微生物學(xué)：第五章 微生物的代謝

第四章微生物的代謝（MicrobialMetabolism

）第一節(jié)微生物的能量代謝第二節(jié)分解代謝與合成代謝的關(guān)系第三節(jié)微生物合成代謝特例第四節(jié)代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)及發(fā)酵生產(chǎn)第一節(jié)微生物的能量代謝一、代謝概論二、微生物產(chǎn)能代謝化能異養(yǎng)微生物的生物氧化與產(chǎn)能化能自養(yǎng)微生物的生物氧化與產(chǎn)能光能營養(yǎng)微生物的生物氧化與產(chǎn)能一、代謝概論（Metabolism

）代謝(metabolism)是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱，它主要由分解代謝(catabolism)和合成代謝(anabolism)兩個過程組成。分解代謝:是指細(xì)胞將大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì)，并在這個過程中產(chǎn)生能量。合成代謝:是指細(xì)胞利用簡單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子的過程，在這個過程中要消耗能量。第一階段是將蛋白質(zhì)、多糖及脂類等大分子營養(yǎng)物質(zhì)降解成為氨基酸、單糖及脂肪酸等小分子物質(zhì)；第二階段是將第一階段產(chǎn)物進(jìn)一步降解成更為簡單的乙酰輔酶A、丙酮酸以及能進(jìn)入三羧酸循環(huán)的某些中間產(chǎn)物，在這個階段會產(chǎn)生一些ATP、NADH及FADH2；第三階段是通過三羧酸循環(huán)將第二階段產(chǎn)物完全降解生成CO2，并產(chǎn)生ATP、NADH及FADH2。

●第二和第三階段產(chǎn)生的ATP、NADH及FADH2通過電子傳遞鏈被氧化，可產(chǎn)生大量的ATP。分解代謝的三個階段最初能源有機物日光還原態(tài)無機物通用能源ATP化能異養(yǎng)型光能營養(yǎng)型化能自養(yǎng)型ATP的結(jié)構(gòu)二、微生物產(chǎn)能代謝生物氧化異養(yǎng)微生物的生物氧化自養(yǎng)微生物的生物氧化能量轉(zhuǎn)換生物氧化:

分解代謝實際上是物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量的過程，這個過程也稱為生物氧化，是一個產(chǎn)能代謝過程。

不同類型微生物進(jìn)行生物氧化所利用的物質(zhì)是不同的，異養(yǎng)微生物利用有機物，自養(yǎng)微生物則利用無機物，通過生物氧化來進(jìn)行產(chǎn)能代謝。1.生物氧化2.異養(yǎng)微生物的生物氧化異養(yǎng)微生物氧化有機物的方式，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子受體的不同可分成發(fā)酵和呼吸兩種類型，而呼吸又可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式。生物氧化的形式某物質(zhì)與氧結(jié)合；脫氫；失去電子生物氧化的過程脫氫（電子）；遞氫（電子）；受氫（電子）生物氧化的功能產(chǎn)能量ATP；產(chǎn)還原力【H】；產(chǎn)小分子中間代謝產(chǎn)物生物氧化的類型有氧呼吸；無氧呼吸；發(fā)酵NAD:尼克(煙）酰胺腺嘌呤二核苷酸NADP:尼克(煙）酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸FAD:黃素腺嘌呤二核苷酸FMN:黃素單核苷酸VitB2和黃素輔酶1）別名：核黃素2）組成：核糖醇和6，7-二甲基異咯嗪3）形成的輔基：

FAD和FMN

CH3CH3NCCNHNNOOCH2CHCHCHCH2OPOOHOHOHOOHOCH2OHOHNNNH2NNFMNFAD4)功能：在脫氫酶催化的氧化-還原反應(yīng)中，起著電子和質(zhì)子的傳遞體作用

FAD+2H=FADH2FMN+2H=FMNH2VitPP(VB5)1)別名:尼克（煙）酸和尼克（煙）酰胺2)結(jié)構(gòu)特點:吡啶衍生物，3)形成的輔酶:NAD+

和NADP+NAD+:煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,輔酶INADP+:煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,輔酶II—多種氧化還原酶的輔酶

4)功能：作為脫氫酶的輔酶，在催化底物時通過氧化態(tài)與還原態(tài)的互變而傳遞氫

NAD++2H=NADH+H+NADP++2H=NADPH+H+

FAD+2H=FADH2FMN+2H=FMNH2NAD++2H=NADH+H+NADP++2H=NADPH+H+●發(fā)酵(fermentation)是指微生物細(xì)胞將有機物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物（內(nèi)源性中間代謝物），同時釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。●發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有糖類、有機酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要?！裆矬w內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解(glycolysis)，主要分為四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑EMP途徑（糖酵解途徑，己糖二磷酸途徑）供應(yīng)ATP形式的能量和NADH2形式的還原力是連接其他幾個重要代謝途徑的橋梁（TCA,HMP,ED)為生物合成提供多種中間代謝產(chǎn)物通過逆向反應(yīng)可進(jìn)行多糖合成HMP途徑（單磷酸己糖途徑）提供還原力（NADPH2）：是合成脂肪酸、類固醇和谷氨酸的供氫體。為生物合成提供中間代謝產(chǎn)物：如核酮糖-5-磷酸擴大了碳源利用范圍（C3-C7)產(chǎn)能（ATP)連接EMP途徑。ED途徑（KDPG途徑）缺乏完整EMP途徑的一種替代途徑具有一特征性酶，KDPG醛縮酶和一特征性反應(yīng)終產(chǎn)物為2分子丙酮酸產(chǎn)能效率低2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）

