微生物生理学研究对象和范围
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生物素不足时，就抑制了不饱和脂肪酸的
生成，从而影响了磷脂的生成，导致磷脂
含量不足，使细胞膜结构不完全，从而提 高细胞膜的通透性
怎样克服生物素过量带来的问题
为了控制生物素的数量，除了选用的菌种必 须是生物素缺陷型以外，所用的原料（主要是 玉米浆）每批都要通过摇床实测后确定加入量。 当前还有一些措施可以使用。
细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷
酸基团把HPr激活。
酶Ⅰ
PEP+HPr
丙酮酸+P-HPr
HPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上， 具有高能磷酸载体的作用。
2、糖被磷酸化后运入膜内
膜外环境中的糖先与外膜表面的酶Ⅱ结合，再被 转运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活， 并通过酶Ⅱ的作用将糖-磷酸释放到细胞内。
4.随着分子生物学的发展，微生物生理学的研究不断地深入到， 细胞中的生物化学转化、能量的产生和转换；生物大分子的 结构与功能；分子水平上的形态建成、分化及其行为等方面 的研究方面。
5.近年来，微生物生理学的研究扩展到了新的或过去不引人注 意的微生物类群和可更新能源方面，这使人们对分解纤维素 微生物和甲烷产生菌的生理进行深入的考察，并从化能自养 菌的研究扩展到利用硫杆菌进行微生物浸矿。
当磷酯含量减少到正常时的一半左右时，细胞发生 变形，谷氨酸能够从胞内渗出，积累于发酵液中。 生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少 产谷氨酸，代谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多。
=
O C
H NH+
H2O
HN NH
BCCP赖氨酸残基
HC CH
O
=
H2C C （CH2）4 C OH
SH CO2
生物
生物素 - 酶O -O C
研究运动的本质、形态发生与分化的分子机理及有生物活 性细胞结构的过程。
第三章 微生物的营养与物质运输
第三节 营养物质运输的调节
一、营养物质本身的性质 细胞膜的结构决定了不同的物质透过膜的难易程
度有差异，物质的化学特性包括分子量、溶解性、 电负性、极性等都影响营养物进入细胞的难易程度。 小分子>大分子、脂溶性>水溶性、不带电荷>带电 荷物质
1.电子显微镜技术 6.层析技术 2.DNA分子铺展技术 7.电泳技术 3.超离心技术 8.电位、电势、极谱技术 4.光谱技术 5.同位素技术
微生物生理学研究内容：
1.生物化学方面 研究微生物代谢、产物合成途径、能量转化等；研究一些
特殊类型微生物的生理活动。 2.研究生物大分子结构与功能
阐明微生物遗传信息传递与表达的方式和规律，研究膜结 构和功能；极端环境条件下微生物抗性与敏感性的机理及其 调节等。 3.研究微生物细胞的重建、形态发生、分化过程与趋向性
酶Ⅱ P-HPr+糖 糖-P +HPr
酶Ⅱ是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具 有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列 与底物分子相应的酶Ⅱ 。
大肠杆菌己糖磷酸运输系统生物合成调节 中有两种蛋白在起作用：
1.存在于细胞质中的活化蛋白A；
2.位于细胞膜上的转膜调节蛋白MR。
外膜内
外膜内
MR C A
=
=
O
C N NH
BCCP-羧基生物素
素羧
化酶 ATP
HC CH ADP
=
O
生物素羧基H载2C体蛋白C （CH2）4 C NH
（biotin carboxyl carrier proStein HBCCP）
BCCP-羧基生物素在转羧酶作用下，形成 丙二酰CoA 丙二酰CoA与乙酰CoA缩合并脱羧，生成 丁酰CoA，如此反复进行合成高级脂肪酸， 再合成磷脂
6.另外微生物与其他生物之间的共生、寄生关系是人们多年来 一直注意的领域，尤其是共生固氧的研究已有较大的进展。 能使石油氧化、农药降解和人工合成的高分子物质分解的微 生物，也越来越多地成为人们研究的对象。总之，每一新菌 属和新现象的发现，都将为微生物生理学研究提供新的对象， 开辟新的领域。
第二节 微生物生理学研究中常用的技术 和方法
二、环境条件 1.温度 2.pH 3.代谢和呼吸的抑制剂 4.通透性诱导物与被运输物质的结构类
似物。 三、载体物质生物合成调节
在酶Ⅱ的作用下P-HPr将 磷酸转移给糖
在酶Ⅰ的作用 下HPr被激活
运送机制:是依靠磷酸转移酶系统,即磷酸烯醇 式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统.
