成两个相同的个体的分裂方式。
2．分批培养(batch culture) 是指微生物在封闭系统中进行的培养，培养过程中不对培养基进行更换。
3．迟缓期(1agphase) 微生物接种到新鲜培养基时，其数量并不立即增加，这个阶段被称为迟缓期或延滞期。
4．对数生长期(exponentialphase) 微生物经过延滞期后，以最大的速度进行生长和分裂，导致微生物数量呈对数增加的时期。在对数生长期微生物各成分按比例有规律地增加，微生物呈平衡生长。
5．稳定生长期(stationaryphase) 微生物经过对数生长期后，生长速度降低至零(细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量)的时期。稳定期的微生物数量最大并维持稳定。
6．衰亡期(deathphase) 稳定期后，由于营养物质的耗尽和有毒代谢产物的大量积累，使微生物死亡速度逐步增加，活菌减少的时期。
7．二次生长(diauxic growth) 微生物在同时含有速效碳源(或氮源)和迟效碳源(或氮源)的培养基中生长时，微生物会首先利用速效碳源(或氮源)生长直到该速效碳源(或氮源)耗尽，然后经过短暂的停滞后，再利用迟效碳源(或氮源)重新开始生长。这种两相生长或应答称为二次生长。
8．倍增时间(doublingtime) 群体生长中微生物数量增加一倍所需要的时间称为倍增时间。
9．代时(generationtime) 个体生长中，每个微生物分裂繁殖一代所需的时间称为代时。
10．比生长速率(specificgrowth rate) 每单位数量的微生物在单位时间内增加的量。
11．同步培养(synchronousculture) 使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞的培养方法称为同步培养。
12．同步生长(synchronousgrowth) 以同步培养方法使群体细胞处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式。
13．连续培养(continuousculture) 连续培养是指通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的培养方法。一般是通过在微生物培养过程中不断地补充营养和以同样的速率移出培养物来实现微生物的连续培养。
14．恒化器(chemostat) 通过保持培养基中某种必需营养物质的浓度基本恒定的方式，使微生物的生长速度恒定的培养系统。
15．平板计数或菌落计数(plate countor colonycount) 将适当稀释的样品涂布到琼脂培养基表面，培养后活细胞能形成菌落，通过计算菌落数能知道样品中的活菌数，该方法称为平板计数或菌落计数。
16．菌落形成单位(colonyforming unit) 采用平板计数或菌落计数法时，由于不能绝对保证一个菌落只是由一个活细胞形成，计算出的活细胞数称为菌落形成单位。
17．显微镜直接计数(directmicroscopic count) 利用微生物计数板或血细胞计数板，在显微镜对样品中的微生物进行计数的方法称为显微镜直接计数法。该方法虽然简便直观，但若无特别技术不能区分死活细胞的数目。
18，最适生长温度(optimum growth temperature) 微生物生长速度最快的温度。
19．超氧化物歧化酶(superoxidedismutase) 催化超氧化物自由基形成氧和过氧化氢的酶。
20．过氧化氢酶(catalase) 分解过氧化氢形成水和氧气的酶。
21．灭菌(sterilization) 灭菌是指物体中包括芽孢在内的所有微生物都被杀死或消除。
22．抑制(inhibition) 抑制是采用某种因子使微生物的生长停止，但移去该因子后微生物的生长仍然可以恢复。
23．消毒(disinfection) 杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的措施。消毒可起到防止感染或传播的作用。
24．消毒剂(disinfectant) 用于消毒的化学制剂。一般用于对非生物材料的消毒。
25．石炭酸系数或酚系数(phenol coefficient) 在一定温度下将某种消毒剂与试验细菌10rain保温处理后，能杀死试验细菌的消毒剂的最高稀释倍数与能杀死试验细菌的石炭酸(酚)的最高稀释倍数的比值。酚系数可用于判断消毒剂对试验细菌的杀灭效力。酚系数越高，表明消毒剂在该测试条件下的消毒能力越强。
26．防腐(antisepsis) 采用某些化学或物理方法防止和抑制微生物生长的措施。防腐能防止食物腐败或防止其他物质霉变。
27．防腐剂(antiseptic) 用于防腐的化学制剂。防腐剂的毒性一般小于消毒剂，以避免对动物或人体组织产生毒害作用。
28．热致死时间(thermaldeathtime) 在一定温度一定条件下杀死液体中所有微生物的最短时间。
29．十倍减少时间(decimal reduction time，D) 特定温度下杀死某一样品中90％微生物或孢子及芽孢所需的时间。30．高压灭菌(autoclave) 在高压蒸汽的处理下(通常121℃，15rain)杀死包括芽孢在内的所有微生物的灭菌方法。
31．巴斯德消毒法(pasteurization) 在低于沸点的温度下短时间加热处理以杀死牛奶或饮料中的病原微生物的方法称为巴斯德消毒法。较老的做法是63℃处理30rain；现在使用巴氏瞬间消毒法(nashpasteurization) 即72℃处理15s，然后迅速冷却的方法。
32．紫外辐射(UVradiation) 波长为10—400 nm(通常采用260nm)的高能辐射。紫外辐射有较强的致死效应，通常用于对物体表面和空气的灭菌。 [
33．选择毒性(selectivetoxicity) 化疗试剂杀死或抑制病原微生物而对宿主尽可能不产生伤害的性质。
34．化疗(chemotherapy) 利用具有选择毒性的化学物质杀死生物体内的病原微生物或病变细胞，治疗被微生物感染的病变细胞或组织，但对机体本身无毒害作用的治疗措施。
35．抗生素(antibiotic) 抗生素是由某些生物合成或半合成的次级代谢产物或衍生物，能抑制其他微生物生长或杀死其他微生物。
36．抗代谢物(antimetabolite) 能对代谢的某个关键酶产生竞争抑制而阻断代谢途径的化合物。抗代谢物通常与酶的正常底物或中间产物很类似，它与酶的正常底物或中间产物竞争酶的活性部位使反应停止，从而阻断代谢途径。
37．抗药性(drug resistance) 微生物通过改变本身生理生化特性而变得对化学药物不敏感，即微生物的抗药性。
38．相容溶质(compatiblesolute) 适合细胞进行新陈代谢和生长的细胞内高浓度物质，它可使细胞原生质渗透浓度高于周围环境，从而使其质膜紧压在细胞壁上。
题
填空题
1．一条典型的生长曲线至少可分为 、 、 和 4个生长时期。
2．测定微生物的生长量常用的方法有 、 和 。而测定微生物数量变化常用的方法有 、 、 和 ；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有 、 和 。
3．获得细菌同步生长的方法主要有(1) 和(2) ，其中(1)中常用的有 、 和 。
4．控制连续培养的方法有 和 。
5．影响微生物生长的主要因素有 、 、 、 和 等。
6．对玻璃器皿、金属用具等物品可用 或 进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用 灭菌，其温度为 ，时间为 。
7．通常，细菌最适pH的范围为 ，酵母菌的最适pH范围为 ，霉菌的最适pH范围是 。
8．杀灭或抑制微生物的物理因素有 、 、 、 、 和 等。
9．抗生素的作用机制有 、 、 和 。
10．抗代谢药物中的磺胺类是由于与 相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其 不能合成。
选择题
1．以下哪个特征表示二分裂?( ) (1)产生子细胞大小不规则 (2)隔膜形成后染色体才复制
(3)子细胞含有基本等量的细胞成分 (4)新细胞的细胞壁都是新合成的
2．代时为0．5h的细菌由10’个增加到10”个时需要多长时间?( ) (1)40h (2)20h (3)lOh (4)3h
3．某细菌2h中繁殖了5代，该菌的代时是( )。 (1)15min (2)24rain (3)30min (4)45 min
4．代时是指( )。
(1)培养物从接种到开始生长所需要的时间 (2)从对数期结束到稳定期开始的间隔时间
(3)培养物生长的时间 (4)细胞分裂繁殖一代所需要的时间
5．如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期?
