微生物的代谢.ppt

第五章 微生物新陈代谢1第五章第五章 微生物的代谢微生物的代谢 第一节第一节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢 第二节第二节 分解代谢和合成代谢的联系分解代谢和合成代谢的联系 第第三三节节 微生物特有的合成代谢途径微生物特有的合成代谢途径 第四节第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物微生物次级代谢与次级代谢产物 第五节第五节 微生物代谢与生产实践微生物代谢与生产实践2代谢概论代谢概论代谢（代谢（metabolism）：）：细胞内发生的各种化学反应的总称细胞内发生的各种化学反应的总称代谢代谢分解代谢分解代谢(catabolism)合成代谢合成代谢(anabolism)复杂分子复杂分子（有机物）（有机物）分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢简单小分子简单小分子ATPH3一、化能异养微生物的生物氧化与产能过程：脱氢（或电子）递氢（或电子）受氢（或电子）功能：产能（ATP）、还原力、小分子代谢产物等。第一节第一节 微生物的产能代谢微生物的产能代谢 将最初能源转换成通用的ATP过程4生物氧化的生物氧化的形式形式：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种生物氧化的生物氧化的功能功能为：为：产能（产能（ATP）、产还原力）、产还原力HH和产小分子中间代谢物和产小分子中间代谢物自养微生物利用自养微生物利用无机物无机物异养微生物利用异养微生物利用有机物有机物生物生物氧化氧化能量能量微生物直接利用微生物直接利用储存在高能化合物（如储存在高能化合物（如ATP）中）中以热的形式被释放到环境中以热的形式被释放到环境中5（一）底物脱氢的途径（一）底物脱氢的途径 6（一）EMP途径7EMPEMP途径特点：途径特点：葡萄糖分子经转化成葡萄糖分子经转化成1 1，6 6二磷酸果糖后，在醛缩酶的催二磷酸果糖后，在醛缩酶的催化下，裂解成两个三碳化合物分子，即磷酸二羟丙酮和化下，裂解成两个三碳化合物分子，即磷酸二羟丙酮和3-3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。3-3-磷酸甘油醛被进一步氧化生成磷酸甘油醛被进一步氧化生成2 2分子丙酮分子丙酮酸，酸，1 1分子葡萄糖可降解成分子葡萄糖可降解成2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛，并消耗磷酸甘油醛，并消耗2 2分子分子ATPATP。2 2分子分子3-3-磷酸甘油醛被氧化生成磷酸甘油醛被氧化生成2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，2 2分子分子NADH2NADH2和和4 4分子分子ATPATP。892、HMP途径10HMP途径的重要意义为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。磷酸。产产生生大大量量NADPH2，一一方方面面为为脂脂肪肪酸酸、固固醇醇等等物物质质的的合合成成提提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。与与EMP途途径径在在果果糖糖-1，6-二二磷磷酸酸和和甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸处处连连接接，可可以调剂戊糖供需关系。以调剂戊糖供需关系。途途径径中中的的赤赤藓藓糖糖、景景天天庚庚酮酮糖糖等等可可用用于于芳芳香香族族氨氨基基酸酸合合成成、碱基合成、及多糖合成。碱基合成、及多糖合成。途途径径中中存存在在37碳碳的的糖糖，使使具具有有该该途途径径微微生生物物的的所所能能利利用用利利用的碳源谱更为更为广泛。用的碳源谱更为更为广泛。通通过过该该途途径径可可产产生生许许多多种种重重要要的的发发酵酵产产物物。如如核核苷苷酸酸、若若干干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。