第3章微生物的营养与代谢
3.1课后习题详解
1．微量矿物质元素和生长因子有何区别？
答：微量矿物质元素和生长因子的区别如下：
（1）微量元素
微量元素是指人体中存在量极少，低于人体体重0.01%的矿物质。微量元素主要是无机元素，分子量较小，来源于外界环境，人体一般不能自身合成。微量元素是维持机体环境内稳态的重要物质，体内微量元素过多会导致机体中毒，体内微量元素缺乏时也会产生相应的疾病。 （2）生长因子
生长因子是指某些微生物维持正常生命活动所不可缺少的、微量的特殊有机营养物。生长因子是有机物质，分子量较大，一般可自身合成，但某些微生物自身不能合成。生长因子可调节机体的各种代谢，但在一定的条件下会被激活或导致失活。
2．比较微生物对营养物质吸收4种方式的异同。
答：微生物对营养物质吸收的4种方式分别是：单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转位。这4种方式的异同点包括：
表3-1单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转位异同点
3．深刻理解划分微生物营养类型的依据是什么。
答：微生物营养类型的划分依据包括：
（1）根据微生物对碳源的要求是无机碳化合物还是有机碳化合物可将微生物划分为自养型微生物和异养型微生物。
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（2）根据微生物生命活动中能量的来源不同，将微生物分为化能型微生物和光能型微生物。
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两种划分依据结合可将微生物分为光能自养型微生物、化能自养型微生物、光能异养型微生物、化能异养型微生物四类。
4．配制培养基为什么必须调节pH？常用来调节pH的物质有哪些？ 答：（1）配制培养基必须调节pH的原因
①不同微生物的最适生长pH值不同，因此在配制培养基时必须调节pH值。
②由于微生物培养过程中常引起pH值下降，影响微生物的生长繁殖速度。为了尽可能 地减缓在培养过程中pH值变化，在配制培养基时，要加入一定的缓冲物质，通过培养基中的这些成分发挥调节作用，从而调整pH值。
（2）常用来调节pH的物质
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①磷酸盐类
以缓冲液的形式发挥作用，通过磷酸盐不同程度的解离，对培养基pH值变化起到缓冲作用。
②碳酸钙
以“备用碱”的方式发挥缓冲作用，碳酸钙在中性条件下的溶解度极低，加入到培养基后，几乎不解离，不影响培养基的pH值变化，当微生物生长，培养基的pH值下降时，碳酸钙就不断地解离，游离出碳酸根离子，碳酸根离子不稳定，与氢离子形成碳酸，最后释放出二氧化碳，在一定程度上缓解了培养基pH值降低。 5．呼吸链（电子传递链或生物氧化链）在生命活动中有何重要意义？
答：（1）呼吸链的概念
呼吸链又称生物氧化链，是指由一系列的递氢反应和递电子反应按一定的顺序排列所组成的连续反应体系。呼吸链主要由脱氢酶、辅酶Q和细胞素等成分组成，主要存在于真核生物的线粒体中，在原核生物中，其和细胞膜、中间体结合在一起。
（2）呼吸链在生命活动中的意义
①呼吸链在生物氧化的过程中传递氢和电子，同时将电子传递过程中释放的能量合成ATP。
②当机体需要能量时，ATP分子上的高能键水解，重新释放出能量。
6．比较分析底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化各自的特点。
答：底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化各自的特点
（1）底物水平磷酸化
底物水平磷酸化是指物质在脱氢或脱水的过程中，产生高能代谢物并直接将高能代谢物中能量转移到ADP生成ATP的过程。它是高能化合物的放能水解作用或与基团转移相偶联的ATP合成作用，是微生物通过氧化磷酸化生成ATP的一种方式。
方位角（2）氧化磷酸化
