第六章 微生物的代谢习题及参考答案
一、名词解释
1．发酵 2．呼吸作用 3．有氧呼吸 4．无氧呼吸 5．异型乳酸发酵 6．生物固氮 7．硝化细菌 8．光合细菌 9．生物氧化
10．初级代谢产物： 11．次级代谢产物： 12．巴斯德效应： 13．Stickland反应： 14．氧化磷酸化 二、填空题
1．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。
2．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 。
3．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。
4．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。
5．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 。
6．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。
7．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?、S2O32?、CO2等无机化合物，或 等有机化合物。
8．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。
9．微生物将空气中的N2还原为NH3的过程称为 。该过程中根据微生物和其他生物之间相互的关系。固氮体系可以分为 、 和 3种。
10．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化合物，如 、 、 、 、 及 等多种类别。 三、选择题（4个答案选1）
1．化能自养微生物的能量来源于（ ）。
A．有机物 B．还原态无机化合物 C．氧化态无机化合物 D．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。
A．EMP途径；B．HEP途径；C．ED途径；D．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 A．EMP途径；B．HEP途径； C． ED途径；D． WD途径 4．酵母菌和运动发酵单胞菌乙醇发酵的区别是（ ）。 A．糖酵解途径不同 B．发酵底物不同
C．丙酮酸生成乙醛的机制不同 D．乙醛生成乙醇的机制不同
5．由丙酮酸开始的其他发酵过程中，主要产物是丁酸、丁醇、异丙醇的发酵的是（ ）。 A．混合酸发酵 B．丙酸发酵 C．丁二醇发酵 D．丁酸发醇 6、下列代谢方式中，能量获得最有效的方式是（ ）。
A．发酵 B．有氧呼吸 C．无氧呼吸 D． 化能自养 7．青霉素抑制金黄色葡萄球菌肽聚糖合成的（ ）。
A．细胞膜外的转糖基酶 B．细胞膜外的转肽酶
C．细胞质中的“Park”核苷酸合成 D．细胞膜中肽聚糖单体分子的合成 8．下面对于好氧呼吸的描述（ ）是正确的。 A．电子供体和电子受体都是无机化合物 B．电了供体和电子受体都是有机化合物
C．电子供体是无机化合物，电子受体是有机化合物 D．电子供体是有机化合物，电子受体是无机化合物 9．无氧呼吸中呼吸链末端的氢受体是（ ）。 A．还原型无机化合物 B．氧化型无机化合物
C．某些有机化合物 D．氧化型无机化合物和少数有机化合物 10.硝化细菌是（ ）。
A．化能自养菌，氧化氨生成亚硝酸获得能量 B．化能自养菌，氧化亚硝酸生成硝酸获得能量 C．化能异养菌，以硝酸盐为最终的电子受体 D．化能异养菌，以亚硝酸盐为最终的电子受体
11、Zymomonas mobiles 的同型酒精发酵通过下列哪个途径进行( ) A、EMP途径;B、ED途径;C、HMP途径;D、Sticland反应
四、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命活动，但由于部分能量随电子转移传给最终电子受全，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。
2．CO2是自养微生物的惟一碳源，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．光能营养微生物的光合磷酸化没有水的光解，不产生氧气。
5．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？
6．反硝化作用是化能自养微生物以硝酸或亚硝酸盐为了电子受体进行的无氧呼吸。 7．底特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。
8．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。
9．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。
10．延胡索酸呼吸中，玻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。 五、简答题
1．比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。 2．比较光能营养微生物中光合作用的类型。 3．简述化能自养微生物的生物氧化作用。
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。 5．比较呼吸作用与发酵作用的主要区别。 6．试述分解代谢与合成代谢的关系。
7．试述初级代谢和次级代谢与微生物生长的关系。 8．微生物的次生代谢产物对人类活动有何重要意义? 9.注明下列试验的阴阳性 伤寒杆菌 大肠杆菌 产气杆菌 六、论述题
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．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。
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？
6．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产？
V-P试验 甲基红试验 产酸产气试验 产酸，不产气 产酸，产气 / / 微生物的代谢习题答案
一、名词解释
1．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。
2．呼吸作用：指从葡萄糖或其他有机基质脱下的电子（氢）经过一系列载体最终传递给外源分子氧或其他氧化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。
3．有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体的呼吸。
4．无氧呼吸：以氧以外的其他氧化型化合物作最终电子受体的呼吸。
5．异型乳酸发酵：是指发酵终生物中除了乳酸外还有一些乙醇（或乙酸）等产物的发酵。 6．生物固氮：微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮。
7．硝化细菌：能利用还原无机氮化合物进行自养生长的细菌称为硝化细菌。
8．光合细菌：以光为能源，利用CO2或有机碳化合物作为碳源，通过电子传递产生ATP的细菌。
9．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。
10．初级代谢产物：由初级代谢产生的产物称为初级代谢产物，这类产物包括供机体进行生物合成的各种小分子前体物，单体与多聚体物质以及在能量代谢和代谢调节中起作用的各种物质。
11．次级代谢产物：微生物在次级代谢过程中产生的产物称次级代谢产物。包括：抗生素，毒素，生长剌激素，色素和维生素等。
12．巴斯德效应：在有氧状态下酒精发酵和糖酵解受抑制的现象，因为该理论是由巴斯德提出的，故而得名。
13．Stickland反应：两种氨基酸共同参与反应，其中一种进行氧化脱氨，脱下来的氢去还原另一氨基酸，使之发生还原脱氨，二者偶联的过程。
14．氧化磷酸化：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。
二、填空题
1．EMP，ED，HMP；2．EMP，PK，HK，HMP，乙醇或乙酸；3．丙酸发酵，丁酸发酵 2,3—丁二醇 混合酸；4．底物水平，氧化，光合，底物水平；5．电子传递，最终电子受体；6．厌氧条件，有氧条件，降低，好氧呼吸；7．延胡索酸 8．有机物 氧化磷酸化，H2，NH4+， H2S，Fe2+ ，消耗；9．生物固氮，共生固氮体系，自生固氮体系，联介固氮体系；10．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
三、选择题
1．B；2． A；3． C；4． A；5．D；6． B；7． B；8．D；9． D；10．B,11、B
四、是非题
1． +；2．－；3．－；4．－；5．+；6．－；7．－；8．+；9． +； 10． + 五、简答题
1．比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。 答：（1）共生固氮体系：
①根瘤菌(Rhizobium)与豆科植物共生；
②弗兰克氏细菌(Frankia) 与非豆科植物共生； ③蓝细菌(cyanobacteria)与某些植物共生； ④蓝细菌与某些真菌共生 （2）自生固氮体系：
①好氧自生固氮菌(Azotobacter,Azotomonas,etc)； ②厌氧自生固氮菌（Clostridium）：
③兼性厌氧自生固氮菌(Bacillus,Klebsiella,etc)； ④大多数光合细菌（蓝细菌，光合细菌） 2．比较光能营养微生物中光合作用的类型。 真核生物：藻类及其他绿色植物 ①光合细菌，环式光合磷酸化； 产氧 原核生物：蓝细菌 非环式光合磷酸②绿硫细菌的非环式光合磷酸化； ． 光能营养型生物 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 不产氧（仅原核生物有） 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 1)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。
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-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。
3．简述化能自养微生物的生物氧化作用。
答：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。NH3和亚硝酸(NO2-)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
第六章微生物代谢习题及答案
