微生物的代谢及其调控
第五章 微生物工程的代谢调节和代谢工程
二、酶活性的调节
代谢调节是指在代谢途径水平上酶活性 和酶合成的调节。 酶活性调节： 激活剂→酶激活作用； 抑制剂→酶抑制作用； 可以是外源物，也可是自身代谢物。
1、酶激活作用与抑制作用
微生物代谢中，普遍存在酶既有激活作 用又有抑制作用的现象。 如：天门冬氨酸转氨甲酰酶受ATP激活， 受CTP抑制（终产物）。 大肠杆菌糖代谢过程中，许多酶都有 激活剂和抑制剂（表5-1）。共同控制糖 代谢。
酶的共价修饰。
生产目的：高浓度地积累人们所期望的产物。 办法：①育种，得到根本改变代谢的基因突变株；
②控制微生物培养条件，影响其代谢过程。 代谢工程：利用基因工程技术，扩展和构建、连接，形 成新的代谢流。（也称途径工程）
一、微生物的代谢类型和自我调节
1.代谢类型：分解代谢和合成代谢。 相互关联，相互制约。 细胞优先合成异化可维持更快生长的化合物 的酶。利用完后，再合成下一个酶。 2.微生物自我调节部位： ①细胞膜的屏障作用（多数亲水分子）和通道； ②控制通量，调节酶量和改变酶分子活性； ③限制基质的有形接近，可存在于不同细胞 器各个代谢库中，其酶量差别大。
价连接物（腺苷酰基）。
五、能荷调节
细胞的能荷计算式：
[ATP]+1/2[ADP] 能荷=—————————— [ATP]+ [ADP]+[AMP]
能荷高时，ATP的酶合成系统受抑制， ATP消耗酶系统被活化。 呈抑制与活化的中间状态的能荷大约是 0.85，此时两种酶系统达到平衡。
六、代谢调控
根据代谢调节理论,通过改变发酵工艺条 件(温度、PH、风量、培养基组成)和菌 种遗传特性，达到改变菌体内的代谢平 衡，过量产生所需产物的目的。 1.发酵条件的控制 2.改变细胞透性 3.菌种遗传特性的改变
微生物代谢途径分析与调控机制研究
微生物代谢途径分析与调控机制研究微生物是一类非常重要的生物体，它们擅长利用各种有机物和无机物进行代谢，从而维持自身生命活动。
微生物代谢途径是微生物进行代谢的过程，研究微生物代谢途径及其调控机制对于人类健康、环保、农业等领域都有着重要意义。
一、微生物代谢途径分析微生物代谢途径包括碳水化合物代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢等多个方面。
其中，碳水化合物代谢是微生物代谢途径中最重要的组成部分之一。
1. 碳水化合物代谢碳水化合物代谢是微生物体内最常见的代谢途径之一。
微生物通过碳水化合物的分解和利用，可以产生能量、生长、繁殖等等。
其代谢途径主要包括糖酵解途径和柠檬酸循环。
糖酵解途径是指将简单的碳水化合物如葡萄糖或果糖代谢转化成乳酸、丙酮酸或乙醇等产物的过程。
柠檬酸循环是指将较复杂的碳水化合物如脂肪酸、氨基酸等代谢转化成能量和一些有用的化合物的过程。
2. 脂肪代谢微生物的脂肪代谢是指将脂肪酸作为能量来源进行代谢。
脂肪酸主要合成于微生物体内的细胞膜中，是脂质的主要来源。
脂肪酸的代谢包括氧化和还原过程。
微生物通过氧化和还原反应，可以产生大量的ATP，为自身的生长和繁殖提供能量。
3. 氨基酸代谢氨基酸是微生物体内最简单的含氮有机物，是蛋白质的组成部分。
微生物通过氨基酸代谢可以产生能量和一些有用的化合物，在氨基酸代谢途径中，谷氨酸和丝氨酸代谢是最为重要的两个方面。
4. 核苷酸代谢核苷酸是细胞体内一类重要的生物大分子。
微生物通过核苷酸代谢可以合成DNA和RNA等生物大分子，同时也可以提供能量和一些重要的原料。
核苷酸代谢途径包括核苷酸合成途径和核苷酸降解途径。
