9．当从厌氧条件转换到有氧条件时，微生物转向有氧呼吸，糖分解代谢速率加快。
10．反硝化作用是化能自养微生物以硝酸或亚硝酸盐为电子受体进行的无氧呼吸。
11．由于蓝细菌的光合作用产生氧气，所以蓝细菌通常都不具有固氮作用。
12，底物水平磷酸化只存在于发酵过程中，不存在于呼吸作用过程中。
13．底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
14. 发酵作用的最终电子受体是有机化合物，呼吸作用的最终电子受体是无机化合物。
15. 氧化磷酸化只存在于有氧呼吸作用中，不存在于发酵作用和无氧呼吸作用中。
16. 发酵作用是专性厌氧菌或兼性厌氧菌在无氧条件下的一种有机物生物氧化形式，其产能机制都是底物水平磷酸化反应。
17．延胡索酸呼吸中，琥珀酸是末端氢受体延胡索酸还原后生成的还原产物，不是一般的中间代谢产物。
18．自养微生物同化CO2需要大量能量，能量来自于光能、无机物氧化或简单有机物氧化所得的化学能。
19．CO2固定的途径中，卡尔文循环途径存在于绿色植物、藻类、蓝细菌和几乎所有的自养型微生物包括光能自养和化能自养微生物中，而还原性三羧酸途径和乙酰辅酶A途径只存在于某些细菌中。
20．青霉素抑制肽聚糖分子中肽桥的生物合成，因此对于生长旺盛的细胞具有明显的抑制作用，而对于休止细胞无抑制作用。

问答题
1．比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。
2．试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。
3．什么是无氧呼吸?比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少，并说明原因。
4．比较自生和共生生物固氮体系及其微生物类群。
5．比较光能营养微生物中光合作用的类型。
6．简述化能自养微生物的生物氧化作用。
7．说明革兰氏阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。
8．蓝细菌是一类放氧性光合生物，又是一类固氮菌，说明其固氮酶的抗氧保护机制。
9．说明次级代谢及其特点。如何利用次级代谢的诱导调节机制及氮和磷调节机制来提高抗生素的产量?
10．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产?
习题解答
填空题
分解代谢  合成代谢  大分子物质  小分子物质  产生  小分子物质  大分子物质  消耗
2．光能自养  光合作用  异养  呼吸作用   
3．EMP  ED  HMP   
4．酵母菌  八叠球菌EMP  运动发酵单胞菌   
5．EMP  PK  HK  HMP  乙醇或乙酸   
6．丙酸发酵  丁酸发酵  2，3—丁二醇  混合酸   
7．底物水平  氧化  光合  底物水平   
8．电子传递  最终电子受体   
9．厌氧条件  有氧条件  降低  好氧呼吸   
10．延胡索酸   
11．无机物  氧化磷酸化  H2  NH4+  H2S  Fe2+  消耗   
12．光反应  暗反应   
13．自养式  异养式  CO2的固定(羧化反应)  被固定CO2的还原(还原反应)  CO2受体的再生 
    柠檬酸裂合酶  乙酸丙酮酸   
14．“Park”核苷酸(UDP-N-乙酰胞壁酸五肽)  肽聚糖单体分子  转肽酶
15．生物固氮  共生固氮体系  自生固氮体系  联合固氮体系   
16．固氮酶  钼铁蛋白(MoFe)  固氮酶还原酶  铁蛋白(Fe)   
17．指数期后期  稳定期  初级代谢产物  抗生素  激素生物碱  毒素  色素  维生素   
18．酶活性的调节  酶量的调节   
19．顺序反馈抑制  协同反馈抑制  同工酶  组合激活和抑制   
20．葡萄糖  乳糖  β—半乳糖苷酶  乳糖  降解物激活蛋白(CAP)或cAMP受体蛋白(CRP)  cAMP
选择题
1．  (2)    2．  (1)    3．  (3)    4．  (1)    5．  (1)    6．  (4)    7.  (2)
8．  (2)    9．  (2)    10．  (2)    11．  (2)    12．  (4)    13．  (2)    14．  (3)
15．  (4)    16．  (4)    17．  (1)    18．  (2)    19．  (2)    20．  (2)

