齐大期末代谢控制发酵都习题生工.doc

一名词解释1. 代谢调节：代谢调节是指微生物按照需要改变体内的代谢活动的速度和方向的一种作用。2. 营养缺陷型菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某种物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。3. 酶活性调节：酶活性的调节是指在酶分子水平上的一种代谢调节，它是通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括酶活性的激活和抑制两个方面。4. 积累反馈抑制：每一分支途径末端产物按一定百分比单独抑制共同途径中前面的酶，当几种末端产物共同存在时它们的抑制作用是积累的，各末端产物之间既无协同效应，亦无拮抗作用的一种反馈调节方式5. 操纵子：指的是一组功能上相关的基因，它是由启动基因（promoter）、操纵基因（operator）和结构基因（structural gene）三部分组成的。 6. 代谢途径：代谢途径是指由一系列彼此密切相关的生化反应组成的代谢过程，前面一步反应的产物正好是后面一步反应的底物，例如，EMP途径。7. 合作反馈抑制：两种末端产物同时存在时，共同的反馈抑制作用大于二者单独作用之和的一种反馈调节方式。8. 酶的诱导：由底物引起的对应酶（或酶系）的合成过程叫酶的诱导。9. 末端产物阻遏：当代谢途径中某终产物过量时，或培养基中已提供了此产物时，就会阻遏自身合成途径中第一个酶或其它关键酶的进一步合成，从而控制代谢的进行，减少终产物的生成，这种效应称为终产物阻遏,通常称为反馈阻遏（feedback repression）10. 同工酶：催化相同的生化反应，而酶分子结构有差别的一组酶。11. 发酵工业:发酵工业是指利用微生物具有的化学活性进行物质转换，从事各种发酵产品生产的工业。12. 诱导酶:在一般情况下细胞内不生成或数量很少，这些酶只有在底物或其结构类似物存在时才生成的一类酶13. 异常蛋白质:：通常是指在胞内并不能累积到它们对应的正常蛋白质的水平（浓度）的蛋白质，包括：由无意义突变引起的不完全蛋白质、有氨基酸替代的完全蛋白质、过量合成的多聚复合物大分子的某些亚基等。14. 代谢拮抗物:又称代谢类似物，是指在结构上与生物体所必需的代谢物相似，可以与正常代谢途径中特定的酶发生竞争性反应，从而阻碍酶的功能、干扰代谢的正常进行的物质。二填空1. 改变代谢流的措施（1）加速速度限制反应 通过克隆对生物合成起限速作用的关键酶基因加速代谢流的流动。 （2）改变分支代谢途径的流向 通过提高代谢分支的某一个分支代谢途径酶系的活力，以得到高产的末端代谢产物。（3）构建代谢旁路 用代谢工程的方法可以阻断或降低副产物的合成，特别是有毒产物的产生。（4）改变能量代谢途径 通过导入外源基因而改变原有的能量代谢途径，提高目的产物的产量。2. 切断支路代谢措施（1）选育营养缺陷突变株（2）选育渗漏缺陷突变株3. 酶合成的阻遏（1） 末端代谢物阻遏 （2）分解代谢物阻遏4. 代谢控制发酵的关键取决于微生物代谢控制机制是否能够被解除，能否打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。5. 启动基因：是一种能被依赖于DNA的RNA多聚酶所识别的碱基顺序，它既是RNA多聚酶的结合部位，也是转录的起始点。6. 代谢平衡：是动态的，相对的，平衡是通过调节达到的，微生物的生存过程就是不断地进行代谢调节和控制的过程，也正是这种不断的调控，才促其发展，代谢调节是通过自然选择而逐步建立的。7. 营养缺陷性菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某种物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。8. 翻译水平的调节1、对翻译速度的调节2、对异常蛋白的降解9. 代谢控制发酵：利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成，积累的发酵就叫作代谢控制发酵 。10. 表达延迟：表型的改变落后于基因型改变的现象11. 同时诱导：当诱导物加入后，微生物能同时或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于短的代谢途径中。 12. 诱变剂的最适剂量：凡是在提高突变率的基础上，既能扩大变异幅度、又能使变异向正向突变范围移动的剂量，称为诱变剂的最适剂量。13. 营养缺陷回复突变株：当一突变菌株经回复突变时，该酶的活性中心结构得以恢复，而调节部位的结构没有恢复的突变株。14. 合作反馈抑制：两种末端产物同时存在时，共同的反馈抑制作用大于二者单独作用之和的一种反馈调节方式。判别特征：终产物单独存在时有抑制作用，终产物同时过量存在抑制作用加强15. 