( )
(1)死亡期 (2)稳定期 (3)延迟期 (4)对数期
6．细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质( )。
(1) 1，4 (2) 2，3 (3) 2，4 (4) 1，5
7．对生活的微生物进行计数的最准确的方法是( )。
(1)比浊法 (2)显微镜直接计数 (3)干细胞重量测定 (4)平板菌落记数
8．用比浊法测定生物量的特点是( )。 (1)只能用于测定活细胞 (2)易于操作且能精确测定少量的细胞 (3)难于操作但很精确 (4)简单快速，但需要大量的细胞
9．下列哪种保存方法会降低食物的水活度?( ) (1)腌肉 (2)巴斯德消毒法 (3)冷藏 (4)酸泡菜
10．细胞复制时所有的细胞组分都按比例有规律地增加的现象是( )。 (1)对数生长 (2)二分裂 (3)最大生长 (4)平衡生长
11．连续培养时培养物的生物量是由( )来决定的。 (1)培养基中限制性底物的浓度 (2)培养罐中限制性底物的体积 (3)温度 (4)稀释率
12．最适生长温度低于20℃的微生物被称为( )。 (1)耐冷菌 (2)嗜温菌 (3)耐热菌 (4)嗜冷菌
13．过氧化氢酶能解除( )的毒性。 (1)超氧化物自由基 (2)过氧化物 (3)三线态氧 (4)过氧化氢
14．能导致微生物死亡的化学试剂是( )。 (1)抑菌剂 (2)溶菌剂 (3)杀菌剂 (4)(2)和(3)
15．微生物数量减少十倍所需的时间是( )。(1)十倍减少时间 (2)十倍减少值 (3)热致死时间 (4)对数时间
16．只能用高压灭菌才能杀死的是( )。 (1)结核分枝杆菌 (2)病毒 (3)细菌的内生孢子 (4)霉菌孢子
17．常用的高压灭菌的温度是( )。 (1)121~C (2)200~C (3)63~C (4)100~C
18．巴斯德消毒法可用于( )的消毒。 (1)啤酒 (2)葡萄酒 (3)牛奶 (4)以上所有
19．保存冷冻食品的常用温度是( )。 (1)4~C (2) _20~C (3) -70~C (4)0℃
20．( )能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。 (1)青霉素 (2)磺胺类药物 (3)四环素 (4)以上所有
是非题
1．细菌分裂繁殖一代所需时间为倍增时间。
2．在群体生长的细菌数量增加一倍所需时间为代时。
3．样品稀释10—3，后，从中取出0．1 mL涂布在琼脂平板上培养，长出36个菌落，因此样品中的细菌数为36000个／mL。
4．最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。
5．一般而言，对数生长期的细菌细胞最大。
6．一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定出的菌数多。
7．在一密闭容器中接种需氧菌和厌氧菌，需氧菌首先生长。
8．分子氧对专性厌氧微生物的抑制和致死作用，是因为这些微生物内缺乏超氧化物化酶和过氧化氢酶。
9．一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。
10．分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。
11．最低生长温度是指微生物能生长的温度下限。最高生长温度是指微生物能生长的温度上限。
12．特定温度下杀死某一样品中90％微生物或孢子及芽孢所需的时间为热致死时间。
13．可采用高压灭菌对抗体进行灭菌。
14．巴斯德消毒法不能杀死细菌的芽孢。
15．对热敏感的溶液可采用巴斯德消毒法来灭菌。
16．腌肉防止肉类腐败的原因是提高了渗透压。
17．酸泡菜较鲜肉更易受大肠菌污染而腐败。
18．四环素能抑制细菌细胞壁的合成，青霉素能抑制细菌蛋白质的合成。
19．1：600稀释时某化学试剂10min内能杀死的金黄色葡萄球菌与1：60稀释的石炭酸相同，该化学试剂的石炭酸系数为10。
问答题
1．试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。2．用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法?并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。
3．封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期?以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产?
4．大肠杆菌在37℃的牛奶中每12．5 min繁殖一代，假设牛奶消毒后，大肠杆菌的含量为1个／100mL，请问按国家标准(30000个／mL)，该消毒牛奶在37℃下最多可存放多少时间?
5．与分批发酵相比，连续培养有何优点?
6．说明温度对微生物生长的影响，详述温度对微生物生长的影响的具体表现。
7．详述嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和极端嗜热菌的不同。
8．哪几种氧形式对细胞有毒性?微生物细胞具有什么酶来解除氧的毒性?
9．过滤除菌有些什么方法?哪种方法较为经济实惠? 。
10．近年来是什么原因导致抗生素不敏感的抗性菌株的增多?
填空题
1．迟缓期 对数生长期 稳定生长期 衰亡期 2．单细胞计数 细胞物质的重量 代谢活性
培养平板计数法 膜过滤法 液体稀释法 显微镜直接计数 比浊法 重量法 生理指标法
3．机械法 环境条件控制法 离心法 过滤分离法 硝酸纤维素滤膜法 4．恒浊法 恒化法
5．营养物质 水活性 温度 pH 氧 6．高压蒸汽灭菌法 干热灭菌法 超高温灭菌 135
-150~C 2—6s 7．6．5—7．5 4．5～5．5 4．5—5．5 8．温度 辐射作用 过滤 渗透压
干燥 超声波 9．抑制细菌细胞壁合成 破坏细胞质膜 作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化
抑制蛋白质和核酸合成 10．对氨基苯甲酸 叶酸
选择题
1， (3) 2． (3) 3． (2) 4． (4) 5． (4) 6． (2) 7． (4)
8． (4) 9． (1) 10． (4) 11． (4) 12． (4) 13． (4) 14． (4)
15． (1) 16． (3) 17． (1) 18． (4) 19． (2) 20． (2)
是非题 ，
1．— 2。- 3．- 4．+ 5．— 6．+ 7． +
8．+ 9．+ 10．+ 11．+ 12．- 13．- 14．十
15．— 16．+ 17．- 18．- 19．+
问答题
1．单个细菌细胞的生长，是细胞物质按比例不可逆地增加使细胞体积增大的过程；细菌群体生长，是细胞数量或细胞物质量的增加。细菌的生长与繁殖两个过程很难绝对分开，接种时往往是接种成千上万的群体数量，因此，微生物的生长一般是指群体生长。
2．直接计数法通常是利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下直接计算一定容积里样品中的微生物的数量。该方法简便、易行，成本低，且能观察细胞大小及形态特征。该法的缺点是：样品中的细胞数不能太少，否则会影响计数的准确性，而且该法不能区别活细胞和死细胞。间接计数法又称活菌计数法，一般是将适当稀释的样品涂布在琼脂培养基表面，培养后活细胞能 形成清晰的菌落，通过计算菌落数就可以知道样品中的活菌数。平板涂布和倾倒平板均可用于活菌计数。平板计数简单灵敏，广泛应用于食品、水体及土壤样品中活菌的计数。该法的缺点有：可能因为操作不熟练使得细胞未均匀分散或者由于培养基不合适不能满足所有微生物的需要而导致结果偏低，或使用倾倒平板技术时因培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定等。
3．细菌生长曲线图参见教材第六章。封闭系统中微生物的生长经历迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等4个生长时期。在迟缓期中细胞体积增大，细胞内RNA、蛋白质含量增高，合成代谢活跃，细菌对外界不良条件反应敏感。在迟缓期细胞处于活跃生长中，但分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。对数期中细菌以最快的速度生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加，细胞内所有成分以彼此相对稳定的速度合成，细菌为平衡生长。由于营养物质 消耗，代谢产物积累和环境变化等，群体的生长逐渐停止，生长速率降低至零，进入稳定期。稳定期中活细菌数最高并保持稳定，细，菌开始储存糖原等内含物，该期是发酵过程积累代谢产物的重要阶段。营养物质消耗和有害物的积累引起环境恶化，导致活细胞数量下降，进入衰亡期。衰亡期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，菌体细胞呈现多种形态，细胞大小悬殊。在工业发酵和科学研究中迟缓期会增加生产周期而产生不利影响，因此需采取必要措施来缩短迟缓期。对数期的培养物由于生活力强，因而在生产上普遍用作“种子”，对数期的培养物也常常用来进行生物化学和生理学的研究。稳定期是积累代谢产物的重要阶段，如某些放线菌抗生素的大量形成就在此时期，因此如果及时采取措施，补充营养物或去除代谢物或改善培养条件，可以延长稳定期以获得更多的菌体或代谢产物。 4．
