江南大學(xué)微生物課件

微生物的代謝新陳代謝metabolismThecomplexofphysicalandchemicalprocessesoccurringwithinalivingcellororganismthatarenecessaryforthemaintenanceoflife.Inmetabolismsomesubstancesarebrokendowntoyieldenergyforvitalprocesseswhileothersubstances,necessaryforlife,aresynthesized.目前一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)合成代謝anabolism

在合成酶系的催化下，由簡單的小分子、能量（ATP）和還原力（[H]）一起合成復(fù)雜的生物的大分子的過程。分解代謝catabolism

指復(fù)雜的有機(jī)分子通過分解代謝酶系的催化產(chǎn)生簡單分子、能量(ATP)、和還原力（[H]）的過程。復(fù)雜分子(有機(jī)物)分解代謝酶系合成代謝酶系簡單分子+ATP+[H]目前二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)分解代謝的三個(gè)階段將大分子的營養(yǎng)物質(zhì)降解成氨基酸、單糖、脂肪酸等小分子物質(zhì)。進(jìn)一步降解成為簡單的乙酰輔酶A、丙酮酸、及能進(jìn)入TCA循環(huán)的中間產(chǎn)物。將第二階段的產(chǎn)物完全降解生成CO2，并將前面形成的還原力（NADH2）通過呼吸吸鏈氧化、同時(shí)形成大量的ATP。微生物代謝的特點(diǎn)：多樣性、適應(yīng)性、可控性目前三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)初級(jí)代謝和初級(jí)代謝產(chǎn)物初級(jí)代謝primarymetabolism微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量的過程。初級(jí)代謝產(chǎn)物primarymetabolites包括所有與細(xì)胞合成有關(guān)的物質(zhì)如：氨基酸、核苷酸、乙醇、有機(jī)酸、酶目前四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)次級(jí)代謝和次級(jí)代謝產(chǎn)物次級(jí)代謝secondarymetabolism微生物在一定的生長時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無明顯確切功能的物質(zhì)的過程。次級(jí)代謝產(chǎn)物secondarymetabolites抗生素、激素、生物堿、色素、維生素等目前五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)目前六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)第一節(jié)微生物的代謝一、微生物的能量代謝新陳代謝中的核心問題：能量代謝能量代謝的中心任務(wù)：是生物體如何把環(huán)境中多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成為對(duì)一切生命活動(dòng)都能使用的通用能源。生物體能量代謝的實(shí)質(zhì)：ATP和?；o酶A、酰基磷酸等的生成和利用問題。即ATP的生成和利用的問題。目前七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)能源的轉(zhuǎn)化目前八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（一）生物氧化反應(yīng)一系列酶在溫和條件下按一定次序的催化放能分階段進(jìn)行釋放的能量部分貯藏在能量載體中目前九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)生物氧化與普通氧化反應(yīng)的區(qū)別比較項(xiàng)目燃燒生物氧化步驟一步式快速反應(yīng)多步式梯級(jí)反應(yīng)條件激烈溫和催化劑無酶產(chǎn)能形式熱、光大部分為ATP能量利用率低高目前十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)生物氧化反應(yīng)的三個(gè)階段脫氫：一種失去電子或氫的過程電子供體：被氧化的物質(zhì)電子受體：接受電子的物質(zhì)遞氫：電子供體氧化脫下的氫交給氫載體，并通過多個(gè)載體完成電子從供體到受體的傳遞不直接交給電子受體受氫：最終電子受體接受載體上電子的過程目前十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（二）電子載體自由擴(kuò)散型NAD+和NADP+，氫原子的載體電極對(duì)的還原電勢(shì)相同，功能不同NAD+/NADH直接參與產(chǎn)能反應(yīng)NADP+/NADPH主要參與合成反應(yīng)與細(xì)胞膜緊密結(jié)合型電子傳遞系統(tǒng)或電子傳遞鏈組成：多酶體系，一系列能夠進(jìn)行氧化和還原的載體分布：不對(duì)稱排列在膜上，定向有序傳遞目前十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（三）生物能的產(chǎn)生借助于磷酸化反應(yīng)ADP形成ATP，實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)目前十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)1.底物水平磷酸化生物氧化過程中生成的含有高能鍵的化合物在酶的作用下，直接將能量轉(zhuǎn)給ADP（GDP）生成ATP（GTP）存在于呼吸和發(fā)酵過程中發(fā)酵過程中唯一能量獲取方式目前十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)微生物代謝中的底物水平磷酸化高能化合物的底物水平磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)形成的高能分子1,3-二磷酸甘油酸