磷酸戊糖解酮酶（PK）途徑

磷酸已糖解酮酶HK途徑

呼吸作用：微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD（P）+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或其它還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程，稱為～有氧呼吸在發(fā)酵過程中，葡萄糖經(jīng)糖酵解作用形成的丙酮酸在厭氧條件下轉(zhuǎn)變成不同的發(fā)酵產(chǎn)物，在有氧呼吸過程中，丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)，被徹底氧化生成CO2和水，同時釋放大量能量。無氧呼吸某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行的呼吸作用。丙酮酸在進(jìn)入三羧酸循環(huán)之先要脫羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和草酰乙酸縮合成檸檬酸再進(jìn)入三羧酸循環(huán)。循環(huán)的結(jié)果是乙酰CoA被徹底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可產(chǎn)生12分子的ATP，草酰乙酸參與反應(yīng)而本身并不消耗。TCA循環(huán)的重要特點（1）循環(huán)一次的結(jié)果是乙酰CoA的乙酰基被氧化為2分子CO2,并重新生成1分子草酰乙酸；（2）整個循環(huán)有四步氧化還原反應(yīng)，其中三步反應(yīng)中將NAD+還原為NADH+H+，另一步為FAD還原；（3）為糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化中心樞紐。（4）循環(huán)中的某些中間產(chǎn)物是一些重要物質(zhì)生物合成的前體；（5）生物體提供能量的主要形式；（6）為人類利用生物發(fā)酵生產(chǎn)所需產(chǎn)品提供主要的代謝途徑。如檸檬酸發(fā)酵；Glu發(fā)酵等。TCA的樞紐地位

存在TCA循環(huán)菌株：各種好氧微生物

①酵母型酒精發(fā)酵②同型乳酸發(fā)酵③丙酸發(fā)酵④混合酸發(fā)酵⑤2,3—丁二醇發(fā)酵⑥丁酸發(fā)酵丙酮酸的發(fā)酵產(chǎn)物

C6H12O62CH3COCOOH2CH3CHO2CH3CH2OHNADNADH2-2CO2EMP2ATP乙醇脫氫酶①酵母菌的乙醇發(fā)酵：※該乙醇發(fā)酵過程只在pH3.5~4.5以及厭氧的條件下發(fā)生。乙醇發(fā)酵★當(dāng)發(fā)酵液處在堿性條件下，酵母的乙醇發(fā)酵會改為甘油發(fā)酵。原因：該條件下產(chǎn)生的乙醛不能作為正常受氫體，結(jié)果2分子乙醛間發(fā)生歧化反應(yīng)，生成1分子乙醇和1分子乙酸；CH3CHO+H2O+NAD+CH3COOH+NADH+H+CH3CHO+NADH+H+CH3CH2OH+NAD+

此時也由磷酸二羥丙酮擔(dān)任受氫體接受3-磷酸甘油醛脫下的氫而生成-磷酸甘油，后者經(jīng)-磷酸甘油酯酶催化，生成甘油。2葡萄糖2甘油+乙醇+乙酸+2CO2葡萄糖2-酮-3-脫氧-6-磷酸-葡萄糖酸3-磷酸甘油醛

丙酮酸丙酮酸乙醇

乙醛2乙醇2CO22H2H+ATP2ATP菌種：運動發(fā)酵單胞菌等途徑：ED②細(xì)菌的乙醇發(fā)酵乳酸發(fā)酵乳酸細(xì)菌能利用葡萄糖及其他相應(yīng)的可發(fā)酵的糖產(chǎn)生乳酸，稱為乳酸發(fā)酵。由于菌種不同，代謝途徑不同，生成的產(chǎn)物有所不同，將乳酸發(fā)酵又分為同型乳酸發(fā)酵、異型乳酸發(fā)酵和雙歧桿菌發(fā)酵。同型乳酸發(fā)酵：（經(jīng)EMP途徑）異型乳酸發(fā)酵：（經(jīng)HMP途徑）葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2(1,3-二-磷酸甘油酸）

2乳酸

2丙酮酸2NAD+2NADH4ATP4ADP2ATP2ADP同型乳酸發(fā)酵葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛乳酸乙酰磷酸NAD+NADHNAD+NADHATPADP乙醇

乙醛

乙酰CoA2ADP2ATP-2H-CO2異型乳酸發(fā)酵3.自養(yǎng)微生物的生物氧化氨的氧化硫的氧化鐵的氧化氫的氧化一些微生物可以從氧化無機物獲得能量，同化合成細(xì)胞物質(zhì)，這類細(xì)菌稱為化能自養(yǎng)微生物。它們在無機能源氧化過程中通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。氨的氧化NH3和NO2-是可以用作能源的最普通的無機氮化合物，能被硝化細(xì)菌所氧化，硝化細(xì)菌可分為兩個亞群：亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌。氨氧化為硝酸的過程可分為兩個階段，先由亞硝化細(xì)菌將氨氧化為亞硝酸，再由硝化細(xì)菌將亞硝酸氧化為硝酸。由氨氧化為硝酸是通過這兩類細(xì)菌依次進(jìn)行的。注：硝化細(xì)菌都是一些專性好氧的革蘭氏陽性細(xì)菌，以分子氧為最終電子受體，且大多數(shù)是專性無機營養(yǎng)型。硫的氧化硫桿菌能夠利用一種或多種還原態(tài)或部分還原態(tài)的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸鹽、多硫酸鹽和亞硫酸鹽)作能源。H2S首先被氧化成元素硫，隨之被硫氧化酶和細(xì)胞色素系統(tǒng)氧化成亞硫酸鹽，放出的電子在傳遞過程中可以偶聯(lián)產(chǎn)生四個ATP。亞硫酸鹽的氧化可分為兩條途徑，一是直接氧化成SO42-的途徑，由亞硫酸鹽-細(xì)胞色素c還原酶和末端細(xì)胞色素系統(tǒng)催化，產(chǎn)生一個ATP；二是經(jīng)磷酸腺苷硫酸的氧化途徑，每氧化一分子SO32-產(chǎn)生2.5個ATP。鐵的氧化從亞鐵到高鐵狀態(tài)的鐵的氧化，對于少數(shù)細(xì)菌來說也是一種產(chǎn)能反應(yīng)，但從這種氧化中只有少量的能量可以被利用。亞鐵的氧化僅在嗜酸性的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus

ferrooxidans)中進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。在低pH環(huán)境中這種菌能利用亞鐵氧化時放出的能量生長。在該菌的呼吸鏈中發(fā)現(xiàn)了一種含銅蛋白質(zhì)(rusticyanin)，它與幾種細(xì)胞色素c和一種細(xì)胞色素a1氧化酶構(gòu)成電子傳遞鏈。在電子傳遞到氧的過程中細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有質(zhì)子消耗，從而驅(qū)動ATP的合成。氫的氧化氫細(xì)菌都是一些呈革蘭氏陰性的兼性化能自養(yǎng)菌。它們能利用分子氫氧化產(chǎn)生的能量同化CO2，也能利用其他有機物生長。氫細(xì)菌的細(xì)胞膜上有泛醌、維生素K2及細(xì)胞色素等呼吸鏈組分。在氫細(xì)菌中，電子直接從氫傳遞給電子傳遞系統(tǒng)，電子在呼吸鏈傳遞過程中產(chǎn)生ATP。底物水平磷酸化

(substratelevelphosphorylation)

物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。底物水平磷酸化既存在于發(fā)酵過程中，也存在于呼吸作用過程中。氧化磷酸化

(oxidativephosphorylation)物質(zhì)在生物氧化過程中形成的NADH和FADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個過程中偶聯(lián)著ATP的合成，這種產(chǎn)生ATP的方式稱為氧化磷酸化。一分子NADH和FADH2可分別產(chǎn)生3個和2個ATP。氧化磷酸化物質(zhì)在生物氧化過程中形成的NADH2和FADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個過程中偶聯(lián)著ATP的合成，這種產(chǎn)生ATP的方式叫氧化磷酸化。

ATPATPATP光合磷酸化(photophosphorylation)光合作用是自然界一個極其重要的生物學(xué)過程，其實質(zhì)是通過光合磷酸化將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，以用于從CO2合成細(xì)胞物質(zhì)。行光合作用的生物體除了綠色植物外，還包括光合微生物，如藻類、藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌(包括紫色細(xì)菌、綠色細(xì)菌、嗜鹽菌等)。它們利用光能維持生命，同時也為其他生物(如動物和異養(yǎng)微生物)提供了賴以生存的有機物。光合色素光合單位光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化光合色素

光合色素是光合生物所特有的色素，是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的關(guān)鍵物質(zhì)。共分三類：葉綠素(chl)或細(xì)菌葉綠素(Bchl)，類胡蘿卜素和藻膽素。細(xì)菌葉綠素具有和高等植物中的葉綠素相類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，兩者的區(qū)別在于側(cè)鏈基團的不同，以及由此而導(dǎo)致的光吸收特性的差異。類胡蘿卜素雖然不直接參加光合反應(yīng)，但它們有捕獲光能的作用，能把吸收的光能高效地傳給細(xì)菌葉綠素(或葉綠素)。所有光合生物都有類胡蘿卜素。藻膽素因具有類似膽汁的顏色而得名，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與葉綠素相似，都含有四個毗咯環(huán)，但藻膽素沒有長鏈植醇基，也沒有鎂原子，而且四個毗咯環(huán)是直鏈的。光合單位光合色素分布于兩個“系統(tǒng)”，分別稱為“光合系統(tǒng)Ⅰ”和“光合系統(tǒng)Ⅱ”。每個系統(tǒng)即為一個光合單位，其光合色素的成分和比例不同。一個光合單位由一個光捕獲復(fù)合體和一個反應(yīng)中心復(fù)合體組成。光捕獲復(fù)合體含有菌綠素和類胡蘿卜素，它們吸收一個光子后，引起波長最長的菌綠素(P870)激活，從而傳給反應(yīng)中心，激發(fā)態(tài)的P870可釋放出一個高能電子。光合磷酸化光合磷酸化是指光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)一個葉綠素分子吸收光量子時，葉綠素性質(zhì)上即被激活，導(dǎo)致葉綠素(或細(xì)菌葉綠素)釋放一個電子而被氧化，釋放出的電子在電子傳遞系統(tǒng)中的傳遞過程中逐步釋放能量，這就是光合磷酸化的基本動力。環(huán)式光合磷酸化與非環(huán)式光合磷酸化

光合細(xì)菌主要通過環(huán)式光合磷酸化作用產(chǎn)生ATP，如紫色硫細(xì)菌高等植物、藻類和藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行非環(huán)式光合磷酸化。①電子傳遞途徑屬循環(huán)式的；②產(chǎn)ATP；③NAD(P)H+H+中的[H]是來自H2S等無機氫供體；④無O2產(chǎn)生。環(huán)式光合磷酸化特點：環(huán)式光合磷酸化

非環(huán)式光合磷酸化

藍(lán)細(xì)菌①電子的傳遞途徑屬非循環(huán)式的；②在有氧條件下進(jìn)行；③有兩個光合系統(tǒng)，其中色素系統(tǒng)I（PSI）含葉綠素a，可以吸收利用紅光，反應(yīng)中心的吸收光波為“P700”，色素系統(tǒng)II（PSII）含葉綠素b，可以吸收利用藍(lán)光，反應(yīng)中心的吸收光波為“P680”；④反應(yīng)中同時有ATP（產(chǎn)自PSII）、NAD(P)H+H+（產(chǎn)自PSI）和O2產(chǎn)生；⑤NAD(P)H+H+中的[H]是來自H2O分子光解后的H+和電子。非循環(huán)光合磷酸化特點：藍(lán)細(xì)菌的非環(huán)式光合磷酸化系統(tǒng)綠色細(xì)菌的非環(huán)式電子傳遞途徑比較項目非環(huán)光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化生物體植物、藻類、藍(lán)細(xì)菌光合細(xì)菌葉綠素類型葉綠素等細(xì)菌葉綠素等PSI有有PSII有無氧的產(chǎn)生有無還原力[H]來自水的光解來自H2S等無機氫供體兩種光合作用比較3）嗜鹽菌紫膜的光合作用一種只有嗜鹽菌才有的，無葉綠素或細(xì)菌葉綠素參與的獨特的光合作用。嗜鹽菌是一類必須在高鹽（3.5~5.0mol/LNaCl）環(huán)境中才能生長的古細(xì)菌。嗜鹽菌可通過兩條途徑獲取能量：有氧條件下的氧化磷酸化途徑；

