第一章1、试述生长速率对细菌个体大小及其组分的影响。

答：生长速率对细菌个体大小的影响：生长培养基越丰富，细菌生长速率加快，其细胞的个子也越大，在同一种培养基内改变温度也会影响生长速率，但对细胞个子大小几乎没有影响。

快速生长经过一个细胞周期后达到新的平衡。

生长速率越快，细胞大小的差异也越大。

生长速率对细菌组分的影响：细胞中的DNA含量随生长速率的增加而下降。

一般来说，细菌生长越快，其个体越大，含RNA越多，其中大部分是核糖体。

生长速率随核糖体含量线性地增加。

在快速生长的细胞中RNA含量可以达到细胞的30%，每个细胞的DNA含量也随生长速率的提高而增加，但程度低一些，因此以细胞质量衡量，DNA 含量是减少的，细胞的外壳厚度通常不变，胞壁和质膜在整个细胞中的比例随细胞个体的增大而减少。

第二章1、试述微生物分解纤维素的生化机制。

答：微生物分解纤维素通过酶的作用。

1）纤维二糖水解酶，从纤维素链的非还原性末端降解得纤维二糖；2）外葡聚糖酶，从纤维素链的非还原性末端降解得葡萄糖；3）纤维二糖酶，将纤维二糖水解成葡萄糖；4）内葡聚糖酶，将长链聚合物水解成寡聚糖。

纤维素降解得第一个产物是纤维二糖，此产物在胞内可由纤维二糖磷酸酶转化为葡萄糖和葡萄糖-1-磷酸酯。

2、有的微生物能在乙酸为唯一碳源的培养基中生长，试阐述它怎样利用乙酸来合成己糖和戊糖。

答：乙酸可以在转酰基酶催化下形成乙酰CoA，乙酰CoA参与到乙醛酸循环中可以合成草酰乙酸。

草酰乙酸沿糖原异生途径即逆EMP可以合成己糖。

糖原异生途径的甘油-3磷酸和葡萄糖-6-磷酸又可以参与到磷酸戊糖循环中，合成戊糖。

3、腐胺（丁二胺）在细胞内是如何形成的？在细胞内有何生理意义？如何起作用？答：腐胺可通过精氨酸合成途径的中间体鸟氨酸或直接由精氨酸合成。

有外源精氨酸供应时，细胞内由鸟氨酸合成腐胺的方式占优势。

如供给细胞精氨酸，细胞中精氨酸的合成作用立即停止，并启动由精氨酸合成多胺系统。

生理意义：腐胺可以调节细胞的渗透压，保证细菌细胞内部的离子强度大致不变。

起作用：细胞内的腐胺浓度的变化同培养基的渗透压成正比。

培养基的渗透压增加引起腐胺的迅速排泄和K+的吸收，使细胞的渗透压也增加。

腐胺的排泄可以使离子强度保持大致不变，这是由于多价离子引起溶液的离子强度和渗透压强不一致。

4、某些微生物能在2C化合物为唯一碳源的培养基上生长，它是通过哪些途径得到细胞生长所需的3C以上的化合物，如核糖等？答：乙醛酸循环途径，2C化合物如乙酸+CoA→乙酰CoA+草酰乙酸→柠檬酸，走TCA循环途径生成草酰乙酸，在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶作用下生成磷酸烯醇式丙酮酸，克服1、3二个限速步骤，逆EMP途径生成葡萄糖，再走HMP途径生成核糖。

