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红色为11级真题试卷1.代谢工程:利用基因工程技术,有目的地对细胞代谢途径进行精确的修饰、改造或扩展、构建新的代谢途径,以改变生物体原有代谢特性,并与基因调控、代谢调控及生化工程相结合,提高目的代谢产物活性或产量、或合成新的代谢产物的工程技术科学。
2.代谢工程的四大助手：1.组学技术,计算系统生物学,这两种技术有助于代谢工程的分析方面2.蛋白质工程,合成生物学,有助于代谢工程的基因操作方面.3.三大代谢途径：糖酵解（EMP）、三羧酸循环（TCA）、磷酸戊糖途径（HMP）或称PPP4.两个应用实例：A、添加物导致代谢途径酶活加强：加维生素增强了磷酸果糖激酶活性和乳酸脱氢酶活性，增强了乳酸的生产B、加入葡萄糖酸钙能促进高6一磷酸葡萄糖脱氢酶和葡萄糖激酶的酶活力，促进了肌苷的合成4、酶调节方式、反馈调节方式：5、操纵子：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
主要见于原核生物的转录调控，如乳糖操纵子、阿拉伯糖操纵子、组氨酸操纵子、色氨酸操纵子等6、分支代谢调节途径：A.同功酶调节：催化相同反应，但酶分子结构有差异；B.协同反馈抑制：一个不能少；C.累积反馈抑制：按比例累加，无协同效应，无拮抗作用；D.增效反馈抑制：1+1>2(末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E1仅产生较小的抑制作用，一种末端产物过量并不影响其他末端产物的形成。
只有当Y和Z同时过量，才能对E1产生较大的抑制作用。
)E.顺序反馈抑制：按①→②→③顺序逐步抑制；F.联合激活或抑制调节：途径产物各自调节，同一中间产物；7、会计算累积反馈抑制（试卷时60%，20%，68%）如30%和40%：30%*（100%-40%）+40%=58%8、不同谷氨酸生产菌的两大特征：α-酮戊二酸脱氢酶的缺乏;对生物素的需要(生物素缺陷型)9、代谢流(物流/通量)(flux)指流入代谢物经该途径转变为流出物的速率。
代谢复习综合思考题
1.总结下列代谢中间物质的来源和可能的代谢去路
①G-6-P ②丙酮酸③乙酰CoA ④草酰乙酸
⑤谷氨酸⑥血糖⑦血NH3 ⑧血液胆固醇
2.试从代谢途径中计算下列物质彻底氧化后可生成的ATP数量：
①乳酸②乙酰乙酸③丙氨酸④C12FA
⑤谷氨酸⑥甘油
3.从北京填鸭的代谢特点解释人多吃米饭可以长胖的生化机理。
4. 脂肪肝与磷脂代谢有何关系？如何防治脂肪肝？
5. SAM循环可生成Met，Met为何是必需AA？
6. Arg预防肝昏迷的生化机理是什么？
7. 体内某些AA的代谢与CNS生理活动有关。
试举例说明之。
8. 严重肝病患者下列情况可能发生什么变化？试解释之。
项目变化解释
空腹[血糖]
Glu耐量实验
血浆[VLDL]
血清Ch/CE比值
脂溶性Vit吸收
血[NH3]
血[尿素]
血清ALT 活性
支/芳比值
血胆红素。
代谢工程（Metabolic engineering）是生物工程的一个新的分支。
代谢工程把量化代谢流及其控制的工程分析方法和用以精确制订遗传修饰方案并付之实施的分子生物学综合技术结合起来，以上述“分析——综合”反复交替操作、螺旋式逼近目标的方式，在较广范围内改善细胞性能，以满足人类对生物的特定需求的生物工程。
（定义）代谢工程就是用DNA重组技术修饰特定的生化反应或引进新的生化反应，直接改善产物的形成和细胞的性能的学科。
这样定义代谢工程强调了代谢工程工作目标的确切性。
也就是说，先要找到要进行修饰或要引进的目标生化反应，一旦找准了目标，就用已建立的分子生物学技术去扩增、去抑制或删除、去传递相应的基因或酶，或者解除对相应的基因或酶调节，而广义的DNA重组只是常规地应用于不同步骤中，以便于达到这些目标。
（代谢工程工作目标的确切性及解释）⏹优势尽管在所有的菌种改良方案中都有某种定向的含义，但与随机诱变育种相比较，在代谢工程中工作计划的定向性更加集中,更加有针对性。
这定向性在酶的目标的选择，实验的设计，数据的分析上起着支配的作用。
⏹代谢工程的主要目标：是识别特定的遗传操作和环境条件的控制，以增强生物技术过程的产率及生产能力，或对细胞性质进行总体改性。
载流途径：在一定的生理条件下，生物细胞的代谢物质在代谢网络中流经的主要途径。
独立型网络由主要节点流出的代谢物不能完全合成终端产物。
依赖型网络如果网络或亚网络中的每一节点都依照化学计量规则将代谢物转化为终端产物的组成部分。
⏹代谢工程可在细胞与分子水平上认识和改造细胞过程，其不仅在解释细胞生理特性上具有重要的科学意义，而且其潜在的应用跨越了生物技术的全部领域，主要包括：(1)异源蛋白的生产；(2)扩大底物利用范围；(3)生产原来不存在的新物质；(4)对环境有害物质的降解；(5)提高菌体对环境的适应能力；(6)阻断或降低副产物的生成；(7)代谢产品生产速率和生产能力的提高；(8)植物代谢工程；(9)动物代谢工程；(10)人体和组织代谢工程----人类疾病诊断和基因治疗。