二、微生物代谢途径的调控机制研究微生物体内的代谢途径受到多种因素的影响，生长环境和表观遗传学因素是其中的重要影响因素之一。
生长环境中的物理、化学等因素是微生物代谢途径调控的主要因素之一。
例如，温度、血糖、pH等因素都会直接或间接地影响微生物代谢途径的运行。
近年来，随着表观遗传学理论的不断发展，人们对微生物代谢途径调控机制的理解也越来越深入。
微生物的代谢可以通过什么方式调节
微生物的代谢可以通过什么方式调节引言：微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
微生物的代谢是指微生物体内化学过程的总和，包括营养物质的摄取、分解、合成和转化等。
微生物的代谢方式的调节对于微生物的生长、繁殖以及产生有用的代谢产物具有重要意义。
本文将介绍微生物代谢调节的几种方式。
概述：微生物的代谢调节可以通过包括基因表达调控、信号传导、环境响应、代谢产物反馈调控以及细胞内能量平衡等多种方式来实现。
这些调控方式可以使微生物根据外界环境的变化，调整代谢途径，以适应不同的生存条件。
正文：一、基因表达调控1. 转录调控：微生物的代谢调节最基本的方式是通过转录调控。
微生物通过启动子区域的结构特征和转录因子的结合来调控基因的转录，从而调节酶的合成。
例如，当微生物需要产生某种特定酶时，相关的转录因子被激活并与启动子结合，启动基因的转录。
2. 翻译调控：除了通过转录调控来调节基因的表达外，微生物还可以通过翻译调控来影响蛋白质的合成水平。
这可以通过调控转录后修饰、mRNA稳定性和翻译效率等途径实现。
二、信号传导1. 孤立态信号传导：微生物可以通过发送和接收特定的信号分子来进行细胞间的通信。
这些信号分子可以是激素、激活因子或抑制因子等，它们通过特定的信号传导通路传递信号，从而调节代谢途径的活性。
2. 确定信号：微生物还可以通过环境感知来进行代谢调节。
例如，当微生物感知到特定的环境因素，如温度、pH值、氧气浓度等发生变化时，它们可以通过转导途径来调整代谢途径以适应外界环境的改变。
三、环境响应1. 高温应激响应：高温是微生物生长和代谢的重要限制因素之一。
为了适应高温环境，微生物可以通过调节热休克蛋白表达、膜脂组分改变以及调节酶的热稳定性等途径来进行代谢调节。
2. 氧气响应：氧气是微生物代谢的重要底物和能量供应者。
微生物可以通过调节酶的氧气需求以及调整氧气通透性等途径来适应不同氧气浓度的环境。
四、代谢产物反馈调控1. 酶的反馈抑制：微生物的代谢途径中，常常存在着反馈抑制机制。
微生物的代谢途径和调控机制
微生物的代谢途径和调控机制微生物是一种非常常见而又重要的生物，它们在生态系统中有着重要的作用。
微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中不可忽视的一部分。
本文将从微生物的代谢途径和调控机制两个方面展开论述。
微生物的代谢途径微生物的代谢途径是指微生物在自身体内进行能量代谢的一系列反应，包括有氧呼吸、厌氧呼吸和发酵等。
其中，有氧呼吸是指微生物利用氧气作为终端电子受体，将有机物完全氧化成为二氧化碳和水，并产生能量。
厌氧呼吸则是指微生物在氧气不足的条件下，利用其他物质作为电子受体，将有机物部分氧化，并产生能量。
而发酵则是指微生物在氧气缺乏时，将有机物在不需要外部电子受体的条件下，分解成酸、醇和气体等产物，并产生能量。
微生物的代谢途径对于微生物的生存和繁殖有着至关重要的作用。
不同的微生物对于不同种类物质的代谢能力不同，这也是微生物能够适应不同环境的原因之一。