营养缺陷型浓缩的方法（1）青霉素法（2）D-环丝氨酸法（3）五氯酚法（4）亚硫酸法（5）制霉菌素法（6）2-脱氧葡萄糖法（7）过滤法（8）差别杀菌法16. 操纵子：指的是一组功能上相关的基因，它是由启动基因（promoter）、操纵基因（operator）和结构基因（structural gene）三部分组成的。 17. 代谢控制发酵技术的建立是发酵工业的第三个转折期18. 联合激活或抑制作用的判别特征：一个分支途径的终产物能完全抑制共同序列的第一个酶，另一个分支的前体却是同一个酶的激活剂。19. 代谢互锁：就是从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。20. 营养缺陷型检出的方法（1）逐个检出法（2）影印接种法 （3）夹层培养法（4） 限量补充培养法21. 诱导剂：分为物理诱变剂和化学诱变剂物理诱变剂包括紫外线、x射线、Y射线、快中子、激光、超声波等。化学诱变剂包括亚硝酸、烷化剂、羟胺、亚硝基胍等。四-简答题1. 脂肪酸合成分解主要异同点：2. 代谢拮抗物抗性突变株怎样形成的（1） 抗反馈突变型：变构酶结构基因发生突变，使变构酶调节部位不再能与代谢拮抗物相结合，而其活性中心却不变。正常代谢最终产物由于与代谢拮抗物的结构相类似，所以也不与结构发生改变的变构酶相结合。这样，该突变型细胞中已经有大量最终产物，但仍能继续不断地合成。（2） 抗阻遏突变型：调节基因发生突变，使阻遏物不能再与代谢拮抗物结合。在这一突变型中，由于正常代谢的最终产物不与结构发生改变的阻遏蛋白相结合，所以在细胞中尽管已经有大量最终产物，仍能不断地合成有关的酶。 3. 发酵工业，发酵工业的范围发酵工业是指利用微生物具有的化学活性进行物质转换，从事各种发酵产品生产的工业。酿酒工业 食品工业 有机溶剂发酵工业 抗生素发酵工业4. 代谢调节，为什么研究微生物细胞的代谢调节？概念：代谢调节是指微生物按照需要改变体内的代谢活动的速度和方向的一种作用。意义：微生物细胞因其具有自动调节控制机制，正常情况下它不会过多积累某一产物，在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的代谢产物必须人为打破微生物细胞内代谢的自动调节机制，对微生物代谢进行人工控制，使代谢朝人们所希望的方向进行。因此，研究和认识微生物细胞在正常的生理状态下自身固有的调节规律，才能够为生产实践提供科学依据，引导微生物为人类更好地服务。5. 代谢控制发酵，工业上为什么要进行代谢控制发酵？概念：利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成，积累的发酵就叫作代谢控制发酵 。原因：代谢控制发酵是发酵工业的基础理论，是紧密联系生产实际的基础科学，是工业微生物育种工作的理论基础。它产生于生物化学，微生物遗传学的研究，又促进了分子生物学的发展。无论在理论研究上还是生产实践上，代谢控制发酵理论都将具有重要的作用。6. 与细胞膜密切相关的调节有哪些？（1）膜的脂质的分子结构以及环境条件对膜脂质理化性质的影响。（2）膜蛋白质的绝对数量及其活性的调节（3）跨膜的电化学梯度以及磷酸腺苷酸（ATP，ADP，AMP）体系及无机磷浓度对溶质输送的调节（4）细胞壁结构的完整性 细胞壁结构的部分破坏或变形，间接影响到膜对溶质的通透性。7. 核苷酸的合成各嘌呤环和嘧啶环原子的来源8. 代谢拮抗物的作用机制正常的合成代谢的终产物能与阻遏蛋白以及变构酶相结合，所以对于有关酶的合成具有阻遏作用，对于合成途径的第一个酶具有反馈抑制作用。而这种结合是可逆的，当代谢终产物在细胞中浓度降低时，它就不再与阻遏物以及变构酶相结合，这时有关的酶的合成以及它们的催化作用便又可继续进行。代谢拮抗物由于与代谢产物结构相似，所以同样能与阻遏物以及变构酶相结合，但它们在细胞中的浓度不会降低，因此与阻遏物以及变构酶的结合是不可逆的。这就使得有关的酶不可逆地停止了合成，或是酶的催化作用不可逆地被抑制。9. 浓缩营养缺陷性菌株的目的，方法目的：选择性地除去经中间培养后群体细胞中的野生型（原养型）细胞，从而提高缺陷型细胞的分离和检出效率。方法：（1）青霉素法（2）D-环丝氨酸法（3）五氯酚法（4）亚硫酸法（5）制霉菌素法（6）2-脱氧葡萄糖法（7）过滤法（8）差别杀菌法10. Camp怎样调节乳糖操纵子的转录？乳糖操纵子的转录需要cAMP，因为cAMP与CAP（代谢产物活化蛋白，catabolite activator protein，CAP 或称cAMP受体蛋白，cyclic AMP receptor protein； ）形成的复合物可结合到乳糖操纵子的启动基因（P）部位，而且只有当发生这种结合时，乳糖操纵子才有可能被转录。因为cAMP和CAP的复合物能通过与某些操纵子的启动子结合而刺激转录，CAP与操纵子DNA的结合创造了一个新的供RNA聚合酶结合上去的位点。11. 单核苷酸的合成途径12. 避开分解代谢物阻遏的方法A、 在培养基中不使用阻遏性碳源，将大大有利于对分解代谢物阻遏敏感的酶的生产。