代谢工程与合成生物学考试试题一、选择题（每题5分，共20题）1. 以下哪个不是代谢工程的核心目标？A. 提高产物产量B. 降低废物生成C. 提高反应速度D. 优化代谢途径2. 合成生物学是通过______的运作来改良生物体。
A. 基因B. 细胞器C. 代谢途径D. 物质转运3. 以下哪个是合成生物学的基本工具？A. DNA合成技术B. 功能基因组学C. 代谢工程D. 酶工程4. 下列哪个不是代谢工程领域的研究内容？A. 底物通量限制B. 代谢途径重构C. 酶动力学分析D. 基因表达调控5. 以下哪个属于合成生物学中的“顶层设计”？A. 设计反应底物和产物的合成途径B. 优化酶的催化效率C. 调控基因表达水平D. 提高生物体耐受外界环境的能力6. 代谢工程中使用的工业菌株通常具有以下特点，除了______。
A. 高产量B. 高产生能力C. 高抗性D. 高复制速度7. 合成生物学与传统基因工程最大的区别是______。
A. 目标物质的不同B. 方法的不同C. 使用的生物体的不同D. 对环境的影响程度8. 哪个技术可以对基因组中的所有基因进行快速测序和分析？A. DNA合成技术B. 基因芯片技术C. CRISPR-Cas9技术D. RNA测序技术9. 以下哪个不是合成生物学中常使用的基因调控工具？A. 转录因子B. 编码RNAC. CRISPR-Cas9D. RNA干扰10. 代谢工程的研究对象主要集中在______。
A. 细菌和真菌B. 高等植物C. 哺乳动物D. 病毒11. 下列哪个不是代谢工程常用的工具？A. 基因工程B. 酶学C. 代谢网络分析D. 免疫学12. 以下哪个不是合成生物学中常见的应用？A. 生物燃料生产B. 药物合成C. 人工器官制造D. 食品生产13. 代谢网络是指______。
A. 生物体内代谢途径的连接B. 生物体内的基因网络C. 生物体的代谢产物网络D. 生物体的免疫网络14. 以下哪个不是合成生物学研究的重点之一？A. 基因调控机制B. 代谢途径重构C. 细胞工程D. 生物信息学15. 合成生物学的目标之一是______。
《代谢控制工程》复习题1.名词解释代谢控制发酵：所谓代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核甘酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累发酵。
关键酶：参与代谢调节的酶的总称。
作为一个反应链的限速因子，对整个反应起限速作用。
变构酶：有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，使催化活性改变，称为变构酶。
诱导酶：诱导酶是在环境中有诱导物(通常是酶的底物)存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶。
调节子：就是指接受同一调节基因所发出信号的许多操纵子。
温度敏感突变株：通过诱变可以得到在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。
碳分解代谢物阻遏：可被迅速利用的碳源抑制作用于含碳底物的酶的合成，就称为碳分解代谢阻遏。
氮分解代谢物阻遏：可被迅速利用的氮源抑制作用于含氮底物的酶的合成，就称为氮分解代谢阻遏。
营养缺陷型突变菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变菌株。
渗漏突变株：由于遗传性障碍的不完全缺陷，使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失。
因此，渗漏突变菌株能少量的合成某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。
代谢互锁：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而受这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。
平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远远大于b 酶，结果优先合成E。
E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流转向又合成E，如此循环。
(P45图)优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G，由于a酶的活性远远大于 b 酶的活性，结果优先合成E。
E合成达到一定浓度时，就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G 合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。
