第2章微生物代谢调控
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《医学微生物学》第2章细菌的生理练习题及答案【知识要点】1.掌握:细菌生长繁殖的条件、方式与规律。
2.熟悉:细菌的代谢产物的种类及其意义。
3.了解:(1)细菌的理化性状及其意义(2)细菌的营养及人工培养方法。
(3)细菌分类与命名的原则【课程内容】第一节细菌的理化性状一、细菌的化学组成二、细菌的物理性状第二节细菌的营养与生长繁殖一、细菌的营养类型二、细菌的营养物质三、细菌摄取营养物质的机制四、影响细菌生长的环境因素五、细菌的生长繁殖第三节细菌的新陈代谢和能量转换第四节细菌的人工培养第五节细菌的分类【应试习题】一、名词解释1.专性需氧菌2.兼性厌氧菌3.专性厌氧4.菌落5.生长因子6.热原质7.细菌素8.培养基9.抗生素10.纯培养11.细菌的种12.细菌的属二、填空题1.根据菌落的特点可将菌落分为___________、___________和___________菌落。
2.含5g/L琼脂的半固体培养基上,___________细菌生长后出现混浊,___________细菌则沿穿刺线生长。
3.半固体培养基多用于检测细菌________,液体培养基多用于________。
4.细菌色素分为________和________两种。
5.根据细菌在代谢过程中对营养物质的不同需要,可将细菌分为________和________两种营养类型,而病原微生物多属于________。
6.菌群体生长曲线可分为________、________、________、________。
7.细菌在液体培养基中生长可出现________、________、________三种状态。
8.培养大多数病原性细菌最适宜的生长温度为___________度;最适酸硷度,即pH为______________。
9.细菌的繁殖方式是_______________和__________________。
10.大多数细菌生长繁殖必需具备_________________、_______________、______________、____________________四个条件。
第一章微生物的生长调节分化:是生物的细胞形态和功能向不同的方向发展,由一般变为特殊的现象。
细胞周期:指细胞的一系列可鉴别的周而复始的生长运动。
泡囊:是一种由单层膜包裹的细胞器,可看做是溶酶体复合物或内膜复合物的一部分,由高尔基体或内质网的特定部位释放,再输送到生长点与质膜结合。
其功能主要有:运输可将细胞壁拆开或扩建的各种酶,运输新的细胞壁成分,运输合成质膜的材料。
菌丝生长单位:可用菌丝总长度和菌丝分枝数目表示,即菌丝生长单位=菌丝总长度/菌丝分枝数目。
向自性:指一种确保同类菌丝高效覆盖固体培养基的机制,包括菌对聚集于环境中的负向化性反应,和对氧或其他营养要素的正向化性反应。
向化性:指一种以化学物质为刺激源的向性。
生长得率: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。
第二章微生物的基础代谢发酵:广义上说,有机化合物在有氧或无氧条件下的分解代谢总称为发酵,而狭义将发酵定义为不涉及光和呼吸链,不用氧或氮作电子受体的生物化学反应。
能量偶合作用:指一种能量上可行的反应推动另一种能量上不可行的反应进行的过程。
能荷:可用ATP、ADP、AMP之间的比例表示,即能荷=(ATP+0.5ADP)/(ATP+ADP+AMP)。
水解作用(过程):将聚合物链切成基本组分的酶促过程,称为水解作用(过程),其相应的酶称为水解酶。
补给反应/回补作用(糖代谢中的补给反应):为了让TCA循环能够持续进行,补充因合成前体需要而从TCA循环中抽出的五碳或二碳二羧酸等中间体的反应。
第三章代谢调节和代谢工程共价修饰:指蛋白质分子的一个或多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或解开,使其活性发生变化的作用。
变构效应:指一种小分子物质与一种蛋白质分子发生的可逆的相互作用,导致该蛋白质的构象发生变化,从而改变这种蛋白质与第三种分子的相互作用。
安慰诱导物:能引起诱导作用的化合物称为诱导物,可以是基质、可以是基质的衍生物,甚至可以是产物,酶基质的结构类似物是出色的诱导物,但其不能作为基质被酶转化,这类诱导物称为安慰诱导物。
名词解释发酵工程:是利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
代谢调节:是指在代谢途径水平上酶活性和酶合成(酶量)的调节。
组成酶:细胞内总是适量存在的,不依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
诱导酶:依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
其基因以隐性状态存在于染色体中。
分解代谢物阻遏:微生物与容易同化的碳源或氮源相接触,使有些酶的合成速率相对降低的作用。
反馈阻遏:生物合成途径的终点代谢产物极其衍生物在转录的水平上抑制该途径的所有酶的生物合成。
反馈抑制:是微生物细胞中变构调节的典型方式,因此非常重要,应用广泛。
概念:生物合成途径的最终代谢产物抑制该途径的前面第一或第二个酶的催化活性。
通过变构调节进行抑制初级代谢产物:是微生物在生长过程中产生的、为菌体生长所必须的小分子化合物,包括单糖、氨基酸、核苷酸维生素以及用来合成这些物质的小分子物质。
次级代谢产物:又称次生代谢产物或分化代谢物,是由微生物在生长后期产生的,为菌体生长非必须但对产生菌的生存具有一定价值的,分子结构相对复杂的小分子化合物。
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。
操纵基因:操纵子中与阻遏物结合的一段特定核苷酸序列。