無氧條件下的紫膜光合磷酸化途徑。嗜鹽菌在無氧條件下，利用光能所造成的紫膜蛋白上視黃醛輔基構(gòu)像的變化，將質(zhì)子不斷驅(qū)至膜外，從而在膜的兩側(cè)建立一個質(zhì)子動勢，推動ATP酶合成ATP。

嗜鹽菌細(xì)胞膜紅色部分（紅膜）紫色部分（紫膜）主要含細(xì)胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸鏈載體在膜上呈斑片狀（直徑約0.5mm）獨立分布，其總面積約占細(xì)胞膜的一半，主要由細(xì)菌視紫紅質(zhì)組成。

實驗發(fā)現(xiàn)，在波長為550-600nm的光照下，嗜鹽菌ATP的合成速率最高，而這一波長范圍恰好與細(xì)菌視紫紅質(zhì)的吸收光譜相一致。

無O2條件下進(jìn)行；不產(chǎn)O2；

最簡單的光合磷酸化反應(yīng)；無葉綠素和細(xì)菌葉綠素，光合色素是紫膜上的視紫紅質(zhì)。嗜鹽菌紫膜的光合作用特點：第二節(jié)分解代謝與合成代謝的關(guān)系一、兩用代謝途徑二、代謝物補償途徑第三節(jié)微生物合成代謝特例一、自養(yǎng)微生物的二氧化碳固定卡爾文循環(huán)、厭氧乙酰-CoA途徑、逆向TCA途徑、羧基丙酸途徑二、生物生物固氮固氮微生物（自生固氮菌、共生固氮菌、聯(lián)合固氮菌）生物固氮機理三、微生物次生代謝產(chǎn)物細(xì)胞物質(zhì)的合成CO2的固定生物固氮二碳化合物的同化糖類的合成氨基酸的合成核苷酸的合成其他耗能反應(yīng)：運動、運輸、生物發(fā)光卡爾文循環(huán)自養(yǎng)微生物的CO2固定

1）Calvin循環(huán)（Calvincycle）

2）還原性TCA循環(huán)途徑

循環(huán)中特有酶：磷酸核酮糖激酶和核酮糖羧化酶。循環(huán)分三個階段：①羧化反應(yīng)（核酮糖-1,5-二磷酸通過核酮糖羧化酶將CO2固定，轉(zhuǎn)變?yōu)?個甘油酸-3-磷酸，重復(fù)3次，產(chǎn)生6個C3化合物）②還原反應(yīng)（甘油酸-3-磷酸被還原成甘油醛-3-磷酸）③CO2受體的再生（1個甘油醛-3-磷酸逆EMP途徑生成葡萄糖，其余5個再生出3個核酮糖-1,5-二磷酸分子，以便重新接受CO2分子）。CO2通過琥珀酰-CoA的還原性羧化生成-酮戊二酸而被固定生物固氮若把光合作用看作是地球上最重要的生物化學(xué)反應(yīng)的話，則生物固氮應(yīng)當(dāng)是地球上僅次于光合作用的第二個最重要的生物化學(xué)反應(yīng)。生物固氮是指分子氮通過固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的過程。固氮微生物的種類自生固氮菌：能獨立進(jìn)行固氮的微生物。如固氮單胞菌屬、紅螺菌屬。共生固氮菌：必須與它種生物共生在一起才能固氮的微生物。如根瘤菌屬、地衣等。聯(lián)合固氮菌：必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進(jìn)行固氮的微生物。如Bacillus、Azotobacter等。二、生物固氮作用

微生物將氮還原為氨的過程稱為生物固氮(一)固氮微生物的種類具有固氮作用的微生物近50個屬，包括細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌

根據(jù)固氮微生物與高等植物以及其他生物的關(guān)系，可以把它們分為三大類自生固氮菌共生固氮菌聯(lián)合固氮菌a.自生固氮菌一類不依賴于它種生物共生而能獨立進(jìn)行固氮的生物自生固氮菌好氧：固氮菌屬、氧化亞鐵硫桿菌屬、藍(lán)細(xì)菌等兼性厭氧：克雷伯氏菌屬、紅螺菌屬等厭氧：巴氏梭菌、著色菌屬、銅綠假單菌胞菌屬等b.共生固氮菌必須與它種生物共生在一起才能進(jìn)行固氮的生物共生固氮菌非豆科：弗蘭克氏菌屬等滿江紅：滿江紅魚腥藍(lán)細(xì)菌等根瘤豆科植物：根瘤菌屬等植物地衣：魚腥藍(lán)細(xì)菌屬等地衣滿江紅魚腥藻c.聯(lián)合固氮菌必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進(jìn)行固氮的生物聯(lián)合固氮菌根際：生脂固氮螺菌芽孢桿菌屬等葉面：克雷伯氏菌屬、固氮菌屬等動物腸道：腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等（二）根瘤菌和根瘤的形成根瘤菌存在于土壤中，是有周生鞭毛可運動的G-桿狀菌。根瘤菌與豆科植物共生并固定大氣中的氮。根瘤菌與豆科植物共生有一定的但不是很嚴(yán)格的特專性，例如與蠶豆共生的根瘤菌，可與豌豆共生，但不能與大豆共生。根據(jù)宿主,伯杰氏細(xì)菌手冊中將根瘤菌屬分為六個種：（1）豌豆根瘤菌