两个呼吸链（NADH，FADH，组成，排序，影响因素）；呼吸链：由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶系统所组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还原链。
如果受氢体是氧，则称为呼吸链。
NADH呼吸链：由NAD/NADP连接的脱氢酶、黄素酶、CoQ、细胞色素体系、铁硫蛋白组成的氧化还原体系。
FADH2呼吸链：区别仅在于底物脱下的氢直接交给黄素酶辅基。
电子传递链：指代谢物上脱下的氢经一系列递氢或电子传递体的依次传递，最后传给分子氧从而生成水的全部体系。
能量分子ATP的形成（氧化磷酸等）及相关问题；（一）底物水平磷酸化：定义:是在被氧化的底物上发生的磷酸化作用，即底物被氧化的过程中，形成了某种高能磷酸化合物的中间产物，通过酶的作用可使ADP生成ATP。
（二）电子传递体系磷酸化：当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系（呼吸链）传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。
（三）氧化磷酸化的抑制和解偶联(1)电子传递抑制剂：抑制呼吸链的电子传递，阻止ATP的产生;如鱼藤酮、安密妥、抗霉素A、氰化物、叠氮化合物、CO等;(2)解偶联：破坏电子传递与磷酸化的偶联关系从而抑制ATP生成，如2,4-二硝基苯酚。
(注意:本身不影响电子的传递！)化学渗透假说：(1) 呼吸链中传氢体和电子传递体是间隔交替排列的。
且在线粒体内膜中都有特定的位置，催化反应是定向的。
(2) 传氢体有氢泵的作用，当传氢体从内膜内侧接受从底物传来的氢（2H）后，可将其中的电子（2e）传给其后的电子传递体，而将两个H+泵出内膜外侧。
(3) 内膜对H+不能自由通过，泵出膜外侧的H+ 不能自由返回膜，线粒体内膜外侧H+浓度高于内侧，在内膜两侧就建立起质子浓度梯度，形成膜电位。
此电位差中就包含着电子传递过程中所释放的能量，此H+梯度所包含的能量可驱使ADP 和Pi生成ATP。
(4) 利用ATP合成酶的特点，将膜外侧的2H+转达化成内侧的2H+，与氧生成水。
代谢工程重点整理一、名词解释1、柔性节点(flexible node)：若流入每一分支的流量容易改变以满足需求，这样的节点称为柔性节点。
（在柔性节点，导向每一分支的酶对节点代谢物的亲和性相近似，每个分支的反应速度也相近，每一分支的流量受相应的终端产物反馈抑制控制。
）2、刚性节点：若一个节点的一个或多个分支的分配率被严密控制，则称该节点是强刚性的，即刚性节点。
（这种控制通常是通过反馈控制和一个代谢物对另一个分支的酶的交叉激活这两种作用的结合来实现的。
）3、反馈抑制（feedback inhibition）：也称负反馈，这是生物体普遍存在的一种调节机制，反馈抑制是指反应终产物对自身合成途径中的酶活力起抑制作用，大多是对第一个酶的活力起抑制作用。
4、反馈阻遏：末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用。
5、代谢组学：一门“在新陈代谢的动态进程中,系统研究代谢产物的变化规律,揭示机体生命活动代谢本质”的科学。
它所关注的是相对分子质量为1,000以下的小分子。
6、拟稳态假设：7、超定系统和不定系统：AX(t)=0，如果方程数等于反应速率数目（代谢通量），方程有唯一确定解，称为正定系统。
如果方程数小于反应速率数目（代谢通量），方程有无数解或不确定解，称为不定系统。
如果方程数大于反应速率数目，称为超定系统。
如果已测量的通量的个数小于系统的自由度，刚对网络通量存在无数个解----不定系统，这时如果能够规定一个合适的目标函数（例如使比生长速率最大这样的目标函数），那么就能利用线性规划来确定胞内通量分布。
8、比较基因组学（Comparative genomics）：在基因组图谱和序列分析的基础上，对已知基因和基因的结构进行比较，了解基因的功能、表达调控机制和物种进化过程的学科。
9、基因尺度的代谢网络构建：代谢网络模型的构建包含有序地收集生物系统内所有基因、蛋白质、生物化学反应的信息的过程，然后通过系统限制条件用数学方程将重构信息表达出来，从而将信息转化为模型。
1.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段。
（1）定义：代谢工程是利用重组DNA技术或其他技术,有目的地改变生物中已有的代谢网络和表达调控网络,以更好地理解细胞的代谢途径,并用于化学转化、能量转移及大分子装配过程。
（2）研究内容：生物合成相关代谢调控和代谢网络理论；代谢流的定量分析；代谢网络的重新设计；中心代谢作用机理及相关代谢分析；（3）研究手段:代谢工程综合了基因工程、微生物学、生化工程等领域的最新成果。
