暨大微生物考试篇(五、六章)Word下载.doc

暨大微生物考试篇(五、六章)Word下载.doc

《暨大微生物考试篇(五、六章)Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《暨大微生物考试篇(五、六章)Word下载.doc（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

葡萄糖发酵产物只有乳酸的发酵称为同型乳酸发酵，发酵产物不只有乳酸的发酵称为异性乳酸发酵。

同型乳酸发酵

异型乳酸发酵

途径

EMP

HMP

产物/1葡萄糖

2乳酸

1乳酸1乙醇1CO2

1乳酸1.5乙醇

产能/1葡萄糖

2ATP

1ATP

2.5ATP

菌种代表

Lactobacillusdelbruckii（德式乳杆菌）

Leuconostocmesenteroides肠膜状明串珠球菌

Lactobacillusbrevis短乳杆菌

Bifidobacterinmbifidum双叉双岐杆菌

*细菌的酒精发酵途径如何？

（ED途径，Zymomonasmobilis运动发酵单孢菌）？

它与酵母菌的酒精发酵有何异同？

细菌的酒精发酵有何特点？

细菌的酒精发酵走的是ED途径，比如Zymomonasmobilis运动发酵单孢菌的酒精发酵，

与酵母菌的酒精发酵相比，它们相同点是：

发酵的目标产物都是乙醇。

不同点是.细菌的酒精发酵走的是ED途径，酵母菌的酒精发酵走的主要是HMP然后在无氧条件下转变成乙醇。

他跟传统的酵母菌发酵相比，有以下的优点：

1.代谢速率高：

2.产物转化率高：

Saccharomycescerevisiae：

EMP（88%），HMP（12%）；

Zymomonasmobilis：

ED（100%）。

3.菌体生成少：

节省生长周期（或减少种子发酵罐这一工艺）。

4.代谢副产物少：

由于转化率高，副产物便少。

5.发酵温度高：

Zymomonasmobilis能耐高温，节省发酵过程的冷却水和电。

6.不必定期供养：

由于Zymomonasmobilis是微好痒菌。

缺点是：

1.容易染上杂菌：

Z.mobilis的生长pH为5，较易染菌，Yeast为pH3，一般bacteria在此pH不易染上。

2.耐乙醇能力低：

细菌耐乙醇力较Yeast为低，bacteria约为7.0%，Yeast为8～10%（古人饮酒量大的原因）。

什么叫呼吸？

什么是呼吸链（电子传递链）？

呼吸连有哪些组分？

呼吸又叫有氧呼吸，是指是指从葡萄糖或其他有机质脱下的H经过一系列呼吸链（电子传递链）最终传给外源分子氧并产生较多ATP能量的生物氧化过程。

呼吸链：

是指电子从NADH到O2的传递所经过的途径

由一系列按氧化还原电位有低到高顺序排列的氢（电子）传递体组成。

主要有NAD（P）FPFe.SCoQCyt.bCyt.cCyt.aCyt.a3

试列表比较呼吸、无氧呼吸、和发酵的异同。

（定义和特点）

有氧呼吸

无氧呼吸

发酵

指从葡萄糖或其他有机基质脱下的电子氢经过一系列电子载体最终传递给外源分子氧并产生较多ATP的生物氧化过程。

指呼吸链末端的氢或电子受体是外源无机氧化物（少数为有机物）的生物氧化过程

参考下面一题

产能

多

较多

较少

实质

氧化水平磷酸化产生ATP

底物水平磷酸化产生ATP

底物

有机物

酶类

脱氢酶、氧化还原酶

脱氢酶、特殊氧化还原酶

脱氢酶

试从狭义和广义两方面来说明发酵的概念。

广义的发酵是指利用微生物生产各种有用代谢产物的一种生产方式，狭义的发酵是指能量代谢或生物氧化中，在无氧条件下，底物（有机物）氧化释放的H不经呼吸链传递，直接交给某种内源性未完全氧化的中间代谢产物的一类低效产能过程。