HMP途途径径在在总总的的能能量量代代谢谢中中占占一一定定比比例例，且且与与细细胞胞代代谢谢活活动对其中间产物的需要量相关。动对其中间产物的需要量相关。11又称又称2-酮酮-3-脱氧脱氧-6-磷酸葡糖酸（磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。）裂解途径。1952年在年在Pseudomonas saccharophila中发现，后来中发现，后来证明存在于多种细菌中证明存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）（革兰氏阴性菌中分布较广）。ED途径可不依赖于途径可不依赖于EMP和和HMP途径而单独存途径而单独存在，在，是少数缺乏完整是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生物中。代途径，未发现存在于其它生物中。3、ED途径途径12ED途径途径 ATP ADP NADP+NADPH2葡萄糖葡萄糖 6-磷酸磷酸-葡萄糖葡萄糖 6-磷酸磷酸-葡萄酸葡萄酸 激酶激酶 （与与EMP途径连接）途径连接）氧化酶氧化酶 (与与HMP途径连接途径连接)EMP途径途径 3-磷酸磷酸-甘油醛甘油醛 脱水酶脱水酶 2-酮酮-3-脱氧脱氧-6-磷酸磷酸-葡萄糖酸葡萄糖酸 EMP途径途径 丙酮酸丙酮酸 醛缩酶醛缩酶 有氧时与有氧时与TCA环连接环连接 无氧时进行细菌发酵无氧时进行细菌发酵 13（五）（五）TCA循环循环1415TCA循环的重要特点循环的重要特点1、循环一次的结果是乙酰循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为的乙酰基被氧化为2分子分子CO2,并重新生成并重新生成1分子草酰乙酸；分子草酰乙酸；2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+还原为还原为NADH+H+，另一步为另一步为FAD还原；还原；3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体；循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体；5、生物体提供能量的主要形式；生物体提供能量的主要形式；6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。如如 柠檬酸发酵；柠檬酸发酵；Glu发酵等。发酵等。16二、递氢、受氢和二、递氢、受氢和ATP的产生的产生经上述脱氢途径生成的经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还等还原型辅酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体原型辅酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体（氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能。（氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能。根据根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微把微生物能量代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类生物能量代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类.发酵作用发酵作用：没有任何外援的最终氢受体的生物氧化；：没有任何外援的最终氢受体的生物氧化；呼吸作用呼吸作用：有外援的最终氢受体的生物氧化模式；：有外援的最终氢受体的生物氧化模式；呼吸作用又可分为两类：呼吸作用又可分为两类：有氧呼吸有氧呼吸最终电子受体是分子氧最终电子受体是分子氧O O2 2;无氧呼吸无氧呼吸最终电子受体是最终电子受体是O O2 2以外的以外的 无机氧化物，如无机氧化物，如NONO3 3-、SOSO4 42-2-等等.17181、呼吸（respiration）从葡萄糖或其他有机物质脱下的电子或氢 经过系列载体最终传递给外源O2或其他氧 化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。