【正文】 成細(xì)胞壁缺損的細(xì)胞，在不利的滲透壓環(huán)境中極易破裂死亡。? ② 桿菌肽：– 能與 11異戊烯焦磷酸 絡(luò)合，因此抑制 焦磷酸酶 的作用，這樣也就阻止了 11異戊烯磷酸 類(lèi)脂載體 的再生，從而使細(xì)胞壁（肽聚糖）的合成受阻。細(xì)菌萜醇四、微生物次生代謝物的合成? 初生代謝和初生代謝產(chǎn)物– 初生代謝 (Primarymetabolish)是指 所有生物的共同的代謝途徑。合成糖類(lèi)，氪基酸類(lèi)，普通的脂肪酸類(lèi)，核酸類(lèi)以及由它們形成的聚合物 (多糖類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)、RNA、 DNA等等 )。– 這些對(duì)生物 生存和健康必需的 化合物就叫 初生代謝產(chǎn)物 (Primarymetabolites)。主要生理作用是 維持生存 和繁衍后代 。 ? 次生代謝和次生代謝產(chǎn)物– 次生代謝 (Secondametablism)是指生物合成 生命必須物質(zhì)以外 物質(zhì) 并儲(chǔ)存次生代謝產(chǎn)物的過(guò)程。 四、微生物次生代謝物的合成? 次生代謝物– 概念252。指某些微生物生長(zhǎng)到 穩(wěn)定期 前后，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、代謝途徑明確、產(chǎn)量較大的 初生代謝物 作前體，通過(guò)復(fù)雜的 次生代謝途徑 所合成的各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)物。– 特點(diǎn)252。分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、代謝途徑獨(dú)特、在生長(zhǎng)后期合成 、產(chǎn)量較低、生理功能不很明確、 其合成一般受 質(zhì)粒 控制等– 種類(lèi)252。極多。與人類(lèi)的醫(yī)藥生產(chǎn)和保健工作關(guān)系密切– 合成252。以各種 初生代謝途徑 為基礎(chǔ)，為 適應(yīng)環(huán)境 而合成的。 四、微生物次生代謝物的合成? 次生代謝物合成途徑糖代謝延伸途徑多糖類(lèi)糖苷類(lèi)核酸類(lèi)HMP 糖衍生物類(lèi)抗生素糖苷類(lèi)抗生素核苷類(lèi)抗生素莽草酸延伸途徑莽草酸分支途徑 氯霉素等氨基酸延伸途徑多肽類(lèi)抗生素內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素氨基酸衍生物類(lèi)芳香族氨基酸脂肪族氨基酸等衍生聚合乙酸延伸途徑聚酮酐甲羥戊酸縮合異戊二烯類(lèi)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素四環(huán)素類(lèi)灰黃霉類(lèi)黃曲霉毒素二萜： 赤霉素類(lèi)倍半萜： 隱杯傘素第四節(jié) 微生物的代謝調(diào)節(jié)與發(fā)酵生產(chǎn)?一、微生物的代謝調(diào)節(jié)?二、代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用一、微生物的代謝調(diào)節(jié)☆ 特點(diǎn)：精確、可塑性強(qiáng)， 細(xì)胞水平 的代謝調(diào)節(jié)能力超過(guò)高等生物?！?成因 :細(xì)胞體積小，所處環(huán)境多變?！?舉例：大腸桿菌細(xì)胞中存在 2500種蛋白質(zhì)，其中 上千種 是催化正常新陳代謝的 酶 。每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞的體積只能容納 10萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)分子，所以每種酶平均分配不到 100個(gè)分子 。如何解決合成與使用效率的經(jīng)濟(jì)關(guān)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(dǎo)酶 （ inducibleenzyme），在底物或其類(lèi)似物存在時(shí)才合成，誘導(dǎo)酶的總量占細(xì)胞總蛋白含量的 10% 。一、微生物的代謝調(diào)節(jié)☆ 調(diào)節(jié)方式 ：調(diào)節(jié) 細(xì)胞膜對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的透性 控制 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)透過(guò)細(xì)胞膜 進(jìn)入細(xì)胞；通過(guò) 酶的定位 控制 酶與底物的接觸 調(diào)節(jié) 代謝流 控制 代謝物流向 (★ )如：只有當(dāng) 速效碳源 或 氮源 耗盡時(shí)，微生物才合成 遲效碳源或氮源 的運(yùn)輸系統(tǒng)與分解該物質(zhì)的酶系統(tǒng)。