【正文】 — ? GUDP， MUDP G — ?— ? 6P果糖 — ? 6P葡糖胺 — ? — ? N乙酸葡糖胺 1磷酸 — ? N乙酰葡糖胺 UDP — ? N乙酰胞壁酸 UDP b M合成 “ Park”核苷酸 （ UDPM5肽） UDP作為糖載體 DValDVal為環(huán)絲氨酸（惡唑霉素）阻斷； N乙酰胞壁酸 合成 “ Park”核苷酸 親水性化合物 —— 肽聚糖單體 亞單位 的合成 載體：細(xì)菌萜醇 （類脂載體） —— C55類異戊二烯醇（含 11個異戊二烯單位） 穿膜的同時(shí) 與 G結(jié)合，接上肽橋， 此外，類脂載體還參與胞外多糖、脂多糖的合 成（磷壁酸、纖維素、幾丁質(zhì)、甘露聚糖等） 萬古霉素，桿菌肽所抑制這些反應(yīng) 2 細(xì)胞膜中的合成 “Park ”核苷酸 合成 肽聚糖單體 細(xì)胞膜上 細(xì)胞質(zhì) 雙糖肽位于細(xì)胞膜外細(xì)胞壁生長點(diǎn)處 3 膜外的合成 a、 多糖鏈的伸長（ 橫向 連接）： 肽糖單體 +引物（ 6~8肽糖單位） — ? 多 糖鏈橫向延伸 1雙糖單位。 b、 相鄰多糖鏈相聯(lián)（ 縱向 連接）： 2DVal — ? M4肽 + DVal — ?甲肽尾五甘氨酸肽的游離 — NH與乙肽尾 DVal（第 4個氨基酸） 游離 COOH 轉(zhuǎn)肽作用： 青霉素所抑制。青霉素為 DValDVal結(jié)構(gòu)類 似物，競爭轉(zhuǎn)肽酶 轉(zhuǎn)糖基（形成 ?1， 4糖苷鍵） ? 轉(zhuǎn)糖基作用和 轉(zhuǎn)肽作用 第三節(jié) 微生物次級代謝與次級代謝產(chǎn)物 一 、 次級代謝與次級代謝產(chǎn)物 一般將微生物通過代謝活動所產(chǎn)生的自身繁殖所必需的物質(zhì)和能量的過程 ， 稱為 初級代謝 ,該過程所產(chǎn)生的產(chǎn)物即為 初級代謝產(chǎn)物 ， 如 氨基酸 、 核苷類 ， 以及酶或輔酶 等 。 次級代謝 是指微生物在一定的生長時(shí)期 ， 以初級代謝產(chǎn)物為前體 ， 合成一些對于該微生物沒有明顯的生理功能且非其生長和繁殖所必需的物質(zhì)的過程 。 這一過程的產(chǎn)物 ， 即為 次級代謝產(chǎn)物 ， 如 抗生素 、 激素 、 生物堿 、毒素及維生素等 。 次級代謝與初級代謝關(guān)系密切 ， 初級代謝的關(guān)鍵性中間產(chǎn)物往往是次級代謝的前體 ， 比如糖降解過程中的乙酰 CoA是合成四環(huán)素 、 紅霉素的前體；一般菌體的次級代謝在對數(shù)生長后期或穩(wěn)定期間進(jìn)行 ， 受環(huán)境條件的影響； 次級代謝產(chǎn)物 的合成 ， 因菌株不同而異 ， 但與分類地位無關(guān)；與次級代謝的關(guān)系密切的質(zhì)粒則控制著多種抗生素的合成 。 次級代謝產(chǎn)物 在微生物生命活動過程中的產(chǎn)生極其微量，對微生物本身的生命活動沒有明顯作用，當(dāng)次級代謝途徑被阻斷時(shí)，菌體生長繁殖仍不會受到影響，因此，它們 沒有一般性的生理功能， 也 不是 生物體生長繁殖的 必需物質(zhì) ，但對其它生物體往往 具有不同的生理活性作用 ，因此，人們利用這些具有各種生理活性的次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)具有應(yīng)用價(jià)值的藥物。 二 、 次級代謝的調(diào)節(jié) 1． 