有氧呼吸（aerobic respiration）无氧呼吸（anaerobic respiration）19自自EMP2NADH2自乙酰自乙酰CoA2NADH2自自TCA6NADH2自自TCA2FADH2高能水平高能水平低氧化还原势低氧化还原势氧氧化化态态还还原原态态还还原原态态氧氧化化态态氧氧化化态态还还原原态态还还原原态态 醌醌氧氧化化态态氧氧化化态态还还原原态态 脱脱氢氢酶酶NAD FADH2H2ONADH2FAD1/2O2+2H+低能水平低能水平高氧化还原势高氧化还原势FPFe-SCyt.b Cyt.c Cyt.a Cyt.a3 氧化酶氧化酶20 特点：a常规途径脱下的氢，经部分呼吸链传递；b氢受体：氧化态无机物 c产能效率低。硝酸盐呼吸（反硝化作用）即硝酸盐还原作用 特点：a 有其完整的呼吸系统；b 只有在无氧条件下，才能诱导出反硝化作 用所需的硝酸盐还原酶 c 兼性厌氧 细菌：铜绿假单胞、地衣芽孢杆菌等。2 无氧呼吸（厌氧呼吸）21硝酸盐作用硝酸盐作用同化性硝酸盐作用：同化性硝酸盐作用：NONO3 3-NH NH3 3 R-NH R-NH2 2 异化性硝酸盐作用：异化性硝酸盐作用：无氧条件下，利用无氧条件下，利用NONO3 3 3 3-为最终氢受体为最终氢受体 NONO3 3-NO NO2 2 NO NO N N2 2O O N N2 2 反硝化意义：反硝化意义：1 1）使土壤中的氮（硝酸盐）使土壤中的氮（硝酸盐NO3-NO3-）还原成氮气而消失，降低土壤的肥力；）还原成氮气而消失，降低土壤的肥力；2 2）反硝化作用在氮素循环中起重要作用）反硝化作用在氮素循环中起重要作用。亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶氧化氮还原酶氧化氮还原酶氧化亚氮还原酶氧化亚氮还原酶硝酸盐还原酶硝酸盐还原酶 22 硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）厌氧时，SO42-、SO32-、S2O32-等为末端电 子受体的呼吸过程。特点：a、严格厌氧；b、大多为古细菌 c、最终产物为H2S；SO42-SO32-SO2 S H2S d、利用有机质（有机酸、脂肪酸、醇类）作 为氢供体或电子供体；e、环境：富含SO42-的厌氧环境（土壤、海水、污水等）23硫呼吸（硫还原）以元素S作为唯一的末端电子受体。电子供体：乙酸、小肽、葡萄糖等碳酸盐呼吸（碳酸盐还原）以CO2、HCO3-为末端电子受体 24其他类型无氧呼吸 以以FeFe3+3+、MnMn2+2+许多有机氧化物等作为末许多有机氧化物等作为末端电子受体的无氧呼吸。端电子受体的无氧呼吸。延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 +1 ATP+1 ATP。25n n 定义定义 n n 广义：利用微生物广义：利用微生物生产有用代谢一种生产方式。生产有用代谢一种生产方式。n n 狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢n n 产物作为最终氢（电子）受体的产能过程产物作为最终氢（电子）受体的产能过程n n 特点：特点：n n 1 1）通过底物水平磷酸化产）通过底物水平磷酸化产ATPATP；n n 2 2）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于n n 发酵产物中；发酵产物中；n n 3 3）产能率低；）产能率低；n n 4 4）产多种发酵产物。）产多种发酵产物。3、发酵（fermentantion）26酵母型酒精发酵同型乳酸发酵丙酸发酵混合酸发酵2,3丁二醇发酵丁酸发酵丙酮酸的发酵产物丙酮酸的发酵产物271）乙醇发酵 a、酵母型乙醇发酵 1 G 2丙酮酸 2 乙醛+CO2 2 乙醇+2 ATP （EMP）28b b、细菌型乙醇发酵、细菌型乙醇发酵 (发酵单胞菌和嗜糖假单胞菌发酵单胞菌和嗜糖假单胞菌)同型酒精发酵同型酒精发酵 1 G 2 1 G 2 丙酮酸丙酮酸 代谢速率高，产物转化率高，发酵周期短等。缺点是生长代谢速率高，产物转化率高，发酵周期短等。