①基因操作技术：在代谢工程中，代谢网络的操作实质上可以归结为基因水平上的操作：涉及几乎所有的分子生物学和分子遗传学实验技术，如基因和基因簇的克隆、表达、调控，DNA 的杂交检测与序列分析，外源DNA的转化，基因的体内同源重组与敲除，整合型重组DNA 在细胞内的稳定维持等。
②分析手段：组学技术(X-omics)：工业微生物基因组测序与功能基因组分析；基于基因芯片的转录组学分析；蛋白质组学技术；基于同位素技术的代谢通量组学。
③检测技术：常规的化学和生物化学检测手段都可用于代谢工程的研究，如物料平衡、同位素标记示踪法、酶促反应动力学分析法、光谱学法、生物传感器技术。
2.代谢改造思路和代谢设计原理。
（1）代谢改造思路：代谢工程研究的重点在于改造代谢网络，以便生产特定目的代谢产物或具有过量生产能力的工程菌应用于工业生产。
根据微生物的不同代谢特性，常采用改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径三种方法。
a改变代谢途径的方法：加速限速反应，增加限速酶的表达量，来提高产物产率。
改变分支代谢途径流向，提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力，使其在与其它的分支代谢途径的竞争中占据优势，从而提高目的代谢产物的产量。
b扩展代谢途径的方法：在宿主菌中克隆和表达特定外源基因，从而延伸代谢途径，以生产新的代谢产物和提高产率。
扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身的酶或酶系消耗原来不消耗的底物。
c转移或构建新的代谢途径：通过转移代谢途径、构建新的代谢途径等方法来实现。
一、名词解释：1代谢工程：应用重组DNA技术和分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。
代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的的修饰。
它属于基因工程的一个重要的分支。
2代谢控制发酵技术：利用遗传学的方法或生物化学方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，使目的产物大量的生成、积累的发酵。
3生物技术：是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。
4代谢网络的节点（Node）：微生物代谢网络中的途径的交叉点（代谢流的集散处）称作节点。
在不同条件下，代谢流分布变化较大的节点称为主节点。
根据节点下游分支的可变程度，节点分为柔性、弱刚性、强刚性三种。
5柔性节点（Flexible Node）：是节点的一种类型，是流量分配容易改变并满足代谢需求的一类节点。
（指由节点流向各分支的代谢流量分割率随代谢要求发生相应的变化，去除产物的反馈抑制后，该分支的代谢流量分割率大大增加）。
6强刚性节点：若一个节点的一个或多个分支途径的流量分割率受到严格控制，那么这类节点就称为强刚性节点。
（指由节点流向某一分支或某些分支的代谢流量分割率是难以改变的，这是由产物的反馈抑制及对另一分支酶的反式激活的相互作用所致。
）7弱刚性节点：若一个节点的流量分配由它的某一分支途径的分支动力学所控制，则称该节点是弱刚性节点，介于柔性节点和强刚性节点之间。
8代谢流（Flux）：定义为流入代谢物被途径加工成流出代谢物的速率。
9途径工程（Pathway Engineering）：是一门利用分子生物学原理系统分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。
10合成生物学：简单地说，合成生物学是通过设计和构建自然界中不存在的人工生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题的一门新兴学科。
《代谢工程2007》思考题一、判断题（）1.微生物的代谢网络受到高度调节，具有很强的适应环境变化的能力。
（）2.微生物可代谢控制机制可分为两种主要类型：酶活的调节和酶合成的调节。
但前者比后者更经济、快捷。
（）3.磷酸化酶是通过激酶和酯酶来调节其活性的。
（）4.变构效应是反馈抑制的基础，是调节代谢的有效方法。
（）5.在乳糖操纵子中，乳糖并不是真正的诱导物。
（）6.最有效的诱导物总是基质的类似物，一种很差的或不被利用的基质。
如N-甲基乙酰胺对酰胺酶的诱导作用。
（）7.葡萄糖常对其它碳源表现出分解代谢物阻遏效应；氨或谷氨酰胺对其它氮源也常常表现出分解代谢物阻遏效应。
（）8.一种碳-能源起分解代谢物阻遏作用的效能取决于它的化学结构，而不是它作用碳-能源的效率。
（）9.在所有试验过的细菌中均含有cAMP，它是EMP代谢途径的中间体。