初級代謝對次級代謝的調(diào)節(jié) 次級代謝與初級代謝類似，它在調(diào)節(jié)過程中也有酶活性的激活和抑制及酶合成的誘導(dǎo)和阻遏。 2． 含氮化合物對次級代謝的調(diào)節(jié)作用 菌體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶 (GS)的水平與抗生素的產(chǎn)量間呈正相關(guān)性，丙氨酸脫氫酶 (ADH)水平與利福霉素 SV合成則呈負(fù)的相關(guān)性，而 ADH和 GS同化氨途徑受培養(yǎng)基中氨濃度的調(diào)節(jié)，因此，氨濃度的調(diào)節(jié)影響抗生素的產(chǎn)量。 3． 誘導(dǎo)作用及產(chǎn)物的反饋抑制 一、微生物代謝產(chǎn)物的利用 利用微生物代謝過程中產(chǎn)生的眾多代謝產(chǎn)物生產(chǎn)各種發(fā)酵產(chǎn)品。 按照積累產(chǎn)物類型： 初級代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核苷類，以及酶或輔酶； 次級代謝產(chǎn)物，抗生素、激素、生物堿、毒素及維生 素等。 按照發(fā)酵類型： 自然發(fā)酵：酒精、乳酸等， 代謝控制發(fā)酵：終端產(chǎn)物 :賴氨酸、鳥苷酸、腺苷酸等； 中間產(chǎn)物 :檸檬酸、 α 酮戊二酸、琥珀酸、 高絲氨酸、肌苷酸、黃苷酸等； 第四節(jié) 微生物代謝與生產(chǎn)實(shí)踐 1． 發(fā)酵條件的控制 人們通過對微生物菌種營養(yǎng)和培養(yǎng)條件的控制生產(chǎn)所要的目的產(chǎn)品 : 1） 培養(yǎng)條件 ：溫度、 pH值、滲透壓的控制； 2） 營養(yǎng)成分 的控制：葡萄糖濃度、碳氮比、生長因子、無機(jī)離子等； 3） 溶解氧 的控制：通氣量，攪拌等。 產(chǎn)黃青霉（ Penicillium chrysogenum）的青霉素發(fā)酵過程 根據(jù)不同生理代謝過程的溫度特點(diǎn)分四段控制其培養(yǎng)溫度： 30℃ 25℃ 20℃ 0小時(shí) → 5小時(shí) → 4 0小時(shí) → 125小 25℃ 時(shí) → 165小時(shí) 結(jié)果：青霉素產(chǎn)量比保持在 30℃ 恒溫培養(yǎng)提高了 ％。 2．代謝調(diào)節(jié)的控制 （ 1）應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié) 賴氨酸發(fā)酵 —— （高絲氨酸缺陷型菌株） 在這個代謝工程的設(shè)計(jì)中，是利用阻斷分支途徑的高絲氨酸的合成，來解除(Lys+Thr)的反饋調(diào)節(jié)。即造成高絲氨酸缺陷型(Hser一 )，就可解除末端產(chǎn)物對限速酶的反饋抑制。 谷氨酸棒桿菌 Corynebacterium glutamicum （高絲氨酸缺陷型菌株）：不能合成高絲氨酸脫氫酶（ HSDH),就不能產(chǎn)生蘇氨酸和甲硫氨酸，從而產(chǎn)生大量的賴氨酸。 （ 2） 選育 細(xì)胞膜缺損突變株 —— 油酸缺陷型、甘油缺陷型，或生物素缺陷型 利用油酸缺陷型菌株 ， 限量添加油酸 ， 限制細(xì)胞膜磷脂中不飽和脂肪酸的合成而使細(xì)胞膜缺損 ， 利于代謝產(chǎn)物滲漏而提高谷氨酸的產(chǎn)量 。 