是非题
1．  ＋    2．  －    3．  －    4．  ＋   5．  －    6． ＋    7．  ＋
8．  ＋    9．  －    l0．  －    11． －    12． －    13．  ＋    14．  ＋
15．  －    16．  ＋    17．  ＋    18．  －    19．  ＋    20．  ＋
问答题
1．主要差别是葡萄糖生成丙酮酸的途径不同。酵母菌和某些细菌(胃八叠球菌、肠杆菌)的
菌株通过EMP途径生成丙酮酸，而某些细菌(运动发酵单胞菌、厌氧发酵单胞菌)的菌株通过ED途径生成丙酮酸。丙酮酸之后的途径完全相同。
2．底物水平磷酸化，发酵过程中往往伴随着一些高能化合物的生成，如EMP途径中的1，3—二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。这些高能化合物可以直接偶联ATP或GTP的生成。底物水平磷酸化可以存在于发酵过程中，也可以存在于呼吸过程中，但产生能量相对较少。
氧化磷酸化，在糖酵解和三羧酸循环过程中，形成的NAD(P)H和FADH2，通过电子传递系统将电子传递给电子受体(氧或其他氧化性化合物)，同时偶联ATP合成的生物过程。
光合磷酸化，光能转变成化学能的过程。当一个叶绿素(或细菌叶绿素)分子吸收光量子时，叶绿素(或细菌叶绿素)即被激活，导致叶绿素(或细菌叶绿素)分子释放一个电子被氧化，释放出的电子在电子传递系统的传递过程中逐步释放能量，偶联ATP的合成。主要分为光合细菌所特有的环式光合磷酸化和绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型非环式光合磷酸化作用。
3．无氧呼吸是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氧化型化合物，作为其最终电子受体，从而生成还原型产物并释放出能量的过程。一般电子传递系统的组成及电子传递方向为：
NAD(P)→FP(黄素蛋白)→Fe•S(铁硫蛋白)→CoQ(辅酶Q)→Cytb→Cytc→Cyta→Cyta3。
 无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是像NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等，或延胡索酸(fumarate)等外源受体，氧化还原电位差都小于氧气，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。
4．共生固氮体系：
   根瘤菌(Rhizobium)与豆科植物共生；
   弗兰克氏菌(Frankia)与非豆科树木共生；   
   蓝细菌(cyanobacteria)与某些植物共生；
   蓝细菌与某些真菌共生。
   自生固氮体系：
   好氧自生固氮菌(Azotobacter，Azotomonas，etc)；
   厌氧自生固氮菌(Clostridium)；
   兼性厌氧自生固氮菌(Bacillus，Klebsiella，etc)；
   大多数光合菌(蓝细菌，光合细菌)。
5．
 
   
 
