微生物學第7章-微生物的代謝課件

第七章

微生物的代謝1精選課件第七章

微生物的代謝1精選課件

新陳代謝（metabolism）簡稱代謝，泛指生物與周圍環(huán)境進行物質交換和能量交換的過程。

新陳代謝的共同特點：（1）在溫和條件下進行(由酶催化)；（2）反應步驟繁多，但相互配合、有條不紊、彼此協(xié)調，且逐步進行，表征了新陳代謝具有嚴格的順序性；（3）對內外環(huán)境具有高度的調節(jié)功能和適應功能。2精選課件新陳代謝（metabolism）簡稱代謝，泛指生物與周圍環(huán)主要內容微生物代謝概論微生物的分解代謝和能量的產生微生物分解代謝產物與鑒定反應微生物的合成代謝微生物的代謝調控3精選課件主要內容微生物代謝概論3精選課件

微生物代謝的類型物質代謝—分解代謝合成代謝

能量代謝—耗能代謝產能代謝

根據(jù)代謝產物的用途可分為—

初級代謝次級代謝

4精選課件微生物代謝的類型物質代謝—分解代謝合成代謝4精選物質代謝1蛋白質，核酸，糖，脂類等物質的變化（合成與分解）。2分解代謝—微生物將各種復雜的營養(yǎng)物質通過分解代謝酶系的催化，產生簡單分子,同時將產生的能量儲存起來的過程。3合成代謝—微生物在合成代謝酶系的催化下，通過消耗能量，將簡單化合物合成復雜細胞物質的過程。*5精選課件物質代謝1蛋白質，核酸，糖，脂類等物質的變化（合成與分解）分解代謝（catabolism）分解代謝指細胞將大分子物質降解成小分子物質，并在這個過程中產生能量。一般可將分解代謝分為三個階段：蛋白質多糖脂類氨基酸單糖甘油，脂肪酸丙酮酸/乙酰輔酶ACO2，H20，能量（三羧酸循環(huán)）6精選課件分解代謝（catabolism）分解代謝指細胞將大分子物質降合成代謝（anabolism）合成代謝指細胞利用小分子物質合成復雜大分子的過程，并在這個過程中消耗能量。合成代謝所利用的小分子物質來源于分解代謝過程中產生的中間產物或環(huán)境中的小分子營養(yǎng)物質。7精選課件合成代謝（anabolism）合成代謝指細胞利用小分子物質合在代謝過程中，微生物通過分解作用（光合作用）產生化學能。這些能量用于：1合成代謝2微生物的運動和運輸熱和光8精選課件在代謝過程中，微生物通過分解作用（光合作用）產生化學能。這些

初級代謝—微生物通過一些相同的代謝途徑，合成細胞生長和繁殖所必需的化合物的過程。產物：氨基酸、核苷酸等。次級代謝—合成次級代謝產物的過程。次級代謝產物——微生物在代謝過程中產生的，對微生物自身生長、繁殖無顯著功能的化合物。eg抗生素、生長激素、毒素、色素等。9精選課件初級代謝—微生物通過一些相同的代謝途徑，合成細胞生長和繁殖

次級代謝往往是某些生物為了避免在初級代謝過程中某種中間產物積累所造成不利作用或外環(huán)境因素脅迫而產生的一類有利于生存的代謝類型?？梢哉J為次級代謝是某些生物在一定條件下通過突變獲得的一種適應生存的方式。10精選課件次級代謝往往是某些生物為了避免在初級代謝過程中某種中間產

次級代謝與初級代謝是一個相對的概念，二種代謝既有區(qū)別又有聯(lián)系，它們的區(qū)別主要表現(xiàn)為：(1)次級代謝只存在于某些生物當中，而初級代謝是一類普遍存在于各類生物中的基本代謝類型。(2)次級代謝產物對于產生者本身不是機體生存所必需的物質，而初級代謝產物通常都是機體生存必不少的物質。(3)次級代謝通常是在微生物的對數(shù)生長期末期或穩(wěn)定期才出現(xiàn)，初級代謝則自始至終存在于一切生活的機體之中。(4)次級代謝對環(huán)境條件變化很敏感，其產物的合成往往會因環(huán)境條件變化而受到明顯影響。而初級代謝對環(huán)境條件變化的相對敏感性小，相對較為穩(wěn)定。11精選課件次級代謝與初級代謝是一個相對的概念，二種代謝既

