江南大學微生物課件

微生物的代謝新陳代謝metabolismThecomplexofphysicalandchemicalprocessesoccurringwithinalivingcellororganismthatarenecessaryforthemaintenanceoflife.Inmetabolismsomesubstancesarebrokendowntoyieldenergyforvitalprocesseswhileothersubstances,necessaryforlife,aresynthesized.本文檔共105頁；當前第1頁；編輯于星期二\16點37分合成代謝anabolism

在合成酶系的催化下，由簡單的小分子、能量（ATP）和還原力（[H]）一起合成復雜的生物的大分子的過程。分解代謝catabolism

指復雜的有機分子通過分解代謝酶系的催化產(chǎn)生簡單分子、能量(ATP)、和還原力（[H]）的過程。復雜分子(有機物)分解代謝酶系合成代謝酶系簡單分子+ATP+[H]本文檔共105頁；當前第2頁；編輯于星期二\16點37分分解代謝的三個階段將大分子的營養(yǎng)物質(zhì)降解成氨基酸、單糖、脂肪酸等小分子物質(zhì)。進一步降解成為簡單的乙酰輔酶A、丙酮酸、及能進入TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物。將第二階段的產(chǎn)物完全降解生成CO2，并將前面形成的還原力（NADH2）通過呼吸吸鏈氧化、同時形成大量的ATP。微生物代謝的特點：多樣性、適應性、可控性本文檔共105頁；當前第3頁；編輯于星期二\16點37分初級代謝和初級代謝產(chǎn)物初級代謝primarymetabolism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，生成維持生命活動的物質(zhì)和能量的過程。初級代謝產(chǎn)物primarymetabolites包括所有與細胞合成有關(guān)的物質(zhì)如：氨基酸、核苷酸、乙醇、有機酸、酶本文檔共105頁；當前第4頁；編輯于星期二\16點37分次級代謝和次級代謝產(chǎn)物次級代謝secondarymetabolism微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物的生命活動無明顯確切功能的物質(zhì)的過程。次級代謝產(chǎn)物secondarymetabolites抗生素、激素、生物堿、色素、維生素等本文檔共105頁；當前第5頁；編輯于星期二\16點37分本文檔共105頁；當前第6頁；編輯于星期二\16點37分第一節(jié)微生物的代謝一、微生物的能量代謝新陳代謝中的核心問題：能量代謝能量代謝的中心任務：是生物體如何把環(huán)境中多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成為對一切生命活動都能使用的通用能源。生物體能量代謝的實質(zhì)：ATP和酰基輔酶A、?；姿岬鹊纳珊屠脝栴}。即ATP的生成和利用的問題。本文檔共105頁；當前第7頁；編輯于星期二\16點37分能源的轉(zhuǎn)化本文檔共105頁；當前第8頁；編輯于星期二\16點37分（一）生物氧化反應一系列酶在溫和條件下按一定次序的催化放能分階段進行釋放的能量部分貯藏在能量載體中本文檔共105頁；當前第9頁；編輯于星期二\16點37分生物氧化與普通氧化反應的區(qū)別比較項目燃燒生物氧化步驟一步式快速反應多步式梯級反應條件激烈溫和催化劑無酶產(chǎn)能形式熱、光大部分為ATP能量利用率低高本文檔共105頁；當前第10頁；編輯于星期二\16點37分生物氧化反應的三個階段脫氫：一種失去電子或氫的過程電子供體：被氧化的物質(zhì)電子受體：接受電子的物質(zhì)遞氫：電子供體氧化脫下的氫交給氫載體，并通過多個載體完成電子從供體到受體的傳遞不直接交給電子受體受氫：最終電子受體接受載體上電子的過程本文檔共105頁；當前第11頁；編輯于星期二\16點37分（二）電子載體自由擴散型NAD+和NADP+，氫原子的載體電極對的還原電勢相同，功能不同NAD+/NADH直接參與產(chǎn)能反應NADP+/NADPH主要參與合成反應與細胞膜緊密結(jié)合型電子傳遞系統(tǒng)或電子傳遞鏈組成：多酶體系，一系列能夠進行氧化和還原的載體分布：不對稱排列在膜上，定向有序傳遞本文檔共105頁；當前第12頁；編輯于星期二\16點37分（三）生物能的產(chǎn)生借助于磷酸化反應ADP形成ATP，實現(xiàn)能量存儲本文檔共105頁；當前第13頁；編輯于星期二\16點37分1.底物水平磷酸化生物氧化過程中生成的含有高能鍵的化合物在酶的作用下，直接將能量轉(zhuǎn)給ADP（GDP）生成ATP（GTP）存在于呼吸和發(fā)酵過程中發(fā)酵過程中唯一能量獲取方式本文檔共105頁；當前第14頁；編輯于星期二\16點37分微生物代謝中的底物水平磷酸化高能化合物的底物水平磷酸化反應偶聯(lián)形成的高能分子1,3-二磷酸甘油酸