乙酸可以在转酰基酶催化下形成乙酰CoA，乙酰CoA参与到乙醛酸循环中可以合成草酰乙酸。

草酰乙酸沿糖原异生途径即逆EMP可以合成己糖。

糖原异生途径的甘油-3磷酸和葡萄糖-6-磷酸又可以参与到磷酸戊糖循环中，合成戊糖。

第三章：3、代谢网络中的节点是什么？分几类？用哪些方法判断？答：节点是指代谢网络中存在的分支之处，在不同条件下，代谢流分布变化较大的节点称为主节点。

节点分为柔性、半刚性和刚性。

B1）柔性：形如：S N P主副产物均有自身反馈抑制，流量容易改变，常用于选育耐反馈菌株。

B2）半刚性：形如：S N P副产物无自身反馈抑制，主产物有反馈抑制，流量改变较困难。

B3）刚性：形如：S N P主副产物均有自身反馈抑制，对对方有激活作用，流量比较稳定，难改变。

节点的判断：可用不同试验环境，不同突变株的代谢流分析来确定。

具体方法有：①动力学模型；②代谢物流分析；③物料平衡；④干扰一一响应试验。

2、用何法可以获得耐终产物反馈阻遏的突变株？答：（一）将经诱变处理过的野生型菌株涂布在含有末端代谢产物的结构类似物的琼脂平板上，培养一段时间之后大多数细胞被杀死，而那些发生了抗性突变的菌株则形成菌落，从而得到不受末端代谢产物调节作用的突变株。

（二）先用诱变方法除去对末端代谢产物反馈阻遏敏感的酶，使之成为营养缺陷型菌株，然后再对它进行诱变处理，使编码该酶的基因发生回复突变，突变的结果仅使酶的活性中心得到恢复，而能与末端产物结合的调节副位点，却不能发挥抑制酶活性的作用从而使末端产物不受抑制的积累。

3、试论述组成突变株的获得及富集方法。

答：1）在诱导物为限制性基质的恒化器中筛选，如一亲株经诱变的群体，生长在含有很低浓度的诱导物的恒化器中，这会有利于不需诱导物的组成型突变株的生长。

那些由于诱导物浓度很低而生长缓慢的亲株被恒化器逐渐淘汰，故恒化器起到一种富集组成型突变株的作用。

2）将菌株轮番在有、无诱导物的培养基中培养，在第一个生长周期在含葡萄糖的培养基中极少量的组成型突变株与占绝对优势的亲株将以同样的速率生长。

然后将此混合培养物放到以乳糖为唯一碳源的培养基中，这将有利于组成型突变株的生长；未突变的亲株需要诱导半乳糖苷酶的合成，因而经较长停滞期才开始生长，如此反复，最终使组成型突变株占优势。

3）使用诱导性能很差的基质，便可筛选出组成型突变株。

4）使用阻碍诱导作用的抑制剂，此法是让细胞生长在含有诱导物和诱导抑制剂的培养基中，因酶的诱导受抑制，只有那些不需要诱导物的突变株才能生长。

5）提高筛选效率的方法，尽管用上述方法能富集组成型突变株，但突变株的数量只是比原来相对提高，但与未突变株比还是占少数。

4、什么叫反馈抑制和反馈阻遏作用？它们在发生机制有何不同？答：反馈抑制一般针对紧接代谢途径支点后的酶，而阻遏往往影响从支点到终点的酶。

反馈抑制作用是末端代谢产物抑制器合成途径中参与前几步反应的酶活性的作用，反馈阻遏作用是末端代谢产物阻止整个代谢途径酶的合成作用。

起反馈抑制作用的因子是末端代谢产物反馈抑制剂和酶作用的基质不需要在大小、形状或所带电荷方面相似，这类酶活性的调节是通过变构效应实现的。

反馈阻遏的发生机制是辅阻遏物可激活阻遏蛋白，从而使阻遏物与操纵基因结合，从而阻止RNA聚合酶对结构基因的转录。

5、为什么有些突变株会对末端代谢产物的结构类似物产生抗性，并简述这类突变株对工业微生物选育的重要性。

答：答：解除了末端代谢产物反馈抑制或和阻遏。

A调节亚基发生变异。

B操纵子的控制基因发生变异，产生的调节蛋白对类似物不敏感。

结构类似物会与调节酶的调节亚基或和阻遏酶的原阻遏物结合，从而发生反馈抑制或和阻遏。

结构类似物不能参与正常代谢，所以会使未突变细胞饥饿而死。

而解除了反馈调节的菌株对结构类似物就具有“抗性”。

以此为筛子可筛选到大量积累末端代谢产物的菌株。

1、向发酵液添加次级代谢物的前体不一定能促进次级代谢物的合成，其原因是什么？答：①前体物质可能不被细胞吸收或者不能到达次级代谢产物合成的部位；②添加的物质可能对细胞本身的合成产生反馈抑制作用，而添加的物质又不是次级代谢合成所需的直接前体；③添加的前体不是次级代谢产物合成过程中起限制作用的物质，许多次级代谢过程受发酵液中高浓度的无机磷的抑制作用。