缺点是生长pHpH较高，较易染杂菌，较高，较易染杂菌，并且对乙醇的耐受力较酵母菌低并且对乙醇的耐受力较酵母菌低.（ED or EMP）2乙醇乙醇+1ATP 异型酒精发酵(乳酸菌、肠道菌和一些嗜热细菌）1 G 2 丙酮酸（丙酮酸甲酸解酶）（丙酮酸甲酸解酶）乙醛 乙醇乙醇甲酸甲酸+乙酰-CoA29 2）乳酸发酵乳酸发酵 同型乳酸发酵 （德氏乳杆菌、植物乳杆菌等）EMP途径（丙酮酸 乳酸）异型乳酸发酵 3031第二节第二节 分解代谢与合成代谢的联系分解代谢与合成代谢的联系12种中间代谢物 葡萄糖葡萄糖-1-P 葡萄糖葡萄糖-6-P 二羟丙酮二羟丙酮-P 3-P-甘油酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸由EMP途径产生32第二节 分解代谢与合成代谢的联系 核糖-5-P 赤藓糖-4-P由HMP途径产生乙酰-COA 草酰乙酸-酮戊二酸 琥珀酰-COA由TCA循环产生33一.两用代谢途径 合成细胞物质 分解产能 EMP途径 TCA循环34二.代谢物回补途径回补（回补（10条途径）条途径）磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸35乙醛酸循环-回补途径之一 乙醛酸柠檬酸草酰乙酸苹果酸琥珀酸异柠檬酸乙酰COA乙酰COA36第三节微生物独特代谢第三节微生物独特代谢一一.自养微生物自养微生物CO2的固定的固定 1、Calvin循环循环 2、厌氧乙酰、厌氧乙酰-COA 途径途径 3、逆向、逆向TCA循环循环 4、羟基丙酸途径、羟基丙酸途径 37卡尔文循环（卡尔文循环（Calvin cycleCalvin cycle）的三个阶段）的三个阶段q 羧化反应羧化反应3 3个核酮糖个核酮糖-1,5-1,5-二磷酸通过核酮糖二磷酸羧化酶将二磷酸通过核酮糖二磷酸羧化酶将3 3个个COCO2 2固定固定,并转变成并转变成6 6个个3-3-磷酸甘油酸分子。磷酸甘油酸分子。q 还原反应还原反应 3-3-磷酸甘油酸还原成磷酸甘油酸还原成3-3-磷酸甘油醛（通过逆向磷酸甘油醛（通过逆向EMPEMP途径产生）。途径产生）。q COCO2 2受体的再生受体的再生1 1个个3-3-磷酸甘油醛通过磷酸甘油醛通过EMPEMP途径的逆转形成葡萄糖，途径的逆转形成葡萄糖，其余其余5 5个分子经复杂的反应再生出个分子经复杂的反应再生出3 3个核酮糖个核酮糖-1,5-1,5-二磷酸分子。二磷酸分子。38Calvin cycle39还原性三羧酸循环途径还原性三羧酸循环途径4C40厌氧乙酰厌氧乙酰-CoA-CoA途径途径41羟基丙酸途径羟基丙酸途径42nAmphibolic pathway Amphibolic pathway 两用代谢途径两用代谢途径 EMPEMP、HMPHMP和和TCATCA循环循环nAnaplerotic sequence Anaplerotic sequence 代谢物回补顺序代谢物回补顺序 指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗 的中间代谢物的那些反应的中间代谢物的那些反应 Glyoxylate cycle Glyoxylate cycle 乙醛酸循环乙醛酸循环43Glyoxylate cycle 乙醛酸循环乙醛酸循环441、固氮微生物的种类 一些特殊类群的原核生物原核生物能够将分子态氮还原为氨，然后再由氨转化为各种细胞物质。微生物利用其固氮酶系催化大气中的分子氮还原成氨的过程称为固氮作用固氮作用。自生固氮菌自生固氮菌：独立固氮（氧化亚铁硫杆菌等）共生固氮菌：与它种生物共生才能固氮 形成根瘤及其他形式 联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物 肠道等处才能固氮的微生物。根际芽孢杆菌属；叶面固氮菌属。二、固氮作用452、固氮机制1 1）固氮反应的条件）固氮反应的条件 a a ATPATP的供应：的供应：1 mol N1 mol N2 2 10 15 ATP 10 15 ATP b b 还原力还原力HH及其载体及其载体 氢供体：氢供体：H H2 2、丙酮酸、甲酸、异柠檬酸等。、丙酮酸、甲酸、异柠檬酸等。电子载体：铁氧还蛋白（电子载体：铁氧还蛋白（FdFd）或黄素氧）或黄素氧 还蛋白（还蛋白（FldFld）。