试图示由EMP途径中的重要中间代谢物——丙酮酸出发的六种发酵类型及其各自的发酵产物。

什么叫Stickland反应？

试图示其反应机制。

A）Saccharomycescerevisiae→酵母同型酒精发酵；

B）Lactobacillusdelbruckii→同型乳酸发酵；

C）Propionibacteriumshermanii→丙酸发酵；

D）Enterobacteraerogenes→2,3-丁二醇发酵（V.P.实验）；

E）E.coli→混合发酵（甲基红反应）

F）由各种厌氧梭菌进行的丁基型发酵：

clostridiumbutyricum（丁酸梭菌）；

clostridiumbutylicum（丁醇梭菌）；

clostridiumacetobutylicum（丙酮丁醇梭菌）；

以一种氨基酸作为氢供体，另外一种氨基酸作为氢受体而产能的独特发酵方式。

叫做Stickland反应。

ClostridiumSporogenes，生孢梭菌。

1.新称代谢：

简称代谢，是营养物质在生物体内发生的一切化学变化的总称。

分为分解代谢和合成代谢。

2.能量:

是自然界各种活动得以进行的一种能力，一切物理和化学变化过程都是能量的转移和应用的结果。

3.生物氧化：

就是发生在细胞内一系列产能性氧化反应的总称

4.底物水平磷酸化:

高能磷酸基团直接从磷酸化合物转移到ADP而形成ATP

5.氧化磷酸化：

电子通过一系列电子载体（NAD+等）被传给分子氧或其它有机化合物时发生磷酸化形成ATP

6.光合磷酸化：

只存在于能进行光合作用的细胞中，是指把捕获到光能通过电子传递链转化为以ADP和NADH形式储存的化合能。

7.EMP途径：

是一分子葡萄糖为底物，通过约十步反应产生2分子丙酮酸和2分子ATP同时产生2分子NADH（H+）过程。

8．同型乳酸发酵：

在葡萄发酵中，发酵产物只有乳酸作为唯一产物的乳酸发酵叫做同型乳酸发酵。

例如：

Lactobacillusdelbruckii，Lactobacillusbulguricus

9.HMP途径：

是一条葡萄糖不经EMP和TCA途径而得到彻底氧化，并且产生大量的NADPH（H+）形式还原力和大量中间代谢产物的代谢途径。

10.ED途径又称：

KDPG裂解途径（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖裂解途径），是少数缺乏完整EMP途径的微生物所具有的一种代替途径。

11.TCA循环：

是指由丙酮酸经过一系列循化式反应而彻底氧化、脱羧，形成CO2、H2O和NADH2的过程。

12.呼吸又叫有氧呼吸，是指是指从葡萄糖或其他有机质脱下的H经过一系列呼吸连（电子传递链）最终传给外源分子氧并产生较多ATP能量的生物氧化过程。

13.呼吸链:

有一系列按氧化还原电位有低到高顺序排列的氢（电子）传递体组成。

14.硝酸盐呼吸：

以硝酸盐作为最终电子受体的生物氧化过程，又称反硝化作用。

15.延胡索酸呼吸：

以延胡索酸为无氧呼吸链末端氢受体的生物氧化呼吸。

微生物分解利用二糖的方式：

一是我们水解酶将其水解为单糖，另一种为由相应得磷酸化酶将其分解。

蔗糖（葡萄糖、果糖），麦芽糖（葡萄糖），乳糖（葡萄糖、半乳糖），纤维二糖（葡萄糖）

底物脱氢的四条主要途径：

EMP途径、HMP途径、ED途径、TCA途径

第六章、微生物的生长及控制

1.为什么抗菌素改成抗生素？

什么叫半合成抗生素？

在什么背景下产生半合成抗生素？

抗生素对微生物的作用机制分几种？

答：

1）抗生素是一类由微生物或其他生物生命活动过程中合成的次级代谢产物或其人工衍生物，它们在很低的浓度时就能抑制或干扰它种生物（包括病原菌、病毒、癌细胞等）的生命活动。