④抗生素合成过程的启动包含几种控制机制，除上面已述及的调节机制外，尚有两种机制：一种是细胞外的一些小分子效应物起辅阻遏物作用或抑制剂的作用，只有当这些辅阻遏物或抑制剂被初级代谢耗竭后次级代谢合成才启动，这种调节机制可解释碳源分解代谢物的调节，氮分解代谢物的调节和磷酸盐的控制作用，另一种是细胞在次级代谢启动前，必须合成一类诱导作用或激活作用的物质。

2、判断一化合物对抗生素合成起诱导物作用还是作为前体，其根据是什么？答：一般，可把那些能在生长期内促进抗生素生物合成的化合物看作诱导物，而前体往往指在生产期内，甚至蛋白质合成受阻的情况下也能促进抗生素生物合成的化合物。

诱导物能被非前体的结构类似物取代，如甲硫氨酸除了可作为头孢菌素合成的前体，更为重要的作用在于诱导节孢子的形成，而节孢子的多寡影响头孢菌素的合成，甲硫氨酸可被亮氨酸取代。

诱导物的另一个特征是诱导系数特别高。

3、为什么微生物的生长速率降低会诱导参与抗生素合成的酶的生成？答：首先，微生物生长速率的降低证明微生物的生长受到外界环境条件的限制，为细胞生长繁殖而进行的初级代谢活动已不能平衡的进行，结果会造成一些中间产物的积累，从而诱导参与次级代谢的酶的合成。

其次，细胞生长速率下降时可能会使细胞内已合成的生物大分子物质的转化作用加强，造成具有诱导作用的低分子物质浓度升高而产生诱导作用。

1、在发酵过程中，如何判断发酵液是否染杂菌？答：杂菌的发现，常用镜检或无菌试验方法，这是确认杂菌的依据，在染菌的初期，要从显微镜中发现是很难的，如能从视野中发现杂菌，染菌已很严重；无菌试验通常要十来个小时才能发现，再作处理为时已晚。

从一些状态参数，如DO变化的规律也可作为染菌预报的根据。

如过程污染好气性杂菌，DO会一反往常在较短时间内如2-5h下降到接近零，且长时间不回升，便很可能染菌;有时会出现杂菌污染后DO 反而升高的现象,这是因为生产菌受到杂菌的抑制,而杂菌本身又非十分好气,这样生产菌的呼吸大为减弱而使DO上升。

污染噬菌体常表现在发酵液变稀，DO迅速回升。

2、分批发酵过程分几期？长短受什么因素影响？答：停滞期（种子的活性、接种量、培养基的可利用性和浓度）加速期（同上）对数期（培养基中溶氧的可利用性和有害代谢产物的积累）减速器（菌对限制性基质的亲和力Ks）静止期死亡期（前面五个时期的长度和菌的初始浓度）。

3、分批发酵优缺点？答：优点：易操作、周期短、染菌机会少、产品质量易掌握。

缺点：不适用于测定其过程动力学；存在基质抑制问题，出现二次生长现象；对基质浓度敏感的产物或次级代谢物抗生素，用分批发酵不合适（产率低）。

4、发酵过程染菌补救措施答：①早期染菌，可适当改变生长参数，如降低发酵温度等；②加入某些抑制杂菌的化合物；③中后期染菌，若不是噬菌体，发酵液中会产生一定浓度的抗生素，对杂菌有抑制作用；④采用大接种量，生产菌能很快占优势。

5、染菌原因（途径）答：1、种子包括菌种室阶段出问题；2、培养基的配制和灭菌不彻底；3、设备上特别是空气除菌不彻底和过程操作的疏漏。