例如，某些微生物能够代谢硫、铁等金属离子，从而在海洋底部形成硫化物流，而某些细菌则能够将氮气转化为氨，提供生态系统的必需氮源。
微生物的调控机制微生物的代谢途径需要受到调控才能保证生命过程的正常。
微生物的调控机制包括转录调控、翻译调控和代谢调控等。
其中，转录调控是指微生物可以通过正反馈和负反馈机制，调控基因的表达量。
翻译调控则是指微生物可以通过启动子和转录因子等控制RNA的合成和mRNA的稳定性，影响蛋白质的表达量。
而代谢调控则是指微生物通过代谢产物的反馈和前体物的调节，调控酶的活性和基因表达，从而控制代谢途径的进行。
微生物的调控机制不仅对维持其生命活动有着重要的作用，同时也对于人类的健康有着深远的影响。
以大肠杆菌为例，它是肠道中普遍存在的微生物，当体内钙浓度过低时，大肠杆菌就会通过感应系统调控Calcium Transporter (CaT)的表达量，从而增加体内钙的吸收，保证人体的健康。
总结微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中的重要内容。
通过对微生物的代谢途径和调控机制的研究，不仅可以更好地了解微生物对环境的适应性和生命活动的本质，同时也可以为生物技术和人类健康等方面提供有益的参考和支持。
生产菌种的选育培养—微生物的代谢及调控
• 次级代谢：
微生物在一定的生 长时期，以初级代谢产 物为前体，合成一些对 微生物的生命活动无明 显确切功能的物质的过 程（可有可无）。
• 次级代谢产物：
抗生素、生长刺激素、 生物碱、色素等
（一）初级代谢和初级代谢产物
分解代谢体系（蛋白质、糖等降解）
初级代谢
素材性生物合成体系 （合成小分子材料）
结构性生物合成体系（与分解代谢体系相反）
第一节 微生物的代谢调控
学习目的：
了解微生物的代谢及调控机理，理解代谢调控在菌种选育 中的重要性。
一、微生物的初级代谢与次级代谢
• 初级代谢： 微生物从外界吸收各
种营养物质，通过分解代 谢和合成代谢，生成维持 生命活动的物质和能量的 过程（必不可少）。
• 初级代谢产物： 包括所有与细胞合成
有关的物质如：氨基酸、 核苷酸、乙醇、有机酸、 酶。
●初级代谢是次级代谢的基础。 ●次级代谢可以避免初级代谢产物过量积累对细胞造成伤害。 ●即使次级代谢途径被阻断，也不会影响到菌体的生长繁殖。 ●两者均受到微生物的代谢调节
二、微生物代谢的调节和控制
微生物细胞有着一整套可塑性极强和极精确的代谢调节系统，以确保上千 种酶能准确无误、有条不紊和高度协调地进行极其复杂的新陈代谢反应。
初级代谢产物主要是在菌体生长期所产生的产物
（二）次级代谢和次级代谢产物
次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。 原料来源：初级代谢的产物为前体。 次级代谢产物大多为分子结构较为复杂的化合物。 质粒与次级代谢关系紧密。
次级代谢产物主要是在菌体生长后期或稳定期所产生的产物
（三） 初级代谢与次级代谢之间的关系
• 酶合成调节（酶数量）
激活 （变构、化学修饰） 抑制
第五章 代谢调控
末端代谢产物阻遏在微生物代谢调节中有 着重要的作用，它保证了细胞内各种物质维持 适当的浓度。当微生物已合成了足量的产物， 或外界加入该物质后，就停止有关酶的合成。 而缺乏该物质时，又开始合成有关的酶。
2.2 分解代谢物对酶合成的阻遏
当细胞内同时存在两种可利用底 物(碳源或氮源)时，利用快的底物会阻 遏与利用慢的底物有关的酶合成。现 在知道，这种阻遏并不是由于快速利 用底物直接作用的结果，而是由这种 底物分解过程中产生的中间代谢物引 起的，所以称为分解代谢物阻遏。