（2）菜豆根瘤菌

（3）三葉草根瘤菌

（4）羽扇豆根瘤菌

（5）大豆根瘤菌

（6）苜蓿根瘤菌根瘤菌和根瘤的形成根瘤菌形態(tài)根瘤菌特點感染性專一性有效性根瘤菌的形成：根瘤菌與豆科植物形成根瘤而固氮。根瘤的形成是從根瘤菌侵入豆科植物的根毛開始。豆科植物根的分泌物可刺激根瘤菌的生長。如其中的色氨酸，細(xì)菌在侵入根毛前，將根系分泌的色氨酸轉(zhuǎn)變成吲哚乙酸，吲哚乙酸可使一些根毛發(fā)生卷曲，變軟,于是根瘤菌從根毛侵入植物，并不斷增殖，在根部細(xì)胞內(nèi)形成侵入線，根瘤菌通過所形成的侵入線進(jìn)而到達(dá)皮層深處，這時植物皮層細(xì)胞受到根瘤菌所產(chǎn)生的細(xì)胞分裂素的刺激而加速分裂，從而使皮層加厚形成側(cè)瘤。根瘤中有新分化的輸導(dǎo)組織與整個植物的輸導(dǎo)組織相通。根瘤(Nodle)的形成植物色氨酸分泌微生物吲哚乙酸根毛彎曲松馳變軟根瘤菌侵入根毛根瘤形成皮層細(xì)胞里的細(xì)菌也加速分裂繁殖，單個的或成小群的被寄主細(xì)胞所形成的膜所包圍，隨后轉(zhuǎn)變成腫大的無定形的或分枝型的菌體即類菌體，類菌體常以X、Y、T等表示其形狀。類菌體只能長大，不能分裂，也不能在一般培養(yǎng)基上生長。皮層細(xì)胞在根瘤菌侵入后也發(fā)生一些相應(yīng)的變化，除了加速分裂外，細(xì)胞核變大，核糖體增多，線粒體的數(shù)目也成倍增加。此外在形成類菌體的過程中，根瘤內(nèi)出現(xiàn)豆血紅蛋白。成熟的根瘤呈紅色，這是由于產(chǎn)生了豆血紅蛋白。固氮作用只發(fā)生在有類菌體和豆血紅蛋白的根瘤中。根瘤菌的形成無論是寄主細(xì)胞或細(xì)菌都不能單獨的制造豆血紅蛋白，必須在共生生活中才能完成此項任務(wù)。豆血紅蛋白可吸收滲入根瘤中的氧，然后緩慢放出，因此類菌體處于低氧壓環(huán)境中，有利于固氮作用的進(jìn)行。根瘤菌通過維管束與寄主發(fā)生聯(lián)系，寄主通過維管束供給根瘤菌以碳源及其他營養(yǎng)物，根瘤菌則將其合成的氮化物輸送給植物（90﹪NH3被植物利用）。

根瘤最后崩潰。有許多存留在侵入線內(nèi)未轉(zhuǎn)化變成類菌體，而呈現(xiàn)休眠狀態(tài)的細(xì)菌細(xì)胞，隨后進(jìn)行大量繁殖并進(jìn)入土壤內(nèi)，再次侵染豆科植物。類菌體一般不再生長和繁殖，它們代表根瘤菌細(xì)胞的最后階段。根瘤菌的形成生物固氮的機制1）固氮反應(yīng)的總式為：N2+6e+6H++12ATP——→2NH3+12ADP+12Pi2）固氮反應(yīng)的必要條件：①ATP和NAD（P）H+H+的供應(yīng)，②還原底物N2，③鎂離子，④固氮酶固氮酶的測定：乙炔還原法。固氮酶除了能催化N2→NH3的反應(yīng)外，還能催化包括C2H2→C2H4反應(yīng)。

固氮酶的厭氧微環(huán)境：固氮酶的兩個蛋白組分對氧是極端敏感的，而且一旦接觸氧就很快導(dǎo)致不可逆失活。大多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們需要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。

3）固氮反應(yīng)生成NH3的去向：NH3通過谷胺酰胺合成酶將谷氨酸轉(zhuǎn)氨合成谷氨酰胺，進(jìn)而進(jìn)入生物合成代謝。

固氮作用的調(diào)控固氮酶遇氧失活，所以固氮作用必須在嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境下進(jìn)行。好氧性固氮微生物有各種保護(hù)其固氮酶不受氧傷害的機制。在正常環(huán)境條件下，經(jīng)固氮酶催化形成的NH3因在一些諸如氨基酸等化合物的合成中用去，所以不阻遏固氮酶的合成。但是在富氨的環(huán)境中或氨過量時，固氮酶合成很快的受到阻遏，這也是一種在終產(chǎn)物過量時避免能量和養(yǎng)料浪費的方法。在一些固氮的光合細(xì)菌中，固氮酶的活力也受到氨的抑制，這種抑制作用稱為氨“關(guān)閉”效應(yīng)。在這種情況下，過量的氨通過固氮酶發(fā)生共價修飾而導(dǎo)致酶失活。當(dāng)氨再次限量時，被共價修飾的酶又回復(fù)到活性狀態(tài)，固氮又恢復(fù)進(jìn)行。氨“關(guān)閉”是一種迅速又可逆地控制固氮酶消耗ATP的方法。