(5)催化次級代謝產物合成的某些酶專一性較弱,往往都是一些誘導酶。這些酶通常因環(huán)境條件變化而不能合成。相對而言催化初級代謝產物合成的酶專一性和穩(wěn)定性較強，(6)次級代謝產物各種各樣，并且每種類型的次級代謝產物往往是一群化學結構非常相似而成分不同的混合物。例如目前已知新霉素有4種，桿菌肽有10種，多粘菌素有10種，放線菌素有20多種等。而初級代謝產物的性質與類型在各類生物里相同或基本相同。

12精選課件(5)催化次級代謝產物合成的某些酶專一性較弱,往往都是一

次級代謝以初級代謝為基礎。因為初級代謝可以為次級代謝產物合成提供前體物和所需要的能量，而次級代謝則是初級代謝在特定條件下的繼續(xù)和發(fā)展，避免初級代謝過程中某種（或某些）中間體或產物過量積累對機體產生的毒害作用。13精選課件次級代謝以初級代謝為基礎。因為初級代謝可以為次能量代謝化學能、光能等能量在微生物細胞內的相互轉化和代謝變化稱為能量代謝。14精選課件能量代謝化學能、光能等能量在微生物細胞內的相互轉化和代謝變化有機物（化能異養(yǎng)菌），無機物（化能自養(yǎng)菌）等），光能（光能營養(yǎng)菌）化能異養(yǎng)微生物以有機物作為能源，最常利用的碳源是葡萄糖，在葡萄糖分解氧化過程中，微生物首先將葡萄糖轉變?yōu)楸?，同時產生少量的ATP和還原力NADH2或NADPH2，根據(jù)這兩者中氫或電子去向的不同，可以將能量產生方式分別命名為呼吸和發(fā)酵。若是通過電子傳遞鏈將氫或電子轉移給氧，同時產生大量的能量，這一過程稱為有氧呼吸；若是將氫或電子轉移給無機物，則為無氧呼吸；還可直接用來還原有機物，積累代謝產物產生少量能量，稱為發(fā)酵。能量來源15精選課件有機物（化能異養(yǎng)菌），無機物（化能自養(yǎng)菌）等），光能（光能營微生物代謝和酶酶在微生物細胞中的分布：胞外酶（以水解酶為主）、胞內酶微生物細胞中酶的種類：氧化還原酶、轉移酶、水解酶、裂解酶、異構酶和合成酶（誘導酶和組成酶）16精選課件微生物代謝和酶酶在微生物細胞中的分布：胞外酶（以水解酶為主）分解代謝和能量的產生

葡萄糖分解途徑EMP，HMP，ED，PK，直接氧化17精選課件分解代謝和能量的產生

葡萄糖分解途徑17精選課件

EMP（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway，糖酵解、己糖二磷酸途徑）絕大多數(shù)生物共有的基本途徑C6H12O6+2NAD++2H3PO4+2ADP

→2CH3COCOOH+2NADH2+2ATP原核微生物，1分子G徹底氧化產生38個ATP（膜上呼吸鏈）。真核微生物，1分子G產生36個ATP。（NADH2進入線粒體膜上的呼吸鏈,傳遞產生FADH2消耗2分子ATP）18精選課件EMP（Embdem-Meyerhof-Parnas*19精選課件*19精選課件

EMP途徑（Embden-Meyerhofpathway）葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸磷酸二羥丙酮甘油醛-3-磷酸ATPADPATPADPADPATPADPATPNAD+NADH+H+aa:預備性反應bb:氧化還原反應

EMP途徑意義：為細胞生命活動提供ATP和NADH底物水平磷酸化底物水平磷酸化20精選課件EMP途徑葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-21精選課件21精選課件HMP途徑（hexosemonophosphatepathway，又稱己糖單磷酸途徑/戊糖磷酸途徑）與EMP途徑共存于細胞中，不同微生物，兩種代謝途徑所占比例不同。經(jīng)HMP途徑，G可達到氧化并產生大量NADPH和多種代謝產物，可提供不同碳原子骨架的磷酸糖。G經(jīng)HMP途徑后如徹底氧化，凈產35個ATP。22精選課件HMP途徑（hexosemonophosphate23精選課件23精選課件完全HMP途徑6葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O