c c 固氮酶固氮酶固氮酶固氮酶 组分组分 I I：真正：真正“固氮酶固氮酶”，又称，又称钼铁蛋钼铁蛋 白白（MFMF）、）、钼铁氧还蛋白钼铁氧还蛋白（MoFdMoFd）46组分II：固氮酶还原酶，不含钼，又称固氮酶还原酶，不含钼，又称铁蛋白铁蛋白、固氮、固氮 铁氧还蛋白（铁氧还蛋白（AzoFdAzoFd）特性：特性：对氧极为敏感；需有对氧极为敏感；需有MgMg2+2+的存在；的存在；专一性：除专一性：除N N2 2外，可还原其他一些化合物外，可还原其他一些化合物 C C2 2H H2 2 C C2 2H H4 4；2H2H+H H2 2 ；N N2 2O O N N2 2；HCN HCN CH CH4 4+NH+NH3 3 （乙炔反应：乙炔反应：可用来测知酶活）可用来测知酶活）d d 还原低物还原低物N N2 2：NHNH3 3存在时会抑制固氮作用存在时会抑制固氮作用。47 N2+2e+6H+（18 24）ATP 2NH3+H2+（18 24）ADP+18 24 Pi a、固氮酶的形成 e 组分II 组分II（e）MgATP 组分I +N2 IN2 b、固氮阶段 N2*2NH3+H2 即 75%还原力用来还原N2，25%的还原力 以H2形式浪费2）固氮生化过程 Fd，Fld+固氮酶（1：1复合物）48固氮生化途径493、好氧性固氮菌的防氧机制 固固N N酶遇氧不可逆失活酶遇氧不可逆失活 （组分（组分I I，半衰期，半衰期1010；组分；组分II II，45”45”丧失一半活性）丧失一半活性）（1 1）自身固）自身固N N菌菌 a a 呼吸保护呼吸保护 固固N N菌科的固菌科的固N N菌以极强的呼吸作用消耗掉环境中的氧。菌以极强的呼吸作用消耗掉环境中的氧。b b 构象保护构象保护 高氧分压环境，固氮酶能形成一无固高氧分压环境，固氮酶能形成一无固N N活性但能防止氧损伤的特殊构象。活性但能防止氧损伤的特殊构象。构象保护的蛋白质构象保护的蛋白质 Fe-sFe-s蛋白蛋白II II 氧压增高氧压增高氧压增高氧压增高，固氮酶固氮酶与与FesFes蛋白蛋白II II结合，构象变化，丧失固结合，构象变化，丧失固N N能力；能力；氧氧氧氧浓度降浓度降低低低低，蛋白自酶上解离，蛋白自酶上解离50(2)(2)蓝细菌保护固蓝细菌保护固N N酶机制酶机制 a a 分化出特殊的还原性分化出特殊的还原性异形胞异形胞（适宜固氮作用的细胞）适宜固氮作用的细胞）I I、厚壁，物理屏障；、厚壁，物理屏障；II II、缺乏氧光合系统、缺乏氧光合系统II II，脱氧酶、氢酶活性高；，脱氧酶、氢酶活性高；IIIIII、SODSOD活性很高；活性很高；IVIV、呼吸强度高、呼吸强度高 b b 非异形胞蓝细菌固非异形胞蓝细菌固N N酶的保护酶的保护 缺乏独特的防止氧对固缺乏独特的防止氧对固N N酶的损伤机制。酶的损伤机制。I I、固固N N、光合作用在光合作用在时间上分隔时间上分隔开开 织线蓝菌属（黑暗：固织线蓝菌属（黑暗：固N N；光照：光合作用）光照：光合作用）II II、形成形成束状群体束状群体（束毛蓝菌属），利于固束毛蓝菌属），利于固N N酶在微氧环境下固酶在微氧环境下固N N IIIIII、提高胞内过提高胞内过氧化酶、氧化酶、SODSOD的活力，解除氧毒（粘球蓝菌属）的活力，解除氧毒（粘球蓝菌属）51 I、豆科植物的共 生菌 以类菌体形式存在于根瘤中 类菌体周膜：豆血红蛋白，可与氧可逆结合 （高时结合，低时释放）豆血红蛋白：蛋白部分由植物基因编码；血 红素有根瘤菌基因编码。II、非豆科植物共生菌 含植物血红蛋白（功能相似豆血红蛋白）Frankin放线菌：营养菌丝末端膨大的泡囊类似异形胞。c 根瘤菌保护固N酶机制 52四、肽聚糖的合成 1 1 在细胞质中的合成在细胞质中的合成UDP-UDP-胞壁酸胞壁酸5 5肽肽 a G a G G-UDP G-UDP，M-UDPM-UDP G G 6-P-6-P-果糖果糖 6-6-P-P-葡糖胺葡糖胺 N-N-乙酸葡糖胺乙酸葡糖胺-1-1-磷酸磷酸 N-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-UDP UDP N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸-UDPUDP b M b