沈萍陈向东微生物学课后习题答案(5)

本站小编 免费考研网/2018-02-09


22.被动运输是微生物细胞吸收营养物质的主要方式。
23.在主动运输过程中,细胞可以消耗代谢能对营养物质进行逆浓度运输,当被运输物质胞外浓度高于胞内浓度时,主动运输就不需要消耗代谢能。
24.Na+,K+一ATP酶利用ATP的能量将胞内K+‘泵”出胞外,而将胞外Na+‘泵”入胞内。
25.微生物细胞向胞外分泌铁载体,通过ABc转运蛋白将Fe3+运输进入细胞。
问答题
1.能否精确地确定微生物对微量元素的需求,为什么?
2.为什么生长因子通常是维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶,而葡萄糖通常不是生长因子?
3.以紫色非硫细菌为例,解释微生物的营养类型可变性及对环境条件变化适应能力的灵活性。
4.如果要从环境中分离得到能利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物,你该如何设计实验?
5.某些微生物对生长因子的需求具有较高的专一性,可利用它们通过“微生物分析”  (microbiological assay)对样品中维生素或氨基酸进行定量。试设计实验利用某微生物对某一  样品维生素B他的含量进行分析。
6.以伊红美蓝(EMB)培养基为例,分析鉴别培养基的作用原理。
7.某学生利用酪素培养基平板筛选产胞外蛋白酶细菌,在酪素培养基平板上发现有几株菌的菌落周围有蛋白水解圈,是否能仅凭蛋白水解圈与菌落直径比大,就断定该菌株产胞外蛋白酶的能力就大,而将其选择为高产蛋白酶的菌种,为什么?
8.与促进扩散相比,微生物通过主动运输吸收营养物质的优点是什么?
9.以大肠杆菌磷酸烯醇式丙酮酸一糖磷酸转移酶系统(PTs)为例解释基团转位。
10.试分析在主动运输中,ATP结合盒式转运蛋白(ABc转运蛋白)系统和膜结合载体蛋白(透过酶)系统的运行机制及相互区别。  
三、习题解答
填空题
1.C  H  0  N  P  S    2.碳源  氮源  无机盐  生长因子  水  能源    3.碳素来源  能源  糖  有机酸  醇  脂  烃    4.蛋白质(肽、氨基酸)  氨及铵盐  硝酸盐  分子氮(N,)玉米浆  (NH4)2SO4  菌体生长  黄豆饼粉  玉米饼粉  代谢产物积累    5.酶活性中心组分    维持细胞结构和生物大分子稳定  调节渗透压  控制氧化还原电位  作为能源物质    6.维生素  氨基酸  嘌呤和嘧啶  作为酶的辅基或辅酶  合成细胞结构及组分的前体    7.溶剂  参与化学反应  维持生物大分子构象  热导体  维持细胞形态  控制多亚基结构的装配与解离  8.碳源性质    9.能源    10.电子供体    11.光能无机自养  光能有机异养  化能无机自养  化能有机异养    12.选择适宜营养物质  营养物质浓度及配比合适  控制pH  控制氧化  还原电位  原料来源  灭菌处理    13.复合(天然)培养基  合成培养基    14,固体  牛固体   液体    15.基础  加富  鉴别  选择    16.琼脂  明胶  硅胶    17.营养物质性质  微生物所处环境  微生物细胞透过屏障    18.扩散  促进扩散  主动运输  膜泡运输
 选择题
BCDDD  ACABA DBDBC ADBCD
是非题
错对错错错   对错错对对  对错对错对  错对错错错  错错错错错
问答题
1.不能。微生物对微量元素需要量极低;微量元素常混杂在天然有机化合物、无机化学试剂、自来水、蒸馏水、普通玻璃器皿中;细胞中微量元素含量因培养基组分含量不恒定、药品生产厂家及批次、水质、容器等条件不同而变化,难以定量分析检测。
2.维生素、氨基酸或嘌呤(嘧啶)通常作为酶的辅基或辅酶,以及用于合成蛋白质、核酸,是微生物生长所必需且需要量很小,而微生物(如营养缺陷型菌株)自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。而葡萄糖通常作为碳源和能源物质被微生物利用,需要量较大,而且其他一些糖类等碳源物质也可以代替葡萄糖满足微生物生长所需。
