華工羅立新老師的題目

1、1《微生物發(fā)酵生理學(xué)》復(fù)習(xí)思考題第一章緒論1.微生物生理學(xué)的研究對(duì)象與范圍有哪些？研究對(duì)象：微生物發(fā)酵生理學(xué)是微生物學(xué)的一個(gè)分支，以發(fā)酵工業(yè)涉及的原核微生物與真核微生物為研究對(duì)象，系統(tǒng)闡述工業(yè)微生物自身普遍的以及特殊的生理活動(dòng)方式與規(guī)律，介紹微生物細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)；細(xì)胞的新陳代謝、生物大分子的合成與分解及其調(diào)節(jié)控制；微生物的生長、繁殖以及影響其生長繁殖的種種因素；發(fā)酵產(chǎn)物（有機(jī)酸、氨基酸、核苷酸、抗生素等）的生物合成與代謝調(diào)控，并以此理論

2、指導(dǎo)代謝控制育種與代謝控制發(fā)酵方案的實(shí)施。研究范圍：1、微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。包括微生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，即研究核酸、蛋白質(zhì)、生物合成、信息傳遞、膜結(jié)構(gòu)與功能等，以及這些生物大分子如何組建成新的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生新的生命個(gè)體的方式、特點(diǎn)與規(guī)律。還包括營養(yǎng)物質(zhì)及其吸收，能量的產(chǎn)生與消耗等。2、微生物的生長與環(huán)境。闡明微生物生長、繁殖、形態(tài)發(fā)生與細(xì)胞分化的特點(diǎn)與規(guī)律。3、微生物代謝與控制。在基因和分子水平上，研究不同生理類型微生物的各種代謝

3、途徑和調(diào)控、能量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換，以及嚴(yán)格厭氧和其他極端條件下的代謝活動(dòng)。2.巴斯德、科赫和弗萊明等科學(xué)家在微生物生理學(xué)的建立和發(fā)展中有哪些重要的貢獻(xiàn)？巴斯德：19世紀(jì)中后期，法國科學(xué)家路易斯巴斯德系統(tǒng)地研究了酒精、乳酸等的發(fā)酵原理及某些疾病的病原微生物，奠定了微生物發(fā)酵生理學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)?？坪眨号c巴斯德同時(shí)代的德國微生物學(xué)家羅伯特科赫對(duì)新興的微生物發(fā)酵生理學(xué)做出了巨大的貢獻(xiàn)，首創(chuàng)細(xì)菌的染色方法，采用了以瓊脂作凝固培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌和分離單菌落而獲

4、得純培養(yǎng)的操作過程；他規(guī)定了鑒定病原細(xì)菌的方法和步驟，提出著名的科赫法則?？坪辗▌t(Kochspostulates)包括：1在每一病例中都出現(xiàn)相同的微生物，且在健康者體內(nèi)不存在；2要從寄主分離出這樣的微生物并在培養(yǎng)基中得到純培養(yǎng)（pureculture）；3用這種微生物的純培養(yǎng)接種健康而敏感的寄主，同樣的疾病會(huì)重復(fù)發(fā)生；4從試驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。弗萊明：1929年，英國細(xì)菌學(xué)家亞歷山大弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉菌能抑制葡萄球

5、菌的生長，揭示了微生物間的拮抗關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)了青霉素。3.微生物基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及代謝組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展和完善對(duì)微生物生理學(xué)的研究有何深遠(yuǎn)的影響？隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和分子遺傳技術(shù)如DNA芯片、蛋白質(zhì)芯片以及微生物代謝工程技術(shù)的發(fā)展和完善，微生物發(fā)酵生理學(xué)的研究得以迅速向縱深發(fā)展，已從細(xì)胞水平、酶學(xué)水平逐漸進(jìn)入到基因水平、分子水平和后基因組水平，而且微生物發(fā)酵生理學(xué)的宏觀研究領(lǐng)域也大為拓寬。目前微生物發(fā)酵生理學(xué)的研究內(nèi)容已從糖質(zhì)原料

