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微生物代谢工程——终极版1

微生物代谢工程

1.代谢控制发酵

代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或生物化学方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，使得目的产物大量的生成、积累的发酵。

代谢控制发酵的核心：解除微生物代谢控制机制，打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。

2.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段

定义：应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。简而言之，代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的的修饰。

研究内容：

(1)代谢流的定量和定向

(2)细胞对底物的吸收和产品的释放模型及分析

(3)研究胞内代谢物浓度的反应工程方法

(4)用13C标记实验进行胞内稳态流分析

研究手段

(1)采用遗传学手段的遗传操作

①基因工程技术的应用。②常规诱变技术的应用。

(2)生物合成途径的代谢调控

①生物合成中间产物的定量生物测定。②共合成法在生物合成中的应用。③酶的诱导合成和分解代谢产物阻遏。④无机磷对生物合成的调节。

(3)研究生物合成机制的常用方法

①刺激实验法。②同位素示踪法。③洗涤菌丝悬浮法。④无细胞抽提法。⑤遗传特性诱变法。

3. 工业发酵的五字策略（图示加文字说明）

①进，在育种和发酵控制方面都要促进细胞对碳源营养物质的吸收；

②通，在育种方面解除对某些酶的反馈调节，在发酵控制方面，诱导这些酶的合成或激活这些酶，从而使来自各代谢物流（除碳架物流外海包括其他支持生物合成的物流）能够畅通的注入载流途径，汇入代谢主流，流向目的产物，特别是当发酵进入目的产物合成阶段后，必需确保载流路径通畅，代谢主流优势明显

③节，采用育种或发酵控制手段，节制与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物。这里所谓的“节制”是指封闭或削弱以目的产物合成途径的起始底物或以中间产物为起始底物的分支途径；

④堵，采用育种或发酵手段消除或削弱目的产物进一步代谢的途径，包括目的产物参与的分解代谢和合成代谢，为了消除或削弱目的产物的进一步分解代谢，就必须降解目的产物进一步代谢的酶活力或酶量，甚至使这些酶不再合成或不起作用；

⑤出，促进目的产物向胞外空间分泌。在育种和发酵控制发面可通过调节细胞对目的产物的通透性，增加输送目的产物的载体蛋白的量，为目的产物输送代谢能的方法，使目的产物尽快转移出细胞。

4. 酶的阻遏机制，以大肠杆菌色氨酸或组氨酸操纵子为例来说明（图示加文字说明）

终端产物对其自身合成途径的酶的合成的反馈阻遏和弱化的机制反馈阻遏：

组氨酸操纵子：与His降解代谢有关的两组酶类被称为hut酶,控制这些酶合成的操纵子被称为hut operon.由一个多重调节的操纵子控制,有两个启动子,两个操纵区及两个正调节蛋白.Hut操纵子共编码4种酶和一个阻遏物.4种酶分别由hutG,hutH,hutI及hutU基因编码,阻遏物则由hutC基因编码.在产气克氏菌中,以上基因构成两个转录单位,hutI,hutG,hutC 和hutU,hutH分别被转录合成两条mRNA长链.这两个转录单位各自都有一个启动子和一个操纵区,其转录过程都是从左向右进行的,hutC阻遏物能与每个操纵区相结合.无论以组氨酸作为唯一碳源或氮源,hut操纵子都会处于有活性状态.Hut 操纵子的每一个启动子上都有cAMP-CAP结合位点,当碳供应匮乏时,能合成cAMP,出现cAMP-CAP复合物,并与操纵区上的相应位点结合,诱发基因转录.

5. 协同反馈抑制，以谷氨酸产生菌（棒杆菌或短杆菌）天冬氨酸族氨基酸代谢途径中反馈调节为例来说明（图示加文字说明）

上图为谷氨酸棒杆菌中天门冬氨酸族氨基酸合成过程中的终产物的协同（反馈）抑制机理。协同反馈抑制是指在分支代谢途径中，几种末端产物同时都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用，若某一末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用的现象。天门冬氨酸族氨基酸合成起始于天冬氨酸，经过两个分支最终合成终产物赖氨酸、苏氨酸以及甲硫氨酸，而终产物中赖氨酸和苏氨酸协同起来对该途径第一步中的酶天门冬氨酸激酶具有抑制作用，这既为天冬氨酸族氨基酸代谢途径中协同反馈抑制。

6. 营养缺陷型和结构类似物抗性突变株（以赖氨酸产生菌为例）如何选育获得

(1) 营养缺陷型突变株的选育

营养缺陷型是指通过诱变产生的，由于发生了丧失某酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长的突变株。营养缺陷型的筛选与鉴定涉及下列几种培养基：基本培养基（MM）是指仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需的最低成分的合成培养基。完全培养基(CM)是指可满足某种微生物的一切营养缺陷型菌株的营养需要的天然或半合成培养基。补充培养基（SM）是指在基本培养基中添加某种营养物质以满足该营养物质缺陷型菌株生长需求的合成或半合成培养基。

营养缺陷型的筛选一般要经过以下四个环节。

第一步，诱变剂处理。

第二步，淘汰野生型：在诱变后的存活个体中，营养缺陷型的比例一般较低。通过以下的抗生素法或菌丝过滤法就可淘汰为数众多的野生型菌株即浓缩了营养缺陷型。

第三步，检出缺陷型：具体方法很多。用一个培养皿即可检出的，有夹层培养法和限量补充培养法；在不同培养皿上分别进行对照和检出的，有逐个检出法和影印接种法。可根据实验要求和实验室具体条件加以选用。

第四步，鉴定缺陷型：可借生长谱法进行。生长谱法是指在混有供试菌的平板表面点加微量营养物，视某营养物的周围有否长菌来确定该供试菌的营养要求的一种快速、直观的方法。

(2)结构类似物抗性突变株的选育过程

①确定结构类似物②进行生长抑制试验和敏感性试验③设计“筛子”a.根据反馈调节机制设计b.同时要考虑协同调节机制等c.要考虑实验的成本问题d.根据问题多的轻重缓急设计④确定结构类似物剂量⑤确定筛选的具体方法a.浓度梯度平板筛选法b.纸片法c.液体培养浓缩后涂布的方法⑥高产株的检出a.反馈调节的调节突变株：抗性b.输送体系突变株：抗性c.影响与底物的亲和能力的突变株：超敏性d.对入围的突变株进行产量形状的筛选

7. 以初级代谢产物乙醇（利用包括葡萄糖等各种原料）或1,3—丙二醇为例，简述微生物代谢设计育种方案

答：以代谢产物为乙醇为例

(1) 代谢育种方案的设计

许多细菌、真菌和高等植物中都存在由丙酮酸生成乙醇的途径，它为厌氧条件下的糖酵解途径起着再生NAD+的重要作用。其中，丙酮酸脱羧酶(PDC)催化丙酮酸的非氧化脱羧反应，形成二氧化碳和乙醛；后者在乙醇脱氢酶(ADH)的作用下转变为乙醇。

由于丙酮酸在糖酵解途径中是个关键的节点，与草酰乙酸、乙酰辅酶A、乳酸等合成途径均有密切联系，因此可以采用工业发酵的五字策略，通过强化表达细胞内PDC和ADH的活性来扩增目标途径，阻断副产物的形成路线，解除乙醇生物合成的代谢阻遏作用来提高菌株乙醇产量。