1.好氧性自生固氮菌的抗氧保護(hù)機制（1）呼吸保護(hù)（2）構(gòu)象保護(hù)2.藍(lán)細(xì)菌固氮酶的抗氧保護(hù)機制（1）分化出特殊的還原性異型胞（2）非異形胞藍(lán)細(xì)菌固氮酶的保護(hù)3.豆科植物根瘤菌固氮酶的保護(hù)機制類菌體，豆血紅蛋白固氮菌保護(hù)固氮酶的機制

根瘤菌通過生物固氮可固定大量的氮元素，因而可提高豆科植物的產(chǎn)量和加強土壤肥力，并間接地提高其它作物的產(chǎn)量，這在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有重大的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)在科學(xué)家已利用轉(zhuǎn)基因手段，擴大固氮資源來增加作物產(chǎn)量。與豆科植物共生的根瘤菌以類菌體形式生活在豆科植物的根瘤中，根瘤不僅為根瘤菌提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，還為固氮酶提供免受氧傷害的場所。類菌體周圍有周膜包被著，膜上有一種能與氧發(fā)生可逆性結(jié)合的蛋白-----豆血紅蛋白（Lb），它與氧的結(jié)合極強，起著調(diào)節(jié)根瘤中膜內(nèi)氧濃度的功能，氧濃度高時與氧結(jié)合；氧濃度低時又可釋放出氧（氧障）。從而既保證了類菌體生長所需的氧，又不至于對其固氮酶產(chǎn)生氧傷害。

二碳化合物的同化

-代謝回補途徑乙醛酸循環(huán)途徑：當(dāng)乙酸被當(dāng)作底物時，草酰乙酸將會通過乙醛酸途徑再生。甘油酸途徑：當(dāng)微生物以甘氨酸、乙醇酸和草酸為底物時則通過甘油酸途徑補充TCA循環(huán)中的中間代謝產(chǎn)物。

生物合成三要素（簡單小分子，ATP，NADPH）如何獲得？

氧化磷酸化：好氧菌，兼性厭氧菌

ATP

底物水平磷酸化：厭氧菌，兼性厭氧菌

光合磷酸化：光合微生物

HMP：化能異養(yǎng)型

NADPH

耗ATP逆電子鏈傳遞：化能自養(yǎng)型，紫色和綠色光合細(xì)菌

光合作用（非循環(huán)光合磷酸化）：藍(lán)細(xì)菌簡單小分子有機物

異養(yǎng)型：從環(huán)境中吸取

自養(yǎng)型：同化CO2糖類的生物合成

微生物生長中既有分解糖類的能量代謝，又有從簡單化合物合成糖類，構(gòu)成細(xì)胞生長所哦需的單糖、多糖等。單糖很少以游離形式存在，一般多糖或多聚糖及少量糖磷酸酯和糖核苷酸形式存在。（1）單糖的生物合成合成單糖的途徑是通過EMP途徑逆行合成葡萄糖-6-磷酸，再轉(zhuǎn)化為其他糖。葡萄糖的合成是單糖合成的中心環(huán)節(jié)。

自養(yǎng)微生物合成葡萄糖的前體來源：通過卡爾文循環(huán)可產(chǎn)生甘油醛-3-磷酸，通過還原的核酸環(huán)可得到草酸乙酸或乙酰輔酶A。

異養(yǎng)微生物合成葡萄糖的前體來源：利用乙酸為碳源經(jīng)乙醛酸循環(huán)產(chǎn)生草酸乙酸；利用乙醇酸、草酸、甘氨酸為碳源時通過甘油酸途徑生成甘油醛-3-磷酸；

利用乳酸為碳源時，可直接氧化成丙酮酸；可將生糖氨基酸脫去氨基后作為合成葡萄糖的前體。（2）多糖的生物合成

微生物細(xì)胞內(nèi)所含的多聚糖包括同多糖（由相同的單糖分子聚合而成，如糖原、纖維素等）和雜多糖（由不同的單糖分子聚合而成，如肽聚糖）。

多糖的合成不僅是分解的逆轉(zhuǎn)，而是以一種核苷糖為起始物，接著糖單位逐個添加在多糖鏈的末端。促進(jìn)合成的能量是由核苷糖中高能-磷酸鍵水解中得到。微生物細(xì)胞壁特有的結(jié)構(gòu)大分子：合成特點：①合成機制復(fù)雜，步驟多，且合成部位幾經(jīng)轉(zhuǎn)移；②合成過程中須要有能夠轉(zhuǎn)運與控制肽聚糖結(jié)構(gòu)元件的載體（UDP和細(xì)菌萜醇）參與。肽聚糖生物合成

合成過程：依發(fā)生部位分成三個階段：細(xì)胞質(zhì)階段：合成派克（Park）核苷酸細(xì)胞膜階段：合成肽聚糖單體細(xì)胞膜外階段：交聯(lián)作用形成肽聚糖第一階段：在細(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）?！钸@一階段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖經(jīng)一系列反應(yīng)生成的；☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸開始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是與糖載體UDP結(jié)合的；葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸

果糖-6-磷酸ATP ADPGln Glu葡糖胺-6-磷酸 N-乙酰葡糖胺-6-磷酸乙酰CoACoAN-乙酰胞壁酸-UDP磷酸烯醇式丙酮酸PiNADPH NADPN-乙酰葡糖胺-1-磷酸

