微生物概论

名词解释

1、微生物工程：是微生物学与工程学有机结合的产物，是研究和发展微生物产业的有用产

品和有益活动的学科。微生物工程也称之为微生物发酵工程。P3

2、微生物：是存在于自然界的一群体积微小、结构简单、肉眼直接看不见、必须借助于光

学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍才能看到的微小生物.P4 3、初级代谢和初级代谢产物：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，成为初级代谢。相应的代谢产物称为初级代谢

产物，如氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和维生素等。P96 4、次级代谢和次级代谢产物：把一些没有明确的生理功能，似乎并不是维持生命活动所必

须的物质的代谢过程称为次级代谢，相应的代谢产物称为次

级代谢产物。如某些色素、抗生素、毒素和生物碱等。P96 5、分解代谢物阻遏：可被组成酶快速利用的基质，阻遏了分解利用基质梅的合成。（笔记）

当培养基中同时存在两种碳源（氮源）时，能够被微生物优先利用的

碳源（氮源）会阻遏后利用的碳（氮）源有关酶的合成。P106

6、操纵子：指基因组DNA分子的一个片段，这个片段由编码酶蛋白的结构基因，用以操

纵结构基因表达的操纵基因，用以和RNA聚合酶结合的启动子和编码调节蛋

白的调节基因所组成。P106

7、末端产物的反馈抑制：是反馈调节的最重要方式，只要表现为代谢途径末端产物过量时

可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应过程

减慢或停止，从而避免末端产物的过多积累。P108

8、同工酶：是指结构不同，而作用于同一底物，催化同一反应，并能分别受不同末端产物

反馈调节的酶。P108

9、能荷：即是指细胞中A TP、ADP和AMP系统中可为代谢反应提供能的高能磷酸键的量

度。P110

10、抗生素:是生物（包括微生物、植物、动物）在其生命活动中产生的或用其他方法获得

的一种能在地位浓度下选择性地抑制或影响他种生物生命的次级代谢产物或其

人工衍生物。P322

11、半合成抗生素：指用化学或生物化学方法，改变天然抗生素的化学结构，或引入特定的

功能基团获得具有各种优越性能的新抗生素或其衍生物的总称。P357 12、微生物的呼吸临界氧浓度：既不影响呼吸的最低氧浓度，即为C C。P400

问答题

1、请图示说明乳糖操纵子（诱导型）P106-107

大肠埃希氏菌的乳糖操纵子位于大肠

埃希氏菌染色体图谱的第8分处，长

约6.5kb，由1个启动子（p）、1个操

纵基因（o）和3个结构基因lacZ、lacY

和lacA所组成。位于启动子上有的调

节基因（lacI）也位于操纵子内。3个

结构基因分别编码β-半乳糖苷酶

（Z）、乳糖渗透酶（Y）和硫代半乳糖

苷转乙酰基酶（A）。由lacI所编码的

调节蛋白又称为阻遏物。启动子（p）是RNA聚合酶结合区，操纵基因（o）是阻遏物与结合的微点，两者都不编码任何蛋白。

2、请图示说明分解代谢物阻遏分子水平机制（阻遏型）P107

大肠埃希氏菌利用乳糖需要有cAMP与它的受体蛋白（DRP）形成的复合物存在，而葡糖糖的分解代谢产物能抑制cAMP的合成，从而间接阻遏了乳糖分解酶的合成。？

3、次级代谢途径与初级代谢途径之间有何关系P114

微生物初级代谢与次级代谢的关系

答案一！

联系：

•1）初级代谢是次级代谢的基础，因为它可以为次级代谢产物合成提供前体物和为次级代谢产物合成提供所需的能量；

•2）次级代谢是初级代谢在特定条件下的持续与发展，避免初级代谢过程中某种中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用；

•3)初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质。

区别：

•1)初级代谢是一类普遍存在于各类生物中的一种基本代谢类型；次级代谢只存在于某些生物当中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同种生物也会因培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。

•2)初级代谢产物以及由它们组成的各种大分子聚合物通常都是机体生存必不可少的物质；次级代谢产物不是机体生存必需的物质。

•3)初级代谢过程与微生物生长呈平行关系；次级代谢过程与微生物生长不呈现平行关系，分为机体的生长期和次级代谢产物的形成期。

•4)两种代谢产物的类型及其对产生菌本身的生理作用明显不同。

•5)两种代谢类型对环境变化的敏感性或遗传稳定性不同。

•6)催化两种代谢产物合成的酶的专一性不同。

答案二！

1）次级代谢产物以初级代谢产物为前体，并受初级代谢的调节。

2）次级代谢产物一般在菌体生长后期合成。初级代谢贯穿于生命活动的始终，与菌体生长平行进行，而次级代谢一般只是在菌体对数生长后期或稳定生长期进行。

3）次级代谢酶的专一性低。与初级代谢相比，催化次级代谢的某些酶的专一性较低。由于初级代谢酶的专一性高，当代谢途径中某一酶失活后，它所催化的某步反应便不能进行，被阻遏反应前面的物质便积累起来。而催化次级代谢反应的酶对底物分子中被取代的各种功能基团不太敏感，一条途径中缺失某一个酶后，该酶反应前面的物质并不积累，反应顺序后面的酶仍能起作用，产生出一个分支代谢产物。

4)次级代谢产物的合成具有菌株特异性。初级代谢是普遍存在于所有微生物体内，其代谢产物的合成途径也基本相似，次级代谢产物的合成则明显不同。

5)次级代谢与质粒的关系。次级代谢产物种类繁多，而且菌株产生次级代谢常务能力的消失不影响菌株的正常生长。这与质粒控制着抗生物的合成有关。

4、氨基酸代谢控制发酵的基本策略：（课本374）

◆ 1 控制细胞渗透性，降低终产物在胞内的浓度

(1）营养缺陷型突变株的选育可改变细胞膜透性：生物素缺陷型突变株，油酸缺陷型突变株，甘油缺陷型突变株

(2）.温度敏感型突变株的选育

（3）.采用“强制控制工艺”，实现细胞膜渗透性的改变

添加青霉素，头孢霉素C ，表面活性剂（吐温60）

◆ 2 解除各种反馈抑制和阻遏，有利于目标氨基酸产量的提高

1)代谢途径的中间代谢产物，产生的反馈抑制和阻遏

①营养缺陷突变株的选育：瓜氨酸缺陷型突变株

②渗漏突变株的选育：瓜氨酸渗漏突变株

2)代谢途径中终产物的反馈抑制与阻遏作用

•抗类似物突变株的选育

•精氨酸生物合成：D-精氨酸抗性突变株

精氨酸氧肟酸盐突变株

◆ 3 通过增加前体物的合成，有利于目的氨基酸的大量积累

1)在分支途径中，切断除目的产物外的其他控制共用酶的终产物分支合成途径，增多目的

产物的前体，使目的产物的产量提高。

2)目的产物的生物合成是从别的终产物开始时，除设法解除目的产物自身合成的反馈调节

外，也应设法解除对其前体合成的调节。

•通过对氮代谢的调节，切断目标氨基酸的被分解利用

•通过基因工程技术，构建理想的工程菌株

•控制发酵过程的环境条件，最终实现高产目标

◆ 4 通过对氮代谢的调节，切断目标氨基酸的被分解利用

◆ 5 通过基因工程技术，构建理想的工程菌株

◆ 6 控制发酵过程的环境条件，最终实现高产目标

5、谷氨酸合成的调节机制P378

①代谢调节控制；②细胞膜通透性的特异调节；③发酵条件的适合。