第3章微生物代谢调节
发酵工程复习资料
第一章，绪论一、填空：微生物工程可分为发酵和提纯两部分，其中以发酵为主。
化学工程与发酵工程的本质区别在于化学工程利用非生物催化剂，发酵工程利用生物催化剂---酶。
二、判断：发酵产品是经微生物厌氧生物氧化过程获得的。
错三、课后思考题：1、发酵的定义：利用微生物的新陈代谢作用，把底物（有机物）转化成中间产物，从而获得某种工业产品。
（工业上定义、广义、有氧无氧均可）2、发酵流程：3、比拟放大的基本过程：斜面菌种－摇瓶试验(培养基、温度、起始pH值、需氧量、发酵时间)－小型发酵罐－中试－大规模工业生产4、发酵工程的发展经历了哪几个阶段？1.）自然发酵时期2）纯培养技术建立(第一个转折期)3）通气搅拌的好气性发酵工程技术建立(第二个转折期)4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术建立(第三个转折期)5）发酵动力学、连续化、自动化工程技术的建立(第四个转折期)6）生物合成和化学合成相结合工程技术建立(第五个转折期)5、微生物工业发展趋势1）、几个转变分解代谢→合成代谢自然发酵→人工控制的突变型发酵→代谢控制发酵→通过遗传因子的人工支配建立的发酵（如工程菌）2）、化学合成与生物合成相结合3）、大型、连续化、自动化发酵发酵罐的容量可达500t，常用的也达20-30t。
4）、人工诱变育种和代谢控制发酵微生物潜力进一步挖掘，新菌株、新产品层出不穷。
5）、原料范围不断扩大石油、植物淀粉、天然气、空气、纤维素、木质素等6、举例说明微生物工业的范围酿酒工业（啤酒、葡萄酒、白酒）食品工业（酱、酱油、食醋、腐乳、面包、酸乳）有机溶剂发酵工业（酒精、丙酮、丁醇）抗生素发酵工业（青霉素、链霉素、土霉素等）有机酸发酵工业（柠檬酸、葡萄糖酸等）酶制剂发酵工业（淀粉酶、蛋白酶等）氨基酸发酵工业（谷氨酸、赖氨酸等）核苷酸类物质发酵工业（肌苷酸、肌苷等）维生素发酵工业（维生素B12、维生素B2等）生理活性物质发酵工业（激素、赤霉素等）名贵医药产品发酵工业（干扰素、白介素等）微生物菌体蛋白发酵工业（酵母、单细胞蛋白）微生物环境净化工业（利用微生物处理废水等）生物能工业（沼气、纤维素等天然原料发酵生产酒精、乙烯等能源物质）微生物治金工业（微生物探矿、治金、石油脱硫等）第二章发酵基础知识1、写出生产以下产品的主要菌种：啤酒（啤酒酵母）、黄酒（霉菌（根霉、曲霉）、酵母菌、细菌）、味精（谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌）、柠檬酸（黑曲霉）、食醋（霉菌、酵母菌、醋酸菌）、酸奶（乳酸菌（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸链球菌））2、发酵工艺控制中，主要应监控温度、pH值、溶解氧、泡沫、氧化还原电位等。
第三章-微生物细胞的结构与功能
第三章微生物细胞的结构与功能第一节原核微生物一大类细胞微小、细胞核无核膜包裹的原始单细胞生物。
与真核微生物的区别：基因组由无核膜包裹的双链环状DNA组成；缺乏由单位膜分割包围的细胞器；核糖体为70S。
原核微生物分为：细菌域：细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体。
共同点：细胞壁含肽聚糖；细胞膜含有由酯键连接的脂质，DNA一般无内含子。
古生菌域。
一、细胞壁位于细胞最外的一层厚实、坚韧的外被，主要由肽聚糖构成。
主要功能：固定细胞外形和提高机械强度，免受外力损伤；为细胞的生长、分裂、鞭毛运动所需；阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；赋予细胞特定抗原性、致病性、对抗生素和噬菌体的敏感性。
1、革兰氏阳性菌的细胞壁厚度大、化学组分简单。
90%肽聚糖、10%磷壁酸。
（1）肽聚糖（粘肽、胞壁质、粘质复合物）由肽和聚糖两部分组成，肽有四肽尾和肽桥，聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相互间隔连接而成，呈长链骨架状。
1)双糖单位由N-乙酰葡糖胺通过β-1,4-糖苷键与N-乙酰胞壁酸相连。
β-1,4-糖苷键容易被溶菌酶水解。
2)四肽尾或四肽侧链由4个氨基酸分子按L型与D型交替方式连接而成。
