3微生物代谢调节 ppt课件
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微生物的营养代谢PPT课件
基本营养物质的培养基。
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
微生物的代谢ppt课件
6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮 ↓
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
HMP途径的重要意义
➢为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成 提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量； ➢与EMP途径在果糖-1,6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系； ➢途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛； ➢通过该途径可产生许多种重要的发酵产物；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG） 裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛
ED途径的特征酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还原型辅 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。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微生物能量 代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
HMP途径的重要意义
➢为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成 提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量； ➢与EMP途径在果糖-1,6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系； ➢途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛； ➢通过该途径可产生许多种重要的发酵产物；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG） 裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛
ED途径的特征酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还原型辅 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。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微生物能量 代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
微生物代谢ppt课件
•
15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。
•
16、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。
•
17、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。
•
18、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！
•
19、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。
天冬氨酸激酶
⑴当苏氨和酸 赖氨都酸积累
过中多间时产就物会Ⅰ抑
制天冬氨酸激酶
的活性。
①
中间产物Ⅱ
高丝氨酸
⑵科学家通过诱变育种培
育出的黄
色短杆菌不能合 高了③的产量。
成甲硫氨酸 ，②从而③提
⑶②高③丝属氨于酸黄脱色氢短酶杆菌的 代谢产物，它们存
在于 内。
初级
细胞
•
1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。
•
2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。
•
3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。
•
4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。
浪费，增强适应性
避免积累大量的 代谢产物
特点 间接而缓慢 直接、快速而准确
联系 同时存在,密切配合,协调起作用.
微生物的代谢的人工控制
目的 最大限度的积累对人类有用的代谢产物
➢改变微生物细胞膜的通透性 措施 ➢改变微生物的遗传特性（诱变、重组等）
➢控制发酵条件（如温度、PH、O2等）
3、微生物的代谢调节
B 环状3‘，5’－腺苷单磷酸（C‘AMP）的不足
支持低生长速率的碳源比迅速利用的碳源造成细 胞内更高的C‘AMP浓度。
环化AMP在细胞内的浓度与供给ATP 的多少成反 比。环状AMP在真核生物中不仅在酶的表达方面而且 在细胞分化方面起作用。
应当注意：一种能源可起分解代谢阻遏物作用的 效能不取决于它的特有的化学结构，只取决于它作为 碳和能源的效率。 在一种生物中可最为有效地起分解代谢阻遏物作 用的化合物可能在另一生物中并不起作用。
B 分枝途径的终点产物阻遏作用
分枝生物合成途径上的酶合成的阻遏作用机制很复 杂。如表3－3所示。
C 细菌调节机制的多样性
从生化观点看大多数微生物的生物合成途径都是 相同的。但是同一途径在不同的生物中可能受到不同 方式的调节。这种调节型式往往存在族的特异性。 从生化角度看各种不同的细菌类群的分解代谢途 径亦是相同的，其调节方式既不相同又呈族特异性。
3.8 微生物代谢的协调作用
为了生长和维持生命活力，微生物必须进行大量的 酶催化反应。以提供能量和中间体，又转化为大约 2000种蛋白质（DNA和三种类型的RNA，粘多肽，多 糖，辅酶和脂质）。它再利用这些高聚物来形成细胞 的结构（核、核辩体、细胞壁、细胞膜和线粒体）。
尽管其基因型是稳定的，微生物在改变其成份和 代谢以响应环境的变化方面具有惊人的灵活性。
细胞大分子成分随生长速率的变化可解释如下：
快速生长的细胞必须比缓慢生长的细胞合成蛋白 质快得多，这种高速蛋白质合成要求细胞含有更多的 核糖体，因单位核糖体的蛋白质合成速率是不变的。 细菌具有调整它的核糖体含量的能力。这对在环 境条件变化下维持高速率生长有着很重要的意义。 对核糖体的补给不足常会明显地限制生长速率， 核糖体的过量也会这样。
代谢工程课件PPT课件
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14
图：大肠杆菌代谢过程的抑制剂和激活剂
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15
（一）酶活性的激活
常见的酶活性的激活是前体激活，多发 生在分支代谢途径，即代谢途径中的后 面的反应可被较前面的一种代谢中间产 物所促进。 如：粗糙脉胞酶的异柠檬酸脱氢酶的活 性受到柠檬酸的激活。
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16
（二）酶活性的抑制
酶分子水平调节， 调节酶活性