（）10.在赖氨酸的生物合成途径中，大肠杆菌的天冬氨酸激酶是三种同工酶，但在谷氨酸棒杆菌中却只有单一的天冬氨酸激酶。
（）11.微生物可通过需氧或厌氧途径利用糖。
氧抑制糖发酵生成乙醇的作用称为巴斯德（）12.在考虑能量代谢与产物形成的关系时，一般都要进行能量流的优化分配问题。
（）13.能量溢出是一种能量的浪费，不利于产物的形成。
（）14.产朊假丝酵母生长在氮限制条件下，会积累多糖，它反映出细胞处在能量过剩的状态。
（）15.硫元素限制下，细胞常会会积累多糖，它反映出细胞处在能量过剩的状态。
（）16.最适发酵pH值的选择以获得最大比生长速率和适当的菌量为准则。
（）17.pH控制也可以采用糖/氨水的流加方式进行控制。
（）18.DO常常作为发酵异常的指示，如接种效应；有氧条件下葡萄糖发酵生成乙醇的作用称为Crabtree效应。
（）19.巴斯德效应是对发酵活性的抑制，而Crabtree效应对呼吸酶合成的抑制。
后2-5h 内DO迅速跌至零且长时间不回升，表示已染菌。
（）20.补料过程也会引起DO的下降。
第一章微生物的生长与调节1、细胞群体的生长细菌籍二等分分裂繁殖，但两个子细胞可能以不同的生长速率生长，其分裂也不一定同步。
因此，在一正在生长得群体中存在范围广的不同世代时间，故群体的“倍增时间”这一术语通常是指测量的时间，而不是平均世代时间。
2、比生长速率P7比生长速率就是菌体生长速率与培养基中菌体浓度之比。
3、细胞群体的生长周期细胞周期指细胞的一系列可鉴别的周而复始的生长活动。
这一周期包括停滞期，指数生长期，静止期。
4、细胞数目的测量方法P7直接显微计数；平板活菌计数；载片培养计数；微孔过滤法；库尔特计数器；流动细胞光度计；表荧光滤光光技术；荧光-抗体技术；微型-ELISA；电子显微镜。
5、测量菌浓的方法P8干重法（DCW）；比浊法；离心压缩细胞体积（PCV）法.6、水的活度：在相同的温度和压力下，体系中溶液的水蒸汽压与纯水的蒸汽压之比。
7、环境对生长的影响(物理环境、化学环境)物理因素：温度、搅拌、渗透压、水活度、空气流量、超声波、膜过滤化学因素：PH值、溶氧、、碳源、氮源、烷醇、有机酸8、生长得率概念生长得率的概念是假定所利用的基质与生成的细胞之间的固定化学计量关系。
这种关系只有在培养生长在限制性基质上和在一定的条件下成立，即消耗单位基质所生成的细胞量为一常数。
9、表示方法分子得率系数；碳转化效率；以电子平均数为基准的得率Y ave e-；基于热的产生的得率Y kcal；以氧耗为基准的得率系数Y O；基于ATP消耗的得率Y ATP。
10、生长得率的影响因素微生物的遗传特性；菌的生理状态：不同的生理代谢导致不同的物料与能量平衡碳源的性质；基质的分解代谢途径；不同基质的提供，特别是氮的能量需求不同（AA,NH3,硝酸盐）；不利于离子平衡的抑制性物质或其它会对运输系统提出额外要求的培养基组分；对于连续培养，限制性基质的性质。
11、哪些因素会影响微生物的生长？环境对生长的影响(物理环境、化学环境)：物理因素：温度（温度通过影响膜的液晶结构、酶和蛋白质的合成及活性、RNA的结构、转录等影响微生物的生命活动）、搅拌（在搅拌罐中靠近搅拌叶尖的地方是高能输入区。
【专题二】细胞代谢要点一、ATP 与ADP 相互转化及生理作用归纳要点二、ATP 产生速率与O 2供给量之间的关系①A 点表示在无氧条件下，细胞可通过进行无氧呼吸分解有机物，产生少量ATP 。
②AB 段表示随O2供应量增多，有氧呼吸明显加强，通过有氧呼吸分解有机物释放的能量增多，ATP 的产生速率随之增加。
③BC 段表示O2供应量超过一定范围后，ATP 的产生速率不再加快，此时的限制因素可能是酶、ADP 、磷酸等。
要点三、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响（1）在其他条件适宜，酶量一定条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定深度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
（2）在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
要点四、有氧呼吸三个阶段的比较真核细胞：细胞质基质，主要在线粒体要点六、外界条件变化引起Ｃ３、Ｃ５和［Ｈ］含量的变化【专题演练】1．下图中正确表示水稻呼吸强度与K +吸收量关系的是 （ ）2．下图表示光合作用与呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法不正确．．．的是（ ） A ．1、3和4过程产生的[H]都能与氧结合产生水 B ．各种生物体（病毒除外）都能进行的过程是3 C ．能提供给绿色植物各种生命活动所需能量最多的过程是5D ．2过程需多种酶参与，且需ATP 供能3．下图曲线Ⅰ表示农田中昼夜温度变化；Ⅱ表示光照强度昼夜变化；Ⅲ表示植物吸收CO 2的昼夜变化变化，请判断下列说法中不正确的是（ ） A ．在Ⅲ曲线与时间轴交点c 和e 时，光合作用吸收的CO 2和呼吸作用释放的CO 2量相等。