6、為碳源的異養(yǎng)微生物擴(kuò)大到非糖質(zhì)原料為碳源的微生物生物與特殊類型的微；從研究一般代謝途徑深入到研究代謝的調(diào)節(jié)；從研究一般的微生物到極端條件下的微生物；從對(duì)結(jié)構(gòu)與功能的描述到研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)重建等。新世紀(jì)微生物基因組學(xué)及其功能的研究，將進(jìn)一步擴(kuò)大到與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境資源等密切相關(guān)的重要微生物，將為進(jìn)一步利用和改造微生物菌種，不斷的提高目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)水平或生產(chǎn)新的產(chǎn)物提供了可能性。隨著基因組作圖測序方法的不斷進(jìn)步與完善，基因組研究將成為一種常規(guī)的

7、研究方法，基于基因工程技術(shù)和微生物大規(guī)模測序技術(shù)發(fā)展起來的蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、通量組學(xué)等高通量分析技術(shù)不僅可用于改變微生物細(xì)胞中的代謝網(wǎng)絡(luò)和表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，也可以用于改善工業(yè)微生物的勝利性能，從而使微生物發(fā)酵生理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，并將帶動(dòng)分子微生物學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科的發(fā)展。4.微生物生理學(xué)的研究和應(yīng)用對(duì)當(dāng)今人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有何重要意義？解決人類生存和發(fā)展面臨的主要問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在很大程度上要依靠生物科學(xué)與技術(shù)，包括微生物發(fā)酵生

8、理學(xué)來解決。（1）糧食與農(nóng)業(yè)問題：微生物的活動(dòng)使得土壤具有生物活性性能，推動(dòng)著自然界中最重要的物質(zhì)循環(huán)，并改善著土壤的持水、透氣、供肥、保肥和冷熱調(diào)節(jié)的能力，有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)作物的防病、防蟲害也與微生物的生理活動(dòng)密切相關(guān)。另外，農(nóng)產(chǎn)品的加工、貯藏，實(shí)際上很多是利用有益的微生物作用或是抑制有害微生物危害的技術(shù)。隨著科技學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物發(fā)酵生理學(xué)與農(nóng)業(yè)科學(xué)之間的關(guān)系必將越來越密切。3位膜結(jié)構(gòu)中間，對(duì)G－的細(xì)胞形態(tài)起決

9、定作用。5.DAP（diaminopimelicacid）、teichoicacid、DPA（dipicolinicacid）、LPS（lipopolyacide）分別是什么這些化合物分別出現(xiàn)在細(xì)菌細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)中有何功能DAP（diaminopimelicacid）：二氨基庚二酸，存在于細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖中。N乙酰葡萄糖胺（G）和N乙酰胞壁酸（M）相互交替連接成聚糖鏈，聚糖鏈通過短肽的交聯(lián)而形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子。短肽一般是四肽，短肽

10、具有特定的氨基酸順序：A1A2A3DAla，在G中，四肽尾的第3個(gè)氨基酸是內(nèi)消旋二氨基庚二酸(mDAP)，一種只有在原核微生物細(xì)胞壁上才有的氨基酸。G肽聚糖沒有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體間的連接僅通過甲四肽尾的第4個(gè)氨基酸——Dala的羧基與乙四肽尾的第3個(gè)氨基酸——mDAP的氨基直接相連只形成較為疏稀、機(jī)械強(qiáng)度較差的肽聚糖網(wǎng)套。teichoicacid：磷壁酸，存在于G的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜中，分壁磷壁酸和膜磷壁酸。壁磷壁酸和細(xì)胞壁中肽聚糖

11、連接，膜磷壁酸一端和細(xì)胞膜相連，另一端游離于細(xì)胞壁外。磷壁酸帶負(fù)電荷，使細(xì)胞壁形成負(fù)電荷環(huán)境，增強(qiáng)膜對(duì)二價(jià)陽離子的吸收，尤其是Mg2，以保持有關(guān)的細(xì)胞壁合成酶的活性，鎂也有利于維持細(xì)胞膜的完整性；貯藏P元素；增強(qiáng)某些致病菌對(duì)宿主細(xì)胞的粘連，避免被白細(xì)胞吞噬以及抗補(bǔ)體的作用；磷壁酸抗原性很強(qiáng)，是G的重要表面抗原，噬菌體的特異性吸附受體，作為細(xì)菌分類、鑒定的依據(jù)；調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素的活力，防止細(xì)胞因自溶而死。DPA（dipicolinicac