原来名叫抗菌素是因为此类物质最早在细菌中发现而且只作用于细菌，后来研究发现不仅细菌其他微生物也可以产生，作用的对象也变大了。

2）对天然抗生素的化学结构进行人为改造后的抗生素，称为半合成抗生素

3）随着抗生素的广泛应用，抗药性或耐药性突变株不断产生，从而使现有的抗生素逐渐失去往日的疗效，为解决这一矛盾，人们就开始人为改造抗生素。

4）抗生素对微生物的作用机制主要分为四种：

第一，抑制细胞壁的合成，如青霉素和头孢菌素；

第二，干扰蛋白质的合成，如四环素和链霉素；

第三，抑制核酸的合成，如利福平和丝裂霉素；

第四，干扰细胞膜，如两性霉素和多粘菌素。

4.什么叫典型生长曲线？

它可分几期？

划分的依据是什么？

各个时期的特点和规律是什么？

对发酵工业和实践生产有何意义？

将少量纯种非丝状单细胞微生物接种到恒容积的新鲜液体培养基中，在适宜的温度、通气等条件下培养，定时取样测定单位体积里的细胞数，以单位体积里细胞数的对数作纵坐标，以培养时间为横坐标，画出的曲线，就是非丝状的单细胞微生物的典型生长曲线。

它分为延滞期、指数期、稳定期和衰亡期等四个时期，划分依据是微生物的生长速率常数R的不同。

特点

对发酵和工业生产的应用

延滞期

1）生长速率常数R为零

2）细胞形态变大或增大，尤其是长轴最为明显，许多杆菌可长成丝状

3）细胞中RNA尤其rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性

4）合成代谢十分活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加速，容易产生何种诱导酶

5）对外界条件如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等理化因素反应敏感。

由于这时期延长微生物的正常生长周期，在发酵工业中会使生产周期延长，降低设备的利用率。

所以，生产中总是尽力设法缩短延滞期（方法有：

改变性状，用对数期做种子，培养前后培养基相差不要大，适当扩大接种量）

指数期

1）生长速率常数R最大且为常数，细胞没分裂一次所需的时间G最短且稳定

2）细胞进行平衡生长，菌体各部分的成长十分均匀

3）酶系活跃，代谢旺盛

1）最佳种龄的种子

2）是增值噬菌体的最适宿主菌龄3）采用各种措施尽量延长对数期以提高发酵生产力，这也是工业上连续发酵的基本原理。

（方法：

提高营养物的浓度和保证营养成分需要，培养条件要适宜。

）

稳定期

1）生长速率常数R降低至零

2）代时G延长

3）细胞重要的分化阶段（细胞开始衰老，原生质分布不均匀，出现液泡。

开始积累储存物质，产芽孢的菌开始形成芽孢，次生代谢产量开始大量合成）

4）菌体的最大收获期

1）及时采取措施补充营养和取走多余产物或改善培养条件，可以得到更多菌体或代谢产物

2）对以收获菌体或与菌体生长相平衡的代谢产物（SCP、乳酸等）为目的的发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期

3）通过对稳定期到来的原因的研究促使了连续培养原理的提出和工艺、技术的创建

衰亡期

1）生长速率常数R小于零2）细胞形态发生多形化（出现畸形不规则退化形态）3）有些微生物产生或释放II型次生代谢产物（如氨基酸。

转化酶、外肽酶），是与菌体生长不平衡的代谢物的收获期5）芽孢杆菌往往在此期释放芽孢

停止发酵、放罐、提取代谢产物

5.什么叫连续培养？

有何优点？

为何连续时间是有限的？

连续培养是指在微生物的整个培养期间，通过一定的方式是微生物生长处于平衡生长状态，能以恒定的生长速率生长的一种培养方法。

连续发酵的优点:

