微生物生理学笔记01

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微生物生理学
1. 真核生物(Eucaryote) ：细胞的核物质外有核膜包围，具有明显的核结构；真核生物是一类细胞的核有核膜、核中的DNA与碱性蛋白(组蛋白)、RNA 相联系，三者共同形成有复杂结构的染色体的生物。真核生物有动物、植物、真菌、藻(绿藻、红 藻、褐藻等)等。
原核生物(Procaryote)： 细胞的核物质外没有核膜，核物质分放于原生质之中。原核生物是一类细胞中不具核膜、核物质直接分散在原生质当中，DNA也不与 碱性蛋白、RNA相联系，染色体只由DNA或RNA组成的生物。原核生物有病毒、细菌、放线菌、 立克次体、螺旋体、支原体、蓝细菌等。
2. 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，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、毒素及维生素等类型。
3. 代谢调节是指微生物的代谢速度和方向按照微生物的需要而改变的一种作用。
代谢调节主要是酶量和酶活性的调节，
* 即在遗传学水平上发生的， 涉及到基因的表达(expression)和阻遏—酶合成的诱导(induction)与阻遏(repression)
* 在酶化学水平上发生的，涉及到酶的别构调节和共价键修饰对酶活性的影响。酶功能的抑制(inhilbition)与激活(activation)。
* 此外，细胞膜的透性对代谢调节也具有重要意义。
微生物代谢的控制是指运用人为的方法对微生物的代调节进行遗传改造和条件的控制，以期按照人们的愿望，生产有用的微生物制品。
4. 微生物和植物可以合成所有类型氨基酸。主要有以下几种类型：
　　1.酮戊二酸衍生类型
　　2.草酰乙酸衍生类型
　　3.丙酮酸衍生类型
　　4.甘油酸-3-磷酸衍生类型
　　5.赤藓糖-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生类型
　　6.组氨酸生物合成　　　　　　　　
5. EMP途径(糖酵解途径): 大致分为两个阶段。
* 第一阶段可认为是不涉及氧化还原反应及能量释放的准备阶段，只是生成两分子的主要中间代谢产物：甘油醛-3-磷酸。
* 第二阶段发生氧化还原反应，合成ATP并形成两分子的丙酮酸。
6. EMP途径的待征性酶为1，6-二磷酸果糖醛缩酶，它催化1，6-二磷酸果糖裂解生成两个磷酸丙糖，其中磷酸二羟丙酮可以转为3-磷酸甘油醛，也可以作为电子受体。它接受电子后生成a-磷酸甘油。两个磷酸丙糖经磷酸烯酵式丙酮酸生成两个分子的丙酮酸。这两个丙酮酸分子的羧基分别来自葡萄糖的第三与第四位碳原子。
7. 在EMP途径中能量的变化是第一与第三两步反应都要消耗一个ATP，但在第七与第十两步反应里都要合成一个ATP，因此一个葡萄糖分子经EMP途径生成二个分子丙酮酸时，可以净产生两个ATP。此外在EMP途径的第六步反应里要生成一个NADH，因此葡萄糖经EMP途径还可以产生二个NADH。
8. 磷酸解酮酶途径是明串珠菌在进行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径，把具有磷酸己糖解酮酶的叫HK途径。
9. EMP、HMP、磷酸解酮酶途径、ED途径的特征酶。
10. 酵母菌利用葡萄糖进行的发酵分为的三种类型。
11. 乳酸发酵有三种类型
12. 葡萄糖糖酵解作用生成丙酮酸，在无氧条件和有氧条件的产物和产能。
13. 丙酮酸进入三羧酸循环之前，首先经丙酮酸脱氢酶催化脱羧生成乙酰CoA。 丙酮酸脱氢酶是一种多酶复合物。它由24个分子的丙酮酸脱氢 (E1)、24个分子的二氢硫辛酸转乙酰酶和相12个分子的二氢硫辛酸脱氢酶(E3)组戊。其中丙酮酸脱氢酶以硫胺素焦磷酸为辅基，二氢硫辛酸脱氢酶以FAD为辅基。
14. 高能磷酸化合物的类型。
15. 转氨作用普遍存在于各种微生物体中，由于转氨作用的广泛存 在，因此，需要某些氨基酸的营养缺陷型菌株，都可以以用相应的酮酸来代替。一般说，微生物能合成与全部氨基酸相对应的各种a-酮酸，因此通过转氨作用可以合成全部氨基酸。

16. 氧化磷酸化抑制剂有那些。
17. 电子传递链在细菌之间的变化表现为链的组成和传递链对抑制剂作用的敏感不同。这种 变化可以归纳为那三种类型。
18. 催化淀粉水解成葡萄糖的酶实际上是一些密切相关的酶的总称，它们共同完成淀粉的水解。 这些酶根据作用方式可以分为：a-淀粉酶、b-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶四种类型；淀粉在此四种酶的共同作用下，最后被降解成单个葡萄糖。
