等量的乳酸,乙醇和CO2。 6、酵母的三型发酵和其特点 (1)、酵母的I型发酵:培养与微酸性的或中性环境中的酵母菌,在缺氧条件下进行酒精发酵。 特点1)发酵基质氧化不彻底2)酶系不完全,只有脱氢酶,没有氧化酶3)产生能量少,净产ATP。
(2)、酵母菌II型发酵,甘油发酵
特征:1)需存在要硫酸氢钠。2)只产生1分子甘油,不产生ATP。所以亚硫酸氢钠要出在亚适量以保证剩余一部分糖进行酒精发酵以产ATP供能。 (3)酵母的III型发酵,在碱性条件下发生(PH:7.6),不产能,只能在酵母菌非生长情况下进行。
7、比较说明乳酸的同型 异型 双歧发酵
(1)同型乳酸发酵:发酵产物只有乳酸,是由葡萄糖经过EMP途径降解为丙酮酸后,丙酮酸直接作为氢受体还原为乳酸。一份子葡糖糖产两分子乳酸,两分子ATP。
(2)异型乳酸发酵发酵产物中,除乳酸外还有乙醇,二氧化碳等其他发酵产物,异型乳酸发酵走的是磷酸戊糖途径,每分解一分子葡萄糖,产一份子乳酸,一分子乙醇,一分子二氧化碳,并且只产生一分子ATP。
(3)双歧途径两歧双歧杆菌是利用PHK途径,HMP途径的非氧化阶段,以及PPK途径的有机结合而成的双歧发酵途径,将葡萄糖降解成为乳酸和乙酸,两分子葡糖糖产生3分子乙酸,2分子乳酸和5分子ATP。
8、简述TCA循环的特点
(1)分子养不直接参与反应,但此循环必须在有氧条件才能进行。 (2)每一次TCA循环可以生成15个ATP,为生理活动提供大量能量。
(3)TCA循环中有三个关键酶,柠檬酸合酶,异柠檬脱氢酶,α-酮戊二酸脱氢酶。
9、说明葡萄糖的有氧分解途径包括哪些阶段
(1)糖酵解,葡萄糖先经过EMP途径降解为丙酮酸,同时产生一些ATP和NADH。 (2)丙酮酸经氧化脱羧生成乙酰coA
(3)TCA循环。乙酰COA被彻底氧化成二氧化碳和水同时产生一些ATP和NADH以及FADH2 (4)在电子传递链中NADH及FADH2被氧化从而产生能量,这些能量合成大量ATP。
10.说明细菌酒精发酵的三种代谢途径 (1)EMP途径进行酒精发酵 (2)ED途径进行酒精发酵 (3)PPK途径进行酒精发酵
11.名词解释:
新陈代谢:微生物在生长发育和繁殖过程中,需要不断从外界环境中摄取营养物质,在体内经过一系列生化反应,转变成能量和构成细胞的物质,并排除部分代谢产物。这一些列生化过程叫做新陈代谢 合成代谢:合成代谢是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程,在这个过程中要消耗能量
分解代谢:是指细胞将大分子物质讲解分解成小分子物质,并在这个过程中产生能量。
糖酵解:生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程。 同型乳酸发酵:发酵产物中只有乳酸成为同型乳酸发酵
异型乳酸发酵:发酵过程中除乳酸外还有乙醇,二氧化碳,等其他发酵产物的称为异型乳酸发酵
双歧途径发酵:利用PHK途径HMP途径的非氧化阶段以及PPK途径有机结合的双歧发酵途径
13、简述丁酸性发酵的三种类型
这是由专性厌氧的梭菌属所进行,其特征是发酵产物中都有丁酸。
1)丁酸发酵:丁酸发酵的代表菌是丁酸梭菌。葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸后,在铁氧还蛋白氧化酶的参与下,经过几个反应裂解为乙酰磷酸,氢气和二氧化碳2分子乙酰coa所合成乙酰乙酰COA,再经过一系列反应得到丁酸。