(2) 代谢育种方案的实施

①菌种选定

使用嗜温或嗜热性的梭菌属由纤维素类物质直接厌氧发酵乙醇，是生物能源再生的一种理想选择，其优点为代谢速率快，最终产物回收率高，细胞和酶系稳定，并能直接转化纤维素或戊糖。

②遗传操作方案的制定

这类细菌用于工业规模的乙醇发酵也存在两大缺陷：在乙醇发酵过程中往往伴有乙酸和丁酸等副产物的产生，而且最终产物的最高积累浓度仅为3％左右，由此则采用分子生物学方法对菌株进行改进以提高乙醇产量。

③遗传操作方案的实施

利用DNA重组技术重新设计糖酵解途径，阻断副产物的形成路线，解除乙醇生物合成的代谢阻遏作用，同时提高细胞对高浓度乙醇的耐受性，是高产乙醇梭菌属工程菌构建的主要内容。

④变异株培养条件的优化

对变异株培养条件的进行优化，优化时尽量从生物学的角度安排试验，尽量排除培养基消毒、摇瓶培养条件不一致带来的系统误差，每批摇瓶试验都要做对照，注重产量与菌体量之间的的微妙关系。

8. 如何采用代谢工程进行氨基酸（如赖氨酸或苏氨酸）育种？

答：以苏氨酸产生菌育种为例

(1) 代谢育种方案的设计

中心代谢流上节点的分析：在谷氨酸棒杆菌中，存在着由L-天门冬氨酸为起点产生L-苏氨酸和L-异亮氨酸的生物合成途径，整个途径含有两大节点：即由L-丁氨醛酸合成L-赖氨酸或高丝氨酸，以及由高丝氨酸合成L-蛋氨酸或L-苏氨酸直至L-异亮氨酸。

前一节点两条途径的代谢流选择由高丝氨酸脱氢酶(HD)和二氢吡啶羧酸合成酶对其共同底物丁氨醛酸的相对亲和性控制，这两个酶的编码基因分别为hom和dapA。在正常情况下，HD的底物亲和性以及转化率是其竞争对手二氢吡啶羧酸合成酶的25倍，因此碳源主要流向苏氨酸-蛋氨酸生物合成途径。但当产生菌细胞内苏氨酸大量积累时，由于HD对L-苏氨酸的变构抑制作用极为敏感，导致丁氨醛酸优先进入赖氨酸生物合成途径。

理想载流途径的推定：谷氨酸棒杆菌的HD和高丝氨酸激酶(HK)由hom-thrB操纵子编码，在hom编码序列上游邻近区域存在一个单一的启动子，L-蛋氨酸的阻遏作用可使这个启动子介导的操纵子转录水平降低3倍。此外，在操纵子mRNA的转录起始位点与翻译起始密码子之间还存在着一个衰减子结构。为此根据L-苏氨酸和L-异亮氨酸的生物合成途径，采用工业发酵的五字策略，主要通过阻塞与目的产物L-苏氨酸的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物，以及消除或削弱目的产物进一步代谢的途径的方法提高L-苏氨酸的产量。

(2) 代谢育种方案的实施

①菌种选定

谷氨酸棒状杆菌，优点：工业中以广泛应用的菌株。

②遗传操作方案的制定与实施

●提高野生型hom基因编码产物HD的表达水平，缓和由于苏氨酸变构抑制作用而导致的酶活降低程度，或者直接

用hom dr突变基因代替生产菌中的野生型hom基因。

●在hom dr出突变株中，同时克隆表达thrB和thrC基因，但转化子在苏氨酸的合成能力上并没有新的突破。

●克隆表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因。该酶催化反应的产物为草酰乙酸，它是L-天冬氨酸生物合成的前体，因

此草酰乙酸的大量积累有助于L-天冬氨酸类氨基酸合成产率的提高。

●苏氨酸合成的显著流分被转化成异亮氨酸或者进一步降解为甘氨酸。苏氨酸向异亮氨酸的转化可通过同源交换构

建ilv A突变株而抑制，而阻断苏氨酸到甘氨酸的降解途径则是个具有挑战性的难题，涉及到多个途径，而且有关的基因在棒状杆菌中尚未被鉴定。

③变异株培养条件的优化

9. 氨基酸生物合成的代谢流量分析涉及到哪几方面的内容？

除了代谢途径及其调节机制和已知途径的化学计量分析以外，稳态代谢流量和流量动力学分析对于理解氨基酸生产的代谢网络也越来越重要。

这涉及到提供碳架物质、氧化还原当量和代谢能的中心代谢途径，也涉及到那些通往特定氨基酸的合成代谢途径。代谢流量分析和代谢流的动力学分析的一个主要目的在于鉴定代谢网络中所一般认为的限速步骤。

10. 由于我国人多地少，在不争或少争口粮的前提下，如何建成1~2个绿色大庆？

利用生物质能源生产乙醇作为燃料

木质纤维素类物质的来源却极其丰富且廉价，由于它不能被人体消化，因此不能用做食品工业的原料，也很难被转化为发酵用的葡萄糖。

木质纤维素类物质之所以被认为是乙醇燃料生产的合适原材料，其原因还在于它可由生长期较短的木材、农业和林业的废料(如作物秸秆和树枝树叶)，以及各类废弃物(如腐烂物、废纸和市政固体垃圾)获得。

我国可以用于生物质能源生产的植物和原料很多，如糖质原料(甘蔗、甜菜等)、淀粉(玉米、小麦、薯类等)，目前已用于燃料乙醇的生产，以这些原料生产的燃料乙醇能力已达300万吨左右。

充分利用现有土地与技术，生产的生物质可转化5000万吨酒精，接近两个大庆的能源当量。燃料乙醇原料生产既可使用玉米、小麦、薯类、秸秆等现成的农产品，又可专门种植一些原料。

利用发酵法利用木质纤维素生产乙醇的菌株可通过以下方法获得

①酵母菌属乙醇发酵途径的改良

利用基因重组工程技术改良酵母菌属乙醇发酵过程使酵母菌能够有效地将木糖和葡萄糖转化为乙醇，而且这些克隆的木糖代谢基因的表达不再需要木糖诱导，也不为葡萄糖所阻遏。

②运动发酵单胞菌中戊糖代谢途径的引入

将乙醇合成基因引入肠道细菌，同时在天然乙醇生产菌株(如酿酒酵母和运动发酵单胞菌)中引入来自其他微生物种属的戊糖代谢途径，这是构建理想的乙醇生产菌的主要内容。

③梭菌属生产乙醇的可行性分析

④高产乙醇的重组大肠杆菌的构建

由于大肠杆菌生长迅速，基因操作便捷，能利用范围广泛的碳源底物等众多优点，在非乙醇生产者的大肠杆菌中引入乙醇生物合成基因，来实现乙醇的高产。

⑤产酸克雷伯氏菌中乙醇生成途径的引入

克雷伯氏菌细胞内存在着与大肠杆菌相对应的两个额外的发酵途径，即将丙酮酸分别转化为琥珀酸和乙醇。

⑥直接利用太阳能合成乙醇的光合细菌途径设计

这种思路是将细菌中的光合作用途径与乙醇生成途径组装在一起，构建能直接利用太阳能生产乙醇的超级工程菌。

第八题图

环境微生物学考研试题及答案

2011环境微生物学考研试题及答案一、名词解释包含体：细胞膜：衣原体：同宗配合：酵母菌：生态系统：碳源：拮抗：菌种复壮： DNA的变性： DNA复制：根际微生物：物质流：类菌体：硝化细菌：细菌活性污泥法：生物反应器：