B ．a 点的形成是由夜间的低温造成的C ．在从时间轴上的c 点开始合成有机物，到e 点有机物的合成终止。
D ．增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度、CO 2浓度和充足的水分供应4．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，用CO 2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO 2浓度的变化情况，绘制成如图的曲线，下列有关说法正确的是（ ）①BC 段较AB 段CO 2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱②CO 2浓度下降从D 点开始，说明植物进行光合作用是从D 点开始 ③FG 段CO 2浓度下降不明显,是因为气孔关闭，叶片对CO 2吸收减少 ④H 点CO 2浓度最低，说明此时植物对CO 2的吸收最多，光合作用最强A ．①②B ．③④C ．①③D ．②④5．下图是探究酵母菌进行呼吸方式类型的装置，下面叙述正确的是 （ ） A ．假设装置一中的液滴左移，装置二中的液滴不动，则说明酵母菌只进行无氧呼吸。
微生物代谢工程复习提纲第一章绪论•代谢工程定义、主要研究内容及应用方向1、代谢工程定义：通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或运用重组DNA技术来创造新的化合物。
2、主要研究内容：①生物合成相关代谢调控和代谢网络理论；②代谢流的定量分析；③代谢网络的重新设计；④中心代谢作用机理及相关代谢分析；⑤基因操作。
3、应用方向：（1）提高细胞现存代谢途径中天然产物的产量；(2) 改造细胞现存的代谢途径，使其合成新产物，这种新产物可以是中间代谢产物或修饰型的最终产物；(3)对不同细胞的代谢途径进行拟合，构建全新的代谢通路，从而产生细胞自身不能合成的新产物；(4)优化细胞的生物学特性，如：生长速率、极端环境条件和耐受性等。
4、要解决的主要问题：改变某些途径中的碳架物质流量或改变碳架物质在不同途径中的流量分布。
典型目标是修饰初级次级代谢，将碳架物质流导入目的产物的理想载流途径以获得产物的最大转化率。
5、代谢工程最为突出的特征是强调生化反应途径与代谢流及其体内条件的控制相关联。
6、代谢工程的首要工作就是利用在广泛而深入的研究中获得的技术信息进行组合设计。
•系统研究代谢流及其控制机制包括的三大基本步骤1、建立一种能尽可能多的观察代谢网络并测定其流量的方法。
为了做到这一点，通常从测定细胞外代谢产物的浓度入手进行简单的物料平衡。
由于一个代谢途径的代谢流并不等于该途径中一个或多个酶的活性，所以酶法分析并不能提供代谢网络真正的代谢流信息，除非相应的酶在体外分析条件下存在并具有活性。
因此，在代谢分析中，酶法分析常会错误地显示相似数量级的代谢流，从而导致产生不正确的结论。
2、在代谢网络中施加一个已知的扰动，以确定在系统松散之后达到新的稳态时的代谢流。
常用的扰动方式包括启动子的诱导、底物流加、特定碳源消除或物理因素变化等。
虽然任何有效的扰动对代谢流的作用都是可以接受的，但扰动必须定位于近邻途径节点的酶分子上。
一种扰动往往能提供多个节点上的相关信息，这对于精确描述代谢网络控制结构所必需的最小实验量是至关重要的。
学习必备 欢迎下载细胞的代谢专题复习本专题包括《细胞的物质输入和输出》、《细胞的能量供应和利用》，主要内容有物质的跨膜运输的实例和方式、细胞代 谢需要的酶和 ATP 、细胞呼吸、光合作用等。
在教学过程中，对于物质的跨膜运输、细胞呼吸、光合作用等内容应当 給予重点讲解，这部分内容既是高中生物教学的重点，也是高考的重点和难点。
在复习本专题时，首要归纳、总结构 建知识体系，可以以细胞为中心重现其内部的生理、生化反应过程以及与外部的物质、能量交换过程。
知识网络图確知识链接：商物质的跨膜运输高主要介绍了细胞膜的结构和功能，以及物质跨膜运输的实例，重点介绍了物质跨膜运输的三种方式：主动运输、 自由扩散、协助扩散 酶和ATP 在细胞代谢中的作用陽本专题介绍了酶的化学本质和特性：高效性、专一性、温和的条件，并通过相关的探究实验验证了酶的特性，对于ATP,则主要介绍了结构和转化过程 细胞呼吸和光合作用砖本部分内容介绍了细胞呼吸的方式，比较了有氧呼吸和无氧呼吸各个阶段的场所、物质变化、能量释放和总反应 式，并联系实际分析了细胞呼吸的应用；对于光合作用，则重点分析了探究历程和光合作用的过程及原理。
知识结构梳理：商 影响因素与生产实践的应用色素分布一► 作用一色素的提取和分离生理过程 暗反应半自主性 1葡萄穂叶绿律 光反应 水 水酶的浓度和反应物（底物）浓度对酶活性的影响蠢在反应物（底物）足够且温度、pH等条件适合时，酶的催化反应速度与酶的浓度成正比。