L-Ala D-Glu L-Lys D-Ala3)肽桥或肽间桥肽聚糖的多样性主要变化发生在肽桥上。
（2）磷壁酸酸性多糖，主要成分甘油磷酸或核糖醇磷酸。
分类：壁磷壁酸，与肽聚糖分子间进行共价结合。
膜磷壁酸，由甘油磷酸链分子与细胞膜上的磷脂进行共价结合。
主要生理功能：其磷酸分子较多负电荷可提高周围Mg2+浓度，可保证一些需要Mg2+的合成酶提高活性；储藏磷元素；增强某些致病菌对宿主细胞的粘连、避免被白细胞吞噬和补抗体作用；特定抗原；作为噬菌体特异性吸附受体；调节自溶素的活力，借以防止细胞因自溶而死亡。
2、革兰氏阴性菌细胞壁（1）肽聚糖与革兰氏阳性菌的差别：四肽尾的第三个氨基酸不是L-Lys，而是m-DAP；没有特殊的肽桥，两个单体间只通过甲四肽尾的第四个氨基酸D-Ala的羧基与乙四肽尾的第三个氨基酸m-DAP的氨基直接相连。
华东理工大学微生物学考研复习资料 发酵名解
第一章微生物的生长调节分化：是生物的细胞形态和功能向不同的方向发展，由一般变为特殊的现象。
细胞周期：指细胞的一系列可鉴别的周而复始的生长运动。
泡囊：是一种由单层膜包裹的细胞器，可看做是溶酶体复合物或内膜复合物的一部分，由高尔基体或内质网的特定部位释放，再输送到生长点与质膜结合。
其功能主要有：运输可将细胞壁拆开或扩建的各种酶，运输新的细胞壁成分，运输合成质膜的材料。
菌丝生长单位：可用菌丝总长度和菌丝分枝数目表示，即菌丝生长单位=菌丝总长度/菌丝分枝数目。
向自性：指一种确保同类菌丝高效覆盖固体培养基的机制，包括菌对聚集于环境中的负向化性反应，和对氧或其他营养要素的正向化性反应。
向化性：指一种以化学物质为刺激源的向性。
生长得率：假定所利用的基质与生成的细胞之间的固定化学计量关系。
第二章微生物的基础代谢发酵：广义上说，有机化合物在有氧或无氧条件下的分解代谢总称为发酵，而狭义将发酵定义为不涉及光和呼吸链，不用氧或氮作电子受体的生物化学反应。
能量偶合作用：指一种能量上可行的反应推动另一种能量上不可行的反应进行的过程。
能荷：可用ATP、ADP、AMP之间的比例表示，即能荷=（ATP+0.5ADP）/（ATP+ADP+AMP）。
水解作用（过程）：将聚合物链切成基本组分的酶促过程，称为水解作用（过程），其相应的酶称为水解酶。
补给反应/回补作用（糖代谢中的补给反应）：为了让TCA循环能够持续进行，补充因合成前体需要而从TCA循环中抽出的五碳或二碳二羧酸等中间体的反应。
第三章代谢调节和代谢工程共价修饰：指蛋白质分子的一个或多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或解开，使其活性发生变化的作用。
变构效应：指一种小分子物质与一种蛋白质分子发生的可逆的相互作用，导致该蛋白质的构象发生变化，从而改变这种蛋白质与第三种分子的相互作用。
安慰诱导物：能引起诱导作用的化合物称为诱导物，可以是基质、可以是基质的衍生物，甚至可以是产物，酶基质的结构类似物是出色的诱导物，但其不能作为基质被酶转化，这类诱导物称为安慰诱导物。
代谢控制发酵-8.1酶活性的调节
微生物生理学南开大学生命科学学院第八章微生物的代谢调节一、酶活性的调节二、酶合成的调节三、初级代谢的调节四、次级代谢的调节五、微生物代谢的人工控制微生物代谢的原则微生物的生命活动遵循着高度有效、不浪费原材料和能量的原则，实现对代谢的精密调控。
概念微生物的代谢调节是指微生物的代谢和方向按照微生物的需要而改变的一种作用。
酶合成的调节酶合成的诱导（induction）酶合成的阻遏（repression）酶活性的调节酶活性的激活（activation）酶活性的抑制（inhibition）一酶活性的调节概念：通过改变酶分子构象或分子结构来调节活性，是蛋白质翻译后的调节。
特点：速度快而灵敏。
激活：激活剂（activator）大多是金属阳离子。
抑制：反馈抑制。
抑制与激活的协调作用。
反馈抑制概念：反馈抑制是指代谢的末端产物对酶活性的抑制。
线形代谢途径的反馈抑制1协同反馈抑制累积反馈抑制超相加反馈抑制顺序反馈抑制同工酶和多功能酶反馈抑制分支代谢途径的反馈抑制2酶活性调节的分子机制调节酶：酶的活性可以被调节的酶，多是限速酶。
