代谢调控课件第一章要点.ppt

* * * * * * 微生物生理学 杨生玉 王刚 沈永红主编 化学工业出版社 2007 微生物工程 焦瑞身主编 化学工业出版社 2003 微生物工程 曹军卫 马耀文 张甲耀编 科学出版社 2007 代谢工程 张蓓编著 天津大学出版社 2003 第一章 绪论 第二章 微生物的代谢调节原理 第三章 次级代谢产物的调节 第四章 工业微生物的代谢调控 第五章 代谢工程 第一章 绪论 微生物的代谢过程互相协调、高度有序，对外界环境的改变能做出反应。 经济合理、平衡生长 手段：代谢调控（调节） 如何超量累积？在工业上有重要意义 打破原有的方式，建立新的代谢方式 一、 微生物的代谢类型 1主要依赖两种代谢途径： 分解代谢 catabolism 合成代谢 anabolism 分解代谢: 指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。 微生物通过分解代谢从环境中吸收的各种碳源、氮源等物质降解，为生命活动提供能源和小分子中间体。 包括：中心途径如TCA、EMP、HMP及外周途径（指其他碳源、氮源通过分解进入中心途径） 合成代谢 与分解代谢正好相反，指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力一起合成复杂的大分子的过程。或利用分解代谢的能量和中间体合成氨基酸、核酸等单体物质及蛋白质、多糖等多聚物。 合成氨基酸、核苷酸等单体物质 合成蛋白质、核酸等多聚体 肠道细菌可利用单一碳源和无机盐合成细胞所有的组分，缓慢利用醋酸盐，生长速率低，迅速利用葡萄糖，快速生长。 快速生长的细胞RNA含量高，DNA含量低，细胞大些。 分解代谢与合成代谢是互相关联、互相制约，是生命活动的基础。 正常微生物的小分子物质的合成和降解是自身调节。 如：一般情况下，前体物质和大分子物质的合成速率配合较好，当前体存在时，前体的内源合成停止。 二次生长现象 葡萄糖代谢阻遏 2 根据代谢产物在机体内的作用不同 初级代谢primary metabolism 次级代谢secondary metabolism 二、 微生物的代谢产物类型 1 初级代谢产物 定义：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。 举例：蛋白质、多糖、脂类、维生素等。氨基酸、核苷酸 特征： 不同的微生物初级代谢产物基本相同； 初级代谢产物合成过程是连续不断的； 与菌体的生长呈平行关系。 2次级代谢产物 定义：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。 举例：抗生素、毒素、激素、色素等。 特征： 不同的微生物次级代谢产物不同； 次级代谢产物的通常在菌体的生长后期合成，发酵分两个阶段进行，即营养增殖期和生产期。 在多数情况下，增加前体是有效的 两种代谢产物的区别： 1、次级代谢通常在生长后期合成。不是微生物生长所必需的，不参与微生物的生长和繁殖。即使发生代谢障碍，也不会导致机体生长停止或死亡。 2、初级代谢产物对环境的敏感性比较小，遗传稳定性强；次级代谢对环境条件的变化很敏感，其产物的合成往往会因环境条件的变化而停止。 3、初级代谢产物在不同的微生物中基本相同，次级代谢产物在不同微生物中有很大区别。基于菌种的特异性。 4、催化初级代谢产物合成酶专一性强，催化次级代谢产物合成的某些酶专一性不强。 内容 初级代谢产物 次级代谢产物 不 同 点 生长繁殖是否必需 产生阶段 种的特异性 分布 举例 相同点 微生物的代谢产物 是 否 一直产生 生长到一定阶段产生 否 是 细胞内 细胞内或外 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等 抗生素、毒素、激素、色素 均在微生物细胞的调节下，有步骤产生 3 转化产物 特征：底物不是微生物细胞的产物，是外源物质。微生物仅在其分子上进行加工，如加入羟基、还原双键、脱氧或切断支链等。 1952年Peterson 和Murry应用黑根霉在甾体分子C11处加入羟基，简化了可的松甾体药物的合成，开辟了生物转化的领域。现在已经发展到萜类、植物碱、前列腺物质、芳香烃、杂环化合物等，在手性化合物的合成中起到重要作用。 4 三者之间的关系 微生物 初级代谢产物1 次级代谢产物 2 外源物质转化产物3 菌体、酶4 外源物质 （甾体、烷烃、芳烃、杂环化合物） （抗生素、毒素、胞外多糖、植物碱） 氨