→3-磷酸甘油酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸

→丙酮酸ATP琥珀酰輔酶A→琥珀酸GTP乙酰磷酸

→乙酸ATP丙酰磷酸

→丙酸ATP丁酰磷酸

→丁酸ATP甲酰四氫葉酸

→甲酸ATP目前十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)2.電子傳遞氧化磷酸化生物氧化中伴隨著電子傳遞發(fā)生的磷酸化作用發(fā)生在呼吸作用（有氧或無氧）中呼吸時(shí)大多數(shù)伴隨ATP的合成典型的呼吸鏈：3分子ATP，2分子ATP（黃素蛋白起始）目前十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)化學(xué)滲透學(xué)說(chemiosmotichypothesis)目前十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)3.光合磷酸化只發(fā)生在光合細(xì)胞中循環(huán)式光合磷酸化：反應(yīng)產(chǎn)物只有ATP非循環(huán)式光合磷酸化：反應(yīng)的產(chǎn)物是ATP、氧和NADPH

目前十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)循環(huán)式光合磷酸化

目前十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)非循環(huán)式光合磷酸化

目前二十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（四）微生物能量代謝的多樣性能源物質(zhì)的多樣性能源物質(zhì)在微生物中的代謝途徑多樣性不同環(huán)境條件下微生物產(chǎn)能方式的多樣性目前二十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)不同微生物中葡萄糖降解途徑的分布

微生物EMP（%）HMP（%）ED（%）釀酒酵母8812－產(chǎn)朊假絲酵母66～8119～34－灰色鏈霉菌973－產(chǎn)黃青霉7723－大腸桿菌7228－銅綠假單胞菌－2971嗜糖假單胞菌－－100枯草芽孢桿菌7426－氧化葡糖桿菌－100－真養(yǎng)產(chǎn)堿菌－－100運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌－－100藤黃八疊球菌7030－目前二十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)二.化能營養(yǎng)型微生物的能量代謝（一）能源化合物有機(jī)化合物糖類、醇、醛、有機(jī)酸、氨基酸、烴類、芳香族化合物葡萄糖：化能有機(jī)營養(yǎng)型微生物的主要能源其它單糖代謝轉(zhuǎn)化為糖酵解的中間產(chǎn)物多糖經(jīng)轉(zhuǎn)化或降解其它非糖有機(jī)化合物經(jīng)轉(zhuǎn)化進(jìn)入葡萄糖降解途徑有機(jī)能源化合物代謝的基本途徑：葡萄糖降解途徑或單糖降解途徑目前二十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（二）能源化合物的生物氧化生物氧化的形式：某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫、失去電子生物氧化的過程：脫氫（或電子），遞氫（或電子），受氫（或電子）生物氧化的功能：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]、產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化的類型：有氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵

目前二十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)1、有氧呼吸aerobicrespiration以分子氧作為最終電子受體的生物氧化作用需氧和兼性厭氧微生物在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸目前二十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（1）與磷酸化作用相偶聯(lián)C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+68800卡（部分轉(zhuǎn)化成ATP）（2）不與磷酸化作用相偶聯(lián)