 
① 光合细菌一环式光合磷酸化；
② 绿硫细菌的非环式光合磷酸化；
③ 嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差。非环式光合磷酸化是绿色植物、藻类和蓝细菌所共有的产氧型光合作用。光能驱动下，电子从反应中心I(PsⅠ)的叶绿素a出发，通过电子传递链，连同光反应中心Ⅱ(PsⅡ)水的光解生成的H+，生成还原力；光反应中心Ⅱ(PSⅡ)由水的光解产生氧气和电子，电子通过电子传递链，传给光反应中心PS I，期间生成ATP。环式光合磷酸化为光合细菌所特有。光能驱动下，电子从菌绿素分子出发，通过电子传递链的循环，又回到菌绿素，期间产生ATP，还原力来自环境中的无机化合物供氢，不产生氧气。有些光合细菌虽只有一个光合系统，但也以非环式光合磷酸化的方式合成ATP，如绿硫细菌和绿色细菌，从光反应中心释放出的高能电子经铁硫蛋白、铁氧还蛋白、黄紊蛋白，最后用于还原NAD+生成NADH。反应中心的还原依靠外源电子供体如S2-、S2O32-等。外源电子供体在氧化过程中放出电子，经电子传递系统传给失去了电子的光合色素，使其还原，同时偶联ATP的生成。嗜盐细菌的光合磷酸化是一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。是目前所知的最简单的光合磷酸化。嗜盐细菌紫膜上的细菌视紫红质吸收光能后，在膜内外建立质子浓度差，再由它来推动ATP酶合成ATP。
6．化能自养微生物氧化无机物而获得能量和还原力。能量的产生是通过电子传递链的氧化磷酸化形式，电子受体通常是O2，因此，化能自养菌一般为好氧菌。电子供体是H2、NH4+、H2S和Fe2+，还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，同时需要消耗能量。
    (1)氨的氧化。NH3和亚硝酸(NO2-)是作为能源的最普通的无机氮化合物，能被亚硝化细菌和硝化细菌氧化。
    (2)硫的氧化。硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。H2S首先被氧化成元素硫，随之被硫氧化酶和细胞色素系统氧化成亚硫酸盐，放出的电子在传递过程中可以偶联产生ATP。
    (3)铁的氧化。从亚铁到高铁的生物氧化，对少数细菌来说也是一种产能反应，但这个过程只有少量的能量被利用。亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus fer rooxidans)中进行了较为详细的研究。在低pH环境中这种细菌能利用亚铁氧化时放出的能量生长，在该菌的呼吸链中发现了一种含铜的铁硫菌蓝蛋白(rusticyanin)，它与几种Cyt c和一种Cyt a1氧化酶构成电子传递链。
    (4)氢的氧化。氢细菌能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2，也能利用其他有机物生长。氢细菌的细胞膜上有泛醌、维生素K2及细胞色素等呼吸链组分。在这类细菌中，电子直接从氢传递给电子传递系统，电子在呼吸链传递过程中产生ATP。
7．革兰氏阳性菌肽聚糖合成的3个阶段(图5-10)。
    (1)细胞质中的合成。
    ①葡萄糖→N-乙酰葡糖胺-UDP(G-UDP)→N-乙酰胞壁酸-UDP(M-UDP)
    ②M—UDP→“Park”核苷酸，即UDP—N—乙酰胞壁酸五肽
(2)细胞膜中的合成。“Park"核苷酸→肽聚糖单体分子
(3)细胞膜外的合成。青霉素抑制转肽酶。青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D—丙氨酸—D—丙氨酸的结构类似物，两者竞争转肽酶的活力中心。
8．有两种特殊的保护系统。(1)分化出异形胞，其中缺乏光反应中心Ⅱ，异形胞的呼吸强度大于正常细胞，其超氧化物歧化酶的活性高。(2)非异形胞的保护方式：①时间上的分隔保护，白天光合作用，晚上固氮作用；②群体细胞中的某些细胞失去光反应中心Ⅱ，而进行固氮作用；③提高过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性来除去有毒氧化物。
9．相对于初级代谢而言，一般认为，微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物自身生命活动无明确生理功能的物质的过程，称为次级代谢。这一过程形成的产物，即为次级代谢产物。次级代谢产物大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等多种类别。
         次级代谢特点：
(1)次级代谢的生理意义不像初级代谢那样明确，次级代谢途径某个环节发生障碍，致使不能合成某
      个次级代谢产物，而不影响菌体的生长繁殖。
(2)次级代谢与初级代谢关系密切，初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体。
(3)次级代谢一般发生在菌体指数生长后期或稳定期，也会受到环境条件的影响。
(4)次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关，两种完全不同来源的微生物可以产生同一种次级代谢产物。
(5)质粒与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成。
(6)次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此与现代发酵产业密切相关。
(7)次级代谢产物的合成通常被细胞严密控制。
     某些抗生素的产生可以被加在发酵培养基中的诱导物诱导产生，可在发酵培养基中加入诱导物
  来增加产量。易代谢氮源如铵盐以及高浓度的磷酸盐，对某些抗生素的产生有抑制作用。
在发酵培养基避免使用高浓度的铵盐和使用低浓度或亚适量的磷酸盐可以防止抑制作用。

10．在微生物中，以天冬氨酸为原料，通过分支代谢合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸(图5—13)。为了解除正常的代谢调节以获得赖氨酸的高产菌株，工业上选育了谷氨酸棒杆菌(Coryne
 
bacterium glutamicum)的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。这个菌种由于不能合成高丝氨酸脱氢酶(HSDH)，故不能合成高丝氨酸，也就不能产生苏氨酸和甲硫氨酸。在添加适量高丝氨酸(或苏氨酸和甲硫氨酸)的条件下，在含有较高糖和铵盐的培养基上，能产生大量的赖氨酸。

 
第6章  微生物的生长繁殖及其控制
习  题
填空题
1．一条典型的生长曲线至少可分为     、      、       和       4个生长时期。
2．测定微生物的生长量常用的方法有      、      和       。而测定微生物数量变化常用的方法有      、      、      和      ；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有      、       和          。
3．获得细菌同步生长的方法主要有(1)      和(2)  ，其中(1)中常用的有   、   和     。
4．控制连续培养的方法有         和        。
5．影响微生物生长的主要因素有       、       、      、       和     等。
6．对玻璃器皿、金属用具等物品可用     或     进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用     灭菌，其温度为      ，时间为       。
7．通常，细菌最适pH的范围为      ，酵母菌的最适pH范围为       ，霉菌的最适pH范围      。
8．杀灭或抑制微生物的物理因素有      、       、      、      、      和       等。
9．抗生素的作用机制有     、       、        和            。
10．抗代谢药物中磺胺类是由于与       相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其不能合成         

