第四章微生物新陈代谢
微生物第四章试题及答案
微生物第四章试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 微生物的细胞壁主要由哪种物质构成？A. 纤维素B. 几丁质C. 肽聚糖D. 胶原蛋白答案：C2. 下列哪种微生物属于原核生物？A. 酵母菌B. 藻类C. 细菌D. 真菌答案：C3. 微生物的新陈代谢过程不包括以下哪项？A. 能量转换B. 物质合成C. 细胞分裂D. 病毒复制答案：D4. 哪种微生物在食品发酵中起着重要作用？A. 乳酸菌C. 霉菌D. 所有选项答案：D5. 微生物的分类依据不包括以下哪项？A. 细胞结构B. 代谢类型C. 生长环境D. 颜色答案：D6. 哪种微生物是引起食物中毒的常见原因？A. 沙门氏菌B. 大肠杆菌C. 金黄色葡萄球菌D. 所有选项答案：D7. 微生物的遗传物质主要存在于哪个部位？A. 细胞核B. 线粒体C. 核糖体D. 质粒答案：A8. 哪种微生物是引起人类疾病的病原体？B. 病毒C. 真菌D. 所有选项答案：D9. 微生物的繁殖方式不包括以下哪项？A. 二分裂B. 出芽C. 孢子形成D. 有性繁殖答案：D10. 哪种微生物是引起植物病害的主要原因？A. 细菌B. 病毒C. 真菌D. 所有选项答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 微生物的细胞壁主要由______构成，而真菌的细胞壁则主要由______构成。
答案：肽聚糖；几丁质2. 微生物的新陈代谢包括能量转换、物质合成和______。
答案：细胞分裂3. 微生物的分类依据包括细胞结构、代谢类型、生长环境和______。
答案：遗传信息4. 微生物在食品发酵中的作用包括______、酒精发酵和乳酸发酵。
答案：面包发酵5. 微生物的遗传物质主要存在于______中。
答案：细胞核6. 微生物的繁殖方式包括二分裂、出芽和______。
答案：孢子形成7. 引起食物中毒的微生物包括沙门氏菌、大肠杆菌和______。
答案：金黄色葡萄球菌8. 引起人类疾病的病原体包括细菌、病毒和______。
(推荐)大学微生物复习--第4章微生物的营养和代谢
碳源——CO2 能源，供氢体——无机物（氢、氨、硫）
例：
2NH3 + 2O2
2HNO2 + 4H+ + 能量
CO2 + 4H+
(CH2O) + H2O
微生物：硝化细菌,硫化细菌,氢细菌及铁细
菌
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3. 光能无机营养型微生物
碳源——CO2为唯一或主要碳源 能源——光能
供氢体——H2S、Na2S2O3、水等 例：
为微生物的主要物质运输方式.能量来源可 以是跨膜质子梯度或ATP.