→3-磷酸甘油酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸

→丙酮酸ATP琥珀酰輔酶A→琥珀酸GTP乙酰磷酸

→乙酸ATP丙酰磷酸

→丙酸ATP丁酰磷酸

→丁酸ATP甲酰四氫葉酸

→甲酸ATP本文檔共105頁；當前第15頁；編輯于星期二\16點37分2.電子傳遞氧化磷酸化生物氧化中伴隨著電子傳遞發(fā)生的磷酸化作用發(fā)生在呼吸作用（有氧或無氧）中呼吸時大多數(shù)伴隨ATP的合成典型的呼吸鏈：3分子ATP，2分子ATP（黃素蛋白起始）本文檔共105頁；當前第16頁；編輯于星期二\16點37分化學滲透學說(chemiosmotichypothesis)本文檔共105頁；當前第17頁；編輯于星期二\16點37分3.光合磷酸化只發(fā)生在光合細胞中循環(huán)式光合磷酸化：反應產(chǎn)物只有ATP非循環(huán)式光合磷酸化：反應的產(chǎn)物是ATP、氧和NADPH

本文檔共105頁；當前第18頁；編輯于星期二\16點37分循環(huán)式光合磷酸化

本文檔共105頁；當前第19頁；編輯于星期二\16點37分非循環(huán)式光合磷酸化

本文檔共105頁；當前第20頁；編輯于星期二\16點37分（四）微生物能量代謝的多樣性能源物質(zhì)的多樣性能源物質(zhì)在微生物中的代謝途徑多樣性不同環(huán)境條件下微生物產(chǎn)能方式的多樣性本文檔共105頁；當前第21頁；編輯于星期二\16點37分不同微生物中葡萄糖降解途徑的分布

微生物EMP（%）HMP（%）ED（%）釀酒酵母8812－產(chǎn)朊假絲酵母66～8119～34－灰色鏈霉菌973－產(chǎn)黃青霉7723－大腸桿菌7228－銅綠假單胞菌－2971嗜糖假單胞菌－－100枯草芽孢桿菌7426－氧化葡糖桿菌－100－真養(yǎng)產(chǎn)堿菌－－100運動發(fā)酵單胞菌－－100藤黃八疊球菌7030－本文檔共105頁；當前第22頁；編輯于星期二\16點37分二.化能營養(yǎng)型微生物的能量代謝（一）能源化合物有機化合物糖類、醇、醛、有機酸、氨基酸、烴類、芳香族化合物葡萄糖：化能有機營養(yǎng)型微生物的主要能源其它單糖代謝轉(zhuǎn)化為糖酵解的中間產(chǎn)物多糖經(jīng)轉(zhuǎn)化或降解其它非糖有機化合物經(jīng)轉(zhuǎn)化進入葡萄糖降解途徑有機能源化合物代謝的基本途徑：葡萄糖降解途徑或單糖降解途徑本文檔共105頁；當前第23頁；編輯于星期二\16點37分（二）能源化合物的生物氧化生物氧化的形式：某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫、失去電子生物氧化的過程：脫氫（或電子），遞氫（或電子），受氫（或電子）生物氧化的功能：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]、產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化的類型：有氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵

本文檔共105頁；當前第24頁；編輯于星期二\16點37分1、有氧呼吸aerobicrespiration以分子氧作為最終電子受體的生物氧化作用需氧和兼性厭氧微生物在有氧條件下進行有氧呼吸本文檔共105頁；當前第25頁；編輯于星期二\16點37分（1）與磷酸化作用相偶聯(lián)C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+68800卡（部分轉(zhuǎn)化成ATP）（2）不與磷酸化作用相偶聯(lián)

C6H12O6+H2O+O2→C6H12O7+H2O2+能量

（不能轉(zhuǎn)化成ATP）本文檔共105頁；當前第26頁；編輯于星期二\16點37分2、無氧呼吸anaerobicrespiration以外源無機氧化物（少數(shù)為有機氧化物）作為最終電子受體的生物氧化作用。一些厭氧微生物和兼性厭氧微生物在無氧條件下進行有無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生的ATP比有氧呼吸少。本文檔共105頁；當前第27頁；編輯于星期二\16點37分（1）外源電子受體為無機物硝酸鹽、硫酸鹽、硫、鐵、碳酸鈣脫氮小球菌的反硝化作用C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2+42900卡（2）外源電子受體為有機物延胡索酸、甘氨酸、二甲基亞砜、氧化三甲基胺Escherichia的延胡索酸呼吸延胡索酸+[2H]→琥珀酸本文檔共105頁；當前第28頁；編輯于星期二\16點37分3、發(fā)酵作用fermentation在沒有外源最終電子受體時發(fā)生的生物氧化作用叫發(fā)酵作用。電子受體為內(nèi)源性中間代謝產(chǎn)物3-磷酸甘油醛+Pi+乙醛→1、3-二磷酸甘油酸+乙醇本文檔共105頁；當前第29頁；編輯于星期二\16點37分呼吸作用與發(fā)酵作用的比較相同點：氧化時，底物上脫下的氫和電子都和相同的載體結(jié)合，形成NADH和FADH。不同點：NADH和FADH上的電子和氫的去路不同。消耗1分子葡萄糖產(chǎn)生的ATP數(shù)量不同。本文檔共105頁；當前第30頁；編輯于星期二\16點37分化能營養(yǎng)型微生物的代謝產(chǎn)能方式產(chǎn)能方式有氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵環(huán)境條件有氧無氧無氧終電子受體來源環(huán)境，外源性環(huán)境，外源性胞內(nèi)，內(nèi)源性性質(zhì)分子氧化合物（通常為無機物）代謝中間產(chǎn)物能進行該代謝產(chǎn)能方式的微生物專性好氧微生物兼性好氧微生物微嗜氧微生物專性厭氧微生物兼性好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物專性厭氧微生物本文檔共105頁；當前第31頁；編輯于星期二\16點37分三、葡萄糖分解代謝與工業(yè)發(fā)酵

葡萄糖丙酮酸

途徑------EMP、HMP、ED、PK丙酮酸？產(chǎn)物

進行各種發(fā)酵，一般以產(chǎn)物來命名。無氧條件下本文檔共105頁；當前第32頁；編輯于星期二\16點37分EMP途徑ED途徑（單磷酸己糖途徑）本文檔共105頁；當前第33頁；編輯于星期二\16點37分HMP途徑本文檔共105頁；當前第34頁；編輯于星期二\16點37分TCA循環(huán)本文檔共105頁；當前第35頁；編輯于星期二\16點37分PK途徑PPK途徑PHK途徑本文檔共105頁；當前第36頁；編輯于星期二\16點37分1.乙醇發(fā)酵酵母菌乙醇發(fā)酵[EMP途徑]

C6H12O6+2ADP→2C2H5OH+2ATP+2CO2+2H2O細菌的乙醇發(fā)酵(運動發(fā)酵單胞菌)[ED途徑]C6H12O6+ADP→2C2H5OH+ATP+2CO2+H2O本文檔共105頁；當前第37頁；編輯于星期二\16點37分酵母酒精發(fā)酵本文檔共105頁；當前第38頁；編輯于星期二\16點37分酵母發(fā)酵的類型類型條件受氫體ATP主要產(chǎn)物Ⅰ酸性乙醛2乙醇Ⅱ亞硫酸氫鈉磷酸二羥丙酮0甘油Ⅲ堿性磷酸二羥丙酮0甘油、乙醇、乙酸本文檔共105頁；當前第39頁；編輯于星期二\16點37分2.

乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸的發(fā)酵稱同型乳酸發(fā)酵菌種：德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、酪乳桿菌C6H12O6+2ADP→2乳酸+2ATP本文檔共105頁；當前第40頁；編輯于星期二\16點37分異型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外還有乙醇和CO2的發(fā)酵菌種：短乳桿菌、甘露乳桿菌、巴氏乳桿菌C6H12O6→乳酸+乙醇+CO2

本文檔共105頁；當前第41頁；編輯于星期二\16點37分同型乳酸發(fā)酵途徑本文檔共105頁；當前第42頁；編輯于星期二\16點37分3.混合酸發(fā)酵微生物將葡萄糖轉(zhuǎn)變成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、氫氣、二氧化碳等多種產(chǎn)物的生物學過程。甲基紅試驗（M.R.反應）

將細菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，置37℃培養(yǎng)48小時，然后沿管壁加入甲基紅指示劑,呈紅色者為陽性,不呈紅色者為陰性。MR反應的結(jié)果：

大腸桿菌為陽性，產(chǎn)氣桿菌為陰性本文檔共105頁；當前第43頁；編輯于星期二\16點37分4.丁二醇發(fā)酵微生物發(fā)酵葡萄糖得到大量的丁二醇與少量的乳酸、乙酸、二氧化碳、氫氣等產(chǎn)物的代謝過程。Voges-Proskauer試驗（V.P反應）

將細菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，于37℃培養(yǎng)24小時，加入與培養(yǎng)基等量的VP試劑，置37℃保溫30分鐘，呈紅色者為陽性，不呈紅色者為陰性。

VP反應結(jié)果產(chǎn)氣桿菌為陽性，大腸桿菌的為陰性本文檔共105頁；當前第44頁；編輯于星期二\16點37分V.P反應機理本文檔共105頁；當前第45頁；編輯于星期二\16點37分5.丁酸發(fā)酵丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A

乙酸乙酰輔酶A→丁酰輔酶A→丁酸本文檔共105頁；當前第46頁；編輯于星期二\16點37分6.丙酮丁醇發(fā)酵

丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A→乙酰乙酸→丙酮

丙酮酸→→丁酸→丁醛→丁醇本文檔共105頁；當前第47頁；編輯于星期二\16點37分

7.多元醇發(fā)酵(高滲酵母)葡萄糖6-磷酸葡萄糖EMPHMP磷酸丙糖5-磷酸核酮糖乙醇+CO2甘油D-阿拉伯糖醇本文檔共105頁；當前第48頁；編輯于星期二\16點37分葡萄糖發(fā)酵的主要終產(chǎn)物本文檔共105頁；當前第49頁；編輯于星期二\16點37分不同菌種的發(fā)酵終產(chǎn)物本文檔共105頁；當前第50頁；編輯于星期二\16點37分三、光能營養(yǎng)型微生物的能量代謝四、還原力的獲得五、代謝產(chǎn)物的合成本文檔共105頁；當前第51頁；編輯于星期二\16點37分第二節(jié)微生物的代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)：Regulationofmetabolism微生物按照需要改變體內(nèi)的代謝活動的速度和方向的一種作用。調(diào)節(jié)方式：酶合成和活性的調(diào)節(jié) 實現(xiàn)代謝途徑、代謝流量及速率的調(diào)控區(qū)域分隔調(diào)節(jié)細胞透性調(diào)節(jié)本文檔共105頁；當前第52頁；編輯于星期二\16點37分一.微生物代謝調(diào)節(jié)的部位與方式物質(zhì)進出細胞胞內(nèi)的生化反應代謝反應的區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)本文檔共105頁；當前第53頁；編輯于星期二\16點37分（一）物質(zhì)進出細胞膜構(gòu)成能量細胞壁脂質(zhì)膜蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)絕對數(shù)量跨膜質(zhì)子梯度骨架結(jié)構(gòu)的完整性環(huán)境條件的影響活性磷酸腺苷酸體系本文檔共105頁；當前第54頁；編輯于星期二\16點37分（二）胞內(nèi)的代謝反應通過酶的生物合成與活性調(diào)節(jié)而實現(xiàn)對代謝反應的調(diào)節(jié)！本文檔共105頁；當前第55頁；編輯于星期二\16點37分1、胞內(nèi)的生物化學反應代謝流向控制代謝速度控制