（酶分子构象的改变）（酶分子包括催化中心和调节中心）别构调节理论1（酶分子结构的改变）酶分子的化学修饰理论2分子机制酶的共价修饰磷酸化/脱磷酸化对酶活性的调节腺苷酰化/脱腺苷酰化对酶活性的调节乙酰化/脱乙酰化对酶活性的调节ADP-核糖基化/脱ADP-核糖基化对酶活性的调节酶的共价修饰是蛋白翻译后的调节二酶合成的调节在基因表达水平调控酶的合成。
例：大肠杆菌中乳糖和半乳糖的诱导表达协同诱导（coordinated induction ）1顺序诱导（sequential induction ）2酶合成的诱导组成酶诱导酶多顺反子概念IPTG 和X-gal酶合成的阻遏阻止酶合成的现象称作酶合成的阻遏。
阻止酶合成的物质为阻遏物。
（feed back repression ）终点产物反馈阻遏1（catabolic repression ）分解代谢物阻遏2酶合成调节的遗传机制操纵子（operon）学说，1961年Jacob和Monod提出，获得了1965年诺贝尔生理奖。
第3章 微生物细胞的形态结构-真核微生物
内质网
蛋白合成示意图
第一节 概述
五、细胞质和细胞器－－高尔基体(Golgi body）
1898年意大利学者C Golgi在神经细胞发现，4～8个平 行的扁平膜囊和囊泡组成，无核糖体附着。
作用：RER合成Pr运到Golgi与脂、糖形成糖蛋白或 脂蛋白，外排到细胞外。合成糖蛋白、脂蛋白及对 某些蛋白质原酶切加工，合成新CW和CM提供原材 料的重要场所
吸取养料：假根、吸器 特化营养菌丝 附着：附着枝 休眠：菌核、菌索 菌丝体 延伸：匍匐枝 捕食线虫：菌环、菌网 简单：孢子囊、担子 特化气生菌丝（子实体）复杂：分生孢子器 子囊果
直径是细菌的10倍。球状、卵圆状、椭圆状、香肠状等
典型酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)2.5～10×4.5～21um 有的成链状，叫假丝酵母。
1）CW
25nm，外层甘露聚糖，中间蛋白，
里层葡聚糖（使cell抗机械强度）
2）CM
蛋白＋类脂＋少量糖 含丰富麦角甾醇，uv转化为VD2
第一节 概述
五、细胞质和细胞器－－细胞基质和细胞骨架
细胞基质（cytometrix）：除可分辩细胞器之外的胶状 溶液，细胞代谢重要场所。 微管：微管蛋白组成中空管 细胞骨架（cytoskeleton） 肌动蛋白丝（微丝）:肌动Pr 中间丝:中间纤维
微管功能：支持和运输，细胞分裂时的纺锤体、鞭毛和纤毛。 微丝功能：提供ATP，发生收缩 中间丝：支持和运动
叶绿体
类囊体摞在一起为基粒
第一节 概述
五、细胞质和细胞器－－其他细胞器
液泡（vacuole）
单位膜分隔的细胞器，老龄细胞大而明显。 含糖原、脂肪、多磷酸盐等贮藏物，各种酶类。 功能：维持渗透压、贮藏营养物、溶酶体的作用 （将各种蛋白酶与CP隔离，防止细胞损伤）。
微生物笔记整理
第1章绪论1、微生物的特点是：（1）繁殖快，长不大（2）体积微小，分布广泛（3）观察和研究的手段特殊（4）物种多，食谱杂（5）适应性强，易变异2、（1）列文虎克：首次发现微生物，最早记录肌纤维、微血管中的血流。
（2）路易斯·巴斯德：“巴氏杀菌法”（Pasteurization），62-65℃，30min,75-90℃，15-16s。
[UHT=ultra high temperature，130-150℃，1-4s，常用在牛奶的杀菌。
]（3）罗伯特·柯赫食品微生物发展大事记：1680年，列文虎克发现了酵母细胞1861年，巴斯德的曲颈瓶实验，推翻了“自然发生说”1867年，炭疽菌（属于芽孢杆菌属，革兰氏阳性菌）1890年，巴斯德杀菌工艺1922年，肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢在磷酸盐缓冲液中的Z值为18F（Z值：加热至死曲线中，时间降低一个对数周期所需升高的温度D值：指在一定的处境和一定的热力致死温度条件下，某细菌数群中90％的原有残活菌被杀死所需的时间F值：在基准温度中杀死一定数量对象菌所需要热处理的时间）1988年，在美国，乳酸链球菌肽被列为“一般公认安全”（GRAS）1990年，HACCP体系1996年，O157：菌体的抗原，H7:鞭毛的抗原3、GMP：Good Manufactureing Practice（良好生产操作规范），GMP标准规定了在加工。
贮藏和食品分配等各个工序中所要求的操作、管理和控制规范。