2)丙酮丁醇发酵:丙酮丁醇梭菌,发酵产物有丁醇,丙酮,乙醇,二氧化碳,氢气及乙酸丁酸和乙酰甲基甲醇等。
3)丁醇-异丙醇发酵:此类型发酵与丙酮丁醇的主要不同是产物中没有丙酮,丙酮被还原成为异丙酮,其代表菌是丁醇梭菌
14、简述无氧呼吸4种类型 (1)硝酸盐呼吸:硝酸盐是常见的电子受体,绝大多数硝酸还原细菌以有机物作为电子供体。微生物在含有钼的硝酸盐还原酶作用下将硝酸盐还原成为亚硝酸盐,亚硝酸盐经羟胺被还原成氨。
(2)硫酸盐呼吸是一种硫酸盐还原细菌以硫酸盐为最终电子受体的无氧呼吸,能以有机物如葡萄糖乳酸等为氧化基质,氧化放出的电子可以使硫酸根还原成H2S。通过这一过程,微生物可在无氧条件下借呼吸链的电子传递磷酸化而获得能量。 (3)以二氧化碳为最终电子受体的无氧呼吸 产甲烷进是一类严格厌氧的微生物,能以二氧化碳作为最终受体,他们的能源化合物氧化时放出的电子最终传递二氧化碳,把二氧化碳还原成甲烷,这就是常说的甲烷发酵。 (4)延胡索酸呼吸是一种外源的有机电子末端受体,而琥珀酸是延胡索酸的还原产物。
15、说明微生物产ATP的三种方式:
底物水平磷酸化,氧化磷酸化,光合磷酸化
16、说明氧化磷酸化假说中化学渗透学说的要点
该学说认为,电子传递链的组分是定向有序排列的,在氧化磷酸化过程中,通过呼吸链酶系的作用将底物分子上的电子从膜内侧传递到膜外侧,造成质子在膜两侧分布的不均匀,即形成了之子浓度差,从而将能量储藏于质子势中质子势推动质子由膜外进入膜内,释放的能量通过存在与膜上的Fo-FiATP酶偶联ATP的形成。
17.在微生物细胞中,影响氧化磷酸化的试剂有哪几类?作用?机制?
(1)电子传递抑制剂:能阻断呼吸链某部位电子传递的化合物称为电子传递抑制剂
(2)解偶联剂:这类试剂只能抑制ADP磷酸化生成ATP,不抑制电子传递过程使产能过程与储能过程相脱离,电子传递放出能量得不到储存,而以热能的形式放出
(3)氧化磷酸化抑制剂:不直接抑制呼吸链任何载体,但能阻止能量转移到ADP上直接ATP的生成过程。
(4)离子载体抑制剂:这类物质能与某些阳离子结合并作为他们的载体使其能够穿透膜,这
样迫使线粒体利用呼吸能将阳离子(如:K离子)泵入基质内,而使能量不能用于制造ATP。
第五章 自养微生物的生物氧化
1.详述化能自养菌的主要类群,其氧化形式如何?
化能自养菌主要分为4大类:氢细菌。硝化细菌。硫化细菌和铁细菌。 氧化形式:
a.氢细菌在有分子氢和氧的条件下可分为○1分子氢氧化成水,放出能量。○2分子氢还原 Co2,合成细胞物质。
b.硝化细菌也有两种方式分为○1氨氧化为亚硝酸:(1)氨氧化为羟胺(2)羟胺氧化为亚硝酸。○2亚硝胺氧化为硝酸。
c.硫化细菌:先将硫代硫酸盐裂解为元素硫和亚硫酸盐,然后将其氧化为硫酸盐。元素硫被硫氧化酶(一种铁硫黄素蛋白)和细胞色素氧化为亚硫酸盐,亚硫酸盐的氧化有两个途径,一是直接氧化为硫酸盐,二是通过APS(磷酸腺苷硫酸)途径氧化。
d.铁细菌:氧化形式是将亚铁离子转化为铁离子,放出的电子经过呼吸链传递给分子氧。
2.光合细菌的主要类群及特点。 ○1紫色细菌(环式光合磷酸化)特点:(1)电子循环式传递,光合色素为菌绿素(2)只有光合细统一(3)厌氧条件下进行(4)产物只有ATP,没有NADP(H);(5)不产分子氧,非氧化型光合作用(6)只在绿色和紫色光合细菌中发现。 ○2蓝细菌(非环式光合磷酸化)特点:(1)电子传递途径属于非环式(2)在有氧气条件下进行(3)有光合系统一和二(4)反应中同时产生ATP还原力[H]和O2(5)NADPH的电子来自H2O(6)存在于植物、藻类和蓝细菌,依靠叶绿素。 ○3极端嗜盐菌 特点:(1)在无O2条件下进行(2)不产生O2(3)是最简单的光合磷酸化反应(4)无叶绿素和细菌叶绿素,光合色素是紫膜上的视紫红质。