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4. 基团转位 葡萄糖通过基团转位运输过程的化学反应 1）PEP+HPr 酶I 磷酸~HPr + 丙酮酸 2）磷酸~HPr + 葡萄糖 酶II 6-磷酸葡萄糖
+HPr
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特点：
需复杂的运输酶系参与； 同主动运输，但底物在运输过程发生化学变 化。
主要用于糖及脂肪酸、核苷、碱基等物质 的运输。
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三、微生物的营养类型 细菌的营养方式 以能量来源分
光能型:以光为能源; 化能型:以物质氧化释放的能量为能源;
以可利用的供氢体 无机营养型:以无机物为供氢体; 有机营养型:以有机物为供氢体。
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微生物的营养类型 1.化能有机营养型微生物 2.化能无机营养型微生物 3.光能无机营养型微生物 4.光能有机营养型微生物
物质的量比值或还原糖与粗蛋白之比。
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1. 化能有机营养型微生物 碳源——有机物(用于合成细胞物质) 能源，供氢体——有机物(用于分解产能) 可分为：
寄生型微生物——寄生于活的生物体（衣原 体）
腐生型微生物——以死亡的生物有机 体为 营养原料（如大肠杆菌）
微生物新陈代谢
生物氢气
某些微生物能够利用光合作用或发酵作用产 生氢气，为氢能源的生产提供了新的途径。
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微生物新陈代谢的类型
01
02
03
有氧呼吸
微生物在有氧环境下，通 过氧化反应将有机物彻底 氧化分解，释放出能量。
无氧呼吸
微生物在无氧环境下，通 过发酵或无氧呼吸将有机 物氧化分解，释放出能量。
光合作用
某些光合细菌和藻类能够 利用光能将二氧化碳和水 转化为有机物，并释放出 氧气。
微生物新陈代谢的过程
的作用下进一步分解，释放大量能量。
无氧呼吸的产物
要点一
总结词
无氧呼吸的产物通常是二氧化碳、乙醇、乳酸等。
要点二
详细描述
在无氧呼吸过程中，有机物被氧化分解成不同的产物，例 如，葡萄糖在乳酸菌的无氧呼吸过程中被分解成乳酸，而 在酵母菌的无氧呼吸过程中则被分解成乙醇和二氧化碳。 这些产物对于微生物本身具有一定的生理意义，例如乳酸 可以降低细胞内的pH值，增强微生物的耐酸性；乙醇和二 氧化碳则可以作为微生物的能量来源和碳源。
无氧呼吸的能量转换
总结词
无氧呼吸的能量转换效率通常较低，但也有例外。
详细描述
无氧呼吸过程中释放的能量并不像有氧呼吸那样完全 、高效地转换为ATP中的化学能。因此，无氧呼吸的 能量转换效率通常较低。然而，有些微生物在无氧呼 吸过程中也能产生大量的能量，例如醋酸细菌的无氧 呼吸过程就可以产生大量的能量，其能量转换效率与 有氧呼吸相差无几。此外，一些微生物在无氧呼吸过 程中可以将部分能量转换为热能，以维持微生物自身 的温度。
发酵的产物
总结词
发酵的产物包括酒精、乳酸、乙酸、丁酸等，这些产物具有广泛的应用价值。
微生物学-第四章营养与代谢
微生物的生长因子
为某些微生物生长所必需、其自身又不能合成、需要 外源提供但需要量又很小的有机物质通称为 生长因 子 （ growth factor ）
狭义：维生素 广义：维生素、氨基酸、碱基、脂肪酸等
1).生长因子自养型微生物（auxoautotrophs) 2).生长因子异养型微生物（auxoheterotrophs) 3).生长因子过量合成型微生物 4).营养缺陷型微生物（nutritional deficiency)
• 特点：
• 有特异性的载体蛋白参与
• 需要消耗能量
• 可以逆浓度梯度运输
• 微生物的主要物质运输方式
微生物主动运输示意图
基团转位
• 基团转位（ group transport ） 是一种既需要载体 蛋白又需要消耗能量的物质运输方式。其与主动运 输方式不同的是它有一个复杂的运输酶系统来完成 物质的运输，同时底物在运输过程中发生化学结构 变化。
• 例： 2NH3 + 2O2 • CO2 + 4H+
2HNO2 + 4H+ + 能量 (CH2O) + H2O
光能无机营养型微生物
• 光能无机营养型 又称为 光能自养型 。 这是一 类含有光合色素、能以 CO 2 作为唯一或主要 碳源并利用光能进行生长的微生物。它们能以 无机物如硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机硫化 物，以及水作为供氢体，使 CO 2 还原成细胞 物质。藻类、蓝细菌、绿硫细菌和紫硫细菌就 属于这类微生物。
微量元素与微生物生理功能
无机盐及其生理功能
水
水在微生物机体中具有重要的功能，是维持微生物生命活动不可缺少的 物质：