C6H12O6+H2O+O2→C6H12O7+H2O2+能量

（不能轉(zhuǎn)化成ATP）目前二十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)2、無氧呼吸anaerobicrespiration以外源無機(jī)氧化物（少數(shù)為有機(jī)氧化物）作為最終電子受體的生物氧化作用。一些厭氧微生物和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行有無氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生的ATP比有氧呼吸少。目前二十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（1）外源電子受體為無機(jī)物硝酸鹽、硫酸鹽、硫、鐵、碳酸鈣脫氮小球菌的反硝化作用C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2+42900卡（2）外源電子受體為有機(jī)物延胡索酸、甘氨酸、二甲基亞砜、氧化三甲基胺Escherichia的延胡索酸呼吸延胡索酸+[2H]→琥珀酸目前二十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)3、發(fā)酵作用fermentation在沒有外源最終電子受體時(shí)發(fā)生的生物氧化作用叫發(fā)酵作用。電子受體為內(nèi)源性中間代謝產(chǎn)物3-磷酸甘油醛+Pi+乙醛→1、3-二磷酸甘油酸+乙醇目前二十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)呼吸作用與發(fā)酵作用的比較相同點(diǎn)：氧化時(shí)，底物上脫下的氫和電子都和相同的載體結(jié)合，形成NADH和FADH。不同點(diǎn)：NADH和FADH上的電子和氫的去路不同。消耗1分子葡萄糖產(chǎn)生的ATP數(shù)量不同。目前三十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)化能營養(yǎng)型微生物的代謝產(chǎn)能方式產(chǎn)能方式有氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵環(huán)境條件有氧無氧無氧終電子受體來源環(huán)境，外源性環(huán)境，外源性胞內(nèi)，內(nèi)源性性質(zhì)分子氧化合物（通常為無機(jī)物）代謝中間產(chǎn)物能進(jìn)行該代謝產(chǎn)能方式的微生物專性好氧微生物兼性好氧微生物微嗜氧微生物專性厭氧微生物兼性好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物專性厭氧微生物目前三十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)三、葡萄糖分解代謝與工業(yè)發(fā)酵

葡萄糖丙酮酸

途徑------EMP、HMP、ED、PK丙酮酸？產(chǎn)物

進(jìn)行各種發(fā)酵，一般以產(chǎn)物來命名。無氧條件下目前三十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)EMP途徑ED途徑（單磷酸己糖途徑）目前三十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)HMP途徑目前三十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)TCA循環(huán)目前三十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)PK途徑PPK途徑PHK途徑目前三十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)1.乙醇發(fā)酵酵母菌乙醇發(fā)酵[EMP途徑]

C6H12O6+2ADP→2C2H5OH+2ATP+2CO2+2H2O細(xì)菌的乙醇發(fā)酵(運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌)[ED途徑]C6H12O6+ADP→2C2H5OH+ATP+2CO2+H2O目前三十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)酵母酒精發(fā)酵目前三十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)酵母發(fā)酵的類型類型條件受氫體ATP主要產(chǎn)物Ⅰ酸性乙醛2乙醇Ⅱ亞硫酸氫鈉磷酸二羥丙酮0甘油Ⅲ堿性磷酸二羥丙酮0甘油、乙醇、乙酸目前三十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)2.

乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸的發(fā)酵稱同型乳酸發(fā)酵菌種：德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、酪乳桿菌C6H12O6+2ADP→2乳酸+2ATP目前四十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)異型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外還有乙醇和CO2的發(fā)酵菌種：短乳桿菌、甘露乳桿菌、巴氏乳桿菌C6H12O6→乳酸+乙醇+CO2

目前四十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)同型乳酸發(fā)酵途徑目前四十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)3.混合酸發(fā)酵微生物將葡萄糖轉(zhuǎn)變成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、氫氣、二氧化碳等多種產(chǎn)物的生物學(xué)過程。甲基紅試驗(yàn)（M.R.反應(yīng)）將細(xì)菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，置37℃培養(yǎng)48小時(shí)，然后沿管壁加入甲基紅指示劑,呈紅色者為陽性,不呈紅色者為陰性。MR反應(yīng)的結(jié)果：

大腸桿菌為陽性，產(chǎn)氣桿菌為陰性目前四十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)4.丁二醇發(fā)酵微生物發(fā)酵葡萄糖得到大量的丁二醇與少量的乳酸、乙酸、二氧化碳、氫氣等產(chǎn)物的代謝過程。Voges-Proskauer試驗(yàn)（V.P反應(yīng)）