生物素缺陷型原理 在脂肪酸生物合成途徑中 ， 由乙酰輔酶 A羧化成丙二酸單酰輔酶 A的反應(yīng)是一個限速步驟 ， 該反應(yīng)由乙酰輔酶 A羧化酶系催化 ， 包括生物素羧化酶 ， 羧基轉(zhuǎn)移酶和生物素羧基載體蛋白 CCP， 并且需要生物素作輔酶 。 選育生物素營養(yǎng)缺陷型菌株 ， 使細(xì)胞中的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的合成受阻 ，從而影響到磷脂的合成 。 在培養(yǎng)時(shí)限量添加生物素或含生物素的原料 ， 可以控制膜的厚度來調(diào)節(jié)透性 。 3．微生物代謝與代謝工程 近年來 ， 基因工程的不斷發(fā)展 ， 也為微生物代謝在發(fā)酵生產(chǎn)的應(yīng)用提供了新的方法 。 人們通過分子生物學(xué)技術(shù)和 DNA重組技術(shù) , 可以定向地對細(xì)胞代謝途徑進(jìn)行修飾或引入新的反應(yīng) ， 以改進(jìn)產(chǎn)物的生成或改變細(xì)胞的代謝特性 。 但這些改進(jìn)都是與微生物的基因調(diào)控和代謝調(diào)控及生化工程相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的 。 利用 DNA重組技術(shù)改變微生物代謝流 ， 擴(kuò)展和構(gòu)建新的代謝途徑 ， 或通過關(guān)聯(lián)酶將兩個代謝途徑連接形成新的代謝流的研究 ， 取得了令人矚目的進(jìn)展 。 1) 克隆來自細(xì)菌的木糖異構(gòu)酶基因 ， 2) 克隆來自柄狀畢赤酵母 （ Pichia stipitis） 的木糖還原酶和木糖醇脫氫酶基因 。 引入木糖代謝途徑 （戊糖代謝生產(chǎn)乙醇的代謝工程） — 酵母菌 Saccharomyces的代謝工程 二 、 微生物代謝活性的利用 1． 生物轉(zhuǎn)化 生物轉(zhuǎn)化 是指利用生物體代謝過程中產(chǎn)生的酶使底物進(jìn)行有機(jī)反應(yīng) 。 生物轉(zhuǎn)化一般采用微生物細(xì)胞或微生物酶作催化劑 ， 故又稱作 微生物轉(zhuǎn)化 。 微生物轉(zhuǎn)化 的一個重要領(lǐng)域是手性化合物的合成與拆分 。 主要應(yīng)用在 藥物 、 香料 ， 殺蟲劑 、 殺菌劑 ， 除草劑 ， 昆蟲激素等方面 。 如 ， 光學(xué)活性的 R和 L4氯 3羥基 — 丁酸乙酯（ R和 SCHBE） 是制備各種光學(xué)活性化合物的基本原料 ， 如L肉毒堿 （ R型 ） ， 3羥基 3甲基戊二酰 （ HMG） CoA還原酶抑制劑和 1， 4二氫吡啶 型的 阻斷劑 （ L型 ） 。 2．微生物降解秸桿 秸稈成分中的纖維素和半纖維素能夠被草食動物的瘤胃微生物充分降解利用 ， 但由于木質(zhì)素和纖維素之間鑲嵌在一起形成堅(jiān)固的酯鍵 ， 阻礙了瘤胃微生物對纖維素的降解 ， 導(dǎo)致秸稈消化率低 。 因此提高秸稈消化率的關(guān)鍵是降解木質(zhì)素 ，打斷酯鍵 。 英國 Aston大學(xué)最近從秸稈堆中分離出一種 白腐真菌 ， 這種微生物只降解木質(zhì)素 ， 不降解纖維素 ， 用作處理秸稈 ， 可使秸稈的體外消化率從 %提高到 %。 白腐真菌分解木質(zhì)素的機(jī)理是 ：在適宜的條件下 ， 白腐真菌的菌絲首先用其分泌的超纖維氧化酶溶解表面的蠟質(zhì) ， 然后菌絲進(jìn)入秸稈內(nèi)部 ， 并產(chǎn)生纖維素酶 、 半纖維素酶 、 內(nèi)切聚糖酶 、 外切聚糖酶 ， 降解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素 ， 使其成為含有酶的糖類 ， 從而使秸稈變得香甜可口 ， 易于消化吸收 。 