19. 纤维素酶是多种作用于纤维素的酶的总称，它包括如下三种酶：
C 1 酶（内 - β - 葡聚糖酶） 此酶主要水解纤维素分子内的β - 糖苷键，产生带有自由末端的长链片段。一种微生物能分泌一种以上的 C 1同功酶。
C X 酶（外 - β - 葡聚糖酶）此酶作用于纤维素分子的末端，产生纤维二糖。与 C 1 酶一样，一种微生物也能分泌出多种结构不同而功能相同的 C X 酶。
β - 葡萄糖苷酶 此酶能将纤维二糖、纤维三糖及低分子量的寡糖水解成葡萄糖。
20. 微生物对果胶质的分解需借助其分泌的果胶质酶。果胶质酶主要有三类，即果胶质酯酶，果胶质水解酶和果胶质裂解酶。
21. 半纤维素也不能直接透过细胞质膜，只有在胞外酶（聚糖酶）将其水解为单糖以后，才能被进一步利用。聚糖酶既有结构酶，也有诱导酶。可把半纤维素酶归纳为三种类型： ① 内切酶，它能任意切割半纤维素基本结构单元之间的联结键，将大分子破碎成不同大小的片段。 ② 外切酶，它能从半纤维素的一端开始，依次切下一个单糖或二糖，经内切酶水解后，半纤维素可出现很多末端，有利于外切酶的进一步作用。 ③ 糖苷酶，它的作用是水解寡糖或二糖，产生单糖或糖醛酸。糖苷酶对底物有一定的专一性，并常以其底物命名。一种微生物可以含有多种不同的半纤维素酶，因此可以分解多种半纤维素。
22. 芳香族化合物的生物降解有一些共同步骤，起始阶段都是改变或去除苯环上的可置换基团，并导入羟基，常产生儿茶酚、原儿茶酚和龙胆酸等共同中间产物，这些中间产物被开环分解，最终彻底氧化为二氧化碳和水。
23. 作用于核酸的磷酸二酯酶称为核酸酶，水解核糖核酸的称核糖核酸酶；水解脱氧核糖核酸的称脱氧核糖核酸酶。核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶又称为核酸内切酶(endonuclease)，能识别特定部位进行水解的内切酶称限制性内切酶。从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶称为核酸外切酶(exonuclease)。
24. 核苷酸水解下磷酸即成为核苷：生物体内广泛存在的磷酸单酯酶或核苷酸酶可以催化这个反应。
　　核苷经核苷酶(nuceleosidase)作用分解为嘌呤碱或嘧啶碱和戊糖。分解核苷的酶有两类。一类是核苷磷酸化酶(nucleosidephosphorylase)；另一类是核苷水解酶(nucleosidehydrolase)。前者分解核苷生成含氮碱和戊糖的磷酸酯；后者生成含氮碱和戊糖。
25. ，担子菌不仅分解木质素，也同时分解纤维素和半纤维素等物质。可分为褐腐和白腐两种类型。褐腐是指这类真菌主要降解木材中的纤维素和半纤维素组分，较少侵蚀木质素而使残留物呈褐色的腐烂。相反，白腐则是指担子菌主要侵蚀木材中的木质素，较少降解纤维素而使残留物呈白色的腐烂。
26. 氨基酸分解可以通过脱羧、脱氨与转氨作用等方式完成
27. 除组氨酸脱羧酶以外，其余的氨基酸脱羧酶都是以磷酸吡哆醛作为辅基。氨基酸脱羧酶的脱羧能力可以通过微量测压技术(瓦勃氏技术)测定CO2产生的速率来确定；
28. 脱氨作用是氨基酸分解的一种重要方式。氨基酸在氨基酸脱氨酶作用下生成相应的a-酮酸与氨。氨基酸脱氨有氧化脱氨与非氧化脱氨两种方式。
29. 转氨基作用(transamination)是α-氨基酸和酮酸之间氨基的转移作用；α-氨基酸的氨基借助酶的催化作用转移到酮酸的酮基上，结果原来的氨基酸生成相应的酮酸，而原来的酸则形成相应的氨基酸。转氨作用是氨基酸脱去氨基的一种重要方式。
30. 催化转氨基反应的酶称为转氨酶(transaminase)，或称氨基移换酶(amino transfiorase)。大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体，因此它们对两个底物中的一个底物，即α-酮戊二酸（或谷氨酸）是专一的，而对另一个底物则无严格的专一性，虽然某种酶对某种氨基酸有较高的活力，但对其他氨基酸也有一定作用。反应是可逆过程，受反应平衡影响。
31. β-脂肪酸的β碳原子被氧化（形成羰基），该处的共价键断开，分解出一个乙酰SCoA。部位—原核生物细胞质、各种真核生物线粒体基质内。
32. 脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次β-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。
33. 细菌含有两种与H2氧化有关的酶。一种为不需NAD+的颗粒状氢化酶，它结合在细胞质膜或膜壁间隙中。另一种是 需要NAD+的可溶性氢化酶，它是一种寡聚铁硫黄素蛋白，酶呈自由态溶于细胞质中。?