酶活性和合成量的調(diào)節(jié)是代謝調(diào)節(jié)的核心

本文檔共105頁；當前第56頁；編輯于星期二\16點37分代謝流向的調(diào)控①可逆反應：不同的輔基（輔酶）控制流向谷氨酸脫氫酶：谷氨酸合成：NADP+谷氨酸的分解：NAD+②互逆單向反應：不同的酶控制不同方向的反應本文檔共105頁；當前第57頁；編輯于星期二\16點37分2.代謝反應區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)

原核微生物細胞膜酶酶與底物相對位置真核微生物細胞膜與細胞器膜酶酶與底物的相對位置及間隔狀況本文檔共105頁；當前第58頁；編輯于星期二\16點37分本文檔共105頁；當前第59頁；編輯于星期二\16點37分微生物酶的調(diào)節(jié)粗調(diào)節(jié)：酶合成量的調(diào)節(jié)，是發(fā)生在基因水平上的調(diào)節(jié)。精細調(diào)節(jié)：酶活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)已有酶分子的活性，是發(fā)生在酶化學水平上的調(diào)節(jié)。本文檔共105頁；當前第60頁；編輯于星期二\16點37分二、酶活性調(diào)節(jié)

以酶分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)指調(diào)節(jié)胞內(nèi)已有酶分子的構(gòu)象或分子結(jié)構(gòu)來改變酶活性，從而調(diào)節(jié)所催化的代謝反應的速率特點：作用直接、響應快、可逆本文檔共105頁；當前第61頁；編輯于星期二\16點37分酶活性的調(diào)節(jié)機制酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)

allostericregulation激活抑制酶的共價修飾

covalentmodificationofenzyme激活抑制酶蛋白的降解失活能荷調(diào)節(jié)本文檔共105頁；當前第62頁；編輯于星期二\16點37分Allostericregulation本文檔共105頁；當前第63頁；編輯于星期二\16點37分激活的調(diào)節(jié)類型前體激活在分解代謝途徑和合成體系中，處于途徑前面的代謝產(chǎn)物促進催化后面反應的酶活性補償性激活在關(guān)聯(lián)分支合成途徑中，從H到I的反應需要E的參與，則H可激活催化合成E的途徑中的第一個酶活性本文檔共105頁；當前第64頁；編輯于星期二\16點37分分支途徑酶活性的調(diào)節(jié)類型

反饋抑制的類型

調(diào)節(jié)作用針對的酶

單一末端產(chǎn)物過量

多個末端產(chǎn)物過量

協(xié)同/多價

共同途徑的第一個酶

不能引起抑制作用

同時過量發(fā)生抑制

合作/增效

共同途徑的第一個酶

輕微作用

同時過量，作用大于各種之和，不能100%抑制

累積

共同途徑的第一個酶

按一定百分率單獨抑制，互不影響

共同過量時，抑制作用累積，可100%抑制

順序

共同途徑的第一個酶

無直接作用

通過分支點上的中間代謝物作用，逐步有順序調(diào)節(jié)

同功酶

催化形成對應產(chǎn)物的酶

只抑制相應酶的活力，互不影響

分別抑制相應的酶

本文檔共105頁；當前第65頁；編輯于星期二\16點37分本文檔共105頁；當前第66頁；編輯于星期二\16點37分能荷energycharge對酶活力的調(diào)節(jié)巴斯德效應：在有氧情況下，由于呼吸作用，酒精產(chǎn)量大大下降，糖的消耗速率大幅減慢。能荷=[ATP]+1/2[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]本文檔共105頁；當前第67頁；編輯于星期二\16點37分