將細(xì)菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，于37℃培養(yǎng)24小時(shí)，加入與培養(yǎng)基等量的VP試劑，置37℃保溫30分鐘，呈紅色者為陽性，不呈紅色者為陰性。

VP反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)氣桿菌為陽性，大腸桿菌的為陰性目前四十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)V.P反應(yīng)機(jī)理目前四十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)5.丁酸發(fā)酵丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A

乙酸乙酰輔酶A→丁酰輔酶A→丁酸目前四十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)6.丙酮丁醇發(fā)酵

丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A→乙酰乙酸→丙酮

丙酮酸→→丁酸→丁醛→丁醇目前四十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)

7.多元醇發(fā)酵(高滲酵母)葡萄糖6-磷酸葡萄糖EMPHMP磷酸丙糖5-磷酸核酮糖乙醇+CO2甘油D-阿拉伯糖醇目前四十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)葡萄糖發(fā)酵的主要終產(chǎn)物目前四十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)不同菌種的發(fā)酵終產(chǎn)物目前五十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)三、光能營養(yǎng)型微生物的能量代謝四、還原力的獲得五、代謝產(chǎn)物的合成目前五十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)第二節(jié)微生物的代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)：Regulationofmetabolism微生物按照需要改變體內(nèi)的代謝活動(dòng)的速度和方向的一種作用。調(diào)節(jié)方式：酶合成和活性的調(diào)節(jié) 實(shí)現(xiàn)代謝途徑、代謝流量及速率的調(diào)控區(qū)域分隔調(diào)節(jié)細(xì)胞透性調(diào)節(jié)目前五十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)一.微生物代謝調(diào)節(jié)的部位與方式物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞胞內(nèi)的生化反應(yīng)代謝反應(yīng)的區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)目前五十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（一）物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜構(gòu)成能量細(xì)胞壁脂質(zhì)膜蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)絕對(duì)數(shù)量跨膜質(zhì)子梯度骨架結(jié)構(gòu)的完整性環(huán)境條件的影響活性磷酸腺苷酸體系目前五十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)（二）胞內(nèi)的代謝反應(yīng)通過酶的生物合成與活性調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝反應(yīng)的調(diào)節(jié)！目前五十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)1、胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)代謝流向控制代謝速度控制

酶活性和合成量的調(diào)節(jié)是代謝調(diào)節(jié)的核心

目前五十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)代謝流向的調(diào)控①可逆反應(yīng)：不同的輔基（輔酶）控制流向谷氨酸脫氫酶：谷氨酸合成：NADP+谷氨酸的分解：NAD+②互逆單向反應(yīng)：不同的酶控制不同方向的反應(yīng)目前五十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)2.代謝反應(yīng)區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)

原核微生物細(xì)胞膜酶酶與底物相對(duì)位置真核微生物細(xì)胞膜與細(xì)胞器膜酶酶與底物的相對(duì)位置及間隔狀況目前五十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)目前五十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)微生物酶的調(diào)節(jié)粗調(diào)節(jié)：酶合成量的調(diào)節(jié)，是發(fā)生在基因水平上的調(diào)節(jié)。精細(xì)調(diào)節(jié)：酶活性的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)已有酶分子的活性，是發(fā)生在酶化學(xué)水平上的調(diào)節(jié)。目前六十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)二、酶活性調(diào)節(jié)

以酶分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)指調(diào)節(jié)胞內(nèi)已有酶分子的構(gòu)象或分子結(jié)構(gòu)來改變酶活性，從而調(diào)節(jié)所催化的代謝反應(yīng)的速率特點(diǎn)：作用直接、響應(yīng)快、可逆目前六十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)制酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)

allostericregulation激活抑制酶的共價(jià)修飾

covalentmodificationofenzyme激活抑制酶蛋白的降解失活能荷調(diào)節(jié)目前六十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)Allostericregulation目前六十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)激活的調(diào)節(jié)類型前體激活在分解代謝途徑和合成體系中，處于途徑前面的代謝產(chǎn)物促進(jìn)催化后面反應(yīng)的酶活性補(bǔ)償性激活在關(guān)聯(lián)分支合成途徑中，從H到I的反應(yīng)需要E的參與，則H可激活催化合成E的途徑中的第一個(gè)酶活性目前六十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)分支途徑酶活性的調(diào)節(jié)類型