• ① 水是微生物细胞的重要组成成分:它占微生物体湿重的 70 ％ ～ 90 ％，水还供给微生物氧和氢两种元素。
第四章异养微生物的产能代谢
第四章异养微生物的产能代谢第一节新陈代谢的概念与微生物代谢的特点第二节发酵第三节呼吸作用第四节天然多聚物的氧化分解第五节能量转换第四章异养微生物的产能代谢第一节新陈代谢的概念与微生物代谢的特点一、新陈代谢（metabolism）的概念新陈代谢简称代谢，这是微生物生命活动的基本特征之一。
它包括微生物体内所进行的全部化学反应的总和。
二、新陈代谢的途径当营养物质（A）进入微生物体内后，发生一系列的化学反应：A→B→C→D→E，称为代谢途径。
途径中的物质（B→D）称为中间产物。
经过不同的中间产物，进行一系列化学反应，最后形成终点产物（E）。
每一步反应都有专一的酶催化进行。
A到E得到一个终点产物，是直线途径。
一种营养物质有时可被代谢成一个以上的终点产物，是分支代谢途径。
（A）和(C)都是前体。
所谓前体是指微生物从外界吸收的、或在代谢途径中形成的、可被进一步转变成终点产物的化合物。
F→GA→B→C→D→EH三、代谢分类代谢作用包括分解代谢和合成代谢，或分别称异化代谢和同化代谢。
1、分解代谢催化分解代谢的酶称为分解酶类。
营养物质在分解酶类催化下，由结构复杂的大分子变成简单的小分子物质的反应为分解代谢，所经历的过程为分解途径，所得到的产物称为分解产物。
在物质分解过程中同时产生能量。
分解代谢的三个阶段2、合成代谢催化合成代谢的酶类称为合成酶类。
在合成酶的催化下，不同的小分子结构的物质被合成为大分子物质的过程称为合成代谢，所经途径为合成途径。
所得产物为合成产物。
合成代谢过程中需要能量。
合成代谢能量与代谢关系3、两向代谢途径由于多数酶促反应是可逆的，所以某些代谢途径就不只具有一种功能。
例如EMP途径，不仅作为使糖分解成小分子物质的分解途径，而且也能作为使小分子物质（二羧酸）合成糖原（糖原异生）的合成途径。
这种具有双重功能的途径称为两向代谢途径。
4、初级代谢一般把具有明确的生理功能，对维持生命活动不可缺少的物质代谢过程，称为初级代谢。
微生物的新陈代谢
微生物的新陈代谢1.新陈代谢、生物体从环境摄取营养物转变为自身物质，同时将自身原有组成转变为废物排出到环境中的不断更新的过程。
2.生物水解、细胞内的糖，蛋白质和脂肪展开水解水解分解成co2和水，并释放能量的过程。
3.体温、有机体利用氧气通过新陈代谢水解有机化合物释放出来化学能的过程。
4.呼吸链、在生物氧化过程中，从代谢物上脱下的氢由一系列传递体依次传达，最后与氧构成水的整个体系称作体温链5.无氧呼吸、生物在无氧条件下进行呼吸，包括底物氧化及能量产生的代谢过程。
6.蒸煮、细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促发展水解糖分子产生能量的过程。
7.同型酒精发酵、酿酒酵母能够通过emp途径进行同型酒精发酵，即为由emp途径新陈代谢产生的丙酮酸经过脱羧释出co2，同时分解成乙醛，乙醛拒绝接受糖酵解过程中释放出来的nadh+h+被转换成乙醇。
异型酒精发酵、一些细菌能够通过hmp途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和co2等8.stickland反应、某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生短时，以一种氨基酸做为氢的供体，展开水解脱氨，另一种氨基酸作氢的受体，展开还原成脱氨，两者偶联展开水解还原成脱氨。
这其中存有atp分解成。
9.两用代谢途径、既可用于代谢物分解又可用于合成的代谢途径。
如三羧酸循环。
10.新陈代谢止跌顺序、就是另一类补足两用新陈代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应11.乙醛酸循环、在植物和微生物中存有一个与三羧酸循环二者相似的代谢过程，其代谢中间产物有乙醛酸，这个生化过程称为乙醛酸循环12.固氮酶、一种能将分子氮转换成氨的酶13.异形胞、某些丝状蓝藻所特有的变态营养细胞,是一种缺乏光合结二重、通常比普通营养细胞小的厚壁特化细胞。
异形胞中所含多样的固氮酶,为蓝藻固氮的场所。
14.类菌体、根瘤菌进入宿主根部皮层细胞后，分化成膨大、形状各异、并无产卵能力，但具备很强固氮活性的细胞。
15.豆血红蛋白、豆科植物根瘤中发现的血红蛋白样红色蛋白质。
第四章微生物新陈代谢-讲义
Glucose 6-phosphate 葡萄糖-6-磷酸
②↓ Phosphoglucolsomerase
Fructose 6-phosphate 果糖-6-磷酸
ATP ADP
③↓Phosphofructokinase
Fructose 1,6-bisphosphat 果糖-1,6-二磷酸
甘油醛-3-磷酸
↙↘
frucose-6-phosphate pyruvate
意义
4.2.3 ED pathway
丙酮酸
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸, KDPG
甘油醛-3-磷酸