5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi

HMP途徑的一個循環(huán)的最終結果是一分子葡萄糖-6-磷酸轉變成一分子甘油醛-3-磷酸、3個CO2、6個NADPH。24精選課件完全HMP途徑HMP途徑的一個循環(huán)的最終結果是一分子葡萄糖-HMP途徑從6-磷酸-葡萄糖開始，即在單磷酸已糖基礎上開始降解的故稱為單磷酸已糖途徑。25精選課件HMP途徑從6-磷酸-葡萄糖開始，即在單磷酸已糖基礎上開始降HMP途徑的重要意義為核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。產生大量NADPH2，一方面為脂肪酸、固醇等物質的合成提供還原力，另方面可通過呼吸鏈產生大量的能量。與EMP途徑在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸處連接，可以調劑戊糖供需關系。途徑中的赤蘚糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、堿基合成、及多糖合成。途徑中存在3~7碳的糖，使具有該途徑微生物的所能利用利用的碳源譜更為更為廣泛。通過該途徑可產生許多種重要的發(fā)酵產物。如核苷酸、若干氨基酸、輔酶和乳酸（異型乳酸發(fā)酵）等。HMP途徑在總的能量代謝中占一定比例，且與細胞代謝活動對其中間產物的需要量相關。26精選課件HMP途徑的重要意義為核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。ED途徑（Enter-Doudoroffpathway）

2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖（KDPG）裂解途徑（eg：假單胞菌：銅綠假單胞菌）ED途徑是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的微生物所具有的一種替代途徑，高等動，植物體未發(fā)現(xiàn)該種產能代謝途徑。G經(jīng)4步反應即可快速獲得由EMP途徑10步才能得到的丙酮酸。G經(jīng)ED途徑可產生1個ATP，產生的丙酮酸有氧條件下進入TCA進一步徹底氧化，共產生7ATP；無氧條件下脫羧生成乙醛，再被還原成乙醇（細菌乙醇發(fā)酵機制）。27精選課件ED途徑（Enter-Doudoroffpathway）28精選課件28精選課件

C6H12O6＋ADP+Pi+NADP+NAD→2

CH3COCOOH

+ATP+

NADPH2+

NADH2ED途徑的特征酶是KDPG醛縮酶.可將2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解為丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途徑結果：一分子葡萄糖經(jīng)ED途徑最后生成2分子丙酮酸、1分子ATP，1分子NADPH、1分子NADH。ED途徑在革蘭氏陰性菌中分布較廣ED途徑可不依賴于EMP與HMP而單獨存在ED途徑不如EMP途徑經(jīng)濟。29精選課件C6H12O6＋ADP+Pi+NADP+NAD→ED途徑結

ED途徑的細菌酒精發(fā)酵優(yōu)點：代謝速率高，產物轉化率高，菌體生成少，代謝副產物少，發(fā)酵溫度較高，不必定期供氧。缺點：pH5，較易染菌；細菌對乙醇耐受力低30精選課件ED途徑的細菌酒精發(fā)酵30精選課件31精選課件31精選課件PK途徑（phosphoketolasepathway）

磷酸酮解途徑存在于腸膜狀明串珠菌屬和雙歧桿菌屬中的一些種進行磷酸酮解途徑的微生物缺少醛縮酶，所以它不能夠將磷酸己糖裂解為2個三碳糖。32精選課件PK途徑（phosphoketolasepathway）磷酸已糖解酮酶

HK途徑

磷酸已糖酮解

途徑

33精選課件磷酸已糖解酮酶HK途徑磷酸已糖酮解途徑33精選課件①有兩個磷酸酮解酶參加反應；②在沒有氧化作用和脫氫作用的參與下，2分子葡萄糖分解為3分子乙酸和2分子3-磷酸-甘油醛，3-磷酸-甘油醛在脫氫酶的參與下轉變?yōu)槿樗?；乙酰磷酸生成乙酸的反應則與ADP生成ATP的反應相偶聯(lián)；③每分子葡萄糖產生2.5分子的ATP；34精選課件①有兩個磷酸酮解酶參加反應；34精選課件磷酸戊糖酮解

途徑

35精選課件磷酸戊糖酮解途徑35精選課件

C6H12O6＋ADP+Pi→CH3CHOHCOOH＋CH3CH2OH＋CO2+ATP分解1分子葡萄糖只產生1分子ATP，相當于EMP途徑的一半;幾乎產生等量的乳酸、乙醇和CO2許多微生物的異型乳酸發(fā)酵即采取此方式。36精選課件C6H12O6＋ADP+Pi→36精選課件