山東大學(xué)微生物研究所進(jìn)行了以下研究： 選育出的青霉抗降解物阻遏突變株，產(chǎn)酶能力達(dá)到了國際先進(jìn)水平，已用于投資建廠生產(chǎn)飼料、食品加工、紡織和造紙工業(yè)用酶； 已開發(fā)出多種利用纖維廢物生產(chǎn)纖維素酶、酒精和菌體蛋白飼料的新工藝。 青霉纖維素酶系的酶學(xué)研究 纖維素酶系酶解機(jī)制和活力測定方法的研究 纖維廢物液體深層發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶 微生物對天然纖維素的降解機(jī)制研究 真菌纖維素酶合成調(diào)控機(jī)制及連續(xù)產(chǎn)酶工藝研究 木糖利用微生物及其代謝調(diào)控研究 3．微生物冶金、采油 人類利用具有 氧化硫化物礦中的硫和硫化物能力的微生物將硫化礦中的重金屬通過轉(zhuǎn)化成高度水溶性的重金屬硫酸鹽而從低品位礦中浸出來 生產(chǎn)黃金 。 如，氧化亞鐵硫桿菌 (Thiobacillus ferooxidans)的氧化作用可從金礦石中除去硫、砷，浸提黃金，如果用化學(xué)方法浸提金的話，其得率不到 70％； 俄羅斯科學(xué)家使用多種適于在 石油 中生存的 微生物 ，將其與催化劑一同置于采油管內(nèi)，這些微生物新陳代謝的產(chǎn)物可以大大 增強(qiáng)石油的流動性 ，從而 提高采油率 ，而不會影響石油的質(zhì)量。 4．生物降解 迄今為止 ,已知的環(huán)境污染物達(dá)數(shù)十萬種之多，其中大量的是有機(jī)物。由于微生物的代謝類型極其多樣，作為一個整體， 微生物分解有機(jī)物 的能力是驚人的?？梢哉f，凡自然界存在的有機(jī)物，幾乎都能被微生物所分解。 我們可從中 篩選 出一些 污染物的高效降解菌 。更可利用這一原理定向馴化、選出污染物的高效降解菌，以使不可降解的或難降解的污染物，轉(zhuǎn)變?yōu)槟芙到獾?，甚至能使它們迅速、高效地去除? 李俊剛：殺蟲劑的微生物降解（農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1993。 ,171. 微生物代謝作業(yè) 試列表比較呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵的異同點(diǎn)。 試列表比較同型和異型乳酸發(fā)酵。 什么叫循環(huán)光合磷酸化？什么叫非循環(huán)光合磷酸化？ 試比較細(xì)菌光合作用與植物光合作用的異同。 參考文獻(xiàn) : 1沈萍 ． 微生物學(xué) ． 北京：高等教育出版社 ， 2022 2周德慶 ． 微生物教程 ． 第 2版 ． 北京：高等教育出版社 ， 2022 3黃秀梨 . 微生物學(xué) ． 第 2版 .北京：高等教育出版社 ， 2022 4諸葛健 ， 李華鐘 .微生物學(xué) ． 第一版 ． 北京：科學(xué)出版社 ， 5 Prescott . 微生物學(xué) ． 第 5版 ． 沈萍等譯 ， 北京：科學(xué)出版社 ， 2022 6 Talaro K. 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