【正文】 酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化）　　　　 還原力產(chǎn)生：還原力主要指NADH2 和NADPH2　　　　 EMP 與TCA 產(chǎn)生的NADH2有3個(gè)去向：　　　　 1）供H體（中間產(chǎn)物還原成發(fā)酵產(chǎn)物）；　　　　 2）通過呼吸鏈產(chǎn)生ATP；　　　　 3）用于細(xì)胞物質(zhì)合成。 　　　　 但NADH2要先在轉(zhuǎn)氫酶作用下轉(zhuǎn)變成NADPH2才能用。　　　　 NADP+ NADH2 NADPH2+NAD　　　　 在體內(nèi)還有HMP供給NADPH2與磷酸糖 。　　　　 1G 2 NADPH2+CO2+5P核酮糖　　　　 NADPH2在光細(xì)菌中可通過非環(huán)式光合磷酸化方式產(chǎn)生。　　　　 小分子前體物：通常指糖代謝過程中產(chǎn)生的中間代謝物，有12 種。 　　　　 代謝回補(bǔ)順序　　　　 合成草酰乙酸（OA）回補(bǔ)順序　　　　 PEP+CO2 羧化酶 OA+Pi　　　　 PY+CO2+ATP 羧化酶 OA+ADP+Pi　　　　 PEP+CO2+GDP 羧化激酶 OA+GTP　　　　 PY+CO2+NADH2 蘋果酸酶 蘋果酸+NAD　　　　 225。KD+CO2+NADH2 脫氫酶 異檸檬酸+NAD　　　　 好氧性，利用乙酸微生物，以乙醛酸循環(huán)補(bǔ)充草酰乙酸。　　　　 合成PEP的回補(bǔ)順序　　　　 PY+ATP PEP合酶 PEP+ADP+Pi　　　　 PY+ATP+Pi PY雙激酶 PEP+AMP+Ppi　　　　 OA+GTP PEP羧激酶 PEP+GDP+CO2　　　　 OA+PPi PEP羧轉(zhuǎn)磷酸酶 PEP+Pi+CO2　　　　 綜合總結(jié)：　　　　 二、糖類合成　　　　 （一）單糖合成　　　　 卡爾文環(huán)Calvin cycle（光合菌、某些自養(yǎng)菌）　　　　 （還原的磷酸戊糖環(huán)）分為三個(gè)階段： 　　　　 ①CO2固定②固定CO2的還原③CO2受體的再生?！　　　?關(guān)鍵酶：1，5二磷酸核酮糖羧化酶、磷酸核酮糖激酶。　　　　 總反應(yīng)式：　　　　 6CO2+6H2O+18ATP+12NADPH2 G+18ADP+12NADP+18Pi　　　　 另外，產(chǎn)甲烷細(xì)菌有厭氧乙酰輔酶A途徑，少數(shù)光合細(xì)菌中有還原性TCA途徑等新的自養(yǎng)CO2固定途徑?！　　　?EMP逆過程?！　　　?糖異生作用?！　　　?糖互變作用：大量是在核苷二磷酸糖水平上進(jìn)行。 　　　　 （二）多糖合成　　　　 ：需1個(gè)多糖引物。　　　　 單糖組分在細(xì)胞質(zhì)中合成(UDP是第一個(gè)載體）　　　　 逐步加上AA生成UDPNAM五肽（Park 核苷酸），順序?yàn)長(zhǎng)Lys, DGlu, DAP, DAla, 　　　　 DAla ( 不需tRNA參與）。其中，2DAla D丙酰DAla(青霉素類似）　　　　 此階段在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行?！　　　? UDPNAM五肽轉(zhuǎn)至膜上，與一脂質(zhì)載體（細(xì)菌萜醇 　　　　 C55類異戊二烯醇）結(jié)合，釋放出NAM五肽焦磷脂，在膜內(nèi)側(cè)與UDPNAG結(jié)合，構(gòu)成肽聚糖亞單位?！　　　