答：最多能放4．5h。
5．由于连续培养中微生物的生长一直保持在对数期，生物量浓度在较长时间内保持恒定，因此与单批发酵相比，连续培养：能缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定。
6．微生物的生长具有相当高的温度依赖性，有最低、最适和最高生长温度这几个基本温度。最适温度总是更靠近最高生长温度而不是最低生长温度。温度对微生物生长的影响的具体表现在：①影响酶活性，温度变化会影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成。②影响细胞质膜的流动性，温度高则流动性高，有利于物质的运输；温度低则流动性低，不利于物质的运输。因此，温度变化影响营养物质的吸收和代谢物质的分泌。③影响物质的溶解度，温度上升，物质的溶解度升高，温度降低，物质的溶解度降低，机体对物质的吸收和分泌受影响，最终微生物的生长受影响。温度过高时酶和其他蛋白质变性，细胞质膜熔化崩解，细胞受到损害。温度很低时，细胞质膜冻结，酶也不能迅速工作，因此，在温度高于或低于最适生长温度时生长速度会降低。，
7．嗜冷菌生长的温度范围是0—20~C，最适生长温度为15℃；嗜温菌生长的温度范围是15— 45℃，最适生长温度为20～45℃；嗜热菌生长的温度范围是45～80~C以上，最适生长温度为 55—65℃；极端嗜热菌生长的温度范围是80℃以上，最适生长温度为80～113℃，低于55℃通常不会生长。嗜冷菌的运输系统和蛋白质合成系统在低温下能很好地发挥功能，其细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸，能在低温下保持半流质状态。当温度高于20cC时，细胞膜被破坏，细胞内组分流出。嗜热菌具有能在高温条件下发挥功能的酶和蛋白质合成系统，细胞膜脂类物质的饱和程度高，因此融点高，能保持高温下的细胞完整。
8．氧气受到辐射可被还原为超氧化物自由基、过氧化氢、羟基自由基等，它们是强氧化剂，能迅速破坏细胞组分。专性好氧和兼性厌氧微生物的细胞中含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，能破坏超氧化物自由基、过氧化氢。另外，细胞中的过氧化物酶也能降解过氧化氢。
9．过滤除菌有3种：深层过滤、膜过滤和核孔过滤。深层过滤器是由纤维或颗粒状物质制成的过滤板层；膜过滤器是由醋酸纤维素、硝酸纤维素或其他合成物质制成的具有微孑L的滤膜；核孔过滤器是由核辐射处理后再经化学蚀刻的薄聚碳酸胶片而制成。深层过滤较为经济实惠，多用于工业发酵，后两种方法主要用于科学研究。
10．主要有以下5个原因：①细胞质膜透性改变使药物不能进入细胞；②药物进入细胞后又被细胞膜中的移位酶等泵出胞外；③细菌产生了能修饰抗生素的酶使之失去活性；④药物作用靶发生改变从而对药物不再具有敏感性；⑤菌株改变代谢途径以绕过受药物抑制的过程或增加靶代谢物的产物。
表6—6 抗菌药物的作用机制
药 物
作用机制
抗菌素
青霉素(penicillin)
抑制细胞壁合成：青霉素卢—内酰胺环结构与D—丙氨酸末端结构相似，从
而能占据D—丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼
此连接，抑制了细胞壁的合成
链霉素(streptomycin)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的30 S亚基结合，抑制蛋白质合成，引起
mRNA错读
四环素(tetracycline)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的30S亚基结合，干扰氨酰tRNA的结合
氯霉素(chloramphenic01)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的50S亚基结合，通过抑制肽基转移酶阻
断肽键形成
红霉素(erythromycin)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖核蛋白体的50S亚单位相结合，抑制肽酰基转
移酶，影响核糖核蛋白体移位过程，妨碍肽链增长，抑制细菌蛋白质的合成
利福平(rifampicin)
抑制核酸合成：通过结合和抑制DNA依赖的RNA聚合酶阻断RNA合成
抗
代
谢
物
磺胺类药物(sulfadrug)
代谢颉颃作用：由于很多细菌需要自己合成叶酸而生长，磺胺是叶酸组成
部分对氨基苯甲酸的结构类似物，因而磺胺能阻止细菌叶酸的合成。磺胺
对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶——二
氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直
接利用叶酸为生长因子进行生长
1．分解代谢(catabolism) 也称产能代谢，生物氧化，是指大分子物质在细胞内降解成小分子物质，并产生能量的过程。
2．合成代谢(anabolism) 是指利用小分子物质在细胞内合成复杂大分子物质，并消耗能量的过程。
3．糖酵解(glycolysis) 无氧条件下，异养生物降解葡萄糖生成两个丙酮酸并产生能量的过程。是葡萄糖分解代谢的共同途径。
4．发酵(fermentation) 广义的发酵，泛指一切利用微生物进行生产的过程，多指传统的与实际生产有关的工业化生产，多是好氧过程，如氨基酸发酵、抗生素发酵、单细胞蛋白生产等。微生物生理学上的发酵又称狭义的发酵，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的过程。
5．底物水平磷酸化(substrate—level phosphorylation) 发酵过程中往往伴随着一些高能化合物的生成，如EMP途径中的甘油酸一1，3一二磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可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。
6．乙醇发酵(alcoholic fermentation) 有两种方式，葡萄糖在酵母和某些细菌(如Sarcina、：Enterobacteriaceae)中经EMP途径，或者某些细菌(如运动发酵假单胞菌)中经ED途径降解成丙酮酸，进一步生成乙醛，乙醛还原生成乙醇。
7．乳酸发酵(1actic acid fermentation) 有两种方式，葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸，终产物只有一种乳酸，称为同型乳酸发酵(1lomolactic fermentation)；葡萄糖经PK、HK或HMP途径降解为丙酮酸，代谢终产物除乳酸外，还有乙醇或乙酸，故称异型乳酸发酵（heterolactic fermentation）。
8．呼吸(respiration) 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，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸(aerobic respiration)，以氧化型化合物作为最终电子受体的称为无氧呼吸(anaerobic respiration)。
9．电子传递系统(electron transport system) 一系列膜相关电子载体，把电子传递给最终的电子受体，除了泛醌之外，电子载体在膜上的排列顺序为还原电位最负到最正。一般电子传递系统的组成及电子传递方向为：NAD(P)一FP(黄素蛋白)一Fes(铁硫蛋白)一CoQ(辅酶Q)一cyt b_Cyt c_Cyt aCyta3。
10．氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 在糖酵解和三羧酸循环过程中，形成的NAD(P)H和FADH：，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。