N-乙酰葡糖胺-UDPUTPPPi由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸“Park”核苷酸的合成第二階段：在細(xì)胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體———雙糖肽亞單位。☆這一階段中有一種稱為細(xì)菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂質(zhì)載體參與，這是一種由11個類異戊烯單位組成的C35類異戊烯醇，———它通過兩個磷酸基與N-乙酰胞壁酸相連，載著在細(xì)胞質(zhì)中形成的胞壁酸到細(xì)胞膜上，在那里與N-乙酰葡萄糖胺結(jié)合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成雙糖亞單位?！钸@一階段的詳細(xì)步驟。其中的反應(yīng)④與⑤分別為萬古霉素和桿菌肽所阻斷。肽聚糖單體的合成肽聚糖單體的合成——細(xì)菌萜醇細(xì)菌萜醇（bactoprenol）：又稱類脂載體；運載“Park”核苷酸進(jìn)入細(xì)胞膜，連接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“橋”，最后將肽聚糖單體送入細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長點處。功能：除肽聚糖合成外還參與微生物多種細(xì)胞外多糖和脂多糖的生物合成，如：細(xì)菌的磷壁酸、脂多糖， 細(xì)菌和真菌的纖維素， 真菌的幾丁質(zhì)和甘露聚糖等。第三階段：已合成的雙糖肽插在細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長點中，并交聯(lián)形成肽聚糖。這一階段分兩步：第一步：是多糖鏈的伸長———雙糖肽先是插入細(xì)胞壁生長點上作為引物的肽聚糖骨架（至少含6~8個肽聚糖單體分子）中，通過轉(zhuǎn)糖基作用（transglycosylation)使多糖鏈延伸一個雙糖單位；第二步：通過轉(zhuǎn)肽酶的轉(zhuǎn)肽作用（transpeptitidation)使相鄰多糖鏈交聯(lián)————轉(zhuǎn)肽時先是D-丙氨酰-D-丙氨酸間的肽鏈斷裂，釋放出一個D-丙氨酰殘基，然后倒數(shù)第二個D-丙氨酸的游離羧基與相鄰甘氨酸五肽的游離氨基間形成肽鍵而實現(xiàn)交聯(lián)。氨基酸的生物合成

對于不能從環(huán)境中獲得的氨基酸需要其他途徑合成。氨基酸的合成包括各氨基酸碳骨架的合成和氨基的合成。碳骨架來自糖代謝的中間產(chǎn)物；氨來自于外界環(huán)境、體內(nèi)含氮化合物的分解、固氮作用合成、硝酸還原作用合成；同時微生物從環(huán)境中吸收硫酸鹽經(jīng)過一系列的還原反應(yīng)作為硫的供體。

氨基酸合成的主要方式：（1）氨基化作用：

α-酮酸與氨反應(yīng)形成相應(yīng)的氨基酸，這是氨基酸同化的主要途徑。能直接吸收氨合成氨基酸的α-酮酸只有α-酮戊二酸和丙酮酸；延胡索酸通過雙鍵打開連接α-氨基；谷氨酸通過酰胺鍵生成谷氨酰胺。

（2）通過轉(zhuǎn)氨基作用：

在轉(zhuǎn)氨酶作用下使一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移給酮酸形成新的氨基酸，是氨基酸合成代謝和分解代謝中極重要的反應(yīng)，普遍存在于微生物體中，可以消耗含量過剩的氨基酸，得到含量較少的氨基酸。（3）由糖代謝的中間產(chǎn)物為前體合成氨基酸

指20種氨基酸可以通過糖代謝的中間產(chǎn)物經(jīng)一系列的反應(yīng)合成。根據(jù)前體的不同可分成6組。核苷酸的生物合成

作為核酸的基本結(jié)構(gòu)單位，是由堿基、戊糖、磷酸組成。根據(jù)堿基不同分成嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸。（1）嘌呤核苷酸的生物合成

微生物合成嘌呤核苷酸的方式有兩種：由各種小分子化合物，全新合成次黃嘌呤核苷酸，再轉(zhuǎn)化為其他嘌呤核苷酸；由自由堿基或核苷組成相應(yīng)的嘌呤核苷酸。

（2）嘧啶核苷酸的生物合成微生物合成嘧啶核苷酸的方式有兩種：由小分子化合物全新合成尿嘧啶核苷酸，再轉(zhuǎn)化為其他嘧啶核苷酸；以完整的嘧啶或嘧啶核苷分子，組成嘧啶核苷酸。

（3）脫氧核苷酸的生物合成脫氧核苷酸是由核苷酸糖基第二碳上的-OH還原為H而成，是一個耗能的過程，不同的微生物脫氧過程在不同的水平上進(jìn)行。第四節(jié)代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)及發(fā)酵生產(chǎn)一、應(yīng)用缺陷型解除反饋抑制例：賴氨酸發(fā)酵二、利用抗反饋抑制的突變株例：蘇氨酸發(fā)酵三、控制細(xì)胞膜透性例：谷賴氨酸發(fā)酵

一、次級代謝與次級代謝產(chǎn)物

一般將微生物通過代謝活動所產(chǎn)生的自身繁殖所必需的物質(zhì)和能量的過程，稱為初級代謝,該過程所產(chǎn)生的產(chǎn)物即為初級代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核苷類，以及酶或輔酶等。

次級代謝是指微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對于該微生物沒有明顯的生理功能且非其生長和繁殖所必需的物質(zhì)的過程。這一過程的產(chǎn)物，即為次級代謝產(chǎn)物，如抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等。

次級代謝與初級代謝關(guān)系密切，初級代謝的關(guān)鍵性中間產(chǎn)物往往是次級代謝的前體，比如糖降解過程中的乙酰-CoA是合成四環(huán)素、紅霉素的前體；一般菌體的次級代謝在對數(shù)生長后期或穩(wěn)定期間進(jìn)行，受環(huán)境條件的影響；