相同 细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准
点
确控制代谢的正常进行。
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40
三、能荷的调节
能荷指细胞中ATP、ADP、AMP系统中可供利用的 高能磷酸键的量度。
能荷调节（或称腺苷酸调节）：指细胞通过改 变ATP、ADP、AMP三者的比例来调节其代谢活动。
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37
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38
（2）分解代谢产物阻遏
定义：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源） 或其分解产物存在时，被菌体迅速利用的那种分解 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碳源 本身直接作用的结果，而是通过碳源（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。
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21
（2）协同反馈抑制：
指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才 能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方 式。
如：谷氨酸棒杆菌合成天冬氨族氨基酸时，天冬 氨酸激酶受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。
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22
（3）累积反馈抑制： 催化分支合成途径第一 步反应的酶有几种末端产物抑制物，但每一种 如过量，按一定百分率单独抑制共同途径中的 第一个酶活性，总的抑制效果是累加的，各末 端产物所起的抑制作用互不影响，只影响这个
微生物学第六章微生物代谢课件PPT
（4）硝酸盐呼吸（反硝化作用）
亚硝酸还原细菌
基质-H2
辅酶
一系列酶
NO2-
NO
N2
基质
辅酶-H2
NO3硝酸盐还原细菌
脱氢酶
2NH2OH 2HNO3 2HNO2 2NOH
N2O
2NH3 N2
3、能量转换
（1）底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：物质在生物氧化过程中，生成一些 含有高能键的化合物直接偶联ATP或GTP的合成；存在 与发酵过程中及呼吸过程中。 （2）氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）： 生物氧化过程与电子传递链偶联产生ATP的过程。 （3）光合磷酸化 环式光合磷酸化：只有一个光反应系统，有光反 应和暗反应；不放氧；产生ATP不产还原剂NADH2，固 定CO2所需NADH2来自电子传递。
代谢途径（metabolic pathway）：也称（chemical pathways of metabolism）代谢的化学途径，指某一物质代 谢反应过程。 代谢物（metabolite）：指代谢反应中任一反应物、 中间物或产物。 初级代谢(Primary Metabolism)：通过分解和合成代 谢，生成维持生命活动物质和能量的过程。 次级代谢(Secondary Metabolism)：以初级代谢产物为 前体，合成一些对生命活动无明确功能的物质过程。 代谢工程（Metabolism Engineering）：通过基因工程 技术操作生物的代谢途径，提高二级代谢产物的产量和 增加品种。 代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人 为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行 有益服务。
（2）呼吸作用 有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧 为最终电子受体的生物氧化过程。 无氧呼吸（anaerobic respiration ）：以无机 物为最终电子受体的生物氧化过程。
[理学]3微生物代谢调节的基本类型及应用
![[理学]3微生物代谢调节的基本类型及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/186fd9ea05087632311212f9.png)
2019/1/29 39
在微生物代谢调节中比较常见的是反馈调节，尤 其是末端产物对酶活性的反馈抑制，抑制剂与调节亚 基结合引起变构酶的酶构象发生变化，使催化亚基的 活性中心不再能与底物结合，酶的催化性能随之消失。 调节酶的抑制剂通常是代谢终产物或其结构类似物， 起抑制酶活性的作用。 变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变 构效应物的敏感性，称为脱敏作用。为变构酶编码的 结构基因的突变可引起脱敏作用，如诱变育得的抗结 构类似物突变株中多发生这种变化。在氨基酸和核苷 酸发酵育种上，现已作为突破微生物代谢控制的一个 重要手段来利用。此外，利用加热、加尿素或汞盐等 物理或化学因素处理变构酶后，也可以产生脱敏作用。
图 1 利用营养缺陷型菌株（直线式代谢途径）生产目的产物“….” 表示营养陷突变位置；“≠” 表示解除反馈调节
图1 所示是某菌的D缺陷型菌株。末端产物E对代 谢途径中的第一个酶有反馈抑制，由于菌株失去了将 C转化为D的能力，使得末端产物E得不到积累，考虑 到末端产物对于维持菌体生长之必需，因此，只要在 培养基中适量添加E，就可以在菌体正常生长的同时， 大量积累C产物，即目的产物。
2019/1/29
21
2.
影响酶合成（酶分子数）的调节模式 （共 10 种）
① 单个终产物的生物合成途径的调节模 式（共 2 种）
②多个终产物的生物合成途径的调节模 式（共 3 种）
③ 分解代谢途径的调节模式（5 种）
2019/1/29
22
①单个终产物的生物合成途径的调 节模式（共 2 种，第 1 种）
2019/1/29
14
②多个终端产物的（有分支的）途径的 调节模式（第 3 种）
2019/1/29
15
②多个终端产物的（有分支的）途径 的调节模式（第 3 种, 实例）
在微生物代谢调节中比较常见的是反馈调节，尤 其是末端产物对酶活性的反馈抑制，抑制剂与调节亚 基结合引起变构酶的酶构象发生变化，使催化亚基的 活性中心不再能与底物结合，酶的催化性能随之消失。 调节酶的抑制剂通常是代谢终产物或其结构类似物， 起抑制酶活性的作用。 变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变 构效应物的敏感性，称为脱敏作用。为变构酶编码的 结构基因的突变可引起脱敏作用，如诱变育得的抗结 构类似物突变株中多发生这种变化。在氨基酸和核苷 酸发酵育种上，现已作为突破微生物代谢控制的一个 重要手段来利用。此外，利用加热、加尿素或汞盐等 物理或化学因素处理变构酶后，也可以产生脱敏作用。
图 1 利用营养缺陷型菌株（直线式代谢途径）生产目的产物“….” 表示营养陷突变位置；“≠” 表示解除反馈调节
图1 所示是某菌的D缺陷型菌株。末端产物E对代 谢途径中的第一个酶有反馈抑制，由于菌株失去了将 C转化为D的能力，使得末端产物E得不到积累，考虑 到末端产物对于维持菌体生长之必需，因此，只要在 培养基中适量添加E，就可以在菌体正常生长的同时， 大量积累C产物，即目的产物。
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2.