11．巴斯德效应(Pasteur effect) 当微生物从厌氧条件转换到有氧条件时，微生物转向有氧呼吸，糖分解代谢速率降低。
12．反硝化作用(denitrification) 又称硝酸盐呼吸(nitrate respiration)，以硝酸或亚硝酸盐为电子受体进行的无氧呼吸，此过程中硝酸盐还原形成气态产物NO、N2。
13．同化型硝酸还原(assimilative nitrate reduction) 在厌氧或好氧条件下，某些兼性厌氧细菌还原硝酸为亚硝酸，进一步转变成铵，作为氮源被细胞利用。
14．异化型硝酸还原(dissimilartive nitrate reduction) 硝酸作为最终电子受体被还原成亚硝酸，分泌到细胞外或形成N：被释放。在这个过程中，硝酸只作为电子受体，用于生物氧化产能，而不作为细胞氮源。
15．Stickland反应(Stickland reaction) 某些微生物利用氨基酸作为碳源、能源和氮源。以一种氨基酸作为供氢体而氧化，另一种氨基酸作为电子受体被还原的生物氧化产能方式，产能效率低，每分子氨基酸产生1个ATP。
16．化能自养菌(chemoautotrophs) 还原CO2的ATP和还原力[H]是通过还原性无机化合物(NH4+、NO2＿、H2S、S0、H2和Fe2+)的氧化而获得的，产能途径是氧化磷酸化，一般为好氧菌。
17．不产氧光合作用(anoxygenic photosynthesis) 又称环式光合磷酸化，光合细菌所特有。光能驱动下，电子从菌绿素分子出发，通过电子传递链的循环，又回到菌绿素，期间产生ATP，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。
18．产氧光合作用(oxygenic photosynthesis) 又称非环式光合磷酸化，绿色植物、藻类和蓝细菌所共有。光能驱动下，电子从光反应中心I(Ps I)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PsⅡ)水的光解生成的H’，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PsⅡ)由水的光解产生氧气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心Ps I，期间生成ATP。
19．紫膜光合磷酸化(photophosphorylation by purple membrane) 紫膜由细菌视紫红质蛋白和类脂组成，细菌视紫红质蛋白功能与叶绿素相似，能吸收光能，并在光量子驱动下起着质子泵的作用，将质子泵出紫膜外，从而形成紫膜内外的质子梯度差(质子动势)，驱使ATP的形成。
20．代谢补偿途径(replenishment pathway) 或代谢物回补顺序(anaplerotic sequence)，是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢产物的那些反应。如微生物特有的乙醛酸循环。
21．初级代谢(primary metabolism) 微生物细胞从外界吸收营养物质，通过分解和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程。
22．次级代谢(secondary metabolism) 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。
23．变构效应(allosterism) 别构酶的活性可以被小分子激活剂或者抑制剂改变，激活剂或者抑制剂借助于非共价键，可逆地同酶蛋白分子上的调控部位相结合，引起酶的三维结构的改变，导致酶的催化部位的活性发生变化。
24．反馈抑制(feedback inhibition) 每个代谢途径都至少有一个限速酶 (pacemaker enzyme)，催化代谢途径中的限速反应，一般是代谢途径中第一步反应的催化酶。代谢途径的终端产物常常抑制第一步反应的可调控酶的活性，此调控作用称为反馈抑制。
25．酶合成阻遏(repression of enzyme synthesis) DNA分子上每一个操纵元都产生一个阻遏蛋白，在合成过程中，阻遏蛋白不能结合在操纵子部位上。然而，辅阻遏物可以与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的构象，因此可以与操纵子部位结合。这样mRNA的合成终止，蛋白质合成不能发生。
26．酶合成诱导(induction of enzyme synthesis) 调节基因产生的阻遏蛋白可以与操纵元上的操纵子部位结合，因此关闭了mRNA的转录，阻止了蛋白质的合成。当培养基中加入诱导物时，诱导物与阻遏蛋白结合，阻止了阻遏蛋白与操纵子部位的结合，操纵子开放，基因转录发生。
题
填空题
1．代谢是细胞内发生的全部生化反应的总称，主要是由 和 两个过程组成。微生物的分解代谢是指 在细胞内降解成 ，并 能量的过程；合成代谢是指利用 在细胞内合成 ，并 能量的过程。
2．生态系统中， 微生物通过 能直接吸收光能并同化CO2， 微生物分解有机化合物，通过 产生CO2。
3．微生物的4种糖酵解途径中， 是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径 是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有； 是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。
4 和 的乙醇发酵是指葡萄糖经 途径分解为丙酮酸后，进一步形成乙醛，乙醛还原生成乙醇； 的乙醇发酵是利用ED途径分解葡萄糖为丙酮酸最后生成乙醇。
5．同型乳酸发酵是指葡萄糖经 途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸。异型乳酸发酵经 、 和 途径分解葡萄糖代谢终产物除乳酸外，还有 。
6．微生物在糖酵解生成丙酮酸基础上进行的其他种类的发酵有丁二醇发酵、混合酸发酵、发酵和 发酵等。丁二醇发酵的主要产物是 ， 发酵的主要产物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。
7．产能代谢中，微生物通过 磷酸化和 磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；光合微生物则通过 磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP中。 磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
8．呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中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 系统，逐步释放出能量后再交给 。
9．巴斯德效应是发生在很多微生物中的现象，当微生物从 转换到 下，糖代谢速率 ，这是因为 比发酵作用更加有效地获得能量。
10．无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像NO3-、NO2-、SO42-、S2O3、CO2：等无机化合物，或 等有机化合物。
11．化能自养微生物氧化 而获得能量和还原力。能量的产生是通过 磷酸化形式，电子受体通常是O2。电子供体是 、 、 和 。还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递， 能量。
12．光合作用是指将光能转变成化学能并固定的CO2过程。光合作用的过程可分成两部分：在 中光能被捕获并被转变成化学能，然后在 中还原或固定CO2合成细胞物质。
13．微生物有两种同化CO2的方式： 和 。自养微生物固定CO2的途径主要有3条：卡尔文循环途径，可分为 、 和 3个阶段；还原性三羧酸途径，通过逆向的三羧酸循环途径进行，多数酶与正向三羧酸循环途径相同，只有依赖于ATP的 是个例外；乙酰辅酶A途径，存在于甲烷产生菌、硫酸还原菌和在发酵过程中将CO2转变乙酸的细菌中，非循环式CO2固定的产物是 和 。
14．Straphylococcus aureus肽聚糖合成分为3个阶段：细胞质中合成的 ，在细胞膜中进一步合成 ，然后在细胞膜外壁引物存在下合成肽聚糖。青霉素在细胞膜外抑制 的活性从而抑制肽聚糖的合成。
15．微生物将空气中的N2还原为NH4的过程称为 之间相互的关系。该过程中根据微生物和其他生物固氮体系可以分为 、 和 3种。