微生物细胞固定化：堆肥化：自生固氮作用：二、是非题原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。() 细菌的异常形态是细菌的固有特征。（）真核微生物比原核微生物更能在高温下生长。（）芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。（）光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。() 用来固化细菌培养基的多糖是琼脂。() 微生物生长的衰亡期，细胞死亡速率超过细胞分裂速率。() 碱基腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在于RNA或DNA，但只RNA中有胸腺嘧啶。() 真菌最适的生长条件是有点碱性的。() 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。() 三、选择题 1．大部分微生物___。

(a）是原生动物(b）帮助改善生活质量 (c)生活在海洋的底层(d)发现于外层空间 2.噬菌体是一种感染____的病毒。（a）酵母菌（b）霉菌（c）放线菌和细菌（d）原生动物 3.G＋菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___ （a）支原体(b)L型细菌(c)原生质体(d)原生质球 4.下列微生物中，______属于革兰氏阴性菌（a）大肠杆菌(b)金黄葡萄球菌(c)巨大芽孢杆菌(d).肺炎双球菌5.下列能产游动孢子的霉菌是____。（a）腐霉(b)毛霉 (c)赤霉(d)青霉 6.硝酸细菌依靠____方式产能。（a）发酵作用(b)有氧呼吸(c)无氧呼吸(d)光合磷酸化 7.酵母菌适宜的生长pH值为____ (a)5.0-6.0(b)3.0-4.0(c)8.0-9.0(d)7.0-7.5 8.进人三羧酸循环进一步代谢的化学底物是____。 (a)乙醇(b)丙酮酸（c）乙酰CoA(d)三磷酸腺苷 9.称为微好氧菌的那些细菌能___生长。

代谢工程在工业微生物育种中的应用

代谢工程在工业微生物育种中的应用摘要：传统的诱变育种仍是目前发酵工业菌种选育中最常用的育种技术，以基因工程技术为主的多元化育种方式的发展，为代谢途径操作引入了全新的理念和方法，使代谢工程得以发展。代谢工程是对细胞代谢网络的代谢流量及代谢控制进行定量地、系统地分析，并通过DNA重组技术和相关的遗传学手段对微生物细胞进行代谢改造，提高其目的产物代谢量。本文论述了微生物代谢工程的理论基础及其在发酵工业微生物育种中的应用现状。关键词：代谢工程；代谢途径；菌种选育发酵工业自20世纪40年代发展至今，在青霉素等抗生素的发酵生产、赖氨酸等一系列氨基酸的发酵生产以及核苷酸、有机酸等物质的发酵产业发展中起了极其重要的作用。在工业微生物育种的过程中，对个别基因进行改造的经典基因工程技术不能保证对微生物代谢网络结构和功能的准确分析和高效利用，影响了相关行业的生产效率的稳定和经济效益的提高。目前，几乎所有重要工业微生物模式菌种的基因组全序列已经或即将公布，转录组、蛋白质组、代谢组、通量组等数据资源正在迅速扩展。充分利用组学数据中包含的有用信息，可以更有效地改造和控制细胞性能、提高底物利用以及产品的产率、改善微生物工业适应性，促进工业生物技术发展[1]。菌种筛选和持续不断的改良贯彻于发酵生产过程的始终，以基因工程为核心的现代生物技术正越来越显示出其在菌种改良上的魅力，将最终成为微生物育种的主导技术[2]。建立在重组DNA技术基础之上的代谢工程技术，可以更容易地选择菌种的改良靶点，构建具有新的代谢途径的微生物细胞，提高其发酵性能，生产特定目的产物，从而可以推动发酵工业的发展。一、代谢工程概述代谢工程（Metabolic engineering），又称途径工程（Pathway engineering），是指利用生物学原理，系统地分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径，通过遗传修饰，完成细胞特性改造的应用性学科。1974年，Chakrabarty在假单胞菌属的两个菌种中分别引入几个稳定的重组质粒，从而提高了对樟脑和萘等复杂有机物的降解活性，这成为代谢工程技术的第一个应用实例。代谢工程的概念是1991年由生化工程专

微生物课后答案

绪论 3微生物是如何分类的？答为了识别和研究微生物，将各种微生物按其客观存在的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构，生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及谈们的亲缘关系，有次序的分门别类排列成一个系统，从小到大按域、界、门、纲、目、科、属、种等分类。 6微生物有哪些特点？答、①个体极小：微生物的个体极小，有几纳米到几微米，，要通过光学显微镜才能看见，病毒小于0.2微米，在光学显微镜可视范围外，还需要通过电子显微镜才可看见。②分布广，种类繁多环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。③繁殖快大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。④易变异多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受外界环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种，或使菌种退化。第一章 1病毒是一类怎样的微生物？他有什么特点？答病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感素主体内的超微笑微生物。它们只具有简单的独特结构，可通过细菌过滤器。特点：个体小、

没有合成蛋白质结构----核糖体、也没有合成细胞物质和繁殖所必需的酶系统，不具有独立代谢能力，必须专性寄生在活的敏感细胞内依靠宿主细胞和成病毒的化学组成和繁殖新个体。 3病毒具有怎样的化学组成和结构？答、病毒的化学组成由蛋白质和核酸，个体大的病毒还含有脂质和多糖。病毒没有细胞机构，确有其自身特有的结构。整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者够成核衣壳。完整具有感染力的病毒体叫病毒粒子。病毒粒子有两种一种不具被膜（囊膜）的裸漏病毒粒子，另一种是在核衣壳外面有被膜包围所构成的病毒粒子。 4叙述大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程。答、吸附、侵入、复制与聚集、释放。吸附：大肠杆菌T系噬菌体以及它的尾部末端吸附到敏感细胞表面上某一特定的化学成分。侵入：噬菌体的尾部借着尾丝的帮助固着在敏感细胞的细胞壁上，尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖形成小孔，尾鞘消耗ATP获得能量而收、、、、、、、、、、、、P18 5什么叫毒性噬菌体？什么叫温和噬菌体？答、噬菌体有毒性噬菌体和温和噬菌体两种类型，侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。维恩和噬菌体则是：当他侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体。 6什么叫溶原细胞（菌）？什么叫原噬菌体？

