第六章微生物的代谢b.ppt

* * 红酵母 黑曲霉 灰黄青霉 次级代谢产物的生物合成过程： 前体聚合 结构修饰 不同组分的装配 第六节 微生物的代谢调节与发酵生产 一、微生物的代谢调节 微生物细胞代谢的调节是通过酶的调节来实现的； 微生物细胞内酶的存在方式： 组成酶：在细胞内以较高的浓度存在； 诱导酶：底物和诱导物存在时才合成； 微生物细胞代谢调节方式: 调节细胞膜对营养物的透性； 限制酶与底物的接触； 调节代谢流： 细调——调节现成酶分子的催化活力（反馈抑制）； 粗调——调节酶的合成量（诱导和阻遏）； 二、代谢调节在发酵工业中的应用 调节微生物生命活动的方法 生理水平 基因调控水平 代谢途径水平 调节微生物的生理状态 营养类型和浓度 氧的供应 pH调节 前体和表面活性剂等 基因水平的调控 酶合成的阻遏 酶合成的诱导 1）应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节 举例（赖氨酸发酵） 微生物初生代谢途径的调节方法： 天冬氨酸 天冬氨酸磷酸 天冬氨酸半醛 高丝氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸 赖氨酸 AK HSDH 反馈阻遏 反馈抑制 2）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节 3）控制细胞膜的透性 通过生理学手段控制细胞膜的渗透性 通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性 * * β氧化途径(βoxidation pathway)是脂肪酸氧化分解的主要途径，脂肪酸被连续地在β碳氧化降解生成乙酰CoA，同时生成NADH和FADH2，因此可产生大量的ATP。该途径因脱氢和裂解均发生在β位碳原子而得名。每一轮脂肪酸β氧化都是由4步反应组成：氧化、水化、再氧化和硫解。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （三）逆向TCA循环 一些绿色硫细菌固定CO2的方式； 特殊酶为柠檬酸裂合酶。 （四）羟基丙酸途径 少数绿色硫细菌以H2或H2S作电子供体进行自养 生活时所特有的一种CO2的固定机制； 其关键步骤是羟基丙酸的产生； 此类细菌无Calvin循环和逆向TCA循环途径。 二、生物固氮 生物固氮（biological nitrogen fixation）是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。 自生固氮菌 (free-living nitrogen-fixer) 独立进行固氮，种类繁多 共生固氮菌 (free-living nitrogen-fixer) 必须与它种生物共生在一起时才能进行固氮 联合固氮菌 (associative nitrogen-fixer) 必须生活在植物根际、叶面、动物肠道等处 才能固氮。 （一）固氮微生物的种类 第三节 微生物独特合成代谢途径 自生固氮菌 好氧 化能异养：固氮菌属(Azotobacter)，拜叶林克氏菌属(Beijerinckia) 化能自养：氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferroxidans) 光能自养：念珠蓝菌属(Nostoc)，鱼腥蓝菌属(Anabaena) 兼性厌氧 化能异养：克雷伯氏菌属(Klebsiella)，多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa) 光能异养：红螺 菌属(Rhodospirillum)，红假单胞菌属(Rhodopseudomonas) 厌氧 化能异养：巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum)，脱硫弧菌属(Desulforibrio) 光能自养：着色菌属(Chromatium)，绿假单胞菌属(Chloropseudomonas) 1.自生固氮菌（free-living nitrogen-fixer) 自生固氮菌指一类不依赖与它种生物共生而能独立进行固氮的微生物。 第三节 微生物独特合成代谢途径 2.共生固氮菌(symbiotic nitrogen-fixer) 共生固氮菌 根瘤 豆科植物：根瘤菌属(Rhizobium)，固氮根瘤菌属（Azorhizobium) 非豆科植物：弗兰克氏菌属放线菌(Frankia) 植物 地衣：念珠蓝菌属(Nostoc)，鱼腥蓝菌属(Anabaena) 满江红：满江红鱼腥蓝细菌(Anabaena azollae) 共生固氮菌指必须与它种生物共生在一起时才能进行固氮的微生物。 第三节 微生物独特合成代谢途径 3.联合固氮菌（associative nitrogen-fixer) 联合固氮菌 根际 ：雀稗固氮菌(Azotobacter paspali) 叶面：Beijerinckia,Azoto bacter 动物肠道：肠杆菌属(Enterobacter) （二）固氮的生化机制 1.生物固氮反应的六大要素 ATP的供应； 还原力[H]及其传递载体； 固氮酶； 还原底物 — N2； 镁离子