16．固氮酶包括两种组分：组分I(P1)是 ，是一种 ，由4个亚基组成；组分Ⅱ(P2)是一种 ，是一种 ，由两个亚基组成。P1、P2单独存在时，都没有活性，只有形成复合体后才有固氮酶活性。
17．次级代谢是微生物生长至 或 ，以 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。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的物质化合物如： 、 、 、 、 及 等多种类别。
18．酶的代谢调节表现在两种方式： 是一种非常迅速的机制，发生在酶蛋白分子水平； 是一种比较慢的机制，发生在基因水平上。
19．分支代谢途径中酶活性的反馈抑制可以有不同的方式，常见的方式是 、 、 、 。
20．细菌的二次生长现象是指当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，优先利用 ，当其耗尽后，细菌经过一段停滞期，不久在 的诱导下开始合成 ，细菌开始利用 。该碳代谢阻遏机制包括 和 的相互作用。
选择题(4个答案选1)
1．化能自养微生物的能量来源于( )。
(1)有机物 (2)还原态无机化合物 (3)氧化态无机化合物 (4)日光
2．下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，( )是最普遍的、存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
3．下列葡萄糖生成丙酮酸的糖酵解途径中，( )是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，产能效率低，为微生物所特有。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
4．酵母菌和运动发酵单胞菌乙醇发酵的区别是( )。
(1)糖酵解途径不同 (2)发酵底物不同 (3)丙酮酸生成乙醛的机制不同 (4)乙醛生成乙醇的机制不同
5．同型乳酸发酵中葡萄糖生成丙酮酸的途径是( )。
(1)EMP途径 (2)HMP途径 (3)ED途径 (4)WD途径
6．由丙酮酸开始的其他发酵过程中，主要产物是丁酸、丁醇、异丙醇的发酵是( )。
(1)混合酸发酵 (2)丙酸发酵 (3)丁二醇发酵 (4)丁酸发酵
7．ATP或GTP的生成与高能化合物的酶催化转换相偶联的产能方式是( )。
(1)光合磷酸化 (2)底物水平磷酸化 (3)氧化磷酸化 (4)化学渗透假说
8．下列代谢方式中，能量获得最有效的方式是( )。
(1)发酵 (2)有氧呼吸 (3)无氧呼吸 (4)化能自养
9．卡尔文循环途径中CO2固定(羧化反应)的受体是( )。
(1)核酮糖一5一磷酸 (2)核酮糖一1，5一二磷酸 (3)3一磷酸甘油醛 (4)3一磷酸甘油酸
10．CO2固定的还原性三羧酸途径中，多数酶与正向三羧酸循环途径相同，只有依赖于ATP的( )是个例外。
(1)柠檬酸合酶 (2)柠檬酸裂合酶 (3)异柠檬酸脱氢酶 (4)琥珀酸脱氢酶
11．青霉素抑制金黄色葡萄球菌肽聚糖合成的( )。
(1)细胞膜外的转糖基酶 (2)细胞膜外的转肽酶
(3)细胞质中的“Park”核苷酸合成 (4)细胞膜中肽聚糖单体分子的合成．
12．不能用于解释好氧性固氮菌其固氮酶的抗氧机制的是( )。
(1)呼吸保护作用 (2)构象保护 (3)膜的分隔作用 (4)某些固氮酶对氧气不敏感
13．以下哪个描述不符合次级代谢及其产物( )。
(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确
(2)次级代谢产物的合成不受细胞的严密控制
(3)发生在指数生长后期和稳定期
(4)质粒与次级代谢的关系密切
14．细菌的二次生长现象可以用( )调节机制解释。
(1)组合激活和抑制 (2)顺序反馈抑制
(3)碳代谢阻遏 (4)酶合成诱导
15．下面对于好氧呼吸的描述( )是正确的。
(1)电子供体和电子受体都是无机化合物
(2)电子供体和电子受体都是有机化合物
(3)电子供体是无机化合物，电子受体是有机化合物 (4)电子供体是有机化合物，电子受体是无机化合物
16．无氧呼吸中呼吸链末端的氢受体是( )。
(1)还原型无机化合物 (2)氧化型无机化合物 (3)某些有机化合物 (4)氧化型无机化合物和少数有机化合物
17．厌氧微生物进行呼吸吗?( )
(1)进行呼吸，但是不利用氧气 (2)不进行呼吸，因为呼吸过程需要氧气 (3)不进行呼吸，因为它们利用光合成作用生成所需ATP (4)不进行呼吸，因为它们利用糖酵解作用产生所需ATP
18．碳水化合物是微生物重要的能源和碳源，通常( )被异养微生物优先利用。
(1)甘露糖和蔗糖 (2)葡萄糖和果糖 (3)乳糖 (4)半乳糖
19．延胡索酸呼吸中，( )是末端氢受体。
(1)琥珀酸 (2)延胡索酸 (3)甘氨酸 (4)苹果酸
20．硝化细菌是( )：
(1)化能自养菌，氧化氨生成亚硝酸获得能量
(2)化能自养菌，氧化亚硝酸生成硝酸获得能量
(3)化能异养菌，以硝酸盐为最终的电子受体
(4)化能异养菌，以亚硝酸盐为最终的电子受体
是非题
1．无氧呼吸和有氧呼吸一样也需要细胞色素等电子传递体，也能产生较多的能量用于生命活动，但由于部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。
2．CO2是自养微生物的唯一碳源，异养微生物不能利用CO2作为辅助的碳源。
3．由于微生物的固氮酶对氧气敏感，不可逆失活，所以固氮微生物一般都是厌氧或兼性厌氧菌。
4．支持细胞大量生长的碳源，可能会变成次级代谢的阻遏物。
5．光能营养微生物的光合磷酸化没有水的光解，不产生氧气。
6．次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确，但是某些次级代谢产物对于该微生物具有特殊的意义，如与孢子的启动形成有关。
7．目前知道的所有固氮微生物都属于原核生物和古生菌类。
8．stickland反应对生长在厌氧和蛋白质丰富环境中的微生物非常重要，使其可以利用氨基酸作为碳源、能源和氮源。
9．当从厌氧条件转换到有氧条件时，微生物转向有氧呼吸，糖分解代谢速率加快。
10．反硝化作用是化能自养微生物以硝酸或亚硝酸盐为电子受体进行的无氧呼吸。
11．由于蓝细菌的光合作用产生氧气，所以蓝细菌通常都不具有固氮作用。
12．底物水平磷酸化只存在于发酵过程中，不存在于呼吸作用过程中。
13．底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
14．发酵作用的最终电子受体是有机化合物，呼吸作用的最终电子受体是无机化合物。
15．氧化磷酸化只存在于有氧呼吸作用中，不存在于发酵作用和无氧呼吸作用中。
16．发酵作用是专性厌氧菌或兼性厌氧菌在无氧条件下的一种有机物生物氧化形式，其产能机制都是底物水平磷酸化反应。
17．延胡索酸呼吸中，琥珀酸是末端氢受体延胡索酸还原后生成的还原产物，不是一般的中间代谢产物。
18．自养微生物同化CO2需要大量能量，能量来自于光能、无机物氧化或简单有机物氧化所得的化学能。
19．CO2固定的途径中，卡尔文循环途径存在于绿色植物、藻类、蓝细菌和几乎所有的自养型微生物包括光能自养和化能自养微生物中，而还原性三羧酸途径和乙酰辅酶A途径只存在于某些细菌中。
20．青霉素抑制肽聚糖分子中肽桥的生物合成，因此对于生长旺盛的细胞具有明显的抑制作用，而对于休止细胞无抑制作用。
问答题
1．比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。
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。
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。
4．比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。
5．比较光能营养微生物中光合作用的类型。
6．简述化能自养微生物的生物氧化作用。
7．说明革兰氏阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。
8．蓝细菌是一类放氧性光合生物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。
9．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?
10．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产?