运送步骤: 1.热稳载体蛋白(HPr)的激活
A
MR G-6- C P
四、载体物质生理活性调节 1.膜电势调节 2.胞内磷酸糖调节 3.cAMP环化酶与渗透酶的共同调节
RPr Pas e
无活性
PE
Ⅰ
HPr -Pi
RPr
P
Pas 有活性
-Pi
e
Py
Ⅰ
r
HPr
RPr -Pi
无活性
AC
-Pi RPr
有活性 AC
乳糖渗透酶与腺苷酸环化酶的协调作用
第四节 代谢产物的分泌
第一节 微生物生理学研究对象和范围
一、研究对象
微生物生理学（microbial physiology）的 研究对象是微生物，它是微生物的一个重要分 支，是从生理生化的角度研究微生物细胞的形 态结构和功能、新陈代谢、生长繁殖等微生物 生命活动规律的学科。
二、微生物生理学的发展过程
1. 19世纪70年代以后，随着人们对酿酒、动植物病害、人类 疾病的防治和土壤微生物活动等的研究，微生物生理学逐渐兴 盛起来。 1905年，哈登和杨发现磷酸盐对酒精发酵的作用； 1911年，诺伊贝格开始对酒精发酵作系统研究；20世纪30年 代，生物化学的进展又推动了人们对微生物代谢的研究。 2. 随后，克勒伊沃和范尼尔等人从比较生物化学的角度，说明 了某些微生物的相互关系和生理学问题。 1933年，克勒伊沃建立了摇床培养技术，导致现代化微生物工 业深层培养的生理研究和应用。 3.同时，同位素、电子显微镜、超速离心、微量快速生物化学 分析以及生物化学突变株等技术的普遍应用，也推动了微生物 生理学研究的发展。
一、氨基酸的分泌
表3-10 乳酸发酵短杆菌细胞内磷脂含量与谷氨酸分泌的关系
干燥菌体内磷脂含量/% 菌体外L-谷氨酸量 /mg.mL-1
2.0
15.4
2.2
12.1
3.1
1.9
3.6
பைடு நூலகம்
1.2
▪ 谷氨酸发酵控制
生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而 影响磷酯的合成。
生成，从而影响了磷脂的生成，导致磷脂
含量不足，使细胞膜结构不完全，从而提 高细胞膜的通透性
怎样克服生物素过量带来的问题
为了控制生物素的数量，除了选用的菌种必 须是生物素缺陷型以外，所用的原料（主要是 玉米浆）每批都要通过摇床实测后确定加入量。 当前还有一些措施可以使用。
细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷
酸基团把HPr激活。
酶Ⅰ
PEP+HPr
丙酮酸+P-HPr
HPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上， 具有高能磷酸载体的作用。
2、糖被磷酸化后运入膜内
膜外环境中的糖先与外膜表面的酶Ⅱ结合，再被 转运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活， 并通过酶Ⅱ的作用将糖-磷酸释放到细胞内。
4.随着分子生物学的发展，微生物生理学的研究不断地深入到， 细胞中的生物化学转化、能量的产生和转换；生物大分子的 结构与功能；分子水平上的形态建成、分化及其行为等方面 的研究方面。
5.近年来，微生物生理学的研究扩展到了新的或过去不引人注 意的微生物类群和可更新能源方面，这使人们对分解纤维素 微生物和甲烷产生菌的生理进行深入的考察，并从化能自养 菌的研究扩展到利用硫杆菌进行微生物浸矿。
当磷酯含量减少到正常时的一半左右时，细胞发生 变形，谷氨酸能够从胞内渗出，积累于发酵液中。 生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少 产谷氨酸，代谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多。
=
O C
H NH+
H2O
HN NH
BCCP赖氨酸残基
HC CH
O
=
H2C C （CH2）4 C OH
SH CO2
生物
生物素 - 酶O -O C
研究运动的本质、形态发生与分化的分子机理及有生物活 性细胞结构的过程。
第三章 微生物的营养与物质运输
第三节 营养物质运输的调节
一、营养物质本身的性质 细胞膜的结构决定了不同的物质透过膜的难易程
度有差异，物质的化学特性包括分子量、溶解性、 电负性、极性等都影响营养物进入细胞的难易程度。 小分子>大分子、脂溶性>水溶性、不带电荷>带电 荷物质