?細(xì)菌萜醇是第二個(gè)載體?！　　　?亞單位轉(zhuǎn)移至細(xì)胞壁的生長(zhǎng)點(diǎn)上（插入），萬古霉素、桿菌肽抑制?！　　　?在細(xì)胞膜外側(cè)，亞單位與引物相連（轉(zhuǎn)糖基作用），再通過轉(zhuǎn)肽酶作用，將亞單位末端的D丙D丙拆開，第四個(gè)AA與另一亞單位的DAP之間交聯(lián)，另一DAla釋放?！　　　?在這一步，由于青霉素是D丙D丙的結(jié)構(gòu)類似物，則轉(zhuǎn)肽酶被抑制，造成肽鏈間無法交聯(lián)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也連不起來，形成 軟壁 　　　　 ，極易破裂死亡。青霉素只對(duì)正生長(zhǎng)菌起作用，對(duì)靜息細(xì)胞無作用。、氮類物質(zhì)合成　　　　 （一）生物固氮　　　　 分子N2通過固氮微生物作用形成NH3的過程?！　　　?固氮微生物 （都是原核微生物）　　　　 ①自生固氮菌：好氧、厭氧、兼性厭氧及各種營(yíng)養(yǎng)類型。 　　　　 ②共生固氮菌：與豆科共生為根瘤菌，與非豆科共生是放線菌?！　　　?③聯(lián)合固氮菌：根際、葉面微生物?！　　　?固氮機(jī)制　　　　 只有在不含有化合態(tài)氮的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，且提供ATP、還原力等條件下才能固氮?！　　　?總反應(yīng)式： Mg2+　　　　 N2+6e+6H++12ATP 2NH3+12ADP+12Pi　　　　 固氮酶　　　　 固氮酶 組分Ⅰ：鉬鐵蛋白（MoFd）　　　　 組分Ⅱ：鐵蛋白（AzoFd)　　　　 都對(duì)氧極敏感，遇氧失活，需厭氧條件固氮?！　　　?固氮過程： 　　　　 電子載體：鐵氧還蛋白（Fd），黃素氧還蛋白（Fld）也可以?！　　　?每步只傳遞2e，N2 2NH3需6e，連續(xù)三次?！　　　?固氮酶底物專一性不高，還能催化一些反應(yīng)。　　　　 C2H2→C2H4， 　　　　 N2O→N2+H2O，　　　　 HCN→CH4+NH3+CH3NH2，　　　　 2H+→H2?！　　　?其中C2H2→C2H4 ，可用氣相色譜檢測(cè)，可作為固氮系統(tǒng)存在的有效指標(biāo)?！　　　?N2 2NH3去路：自生固氮菌不能儲(chǔ)存，也不分泌，很快同化；共生固氮菌分泌至根瘤細(xì)胞中為植物所利用?！　　　?（二）氨基酸合成　　　　 直接從培養(yǎng)基中吸收。　　　　 通過轉(zhuǎn)氨作用合成其他的氨基酸：　　　　 Glu + 丙酮酸 α酮戊二酸 + Ala　　　　 Glu + 草酰乙酸 α酮戊二酸 + Asp　　　　 這類反應(yīng)是由氨基移換酶催化而成。　　　　 微生物經(jīng)氨化作用或經(jīng)固氮作用生成的氨可以通過特定的反應(yīng)來吸收生成新的氨基酸（氨同化作用）　　　　 α酮戊二酸+NH3 谷氨酸脫氫酶 Glu +水　　　　 NH3+ATP Glu 225。KD、PY、OA 　　　　 Gln合成酶 轉(zhuǎn)移酶　　　　 ADP+Pi Gln Glu、Ala、Asp　　　　 從前體合成氨基酸。　　　　 