填空题
1．分解代谢合成代谢大分子物质小分子物质 产生 小分子物质 大分子物质 消耗2．光能自养 光合作用 异养 呼吸作用 3．EMP ED HMP 4．酵母菌 八叠球菌EMP 运动发酵单胞菌 5．EMP PK HK HMP 乙醇或乙酸 6．丙酸发酵 丁酸发酵 2，3一丁二醇混合酸 7．底物水平 氧化 光合 底物水平 8．电子传递 最终电子受体 9．厌氧条件 有氧条件 降低 好氧呼吸 10．延胡索酸 11．无机物 氧化磷酸化 H2 NH4 H2S Fe2+ 消耗 12．光反应 暗反应 13．自养式 异养式 CO2的固定(羧化反应) 被固定CO2的还原(还原反应) CO2受体的再生 柠檬酸裂合酶 乙酸丙酮酸 14．“Park”核苷酸(uDP一N一乙酰胞壁酸五肽) 肽聚糖单体分子转肽酶15．生物固氮共生固氮体系 自生固氮体系 联合固氮体系 16．固氮酶钼铁蛋白(MoFe) 固氮酶还原酶铁蛋白(Fe) 17．指数期后期 稳定期 初级代谢产物 抗生素 激素 生物碱 毒素 色素 维生素 18．酶活性的调节 酶量的调节 19．顺序反馈抑制 协同反馈抑制 同工酶 组合激活和抑制 20．葡萄糖 乳糖届一半乳糖苷酶 乳糖 降解物激活蛋白(cAP)或cAMP受体蛋白(CRP) cAMP
选择题 1． (2) 2． (1) 3． (3) 4． (1) 5． (1) 6． (4) 7． (2) 8． (2) 9． (2) 10． (2) 11． (2) 12． (4) 13． (2) 14． (3) 15． (4) 16． (4) 17． (1) 18． (2) 19． (2) 20． (2)
是非题 1． + 2． - 3． - 4． + 5． - 6． + 7． + 8． + 9． - 10． - 11． - 12． - 13． + 14． + 15． - 16． + 17． + 18． - 19． + 20． +
问答题
1．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。丙酮酸之后的途径完全相同。
2．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1，3一二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可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)H和FADH，，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．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等电子载体，再经电子传递系统传给氧化型化合物，作为其最终电子受体，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)一FP(黄素蛋白)一Fe·s(铁硫蛋白)一CoQ(辅酶Q)一cyt b—Cyt c—Cyt a—cyt a，。无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3—、N02—、SO42—、S2O3一、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．共生固氮体系：根瘤菌(尺^izobium)与豆科植物共生；弗兰克氏菌(Frank：尬)与非豆科树木共生；蓝细菌(eyanoba(舶ria)与某些植物共生；蓝细菌与某些真菌共生。自生固氮体系：好氧自生固氮菌(Azotobacter，Azotomonas，etc)；厌氧自生固氮菌(Clostridium)；兼性厌氧自生固氮菌(B0cillus，Klebsiella，etc)；大多数光合菌(蓝细菌，光合细菌)。
5．
①光合细菌一环式光合磷酸化；
②绿硫细菌的非环式光合磷酸化；
③嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作 用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差。
非环式光合磷酸化是绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型光合作用。光能驱动下，电子从光反应中心I(Ps I)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PsⅡ)水的光解生成的H+，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PsⅡ)由水的光解产生氧气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心Ps I，期问生成ATP。
环式光合磷酸化为光合细菌所特有。光能驱动下，电子从菌绿素分子出发，通过电子传递链的循环，又回到菌绿素，期间产生ATP，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。有些光合细菌虽只有一个光合系统，但也以非环式光合磷酸化的方式合成ATP，如绿硫细菌和绿色细菌，从光反应中心释放出的高能电子经铁硫蛋白、铁氧还蛋白、黄素蛋白，最后用于还原NAD+生成NADH。反应中心的还原依靠外源电子供体如S2-、S2O32一等。外源电子供体在氧化过程中放出电子，经电子传递系统传给失去了电子的光合色素，使其还原，同时偶联ATP的生成。嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差，再由它来推动ATP酶合成ATP。
6．化能自养微生物氧化无机物而获得能量和还原力。能量的产生是通过电子传递链的氧化磷酸化形式，电子受体通常是O2，因此，化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H2、NH4+、H2S和Fe2+还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，同时需要消耗能量。 (1)氨的氧化。NH，和亚硝酸(N0f)是作为能源的最普通的无机氮化合物，能被亚硝化细菌和硝化细菌氧化。 (2)硫的氧化。硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、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cyt a，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K：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。
7．革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段(图5—10)。
(1)细胞质中的合成。
①葡萄糖 N一乙酰葡糖胺一UDP(G--UDP)一N一乙酰胞壁酸一UDP(M—uDP)②MUDP一“Park”核苷酸，即UDP一N一乙酰胞壁酸五肽
(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一丙氨酸一D一丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。
8．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。
9．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。
10．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(图5—13)。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。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。
1．二分裂(binary fission) 细胞核首先进行有丝分裂，然后细胞质通过胞质分裂而分开，从而形成两个相同的个体的分裂方式。
2．分批培养(batch culture) 是指微生物在封闭系统中进行的培养，培养过程中不对培养基进行更换。
3．迟缓期(1agphase) 微生物接种到新鲜培养基时，其数量并不立即增加，这个阶段被称为迟缓期或延滞期。
4．对数生长期(exponentialphase) 微生物经过延滞期后，以最大的速度进行生长和分裂，导致微生物数量呈对数增加的时期。在对数生长期微生物各成分按比例有规律地增加，微生物呈平衡生长。
5．稳定生长期(stationaryphase) 微生物经过对数生长期后，生长速度降低至零(细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量)的时期。稳定期的微生物数量最大并维持稳定。
6．衰亡期(deathphase) 稳定期后，由于营养物质的耗尽和有毒代谢产物的大量积累，使微生物死亡速度逐步增加，活菌减少的时期。
7．二次生长(diauxic growth) 微生物在同时含有速效碳源(或氮源)和迟效碳源(或氮源)的培养基中生长时，微生物会首先利用速效碳源(或氮源)生长直到该速效碳源(或氮源)耗尽，然后经过短暂的停滞后，再利用迟效碳源(或氮源)重新开始生长。这种两相生长或应答称为二次生长。
8．倍增时间(doublingtime) 群体生长中微生物数量增加一倍所需要的时间称为倍增时间。
9．代时(generationtime) 个体生长中，每个微生物分裂繁殖一代所需的时间称为代时。
10．比生长速率(specificgrowth rate) 每单位数量的微生物在单位时间内增加的量。
11．同步培养(synchronousculture) 使群体中不同步的细胞转变成能同时进行生长或分裂的群体细胞的培养方法称为同步培养。
12．同步生长(synchronousgrowth) 以同步培养方法使群体细胞处于同一生长阶段，并同时进行分裂的生长方式。
13．连续培养(continuousculture) 连续培养是指通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的培养方法。一般是通过在微生物培养过程中不断地补充营养和以同样的速率移出培养物来实现微生物的连续培养。
14．恒化器(chemostat) 通过保持培养基中某种必需营养物质的浓度基本恒定的方式，使微生物的生长速度恒定的培养系统。
15．平板计数或菌落计数(plate countor colonycount) 将适当稀释的样品涂布到琼脂培养基表面，培养后活细胞能形成菌落，通过计算菌落数能知道样品中的活菌数，该方法称为平板计数或菌落计数。
16．菌落形成单位(colonyforming unit) 采用平板计数或菌落计数法时，由于不能绝对保证一个菌落只是由一个活细胞形成，计算出的活细胞数称为菌落形成单位。