1.高效，简化操作单元，缩短生长周期，提高设备利用率2）便于自动控制3）降低动力哦消耗及体力劳动强度4）产品质量较稳定

时间有限是因为连续培养杂菌污染机会增多，菌种易退化，营养物的利用率低。

6.什么叫抗药性？

其产生途径有哪些？

试以磺胺药为例加以说明。

抗生素与其他一些抗代谢药物，临床上多次重复使用后，使病菌微生物变的对它们不敏感，作用效果越来越差，这种病原菌耐受药物的特性就是微生物的抗药性。

微生物产生抗药性的原因:

1）产生能使药物失活的酶或合成了修饰抗生素的酶2）修饰和改变药物作用的靶位点3）被药物阻断的代谢途径发生遗传改变，形成“救护途径”4）使药物不能透过细胞膜5）通过主动外排系统把细胞内的药物泵出细胞外6）抗性菌株发生遗传变异

磺胺药的作用机理：

磺胺是四氢叶酸合成前体对氨基苯基苯甲酸（PABA）的结构类似物。

很多细菌必需利用PABA合成四氢叶酸。

但PABA可由细菌自身合成也可从外界获得。

而磺胺的存在则可与PABA竞争性地与二氢叶蝶酸合成酶结合，阻止四氢叶酸的合成。

当环境中存在大量的PABA时，磺胺药会失效。

那细菌的抗药性就有可能是第二种，二氢蝶酸合成酶结构改变，磺胺类药物不能再和其结合或者从第六点产生，突变变成能大量合成PABA的突变株。

7.目前，一般认为氧对厌氧菌毒害机制是什么？

如何解毒？

根据与氧的关系，微生物有哪几种，例如拉丁文举例。

叙述各类的特点。

SOD酶有哪些应用？

根据微生物与氧的关系，可以将微生物分为好氧和厌氧两大类，好氧菌又分为专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌。

厌氧菌分为耐氧菌和专性厌氧菌。

分类

举例

专性好氧菌

1）必须要有分子O2才能生长（细胞内存在完整的呼吸链，需O2供呼吸之用，纯氧好氧不生长甚至有害）2）细胞内含有SOD酶，和过氧化氢酶

Pseudomanosaeruginosa

（铜绿假单胞菌）Corynebacteriumdiphtheriae.（白喉杆菌）

兼性厌氧菌

1）有O2无O2都一样生长，有氧更好（有氧就呼吸作用产能，有完整呼吸链。

无氧就进行发酵或无氧呼吸产能）2）含SOD酶和过氧化氢酶

Escherichiacoli

微好氧菌

1）只能在较低的氧分压下正常生长

2）含有SOD酶和过氧化氢酶

Vibriocholerae（霍乱杆菌）

Zymomonasmobilis（运动发酵单胞菌）

耐氧菌

1）生长不需要O2，但O2对它无毒害，不具呼吸链，靠专性发酵产能

2）含有SOD酶和peroxidase,但缺乏过氧化氢酶

Leuconostocmesenteroides

（肠膜状明串珠球菌）

专性厌氧菌

1）分子O2对其有致死作用（O2对其有毒害作用，不具呼吸链，通过发酵无氧呼吸产能。

）2）无SOD酶、过氧化氢酶、peroxidase

Clostridiumtetani（破伤风梭菌）

其机制是没有相对应的SOD酶、过氧化氢酶和peroxidase,所以接触到氧气时，细胞内产生的超氧物阴离子自由基，在体内，超氧物阴离子自由基可由酶促或非酶促方式形成。

超氧物阴离子自由基是活性氧的形式之一，有分子性质也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定，在细胞内科破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物，故对生物体十分有害。