按前體不同可將20種氨基酸為六組：　　　　 （一）3磷酸甘油醛：絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸 　　　　 （二）4磷酸赤蘚糖和磷酸烯醇式丙酮酸：色氨酸、 酪氨酸、苯丙氨酸　　　　 （三）丙酮酸：丙氨酸,亮氨酸、纈氨酸　　　　 （四）α酮戊二酸：谷氨酸、谷酰氨 脯氨酸、精氨酸、賴氨酸（真菌中）　　　　 （五）草酰乙酸：天冬氨酸 天冬酰氨 甲硫氨酸 蘇氨酸 異亮氨酸 賴氨酸（細(xì)菌）　　　　 （六）5磷酸核酮糖+ATP：組氨酸　　　　 初生氨基酸：Ala, Glu, Asp, Gly，氨基化所生成的氨基酸。　　　　 次生氨基酸：以初生氨基酸為前體合成。　　　　 工業(yè)生產(chǎn)氨基酸　　　　 最初利用蛋白質(zhì)水解法生產(chǎn)，1957年開始用發(fā)酵法生產(chǎn)。近年采用生化合成法：　　　　 酶轉(zhuǎn)化法　　　　 反丁烯二酸+NH3 Asp酶 LAsp 　　　　 丙酮酸+NH3+苯酚 Tyr酶 Tyr　　　　 完整細(xì)胞酶合成：選用酶活力高菌種，處理菌體使物質(zhì)易透過?！　　　?DLSer+丙酮酸+苯酚 菌體 L Tyr　　　　 丙酮酸+ NH3+吲哚 菌體 LTrp　　　　 4節(jié)：代謝調(diào)控　　　　 代謝生化反應(yīng)酶催化基因編碼→基因調(diào)控　　　　 ↓　　　　 環(huán)境因子影響 環(huán)境調(diào)控　　　　 代謝調(diào)節(jié)部位：真核和原核　　　　 合成調(diào)節(jié)：誘導(dǎo)合成、終產(chǎn)物阻遏、分解代謝物阻遏　　　　 酶　　　　 活性調(diào)節(jié)：反饋（終產(chǎn)物）抑制、酶活性共價(jià)修飾　　　　 一、主要調(diào)節(jié)機(jī)制　　　　 （一）酶的誘導(dǎo)合成　　　　 Karstrom 適應(yīng)酶 Monod 誘導(dǎo)酶　　　　 組成酶 Cohn 組成酶　　　　 誘導(dǎo)劑不一定是底物，但底物大多數(shù)情況下是有效誘導(dǎo)劑。　　　　 誘導(dǎo)酶只在有誘導(dǎo)劑時(shí)才合成，除去誘導(dǎo)劑就停止。是全新合成，而不是原有酶的激活?！　　　?某些酶的誘導(dǎo)物　　　　 操縱子學(xué)說　　　　 Monod amp。 Jacob, 1962　　　　 調(diào)節(jié)基因 操縱子　　　　 P R t P O z y a t　　　　 mRNA RNA多聚酶 　　　　 無誘導(dǎo)物時(shí)，結(jié)合。 　　　　 阻遏物 有誘導(dǎo)物時(shí)，脫落。 　　　　 （二）終產(chǎn)物阻遏（反饋?zhàn)瓒簦　　　?主要在合成代謝途徑中，終產(chǎn)物或其衍生物對(duì)該途徑上一個(gè)或多個(gè)酶形成的抑制作用。　　　　 如E. coli Met, Arg的合成?！　　　?機(jī)制：調(diào)節(jié)基因 原阻遏物（阻遏物蛋白）　　　　 與終產(chǎn)物結(jié)合時(shí)被激活，與操縱基因結(jié)合，阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。終產(chǎn)物為輔阻遏物。屬于正調(diào)節(jié)?！　　　?（三）分解代謝物阻遏（葡萄糖效應(yīng)）　　　　 Monod研究E. coli 對(duì)混合碳源利用，發(fā)現(xiàn)葡萄糖抑制其它糖利用，出現(xiàn)二次生長(zhǎng)?！　　　?所有迅速代謝能源都能阻抑較慢代謝的能源所需酶的合成。酶的生成被易分解碳源所阻遏。