微生物油脂及其新的应用研究

粮油加工?油脂工程? 微生物油脂及其新的应用研究董文宾梁西爱代春吉苗晓洁（陕西科技大学生命科学与工程学院）【摘要】微生物的增殖率高，干菌体含油量高；用微生物方法生产油脂周期短、产量高、不受场地、季节、环境的影响，从而为人类提供了科学产油的广阔前景。【关键词】微生物；油脂；应用；现状中图分类号：!"##$%&文献标识码：’文章编号：&(()*&+(,（#((-）(.*(($/*(# 微生物油脂又称单细胞油脂，即微生物以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂为碳、氮源，辅以无机盐生产的油脂和另一些有商品价值的脂质。利用微生物生产油脂在技术上已经完全可行，关键要看经济上是否可行。微生物生产油脂成本取决于培养基的价格和发酵结束后从微生物细胞中提取脂类的费用。目前，即使在最佳条件下，由微生物生产!"油脂的价格仍明显高于用大豆、油菜籽或油棕生产!"油脂的价格，因此，对微生物油脂的研究主要集中在经济价值高的特殊营养油脂、特殊工业用途油脂，如类可可脂、多不饱和脂肪酸、生物食用色素、甾体激素、蜡酯、羟基脂肪酸等。利用微生物可生产各种类型脂肪酸，有单不饱和脂肪酸如棕榈油酸、油酸等，多不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十五碳五烯酸、二十六碳六烯酸等，这些具有特殊生物功能和特殊用途的功能性油脂在促进人类健康方面将越来越重要。更重要的是微生物油脂生物安全性好，更有利于健康，这一点可抵消其价格略高的缺陷。 &微生物油脂的特点及组成 &%&微生物油脂的特点（!）微生物适应性强，生长繁殖迅速，生长周期短，代谢活力强，易于培养和品种改良。（#）微生物产油脂所需劳动力低，占地面小，且不受场地、气候和季节变化等的限制，能连续大规模生产。（$）微生物生长所需原材料来源丰富且便宜，可利用农副产品、食品加工及造纸业的废弃物（如乳清、糖蜜、木材糖化液等）为培养基原料，十分有利于废物再利用和环境保护。（%）微生物油脂的生物安全性好。（&）可利用不同的菌株和培养基的产品构成变化较大的特点，尤其适合开发一些功能性油脂，如富含油酸、!’亚麻酸、((、)*(、+,(、角鲨烯、二元羧酸等的油脂以及代可可脂。 &%#微生物油脂的组成油脂是微生物生命活动的代谢产物之一，微生物油脂也和动植物油脂一样以两种形式存在，一种是体质脂形式，即作为细胞的结构组成部分而存在于细胞质中，在微生物中含量非常恒定，如微生物细胞膜上的磷脂；另一种形式是贮存脂形式，油脂在微生物细胞内以脂滴或脂肪粒形式贮存于细胞质中。微生物油脂中甘油三酯约占-&.，其他脂质（如糖脂、甘油一酯、甘油二酯）约占!/.。少数不常见脂质，如硫脂（硫酸脑苷脂，脑硫脂）、肽脂、甾醇、羟基脂、蜡酯、甘油硫酸酯、醚酯等，在细菌（包括古细菌）中也有发现。酵母和霉菌还可生产各种类胡萝卜素、甾醇、脂酰基鞘氨醇类神经鞘脂及糖脂。微生物油脂的成分组成大致上类似植物油，主要为中性脂肪酸、游离脂肪酸、磷脂及不皂化物。 #微生物油脂生产的基本流程微藻、酵母、霉菌和细菌等微生物，可以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂为碳源生产油脂和一些具有商业价值的脂质。真核的微藻、酵母、霉菌能在它们体内合成与植物油脂相似的甘油三酯（单细胞油脂，012），原核的细菌则合成特殊的脂质，如蜡、聚酯、聚’"’羟丁酸等。 !!"《粮油加工与食品机械》!""#年第$期

09微生物考研真题

天津科技大学二OO九年攻读硕士学位研究生入学考试考试科目804微生物学（A）一、名词解释（每小题2分，10个小题，共20分） 1、芽孢 2、趋化性 3、基内菌丝 4、基团转位 5、消毒 6、抗生素 7、巴斯德效应 8、松弛型质粒 9、移码突变 10、单克隆抗体二、填空（每小题1分，50个空，共50分） 1、荷兰商人（）作为第一个制作显微镜的人，利用其自制的显微镜首先观察到了微生物。 2、大肠杆菌的学名为（），大肠杆菌经革兰氏染色后，菌体呈（）色。 3、革兰氏阴性细菌的细胞壁分内外两层，内层成分是（）；外层称外膜，成分是（）、（）和（）。 4、细菌细胞内的异染粒是（）的聚合物，其功能是贮藏（）和（）。 5、自然界产生抗生素最多的微生物类群是（），尤其是其中的（）属。 6、酵母菌最普遍的无性繁殖方式是（），有性繁殖方式是（）。 7、较为典型的产生匍匐菌丝和假根的代表菌是（）和（），假根的作用是（）。 8、病毒衣壳的对称体制有：（）对称、（）对称、（）对称。 9、噬菌体的核酸种类是（），其中由12个氨基酸组成的末端称为（）。 10、微生物的生长因子一般指以下三大类物质：（）、（）、（）。 11、在生物氧化和能量代谢中，发酵仅是指在（）条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]不经过（）传递而直接交给某一内源性中间代谢产物的一类低效产能反应。 12、控制连续培养的方法主要有两类，即恒化连续培养和恒浊连续培养，前者可以得到（）生长速率的细胞，后者可以得到（）生长速率的细胞。 13、巴斯德消毒法是基于（）菌的致死条件为62℃、15min而定的。 14、根据微生物与氧的关系，可将微生物分为好氧菌和厌氧菌两大类，其中好氧菌可细分为3类，即（）、（）和（）；厌氧菌可细分为2类。即（）和（）。 15、不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化，称为（）。 16、基因突变的自发性和不对应性曾有三个著名实验予于证明，它们是：（）、（）和（）。 17、在诱变育种中，出发菌株经诱变处理后常需要进行中间培养，目的在于（）。 18、与营养缺陷型有关的菌株有三种：从自然界分离到的任何菌种的原始菌株称为（）；它经过诱变剂处理后所发生的丧失某酶合成能力的菌株称为（）；再经回复突变或重组后的菌株称为（）。 19、常见的“三致”是指（）、（）和（）作用，目前检出某试样有否“三致”的简便、快速而高效的试验是（）。 20、细菌性病原体产生的毒素可分为（）和（）。 21、微生物种的学名一般以（）法表示。

代谢工程

代谢工程科技名词定义中文名称：代谢工程英文名称：metabolic engineering 定义：通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径。所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；新陈代谢（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布代谢工程书籍图代谢工程（Metabolic engineering）是生物工程的一个新的分支。代谢工程把量化代谢流及其控制的工程分析方法和用以精确制订遗传修饰方案并付之实施的分子生物学综合技术结合起来，以上述“分析——综合”反复交替操作、螺旋式逼近目标的方式，在较广范围内改善细胞性能，以满足人类对生物的特定需求的生物工程。目录

发展前沿展开编辑本段发展为了满足人类对生物的特定需求而对微生物进行代谢途径操作，已有将近半个世纪的历史了。在氨基酸、抗生素、溶剂和维生素的发酵法生产中，都可以找到一些典型实例。操作的主要方法是，用化学诱变剂处理微生物，并用创造性的筛选技术来检出已获得优良性状的突变菌株。尽管这种方法已被广泛地接受并已取得好的效果，但对突变株的遗传和代谢性状的鉴定是很不够的，更何况诱变是随机的，科学不足技巧补！ DNA重组的分子生物学技术的开发把代谢操作引进了一个新的层面。遗传工程使我们有可能对代谢途径的指定酶反应进行精确的修饰，因此，有可能构建精心设计的遗传背景。DNA重组技术刚进入可行阶段不久，就出现了不少可用来说明这种技术在定向的途径修饰方面的潜在应用的术语。如分子育种（1981年），体外进化（1988年），微生物工程或代谢途径工程（1988~1991年），细胞工程（1991年）和代谢工程（1991年）。尽管不同的作者提出不完全相同的定义，这些定义均传达了与代谢工程的总目标和手段相似的含义。我们曾经把代谢工程定义为，代谢工程就是用DNA重组技术修饰特定的生化反应或引进新的生化反应，直接改善产物的形成和细胞的性能的学科。这样定义代谢工程强调了代谢工程工作目标的确切性。也就是说，先要找到要进行修饰或要引进的目标生化反应，一旦找准了目标，就用已建立的分子生物学技术去扩增、去抑制或删除、去传递相应的基因或酶，或者解除对相应的基因或酶调节，而广义的DNA重组只是常规地应用于不同步骤中，以便于达到这些目标。编辑本段优势与研究方向优势尽管在所有的菌种改良方案中都有某种定向的含义，但与随机诱变育种相比较，在代谢工程中工作计划的定向性更加集中更加有针对性。这定向性在酶的目标的选择，实验的设计，数据的分析上起着支配的作用。不能把细胞改良中的所谓“定向” 解释为合理的途径设计和修饰，因为“定向选择”与随机诱变之间没有直接关系。相反地我们可借助于“逆行的代谢工程”（reverse metabolic engineering）, 从随机诱变而获得的突变株及其性状的实验结果，来提取途径及其控制的判断信息（critical information）。研究方向