对相邻的结构基因的转录活动有控制作用。
代谢控制发酵:用人工诱变的方法,有意识地改变微生物的代谢途径,最大限度地积累产物,这种发酵形象地称为代谢控制发酵,最早在氨基酸发酵中得到成功应用。
原生质体:在高渗溶液中出去细胞壁的细胞。
培养基:选用各种营养物质,经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。
糖化:在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程,得到的水解糖液叫淀粉糖。
前体物质:最终所需的代谢产物的前身或其结构中的一部分。
在生物合成中直接结合到产物分子中,自身结构变化不大,能显著提高产量的小分子物质。
第一章:微生物代谢小结:1、能量代谢是生物新陈代谢的核心2、化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段,依据受体的不同将生物氧化分为三种:呼吸、无氧呼吸和发酵3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP,产能少,生长得率极低4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP,包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和紫膜光合磷酸化三种5、微生物具有固氮作用复习题:1、名词解释:生物氧化:在生物体内,从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。
有氧呼吸:微生物在降解底物过程中,将释放出电子传给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体,在经电子传递系统传给外源电子受体,以分子氧作为最终电子受体,从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程无氧呼吸:微生物在降解底物过程中,将释放出电子传给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体,在经电子传递系统传给外源电子受体,以氧化型化合物作为最终电子受体,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。
电子传递链(呼吸链):多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。
生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢,大多由辅酶接受,这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链,逐步传送到氧分子而生成水。
此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。
植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子,完成光合作用中水分解出氧,形成NADPH的过程。
光和磷酸化(循环/非循环):一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生ATP的磷酸化反应,由于它是一种在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化,故称循环光合磷酸化。
生物固氮:生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。
自生/共生/联合固氮菌:自生固氮菌:独立进行固氮,但并不将氨释放到环境中,而是合成氨基酸;固氮效率较低。
第二章 微生物育种的原理和方法微生物育种原理和方法微生物育种筛选方法微生物育种原理和方法一、微生物育种原理方法:突变、体内重组体外重组(基因工程)1、从自然界中获得新菌种微生物资源分布:土壤、水、空气、动植物及其腐败残骸都是微生物的主要栖居和生长繁殖场所2、分离微生物新种的步骤 采样、增殖、纯化和性能测定等步骤3、典型的微生物采样和筛选方法生物进化过程中微生物形成完善的代谢调节机制不会有代谢产物的积累解除或突破微生物的代谢调节控制目的产物积累微生物育种的目的直接从自然界分离得到的菌株为野生型菌株。
往往低产甚至不产所需的产物,只有经过进一步的人工改造才能真正用于工业生产二、诱变育种方法1、物理诱变:紫外线2、化学诱变:5-溴尿密啶1)紫外线诱变机理:造成DNA链的断裂,或使DNA分子内或分子之间发生交联反应2)诱变过程中需要注意光复活作用:微生物等生物的细胞内存在光复活酶,光复活酶识别胸腺嘧啶二聚体,并与之结合形成复合物(此时的光复活酶没有活性),可见光光能(300-500nm)激活光复活打开二聚体,将DNA复原。
暗修复:细胞内还存在另一种修复体系,它不需要光激活,可修复由紫外线、γ射线和烷化剂等对DNA造成的损伤。
暗修复体系有四种酶参与反应。
紫外诱变的特点:方便、诱变效果很好的常用诱变剂由此说明紫外线照射引起微生物突体形成是一个复杂的生物学过程。
紫外线引起DNA结构的改变仅仅使微生物,于亚稳定状态,点亚稳定到稳定的突变体的形成需要“定时间和过程,所以在实际诱变工作中要采取某些措施避免以上的修复作用,要注意避光或加入某些物质,提高突变的频率。
因此,用紫外线进行诱变时,照射或分离均应在红光下进行。
3)化学诱变剂诱变机理:5-溴尿嘧啶诱变——碱基类似物机理:与碱基的结构类似,在DNA复制时,它们可以被错误地掺入DNA,引起诱变效应注意的参数:参数:浓度、时间、缓冲液三、诱变育种的基本过程诱变育种的基本过程如下:1)出发菌株的选择A、一是考虑出发菌株是否具有特定生产性状的能力或潜力,即菌株是否具有产生特定代谢产物的催化酶系的基因。