34. 硝化细菌实际上是两类细菌的总称。一类是能够将氨氧化成亚硝酸盐的亚硝化细菌(又称氨氧化细菌)，另一类是能够将亚硝酸盐氧化成硝酸盐的硝化细菌(又称为亚硝酸盐氧化细菌)
35. 硝化细菌在生长过程中所需要的还原力NADPH，也是通过消耗ATP的电子逆转的方式产生的，每产生一个NADPH至少要消耗3个ATP、大约要氧化5个亚硝酸盐，因此硝化细菌与亚硝化细菌一样，它们的摩尔生长量也是非常低的。
36. 植物、藻类和蓝细菌在利用光能进行生长的过程中，同化CO2的电子主要是来自水的光解， 并伴随有氧的释放，因此将这种类型的光合作用称为放氧型光合作用(或称植物型光合作用)；
光合细菌在光合作用过程中同化CO2的电子主要是来自还原型的硫化合物、H2或有机物，因而没有氧的释放，因此将光合细菌的光合作用称为非放氧型的光合作用(或称为细菌型光合作用)。
37. 细菌叶绿素、脱镁细菌叶绿素和类胡萝卜素在细菌光合结构的膜上组成一个个的光合单位。 每个光合单位由反应中心复合物和一个或两个捕光色素复合物组成。反应中心复合物合有许多细菌叶绿素和脱镁细菌叶绿素，并与其他的氧化还原载休相联系，捕光色素复合物含有大量的各种类型细菌叶绿素和类胡萝卜素，在光合细菌里捕光色素复合物起一种天线色素的作用，它捕捉光能和将捕捉的光能转移到反应中心的细菌叶绿素分子。
38. 在光合作用过程中细菌叶绿素分子接受光量子后被激发放出电子而处于氧化状态，放出的电子经一系列电子载体传递后：
最终回到光反应中心的氧化态细菌叶绿素，使它还原，在电子传递过程中偶联ATP生成，这种产生ATP方式称为环式光合磷酸化。
电子单向流动去还原NAD使之生成NADH，此时要消耗各种外源电子供体如H2S、S2O32-、H2和有机酸等。机体利用这些外源电子供体氧化时放出的电子经电子载体去还原反应中心的氧化态细菌叶绿素、使之还原。在电子传递过程中偶联ATP生成，这种生成ATP的方式称非环式光合磷酸化。
嗜盐菌在无叶绿素和菌绿素参与的条件下吸收光能产生ATP的过程称为紫膜光合磷酸化。这是目前所知道的最简单的光合磷酸化，与经典由叶绿素、菌绿素所进行的光合磷酸化不同，是一种新发现的光合类型，仅存在于嗜盐细菌中紫膜光合磷酸化 。?
39. 合成脂肪酸所需的碳源来自乙酰-CoA。但不是以乙酰-CoA形 式参加缩合反应。乙酰-CoA由乙酰-CoA羧化酶催化转变成丙二酰-CoA。以丙二酰-CoA的形式参加缩合反应。碳酸氢盐(HCO-3)提供CO2，还要ATP提供能量。碳酸氢盐所形成的羧基是丙二酰-CoA远端羧基，即自由羧基。乙酰-CoA羧化酶的辅基为生物素(biotin)。
40. 通过对若干微生物的固氮酶的研究表明，固氮酶由两部分构成：即固氮铁钼氧还蛋白 (又称酶I， dinitrogenase)和固氮铁氧还蛋白(又称酶II， dinitrogenase reductase)。DEAE-纤维素层析可以将这两部分分开，层析中首先洗脱下来的是固氮铁钼氧还蛋白。两个组分单独存在时没有固氮作用，只有二者形成复合体才有固氮酶活性。  
42. 微生物体内氨基酸合成，主要通过三类途径，即氨基化作用、转氨基作用和由初氨基酸合成次生氨基酸。  
45. a-酮酸与氨反应形成相应氨基酸即氨基化作用。包括还原性氨基化反应、直接氨基化反应及酰胺化反应。氨基化作用是微生物同化氨的主要途径。