微生物代谢工程答案整理样本

1.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段。定义: 经过某些特定生化反应的修饰来定向改进细胞的特性功能, 运用重组DNA技术来创造新的化合物。研究内容: 生物合成相关代谢调控和代谢网络理论; 代谢流的定量分析; 代谢网络的重新设计; 中心代谢作用机理及相关代谢分析; 基因操作。研究手段: 代谢工程综合了基因工程、微生物学、生化工程等领域的最新成果。因此, 在研究方法和技术方面主要有下列三大常见手段: (1)检测技术: 常规的化学和生物化学检测手段都可用于代谢工程的研究, 如物料平衡、同位素标记示踪法、酶促反应动力学分析法、光谱学法、生物传感器技术。 (2)分析技术: 采用化学计量学、分子反应动力学和化学工程学的研究方法并结计算机技术, 阐明细胞代谢网络的动态特征与控制机理, 如稳态法、扰动法、组合法和代谢网络优化等。 (3) 基因操作技术: 在代谢工程中, 代谢网络的操作实质上能够归结为基因水平上的操作: 涉及几乎所有的分子生物学和分子遗传学实验技术, 如基因和基因簇的克隆、表示、调控, DNA 的杂交检测与序列分析, 外源DNA 的转化, 基因的体内同源重组与敲除, 整合型重组DNA 在细胞内的稳定维持等。 2. 2.代谢改造思路和代谢设计原理。代谢改造思路: 根据微生物的不同代谢特性, 常采用改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径三种方法。 (1)改变代谢途径的方法: 加速限速反应, 增加限速酶的表示量, 来提高产

物产率。改变分支代谢途径流向, 提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力, 使其在与其它的分支代谢途径的竞争中占据优势, 从而提高目的代谢产物的产量。 (2)扩展代谢途径的方法: 在宿主菌中克隆和表示特定外源基因, 从而延伸代谢途径, 以生产新的代谢产物和提高产率。扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身的酶或酶系消耗原来不消耗的底物。 (3)转移或构建新的代谢途径: 经过转移代谢途径、构建新的代谢途径等方法来实现。代谢设计原理: 现存代谢途径中改变增加目的产物代谢流: 增加限速酶编码基因的拷贝数; 强化关键基因的表示系统; 提高目标途径激活因子的合成速率; 灭活目标途径抑制因子的编码基因; 阻断与目标途径相竟争的代谢途径; 改变分支代谢途径流向; 构建代谢旁路; 改变能量代谢途径; 在现存途径中改变物流的性质: 利用酶对前体库分子结构的宽容性; 经过修饰酶分子以拓展底物识别范围; 在现存途径基础上扩展代谢途径: 在宿主菌中克隆、表示特定外源基因能够延伸代谢途径, 从而生产新的代谢产物、提高产率。 3. 微生物的基因操作技术有哪些? ( 举两例说明) 微生物的基因操作技术有: 核酸的凝胶电泳、核酸的分子杂交技术、DNA序列分析、基因的定点诱变、细菌的转化、利用DNA与蛋白质的相互作用进行核酸研究、PCR技术等。基因定点突变(site-directed mutagenesis): 经过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码的氨基酸序列, 用于研究氨基酸残基对蛋白质的结构、催

代谢组学的研究方法和研究流程

代谢组学的研究方法和研究流程分子微生物学１12３０0０0３林兵随着人类基因组计划等重大科学项目的实施，基因组学、转录组学及蛋白质组学在研究人类生命科学的过程中发挥了重要的作用，与此同时, 代谢组学(ｍｅtaｂoloｍiｃs）在2０世纪90年代中期产生并迅速地发展起来，与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等各种组学0在生命科学领域中发挥了重要的作用，它们分别从调控生命过程的不同层面进行研究, 使人们能够从分子水平研究生命现象, 探讨生命的本质, 逐步系统地认识生命发展的规律.这些组学手段加上生物信息学, 成为系统生物学的重要组成部分。代谢组学的出现和发展是必要的, 同时也是必须的。对于基因组学和蛋白质组学在生命科学研究中的缺点和不足, 代谢组学正好可以进行弥补。代谢组学研究的是生命个体对外源性物质（药物或毒物)的刺激、环境变化或遗传修饰所做出的所有代谢应答, 并且检测这种应答的全貌及其动态变化。代谢组学方法为生命科学的发展提供了有力的现代化实验技术手段, 同时也为新药临床前安全性评价与实践提供了新的技术支持与保障. 1 代谢组学的概念及发展代谢组学最初是由英国帝国理工大学Ｊereｍｙ N ichｏｌson教授提出的，他认为代谢组学是将人体作为一个完整的系统，机体的生理病理过程作为一个动态的系统来研究, 并且将代谢组学定义为生物体对病理生理或基因修饰等刺激产生的代谢物质动态应答的定量测定。20０0年，德国马普所的Fｉeｈn等提出了代谢组学的概念，但是与Ｎ ichoｌs ｏn提出的代谢组学不同, 他是将代谢组学定位为一个静态的过程，也可以称为/代谢物组学, 即对限定条件下的特定生物样品中所有代谢产物的定性定量分析。同时Ｆieｈn还将代谢组学按照研究目的的不同分为4类: 代谢物靶标分析，代谢轮廓（谱)分析, 代谢组学，代谢指纹分析。现在代谢组学在国内外的研究都在迅速地发展, 科学家们对代谢组学这一概念也进行了完善, 作出了科学的定义: 代谢组学是对一个生物系统的细胞在给定时间和条件下所有小分子代谢物质的定性定量分析，从而定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学。与基因组学、转录组学、蛋白质组学相同, 代谢组学的主要研究思想是全局观点。与传统的代谢研究相比, 代谢组学融合了物理学、生物学及分析化学等多学科知识, 利用现代化的先进的仪器联用分析技术对机体在特定的条件下整个代谢产物谱的变化进行检测，并通过特殊的多元统计分析方法研究整体的生物学功能状况。由于代谢组学的研究对象是人体或动物体的所有代谢产物, 而这些代谢产物的产生都是由机体的内源性物质发生反应生成的，因此，代谢产物的变化也就揭示了内源性物质或是基因水平的变化，这使研究对象从微观的基因变为宏观的代谢物，宏观代谢表型的研究使得科学研究的对象范围缩小而且更加直观，易于理解, 这点也是代谢组学研究的优势之一. 代谢组学的优势主要包括：对机体损伤小，所得到的信息量大，相对于基因组学和蛋白质组学检测更加容易。由于代谢组学发展的时间较短, 并且由于代谢组学的分析对象是无偏向性的样品中所有的小分子物质，因此对分析手段的要求比较高, 在数据处理和模式识别上也不成熟，存在一些不足之处。同时生物体代谢物组变化快, 稳定性较难控制，当机体的生理和药理效应超敏时，受试物即使没有相关毒性，也可能引起明显的代谢变化，导致假阳性结果。代谢组学应用领域大致可以分为以下7个方面：