3.紫色非硫细菌在没有有机物时可同化c0:进行自养生活,有有机物时利用有机物进行异养生活,在光照及厌氧条件下利用光能进行光能营养生活,在黑暗及好氧条件下利用有机物氧化产生的化学能进行化能营养生活。
4.A从苯含量较高的环境中采集土样或水样;B配制培养基,制备平板,一种仅以苯作为惟一碳源(A),另一种不含任何碳源作为对照(B);C将样品适当稀释(十倍稀释法),涂布A平板;D将平板置于适当温度条件下培养,观察是否有菌落产生;(5)将A平板上的菌落编号并分别转接至B平板,置于相同温度条件下培养(在B平板上生长的菌落是可利用空气中C02的自养型微生物);(6)挑取在A平板上生长而不在B平板上生长的菌落,在一个新的A平板上划线、培养,获得单菌落,初步确定为可利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物;(7)将初步确定的目标菌株转接至以苯作为惟一碳源的液体培养基中进行摇瓶发酵实验,利用相应化学分析方法定量分析该菌株分解利用苯的情况。
5.A将缺乏维生素B。:但含有过量其他营养物质的培养基分装于一系列试管,分别定量接入用于测定的微生物;B在这些试管中分别补加不同量的维生素B,:标准样品及待测样品,在适宜条件下培养;C以微生物生长量(如测定0D㈣。。)值对标准样品的量作图,获得标准曲线; D测定含待测样品试管中微生物生长量,对照标准曲线,计算待测样品中维生素B.:的含量。
6.EMB培养基含有伊红和美蓝两种染料作为指示剂,大肠杆菌可发酵乳糖产酸造成酸性环境时,这两种染料结合形成复合物,使大肠杆菌菌落带金属光泽的深紫色,而与其他不能发酵乳糖产酸的微生物区分开。
7.不能。因为,(1)不同微生物的营养需求、最适生长温度等生长条件有差别,在同一平板上相同条件下的生长及生理状况不同;(2)不同微生物所产蛋白酶的性质(如最适催化反应温度、pH、对底物酪素的降解能力等)不同;(3)该学生所采用的是一种定性及初步定量的方法,应进一步针对获得的几株菌分别进行培养基及培养条件优化,并在分析这些菌株所产蛋白酶性质的基础上利用摇瓶发酵实验确定蛋白酶高产菌株。
8.主动运输与促进扩散相比的优点在于可以逆浓度运输营养物质。通过促进扩散将营养物质运输进入细胞,需要环境中营养物质浓度高于胞内,而在自然界中生长的微生物所处环境中的营养物质含量往往很低,在这种情况下促进扩散难以发挥作用。主动运输则可以逆浓度运输,将环境中较低浓度营养物质运输进入胞内,保证微生物正常生长繁殖。
9.大肠杆菌PTs由5种蛋白质(酶I、酶Ⅱa、酶Ⅱb、酶Ⅱc及热稳定蛋白质Hn)组成,酶Ⅱa、酶b、酶Ⅱc 3个亚基构成酶Ⅱ。酶I和HPr为非特异性细胞质蛋白,酶Ⅱa也是细胞质蛋白,亲水性酶Ⅱb与位于细胞膜上的疏水性酶Ⅱc相结合。酶Ⅱ将一个葡萄糖运输进入胞内,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上的磷酸基团逐步通过酶I和HPr的磷酸化和去磷酸化作用,最终在酶Ⅱ的作用下转移到葡萄糖,这样葡萄糖在通过PTs进入细胞后加上了一个磷酸基团。
10.AABC转运蛋白常由两个疏水性跨膜结构域与胞内的两个核苷酸结合结构域形成复合物,跨膜结构域在膜上形成一个孔,核苷酸结合结构则可结合ATP。ABc转运蛋白发挥功能还需要存在于周质空间(G+菌)或附着在质膜外表面(G一菌)的底物结合蛋白的帮助。底物结合蛋白与被运输物质结合后再与ABC转运蛋白结合,借助于ATP水解释放的能量,ABC转运蛋白将被运输物质转运进入胞内。B膜结合载体蛋白(透过酶)也是跨膜蛋白,被运输物质在膜外表面与透过酶结合,而膜内外质子浓度差在消失过程中,被运输物质与质子一起通过透过酶进入细胞。C被运输物质通过ABC转运蛋白系统和通过透过酶进入细胞的区别在于能量来源不同,前者依靠ATP水解直接偶联物质运输,后者依靠膜内外质子浓度差消失中偶联物质运输。
第五章 微生物代谢
一、术语或名词
  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。
二、习  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。

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