在一定范围内，随着反应物浓度上升，酶的催化反应速度上升，但当与酶作用饱和后，其反应速度几乎不再改变而保持稳定。
酶的浓度反应物（底物）浓度图1篦的活性受甑的浓度影响示意图图2酶的活性受底物的侬度影响的示意图酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。
活细胞中几乎每一个化学变化都是在酶的催化作用下进行的，很多酶都是在细胞内发挥催化作用。
但有些酶要分泌到细胞外，如消化腺细胞分泌的消化酶，很多菌类分泌纤维素酶、淀粉酶等。
一、根据生化代谢系统反应反应特点对生物体生化反应进行分类：
1. 装配反应（Assembly Reaction）：完成大分子的修饰，并将大分子运输到细胞内的特定区域，最终使其参与细胞结构元件的合成，如细胞壁、细胞膜等
2. 聚合反应（Polymerization Reaction）：使细胞构建单体聚合形成生物大分子，聚合过程均为长链式，中间伴有分支反应。
3. 生物合成反应（Biosynthesis Reaction）：最终产物是参与聚合反应的构建单体以及一些辅酶等。
以级联形式组合，形成特定的生物合成途径，合成途径中编码不同酶的基因成簇分布，通常是一个操纵子。
4. 产能反应（Fueling Reaction）：分解代谢途径中的12种生物合成前体，产生能量合成ATP。
ATP提供能量，产生还原力（NADPH）。
二、术语
1. 底物：培养基中的化合物，能被细胞进一步代谢或直接构成细胞组分。
碳源、氮源、能源、无机盐
2. 代谢产物：细胞产生并分泌到细胞外的化合物，分为初级代谢产物（CO2、乙醇等）、次级代谢产物（该生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等）、蛋白质
3. 生物基质要素：生物大分子，RNA、DNA、蛋白质、脂质、糖类
4. 胞内代谢物：代谢途径的中间产物以及用于合成大分子的结构单元
5. 途径：代谢物的转化、信息传递以及其他反应的过程
6. 生化反应途径、代谢途径：由一系列连续的生化反应构成。
在活细胞中则称为代谢途径
7. 生物反应网络：生化途径汇总构成网络
8. 代谢网络：包括物质代谢网络、能量代谢网络，由分解、合成、膜运输途径构成
9. 代谢网络的联网：通过化学反应或生化反应将化合物与代谢网络连接
10. 通量/物流：物质、信息通过代谢途径产生的速率
11. 代谢流（碳架物质流）：代谢物在代谢途径中形成代谢流，某一代谢途径的代谢流（Flux）定义为流入代谢物被途径加工成流出代谢物的速率。
在代谢工程上称为，碳架物质流
12. 代谢主流：一定培养条件下，代谢物在代谢网络中流动，流量相对集中的代谢流为该条件下的代谢主流
13. 载流途径：代谢主流经过的代谢途径，代谢工程中，指碳流在网络中通过的主要途径，即生产产物让碳流相对集中进行生产的途径
14. 代谢主流的变动性、选择性：微生物的代谢主流处于不断变化中（变动性），其方向、流量、载流途径由于环境影响而发生改变（选择性）
15. 理想载流途径：代谢主流从设定的途径通过，该途径为理想载流途径
16. 代谢网络节点：代谢网络的交叉点即代谢网络分流处的代谢产物（代谢流的集散处）。
条件改变，代谢流去向变化大的节点为主节点。
分为柔性（流量分配容易改变并满足代谢需求的一类节点）、柔刚性（介于两者之间）、强刚性（是流量分配不容易改变的一类节点）
17. 节点的刚性：微生物自动抵制节点处流量分配的改变的特性
18. 代谢网络的刚性：微生物自动抵制代谢网络流量分布的改变的特性
19. 代谢物流分析：计算各途径的物流，描述不同途径间的相互作用以及支点物流分布
20. 代谢控制分析：指通过某一途径的物流与以流量控制系数表示的酶活之间的定量关系
21. 流量控制系数：流量的百分比变化/某一酶酶活（该酶理论上能够引起的流量的变化）的百分比变化
22. 总和原理：某一代谢系统中某一物流的所有酶的流量控制系数之和，为1
23. 弹性系数：表示酶催化反应速率对代谢浓度的敏感性；弹性系数是个别酶的特性
24. 物流分担比：途径A与途径B的物流比
生物技术的上、中、下游过程：
上游加工----最重要的是提供和制备高产优质和足够数量的生物催化剂
下游加工-----从反应液中提取目的产物加工精制成合格产品
中游加工-------生物反应器为中心
生物化学工程------包括中下游两部分
黑箱模型：
1黑箱模型中细胞生物基质以黑箱形式与环境进行物质交换，因而生物活细胞内上千种生化反应被简化为单一反应，即生物基质的生长。
2进出黑箱的物质流量用特殊的反应速率来表征，即底物摄取速率r s和产物形成速率r p，其定义分别为单位时间单位生物基质所生成和消耗的物质量。
3第三个参数是黑箱模型中生物基质的积累量，用比生长速率m来表示。
代谢途径的组合：