直接氧化途徑葡萄糖氧化酶，常見于假單胞菌、氣桿菌等。37精選課件37精選課件微生物氧化的方式

生物氧化是細胞內代謝物以氧化作用釋放（產生）能量的化學反應。氧化過程產生大量的能量，分段釋放，并以高能鍵形式貯藏在ATP分子內，供需時使用。呼吸作用有氧呼吸—以分子氧作為最終電子（和氫）受體的氧化作用無氧呼吸—以無機氧化物作為最終電子（和氫）受體的氧化作用發(fā)酵作用以有機物為基質，電子（或氫）供體和受體都是有機化合物38精選課件微生物氧化的方式生物氧化是細胞內代謝物以氧化作用釋放（產呼吸作用

有機物被完全氧化，放出的電子經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給電子受體，產生大量能量。1有氧呼吸（1）以氧作為最終電子受體的生物氧化過程，產物為CO2和H2O。（2）G→（EMP）→丙酮酸→TCA/呼吸鏈→6CO2+H2O+38ATP39精選課件呼吸作用有機物被完全氧化，放出的電子經(jīng)電子傳遞鏈傳遞2無氧呼吸（1）兼性厭氧微生物或厭氧微生物（2）電子受體有—NO3-，SO42-，CO2等，及延胡索酸等有機物電子供體和受體之間也需要細胞色素等中間電子遞體，并伴隨有磷酸化作用，底物可被徹底氧化，可產生較多能量，但不如有氧呼吸產生的能量多。40精選課件2無氧呼吸40精選課件硝酸鹽呼吸41精選課件硝酸鹽呼吸41精選課件

3不同呼吸類型的微生物（1）好氧性微生物（aerobic）：細菌，放線菌，真菌。（2）厭氧性微生物（anaerobic）不具有超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)和過氧化氫酶，不能解除O2-和過氧化氫的強細胞毒作用。（3）兼性厭氧微生物(facultativeanaerobic)

在有氧或無氧的環(huán)境都能生長，以不同的氧化方式獲得能量。42精選課件3不同呼吸類型的微生物42精選課件發(fā)酵作用發(fā)酵是厭氧微生物和兼性厭氧微生物在無氧條件下產生能量的一種重要方式。以有機物為基質，以其降解產物的中間產物為最終電子或氫受體的氧化過程。最終導致有機物積累和產生少量能量。(1)酵母菌的發(fā)酵（P160圖7-10）

第一型發(fā)酵（乙醇發(fā)酵）G→（EMP）（2NAD→2NADH2）→2丙酮酸→2CO2+2乙醛

2乙醛→（2NADH2→2NAD）→2CH3CH2OHC6H12O6+2ADP+2H3PO4→2CH3CH2OH+2CO2+2ATP

此過程要求厭氧、pH3.5-4.5、較低鹽濃度。第二型發(fā)酵（甘油發(fā)酵）乙醛+亞硫酸氫鈉→磺化羥基乙醛磷酸二羥丙酮→α-磷酸甘油→甘油

C6H12O6+NaHSO3→甘油+CH3CHOH-SO3Na+CO2

此過程不產生ATP。第三型發(fā)酵（甘油發(fā)酵）

2葡萄糖→2甘油+乙醇+乙酸+2CO2

弱堿性條件，不能產生能量43精選課件發(fā)酵作用發(fā)酵是厭氧微生物和兼性厭氧微生物在無氧條件下產生能量概念：有氧條件下，發(fā)酵作用受抑制的現(xiàn)象（或氧對發(fā)酵的抑制現(xiàn)象）。意義：合理利用能源通風對酵母代謝的影響通風（有氧呼吸）缺氧（發(fā)酵）酒精生成量耗糖量/單位時間細胞的繁殖低（接近零）少旺盛高多很弱至消失巴斯德效應(ThePasteureffect)現(xiàn)象：44精選課件概念：有氧條件下，發(fā)酵作用受抑制的現(xiàn)象（或氧對發(fā)酵的抑制現(xiàn)象

(2)乳酸發(fā)酵乳酸菌—兼性厭氧菌。eg乳桿菌屬(lactobacillus)、雙歧桿菌(Bifidobacteriumbifidum)等。在嚴格的厭氧條件下發(fā)酵產生乳酸：