培养基中加入精氨酸阻遏精氨酸合成酶系的合成
大肠杆菌的甲硫氨酸是由高丝氨酸经胱硫醚 和高半胱氨酸合成的，在仅含葡萄糖和无机盐 的培养基中，大肠杆菌细胞含有将高丝氨酸转 化为甲硫氨酸的三种酶，但当培养基中加入甲 硫氨酸时，这三种酶消失。
甲硫氨酸反馈阻遏大肠杆菌的蛋氨酸合成酶的合成 (R)：表示反馈阻遏
｛ • 酶活性
对酶活性的前馈 对酶活性的反馈
四. 次级代谢与次级代谢调节
次级代谢是相对于初级代谢而言的， 所谓初级代谢是一类普遍存在于生物中 的代谢类型，是与生物生存有关的，涉 及能量产生和能量消耗的代谢类型。初 级代谢产物如单糖、核苷酸、脂肪酸等 单体，以及由它们组成的各种大分于聚 合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
调节酶的抑制剂通常是代谢终产物或其结构类 似物，作用是抑制酶的活性。效应物的作用是 可逆的，一旦效应物浓度降低，酶活性就会恢 复。调节酶常常是催化分支代谢途径一系列反 应中第一个反应的酶，这样就避免了不必要的 能量浪费。
综上，微生物代谢的调节方式包括以下几点：
｛ • 酶合成
酶合成的诱导 末端产物对酶合成的阻遏 分解代谢产物对酶合成的阻遏
第五章 代谢调控
微生物代谢的调节和机制
微生物代谢的调节和机制微生物是生态系统中不可或缺的一部分，其代谢作用对生态系统的稳定和功能具有重要的影响。
微生物代谢的调节和机制是研究微生物生理生态的重要课题之一。
在本文中，我们将介绍微生物代谢的调节和机制的基本概念和最新研究进展。
一、微生物代谢的基本概念微生物代谢是生物化学过程中，利用有机或无机物质产生能量和产物的过程。
微生物代谢主要包括两个方面：有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气的存在下进行代谢，利用氧气作为电子受体，通过氧化还原反应分解有机物质，同时产生ATP（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水。
常见的有氧代谢途径有三种：糖酵解、柠檬酸循环和呼吸链。
其中，糖酵解是最常见和最基本的有氧代谢途径，从葡萄糖开始，通过一系列反应，最终产生ATP和乳酸、酒精等产物。
厌氧代谢是指微生物在缺乏氧气条件下进行代谢，直接利用有机物质产生能量和产物。
厌氧代谢不需要氧气作为电子受体，经过不同的途径进行代谢，产生的产物也不同。
其中最常见的厌氧代谢途径包括乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等。
二、微生物代谢的调节微生物所处的环境是一个复杂的生态系统，微生物的代谢受到多种生物和非生物因素的调节和限制。
微生物代谢的调节主要包括以下几个方面：1. 底物促进或抑制微生物的代谢需要能量和底物，底物在一定程度上可以影响微生物的代谢速率和代谢产物。
底物的促进和抑制作用与微生物代谢路径的不同而异。
例如，乙酰辅酶A是柠檬酸循环的重要底物，而且可以在某些菌株中通过自我诱导提高柠檬酸循环的速率和产氢量。
另一方面，糖类和蛋白质的浓度过高时，会抑制糖酵解途径的进行。
2. pH 值的影响菌株所处环境的pH 值是微生物代谢的重要控制因素之一。
pH值对酶催化作用的影响可以影响代谢途径和代谢速率。
通常来讲，pH值在4-10范围内是适宜微生物生长的，但是不同的菌株对 pH值要求不同，例如有些产酸菌需要较低的pH值才能正常生长代谢。
3. 温度的影响微生物的代谢速率和代谢产物也受到环境温度的影响，不同的微生物对温度要求不同。
微生物代谢通路的分析与调控