3.名词解释:光合色素、光合单位、光合磷酸化。
光合色素:将光能转化为化学能的关键物质为光合色素。光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素。共分三类:叶绿素或细菌叶绿素,类胡萝卜素和藻胆素。 光合单位:光合作用中,在原初反应里,每吸收和传递1个光子到反应中心完成光学反应所需要起协同作用的色素分子,称为光合单位。
光合磷酸化:是指光能转变为化学能的过程,当一个叶绿素分子吸收光量子时,叶绿素即被激活,导致叶绿素释放一个电子而被氧化,释放出的电子在电子传递系统中的传递过程中逐步释放能量,这就是光合磷酸化的基本动力。 4.详述嗜盐细菌的光能转换。
该菌细胞膜制备物分为红色和紫色两部分。红色部分的主要成分为细胞色素和黄素蛋白,这些组分构成ETC,进行经典的电子传递磷酸化;紫色部分为紫膜面积约占质膜总面积一班,而紫膜75%的蛋白组分称细菌视紫红质。自摸能进行独特光合作用。
菌视紫红质强烈吸收560nm处的光,在光驱动下,具有质子泵的功能。菌视紫红质中的视黄醛吸收光后由全反式构型变为顺势构型,导致质子被抽出膜外,随着质子在膜外的积累,就形成膜内外质子梯度差,质子动势驱动ATP酶合成ATP。
5.比较说明环式与非环式光合磷酸化(详述特点及代表菌)。
环式光合磷酸化 非环式光合磷酸化
电子循环式传递,光合色素为菌绿素 电子传递途径属循环式 在厌氧条件下进行 在有O2条件下进行 只有Ps1 有PS11
产物只有ATP,不产O2 反应中同时产生ATP,还原力[H]和O2 NADPH的氢来自H2,H2S,S和有机物 NADPH的电子来自H2O
只在绿色和紫色光合细菌中发现 存在于植物,藻类和蓝细菌,依靠叶绿素
6. 甲基营养菌的主要类群。 1.甲基营养性细菌 2.甲基营养酵母 3.甲烷营养菌
7. 说明甲基营养菌的甲醛代谢途径。
(1).甲醛氧化途径中的甲基营养菌在甲胺或甲醇作为碳源和能源生长时,甲醇和甲胺首先被氧化为甲醛。然后游离的甲醛与各种的辅因子的结合形成加合物而脱毒,这些辅因子在不同的微生物中各异,甲醛与辅因子的缩合为自发反应,但可以被甲醛激活酶增强,这些反应产生的甲醛加合物主要被氧化生成co2并再生辅因子,同时提供能量供微生物生长。 (2).甲醛同化途径有三种一是甲基营养细菌的同化甲醛的丝氨酸途径;二是甲基营养细菌的同化甲醛的核酮糖单磷酸途径;三是甲基营养酵母菌的木酮糖单磷酸途径。
8. 说明甲基营养菌甲醛代谢途径关键酶的应用。 (1).制备生物滤器或滤池治理甲醛污染。 (2).开发甲醛浓度检测分析试剂盒。 (3).提高转基因植物的甲醛代谢能力。
9. 根据所利用的底物,可将产甲烷菌分为哪三大类群。 氢营养型 乙酸营养型 甲基营养型
10. 说明研究产甲烷菌的意义。
产甲烷菌作为自然界碳素循环中厌氧生物处理后的最后一个成员环节,该菌与其他菌群协同作用,将大量的有机物转化成可再生能量,对自然界中的物质循环及当今社会能源危机中的能源替代问题具有极大的推动作用。
第六章 微生物的合成代谢
1、微生物固定二氧化碳的方式分为哪两种?
一种是自养型,一种是异养型。其中二氧化碳是自养微生物合成细胞物质的唯一碳源,是异养微生物的辅助碳源。
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