有SOD酶，将剧毒的O2-歧化成毒性较低的过氧化氢，再进一步分解成无毒的水。

SOD酶的应用：

1）治疗功能：

作为防癌、治疗放射病等；

2）保健功能：

作为防老保健食品重要成分；

3）美容功能：

护肤、美容化妆品的添加剂

8.试列表比较灭菌、消毒、防腐、化疗的异同，并各举若干实例。

比较项目

灭菌

消毒

防腐

化疗

处理对象

任何物体内外

生物体表，酒。

乳等

有机质物体内外

宿主体内

处理因素

强理化因素

理化因素

化学治疗剂

微生物类型

一切微生物

有关病原体

对微生物的作用

彻底杀灭

杀死或抑制

例子

加压蒸汽灭菌，辐射灭菌，化学杀菌剂

70%酒精消毒，巴式消毒法

冷藏，干燥，糖渍，盐腌，缺氧，化学防腐剂

抗生素，磺胺药，生物药物素

共同点

都是控制有害微生物的措施，通过影响微生物的生命活动的方式，抑制或杀死微生物，从而达到我们的目的

9.试以磺胺及其增效剂TMP为例，说明化学治疗剂的作用机制。

化学治疗剂是指具有选择性毒力的，能在生物体内使用杀死体内病原体微生物而不影响人体情况的、可以控制传染病发生的化学物质。

主要种类有，抗代谢物和抗生素。

而磺胺则是其中一种抗代谢物，而且是四氢叶酸合成前提对氨基苯甲酸的结构类似物。

TMP是三甲基卞二氨嘧啶，也是抗代谢物。

它们的作用部位为

其作用机制为：

很多细菌必需利用PABA合成四氢叶酸，但PABA可自身合成也可从外界获得，而磺胺的存在则可与PABA竞争性的与二氢蝶酸合成酶结合，阻止四氢叶酸的合成，四氢叶酸在微生物中用于蛋白质合成。