此稱葡萄糖效應(yīng)。 　　　　 酶大多數(shù)是誘導(dǎo)酶?！　　　?葡萄糖效應(yīng)并不是由葡萄糖直接造成，而是葡萄糖某種分解代謝物引起?！　　　?cAMP（環(huán)腺苷酸）是關(guān)鍵控制因子?！　　　?其與分解代謝物活化蛋白（CAP）結(jié)合，促使RNA多聚酶與啟動(dòng)基因結(jié)合而開始轉(zhuǎn)錄。 cAMP濃度低時(shí)，影響結(jié)合，不能轉(zhuǎn)錄?！　　　?葡萄糖的某種代謝產(chǎn)物降低了cAMP水平，即使有誘導(dǎo)劑存在，也不能合成分解其它糖的酶，只有葡萄糖消耗完， 　　　　 cAMP水平上升，才能開始轉(zhuǎn)錄、合成。　　　　 ATP 腺苷酸環(huán)化酶 cAMP 磷酸二酯酶 AMP　　　　 （四）反饋抑制　　　　 協(xié)同反饋抑制：終產(chǎn)物不能單獨(dú)抑制，要幾個(gè)終產(chǎn)物同時(shí)作用，合作抑制。如多粘芽孢桿菌的Asp族氨基酸合成。653　　　　 合作反饋抑制：兩種終產(chǎn)物同時(shí)存在，起著比一種大得多的抑制。 圖654　　　　 同工酶：多個(gè)酶催化同一個(gè)反應(yīng)，分別受不同終產(chǎn)物抑制。圖651　　　　 如大腸桿菌的Asp族氨基酸合成，圖652　　　　 順序反饋抑制：代謝途徑中第一個(gè)酶不受終產(chǎn)物抑制，而受分支處中間產(chǎn)物抑制，終產(chǎn)物抑制引起中間產(chǎn)物積累，從而抑制第一個(gè)酶。圖657　　　　 如紅色假單胞菌的Ile合成。 　　　　 積累反饋抑制：每一個(gè)終產(chǎn)物單獨(dú)、部分地抑制共同步驟的第一個(gè)酶，互不影響。圖655　　　　 如大腸桿菌的Gln合成酶受8個(gè)終產(chǎn)物抑制。圖656　　　　 調(diào)節(jié)位點(diǎn)（變構(gòu)中心） 　　　　 反饋抑制機(jī)制：變構(gòu)酶 　　　　 底物位點(diǎn)（活性中心）　　　　 （五）酶活性共價(jià)修飾　　　　 由一個(gè)修飾酶（活化酶）催化另一種酶起共價(jià)修飾的改變，從而改變后者活性。　　　　 酶X 酶 + X （X：小分子化合物）　　　　 修飾酶 　　　　 如大腸桿菌Gln合成酶：AMP與酶共價(jià)結(jié)合時(shí)（腺苷酰轉(zhuǎn)移酶催化）活性低，脫去AMP，活性高。 　　　　 膠質(zhì)假單胞菌檸檬酸裂解酶：乙?；ㄓ谢钚裕?，脫乙酰化（無活性）　　　　 二、代謝調(diào)控應(yīng)用　　　　 (一）在初級(jí)代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應(yīng)用　　　　 反饋調(diào)節(jié)最重要，要繞過，方法如下：　　　　 降低末端產(chǎn)物濃度（應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型解除正常反饋調(diào)節(jié)）　　　　 單線途徑：應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型積累中間代謝物，采用低濃度終產(chǎn)物供給。　　　　 Ea Eb Ec　　　　 A B C D E　　　　 Ec 缺失，積累C，低濃度供給E?！　　　?分支途徑：積累末端產(chǎn)物?！　　　?E1 F G　　　　 A B C D E　　　　 E2 H I　　　　 E1缺失，限制I，少量E→G，大部分分泌。　　　　 