17．显微镜直接计数(directmicroscopic count) 利用微生物计数板或血细胞计数板，在显微镜对样品中的微生物进行计数的方法称为显微镜直接计数法。该方法虽然简便直观，但若无特别技术不能区分死活细胞的数目。
18，最适生长温度(optimum growth temperature) 微生物生长速度最快的温度。
19．超氧化物歧化酶(superoxidedismutase) 催化超氧化物自由基形成氧和过氧化氢的酶。
20．过氧化氢酶(catalase) 分解过氧化氢形成水和氧气的酶。
21．灭菌(sterilization) 灭菌是指物体中包括芽孢在内的所有微生物都被杀死或消除。
22．抑制(inhibition) 抑制是采用某种因子使微生物的生长停止，但移去该因子后微生物的生长仍然可以恢复。
23．消毒(disinfection) 杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的措施。消毒可起到防止感染或传播的作用。
24．消毒剂(disinfectant) 用于消毒的化学制剂。一般用于对非生物材料的消毒。
25．石炭酸系数或酚系数(phenol coefficient) 在一定温度下将某种消毒剂与试验细菌10rain保温处理后，能杀死试验细菌的消毒剂的最高稀释倍数与能杀死试验细菌的石炭酸(酚)的最高稀释倍数的比值。酚系数可用于判断消毒剂对试验细菌的杀灭效力。酚系数越高，表明消毒剂在该测试条件下的消毒能力越强。
26．防腐(antisepsis) 采用某些化学或物理方法防止和抑制微生物生长的措施。防腐能防止食物腐败或防止其他物质霉变。
27．防腐剂(antiseptic) 用于防腐的化学制剂。防腐剂的毒性一般小于消毒剂，以避免对动物或人体组织产生毒害作用。
28．热致死时间(thermaldeathtime) 在一定温度一定条件下杀死液体中所有微生物的最短时间。
29．十倍减少时间(decimal reduction time，D) 特定温度下杀死某一样品中90％微生物或孢子及芽孢所需的时间。30．高压灭菌(autoclave) 在高压蒸汽的处理下(通常121℃，15rain)杀死包括芽孢在内的所有微生物的灭菌方法。
31．巴斯德消毒法(pasteurization) 在低于沸点的温度下短时间加热处理以杀死牛奶或饮料中的病原微生物的方法称为巴斯德消毒法。较老的做法是63℃处理30rain；现在使用巴氏瞬间消毒法(nashpasteurization) 即72℃处理15s，然后迅速冷却的方法。
32．紫外辐射(UVradiation) 波长为10—400 nm(通常采用260nm)的高能辐射。紫外辐射有较强的致死效应，通常用于对物体表面和空气的灭菌。 [
33．选择毒性(selectivetoxicity) 化疗试剂杀死或抑制病原微生物而对宿主尽可能不产生伤害的性质。
34．化疗(chemotherapy) 利用具有选择毒性的化学物质杀死生物体内的病原微生物或病变细胞，治疗被微生物感染的病变细胞或组织，但对机体本身无毒害作用的治疗措施。
35．抗生素(antibiotic) 抗生素是由某些生物合成或半合成的次级代谢产物或衍生物，能抑制其他微生物生长或杀死其他微生物。
36．抗代谢物(antimetabolite) 能对代谢的某个关键酶产生竞争抑制而阻断代谢途径的化合物。抗代谢物通常与酶的正常底物或中间产物很类似，它与酶的正常底物或中间产物竞争酶的活性部位使反应停止，从而阻断代谢途径。
37．抗药性(drug resistance) 微生物通过改变本身生理生化特性而变得对化学药物不敏感，即微生物的抗药性。
38．相容溶质(compatiblesolute) 适合细胞进行新陈代谢和生长的细胞内高浓度物质，它可使细胞原生质渗透浓度高于周围环境，从而使其质膜紧压在细胞壁上。
题
填空题
1．一条典型的生长曲线至少可分为 、 、 和 4个生长时期。
2．测定微生物的生长量常用的方法有 、 和 。而测定微生物数量变化常用的方法有 、 、 和 ；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有 、 和 。
3．获得细菌同步生长的方法主要有(1) 和(2) ，其中(1)中常用的有 、 和 。
4．控制连续培养的方法有 和 。
5．影响微生物生长的主要因素有 、 、 、 和 等。
6．对玻璃器皿、金属用具等物品可用 或 进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用 灭菌，其温度为 ，时间为 。
7．通常，细菌最适pH的范围为 ，酵母菌的最适pH范围为 ，霉菌的最适pH范围是 。
8．杀灭或抑制微生物的物理因素有 、 、 、 、 和 等。
9．抗生素的作用机制有 、 、 和 。
10．抗代谢药物中的磺胺类是由于与 相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其 不能合成。
选择题
1．以下哪个特征表示二分裂?( ) (1)产生子细胞大小不规则 (2)隔膜形成后染色体才复制
(3)子细胞含有基本等量的细胞成分 (4)新细胞的细胞壁都是新合成的
2．代时为0．5h的细菌由10’个增加到10”个时需要多长时间?( ) (1)40h (2)20h (3)lOh (4)3h
3．某细菌2h中繁殖了5代，该菌的代时是( )。 (1)15min (2)24rain (3)30min (4)45 min
4．代时是指( )。
(1)培养物从接种到开始生长所需要的时间 (2)从对数期结束到稳定期开始的间隔时间
(3)培养物生长的时间 (4)细胞分裂繁殖一代所需要的时间
5．如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期?
( )
(1)死亡期 (2)稳定期 (3)延迟期 (4)对数期
6．细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质( )。
(1) 1，4 (2) 2，3 (3) 2，4 (4) 1，5
7．对生活的微生物进行计数的最准确的方法是( )。
(1)比浊法 (2)显微镜直接计数 (3)干细胞重量测定 (4)平板菌落记数
8．用比浊法测定生物量的特点是( )。 (1)只能用于测定活细胞 (2)易于操作且能精确测定少量的细胞 (3)难于操作但很精确 (4)简单快速，但需要大量的细胞
9．下列哪种保存方法会降低食物的水活度?( ) (1)腌肉 (2)巴斯德消毒法 (3)冷藏 (4)酸泡菜
10．细胞复制时所有的细胞组分都按比例有规律地增加的现象是( )。 (1)对数生长 (2)二分裂 (3)最大生长 (4)平衡生长
11．连续培养时培养物的生物量是由( )来决定的。 (1)培养基中限制性底物的浓度 (2)培养罐中限制性底物的体积 (3)温度 (4)稀释率
12．最适生长温度低于20℃的微生物被称为( )。 (1)耐冷菌 (2)嗜温菌 (3)耐热菌 (4)嗜冷菌
13．过氧化氢酶能解除( )的毒性。 (1)超氧化物自由基 (2)过氧化物 (3)三线态氧 (4)过氧化氢
14．能导致微生物死亡的化学试剂是( )。 (1)抑菌剂 (2)溶菌剂 (3)杀菌剂 (4)(2)和(3)
15．微生物数量减少十倍所需的时间是( )。(1)十倍减少时间 (2)十倍减少值 (3)热致死时间 (4)对数时间
16．只能用高压灭菌才能杀死的是( )。 (1)结核分枝杆菌 (2)病毒 (3)细菌的内生孢子 (4)霉菌孢子
17．常用的高压灭菌的温度是( )。 (1)121~C (2)200~C (3)63~C (4)100~C
18．巴斯德消毒法可用于( )的消毒。 (1)啤酒 (2)葡萄酒 (3)牛奶 (4)以上所有
19．保存冷冻食品的常用温度是( )。 (1)4~C (2) _20~C (3) -70~C (4)0℃
20．( )能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。 (1)青霉素 (2)磺胺类药物 (3)四环素 (4)以上所有
是非题
1．细菌分裂繁殖一代所需时间为倍增时间。
2．在群体生长的细菌数量增加一倍所需时间为代时。
3．样品稀释10—3，后，从中取出0．1 mL涂布在琼脂平板上培养，长出36个菌落，因此样品中的细菌数为36000个／mL。
4．最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。
5．一般而言，对数生长期的细菌细胞最大。
6．一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定出的菌数多。
7．在一密闭容器中接种需氧菌和厌氧菌，需氧菌首先生长。
8．分子氧对专性厌氧微生物的抑制和致死作用，是因为这些微生物内缺乏超氧化物化酶和过氧化氢酶。
9．一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。
10．分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。
11．最低生长温度是指微生物能生长的温度下限。最高生长温度是指微生物能生长的温度上限。
12．特定温度下杀死某一样品中90％微生物或孢子及芽孢所需的时间为热致死时间。
13．可采用高压灭菌对抗体进行灭菌。
14．巴斯德消毒法不能杀死细菌的芽孢。
15．对热敏感的溶液可采用巴斯德消毒法来灭菌。
16．腌肉防止肉类腐败的原因是提高了渗透压。
17．酸泡菜较鲜肉更易受大肠菌污染而腐败。
18．四环素能抑制细菌细胞壁的合成，青霉素能抑制细菌蛋白质的合成。
19．1：600稀释时某化学试剂10min内能杀死的金黄色葡萄球菌与1：60稀释的石炭酸相同，该化学试剂的石炭酸系数为10。
问答题
1．试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。2．用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法?并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。
3．封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期?以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产?
4．大肠杆菌在37℃的牛奶中每12．5 min繁殖一代，假设牛奶消毒后，大肠杆菌的含量为1个／100mL，请问按国家标准(30000个／mL)，该消毒牛奶在37℃下最多可存放多少时间?
5．与分批发酵相比，连续培养有何优点?
6．说明温度对微生物生长的影响，详述温度对微生物生长的影响的具体表现。
7．详述嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和极端嗜热菌的不同。
8．哪几种氧形式对细胞有毒性?微生物细胞具有什么酶来解除氧的毒性?
9．过滤除菌有些什么方法?哪种方法较为经济实惠? 。
10．近年来是什么原因导致抗生素不敏感的抗性菌株的增多?