通氧[ATP][檸檬酸]能荷異檸檬酸脫氫酶活性磷酸果糖激酶活性[6—磷酸葡萄糖]基團移位吸收葡萄糖速率本文檔共105頁；當前第68頁；編輯于星期二\16點37分三、酶合成的調(diào)節(jié)組成酶constitutiveenzyme是一類對環(huán)境不敏感的酶，這類酶在細胞內(nèi)的合成量相對比較穩(wěn)定。適應酶adaptiveenzyme是一類對環(huán)境敏感的酶，它們響應環(huán)境條件而開始合成或終止合成。誘導酶inducibleenzyme阻遏酶repressibleenzyme本文檔共105頁；當前第69頁；編輯于星期二\16點37分操縱子的構(gòu)造本文檔共105頁；當前第70頁；編輯于星期二\16點37分操縱子的構(gòu)成

名稱作用啟動基因promoterRNA多聚酶的結(jié)合部位操縱基因operator與阻遏物結(jié)合的堿基序列，決定結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄是否能進行結(jié)構(gòu)基因structure編碼一個或多個酶的基因，被轉(zhuǎn)錄成對應的mRNA調(diào)節(jié)基因regulationgene編碼調(diào)節(jié)蛋白（阻遏物repressor）本文檔共105頁；當前第71頁；編輯于星期二\16點37分1、誘導Induction

本文檔共105頁；當前第72頁；編輯于星期二\16點37分Geneinduction本文檔共105頁；當前第73頁；編輯于星期二\16點37分

2、阻遏repression本文檔共105頁；當前第74頁；編輯于星期二\16點37分Generepression本文檔共105頁；當前第75頁；編輯于星期二\16點37分

分解代謝物阻遏

指細胞內(nèi)同時有兩種分解底物存在時，利用快的那種底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶合成的現(xiàn)象。末端產(chǎn)物阻遏指由某代謝途徑末端產(chǎn)物過量積累而引起的阻遏。本文檔共105頁；當前第76頁；編輯于星期二\16點37分PositivecontrolofthelacoperoncAMPreceptorprotein本文檔共105頁；當前第77頁；編輯于星期二\16點37分本文檔共105頁；當前第78頁；編輯于星期二\16點37分DiauxicgrowthofE.coli本文檔共105頁；當前第79頁；編輯于星期二\16點37分Negativecontrolofthetrpoperon本文檔共105頁；當前第80頁；編輯于星期二\16點37分3、阻尼attenuation氨基酸生物合成途徑中的酶的合成受相應的氨基酰-tRNA濃度的控制當有過量的氨基酰-tRNA存在時，對于已被引發(fā)的轉(zhuǎn)錄，但在第一個結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄之前即終止轉(zhuǎn)錄。阻遏是對轉(zhuǎn)錄啟動的控制；阻尼是對已被引發(fā)的轉(zhuǎn)錄實現(xiàn)轉(zhuǎn)錄終止的控制trpoperon受trp-tRNA的阻尼，受trp的阻遏本文檔共105頁；當前第81頁；編輯于星期二\16點37分4、基于rRNA水平的調(diào)節(jié)酶的轉(zhuǎn)譯受rRNA形成的控制某一氨基酸缺乏PPGPP合成rRNA合成受阻核糖體水平低酶的轉(zhuǎn)譯減慢激活該氨基酸合成的操縱子、酶蛋白等本文檔共105頁；當前第82頁；編輯于星期二\16點37分本文檔共105頁；當前第83頁；編輯于星期二\16點37分前體→氨基酸→AA-tRNA→蛋白質(zhì)酶核糖體(rRNA+P)ppGpp本文檔共105頁；當前第84頁；編輯于星期二\16點37分第三節(jié)微生物代謝的人工控制及其應用本文檔共105頁；當前第85頁；編輯于星期二\16點37分微生物代謝的人工控制代謝的人工控制：人為地打破微生物細胞內(nèi)代謝的自動調(diào)節(jié)，使細胞過量積累目的代謝產(chǎn)物。代謝控制發(fā)酵： 利用生物化學和遺傳學的原理，控制培養(yǎng)條件，使微生物代謝朝向人們希望的方向進行，過量積累代謝產(chǎn)物代謝控制育種： 通過遺傳變異來改變微生物的正常代謝，使某種代謝產(chǎn)物形成和積累本文檔共105頁；當前第86頁；編輯于星期二\16點37分代謝控制育種目的代謝產(chǎn)物大量累積人為打破自動調(diào)節(jié)，改變代謝流向減少或切斷支路產(chǎn)物的形成提高細胞膜的通透性減少育種的盲目性初級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，成效顯著次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，效果不明顯本文檔共105頁；當前第87頁；編輯于星期二\16點37分代謝調(diào)控育種的措施人工育種控制措施

