章微物代謝第學(xué)期學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁，共75頁。第1頁/共75頁第二頁，共75頁。第2頁/共75頁第三頁，共75頁。谷氨酸谷氨酸+NH3谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶 -酮戊二酸氧化酶酮戊二酸氧化酶第3頁/共75頁第四頁，共75頁。第4頁/共75頁第五頁，共75頁。第5頁/共75頁第六頁，共75頁。 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 能夠利用乙酸能夠利用乙酸(y sun)的微生物具有乙酰的微生物具有乙酰CoA合成酶，它使乙合成酶，它使乙酸酸(y sun)轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴＾D(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA； 然后在異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶的作用下進(jìn)入乙醛酸循然后在異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶的作用下進(jìn)入乙醛酸循環(huán)。環(huán)。 乙醛酸循環(huán)的主要反應(yīng)：乙醛酸循環(huán)的

2、主要反應(yīng)： 異檸檬酸異檸檬酸 琥珀酸琥珀酸 +乙醛酸乙醛酸 乙醛酸乙醛酸 + 乙酸乙酸(y sun) 蘋果酸蘋果酸 琥珀酸琥珀酸 + 乙酸乙酸(y sun) 異檸檬酸異檸檬酸 凈反應(yīng)：凈反應(yīng)：2乙酸乙酸(y sun) 蘋果酸蘋果酸第6頁/共75頁第七頁，共75頁。草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸琥珀酸琥珀酸異檸檬酸異檸檬酸蘋果酸蘋果酸延胡索酸延胡索酸乙醛酸乙醛酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoA乙酸乙酸(y sun)乙酸乙酸(y sun)第7頁/共75頁第八頁，共75頁。第8頁/共75頁第九頁，共75頁。第9頁/共75頁第十頁，共75頁。程中需要還原態(tài)鐵氧還蛋白，產(chǎn)物程中需要還原態(tài)鐵氧還蛋白，產(chǎn)物為丙酮

3、酸。為丙酮酸。凈反應(yīng)式為：凈反應(yīng)式為： 3CO2 + 10H + 2ATP 丙酮酸丙酮酸第10頁/共75頁第十一頁，共75頁。第11頁/共75頁第十二頁，共75頁。第12頁/共75頁第十三頁，共75頁。第13頁/共75頁第十四頁，共75頁。第14頁/共75頁第十五頁，共75頁。第15頁/共75頁第十六頁，共75頁。第16頁/共75頁第十七頁，共75頁。第17頁/共75頁第十八頁，共75頁。第18頁/共75頁第十九頁，共75頁。第19頁/共75頁第二十頁，共75頁。葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸ATPADPGlnGlu葡糖胺葡糖胺-6-磷酸磷酸 N-乙酰葡糖胺乙酰葡

4、糖胺-6-磷磷酸酸乙酰乙酰CoA CoAN-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸-UDP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 PiNADPH NADPN-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-1-磷酸磷酸 N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-UDPUTP PPi第20頁/共75頁第二十一頁，共75頁。第21頁/共75頁第二十二頁，共75頁。第22頁/共75頁第二十三頁，共75頁。G - M - P - P -類脂 M - P - P -類脂UDPUDP- G UDPUDP - M P -類脂Pi P - P -類脂桿菌(gnjn)肽萬古霉素5 甘氨酰-tRNA 5 tRNA插入(ch r)至膜外肽 聚糖合成處G - M - P - P -

5、類脂第23頁/共75頁第二十四頁，共75頁。第24頁/共75頁第二十五頁，共75頁。第25頁/共75頁第二十六頁，共75頁。第26頁/共75頁第二十七頁，共75頁。第27頁/共75頁第二十八頁，共75頁。第28頁/共75頁第二十九頁，共75頁。第29頁/共75頁第三十頁，共75頁。第30頁/共75頁第三十一頁，共75頁。第31頁/共75頁第三十二頁，共75頁。第32頁/共75頁第三十三頁，共75頁。第33頁/共75頁第三十四頁，共75頁。第三節(jié)第三節(jié) 微生物次級(jí)代謝微生物次級(jí)代謝(dixi)與次級(jí)代謝與次級(jí)代謝(dixi)產(chǎn)物產(chǎn)物初級(jí)(chj)代謝：次級(jí)(c j)代謝：一類與生物生存有關(guān)的、涉