微生物代谢通路的分析与调控随着基因测序技术的不断提高和发展，对微生物代谢通路的分析和调控也变得越来越重要。
微生物代谢通路是生物合成和分解物质的关键过程，研究微生物代谢通路的分析和调控可以为制药、工业发酵等领域提供基础支撑。
本文将深入探讨微生物代谢通路的分析与调控问题。
1. 微生物代谢通路的分类微生物代谢通路按其反应类型可以分为两类：合成代谢通路和分解代谢通路。
合成代谢通路是合成生命所需的原始物质，例如蛋白质、核酸、脂肪等。
分解代谢通路是分解生物体内的有机物，例如糖类、蛋白质、脂肪等。
我们将以糖类代谢通路为例，介绍微生物代谢通路的分析和调控。
2. 糖类代谢通路的分析方法糖类代谢通路主要涉及到糖酵解和异糖酵解，两者都能将葡萄糖转化成能量。
一般来说，糖酵解是细胞内的主要源，异糖酵解则是一些微生物特定的代谢途径。
糖类代谢通路的分析可以采用生化分析、基因测序、代谢组学等方法。
其中，代谢组学是近年来逐渐兴起的一种方法，其通过定量分析代谢物、中间物、酶和蛋白质水平，揭示微生物生长过程中的变化。
3. 糖类代谢通路的调控方法在微生物代谢通路中，两个主要的调节机制是酶的调节和基因的调节。
酶的调节主要通过反馈抑制和激活酶来实现的，而基因调节则是通过启动子等元件控制基因表达。
在糖类代谢通路中，常见的调控方式有两种：Cra蛋白质和PTS系统。
Cra蛋白质是糖类代谢中的主要调控机制之一。
它是一种全局调控蛋白质，可以通过调节酶的合成和分解来控制代谢通路。
PTS系统是另一种常见的调控机制。
它由两个组分组成：磷转移酶和磷转移底物。
PTS系统参与糖类合成的代谢通路，可以直接调节代谢通路的酶活性，从而控制能源产品的产生。
4. 微生物代谢通路的应用微生物代谢通路的分析和调控在制药、工业发酵等领域具有重要的应用价值。
在制药领域，代谢途径的调控可以通过基因工程技术来实现，从而生产具有理想效果的药物。
在工业发酵中，代谢途径的调控可以有效提高产率，改善产品质量，从而为工业生产带来巨大的经济效益。
微生物代谢调节和代谢工程
代谢工程的应用实例
总结词
代谢工程的应用实例包括生产抗生素、生物燃料、食 品添加剂等。例如，通过代谢工程手段提高酵母菌生 产乙醇的能力，提高青霉素的生产效率等。
详细描述
代谢工程在工业生产中有着广泛的应用，例如在制药 行业中，通过代谢工程可以生产抗生素、激素等生物 药物。在燃料行业，可以通过代谢工程手段改良微生 物，使其能够生产生物燃料，如乙醇、丁醇等。此外 ，在食品加工业中，代谢工程也用于生产食品添加剂 、香精、色素等。这些应用实例证明了代谢工程在提 高微生物代谢效率、优化生物产品产量和性质方面具 有巨大的潜力。
微生物发酵过程的挑战和机遇
发酵过程优化
针对微生物发酵过程进行优化，提高发酵效率和 产物产量。
新型发酵技术
开发新型的发酵技术，如无细胞发酵、光合发酵 等，实现更高效、环保的微生物发酵生产。
ABCD
基因组编辑技术
利用基因组编辑技术，对微生物进行精确的基因 修饰和改造，提高其发酵性能。
生物基产品的开发
利用代谢工程技术，开发具有广泛应用价值的生 物基产品，如生物燃料、生物塑料等。
要的地位，并广泛参与了地球生物地球 题和推动工业生产等方面都具有重要的
化学循环。
意义。
微生物基因组学的研究方法
基因组测序
通过全基因组测序技术，获取微生物 的基因组序列信息，是研究微生物基 因组学的基础。
基因组组装
将测序得到的序列数据进行组装，形 成完整的基因组序列，是基因组学研 究的重要步骤。
基因注释
微生物代谢调节在工业生物技术、生物医药、环境保护等领域具有广泛的应用价值，如提高微生物产物 的产量、降低生产成本、优化微生物处理污染物的能力等。