同型乳酸發(fā)酵：G→（EMP）→2乳酸+2ATP

異型乳酸發(fā)酵：G→（pK）→乳酸+乙醇+ATP

此外，還有丁酸發(fā)酵、丙酮-丁醇發(fā)酵、混合酸發(fā)酵、丁二醇發(fā)酵等45精選課件(2)乳酸發(fā)酵45精選課件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46精選課件①酵母型酒精發(fā)酵46精選課件ATP的生成光合磷酸化—光能通過光合生物的光合色素吸收轉變成化學能-ATP。包括環(huán)式光合磷酸化、非環(huán)式光合磷酸化細菌的光合作用與高等植物不同的是，除藍細菌具有葉綠素、能進行水的裂解進行產氧的光合作用外，其他細菌沒有葉綠素，只有菌綠素或其他光合色素，只能裂解無機物（如H2、H2S等）或簡單有機物，進行不產氧的光合作用。47精選課件ATP的生成光合磷酸化—光能通過光合生物的光合色素吸收轉47

底物水平磷酸化——利用化合物氧化過程中釋放的能量生成ATP的反應。

3-磷酸甘油醛→→（NAD→NADH2）→→1，3-二磷酸甘油酸→→（ADP）→→3-磷酸甘油酸+ATP氧化磷酸化（主要方式）—生物氧化過程中放出的電子通過電子傳遞鏈（呼吸鏈）偶聯(lián)產生ATP。48精選課件底物水平磷酸化——利用化合物氧化過程中釋放的能量生成ATP環(huán)式光合磷酸化49精選課件環(huán)式光合磷酸化49精選課件放氧型光合作用

非放氧型光合作用

有機體

葉綠素類型

反應中心

Ⅰ

反應中心

Ⅱ

氧的產生

還原力來源

植物、藻、藍細菌

葉綠素

a等

有

有

有

水的光解

綠硫細菌、紫硫細菌、紅螺菌等

細菌葉綠素

a（

Bchla）等

有

無

無

硫化氫、氫、有機物等

兩種光合作用類型的比較

50精選課件放氧型光合作用非放氧型光合作用有機體

葉綠素類型

反應氧化磷酸化—電子傳遞磷酸化呼吸鏈在傳遞氫或電子的過程中釋放的能量與ADP磷酸化偶聯(lián)產生ATP的過程。51精選課件氧化磷酸化—電子傳遞磷酸化呼吸鏈在傳遞氫或電子的過程中釋放的呼吸鏈（respiratorychain）電子傳遞鏈（electrontransferchain）：從葡萄糖或其他氧化型化合物上脫下的氫（電子），經(jīng)過一系列按照氧化還原電勢由低到高順序排列的氫（電子）傳遞體，定向有序傳遞的系統(tǒng)。52精選課件呼吸鏈（respiratorychain）電子傳遞鏈（el能量的利用ATP用于：合成細胞物質營養(yǎng)物質的運輸鞭毛的運動發(fā)光細菌的發(fā)光維持細胞生命狀態(tài)生物熱53精選課件能量的利用ATP用于：53精選課件糖發(fā)酵實驗IMViC實驗吲哚實驗（I）甲基紅實驗（M）VP實驗（V）枸櫞酸鹽利用實驗（C）淀粉水解實驗明膠液化實驗H2S實驗過氧化氫酶實驗微生物分解代謝產物與鑒定反應54精選課件糖發(fā)酵實驗微生物分解代謝產物與鑒定反應54精選課件FermentationTests55精選課件FermentationTests55精選課件

Eschericiha與Shigella在利用葡萄糖進行發(fā)酵時，前者具有甲酸氫解酶，可在產酸的同時產氣，后者則因無此酶，不具有產氣的能力。56精選課件Eschericiha與Shigella在利用葡萄糖進行發(fā)陽性吲哚試驗大腸桿菌：+產氣桿菌：-57精選課件陽性吲哚試驗大腸桿菌：+57精選課件甲基紅試驗陽性陰性對照大腸桿菌：+產氣桿菌：-58精選課件甲基紅試驗陽性陰性對照大腸桿菌：+58精選課件

