[工学]4-5 微生物分解代谢.ppt

微生物生理学 毕可然 bikeran@126.com 内容 代谢概论 葡萄糖酵解途径 发酵作用 能量转换 天然多聚物的氧化分解 新陈代谢简称代谢，这是微生物生命活动的基本特征之一。代谢作用的正常进行保证了微生物的生长繁殖。代谢作用是进行生命活动的动力，与生命的存在和发展密切相关。 前体是指微生物从外界吸收的、或在代谢途径中形成的、可被进一步转变成终点产物的化合物。代谢作用包括分解代谢和合成代谢，或分别称异化代谢和同化代谢。催化分解代谢的酶类称为分解酶类。 分解代谢是指营养物质在分解酶类催化下，由结构复杂的大分子变成简单的小分子物质的反应为分解代谢，所经历的过程为分解途径，所得到的产物称为分解产物。在物质分解过程中同时产生能量。 合成代谢 催化合成代谢的酶类称为合成酶类。在合成酶催化下，不同的小分子结构的物质被合成为大分子物质的过程称为合成代谢，所经途径为合成途径。所得产物为合成产物。合成过程中需要能量。 如EMP途径，不仅作为使糖分解成小分子物质的分解途径，而且也能作为使小分子物质合成糖原的合成途径，这种具有双重功能的途径称为两向代谢途径。 初级代谢 在研究代谢作用中，一般把具有明确的生理功能，对维持生命活动不可缺少的物质代谢过程，称为初级代谢。代谢产物称为初级代谢产物。如氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸维生素等。 次级代谢产物 而把一些没有明确的生理功能，似乎并不是维持生命省去所必须的物质代谢过程称为次级代谢。代谢产物称为次级代谢产物。如某些色素、抗生素、毒素、激素和生理碱等。 微生物代谢的特点： 1）微生物的代谢速率快。 2）微生物种类繁多，对营养要求与代谢方式均不相同，表现了代谢的多样性。 3）微生物具有高度适应能力。当外界环境条件发生改变，微生物会改变自身的代谢方式，以适应改变了的环境。 目前对微生物代谢的研究，正在进行着代谢调节和代谢产物细胞器的研究阶段。这样使细胞从数量代谢向着向量代谢的水平发展。 静息细胞法 所谓静息细胞是将培养到一定阶段的菌体，收集在一起经洗涤后，悬浮在生理盐水中继续培养一段时间，消耗基内源营养物质，使之呈现饥饿状态，如此获得的为静息细胞。 利用静息细胞也可发现新的生长素，例如某菌的静息细胞氧化丙酮酸速度很慢，加入酵母浸出物后氧化加快，而已经知的生长素都没有这种作用，这表明酵母浸出物中可能含有某种新因子，硫辛酸就是这样被发现的。 同位素示踪法 同位素示踪法（isotopic tracer method）是利用放射性核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法。制成含有同位素的标记化合物（如标记食物，药物和代谢物质等）代替相应的非标记化合物。 放射性同位素和稳定性同位素都可作为示踪剂（tracer），但是，稳定性同位素作为示踪剂其灵敏度较低，可获得的种类少，价格较昂贵，其应用范围受到限制；而用放射性同位素作为示踪剂不仅灵敏度高，测量方法简便易行，能准确地定量，准确地定位及符合所研究对象的生理条件等特点： 同位素示踪法 (a)细胞与同位素接触3分钟之后,标记物出现在内质网中; (b)细胞接触同位素3分钟后,置于非同位素的培养基中“跟踪”17分钟,放射性标记出现在高尔基体和部分分泌泡; (c)细胞接触同位素3分钟后,置于无同位素的培养基中“跟踪”117分钟,标记物主要出现在分泌泡中。 极谱分析法 极谱法可用来测定大多数金属离子、许多阴离子和有机化合物（ 如羰基、硝基、亚硝基化合物，过氧化物、环氧化物，硫醇和共轭双键化合物等 ）。 瓦勃氏压力计法 本方法是利用瓦勃氏呼吸仪来研究微生物 的代谢过程，如呼吸、发酵、酶的活性等 的重要方法。测定因呼吸及其它伴有气体出入的物质代谢、酶反应等而产生的气压变化所用的装置。 突变株的应用 微生物突变株大致可以分为两类：营养缺陷型突变株和特异营养突变株。 营养缺陷型突变株　　 通过诱变处理,诱使微生物发生突变，体内的一种或数种酶缺损，丧失合成某些代谢物质的能力，必须由外源供给所缺失的生长物质才能生长。 特异营养突变株　　 这种经诱变处理的菌株，合成特异产物（次级代谢物）的酶受到阻断，不能再合成特异产物，但仍能在最低培养基上生长，称为特异营养突变株。 共合成 共合成是指将诱变产生的，两个不能单独合成特异产物的突变株，经一同培养后又可以再合成原来产生的特异产物的，称为共合成。 利用共合成作用研究力复霉素的生物合成过程。 力复霉素高产地中海诺卡氏菌 因葡萄糖是以1,6-二磷酸果糖(FDP)开始降解的，故又称双磷酸己糖途径（ HDP ），这条途径包括十个独立又彼此连续的反应。 其总反应是： C6H12O6+2(ADP＋Pi+NAD+)→ 2CHCOCOOH+2(ATP+NADH+H+) 葡萄糖经EMP途径生成两分子丙酮酸