HACCP：Hazard Analysis and Critical Control Points（有害分析和关键控制点）栅栏技术（Hurdle techonology）：利用食品当中各种有效因子（温度、pH、Aw、OR电度包装、辐照、防腐剂）交互作用控制腐败菌生长，提高食品安全。
4、ISO22000 食品安全管理；ISO9001 食品质量管理。
第2章微生物的基本形态与结构1、细菌基本形态分为三种：球状，如金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）（阳性菌）杆状，如大肠杆菌（Escherichia coli）（阴性菌）螺旋状，如霍乱弧菌（Vibrio cholarae）2、细菌的形态受环境影响的因素：培养温度，培养时间，培养基的成分与浓度，pH等。
第三章 细菌的生理
三、繁殖方式与速度“众里寻他千，蓦然回首，那人却 众里寻他千，蓦然回首， 在灯火阑珊处。 辛弃疾） 在灯火阑珊处。”（辛弃疾）
细菌的生理
一、细菌生长繁殖的概念 二、细菌生长繁殖的基本条件 三、繁殖方式与速度 四、细菌分解代谢产物
四、细菌分解代谢产物
不同的细菌具有的酶系不完全相同， 不同的细菌具有的酶系不完全相同，故 能分解不同的营养物质， 能分解不同的营养物质，最终产物也不尽相 同。
细菌的生理
细菌生理学： 细菌生理学：主要研究细菌的营 养、代谢、生长繁殖等生理活动及其 代谢、 规律。 规律。
自然界中许多现象是细菌生理活动的 表现。 表现。 酒、醋、抗生素等是细菌、放线菌 抗生素等是细菌、 或真菌生理活动的产物（ 促进生长” 或真菌生理活动的产物（“促进生长”）。 食物中毒、传染病等也是细菌生理活 食物中毒、 动的表现（ 动的表现（“控制 生长” 生长”）。
一、细菌生长繁殖的概念
菌体重量增加和体积长大。 菌体重量增加和体积长大。
生长（growth） ）
细菌细胞增长到一定程度时开始分 个体数目增加。 裂，个体数目增加。
繁殖（multiplication） ）
细菌的生理
一、细菌生长繁殖的概念 二、细菌生长繁殖的基本条件
二、细菌生长繁殖的基本条件 1. 营养物质
四、细菌分解代谢产物
肠道非致病菌（大肠杆菌） 肠道非致病菌（大肠杆菌）能分解乳糖 产酸产气；致病菌（如伤寒沙门菌、 产酸产气；致病菌（如伤寒沙门菌、痢疾杆 菌）不能分解乳糖，因而可用乳糖分解试验 不能分解乳糖，因而可用乳糖分解试验 区分二者。 区分二者。
大肠杆菌 痢疾杆菌
细菌的生理
一、细菌生长繁殖的概念 二、细菌生长繁殖的基本条件 三、繁殖方式与速度 四、细菌分解代谢产物 五、细菌合成代谢产物
微生物工程
微生物工程试卷题型分配:名词解释： 15题共45分简答题： 7题共35分论述题： 2题共20分第一章概论1.微生物工程:即是指发酵工程，指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术.2.简述微生物工程发展简史（四个阶段特征）:天然发酵,纯培养技术,深层培养技术,微生物工程.3.简述微生物工程组成及研究内容:从广义上讲，由三部分组成：上游工程,发酵工程，下游工程。
微生物工程研究内容：无菌生长技术，计算机控制技术，种子培养和生产培养工艺技术，小试中试动力学模型，发酵工程工艺放大。
第二章生产菌种的来源1.试述生产菌种的来源及其分离思路来源：根据资料直接向科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。
分离思路：依照生产要求、产物性质、菌种特性（分类地位及生态环境），设计各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来2.试述生物物质产生菌的分离纯化和筛选步骤定方案：查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。
标本采集：有针对性地采集样品增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
分离：利用分离技术得到纯种。
性能鉴定发酵性能测定：进行生产性能测定。
这些特性包括形态、培养特征、营养要求、生理生化特性、发酵周期、产品品种和产量、耐受最高温度、生长和发酵最适温度、最适 pH值、提取工艺等。