填空题
1．迟缓期 对数生长期 稳定生长期 衰亡期 2．单细胞计数 细胞物质的重量 代谢活性
培养平板计数法 膜过滤法 液体稀释法 显微镜直接计数 比浊法 重量法 生理指标法
3．机械法 环境条件控制法 离心法 过滤分离法 硝酸纤维素滤膜法 4．恒浊法 恒化法
5．营养物质 水活性 温度 pH 氧 6．高压蒸汽灭菌法 干热灭菌法 超高温灭菌 135
-150~C 2—6s 7．6．5—7．5 4．5～5．5 4．5—5．5 8．温度 辐射作用 过滤 渗透压
干燥 超声波 9．抑制细菌细胞壁合成 破坏细胞质膜 作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化
抑制蛋白质和核酸合成 10．对氨基苯甲酸 叶酸
选择题
1， (3) 2． (3) 3． (2) 4． (4) 5． (4) 6． (2) 7． (4)
8． (4) 9． (1) 10． (4) 11． (4) 12． (4) 13． (4) 14． (4)
15． (1) 16． (3) 17． (1) 18． (4) 19． (2) 20． (2)
是非题 ，
1．— 2。- 3．- 4．+ 5．— 6．+ 7． +
8．+ 9．+ 10．+ 11．+ 12．- 13．- 14．十
15．— 16．+ 17．- 18．- 19．+
问答题
1．单个细菌细胞的生长，是细胞物质按比例不可逆地增加使细胞体积增大的过程；细菌群体生长，是细胞数量或细胞物质量的增加。细菌的生长与繁殖两个过程很难绝对分开，接种时往往是接种成千上万的群体数量，因此，微生物的生长一般是指群体生长。
2．直接计数法通常是利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下直接计算一定容积里样品中的微生物的数量。该方法简便、易行，成本低，且能观察细胞大小及形态特征。该法的缺点是：样品中的细胞数不能太少，否则会影响计数的准确性，而且该法不能区别活细胞和死细胞。间接计数法又称活菌计数法，一般是将适当稀释的样品涂布在琼脂培养基表面，培养后活细胞能 形成清晰的菌落，通过计算菌落数就可以知道样品中的活菌数。平板涂布和倾倒平板均可用于活菌计数。平板计数简单灵敏，广泛应用于食品、水体及土壤样品中活菌的计数。该法的缺点有：可能因为操作不熟练使得细胞未均匀分散或者由于培养基不合适不能满足所有微生物的需要而导致结果偏低，或使用倾倒平板技术时因培养基温度过高损伤细胞等原因造成结果不稳定等。
3．细菌生长曲线图参见教材第六章。封闭系统中微生物的生长经历迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期等4个生长时期。在迟缓期中细胞体积增大，细胞内RNA、蛋白质含量增高，合成代谢活跃，细菌对外界不良条件反应敏感。在迟缓期细胞处于活跃生长中，但分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。对数期中细菌以最快的速度生长和分裂，导致细菌数量呈对数增加，细胞内所有成分以彼此相对稳定的速度合成，细菌为平衡生长。由于营养物质 消耗，代谢产物积累和环境变化等，群体的生长逐渐停止，生长速率降低至零，进入稳定期。稳定期中活细菌数最高并保持稳定，细，菌开始储存糖原等内含物，该期是发酵过程积累代谢产物的重要阶段。营养物质消耗和有害物的积累引起环境恶化，导致活细胞数量下降，进入衰亡期。衰亡期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，菌体细胞呈现多种形态，细胞大小悬殊。在工业发酵和科学研究中迟缓期会增加生产周期而产生不利影响，因此需采取必要措施来缩短迟缓期。对数期的培养物由于生活力强，因而在生产上普遍用作“种子”，对数期的培养物也常常用来进行生物化学和生理学的研究。稳定期是积累代谢产物的重要阶段，如某些放线菌抗生素的大量形成就在此时期，因此如果及时采取措施，补充营养物或去除代谢物或改善培养条件，可以延长稳定期以获得更多的菌体或代谢产物。 4．
答：最多能放4．5h。
5．由于连续培养中微生物的生长一直保持在对数期，生物量浓度在较长时间内保持恒定，因此与单批发酵相比，连续培养：能缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定。
6．微生物的生长具有相当高的温度依赖性，有最低、最适和最高生长温度这几个基本温度。最适温度总是更靠近最高生长温度而不是最低生长温度。温度对微生物生长的影响的具体表现在：①影响酶活性，温度变化会影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成。②影响细胞质膜的流动性，温度高则流动性高，有利于物质的运输；温度低则流动性低，不利于物质的运输。因此，温度变化影响营养物质的吸收和代谢物质的分泌。③影响物质的溶解度，温度上升，物质的溶解度升高，温度降低，物质的溶解度降低，机体对物质的吸收和分泌受影响，最终微生物的生长受影响。温度过高时酶和其他蛋白质变性，细胞质膜熔化崩解，细胞受到损害。温度很低时，细胞质膜冻结，酶也不能迅速工作，因此，在温度高于或低于最适生长温度时生长速度会降低。，
7．嗜冷菌生长的温度范围是0—20~C，最适生长温度为15℃；嗜温菌生长的温度范围是15— 45℃，最适生长温度为20～45℃；嗜热菌生长的温度范围是45～80~C以上，最适生长温度为 55—65℃；极端嗜热菌生长的温度范围是80℃以上，最适生长温度为80～113℃，低于55℃通常不会生长。嗜冷菌的运输系统和蛋白质合成系统在低温下能很好地发挥功能，其细胞膜含有大量的不饱和脂肪酸，能在低温下保持半流质状态。当温度高于20cC时，细胞膜被破坏，细胞内组分流出。嗜热菌具有能在高温条件下发挥功能的酶和蛋白质合成系统，细胞膜脂类物质的饱和程度高，因此融点高，能保持高温下的细胞完整。
8．氧气受到辐射可被还原为超氧化物自由基、过氧化氢、羟基自由基等，它们是强氧化剂，能迅速破坏细胞组分。专性好氧和兼性厌氧微生物的细胞中含有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，能破坏超氧化物自由基、过氧化氢。另外，细胞中的过氧化物酶也能降解过氧化氢。
9．过滤除菌有3种：深层过滤、膜过滤和核孔过滤。深层过滤器是由纤维或颗粒状物质制成的过滤板层；膜过滤器是由醋酸纤维素、硝酸纤维素或其他合成物质制成的具有微孑L的滤膜；核孔过滤器是由核辐射处理后再经化学蚀刻的薄聚碳酸胶片而制成。深层过滤较为经济实惠，多用于工业发酵，后两种方法主要用于科学研究。
10．主要有以下5个原因：①细胞质膜透性改变使药物不能进入细胞；②药物进入细胞后又被细胞膜中的移位酶等泵出胞外；③细菌产生了能修饰抗生素的酶使之失去活性；④药物作用靶发生改变从而对药物不再具有敏感性；⑤菌株改变代谢途径以绕过受药物抑制的过程或增加靶代谢物的产物。
表6—6 抗菌药物的作用机制
药 物
作用机制
抗菌素
青霉素(penicillin)
抑制细胞壁合成：青霉素卢—内酰胺环结构与D—丙氨酸末端结构相似，从
而能占据D—丙氨酸的位置与转肽酶结合，并将酶灭活，肽链之间无法彼
此连接，抑制了细胞壁的合成
链霉素(streptomycin)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的30 S亚基结合，抑制蛋白质合成，引起
mRNA错读
四环素(tetracycline)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的30S亚基结合，干扰氨酰tRNA的结合
氯霉素(chloramphenic01)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖体的50S亚基结合，通过抑制肽基转移酶阻
断肽键形成
红霉素(erythromycin)
抑制蛋白质合成：与细菌核糖核蛋白体的50S亚单位相结合，抑制肽酰基转
移酶，影响核糖核蛋白体移位过程，妨碍肽链增长，抑制细菌蛋白质的合成
利福平(rifampicin)
抑制核酸合成：通过结合和抑制DNA依赖的RNA聚合酶阻断RNA合成
抗
代
谢
物
磺胺类药物(sulfadrug)
代谢颉颃作用：由于很多细菌需要自己合成叶酸而生长，磺胺是叶酸组成
部分对氨基苯甲酸的结构类似物，因而磺胺能阻止细菌叶酸的合成。磺胺
对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶——二
氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，而必须直
接利用叶酸为生长因子进行生长