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生长 合成 4)ATP的调节作用 过量的无机磷或ATP对磷酸烯醇丙酮酸羧化酶有较强的抑制作用,使草酰乙酸的生成量明显减少。 5)碳分解产物的调节 指的是易被菌体迅速利用的碳源及其分解产物对其他代谢途径的酶类的调节作用。 在抗生素等次级代谢产物的发酵中,产生菌首先利用葡萄糖,再利用其他的单糖或多糖的生理学特性是个较普遍的现象。次级代谢产物的生物合成,一般是在葡萄糖等速效碳源消耗至一定浓度才开始。 6)氮分解产物的调节作用 快速利用的氮源(铵盐、硝酸盐、某些氨基酸)对许多种次级代谢产物的生物合成有较强烈的调节作用。如青霉素、头孢菌素、红霉素、柱晶白霉素、新生霉素、林可霉素、杀假丝菌素等。 在研究NH4+对青霉素生物合成的调节作用时发现,产黄青霉菌合成青霉素是在含氮化合物的控制之下,只有低NH4+浓度的条件下,才能获得最高产量。此时菌体的谷氨酰胺合成酶的活性处于高峰。 7)产生菌生长速率的调节 在丰富培养基中进行的分批发酵动力学研究表明,大多数发酵过程都分为生长期和生产期。在生长期次级代谢产物合成酶受到阻抑作用,次级代谢产物不被合成。 * * * * * * * * 斜面低温保藏法 将微生物在适宜的斜面培养基和温度条件下培养并生长良好后,放入4-5℃冰箱中保藏。 1)影响因素:菌种保藏培养基和培养条件 2)适用菌:细菌、放线菌、酵母、丝状真菌 3)缺点:易使菌株发生自发突变,引起菌种的退化甚至死亡 4)保存期:1-3个月。 液体石蜡油保藏法 斜面保藏的一种方式,斜面中加入石蜡油,可防止培养基水分蒸发并隔绝氧气 1)适用菌:在固体培养基上不能形成孢子的丝状担子菌 2)保存期:1年 砂土管保藏法 1)方法:砂和土的比例一般为3:2或1:1 将要保存的菌种斜面孢子刮下,直接与砂土混合或制成悬浮液,放在干燥低温环境下保存。 2)原理:造成干燥和寡营养的保藏条件 3)适用菌:产孢子的放线菌 4)保存期:1年以上。 冷冻干燥法 1)方法 将菌种制成悬浮液,与保护剂(一般为脱脂牛奶或血清等)混合,用低温酒精或干冰(-15℃以下)速冻,用真空泵抽干,最后真空密封,低温保存。 2)范围:大多数微生物 3)优点:菌种不易发生变异 4)保存期:5-10年 液氮超低温保藏法 1)方法: 菌种加10%保护剂(甘油、二甲基亚砜),以 1℃/min速度降温到-35℃,置于液氮气相中(-196℃)保藏。 2)优点:防止菌种退化最有效的方法 3)适用菌:适用于各种微生物保藏 3)保存期:永久。 菌种保藏注意事项 菌种保藏前所处状态(休眠体,如孢子芽孢)。 菌种保藏所用的基质 操作过程对细胞结构的损害 工程菌的保藏 常用宿主:大肠杆菌和毕赤酵母 常用方法:甘油(15%)和菌悬液混匀后-80℃冰箱保存 第二节 发酵微生物生理学 一、概述 研究范围 微生物细胞的结构与功能(营养物质吸收、能量消耗) 微生物的生长与环境(微生物与环境的关系) 微生物的代谢调控(代谢途径、调控方式等) 二、微生物的生长与繁殖 细胞生长 当代谢过程中同化作用的速度超过异化作用时,细胞的原生质总量就不断增加。 细胞繁殖 微生物生长到一定阶段,由于细胞分裂而出现细胞个体数目的增加。 三、底物的吸收与转运 1.影响物质运输的因素 微生物的表面结构 微生物的生存环境 物质本身特性 2.营养物质的跨膜运输 简单扩散 促进扩散 主动运输 基团移位 1.次级代谢与初级代谢的关系 概念 初级代谢:在微生物的新陈代谢中,一般将微生物从外界吸收各种营养物质,通过分解代谢和合成代谢,生成维持生命活动的物质和能量的过程。 次级代谢:是相对与初级代谢而提出的一个概念,指微生物在一定的生长时期,以初级代谢产物为前体,合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程。 四、微生物生物合成的主要调控机制 代谢产物 初级代谢产物:单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等,还有由它们组成的各种大分子聚合物,如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。 次级代谢产物:由初级代谢产物和中间体形成,分子结构比较复杂,根据其作用可分为抗生素、激素、生物碱、毒素等,通常分泌到胞外。 分叉中间体:菌体代谢过程中产生的某些中间产物,即可用于合成初级代谢产物,又可用于合成次级代谢产物。 微生物生长曲线图 次级代谢产物 初级代谢产物 存在范围不同 初级代谢的代谢系统、途径、产物在各类生物中都基本相同,它是普遍存在的基本代谢类型。 次级代谢只存在于某些生物中,具有种属特异性。 功能不同 初级代谢:能使营养物质转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提
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