Total reaction:
Glucose+ADP+Pi+NADP++NAD+ →
2pyruvates+ATP+NADPH+H++ NADH+H+
第四章微生物新陈 代谢
精品
4.1.2 the overview of metabolism
1.Two parts: (1). Catabolism（分解代谢）: larger and more complex
molecules are broken down into smaller, simple molecules with the release of energy and reducing power. (2). Anabolism（合成代谢）: is the synthesis of complex molecules from simple ones with the input of energy.
甘油酸-3-磷 ⑧↓酸↑磷酸甘油酸变位酶
微生物的新陈代谢
EMP途径的生理功能
ATP和还原力NADH2
连接其他代谢途径的桥梁：TCA、HMP、ED 中间代谢产物 逆向反应进行多糖合成 EMP途径与人类的关系 乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇发酵
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Southern Yangtze University
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四条底物脱氢途径及与递氢受氢关系
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一、底物脱氢的四条主要途径
EMP途径 糖酵解途径(Glycolysis) 己糖二磷酸途径(Hexose diphosphate pathway) HMP途径 ED途径 TCA循环
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EMP途径的总反应式
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EMP途径简图及总反应式
产物种类及去向
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EMP途径的意义
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HMP途径
己糖一磷酸途径Hexose Monophosphate Pathway 己糖一磷酸支路（Shunt） 戊糖磷酸途径（Pentose Phosphate Pathway） 磷酸葡萄糖途径（Phosphogluconate Pathway） WD途径（Warburg-Dickens Pathway） HMP途径的特点 HMP途径的总反应式 HMP途径的意义 存在HMP途径的微生物
微生物产生能量的方式 氧化还原反应（生物氧化还原反应） 光化学反应
化能异养微生物的生物氧化和产能 自养微生物产ATP和产还原力
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生物氧化还原反应特点
生物氧化还原反应特点 细胞内的酶促反应 氧化反应放能逐段进行 放出能量一部分以化学能形式储存于能量载体中 真核生物氧化在线粒体中进行 原核生物在细胞膜上进行
葡萄糖不同脱氢途径的产能效率
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frucose-6-phosphate pyruvate
意义
4.2.3 ED pathway
丙酮酸
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸, KDPG
甘油醛-3-磷酸
Total reaction:
Glucose+ADP+Pi+NADP++NAD+ →
2pyruvates+ATP+NADPH+H++ NADH+H+
5-磷酸-木酮糖 景天庚酮糖-7-磷酸
5-磷酸-核酮糖
转醛醇酶 6-磷酸-果糖
6-磷酸-果糖
赤藓糖-4-磷酸
转酮醇酶 6-磷酸-果糖
1,6-二磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 甘油醛-3-磷酸
丙酮酸
Total reaction:
3 glucose-6-phosphate+6NADP++3H2O→ 3CO2+6NADPH+6H++2fructose-6-phosphate +glyceraldehyde-3-phosphate
ADP ATP
⑦↓↑ Phosphoglycerate kinase
3-phosphoglycerate ↓↑phosphoglycerate mutase
Three-carbon stage
2-phosphoglycerate 甘油酸-2-磷酸
⑨↓↑ enolase