微生物油脂及其开发利用研究进展

微生物油脂及其开发利用研究进展谢小萍（武汉工业学院食品科学与工程食工082班080107305）摘要：微生物油脂(亦称单细胞油脂，sco)是一种前景广阔的新型油脂资源，正越来越受到人们的重视，尤其在生产富含多不饱和脂肪酸的功能性油脂方面已成为研究热点。该文对微生物油脂制备、影响因素及开发利用等方面作一综述，并展望其应用前景。关键词：微生物油脂；制备；开发利用 0 引言微生物油脂又称单细胞油脂(sco)，是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产生的大量油脂。对微生物油脂的研究最早始于第一次世界大战期间，德国曾准备利用内孢霉属Endomyces vernalis和单细胞藻类镰刀菌属Fusarium 的某些菌种作为油脂生产菌，以解决当时食用油的不足。之后，美国也开始研究微生物油脂的生产，但由于不能进行深层培养，故结果不终于筛选出适合深层培养的菌株，于是开始工业化生产微生物油脂。利用微生物生产油脂有许多优点：(1)微生物繁殖速度快，生产周期短；(2)可利用农副产品下脚料、工业废弃物作为微生物生长原料，既降低处理废物的成本，又保护环境；(3)所需劳动力少，同时不受场地、季节、气候变化的影响； (4)利用生物技术改良菌种或选择不同培养基，可使微生物生产经济价值高的功能性油脂和有特殊用途的油脂，如富含Y一亚麻酸、花生四烯酸、EPA、DHA 等油脂及代可可脂。而且，由于人口增长使得日益增加的油脂需求量与自然资源严重短缺的矛盾愈发尖锐开辟微生物油脂这一新的油脂资源更具有重要的现实意义。 1 微生物油脂制备微生物油脂的生产工艺流程一般为：原料灭菌茵体培养茵体收集干燥菌种筛选油脂提取微生物毛油精炼 1．1 菌种选择用于工业化生产的菌株必须具备以下条件：(1)油脂积累量大，含油量应达50％以上，且油脂转化率不低于l5％：(2)生长繁殖速度快，杂菌污染困难；(3)能适应工业化深层培养，装置简单；(4)风味良好，安全无毒，易消化吸收。真核的酵母、霉菌和藻类能合成与植物油组成相似的甘油三酯，而原核的细菌则合成特殊的脂类，如蜡、聚酯、聚-β- 羟丁酸等【1】，目前研究较多的是酵母、霉菌和藻类，如产油油脂酵母(Lipomyces lipofera)、胶粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、高山被孢霉(Mortierella alpina)、深黄被孢霉(Mortierella isabellina)等。 1．2 茵体预处理微生物油脂通常积累在菌体细胞内，由坚韧的细胞壁包裹，部分与蛋白质或糖类结合以脂蛋白、脂多糖的形式存在，故分离较为困难，因此必须对菌体进行预处理才利于油脂的提取。预处理方法主要有四种：干菌体掺砂共磨法、与稀

2018环境微生物学考研试题及答案

2018环境微生物学考研试题及答案一、名词解释包含体：细胞膜：衣原体：同宗配合：酵母菌：生态系统：碳源：拮抗：菌种复壮： DNA的变性： DNA复制：根际微生物：物质流：类菌体：硝化细菌：细菌活性污泥法：生物反应器：微生物细胞固定化：堆肥化：

自生固氮作用：二、是非题原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。( > 细菌的异常形态是细菌的固有特征。( > 真核微生物比原核微生物更能在高温下生长。( > 芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。( > 光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。( > 用来固化细菌培养基的多糖是琼脂。( > 微生物生长的衰亡期，细胞死亡速率超过细胞分裂速率。( > 碱基腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在于RNA或DNA，但只RNA中有胸腺嘧啶。( > 真菌最适的生长条件是有点碱性的。( > 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。( > 三、选择题 1.大部分微生物___。 (a>是原生动物(b>帮助改善生活质量 (c>生活在海洋的底层(d>发现于外层空间 2.噬菌体是一种感染____的病毒。 (a>酵母菌(b>霉菌 (c>放线菌和细菌(d>原生动物 3.G+菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___

(a>支原体(b>L型细菌(c>原生质体(d>原生质球 4.下列微生物中，______属于革兰氏阴性菌 (a>大肠杆菌(b>金黄葡萄球菌(c>巨大芽孢杆菌(d>.肺炎双球菌 5.下列能产游动孢子的霉菌是____。 (a>腐霉(b>毛霉 (c>赤霉(d>青霉 6.硝酸细菌依靠____方式产能。 (a>发酵作用(b>有氧呼吸(c>无氧呼吸(d>光合磷酸化 7.酵母菌适宜的生长pH值为____ (a>5.0-6.0(b>3.0-4.0(c>8.0-9.0(d>7.0-7.5 8.进人三羧酸循环进一步代谢的化学底物是____。 (a>乙醇(b>丙酮酸(c>乙酰CoA(d>三磷酸腺苷 9.称为微好氧菌的那些细菌能___生长。 (a>在高浓度盐中(b>在低浓度氧中 (c>没有ATP或葡萄糖(d>只在有病毒时 10.深层穿刺接种细菌到试管固体培养基中____。 (a>提供厌氧菌生长条件(b>除去代谢废物的一个机会 (c>增加氧气(d>增加钾和钠离子的数目 11.微生物分批培养时，在延迟期_____ (a>微生物的代谢机能非常不活跃(b>菌体体积增大 (c>菌体体积不变(d>菌体体积减小 12.下面所有特征皆适用于胞嘧啶和胸腺嘧啶，除了___之外。