反饋抑制的類型

調(diào)節(jié)作用針對(duì)的酶

單一末端產(chǎn)物過量

多個(gè)末端產(chǎn)物過量

協(xié)同/多價(jià)

共同途徑的第一個(gè)酶

不能引起抑制作用

同時(shí)過量發(fā)生抑制

合作/增效

共同途徑的第一個(gè)酶

輕微作用

同時(shí)過量，作用大于各種之和，不能100%抑制

累積

共同途徑的第一個(gè)酶

按一定百分率單獨(dú)抑制，互不影響

共同過量時(shí)，抑制作用累積，可100%抑制

順序

共同途徑的第一個(gè)酶

無直接作用

通過分支點(diǎn)上的中間代謝物作用，逐步有順序調(diào)節(jié)

同功酶

催化形成對(duì)應(yīng)產(chǎn)物的酶

只抑制相應(yīng)酶的活力，互不影響

分別抑制相應(yīng)的酶

目前六十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)目前六十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)能荷energycharge對(duì)酶活力的調(diào)節(jié)巴斯德效應(yīng)：在有氧情況下，由于呼吸作用，酒精產(chǎn)量大大下降，糖的消耗速率大幅減慢。能荷=[ATP]+1/2[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]目前六十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)

通氧[ATP][檸檬酸]能荷異檸檬酸脫氫酶活性磷酸果糖激酶活性[6—磷酸葡萄糖]基團(tuán)移位吸收葡萄糖速率目前六十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)三、酶合成的調(diào)節(jié)組成酶constitutiveenzyme是一類對(duì)環(huán)境不敏感的酶，這類酶在細(xì)胞內(nèi)的合成量相對(duì)比較穩(wěn)定。適應(yīng)酶adaptiveenzyme是一類對(duì)環(huán)境敏感的酶，它們響應(yīng)環(huán)境條件而開始合成或終止合成。誘導(dǎo)酶inducibleenzyme阻遏酶repressibleenzyme目前六十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)操縱子的構(gòu)造目前七十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)操縱子的構(gòu)成

名稱作用啟動(dòng)基因promoterRNA多聚酶的結(jié)合部位操縱基因operator與阻遏物結(jié)合的堿基序列，決定結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄是否能進(jìn)行結(jié)構(gòu)基因structure編碼一個(gè)或多個(gè)酶的基因，被轉(zhuǎn)錄成對(duì)應(yīng)的mRNA調(diào)節(jié)基因regulationgene編碼調(diào)節(jié)蛋白（阻遏物repressor）目前七十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)1、誘導(dǎo)Induction

目前七十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)Geneinduction目前七十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)

2、阻遏repression目前七十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)Generepression目前七十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)