6、及到產(chǎn)能代謝和耗能代謝的代謝類型，普遍存在于一切生物中。 微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)所必需所必需的物質(zhì)和能量的過程，稱為初級(jí)代謝。某些生物為了避免在初級(jí)代謝過程某種中間產(chǎn)物積累所造成的不利作用而產(chǎn)生的一類有利于生存的代謝類型?？梢哉J(rèn)為是某些生物在一定條件下通過突變獲得的一種適應(yīng)生存的方式。通過次級(jí)代謝合成的產(chǎn)物通常稱為次級(jí)代謝產(chǎn)物，大多是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等類型。第34頁/共75頁第三十五頁，共75頁。 初級(jí)代謝系統(tǒng)、代謝途徑和初級(jí)代謝產(chǎn)物在各類生物中基本相同。它是一類普遍存在于各類生物

7、中的一種(y zhn)基本代謝類型。 次級(jí)代謝只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中，并且代謝途徑和代謝產(chǎn)物因生物不同(b tn)而不同(b tn)，就是同種生物也會(huì)由于培養(yǎng)條件不同(b tn)而產(chǎn)生不同(b tn)的次級(jí)代謝產(chǎn)物。1、存在范圍及產(chǎn)物類型(lixng)不同 象病毒這類非細(xì)胞生物雖然不具備完整的初級(jí)代謝系統(tǒng)，但它們?nèi)跃哂胁糠值某跫?jí)代謝系統(tǒng)和具有利用宿主代謝系統(tǒng)完成本身的初級(jí)代謝過程的能力。第35頁/共75頁第三十六頁，共75頁。 例如某些青霉、芽孢(y bo)桿菌和黑曲霉在一定的條件下可以分別合成青霉素、桿菌肽和檸檬酸等次級(jí)代謝產(chǎn)物。Raulin培養(yǎng)基： 葡萄糖5%、酒石酸0.

8、27%、酒石酸銨0.27%、磷酸(ln sun)氫二銨0.04%、硫酸鎂0.027%硫酸銨0.017%、硫酸鋅0.005%、硫酸亞鐵0.005%CzapekDox培養(yǎng)基： 葡萄糖5%、硝酸納0.2%、磷酸(ln sun)氫二鉀0.1%、氯化鉀0.05%、硫酸鎂0.05%、硫酸亞鐵0.001%不同的微生物可產(chǎn)生不同的初級(jí)代謝產(chǎn)物：用于青霉菌的二種培養(yǎng)基：相同的微生物在不同條件下產(chǎn)生不同的初級(jí)代謝產(chǎn)物第36頁/共75頁第三十七頁，共75頁。 灰黃青素在CzapekDox培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)可以(ky)合成灰黃霉素，在Raulin培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)則合成褐菌素（fulvic acid）； 產(chǎn)黃青霉在在Raul

9、in中培養(yǎng)時(shí)可以(ky)合成青霉酸。但在CzapekDox中培養(yǎng)則不產(chǎn)青霉酸。 Penicillium urticae在含有0.510-8M的鋅離子的CzapekDox培養(yǎng)基里培養(yǎng)時(shí)合成的主要次級(jí)代謝產(chǎn)物是6-氨基水楊酸，但在含0.510-6M的鋅離子的CzapekDox培養(yǎng)基里培養(yǎng)時(shí)不合成6-氨基水楊酸，但可以合成大量的龍膽(ln dn)醇、甲基醌醇和棒曲霉素。第37頁/共75頁第三十八頁，共75頁。 次級(jí)代謝產(chǎn)物雖然也是從少數(shù)幾種初級(jí)代謝過程中產(chǎn)生的中間體或代謝產(chǎn)物衍生而來，但它的骨架碳原子的數(shù)量和排列上的微小變化，如氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在產(chǎn)物氧化水平上的微小變化都可以導(dǎo)致產(chǎn)生各