氧化磷酸化是生物化学过程，是指有机物包括糖、脂、氨基酸等在氧化过程中所释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应的过程。在真核细胞中，氧化磷酸化作用在线粒体中发生，参与氧化及磷酸化的体系以复合体的形式分布在线粒体的内膜上，构成呼吸链。此方式生成的ATP约占ATP生成总数的80%，是维持生命活动所需能量的主要来源。
洪武大帝朱元璋传（3）光合磷酸化
光合磷酸化是指由光能引起叶绿素分子逐出电子，并通过电子传递来产生ATP的方式。此方式在电子传递的过程中发生了能量转换，即光能转化为化学能，其是光合生物获得能量的一种主要方式。其与氧化磷酸化的区别在于，氧化磷酸化是由高能化合物分子氧化驱动的，而光合磷酸化是由光子驱动的。
7．分析微生物进行葡萄糖分解代谢的途径（重点是EMP途径和HMP途径），每一代谢途径的特点和生理作用如何？ 答：微生物进行葡萄糖分解代谢的途径的特点和生理作用如下：
（1）EMP途径
①特点
当葡萄糖转化成1,6-二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛缩酶作用下，裂解为两个3C化合物，再由此转化为2分子丙酮酸。
②生理作用
为微生物代谢提供能量（ATP）、还原剂（NADH2）及代谢的中间产物如丙酮酸等。
（2）HMP途径
①特点
当葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸后，在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下，再次脱氢降解为1分子CO2和1分子磷酸戊糖。另外该途径只有NADP参与反应。
②生理作用
HMP途径为细胞的生物合成提供供氢体（NADPH2）以及为细胞生物合成提供大量的C3、C4、C5、C6和C7等前体物质，HMP途径还与化能自养菌和光合细菌的碳代谢密切相关。
8．微生物对淀粉、纤维素、果胶质的分解过程，各有哪些酶的参与？结合产酶微生物的主要类分析引起相关食品变质的微生物区系。
答：（1）微生物对淀粉的分解及参与的酶
①液化型淀粉酶（又称α-淀粉酶）
α-淀粉酶可分解淀粉的α-1,4糖苷键，而不能分解α-1,6糖苷键。淀粉经该酶作用以后，黏度很快下降，液化后变为糊精，最终产物为糊精、麦芽糖和少量葡萄糖。
②糖化型淀粉酶
a．β-淀粉酶（淀粉1,4-麦芽糖苷酶）
β-淀粉酶的分解物以麦芽糖为单体，但不能作用于α-1,6-糖苷键，也不能越过α-1,6-
糖苷键，只能逐次分解。
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b．糖化酶（淀粉1,4-葡萄糖苷酶、1,6-葡萄糖苷酶）
糖化酶能分解α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键，所以最终产物几乎全是葡萄糖。
c．异淀粉酶（淀粉1,6-糊精酶）
异淀粉酶可分解淀粉中的α-1,6-糖苷键，生成较短的直链淀粉。异淀粉酶用于水解由α-淀粉酶产生的极限糊精和由β-淀粉酶产生的极限糊精。
（2）微生物对纤维素的分解及参与的酶
纤维素酶是一类纤维素水解酶的总称。纤维素由C1酶、C x酶水解成纤维二糖，再经过β-葡萄糖苷酶作用，最终变为葡萄糖。
（3）微生物对果胶的分解及参与的酶
参与果胶分解的酶主要有果胶酯酶和半乳糖醛酸酶，其中果胶酯酶将果胶分解为甲醇和果胶酸，然后在聚半乳糖醛酸酶的作用下分解为半乳糖醛酸。
（4）结合产酶微生物的主要类分析引起相关食品变质的微生物区系
细菌、霉菌、放线菌中的许多种都能产生α-淀粉酶。根霉、曲霉都能产生糖化酶。绿木霉、康氏木霉、某些放线菌和细菌都能产生纤维素酶。霉菌例如文氏曲霉、黑曲霉等产生果胶酶。因此细菌、霉菌等都易引起食品变质。
9．能够产生蛋白酶而分解蛋白质生成多肽和氨基酸的主要微生物类有哪些？
答：能够产生蛋白酶而分解蛋白质生成多肽和氨基酸的主要微生物类如下：
微生物利用蛋白质，首先分泌蛋白酶至体外，将其分解为大小不等的多肽或氨基酸等小分子化合物后再进入细胞。可分解蛋白质的微生物主要有细菌、放线菌、霉菌，如黑曲霉主要生产酸性蛋白酶，短小芽孢杆菌主要产生碱性蛋白酶。不同的菌种也可生产功能相同的蛋
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