第三章微生物代谢调节及代谢工程1.新陈代谢（分解代谢、合成代谢）：是指发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和。
分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。
合成代谢：与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力一起合成复杂大分子的过程。
2.酶活性调节：酶分子水平上的一种代谢调节，通过改变酶分子活性来调节新陈代谢的速率，包括：酶活性的激活和抑制两个方面。
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2、微生物合成的次级代谢产物
定义：微生物生长到一定阶段才产生的化学结 构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或 并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如： 抗生素、毒素、激素、色素等。
微生物合成次级代谢产物 的基本特征
次级代谢产物具有种特异性； 分批发酵时，产生菌生长周期分为三个时期； 次级代谢产物不少是结构相似的混合物； 次级代谢产物的合成受多基因控制。
磷的浓度0.3-300mmol/L时，能支持微生物细 磷的浓度0.3-300mmol/L时，能支持微生物细 胞的生长，但当浓度超过10mmol/L时，就能 胞的生长，但当浓度超过10mmol/L时，就能 抑制许多抗生素的生物合成。
对分支代谢途径来说，情况就较复杂。每种末 端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的 酶。 代谢途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分 支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。 支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用， 它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。
阻遏作用有利于生物体节省有限的养料和能量。 阻遏的类型主要有末端代谢产物阻遏和分解代 谢产物阻遏两种。
末端产物阻遏
定义：由某代谢途径末端产物的过量累积而引起 定义：由某代谢途径末端产物的过量累积而引起 的阻遏。对直线式反应途径来说，末端产物阻遏 的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的各 种酶，使之合成受阻遏。
分解代谢物阻遏
定义：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或 定义：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或 氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏 利用慢的底物的有关酶合成的现象。
分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的 甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源 （或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代 谢物所引起的阻遏作用。 因此，分解代谢物的阻遏作用，就是指代谢反 应链中，某些中间代谢物或末端代谢物的过量 累积而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象。
细胞通过调节腺苷酸的比例，来协调分解代 谢与合成代谢的的代谢速率。
3、次级代谢产物生物合成中 的主要调控机制
诱导调节 碳分解产物调节 磷酸盐调节 氮分解产物调节 生长速率调节
3.1、酶合成的诱导调节 3.1、酶合成的诱导调节
诱导酶合成的诱导物可以是外源加入的，也可 诱导酶合成的诱导物可以是外源加入的， 以是菌体代谢过程产生的. 以是菌体代谢过程产生的.