10、種各樣的次級(jí)代謝產(chǎn)物，并且每種類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物往往是一群化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似的不同(b tn)成分的混合物。例如，目前已知的新霉素有4種，桿菌肽、多粘菌素分別有10多種，而放線菌素有20多種等。第38頁/共75頁第三十九頁，共75頁。2、對(duì)產(chǎn)生者自身(zshn)的重要性不同 初級(jí)代謝產(chǎn)物，如單糖或單糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等單體以及由它們組成的各種大分子聚合物，蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等通常都是機(jī)體生存必不可少的物質(zhì)，只要在這些(zhxi)物質(zhì)的合成過程的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙，輕則引起生長停止、重則導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生突變或死亡。 次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)于產(chǎn)生者本身來說，不是機(jī)體生存所必需的物質(zhì)，即使在次級(jí)代謝的

11、某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙。不會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生長的停止或死亡，至多只是影響機(jī)體合成某種次級(jí)代謝產(chǎn)物的能力。第39頁/共75頁第四十頁，共75頁。 次級(jí)代謝產(chǎn)物一般對(duì)產(chǎn)生者自身的生命活動(dòng)無明確功能，不是機(jī)體生長與繁殖(fnzh)所必需的物質(zhì)，也有人把超出生理需求的過量初級(jí)代謝產(chǎn)物也看作是次級(jí)代謝產(chǎn)物。 次級(jí)代謝產(chǎn)物通常都分泌到胞外，有些與機(jī)體的分化有一定的關(guān)系，并在同其它生物的生存競爭中起著重要的作用。許多次級(jí)代謝產(chǎn)物通常對(duì)人類和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大影響。第40頁/共75頁第四十一頁，共75頁。3、同微生物生長過程的關(guān)系(gun x)明顯不同 初級(jí)代謝自始至終存在于一切生活的機(jī)體中，同機(jī)體的生長過程呈平行關(guān)

12、系； 次級(jí)代謝則是在機(jī)體生長的一定時(shí)期(shq)內(nèi)（通常是微生物的對(duì)數(shù)生長期末期或穩(wěn)定期）產(chǎn)生的，它與機(jī)體的生長不呈平行關(guān)系，一般可明顯地表現(xiàn)為機(jī)體的生長期和次級(jí)代謝產(chǎn)物形成期二個(gè)不同的時(shí)期(shq)。第41頁/共75頁第四十二頁，共75頁。4、對(duì)環(huán)境條件(tiojin)變化的敏感性或遺傳穩(wěn)定性上明顯不同 初級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件的變化敏感性?。催z傳穩(wěn)定性大），而次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件變化很敏感，其產(chǎn)物的合成往往(wngwng)因環(huán)境條件變化而停止。第42頁/共75頁第四十三頁，共75頁。 另外，催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶往往是一些誘導(dǎo)酶，它們是在產(chǎn)生菌對(duì)數(shù)生長末期或穩(wěn)定生長期里，由于某種中間代

13、謝產(chǎn)物積累而誘導(dǎo)機(jī)體合成的一種能催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶，這些酶通常(tngchng)因環(huán)境條件變化而不能合成。 相對(duì)來說催化初級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶專一性強(qiáng)，催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的某些酶專一性不強(qiáng)，因此在某種次級(jí)代產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基中加入(jir)不同的前體物時(shí)，往往可以導(dǎo)致機(jī)體合成不同類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物。第43頁/共75頁第四十四頁，共75頁。 初級(jí)代謝是次級(jí)代謝的基礎(chǔ)(jch)，它可以為次級(jí)代謝產(chǎn)物合成提供前體物和所需要的能量； 初級(jí)代謝產(chǎn)物合成中的關(guān)鍵性中間體也是次級(jí)代謝產(chǎn)物合成中的重要中間體物質(zhì)。 而次級(jí)代謝則是初級(jí)代謝在特定條件下的繼續(xù)與發(fā)展，避免初級(jí)代謝過程中某種（或某些）中間體或產(chǎn)物