Lys生產(chǎn)：高Ser缺陷型，圖662　　　　 肌苷酸生產(chǎn)：腺嘌呤缺陷型，圖663　　　　 篩選抗反饋突變株（解除反饋）　　　　 在含有抗代謝物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，篩選抗性突變株，其中一些可分泌大量末端產(chǎn)物。如對(duì)氨基Phe/Tyr, 7氮雜Trp/Trp　　　　 控制細(xì)胞膜滲透性　　　　 通過生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，改變膜透性，使胞內(nèi)代謝物迅速滲漏到胞外，解除反饋抑制。　　　　 （二）在次級(jí)代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應(yīng)用　　　　 次級(jí)代謝產(chǎn)物通常在細(xì)胞生長(zhǎng)后期形成，主要是抗生素、毒素、甾體化合物等。在自然條件下，微生物產(chǎn)生次級(jí)產(chǎn)物能力一般不高，其生產(chǎn)也受代謝調(diào)控。 　　　　 可通過誘變育種和控制環(huán)境條件來提高產(chǎn)量，但次級(jí)產(chǎn)物合成途徑比較復(fù)雜，許多還不清楚，因此關(guān)于次級(jí)產(chǎn)物合成的確實(shí)控制部位還大多不明。 　　　　 青霉素生產(chǎn)中，葡萄糖雖能很好利用，但生產(chǎn)不適宜，而乳糖雖緩慢利用，卻可多產(chǎn)青霉素。在含葡萄糖和乳糖混合培養(yǎng)基中，生長(zhǎng)階段迅速利用葡萄糖，葡萄糖用盡時(shí)，對(duì)乳糖利用解阻遏，不生長(zhǎng)，但產(chǎn)青霉素。也可利用后期流加限量葡萄糖的方法實(shí)現(xiàn)?！　　　?其他次級(jí)產(chǎn)物生產(chǎn)也廣泛采用這種方法。另外，氮源種類、濃度對(duì)次級(jí)產(chǎn)物產(chǎn)生與積累也有很大的影響，磷酸鹽也有影響。 　　　　 （三）在酶生產(chǎn)上應(yīng)用　　　　 酶合成受基因和代謝物雙重控制　　　　 加誘導(dǎo)劑 　　　　 誘導(dǎo)酶只有在誘導(dǎo)劑存在時(shí)形成，在培養(yǎng)基中加入誘導(dǎo)劑。要注意底物誘導(dǎo)劑的濃度。　　　　 降低阻遏物濃度　　　　 參與分解代謝的酶，通常受誘導(dǎo)和阻遏雙重控制，包括終產(chǎn)物阻遏和分解代謝物阻遏。為了大量生產(chǎn)酶，要避免使用豐富，復(fù)雜培養(yǎng)基，不要含快速利用的糖類。合成酶類通常被終產(chǎn)物阻遏，要對(duì)產(chǎn)生阻遏的化合物加以限制?！　　　?利用突變產(chǎn)生不需誘導(dǎo)物或不受阻遏的突變體　　　　 （1）生長(zhǎng)在低濃度誘導(dǎo)物中選育不需誘導(dǎo)劑的組成性突變株。（2）利用抗代謝物，篩選不受終產(chǎn)物阻遏的突變體。（3）利用被阻遏的酶的底物作唯一的碳源，可篩選不受分解代謝物阻遏的突變體?！　　　?增加基因模板　　　　 將外源特異基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，增加酶產(chǎn)量?！　　　?（1）游離基因轉(zhuǎn)移法　　　　 （2）phage轉(zhuǎn)導(dǎo)法　　　　 5節(jié)：自養(yǎng)菌代謝