Phosphoenolpyruvate 磷酸烯醇式丙酮酸
甘油酸-3-磷 ⑧↓酸↑磷酸甘油酸变位酶
甘油酸-2-磷 ⑨酸↓↑ 烯醇酶
磷酸烯醇式丙酮 酸⑩↓ 丙酮酸激酶
丙酮 酸
葡萄糖
①↓ 己糖激酶
葡萄糖-6-磷 酸 ②↓↑ 磷酸葡萄糖异构酶
果糖-6-磷
酸 ③↓磷酸果糖激酶
果糖-1,6-二磷 酸
10 步
④醛缩酶
反
磷酸二羟丙
应
酮
Part 2 Three-carbon stage
ADP ⑩↓↑ pyruvate kinase
ATP pyruvate 丙酮酸
1分子葡萄糖为底物 ATP ADP
Part 1 Six-carbon stage
ATP ADP
NAD+Pi NADH ADP ATP
ADP ATP
⑤ 甘油醛-3-磷 ⑥酸↓↑ 3-磷酸甘油醛脱氢酶
1,3-二磷酸-甘油 ⑦醛↓↑ 磷酸甘油酸激酶
④Aldolase 磷酸二羟丙酮
Glyceraldehyde 3-phosphate⑤
⑤ dihydroxyacetone phosphate
NAD+Pi NADH
⑥ ↓↑ glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase
1,3-bisphosphoglycerate 1,3-二磷酸-甘油酸
4.2 Biological oxidation and energy production of heterotrophs
Biological oxidation（生物氧化） Definite:发生在活细胞内一系列产能性氧化反应的总称； Styles:与氧结合，脱氢和失去电子三种； Process:脱氢、递氢和受氢； Functions:产能（ATP）、产还原力（[H]）、产小分子中间代谢物 Sorts: 呼吸、无氧呼吸和发酵
无氧呼吸（anaerobic respiration）： 以氧化型化合物作为最终电子受体
4.3.1. Aerobic Respiration
是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特 点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢（常以还原力[H]
形式存在）经完整的呼吸链传递，最终被外源分子氧接
受，产生了水并释放出ATP形式的能量。
以葡萄糖作为生物氧化的典型底物。在生物氧化的脱氢 阶段中，可通过四条途径来完成其脱氢反应，并伴随还原 力和能量的产生，下面就分别介绍它的四条脱氢途径： 4.2.1 EMP pathway（p80, E2）
Part 1 Six-carbon stage
Glucose 葡萄糖
ATP ADP
①↓ Hexokinase
1. 呼吸作用（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，从而生成水或其它还原型产物 并释放出能量的过程，称为呼吸作用。
有氧呼吸（aerobic respiration）： 以分子氧作为最终电子受体
丙酮酸
4.2.4 the citric acid cycle
4.3 Respiration (keystones) 4.4 Autotrophic reaction 4.5 Biosynthetic pathways
4.3 Respiration
Respiration
aerobic respiration anaerobic respiration
Glucose 6-phosphate 葡萄糖-6-磷酸
②↓ Phosphoglucolsomerase
Fructose 6-phosphate 果糖-6-磷酸
ATP ADP
③↓Phosphofructokinase
Fructose 1,6-bisphosphat 果糖-1,6-二磷酸
甘油醛-3-磷酸
这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成 的生物氧化作用，是一种高效产能方式。
Electron Transport Chain
Where does it exist? (prokaryotes and eukaryotes) Electron transport systems are composed of membrane associated electron carriers. These systems have two basic functions: (1) to accept electrons from an electron donor and
2分子ATP
2分子丙酮酸
2分子NADH+H+
Total reaction: Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+→
2pyruvates+2ATP+2NADH+2H+ EMP途径的生理功能
4.2.2 PPP pathway
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸
5-磷酸-核糖
转酮醇酶
甘油醛-3-磷酸