调控反应速度 缓慢、滞后、较粗放的控制
两种调节的对比
酶合成的调节 不 同 点 调节 调节 调节 节 调节 调 酶合成 合 的 调节 调节酶 活性 酶 的 酶活性的调节 酶活性 酶
3、能菏调节
能菏——细胞ATP、ADP、AMP系统中可供利 能菏——细胞ATP、ADP、AMP系统中可供利 用的高能磷酸键的量度。 能菏调节——细胞通过ATP、ADP、AMP三者 能菏调节——细胞通过ATP、ADP、AMP三者 比例来调节其代谢活动。
分批发酵时，产生菌生长周期分 为三个时期
菌体生长期、产物合成期、菌体自溶期； 三个时期中产生菌对营养成分和环境条件的要 求是不同的，从生长期转化到生产期的过程中， 菌体的生理特性和形态学都发生变化。
次级代谢产物不少是结构 相似的混合物
参与次级代谢产物合成的酶系的底物特异性不强； 产生菌利用一种或两种以上的初级代谢产物合成 一种主要的次级代谢产物，产生菌继续对该产物 进行多种化学修饰而同时合成多种衍生物； 一种次级代谢产物可由两种或两种以上的代谢途 径合成。
次级代谢产物的合成受多基因控制
控制次级代谢产物合成的基因有的在染色体上， 有的在质粒上。 质粒在次级代谢产物合成中起着重要作用， 在深层培养中，由于环境的作用质粒易丢失或 丧失其功能，导致次级代谢的不稳定。
3、次级代谢产物的构件单位的生 源说和生物合成
自学参看书 P18
4、次级代谢产物生物合成的 基本过程
细菌的生长繁殖——无性二等分分裂法 细菌的生长繁殖——无性二等分分裂法 放线菌的生长繁殖——无性孢子进行 放线菌的生长繁殖——无性孢子进行 霉菌的生长繁殖—— 霉菌的生长繁殖——无性孢子和有性孢子进行 ——无性孢子和有性孢子进行 酵母菌的生长繁殖——发芽形式进行 酵母菌的生长繁殖——发芽形式进行
2、微生物的生长曲线
定义：每一种末端产物按一定的百分率单独抑 制共同途径中的第一个酶活性。各种产物间既 无协同效应，又无拮抗作用，他们抑制的酶， 有的是同功酶，有的是多功能酶。
同功酶——能催化同一种生化反应，但酶分子结 构有所不同的一组酶。 同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支 代谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反 应是由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个 最终产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。 多功能酶——结构上仅为一种多肽，但却具有两 种或 两种以上催化活力的酶蛋白。
稳定期 对数生长期
倍+ 0 增 -
对 数 死
d e
速 率
亡
f g
细 菌 数 目 b 的 a 对 数
c
期
时间
生长
期
3、微生物细胞的分化
定义：从营养菌丝体产生不同形态类型细胞的 定义：从营养菌丝体产生不同形态类型细胞的 过程。 微生物细胞的分化使细胞的结构和功能发生变 化，而细胞的分化受到遗传性和环境因素的相 互作用所控制。
3.2、反馈调节 3.2、反馈调节
反馈抑制 反馈阻遏
前体物质的自身反馈抑制
次级代谢产物的自身反馈抑制
抑制抗生素自身合成所需要的抗生素浓度与产 生菌的生产能力呈正相关性。
支路产物的反馈抑制
次级代谢产物的自身反馈阻遏
3.3、磷酸盐调节 3.3、磷酸盐调节
磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分， 还是调节抗生素生物合成的重要参数。其机制 按效应剂说有直接作用，即磷酸盐自身影响抗 生素合成，和间接作用，即磷酸盐调节胞内其 他效应剂( ATP、腺苷酸能量负荷和cAMP)， 他效应剂(如ATP、腺苷酸能量负荷和cAMP)， 进而影响抗生素合成。 已发现过量磷酸盐对四环素、氨基糖苷类和多 烯大环内酯等32种抗生素的合成产生阻抑作用。 烯大环内酯等32种抗生素的合成产生阻抑作用。
酶合成的诱导类型
同时诱导——即当诱导物加入后，微生物能同 同时诱导——即当诱导物加入后，微生物能同 时或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在 于短的代谢途径中。例如，将乳糖加入到 E．coli培养基中后，即可同时诱导出β-半乳糖 coli培养基中后，即可同时诱导出β 苷透性酶、β 苷透性酶、β-半乳糖苷酶和半乳糖苷转乙酰酶 的合成。