我国在微生物代谢领域的研究现状及展望

我国在微生物代谢领域的研究现状及展望发表时间：2012-06-18T14:33:59.827Z 来源：《赤子》2012年第8期供稿作者：李夏 [导读] 微生物代谢是指微生物吸收营养物质维持生命和增殖并降解基质的一系列化学反应过程，包括有机物的降解和微生物的增殖。李夏（四川化工职业技术学院，四川泸州 646005）摘要：微生物代谢是指微生物吸收营养物质维持生命和增殖并降解基质的一系列化学反应过程，包括有机物的降解和微生物的增殖。在分解代谢中，有机物在微生物作用下，发生氧化、放热和酶降解过程，使结构复杂的大分子降解；合成代谢中，微生物利用营养物及分解代谢中释放的能量，发生还原吸热及酶的合成过程，使微生物生长增殖。文章主要介绍我国在微生物代谢领域的研究现状及对未来的展望，为我们呈现了一个广阔的微生物代谢世界。关键词：微生物代谢；分解代谢；合成代谢；研究现前言微生物在生长过程中机体内的复杂代谢过程是互相协调和高度有序的，并对外界环境的改变能够迅速做出反应。其原则是经济合理地利用和合成所需要的各种物质和能量，使细胞处于平衡生长状态。在实际生产中，往往需要高浓度的积累某一种代谢产物，而这个浓度又常常超过细胞正常生长和代谢所需的范围。因此要达到超量积累这种产物，提高生产效率，必须打破微生物原有的代谢调控系统，在适当的条件下，让微生物建立新的代谢方式，高浓度的积累人们所期望的产物[1]。 1 我国微生物代谢的研究现状 1.1 利用微生物代谢生产酶工业上，曾由植物、动物和微生物生产酶。微生物的酶可以用发酵技术大量生产，是其最大的优点。而且与植物或动物相比，改进微生物的生产能力也方便得多。微生物的酶主要应用于食品及其有关工业中。酶的生产是受到微生物本身严格控制。为改进酶的生产能力可以改变这些控制，如在培养基中加入诱导物和采用菌株的诱变和筛选技术，以消除反馈阻遏作用。 1.2 利用微生物代谢产生的代谢产物生产目的物在微生物对数生长期中，所产生的产物，主要是供给细胞生长的物质，入氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类和碳水化合物等。这些产物称为初级代谢产物。利用发酵生产的许多初级代谢产物，具有重大的经济意义，我国现已可以根据微生物代谢调控的理论，通过改变发酵工艺条件如pH、温度、通气量、培养基组成和微生物遗传特性等，达到改变菌体代谢平衡，过量生产所需要产物的目的。 1.3 利用微生物代谢理论发展产生了代谢工程代谢工程是指利用基因工程技术，定向的对细胞代谢途径进行修饰、改造，以改变微生物的代谢特征，并于微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，构建新的代谢途径，生产新的代谢产物的工程技术领域。 1.4 改变微生物代谢途径生产目的物改变代谢途径是指改变分支代谢的流向，阻断其他代谢产物的合成，以达到提高目的产物的目的。改变代谢途径有各种方法，如加速限速反应，改变分支代谢途径流向、构建代谢旁路、改变能量代谢途径等不同方法[1]。 1.5 利用微生物代谢进行发酵数千年来由于科学技术进步缓慢，各种微生物工业也未能充分发展。直到20世纪中期才建立了一系列新的微生物工业。近几年来，由于微生物代谢工程的应用，发酵工业开始进入新的发展时期。发酵产品增长快、质量明显提高，在国民经济中起重要作用。 1.6 微生物代谢在环境方面的应用微生物降解是环境中去除污染物的主要途径。深人了解污染物在微生物内的代谢途径，将有助于人们优化生物降解的条件，从而实现快速的生物修复。这些代谢中间体大都通过萃取、分析方法进行逐个研究，并借助专家经验拟合出代谢途径，其动力学过程亦很少触及。代谢组学方法的采用有可能改变这一现状[2]。 1.7 利用微生物代谢进行赖氨酸的生产在许多微生物中，可用天冬氨酸作原料，通过分支代谢途径合成出赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。赖氨酸在人类和动物营养上是一种十分重要的必须氨基酸，因此，在食品、医药和畜牧业上需求量很大。但在代谢过程中，一方面由于赖氨酸对天冬氨酸激酶有反馈抑制作用，另一方面，由于天冬氨酸除用于合成赖氨酸外，还要作为合成甲硫氨酸和苏氨酸的原料，因此，在正常细胞内，就难以累积较高浓度的赖氨酸。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的高丝氨酸缺陷型菌株作为赖氨酸的发酵菌种。由于它不能合成高丝氨酸脱氢酶，故不能合成高丝氨酸，也不能产生苏氨酸和甲硫氨酸，在补给适量高丝氨酸的条件下，可在含较高糖浓度和铵盐的培养基上，产生大量的赖氨酸[3]。 1.8 微生物代谢与分子生物学方法的结合随着遗传学、分子生物学等方法的不断发展，人们越来越多地将这些方法运用到微生物的研究工作中。一些野生菌的合成能力或分泌能力有限，目前可通过人工诱变或构建高效的基因工程菌株等方法对其进行改造以扩大应用范围此外，现在许多细菌合成拮抗物质的基因已被克隆测序，为使植物获得微生物所具有的特殊功能，一种可能的方法是通过基因工程将目的基因导入植物体内，使植物直接表达活性物质[4]。 2 展望 2.1 微生物代谢在医药行业的展望微生物在代谢过程中可分泌蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等几十种胞外酶进入培养基，这些酶有的可以将药物成分分解转化，形成新的化合物，有的可水解植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶质等，使细胞破裂，利于有效成分溶出。特别是采用一些酶作用于药用植物材料，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素等物质降解，使细胞破裂，细胞间隙增加，减小细胞壁、细胞间物质传递屏障、对有效成分从胞内向胞外扩散的阻力减少，可促进有效成分的吸收提高。 2.2 微生物代谢在生理生化、微生物遗传育种方面的展望随着分子生物学理论与技术的飞速发展，尤其是基因组和后基因组时代的到来，传统上的生理学与遗传学的交叉融合越来越多，许多

《微生物》习题附答案

一．名词解释 1.巴氏消毒法： 2.致死温度： 3.同步生长： 4.生长限制因子 5.次生代谢物 6.温和噬菌体： 7.致死时间： 8.灭菌: 9.消毒与灭菌： 10．disinfection 消毒continuous culture 连续培养 11．纯培养：二．填空 1．混菌法平板计数，在10-2稀释度的平板中平均有32个细菌菌落，每毫升原始牛奶中有个__________细菌. 2．__________是在10分钟内将悬液中的所有微生物都杀死的最低温度。 3．__________ 酶能消除超氧化物自由基的毒害。 4．厌氧菌可生长在__________的培养基中 5根据细菌的生长曲线可将细菌的生长分为__________，__________, _________和__________ 四个时期，作为研究材料应取__________时期细菌最合适。 6．氢离子浓度（pH）可影响到细胞质膜电荷和养料吸收，大多数细菌的最适生长pH值为__________ 。 7书写莫诺（Monod）经验公式：__________，其含义是表示______________ . 8巴氏消毒采取的条件为：___________。 9高压蒸汽灭菌采取的条件为：_____________________。 10设一种细菌在接种时的细胞浓度为100个/ml，经400min的培养，细胞浓度增至10亿个/ml，则该菌在该段时间内的G为__________ ；R为__________ ；n为__________ 。（注：1/lg2=3.322，整个培养过程都处于对数期） 11好氧的微生物需要较____________（高、低）的氧化还原电位。厌氧的微生物需要较_____________（高、低）的氧化还原电位。 12烘箱热空气灭菌法的操作条件是控制温度在__________ ，维持时间为__________ 。

代谢组学在医药领域的应用与进展

代谢组学在医药领域的应用与进展一、学习指导 1.学习代谢组学的概念及内涵，掌握代谢组学的研究对象与分析方法。 2.熟悉代谢组学数据分析技术手段 3.了解代谢组学优势特点 4.了解代谢组学在医药领域的应用 5.了解代谢组学发展趋势二、正文基因组功能解析是后基因组时代生命科学研究的热点之一，由于基因功能的复杂性和生物系统的完整性，必然要从“整体”层面上来理解构成生物体系的各个模块功能。随着新的测量技术、高通量的分析方法、先进的信息科学和系统科学新理论的发展，加上生物学研究的深入和生物信息的大量积累，使得在系统水平上研究由分子生物学发现的组件所构成的生命体系成为可能[1]。系统生物学家们认为，将生命科学上升为“综合”科学的时机已经成熟，生命科学再次回到整合性研究的新高度，逐步由分子生物学时代进入到系统生物学时代[2]。系统生物学不同以往的实验生物学仅关注个别基因和蛋白质，它要研究所有基因、蛋白质，代谢物等组分间的所有相互关系，通过整合各组成成分的信息，以数学方法建立模型描述系统结构[3,4]。（一）代谢组学的概念及内涵代谢组学是继基因组学、转录组学和蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分，也是目前组学领域研究的热点之一。代谢组学术语在国际上有两个英文名，即metabolomics 和metabonomics。Metabolomics是由德国的植物学家Fiehn等通过对植物代谢物研究提出来的，认为代谢组学（metabolomics）是定性和定量分析单个细胞或单一类型细胞的代谢调控和代谢流中所有低分子量代谢产物，从而监测机体或活细胞中化学变化的一门科学[5]。英国Nicholson研究小组从毒理学角度分析大鼠尿液成份时提出了代谢组学（Metabonomics）的概念，认为代谢组学是通过考察生物体系受扰动或刺激后（如某个特定基因变异或环境变化后），其代谢产物的变化或代谢产物随时间的变化来研究生物体系的代谢途径的一种技术[6]。国内的代谢组学研究小组基本用metabonomics一词来表示“代谢组学”。严格地说，代谢组学所研究的对象应该包括生物系统中所有的代谢产物。但由于实际分析手段的局限性，只对各种代谢路径底物和产物的小分子物质（MW<1Kd）进行测定和分析。（二）代谢组学优势特点代谢组学作为系统生物学的一个重要组成部分，代谢组可以更好地反映体系表型生物机体是一个动态的、多因素综合调控的复杂体系，在从基因到性状的生物信息传递链中，机体需通过不断调节自身复杂的代谢网络来维持系统内部以及与外界环境的正常动态平衡[7]。