1） 真核微生物 酶定位在相應(yīng) 細(xì)胞器 上；細(xì)胞器各自行使某種特異的功能； 2） 原核微生物 在 細(xì)胞內(nèi)劃分區(qū)域 集中某類(lèi)酶行使功能： 216。與 呼吸產(chǎn)能代謝 有關(guān)的酶位于 膜 上； 216。蛋白質(zhì) 合成酶和移位酶位于 核糖體 上； 216。同 核苷酸 吸收有關(guān)的酶在 G菌的 周質(zhì)區(qū) 。3. 控制代謝物流向： (通過(guò) 酶促反應(yīng)速度 來(lái)調(diào)節(jié) ) 1)可逆反應(yīng)途徑由 同種酶 催化，可由不同 輔基 或 輔酶控制代謝物流向：如 : 兩種 Glu脫氫酶：以 NADP為輔酶 Glu合成 以 NAD為輔酶 Glu分解 2)通過(guò)調(diào)節(jié)酶的活性或酶的合成量： 關(guān)鍵酶 : 某一代謝途徑中的第一個(gè)酶或分支點(diǎn)后的第一個(gè)酶。 ① 粗調(diào) ：調(diào)節(jié)酶的合成量 ② 細(xì)調(diào)： 調(diào)節(jié)現(xiàn)有酶分子的活性 3)通過(guò)調(diào)節(jié)產(chǎn)能代謝速率。二、代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)發(fā)酵的目的 ：大量積累人們 所需要的 微生物代謝產(chǎn)物。代謝的人工調(diào)節(jié) ： 人為地打破 微生物的代謝控制體系，使代謝朝著人們希望的方向進(jìn)行。人工調(diào)節(jié)代謝的手段： 改變微生物遺傳特性 (遺傳學(xué)方法） ；控制發(fā)酵條件（生物化學(xué)方法）； 改變細(xì)胞膜透性；1）應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株解除正常的 反饋 調(diào)節(jié) 末端產(chǎn)物 E對(duì)生長(zhǎng)乃是必需的，所以，應(yīng)在培養(yǎng)基中限量供給 E，使之足以維持菌株生長(zhǎng)，但又不至于造成反饋調(diào)節(jié)，這樣才能有利于菌株積累 中間產(chǎn)物 C遺傳學(xué)方法? ① 對(duì)于直線(xiàn)式代謝途徑：選育營(yíng)養(yǎng)缺陷性突變株只能積累 中間代謝產(chǎn)物 ，而不能積累最終代謝產(chǎn)物。? AaBbCcDdE? ? ② 分支代謝途徑：情況較復(fù)雜，可利用營(yíng)養(yǎng)缺陷性 克服 協(xié)同 或 累加反饋抑制 使某一分支途徑的 末端產(chǎn)物 得到積累，亦可利用雙重缺陷發(fā)酵生產(chǎn) 中間產(chǎn)物 。 A B CDEFG① 賴(lài)氨酸發(fā)酵 :菌種：谷氨酸棒桿菌的 Hom–② 肌苷酸（ IMP）發(fā)酵調(diào)控理論的實(shí)踐應(yīng)用菌種：谷氨酸棒桿菌的酶 12的腺嘌呤缺陷型2）應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)★ 抗反饋調(diào)節(jié)突變株 —— 是指 對(duì) 反饋抑制 不敏感 或 對(duì) 阻遏 有抗性 ，或兩者兼有之的組成型菌株。遺傳學(xué)方法菌種： 黃色短桿菌 的抗 AHV突變株菌種： 黃色短桿菌 的甲硫氨酸 缺陷型反饋? 反饋 —— 指反應(yīng)鏈中某些中間代謝產(chǎn)物或終產(chǎn)物對(duì)該途徑 關(guān)鍵酶 活性的影響。– 凡使反應(yīng)速度加快的稱(chēng) 正反饋 ； – 凡使反應(yīng)速度減慢的稱(chēng) 負(fù)反饋（反饋抑制） ； ? 反饋抑制 —— 主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產(chǎn)物過(guò)量時(shí)可反過(guò)來(lái)直接抑制該途徑中第一個(gè)酶的活性。主要表現(xiàn)在氨基酸、核苷酸合成途徑中。– 特點(diǎn)：作用直接、效果快速、末端產(chǎn)物濃度降低時(shí)又可解除– 協(xié)同反饋抑制 —— 分支代謝途徑中幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)才能抑制共同途徑中的第一個(gè)酶的一種反饋調(diào)節(jié)方式– 合作反饋抑制 —— 兩種末端產(chǎn)物同時(shí)存在時(shí)，共同的反饋抑制作用大于二者單獨(dú)作用之和。