各种化学治疗剂是通过人工合成或生物合成的药物来影响微生物的生命活动和代谢，从而达到抑菌或杀菌的作用。

一些名词解释：

生长：

微生物通过新陈代谢把营养物质转变成细胞物质，增加个体重量的过程。

生长势一个逐步的两边过程。

繁殖：

细胞生长到一定程度进行分裂，产生同亲代相似细胞的过程。

繁殖是一个产生新的生物个体的质变过程。

同步生长：

通过同步培养的方法的处理，非同步群体处于同一生长阶段，并能同时进行分裂的生长状态。

使群体中的所有个体细胞处于同样细胞生长和分裂周期中的培养方法叫同步培养。

连续培养：

是指在微生物额整个培养期间，通过一定的方式使微生物生长处于平衡生长状态，能以恒定的生长速率生长的一种培养方法。

恒浊器：

根据培养室内微生物的生长密度，借光电控制系统来控制培养基的流速，以取得菌体密度高、生长速率恒定的微生物细胞的连续培养的装置。

恒化器：

培养基流速恒定，通过控制培养基中某一生长限制性底物的浓度来调节微生物的生长速率，使微生物维持恒定生长速率的连续装置。

最适生长温度：

指某菌分裂代时最短或生长速率最高时的培养温度。

最适生长温度并非等于最适发酵温度，也非生长得率最高时的问题。

嗜冷菌：

能在00C生长，但最适生长温度200C~400C的微生物。

是冷水，土壤，引起冰箱食物腐败的主要微生物类群。

中温菌：

最低生长温度100C左右，最适生长温度25~370C，最高生长温度450C左右的微生物。

大多数属于这一类，人类病原菌绝大多数为这类。

嗜热菌：

是指最低生长温度650C，最适生长温度80~900C，最高生长温度1000C以上的微生物。

古生菌属于这类，大多生长在热泉。

火山喷气口、海底火山喷气口。

SOD：

是一种源于生命体的能消除生物体在新陈代谢中产生的自由基等有害物质的抗氧化酶。

巴氏消毒法：

是指用较低温度处理不宜进行高温灭菌的液态风味食品或调料，以灭杀其中的无芽孢病原菌，又不影响其原有风味的消毒方法。

是一种常用的湿热灭菌方法。

有两种处理方式低温维持法和高温瞬时法。

间歇灭菌法：

分段灭菌法，适用于不耐热培养基。

80~1000C下蒸煮15~60min，然后再370C下保温过夜，如此重复2到3次。

连消法：

用于大规模发酵工厂的大批量培养基的灭菌。

让培养基在管道的流动过程中快速升温、维持和冷却。

一般加热至135～140℃下维持5～15s

石碳酸系数：

是指某一消毒剂作不同的稀释，在一定条件、一定时间，致死全部供试微生物的最高稀释度与达到同样效果的酚的最高稀释度的比值。

抗代谢物：

是一类在化学结构上与微生物所比需的代谢物很相似，可干扰微生物正常代谢活动的化学物质。

抗生素：

一类由微生物或其他生命活动过程中合成的次级代谢产物或其人工衍生物，它们在很低的浓度时就能抑制或干扰其他种生物的生命活动。

生物药物素:

是指具有多种生理活性的微生物次级代谢产物。

第七章微生物的遗传变异和育种

1.什么是质粒？

它有哪些特点？

主要质粒有几类？

各有何理论和实践意义？

（刘烨）

一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，

主要存在于各种微生物细胞中。

质粒的特点有：

（1）位于核基因组外

（2）cccDNA（3）链霉菌和酵母菌中发现了线状dsDNA质粒和RNA质粒（4）有的质粒可整合到核染色体上（5）可重组（质粒与质粒间，质粒与染色体间）；

（6）有的质粒可在细胞间转移（F因子，R因子）（7）人为消除：

用吖啶类，UV，电离辐射，利福平等处理含质粒的细胞，由于质粒的复制受到抑制而核染色体的复制仍继续进行，故可使子代细胞中的质粒消除（curing）。

质粒所含的基因对宿主细胞一般是非必需的；

有时能赋予宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长优势

5质粒主要有以下几类：

（1）致育因子：

又称F质粒，其大小约100kb，约等于2%的核染色体DNA的小型cccDNA，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒F因子能以游离状态（F+）和以与染色体相结合的状态（Hfr）存在于细胞中，所以又称之为附加体（episome）。

F因子的功能有：

1.F因子可足以对94个中等大小的多肽进行编码；

2.F因子中的1／3的基因（约30kb）是tra区，与质粒转移和性菌毛合成有关。

（2）抗性因子（Resistancefactor，R因子）：

【R因子的结构组成】多数R－factor是由相连的两个DNA片段组成。

（1）RTF质粒（resistancetransferfactor）：

含有调节DNA复制和拷贝数的基因及转移基因。

（2）抗性决定质粒（r－determinant）：

含有抗生素的抗性基因。

R质粒在遗传学上的意义；

可作为筛选时的理想标记。

可作基因载体。

（3）Col质粒：

产细菌素的质粒，许多细菌都能产生某些代谢产物，抑制或杀死其他近缘细菌或同种不同菌株，因为这些代谢产物是由质粒编码的蛋白质，不象抗生素那样具有很广的杀菌谱，所以称为细菌素。

大肠杆菌（E.coli）产生的细菌素为colicins（大肠杆菌素），

而质粒被称为Col质粒

（4）毒性质粒：

许多致病菌的致病性是由其所携带的质粒引起的，这些质粒

具有编码毒素的基因，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。

（5）代谢质粒；

质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基质

的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等。

（6）隐秘质粒：

大多数酵母菌含有一种称为2μm的质粒,属隐秘质粒

结构特点：

•长为2mm的6kb的环状双链DNA分子

•位于酵母细胞核内，50~100拷贝

•只携带与复制和重组有关的4个基因，无遗传型

意义：

2μm质粒是酵母菌中进行分子克隆和基因工程的重要载体，因此以它为基础构建的克隆和表达载体已得到广泛的应用。

另一方面，该质粒也是研究真核基因调控和染色体复制的一个十分有用的模型

质粒在基因工程中的应用

质粒具有许多有利于基因工程操作的优点：

•体积小，