选择题
1．以下哪个特征表示二分裂? (    )
    (1)产生子细胞大小不规则           (2)隔膜形成后染色体才复制
    (3)子细胞含有基本等量的细胞成分    (4)新细胞的细胞壁都是新合成的
2．代时为0.5h的细菌由103个增加到109个时需要多长时间?(    )
    (1)40h    (2)20h    (3)10h    (4)3h
3．某细菌2h中繁殖了5代，该菌的代时是(    )。
    (1)15 min   (2)24min   (3)30min    (4)45min
4．代时是指(    )。
    (1)培养物从接种到开始生长所需要的时间
    (2)从对数期结束到稳定期开始的间隔时间
    (3)培养物生长的时间
    (4)细胞分裂繁殖一代所需要的时间
5．如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期?(    )
    (1)死亡期    (2)稳定期    (3)延迟期    (4)对数期
6．细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质(    )。
    (1)1，4    (2)2, 3    (3)2，4    (4)l，5
7．对生活的微生物进行计数的最准确的方法是(    )。
  (1)比浊法    (2)显微镜直接计数
  (3)干细胞重量测定    (4)平板菌落记数
8．用比浊法测定生物量的特点是(    )。
    (1)只能用于测定活细胞    (2)易于操作且能精确测定少量的细胞
    (3)难于操作但很精确    (4)简单快速，但需要大量的细胞
9．下列哪种保存方法会降低食物的水活度？(    )
  (1)腌肉    (2)巴斯德消毒法    (3)冷藏    (4)酸泡菜
10．细胞复制时所有的细胞组分都按比例有规律地增加的现象是(    )。
  (1)对数生长    (2)二分裂    (3)最大生长    (4)平衡生长
11． 连续培养时培养物的生物量是由(    )来决定的。
  (1)培养基中限制性底物的浓度    (2)培养罐中限制性底物的体积
  (3)温度    (4)稀释率
12．最适生长温度低于20℃的微生物被称为(    )。
  (1)耐冷菌    (2)嗜温菌    (3)耐热菌    (4)嗜冷菌
13．过氧化氢酶能解除(    )的毒性。
  (1)超氧化物自由基  (2)过氧化物    (3)三线态氧    (4)过氧化氢
14．能导致微生物死亡的化学试剂是(    )。
    (1)抑菌剂    (2)溶菌剂    (3)杀菌剂    (4)(2)和(3)
15．微生物数量减少十倍所需的时间是(    )。
    (1)十倍减少时间    (2)十倍减少值    (3)热致死时间    (4)对数时间
16．只能用高压灭菌才能杀死的是(    )
    (1)结核分枝杆菌    (2)病毒    （3）细菌的内生孢子    (4)霉菌孢子
17．常用的高压灭菌的温度是(    )。
  (1)121℃    (2)200℃    (3)63℃    (4)100℃
18．巴斯德消毒法可用于(    )的消毒。
    (1)啤酒    (2)葡萄酒    (3)牛奶    (4)以上所有
19．保存冷冻食品的常用温度是(    )。
  (1)4℃    (2)-20℃    (3)-70℃    (4)0℃
20．(    )能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。
    (1)青霉素    (1)磺胺类药物    (3)四环素    (4)以上所有
是非题
1．细菌分裂繁殖一代所需时间为倍增时间。
2.在群体生长的细菌数量增加一倍所需时间为代时。
3.样品稀释10-3后，从中取出0.1mL涂布在琼脂平板上培养，长出36个菌落，因此样品中的细菌数为36000个／mL。
4．最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。
5．一般而言，对数生长期的细菌细胞最大。
6．一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定出的菌数多。
7．在一密闭容器中接种需氧菌和厌氧菌，需氧菌首先生长。
8．分子氧对专性厌氧微生物的抑制和致死作用，是因为这些微生物内缺乏超氧化物化酶和过氧化氢酶。 
9．一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。
10．分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。
11.最低生长温度是指微生物能生长的温度下限。最高生长温度是指微生物能生长的温度上限。
12．特定温度下杀死某一样品中90％微生物或孢子及芽孢所需的时间为热致死时间。
13．可采用高匝灭菌对抗体进行灭菌。
14．巴斯德消毒法不能杀死细菌的芽孢。
15．对热敏感的溶液可采用巴斯德消毒法来灭菌。
16．腌肉防止肉类腐败的原因是提高了渗透压。
17．酸泡菜较鲜肉更易受大肠菌污染而腐败。
18．四环素能抑制细菌细胞壁的合成，青霉素能抑制细菌蛋白质的合成。
19．1：600稀释时某化学试剂10min内能杀死的金黄色葡萄球菌与1：60稀释的石炭酸相同，该化学试剂的石炭酸系数为10。

问答题
1．试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。
2．用来测定细菌生长量的直接计数法和间接计数法一般采用什么具体的方法?并从实际应用、优点、使用的局限性3个方面加以具体分析。