– 積累反饋抑制 —— 每一分支途徑末端產(chǎn)物按一定百分比單獨(dú)抑制共同途徑中前面的酶，所以當(dāng)幾種末端產(chǎn)物共同存在時(shí)它們的抑制作用是積累的，各末端產(chǎn)物之間既無(wú)協(xié)同效應(yīng)，亦無(wú)拮抗作用– 順序反饋抑制 —— 一種終產(chǎn)物的積累 ,導(dǎo)致前一中間產(chǎn)物的積累，通過(guò)后者反饋抑制合成途徑關(guān)鍵酶的活性，使合成終止。阻遏? 概念：概念：– 是阻礙是阻礙 代謝過(guò)程中包括 關(guān)鍵酶 在內(nèi)的 一系列酶一系列酶 的合成的現(xiàn)象，從而 更徹底地控制 和減少末端產(chǎn)物的合成。? ★ 類(lèi)型 ：– ① 末端產(chǎn)物阻遏（ endproductrepression）：由于 終產(chǎn)物 的過(guò)量積累而導(dǎo)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(jié)構(gòu)元件生物合成的時(shí)候。– ② 分解代謝物阻遏 （ cataboliterepression）：當(dāng)微生物在含有兩種能夠分解底物的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)， 利用快 的那種分解底物會(huì) 阻遏 利用慢 的底物的有關(guān)酶的合成的現(xiàn)象。最早發(fā)現(xiàn)于大腸桿菌生長(zhǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基時(shí) ,故又稱(chēng) 葡萄糖效應(yīng) 。分解代謝物阻遏導(dǎo)致出現(xiàn) “二次生長(zhǎng)（ diauxicgrowth） ”。DABCEF1）添加 前體 繞過(guò)反饋控制點(diǎn)：使某種代謝產(chǎn)物大量產(chǎn)生()()()2）添加 誘導(dǎo)劑 ：從提高誘導(dǎo)酶合成量來(lái)說(shuō)，最好的誘導(dǎo)劑往往不是該酶的底物，而是 底物的衍生物 ，3）發(fā)酵與分離過(guò)程耦合：4）控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分：生物化學(xué)方法? 使細(xì)胞胞內(nèi)的 代謝產(chǎn)物 迅速滲出 ,解除 末端產(chǎn)物 的反饋抑制。 1.用生理學(xué)手段 —— 直接抑制 膜的合成 或使 膜受缺損 ?如 :在 Glu發(fā)酵中把 生物素 濃度控制在 亞適量 可大量分泌 Glu；?控制生物素的含量可改變 細(xì)胞膜的成分 ，進(jìn)而改變膜透性；?當(dāng)培養(yǎng)液中生物素 含量較高 時(shí)采用 適量添加 青霉素 的方法；?再如： 產(chǎn)氨短桿菌 的核苷酸發(fā)酵中控制因素是 Mn2+； Mn2+的作用與生物素相似。? 2.利用細(xì)胞膜缺損突變株 —— 油酸缺陷型、甘油缺陷型?如 :用 Glu生產(chǎn)菌的 油酸缺陷型 ，培養(yǎng)過(guò)程中，有限制地添加油酸，合成有缺損的細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜發(fā)生滲漏而提高 Glu產(chǎn)量。?甘油缺陷型菌 株的細(xì)胞膜中 磷脂含量 比野生型菌株 低 ，易造成谷氨酸大量滲漏。應(yīng)用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或油酸過(guò)量的情況下，也可以獲得大量谷氨酸?？刂萍?xì)胞膜滲透性本次教學(xué)回顧及作業(yè)? 教學(xué)回顧– 第三節(jié) 微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例252。肽聚糖的生物合成 （ ★ ）– 在細(xì)胞質(zhì)中的合成、在細(xì)胞膜中的合成、在細(xì)胞膜外的合成252。微生物次生代謝物的合成– 第四節(jié) 微生物的代謝調(diào)節(jié)與發(fā)酵生產(chǎn)252。微生物的代謝調(diào)節(jié)252。代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用? 作業(yè)– P14937， 40， 41上次教學(xué)回顧? 第三節(jié) 微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例– 肽聚糖的生物合成 （ ★ ）– 微生物次生代謝物的合成? 第四節(jié) 微生物的代謝調(diào)節(jié)與發(fā)酵生產(chǎn)在 細(xì)胞質(zhì) 中的合成在 細(xì)胞膜 中的合成在 細(xì)胞膜外 的合成微生物的代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵生產(chǎn)中的