14、過量積累對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的毒害作用。5、某些機(jī)體、某些機(jī)體(jt)內(nèi)存在的二種既有聯(lián)系又有區(qū)內(nèi)存在的二種既有聯(lián)系又有區(qū)別的代謝類型別的代謝類型第44頁/共75頁第四十五頁，共75頁。初級(jí)代謝與初級(jí)代謝的關(guān)系(gun x)（總結(jié)） 1、存在(cnzi)范圍及產(chǎn)物類型不同2、對(duì)產(chǎn)生(chnshng)者自身的重要性不同3、同微生物生長過程的關(guān)系明顯不同4、對(duì)環(huán)境條件變化的敏感性或遺傳穩(wěn)定 性上明顯不同5、某些機(jī)體內(nèi)存在的二種既有聯(lián)系又有 區(qū)別的代謝類型第45頁/共75頁第四十六頁，共75頁。第46頁/共75頁第四十七頁，共75頁。變化，都可以導(dǎo)致產(chǎn)生的次級(jí)代謝變化，都可以導(dǎo)致產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物各種各樣，并

15、且每種類型的次產(chǎn)物各種各樣，并且每種類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物往往是一群化學(xué)結(jié)構(gòu)非級(jí)代謝產(chǎn)物往往是一群化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似而成分不同的混合物。而初常相似而成分不同的混合物。而初級(jí)代謝產(chǎn)物的性質(zhì)與類型在各類生級(jí)代謝產(chǎn)物的性質(zhì)與類型在各類生物里相同或基本相同，在機(jī)體的生物里相同或基本相同，在機(jī)體的生長與繁殖上起著重要而相似的作用。長與繁殖上起著重要而相似的作用。第47頁/共75頁第四十八頁，共75頁。第48頁/共75頁第四十九頁，共75頁。第49頁/共75頁第五十頁，共75頁。第50頁/共75頁第五十一頁，共75頁。第51頁/共75頁第五十二頁，共75頁。此外，在許多霉菌、放線菌此外，在許多霉菌、放線菌和細(xì)菌

16、和細(xì)菌(xjn)(包括假單胞菌、芽包括假單胞菌、芽孢桿菌和固氮菌等孢桿菌和固氮菌等)的培養(yǎng)液中積的培養(yǎng)液中積累有吲哚乙酸和萘乙酸等生長素類累有吲哚乙酸和萘乙酸等生長素類物質(zhì)。物質(zhì)。第52頁/共75頁第五十三頁，共75頁。第53頁/共75頁第五十四頁，共75頁。第54頁/共75頁第五十五頁，共75頁。第55頁/共75頁第五十六頁，共75頁。第56頁/共75頁第五十七頁，共75頁。 第57頁/共75頁第五十八頁，共75頁。第58頁/共75頁第五十九頁，共75頁。第59頁/共75頁第六十頁，共75頁。第60頁/共75頁第六十一頁，共75頁。第61頁/共75頁第六十二頁，共75頁。第62頁/共75頁第

17、六十三頁，共75頁。第63頁/共75頁第六十四頁，共75頁。 C.glutamicum的代謝調(diào)節(jié)(tioji)與賴氨酸生產(chǎn)為反饋抑制為阻遏第64頁/共75頁第六十五頁，共75頁。第65頁/共75頁第六十六頁，共75頁。第66頁/共75頁第六十七頁，共75頁。第67頁/共75頁第六十八頁，共75頁。c.控制控制(kngzh)細(xì)胞膜細(xì)胞膜的滲透性的滲透性 在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，生物素的濃度對(duì)谷氨酸的累積在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，生物素的濃度對(duì)谷氨酸的累積量有明顯的影響，只有把生物素的濃度控制在亞適量的情量有明顯的影響，只有把生物素的濃度控制在亞適量的情況下，才能況下，才能(cinng)分泌大量的谷氨酸。分泌大量的谷氨酸。原因：生物原因：生物(shngw)素是脂肪酸生物素是脂肪酸生物(shngw)合成中乙酰合成中乙酰-CoA羧化酶的輔基，此酶可催化乙酰羧化酶的輔基，此酶可催化乙酰-CoA羧化并生成丙二羧化并生成丙二酸單酰酸單酰-CoA，進(jìn)而合成細(xì)胞膜噒脂的主要成分，進(jìn)而合成細(xì)胞膜噒脂的主要成分脂肪酸。脂肪酸。 因此控制生物素的含量就可以改變細(xì)胞膜的成分，因此控制生物素的含量就可以改變細(xì)胞膜的成分，進(jìn)而改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。進(jìn)而改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。第68頁/共75頁第六十九頁，共75頁。第69頁/共75頁第七十頁，共75頁。第70頁/共75頁第七十一頁，共