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微生物学试题库微生物学试题（一）一、写出下列名词解释的中文翻译及作出解释 1.Gram positive bacteria 2.parasporal crystal 3 ,colony 4, life cycle 5,capsule6,endospore 二、简答题 1，试述微生物与当代人类实践的重要关系？ 2，简述革兰氏染色的机制？ 3.微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个？为什么？三、填空(每空1分,共15分) 1.真核微生物核糖体类型为 _______ 。 2.大肠杆菌长为2.0μm,宽为0.5μm,其大小表示为_____ 。 3.研究细菌遗传、代谢性能常采用_____ 时期的细胞。 4.酵母菌细胞壁的主要成份_____和_______。 5.侵染寄主细胞后暂不引起细胞裂解的噬菌体称________ 。 6.微生物细胞的主要组成元素是______，_____，_______和_______。 7.食用菌是由 ______和 ____ 组成。 8.用物理或化学方法杀死物品上大部分微生物的过程称 ______ 。 9.细菌细胞的碳、氮营养比为______。 10.根瘤菌可与_________共生固氮四、学名互译 1.A.niger 2.B.subtilis 3. B.thuringiensis 4. A.oryzae 微生物学试题（一）答案：一，1，革兰氏阳性菌：细菌经革兰氏染色染色后最终染成紫色的菌 2，伴胞晶体：少数芽孢杆菌，在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形，方形，或不规则形的碱溶性蛋白质晶体称为半胞晶体 3，菌落：当单个细菌细胞或者一小堆同种细胞接种到固体培养基表面，当它占有一定的发展空间并处于适宜的培养条件下时，该细胞就会迅速生长繁殖并形成细胞堆，此即菌落。4，生命周期：指的是上一代生物个体经过一系列的生长，发育阶段而产生下一代个体的全部过程。 5，荚膜：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质 6，芽孢：某些细菌在其生长发育的后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠构造。二，1，①在微生物与工业发展的关系上，通过食品罐藏防腐，酿造技术的改造，纯种厌氧发酵的建立，液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的酿造技术迅速发展成工业发酵新技术； ②微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术；以菌增肥效和以菌促生长的微生物增产技术；以菌做饲料和以菌当蔬菜的单细胞蛋白和食用菌生产技术；以及以菌产沼气等生物能源技术。 ③微生物与环境保护的关系越来越受到当代全人类广泛的重视。微生物是占地球面积70%以上的海洋和其他水体中光合生产力的基础；是一切食物链的重要环节；是污水处理中的关键角色；是生态农业中最重要的一环；是自然界重要元素循环的首要推动者；以及是环境污染和监测的重要指示生物；等等。 ④微生物与在食品上的应用。调味品，发酵食品，酸乳，蔬菜加工。 ⑤微生物在医药方面的应用。抗菌素，维生素。 ⑥微生物在能源生产方面也有重要的作用。2，G+细菌由于其细胞壁较厚，肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，因失水而使得网孔缩小再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫和碘的复合物牢牢留在壁内，使得其保持紫色。反之，革兰氏阴性细菌因其细胞壁较薄，外膜层内酯含量高，肽聚糖层薄和交联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘的复合物的溶出，因此细胞退成无色。这时，再经沙黄等红色燃料复染，就使革兰氏阴性细菌呈现红色。而革兰氏阳性细菌则保留最初的紫色。3. 微生物的五大共性：（一）体积小，面积大（二）吸收多，转化快（三）生长旺，繁殖快（四）适应强，易变异（五）分布广，种类多其中最基本的是微生物的多样性，原因是：微生物因其体积小，重量轻和数量多等原因，可以到处传播以至达到“无孔不入”的地步。不论在动，植物体内外，还是土壤，河流，空气，平原，高山，深海，污水，垃圾，海底淤泥，冰川，盐湖，沙漠，甚至油井，酸性矿水和岩层下，都有大量与其相适应的各类微生物在活动着。三．填空 1. 80S 2. 0.5μm x2.0μm3对数生长 4.葡聚糖和甘露聚糖。 5.温和噬菌体6蛋白质，核酸，类脂和碳水化合物 7. 营养菌丝,生殖菌丝豆科植物共生固氮 8 灭菌。9. 6/1 10.豆科植物四．1.黑曲霉 2. 枯草芽孢杆菌 3. 苏云金芽孢杆菌4. 米曲霉微生物学试题（二）是非题（共10分。只需注明“对”或“错”） 1.大多数嗜热菌的G-C含量高于中温菌。 2.大肠杆菌属低等原核生物，所以其遗传物质只是一条松散的环状双链DNA，不存在DNA高级结构。 3.当菌体生长、氧吸收和糖利用的比速度下降时，青霉素的合成达到最高值。 4.初生F’菌株和次生F’菌株都属于部分二倍体。 5.分批培养时，细菌首先经历一个适应期，此期间细胞处于代谢活动的低潮，所以细胞数目并不增加。 6.渗透酶( permease)属于诱导酶，而其它种类的酶往往属于组成酶。 7.恒化培养与恒浊培养的区别在于前者的培养物群体始终处于对数生长期。 8.将HR病毒的外壳蛋白与TMV病毒的RNA混合，去感染烟草，则会出现TMV型病灶。若在感染前，用TMV抗体处理，则会钝化病毒，不出现TMV型病灶。 9.霉菌的基因重组常发生于准性生殖时，较少出现在有性生殖过程中。 10.营养物跨膜的主动运输必需依靠载体和能量，而被动扩散不需要载体和能量。二填充题（30分） 1 突变率10-10表示_ _ _ _ a_ _ _ 。 2 我们常采用_ _ a_ _ _ 浓度的NaCl 或0.1M_ _ _ b_ _ _ 来稀释菌液或清洗菌体细胞。因为_ _ c_ _ _ 。 3 在有机物为基质的生物氧化反应中，以氧为电子传递最终受体的方式称_ _ _ _ a_ _ _ _ ；以无机氧化物为最终电子受体的称_ _ b_ _ ；以有机物为最终电子受体的称_ _ _ _ c_ _ _ _ 。 4 常见的菌种保藏方法有_ _ _ _ a_ _ _ _ 、_ _ _ b_ _ _ 和_ _ _ c_ _ _ 等，其中_ _ _ d_ _ 方法保藏菌种的时间最长久。