影响酶合成（酶分子数）的调节模式 （共 10 种）
① 单个终产物的生物合成途径的调节模 式（共 2 种）
②多个终产物的生物合成途径的调节模 式（共 3 种）
③ 分解代谢途径的调节模式（5 种）
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①单个终产物的生物合成途径的调 节模式（共 2 种，第 1 种）
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②多个终端产物的（有分支的）途径的 调节模式（第 3 种）
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②多个终端产物的（有分支的）途径 的调节模式（第 3 种, 实例）
(推荐)《微生物的新陈代谢》PPT课件
29
2.呼吸
呼吸：底物按常规脱氢后，经完整的呼吸链（又称
电子传递链）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水
和释放能量（ATP）的过程。外源氢受体为 O2时的呼吸称为有氧呼吸,外源氢受 体为特定无机氧化物(NO31-
,SO42- ,HCO31-)的呼吸称为无 氧呼吸。
30
TCA循环
31
反应步骤：
32
33
28
----混合酸与丁二醇发酵--埃希氏菌属(Fscherichia)、 沙门氏菌属(Salmonella)和志贺氏菌属(Shigella)等肠 细菌中的一些细菌,能利用葡萄糖进行混合酸发酵: 葡萄糖经EMP途径分解为丙酮酸,该酸在不同酶催 化下进一步转化为乳酸、乙酸、甲 酸、乙醇、CO2 和H2,部分磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定1 CO2后转 化为琥珀酸。肠杆菌属(Enterobacter)和沙雷氏菌属 (Serratia)中的一些细菌,能利用葡萄糖进行丁二醇发 酵:形成大量丁二醇和气体,产生少量酸(图6—11)。 在混合酸和丁二醇发酵中,除琥珀酸由PE P转化而 来外,其余发酵产物均由丙酮酸衍变而成。
第六章 微生物的新陈代谢
第一节微生物的能量代谢 第二节微生物对有机物的分解 第三节 分解代谢和合成代谢的联系 第四节 微生物独特合成代谢途径举例 第五节 微生物的代谢调节与发酵生产
1
第一节 微生物的能量代谢
产能和耗能
2
一、化能异养微生物的能量代谢
按照有无电子传递链，可将其分为底物 水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型。 1.底物水平磷酸化 2.电子传递磷酸化
入一定量动植物组织浸出液或酵母浸出液。
----乳酸菌通过EMP和PK途径进行乳酸发酵。利用 EMP途径发酵葡萄糖得到的产物只有乳酸。乳酸为唯 一产物的乳酵发酵称为同型乳酸发酵。
2.呼吸
呼吸：底物按常规脱氢后，经完整的呼吸链（又称
电子传递链）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水
和释放能量（ATP）的过程。外源氢受体为 O2时的呼吸称为有氧呼吸,外源氢受 体为特定无机氧化物(NO31-
,SO42- ,HCO31-)的呼吸称为无 氧呼吸。
30
TCA循环
31
反应步骤：
32
33
28
----混合酸与丁二醇发酵--埃希氏菌属(Fscherichia)、 沙门氏菌属(Salmonella)和志贺氏菌属(Shigella)等肠 细菌中的一些细菌,能利用葡萄糖进行混合酸发酵: 葡萄糖经EMP途径分解为丙酮酸,该酸在不同酶催 化下进一步转化为乳酸、乙酸、甲 酸、乙醇、CO2 和H2,部分磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定1 CO2后转 化为琥珀酸。肠杆菌属(Enterobacter)和沙雷氏菌属 (Serratia)中的一些细菌,能利用葡萄糖进行丁二醇发 酵:形成大量丁二醇和气体,产生少量酸(图6—11)。 在混合酸和丁二醇发酵中,除琥珀酸由PE P转化而 来外,其余发酵产物均由丙酮酸衍变而成。
第六章 微生物的新陈代谢
第一节微生物的能量代谢 第二节微生物对有机物的分解 第三节 分解代谢和合成代谢的联系 第四节 微生物独特合成代谢途径举例 第五节 微生物的代谢调节与发酵生产
1
第一节 微生物的能量代谢
产能和耗能
2
一、化能异养微生物的能量代谢
按照有无电子传递链，可将其分为底物 水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型。 1.底物水平磷酸化 2.电子传递磷酸化
入一定量动植物组织浸出液或酵母浸出液。
----乳酸菌通过EMP和PK途径进行乳酸发酵。利用 EMP途径发酵葡萄糖得到的产物只有乳酸。乳酸为唯 一产物的乳酵发酵称为同型乳酸发酵。