1.电子显微镜技术 6.层析技术 2.DNA分子铺展技术 7.电泳技术 3.超离心技术 8.电位、电势、极谱技术 4.光谱技术 5.同位素技术
微生物生理学研究内容：
1.生物化学方面 研究微生物代谢、产物合成途径、能量转化等；研究一些
特殊类型微生物的生理活动。 2.研究生物大分子结构与功能
阐明微生物遗传信息传递与表达的方式和规律，研究膜结 构和功能；极端环境条件下微生物抗性与敏感性的机理及其 调节等。 3.研究微生物细胞的重建、形态发生、分化过程与趋向性
酶Ⅱ P-HPr+糖 糖-P +HPr
酶Ⅱ是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具 有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列 与底物分子相应的酶Ⅱ 。
大肠杆菌己糖磷酸运输系统生物合成调节 中有两种蛋白在起作用：
1.存在于细胞质中的活化蛋白A；
2.位于细胞膜上的转膜调节蛋白MR。
外膜内
外膜内
MR C A
=
=
O
C N NH
BCCP-羧基生物素
素羧
化酶 ATP
HC CH ADP
=
O
生物素羧基H载2C体蛋白C （CH2）4 C NH
（biotin carboxyl carrier proStein HBCCP）
BCCP-羧基生物素在转羧酶作用下，形成 丙二酰CoA 丙二酰CoA与乙酰CoA缩合并脱羧，生成 丁酰CoA，如此反复进行合成高级脂肪酸， 再合成磷脂
6.另外微生物与其他生物之间的共生、寄生关系是人们多年来 一直注意的领域，尤其是共生固氧的研究已有较大的进展。 能使石油氧化、农药降解和人工合成的高分子物质分解的微 生物，也越来越多地成为人们研究的对象。总之，每一新菌 属和新现象的发现，都将为微生物生理学研究提供新的对象， 开辟新的领域。
第二节 微生物生理学研究中常用的技术 和方法
二、环境条件 1.温度 2.pH 3.代谢和呼吸的抑制剂 4.通透性诱导物与被运输物质的结构类
似物。 三、载体物质生物合成调节
在酶Ⅱ的作用下P-HPr将 磷酸转移给糖
在酶Ⅰ的作用 下HPr被激活
运送机制:是依靠磷酸转移酶系统,即磷酸烯醇 式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统.
运送步骤: 1.热稳载体蛋白(HPr)的激活
A
MR G-6- C P
四、载体物质生理活性调节 1.膜电势调节 2.胞内磷酸糖调节 3.cAMP环化酶与渗透酶的共同调节
RPr Pas e
无活性
PE
Ⅰ
HPr -Pi
RPr
P
Pas 有活性
-Pi
e
Py
Ⅰ
r
HPr
RPr -Pi
无活性
AC
-Pi RPr
有活性 AC
乳糖渗透酶与腺苷酸环化酶的协调作用
第四节 代谢产物的分泌
第一节 微生物生理学研究对象和范围
一、研究对象
微生物生理学（microbial physiology）的 研究对象是微生物，它是微生物的一个重要分 支，是从生理生化的角度研究微生物细胞的形 态结构和功能、新陈代谢、生长繁殖等微生物 生命活动规律的学科。
二、微生物生理学的发展过程
1. 19世纪70年代以后，随着人们对酿酒、动植物病害、人类 疾病的防治和土壤微生物活动等的研究，微生物生理学逐渐兴 盛起来。 1905年，哈登和杨发现磷酸盐对酒精发酵的作用； 1911年，诺伊贝格开始对酒精发酵作系统研究；20世纪30年 代，生物化学的进展又推动了人们对微生物代谢的研究。 2. 随后，克勒伊沃和范尼尔等人从比较生物化学的角度，说明 了某些微生物的相互关系和生理学问题。 1933年，克勒伊沃建立了摇床培养技术，导致现代化微生物工 业深层培养的生理研究和应用。 3.同时，同位素、电子显微镜、超速离心、微量快速生物化学 分析以及生物化学突变株等技术的普遍应用，也推动了微生物 生理学研究的发展。
一、氨基酸的分泌
表3-10 乳酸发酵短杆菌细胞内磷脂含量与谷氨酸分泌的关系
干燥菌体内磷脂含量/% 菌体外L-谷氨酸量 /mg.mL-1
2.0
15.4
2.2
12.1
3.1
1.9
3.6
பைடு நூலகம்
1.2
▪ 谷氨酸发酵控制
生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键 酶乙酰CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合成，进而 影响磷酯的合成。