次級代謝產(chǎn)物的合成，因菌株不同而異，但與分類地位無關(guān)；與次級代謝的關(guān)系密切的質(zhì)粒則控制著多種抗生素的合成。

次級代謝產(chǎn)物在微生物生命活動過程中的產(chǎn)生極其微量，對微生物本身的生命活動沒有明顯作用，當(dāng)次級代謝途徑被阻斷時，菌體生長繁殖仍不會受到影響，因此，它們沒有一般性的生理功能，也不是生物體生長繁殖的必需物質(zhì)，但對其它生物體往往具有不同的生理活性作用，因此，人們利用這些具有各種生理活性的次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)具有應(yīng)用價值的藥物。二、次級代謝的調(diào)節(jié)1．初級代謝對次級代謝的調(diào)節(jié)次級代謝與初級代謝類似，它在調(diào)節(jié)過程中也有酶活性的激活和抑制及酶合成的誘導(dǎo)和阻遏。2．含氮化合物對次級代謝的調(diào)節(jié)作用菌體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶(GS)的水平與抗生素的產(chǎn)量間呈正相關(guān)性，丙氨酸脫氫酶(ADH)水平與利福霉素SV合成則呈負(fù)的相關(guān)性，而ADH和GS同化氨途徑受培養(yǎng)基中氨濃度的調(diào)節(jié)，因此，氨濃度的調(diào)節(jié)影響抗生素的產(chǎn)量。

3．誘導(dǎo)作用及產(chǎn)物的反饋抑制微生物代謝的調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的是已有酶分子的活性，是在酶化學(xué)水平上發(fā)生的。酶合成調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)的是酶分子的合成量，是在遺傳水平上發(fā)生的。分支合成途徑調(diào)節(jié)同工酶（isoenzyme）協(xié)同反饋抑制累積反饋抑制順序反饋抑制同功酶定義：催化相同的生化反應(yīng)，而酶分子結(jié)構(gòu)有差別的一組酶。意義：在一個分支代謝途徑中，如果在分支點以前的一個較早的反應(yīng)是由幾個同功酶催化時，則分支代謝的幾個最終產(chǎn)物往往分別對這幾個同功酶發(fā)生抑制作用?！骋划a(chǎn)物過量僅抑制相應(yīng)酶活，對其他產(chǎn)物沒影響。累積反饋抑制每一分支途徑末端產(chǎn)物按一定百分比單獨抑制共同途徑中前面的酶，所以當(dāng)幾種末端產(chǎn)物共同存在時它們的抑制作用是累積的，各末端產(chǎn)物之間既無協(xié)同效應(yīng)，亦無拮抗作用。順序反饋抑制一種終產(chǎn)物的積累,導(dǎo)致前一中間產(chǎn)物的積累，通過后者反饋抑制合成途徑關(guān)鍵酶的活性，使合成終止。一、微生物代謝產(chǎn)物的利用利用微生物代謝過程中產(chǎn)生的眾多代謝產(chǎn)物生產(chǎn)各種發(fā)酵產(chǎn)品。按照積累產(chǎn)物類型：

初級代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核苷類，以及酶或輔酶；次級代謝產(chǎn)物，抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等。按照發(fā)酵類型：自然發(fā)酵：酒精、乳酸等，代謝控制發(fā)酵：終端產(chǎn)物，賴氨酸、鳥苷酸、腺苷酸等；中間產(chǎn)物，檸檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、高絲氨酸、肌苷酸、黃苷酸等；微生物代謝與生產(chǎn)實踐1．發(fā)酵條件的控制人們通過對微生物菌種營養(yǎng)和培養(yǎng)條件的控制生產(chǎn)所要的目的產(chǎn)品:1）培養(yǎng)條件：溫度、pH值、滲透壓的控制；2）營養(yǎng)成分的控制：葡萄糖濃度、碳氮比、生長因子、無機離子等；3）溶解氧的控制：通氣量，攪拌等。2．代謝調(diào)節(jié)的控制（1）應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié)

賴氨酸發(fā)酵——（高絲氨酸缺陷型菌株）

在這個代謝工程的設(shè)計中，是利用阻斷分支途徑的高絲氨酸的合成，來解除(Lys+Thr)的反饋調(diào)節(jié)。即造成高絲氨酸缺陷型(Hser一)，就可解除末端產(chǎn)物對限速酶的反饋抑制。選育細(xì)胞膜缺損突變株

——油酸缺陷型、甘油缺陷型，或生物素缺陷型利用油酸缺陷型菌株，限量添加油酸，限制細(xì)胞膜磷脂中不飽和脂肪酸的合成而使細(xì)胞膜缺損，利于代謝產(chǎn)物滲漏而提高谷氨酸的產(chǎn)量。生物素缺陷型原理在脂肪酸生物合成途徑中，由乙酰輔酶A羧化成丙二酸單酰輔酶A的反應(yīng)是一個限速步驟，該反應(yīng)由乙酰輔酶A羧化酶系催化，包括生物素羧化酶，羧基轉(zhuǎn)移酶和生物素羧基載體蛋白CCP，并且需要生物素作輔酶。選育生物素營養(yǎng)缺陷型菌株，使細(xì)胞中的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的合成受阻，從而影響到磷脂的合成。在培養(yǎng)時限量添加生物素或含生物素的原料，可以控制膜的厚度來調(diào)節(jié)透性。（2）應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)抗反饋調(diào)節(jié)突變菌株，就是指一種對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型菌株，或兼而有之的菌株。在這類菌株中，因其反饋抑制或阻遏已解除，或是反饋抑制和阻遏已同時解除，所以能分泌大量的末端代謝產(chǎn)物。如Corynebacteriumcrenatum(鈍齒棒桿菌)的抗α-氨基-β-羥基戊酸（AHV）菌株能積累積蘇氨酸。3．微生物代謝與代謝工程

近年來，基因工程的不斷發(fā)展，也為微生物代謝在發(fā)酵生產(chǎn)的應(yīng)用提供了新的方法。人們通過分子生物學(xué)技術(shù)和DNA重組技術(shù),可以定向地對細(xì)胞代謝途徑進(jìn)行修飾或引入新的反應(yīng)，以改進(jìn)產(chǎn)物的生成或改變細(xì)胞的代謝特性。但這些改進(jìn)都是與微生物的基因調(diào)控和代謝調(diào)控及生化工程相結(jié)合來實現(xiàn)的。利用DN