：大腸桿菌與產氣氣桿菌在利用葡萄糖進行發(fā)酵時，前者可產生大量的混合酸，后者則產生大量的中性化合物丁二醇，因此在發(fā)酵液中加入甲基紅試劑時，前者呈紅色，后者呈黃色。大腸桿菌：產酸較多，使pH﹤4.5產氣桿菌：pH﹥4.559精選課件：大腸桿菌與產氣氣桿菌在利用葡萄糖進行發(fā)酵時，前者可產生大V-P試驗陰性陽性大腸桿菌：-產氣桿菌：+60精選課件V-P試陰性陽性大腸桿菌：-60精選課件枸櫞酸利用試驗大腸桿菌：-產氣桿菌：+61精選課件枸櫞酸利用試驗大腸桿菌：-61精選課件H2S試驗62精選課件H2S試驗62精選課件檢測微生物培養(yǎng)液中過氧化氫酶存在的方法。從瓊脂培養(yǎng)液中挑一滿環(huán)細胞與載玻片上一滴30%H2O2混合。若立即出現(xiàn)氣泡就說明有過氧化氫酶存在。產生的氣泡是O2，即通過反應：H2O2+H2O2→2H2O+O263精選課件檢測微生物培養(yǎng)液中過氧化氫酶存在的方法。從瓊脂培養(yǎng)液中挑一滿吲哚（I）、甲基紅（M）、V.P.試驗（Vi）檸檬酸鹽利用（C）共四項試驗，合稱IMViC試驗。用以將大腸桿菌與其形狀十分相近的腸桿菌屬的細菌鑒別開來。吲哚試驗甲基紅試驗V.P.試驗檸檬酸鹽利用大腸桿菌++--產氣桿菌--++64精選課件吲哚（I）、甲基紅（M）、V.P.試驗（Vi）檸檬酸鹽利用（微生物的合成代謝合成代謝的三要素1ATP

發(fā)酵、呼吸、無機物氧化、光能轉換產生ATP，產生的方式包括底物水平磷酸化、電子傳遞磷酸化和光合磷酸化。2還原力（NADH2，NADPH2）

eg化能異氧菌（1）呼吸，（2）發(fā)酵，（3）TCA。65精選課件微生物的合成代謝合成代謝的三要素65精選課件3小分子前體碳架物質（1）EMP、HMP、TCA等途徑產生的不同數(shù)目碳原子的磷酸糖、有機酸、乙酰CoA等，用來合成AA,核苷酸、蛋白質、核酸、多糖等細胞物質。（2）原核生物—肽聚糖，磷壁酸，脂多糖，莢膜等。（3）真核生物—葡聚糖，甘露聚糖(yeast)，纖維素，幾丁質(mold)。66精選課件3小分子前體碳架物質66精選課件

肽聚糖的生物合成——根據(jù)反應是在細胞質中，細胞膜上或是細胞外，可將其分為三個階段。（以金黃色葡萄球菌為例）67精選課件肽聚糖的生物合成——根據(jù)反應是在細胞質中，細胞膜上或是細胞

（一）在細胞質中的合成1．由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸

68精選課件（一）在細胞質中的合成68精選課件葡萄糖 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-UDPUTPPPi69精選課件葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸ATP ADPGl70精選課件70精選課件2．由N-乙酰胞壁酸合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）UDP作為糖載體71精選課件2．由N-乙酰胞壁酸合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷（二）在細胞膜中的合成（單體的合成）類脂載體是一種含11個異戊二烯單位的C55類異戊二烯醇，它可通過兩個磷酸基與N-乙酰胞壁酸分子相接，使糖的中間代謝物呈現(xiàn)很強的疏水性，從而使它能順利通過的細胞膜轉移到膜外UDPUMP72精選課件（二）在細胞膜中的合成（單體的合成）類脂載體是一種含11個異（三）在細胞膜外的合成必須有現(xiàn)成的細胞壁殘余（至少含有6～8個肽聚糖單體）作為引物。通過轉糖基酶和轉肽酶的作用。73精選課件（三）在細胞膜外的合成必須有現(xiàn)成的細胞壁殘余（至少含有6～8青霉素抑菌機理

青霉素是肽聚糖單體五肽尾末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸的結構類似物——競爭抑制轉肽酶74精選課件青霉素抑菌機理青霉素是肽聚糖單體五肽尾末端的D75精選課件75精選課件合成代謝的特殊產物1熱原質（pyrogen）