分解代謝物阻遏指細(xì)胞內(nèi)同時(shí)有兩種分解底物存在時(shí)，利用快的那種底物會(huì)阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶合成的現(xiàn)象。末端產(chǎn)物阻遏指由某代謝途徑末端產(chǎn)物過量積累而引起的阻遏。目前七十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)PositivecontrolofthelacoperoncAMPreceptorprotein目前七十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)目前七十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)DiauxicgrowthofE.coli目前七十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)Negativecontrolofthetrpoperon目前八十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)3、阻尼attenuation氨基酸生物合成途徑中的酶的合成受相應(yīng)的氨基酰-tRNA濃度的控制當(dāng)有過量的氨基酰-tRNA存在時(shí)，對(duì)于已被引發(fā)的轉(zhuǎn)錄，但在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄之前即終止轉(zhuǎn)錄。阻遏是對(duì)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的控制；阻尼是對(duì)已被引發(fā)的轉(zhuǎn)錄實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄終止的控制trpoperon受trp-tRNA的阻尼，受trp的阻遏目前八十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)4、基于rRNA水平的調(diào)節(jié)酶的轉(zhuǎn)譯受rRNA形成的控制某一氨基酸缺乏PPGPP合成rRNA合成受阻核糖體水平低酶的轉(zhuǎn)譯減慢激活該氨基酸合成的操縱子、酶蛋白等目前八十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)目前八十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)前體→氨基酸→AA-tRNA→蛋白質(zhì)酶核糖體(rRNA+P)ppGpp目前八十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)第三節(jié)微生物代謝的人工控制及其應(yīng)用目前八十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)微生物代謝的人工控制代謝的人工控制：人為地打破微生物細(xì)胞內(nèi)代謝的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使細(xì)胞過量積累目的代謝產(chǎn)物。代謝控制發(fā)酵： 利用生物化學(xué)和遺傳學(xué)的原理，控制培養(yǎng)條件，使微生物代謝朝向人們希望的方向進(jìn)行，過量積累代謝產(chǎn)物代謝控制育種： 通過遺傳變異來改變微生物的正常代謝，使某種代謝產(chǎn)物形成和積累目前八十六頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)代謝控制育種目的代謝產(chǎn)物大量累積人為打破自動(dòng)調(diào)節(jié)，改變代謝流向減少或切斷支路產(chǎn)物的形成提高細(xì)胞膜的通透性減少育種的盲目性初級(jí)代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，成效顯著次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，效果不明顯目前八十七頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)代謝調(diào)控育種的措施人工育種控制措施

針對(duì)細(xì)胞正常代謝時(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制

營養(yǎng)缺陷型突變

條件解除反饋調(diào)節(jié)

條件控制膜透性

滲漏營養(yǎng)缺陷突變

解除反饋調(diào)節(jié)

營養(yǎng)缺陷回復(fù)突變

解除反饋調(diào)節(jié)

結(jié)構(gòu)類似物抗性突變

解除反饋調(diào)節(jié)

目前八十八頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)(一）解除目的產(chǎn)物對(duì)合成途徑的反饋調(diào)節(jié)------代謝控制育種1、應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型突變株條件解除反饋抑制營養(yǎng)缺陷型auxotroph：因某種突變的結(jié)果而失去合成某種生長及代謝所需物質(zhì)（生長因子）的能力的突變菌株。必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)加該物質(zhì)，否則不能生長。

目前八十九頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)C.glutamicum高絲氨酸脫氫酶(AK)目前九十頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)例：高絲氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株(Hser-)條件解除（Thr+Lys)對(duì)AK的協(xié)同反饋抑制

Hser-不能合成高絲氨酸，進(jìn)而不能合成蘇氨酸和蛋氨酸，在補(bǔ)給適量的高絲氨酸（或蘇氨酸和蛋氨酸）的條件下，可大量積累賴氨酸。Hser-的篩選野生型菌株→誘變→CM培養(yǎng)基分離→挑選Hser-突變株CMMMMM+Hser野生型+++Hser-+—+目前九十一頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)2、應(yīng)用滲漏突變株(leakagemutant)解除反饋抑制例：利用Hserl解除（Thr+Lys)對(duì)AK的協(xié)同反饋抑制：

Hserl細(xì)胞能合成Hser，但合成的量僅能維持細(xì)胞的最低生長，胞內(nèi)的濃度達(dá)不到進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的濃度。篩選：Hser-→誘變→挑選在MM上生長緩慢而且菌落小的回復(fù)突變株目前九十二頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)3、應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)突變株解除反饋調(diào)節(jié)（結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株）抗反饋調(diào)節(jié)突變株：是指一種對(duì)反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型突變株，或兼而有之的突變株。結(jié)構(gòu)類似物analog（抗代謝物antimetabolite）是一種與初級(jí)代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似但缺乏生理功能的化合物。例1：黃色短桿菌AHVr突變株可解除Thr的反饋抑制而積累蘇氨酸目前九十三頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)

Brevibacteriumflavum(AK)目前九十四頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)ThreonineAHV

a-Amino-b-hydroxyvalericacid

a-氨基-b-羥戊酸目前九十五頁\總數(shù)一百零五頁\編于十五點(diǎn)突變前突變后