針對細胞正常代謝時的自動調(diào)節(jié)機制

營養(yǎng)缺陷型突變

條件解除反饋調(diào)節(jié)

條件控制膜透性

滲漏營養(yǎng)缺陷突變

解除反饋調(diào)節(jié)

營養(yǎng)缺陷回復突變

解除反饋調(diào)節(jié)

結(jié)構(gòu)類似物抗性突變

解除反饋調(diào)節(jié)

本文檔共105頁；當前第88頁；編輯于星期二\16點37分(一）解除目的產(chǎn)物對合成途徑的反饋調(diào)節(jié)------代謝控制育種1、應用營養(yǎng)缺陷型突變株條件解除反饋抑制營養(yǎng)缺陷型auxotroph：因某種突變的結(jié)果而失去合成某種生長及代謝所需物質(zhì)（生長因子）的能力的突變菌株。必須在培養(yǎng)基中補加該物質(zhì)，否則不能生長。

本文檔共105頁；當前第89頁；編輯于星期二\16點37分C.glutamicum高絲氨酸脫氫酶(AK)本文檔共105頁；當前第90頁；編輯于星期二\16點37分例：高絲氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株(Hser-)條件解除（Thr+Lys)對AK的協(xié)同反饋抑制

Hser-不能合成高絲氨酸，進而不能合成蘇氨酸和蛋氨酸，在補給適量的高絲氨酸（或蘇氨酸和蛋氨酸）的條件下，可大量積累賴氨酸。Hser-的篩選野生型菌株→誘變→CM培養(yǎng)基分離→挑選Hser-突變株CMMMMM+Hser野生型+++Hser-+—+本文檔共105頁；當前第91頁；編輯于星期二\16點37分2、應用滲漏突變株(leakagemutant)解除反饋抑制例：利用Hserl解除（Thr+Lys)對AK的協(xié)同反饋抑制：

Hserl細胞能合成Hser，但合成的量僅能維持細胞的最低生長，胞內(nèi)的濃度達不到進行反饋調(diào)節(jié)的濃度。篩選：Hser-→誘變→挑選在MM上生長緩慢而且菌落小的回復突變株本文檔共105頁；當前第92頁；編輯于星期二\16點37分3、應用抗反饋調(diào)節(jié)突變株解除反饋調(diào)節(jié)（結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株）抗反饋調(diào)節(jié)突變株：是指一種對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型突變株，或兼而有之的突變株。結(jié)構(gòu)類似物analog（抗代謝物antimetabolite）是一種與初級代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似但缺乏生理功能的化合物。例1：黃色短桿菌AHVr突變株可解除Thr的反饋抑制而積累蘇氨酸本文檔共105頁；當前第93頁；編輯于星期二\16點37分

Brevibacteriumflavum(AK)本文檔共105頁；當前第94頁；編輯于星期二\16點37分ThreonineAHV

a-Amino-b-hydroxyvalericacid

a-氨基-b-羥戊酸本文檔共105頁；當前第95頁；編輯于星期二\16點37分突變前突變后