LPS—121℃、20min不被破壞，250℃、30min或180℃、4h被破壞。2毒素—內毒素（LPS）、外毒素（毒性蛋白）。3細菌素—抑制或殺死近緣細菌的物質（蛋白質），作用于細胞膜，核糖體等。4色素—水溶性，脂溶性（金黃色葡萄球菌）。5抗生素，酶，維生素等。76精選課件合成代謝的特殊產物1熱原質（pyrogen）76精選課件

微生物代謝的調控一、酶活性的調節(jié)酶的激活，酶的抑制二、酶合成的調節(jié)酶的誘導，酶的阻遏三、微生物代謝調節(jié)及發(fā)酵生產77精選課件微生物代謝的調控一、酶活性的調節(jié)77精選課件☆微生物代謝調節(jié)系統(tǒng)的特點：精確、可塑性強，細胞水平的代謝調節(jié)能力超過高等生物。成因：細胞體積小，所處環(huán)境多變。舉例：大腸桿菌細胞中存在2500種蛋白質，其中上千種是催化正常新陳代謝的酶。每個細菌細胞的體積只能容納10萬個蛋白質分子，所以每種酶平均分配不到100個分子。如何解決合成與使用效率的經(jīng)濟關系？解決方式：組成酶（constitutiveenzyme）經(jīng)常以高濃度存在，其它酶都是誘導酶（inducibleenzyme），在底物或其類似物存在時才合成，誘導酶的總量占細胞總蛋白含量的10%。78精選課件☆微生物代謝調節(jié)系統(tǒng)的特點：精確、可塑性強，細胞水平的代

通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調節(jié)新陳代謝的速率的方式。（一）調節(jié)方式，包括兩個方面：1、酶活性的激活：前體激活、小分子離子激活、補償激活2、酶活性的抑制：包括：競爭性抑制和反饋抑制。反饋抑制——主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產物過量時可反過來直接抑制該途徑中第一個酶的活性。主要表現(xiàn)在氨基酸、核苷酸合成途徑中。特點：作用直接、效果快速、末端產物濃度降低時又可解除一、酶活性的調節(jié)79精選課件通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調節(jié)新陳代謝的速率的方式。二、酶合成的調節(jié)

通過調節(jié)酶的合成量進而調節(jié)代謝速率的調節(jié)機制。（一）酶合成調節(jié)的類型1.誘導(induction)：是酶促分解底物或產物誘使微生物細胞合成分解代謝途徑中有關酶的過程。微生物通過誘導作用而產生的酶稱為誘導酶（為適應外來底物或其結構類似物而臨時合成的酶類）。舉例：E.coli在含乳糖的培養(yǎng)基中誘導合成β-半乳糖苷酶和半乳糖苷滲透酶等（與乳糖代謝有關）。誘導物(inducer)：底物或結構類似物，如：異丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）。

80精選課件二、酶合成的調節(jié)通過調節(jié)酶的合成量進而調節(jié)代謝速率的調節(jié)★誘導作用的方式：

同時誘導：誘導物加入后，微生物能同時誘導出幾種酶的合成，主要存在于短的代謝途徑中。

順序誘導：先合成能分解底物的酶，再合成分解各中間代謝物的酶達到對復雜代謝途徑的分段調節(jié)。81精選課件★誘導作用的方式：81精選課件2.阻遏（repression）

是阻礙代謝過程中包括關鍵酶在內的一系列酶的合成的現(xiàn)象，從而更徹底地控制和減少末端產物的合成?！镒瓒糇饔玫念愋停孩倌┒水a物阻遏：由于終產物的過量積累而導致生物合成途徑中酶合成的阻遏的現(xiàn)象，常常發(fā)生在氨基酸、嘌呤和嘧啶等這些重要結構元件生物合成的時候。保證了細胞內各種物質維持適當?shù)臐舛?。例如過量的精氨酸阻遏了參與合成精氨酸的許多酶的合成。82精選課件2.阻遏（repression）是阻礙代謝過83精選課件83精選課件84精選課件84精選課件②分解代謝物阻遏（cataboliterepression）：當微生物在含有兩種能夠分解底物的培養(yǎng)基中生長時，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關酶的合成的現(xiàn)象。最早發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌生長在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基時,故又稱葡萄糖效應。分解代謝物阻遏導致出現(xiàn)“二次生長（diauxicgrowth）”.85精選課件②分解代謝物阻遏（cataboliterepresFigure9.TheDiauxicGrowthCurveofE.coligrowninlimitingconce