B、 如果出于经济上的原因必须使用阻遏性碳源时，可通过不同的补糖方法限制生产菌的糖耗速度，以消除分解代谢产物阻遏作用对诱导酶合成的影响。C、 可利用一种只能缓慢代谢的诱导物的类似物，或缓慢补入诱导物或使用只能被缓慢利用的诱导物的衍生物来增加酶的生产。13. 什么是诱变育种？诱变育种的程序诱变就是利用物理或化学因素处理微生物细胞群体，促使其中少数细胞中的遗传物质的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记设法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。程序：14. 什么是分解代谢无阻遏？实质是什么？他对微生物的意义概念：一种容易被微生物利用的生长底物阻遏了微生物对其它生长底物的利用，这种现象称为分解代谢物阻遏。实质：分解代谢物阻遏的实质是由于细胞内缺少了cAMP。意义：分解代谢物阻遏机制对微生物是很有利的，有了这种机制微生物可以利用它们细胞中己有的酶系，降解最易利用的生长底物，必要时才合成降解另一种生长底物的酶系，这也是细胞经济的一个方面。五-画图题1. 合作反馈抑制两种末端产物同时存在时，共同的反馈抑制作用大于二者单独作用之和的一种反馈调节方式。判别特征：终产物单独存在时有抑制作用，终产物同时过量存在抑制作用加强。2. 协作反馈抑制分支代谢途径中几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。判别特征：分支代谢途径的两个（或多个）终产物共同地，而不是单独地过量存在时，对公共途径的第一个酶发生抑制作用。3. 顺序反馈抑制一种终产物的积累,导致前一中间产物的积累，通过后者反馈抑制合成途径关键酶的活性，使合成终止的一种反馈调节方式。判别特征：分支途径的终产物抑制分支点处酶的活性，使分支点中间产物积累，积累的中间产物抑制共同途径的第一个酶.4. 积累反馈抑制每一分支途径末端产物按一定百分比单独抑制共同途径中前面的酶，当几种末端产物共同存在时它们的抑制作用是积累的，各末端产物之间既无协同效应，亦无拮抗作用的一种反馈调节方式判别特征：反应系列的每个终产物均能以对其它因素而言独立的一个百分比抑制共有反应序列的一个酶，几个最终产物同时存在时，它们的抑制作用是积累的. 5. 终产物抑制的补偿性逆转（联合激活或抑制作用）一个分支途径的终产物能完全抑制共同序列的第一个酶，另一个分支的前体却是同一个酶的激活剂，起到抑制效应的对抗物的作用的一种反馈调节方式。判别特征 ：一个分支途径的终产物能完全抑制共同序列的第一个酶，另一个分支的前体却是同一个酶的激活剂。6. 同工酶的抑制共同途径的第一步由两个或更多个同功酶催化，而分支途径的终产物则抑制其中之一个同功酶。判别特征：在一个分支代谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶催化时，则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。某一产物过量仅抑制相应酶活，对其他产物没影响。 分析题1.2. 乳糖操纵子负向调节3. 辨别营养缺陷型菌株检出的方法，原因4. 酶原的激活，概念和意义概念：在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。酶原激活实际上是酶的活性中心形成或暴露的过程。意义：避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。5.代谢终产物与代谢终产物的结构类似物这两种物质对终产物的积累有什么影响？原因是什么？6.通过二次生长现象解释分解代谢物阻遏，它的实质，意义。（简答14）七-论述题1. -亚麻酸的高产菌株育种方法和育种思路思路：设法强化的代谢流EMP途径或HMP途径；乙酰CoA 丙二酸单酰CoA ；亚油酸-亚麻酸设法减弱的代谢流亚油酸-亚麻酸-亚麻酸二高-亚麻酸-亚麻酸二十五碳五烯酸方法：（1）出发菌株选产油脂较高的菌株，例如被孢霉、毛霉等。（2）切断或减弱支路代谢可以选择-亚麻酸缺陷型、花生四烯酸缺陷型、二十五碳五烯酸缺陷型突变株或者选择渗漏突变株有利于-亚麻酸产量。（3）解除反馈抑制选育脂肪酸结构类似物抗性突变株或耐高浓度-亚麻酸突变株。（4）强化能量代谢（ATP水平）方法：选择呼吸抑制剂抗性突变株； ADP磷酸化抑制剂抗性突变株； 抑制能量代谢抗生素抗性突变株。（5）增加前体物质合成菌体生物合成-亚麻酸与HMP，EMP途径直接相关。增加HMP途径，NADPH2的数量增多，有利于-亚麻酸产量的提高。（6）选育6 脱氢酶活力强的突变株6-脱氢酶是生物合成-亚麻酸的关键之一，其活性的高低直接与-亚麻酸含量的高低密切相关，菌体细胞内的6-脱氢酶活力越强，-亚麻酸的积累量也就越多。（7）选育低温突变株脂质分子中不饱和脂肪酸的含量越高，其在低温条件下细胞膜的流动性也就越大，即微生物细胞生长的温度就越低。（8）选育耐高糖的突变株-亚麻酸发酵与培养基糖浓度有密切关系，通过选育耐高糖的突变株