微生物代谢调节的机制
微生物代谢及调控
目录1.绪论 (2)1.1.微生物的代谢 (2)1.2.微生物代谢的调节 (2)2.微生物的初级代谢 (2)2.1.能量代谢 (2)2.1.1.能量代谢的载体ATP (2)2.1.2.ATP的代谢方式 (2)2.2.分解代谢 (3)2.2.1.糖的代谢 (3)2.2.2.脂肪和脂肪酸的代谢 (3)2.2.3.氨基酸的代谢 (4)2.2.4.核酸的代谢 (4)2.3.合成代谢 (4)2.3.1.糖类的合成 (4)2.3.2.脂类的合成 (5)2.3.3.氨基酸的合成 (5)2.3.4.蛋白质的合成 (6)2.3.5.核苷酸与核酸的合成 (7)3.微生物的次级代谢 (7)3.1.次级代谢概述 (7)3.2.次级代谢的意义 (8)3.3.次级代谢的生物合成 (8)3.4.次级代谢的特点 (8)4.微生物代谢的调节 (9)4.1.代谢调节的部位 (9)4.1.1.原核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.1.2.真核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.2.代谢调节的方式 (9)4.3.酶活性的调节 (9)4.3.1.酶活性调节的调节机制 (9)4.3.2.前馈与反馈 (10)4.3.3.反馈抑制 (10)4.4.酶合成的调节 (10)4.4.1.酶合成的诱导 (10)4.4.2.酶合成的阻遏 (10)4.4.3.酶合成诱导和阻遏的机制 (10)5.总结 (11)微生物代谢及其调节1.绪论1.1.微生物的代谢微生物代谢包括在微生物细胞中进行的所有生物化学反应的总和。
在代谢过程中，凡是能释放能量的物质分解过程称为分解代谢；吸收能量的物质合成过程称为合成代谢，因其导致新物质的生化合成也称为生物合成。
通过代谢，细胞吸收营养物质，并把它们转化为细胞成分，同时将废物排泄到体外。
无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶促反应构成，其前一步反应的产物是后续反应的底物。
细胞通过各种方式有效的调节相关的酶促反应来保证整个代谢途径的协调性与完整性，从而使微生物细胞的生命活动的以正常进行。
(完整版)微生物的代谢及其调控
1微生物的代谢微生物代谢包含微生物物质代谢和能量代谢。
1.1 微生物物质代谢微生物物质代谢是指发生在微生物活细胞中的各样分解代谢与合成代谢的总和。
1.1.1 分解代谢分解代谢是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。
—般可将分解代谢分为TP。
三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更加简单的乙酰辅酶 A 、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH 及 FADH2；第三阶段是经过三羧酸循环将第二阶段产物完好降解生成CO2，并产生ATP、NADH 及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH 及FADH2 经过电子传达链被氧化，可产生大批的 ATP。
1.1.1.1 大分子有机物的分解（ 1）淀粉的分解淀粉是很多种微生物用作碳源的原料。
它是葡萄糖的多聚物，有直链淀粉和支链淀粉之分。
一般天然淀粉中，直链淀粉约占20％，支链淀粉约占80％。