12、id）：吡啶二羧酸，LPS（lipopolysacide）：脂多糖，是G細(xì)胞壁的特有成分，由類脂A、核心寡糖和O側(cè)鏈三部分構(gòu)成。LPS結(jié)構(gòu)的多變，決定了G細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；電荷較強(qiáng)，有吸附Mg2、Ca2以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用；類脂A是G致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性功能；噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體。6.論述不同微生物細(xì)胞制備原生質(zhì)體的原則與依據(jù)。根據(jù)各種微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)不同，可以

13、選用不同的酶或再結(jié)合一些其他措施去除細(xì)胞壁，下表綜合列出各種微生物細(xì)胞制備原生質(zhì)體的方法。微生物細(xì)胞壁主要成分脫壁法G細(xì)菌芽孢菌葡萄球菌鏈霉菌肽聚糖溶菌酶處理溶葡萄球菌素處理溶菌酶處理（菌絲生長培養(yǎng)基中補(bǔ)充甘氨酸0.53.5%或蔗糖1034%）vfG細(xì)菌大腸桿菌肽聚糖，脂多糖溶菌酶，EDTA處理青霉、頭孢霉、曲霉酵母纖維素、幾丁質(zhì)葡聚糖、幾丁質(zhì)纖維素酶或L1酶處理蝸牛酶處理7.生物膜結(jié)構(gòu)的流動(dòng)鑲嵌模型的要點(diǎn)是什么？膜的流動(dòng)性有哪些表現(xiàn)方

14、式？膜的流動(dòng)性受哪些因素的影響？流動(dòng)鑲嵌模型的要點(diǎn)：1）強(qiáng)調(diào)蛋白質(zhì)鑲嵌：膜是以脂雙分子層構(gòu)成網(wǎng)架，蛋白質(zhì)以α螺旋環(huán)狀結(jié)構(gòu)鑲嵌在網(wǎng)孔中，插入脂分子層或貫穿整個(gè)膜。整合蛋白質(zhì)以非極性區(qū)埋在脂分子層間，極性區(qū)朝膜表面。周邊蛋白只附于膜的表層。膜兩側(cè)蛋白質(zhì)在種類與數(shù)量上都不同，分布是絕對(duì)不對(duì)稱的。2）強(qiáng)調(diào)膜的流動(dòng)性：脂雙分子層呈流體狀“海洋”，周邊蛋白“漂浮”于膜上，而整合蛋白“冰山”則可在膜內(nèi)作橫向流動(dòng)。膜的流動(dòng)性是指膜結(jié)構(gòu)分子的運(yùn)動(dòng)性，它包

15、括膜脂的運(yùn)動(dòng)和膜蛋白的運(yùn)動(dòng)。1）膜脂的運(yùn)動(dòng)方式主要有側(cè)向擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運(yùn)動(dòng)、左右擺動(dòng)以及翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。膜脂的流動(dòng)性受著一些因素的影響，主要影響因素有：①溫度：在一定溫度下，脂分子從液晶態(tài)(能流動(dòng)、具有一定形狀和體積的物態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀(不流動(dòng))的晶態(tài)。這一能引起物相變化的溫度稱為相變溫度。當(dāng)環(huán)境溫度在相變溫度以上時(shí)，膜脂分子處于流動(dòng)的液晶態(tài)；而在相變溫度以下時(shí)，則處于不流動(dòng)的晶態(tài)。膜脂相變溫度越低，膜脂流動(dòng)性就越大；反之，相變溫

16、度越高，膜脂的流動(dòng)性也就越小。②膜脂的脂肪酸鏈：飽和程度高的脂肪酸鏈因緊密有序地排列，因而流動(dòng)性??；而不飽和脂肪酸鏈由于不飽和鍵的存在，使分子間排列疏松而無序，相變溫度降低，從而增強(qiáng)了膜的流動(dòng)性。脂肪酸鏈的長度對(duì)膜脂的流動(dòng)性也有影響：隨著脂肪酸鏈的增長，鏈尾相互作用的機(jī)會(huì)增多，易于凝集(相變溫度增高)，流動(dòng)性下降。③膜脂與膜蛋白的結(jié)合程度、環(huán)境中的離子強(qiáng)度、pH值等都會(huì)影響膜脂的流動(dòng)性。2）細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)也能以側(cè)向擴(kuò)散等方式運(yùn)動(dòng)。膜蛋