是指在遵循各生化反应化学计量规律的前体下，寻找从初始化合物到目的化合物各种可能存在的生物合成途径。
细胞代谢流分析的基本理论：
1在测定胞外物质变化的基础上，通过细胞内各种生化反应的化学计量可以计算出胞内各物质的流量分配，相比之下，胞外流量是通过对细胞底物摄取率及产物分泌率的测定而获得的。
2代谢流分析的最终任务是绘制完整的代谢过程流量图，该图包括由各相关反应组成的完整代谢途径以及各代谢物在稳定态时的流量精细分布。
确定细胞内代谢途径中的刚性节点：
刚性节点的分支流量不会发生较大的改变，而柔性节点分支流量会随着环境或细胞性状的改变进行相应调节。
细胞代谢流的测定：直接法测定法、同位素标记测定法
根据底物在代谢反应中对通用性酶和特异性酶的使用要求，可将细胞内所有的生物分子分成两大类：
（1）一级基因产物，如tRNA、rRNA、多糖、酯类、蛋白质和核酸等，其生物合成和分解只需要有限的几种通用性的酶及蛋白因子，包括RNA聚合酶、RNA剪切酶、DNA聚合酶、糖苷酶、脂酶、氨酰基-tRNA合成酶、肽基转移酶、核酸酶等；
（2）二级基因产物，如氨基酸、维生素、抗生素、核苷酸等小分子化合物，它们的生物全合成和降解少则涉及几个基因多则需要几十个基因所编码的酶系，而且这些酶大都具有使用的特异性。
代谢流及其控制机制的三大基本步骤：
①建立一种能尽可能多的观察代谢网络并测定其流量的方法
②在代谢网络中施加一个已知的扰动，以确定在系统松散之后达到新的稳态时的代谢流。
③要系统分析代谢流扰动的结果。
代谢工程基本过程：
靶点设计：根据代谢流分布和控制的分析结果确定代谢设计的合理靶点，通常包括拟修饰基因的靶点、拟导入途径的靶点或者拟阻断途径的靶点等。
基因操作：基因重组是途径工程重要的特征操作技术
效果分析
代谢工程的基本原理：
1.涉及细胞物质代谢规律及途径组合的生物化学原理
2.涉及细胞代谢流及其控制分析的化学计量学、分子反应动力学、热力学和控制学原理，这是代谢途径修饰的理论依据；
3.涉及途径代谢流推动力的酶学原理，包括酶反应动力学、变构抑制效应、修饰激活效应等
4.涉及基因操作与控制的分子生物学和分子遗传学原理，它们阐明了基因表达的基本规律，同时也提供了基因操作的一整套相关技术；
5.涉及细胞生理状态平衡的细胞生理学原理，它为细胞代谢机能提供一个全景式的描述，因此是一个代谢速率和生理状态表征研
究的理想平台；
6.涉及发酵或细胞培养的工艺和工程控制的生化工程和化学工程原理
7.涉及生物信息收集、分析与应用的基因组学、蛋白质组学原理
代谢工程的研究技术：
检测技术
分析技术
操作技术
增加目标产物的积累的五个方面：
增加代谢途径中限速步骤酶编码基因的拷贝数
强化以启动子为主的关键基因的表达系统
提高目标途径激活因子的合成速率
灭活目标途径抑制因子的编码基因
阻断与目标途径相竞争的代谢途径
代谢组学
代谢组学是研究生物体系（细胞，组织或生物体）受外部刺激所产生的所有代谢产物的变化，可以认为代谢组学是基因组学和蛋白组学的延伸
基因组
基因组是指一种微生物（包括细菌和病毒）或其它生物体细胞中的总DNA或RNA(是指逆转录病毒),包括核DNA，细胞器DNA(动植物线粒体DNA和植物叶绿体DNA)和染色体外遗传成分(如细菌的质粒DNA)。
转录组
转录组即一个活细胞所能转录出来的所有mRNA
蛋白质组
蛋白质组是某种生物所能表达的所有蛋白质，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质，它们都是由RNA从基因那里转录、剪辑信息后选择性拼接和修饰产生。
代谢组(metabolome)
代谢组应该是指某一生物或细胞所有的代谢产物。
生物过程(reactome)
Reactome是一个人为规定的人类核心生物途径和反应的数据库
Reactome数据库的基本单元是一个生物反应
代谢产物的分析层次
Oliver Fiehn 将对生物体系的代谢产物分析分为4个层次：
1）代谢物靶标分析（Metabolite target analysis）：某个或某几个特定组分的分析；
2）代谢轮廓分析（Metabolic profiling）：少数预设的一些代谢产物的定量分析，如某一类结构、性质相关的化合物或某一代谢途径的所有中间产物或多条代谢途径的标志性组分；
3）代谢组学（Metabolomics）：限定条件下的特定生物样品中所有代谢组分的定性和定量；
4）代谢物指纹分析（Metabolic fingerprinting）：不分离鉴定具体单一组分，而是对样品进行快速分类（如表型的快速鉴定）；代谢组学的应用
生理条件对代谢谱的影响：建立生理条件下对代谢谱的正确认识,是研究各种病理条件或刺激干预的前提。
生物学研究领域：作为基因型与表型之间的桥梁, 代谢组学将基因产物和基因关联起来, 实现基因功能的鉴定。
农业和食品领域：加快农作物品质改良的进程，对转基因生物及其食品进行安全性评估
医药领域：药物安全性评价
疾病诊断和发病机理探讨：诊断先天性疾病。