M合成合成“Park”Park”核苷酸核苷酸 （UDP-M-5UDP-M-5肽）肽）UDPUDP作为糖载体作为糖载体 D-Val-D-ValD-Val-D-Val为环丝氨酸（恶唑霉素）阻断；为环丝氨酸（恶唑霉素）阻断；53N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸亲水性化合物54 肽聚糖单体亚单位的合成 载体：细菌萜醇（类脂载体）C55类异戊二烯醇（含11个异戊二烯单位）穿膜的同时与G结合，接上肽桥，此外，类脂载体还参与胞外多糖、脂多糖的合 成（磷壁酸、纤维素、几丁质、甘露聚糖等）万古霉素，杆菌肽所抑制这些反应 2 细胞膜中的合成55“Park”核苷酸合成肽聚糖单体细胞膜上细胞质双糖肽位于细胞膜外细胞壁生长点处563 膜外的合成 a a、多糖链的伸长（多糖链的伸长（横向横向连接）：连接）：肽糖单体肽糖单体+引物（引物（6868肽糖单位）肽糖单位）多多 糖链横向延伸糖链横向延伸1 1双糖单位。双糖单位。b b、相邻多糖链相联（相邻多糖链相联（纵向纵向连接）：连接）：2 2D-Val D-Val M-4 M-4肽肽 +D-Val+D-Val 甲肽尾五甘氨酸肽的游离甲肽尾五甘氨酸肽的游离NHNH与乙肽尾与乙肽尾 D-ValD-Val（第（第4 4个氨基酸）个氨基酸）游离游离COOHCOOH转肽作用：转肽作用：青霉素所抑制。青霉素为青霉素所抑制。青霉素为D-Val-D-ValD-Val-D-Val结构类结构类 似物，竞争转肽酶似物，竞争转肽酶转糖基（形成转糖基（形成-1，4糖苷键）糖苷键）57转糖基作用和转肽作用58一、微生物代谢产物的利用利用微生物代谢过程中产生的众多代谢产物生产各种发酵产品。按照积累产物类型：初级代谢产物，如氨基酸、核苷类，以及酶或辅酶；次级代谢产物，抗生素、激素、生物碱、毒素及维生 素等。按照发酵类型：自然发酵：酒精、乳酸等，代谢控制发酵：终端产物，赖氨酸、鸟苷酸、腺苷酸等；中间产物，柠檬酸、-酮戊二酸、琥珀酸、高丝氨酸、肌苷酸、黄苷酸等；第四节第四节 微生物代谢与生产实践微生物代谢与生产实践 591发酵条件的控制人们通过对微生物菌种营养和培养条件的控制生产所要的目的产品:1）培养条件：温度、pH值、渗透压的控制；2）营养成分的控制：葡萄糖浓度、碳氮比、生长因子、无机离子等；3）溶解氧的控制：通气量，搅拌等。602 2代谢调节的控制代谢调节的控制（1 1）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节 赖氨酸发酵赖氨酸发酵（高丝氨酸缺陷型菌株）（高丝氨酸缺陷型菌株）在这个代谢工程的设计中，是利用阻断分支途径的高丝氨酸的合成，来解除(Lys+Thr)的反馈调节。即造成高丝氨酸缺陷型(Hser一)，就可解除末端产物对限速酶的反馈抑制。61选育细胞膜缺损突变株 油酸缺陷型、甘油缺陷型，或生物素缺陷型油酸缺陷型、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，限制细胞膜磷脂中不饱和脂肪酸的合成而使细胞膜缺损，利于代谢产物渗漏而提高谷氨酸的产量。生物素缺陷型原理 在脂肪酸生物合成途径中，由乙酰辅酶A羧化成丙二酸单酰辅酶A的反应是一个限速步骤，该反应由乙酰辅酶A羧化酶系催化，包括生物素羧化酶，羧基转移酶和生物素羧基载体蛋白CCP，并且需要生物素作辅酶。选育生物素营养缺陷型菌株，使细胞中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的合成受阻，从而影响到磷脂的合成。在培养时限量添加生物素或含生物素的原料，可以控制膜的厚度来调节透性。62（2 2）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节抗反馈调节突变菌株，就是指一种对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而有之的菌株。在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，或是反馈抑制和阻遏已同时解除，所以能分泌大量的末端代谢产物。如Corynebacteriumcrenatum(钝齿棒杆菌)的抗-氨基-羟基戊酸（AHV）菌株能积累积苏氨酸。63