第3章 工业微生物的生长与 产物的生物合成
一、微生物的生长与分化
微生物的生长繁殖 微生物的生长曲线 微生物细胞的分化
1、微生物的生长繁殖
生长——代谢过程中同化作用的速度超过异化 生长——代谢过程中同化作用的速度超过异化 作用时，细胞的原生质总量数不断增加。 繁殖——细胞分裂而出现细胞个体数目的增加。 繁殖——细胞分裂而出现细胞个体数目的增加。
增效反馈抑制
定义：代谢途径中任何一种末端产物过量时， 定义：代谢途径中任何一种末端产物过量时， 仅部分抑制共同反应途径中的第一个酶活性， 但是两个末端产物同时过量时，其抑制作用可 超过各产物存在的抑制能力的总和。
顺序反馈抑制
定义：每个分支末端产物抑制分支后的第一个 酶，产生部分抑制作用。
2、酶合成的调节
酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而 调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水 平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代 谢调节。 与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶 的合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式是 一类较间接而缓慢的调节方式。
其优点则是通过阻止酶的过量合成，有利于节 约生物合成的原料和能量。 在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节 两者是同时存在且密切配合、协调进行的。
顺序诱导——即先合成能分解底物的酶，再依 顺序诱导——即先合成能分解底物的酶，再依 次合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复 杂代谢途径的分段调节。
2.2 酶合成的阻遏
在微生物的代谢过程中，当代谢途径中某末端产 物过量时，除可用前述的反馈抑制的方式来抑制 该途径中关键酶的活性以减少末端产物的生成外， 还可通过阻遏作用来阻碍代谢途径中包括关键酶 在内的一系列酶的生物合成，从而更彻底地控制 代谢和减少末端产物的合成。
竞争性抑制 反馈抑制
反馈抑制
定义：反应途径中某些中间产物或末端产物对 定义：反应途径中某些中间产物或末端产物对 该途径中前面反应的影响。 正反馈抑制 负反馈抑制
协同反馈抑制
定义：分支途径的几种末端产物同时过量时才 定义：分支途径的几种末端产物同时过量时才 抑制共同途径中的第一个酶活性。
累积反馈抑制
次级代谢产物具有种特异性
分类学上的位置与产生的次级代谢产物的结构 之间没有明确的内在联系。分类学上相同的微 生物能产生不同结构的抗生素，而分类学上不 相同的微生物能产生相同的抗生素。 灰色链霉菌可以合成链霉素，也可以合成杀 假丝菌素；能产生头孢菌素C 假丝菌素；能产生头孢菌素C的菌有霉菌和链 霉菌。
自学参看书 自学参看书 P23
三、微生物生物合成的主要调控机制
次级代谢与初级代谢的关系 初级代谢产物生物合成中的主要调控机制 次级代谢产物生物合成中的主要调控机制
1 、次级代谢与初级代谢的关系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从菌体生化代谢方面分析 许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢产 物构成的，所以次级代谢产物是以初级代谢产物 为母体衍生出来的，次级代谢途径并不是独立的， 而是与初级代谢途径有密切关系的。 糖代谢中间体，既可用来合成初级代谢产物，又 可用来合成次级代谢产物，这种中间体叫做分叉 中间体。
葡萄糖效应
葡萄糖 乳 糖
反馈阻遏与反馈抑制的特点比较
反馈类型 调控项目 调控的水平 DNA ， mRNA ， 酶，转录水平 酶分子的变构 终产物浓度 终产物与变构部位亲和 力 反馈阻遏 反馈抑制