直链淀粉为α一 l、 4 糖苷键构成的直链分子；支链淀粉不过在支点处由α—1、6糖苷键连结而成。
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。
淀粉酶是一类水解淀粉糖苷键酶的总称。
它的种类好多，作用方式及产物也不尽同样，主要有液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶（包含β—淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶）。
以液化型淀粉酶为例，这种酶能够随意分解淀粉的。
α-l、4 糖苷键，而不可以分解α-1、 6 糖苷键。
淀粉经该酶作用此后，黏度很快降落，液化后变为糊精，最后产物为糊精、麦芽糖和少许葡萄糖。
因为这种酶能使淀粉表现为液化，淀粉黏度急速降落，故称液化淀粉酶；又因为生成的麦芽糖在光学上是α型，所以又称为“ α—淀粉酶。
（ 2）纤维素的分解纤维素是葡萄糖由β— 1，4 糖苷键构成的大分子化合物。
它宽泛存在于自然界，是植物细胞壁的主要构成成分。
微生物过程中的代谢调控及其应用研究
微生物过程中的代谢调控及其应用研究微生物代谢调控是指微生物在生长过程中，利用内部细胞代谢机制来控制自身的代谢过程，使其在合适的时间、合适的环境条件下分泌出所需的代谢产物。
在微生物代谢调控中，包括了很多复杂的生化反应和代谢模块的关联调控，这些都是一个复杂的系统工程。
目前，微生物代谢调控研究已经成为了生物技术、食品工程、制药、纺织等多个领域的重要研究方向。
基于微生物代谢调控的研究，目前已经取得了很多重要的成果，其中主要包括了以下三个方面：一、代谢工程代谢工程是生物技术领域中最为热门的研究方向之一，它是通过基因工程和代谢调控等手段来改良特定微生物的代谢途径，从而达到更高产、更高容积的生产效果。
这种方法已经被广泛应用于发酵工业生产中，其中最为典型的就是生产抗生素和酶类制品。
同时，代谢工程也可以被用于快速筛选、优化和设计新型生物药物、化学药物和生物综合材料，因此被广泛应用于生命科学、医学、环保等众多领域。
二、环境污染治理微生物代谢调控可以被用于环境污染治理，特别是适用于污染源与污染物之间的生物转化和降解过程。
比如，利用微生物最终产品分解能力极强的特点，可以通过调控微生物代谢途径来快速达到降解特定有机污染物的目的。
另外，还可以利用微生物对重金属和氮、磷等元素的活性吸附、转化和蓄积能力，把对环境有害的物质通过微生物进行转化和降解，从而达到净化环境的目的。
这种方法之所以有效，是因为微生物在代谢时，会吸收周围环境中的营养物质和有害物质，从而使环境得到净化。
三、食品工业微生物在食品加工和制品生产中，是一个不可或缺的角色。
除了常见的酸奶、豆腐、味精等产品，微生物在香料、色素、增酸剂、防腐剂等多种产品生产中也发挥了重要的作用。
其中，微生物代谢调控在发酵加工中尤为重要。
通过调控微生物代谢途径，可以更好地控制发酵过程中羧酸、氮源等关键物质的含量，从而提高发酵效果。
另外，微生物代谢调控还可以被用于解决某些不易用传统食品加工方法解决的问题，比如调节黏度、改善口感等。
微生物代谢的调控与途径解析
微生物代谢的调控与途径解析微生物代谢是指微生物进行新陈代谢过程中所产生的化学反应。
微生物在生长过程中需要能量和营养物质，依靠代谢产物的多样性来适应环境以满足生存需求。
微生物代谢的调控与途径解析是微生物学中的重要研究内容之一。
本文将探讨微生物代谢的调控与途径解析，以期对微生物代谢研究提供一些参考。
1.微生物代谢调控的前提微生物代谢调控的前提是对微生物代谢的分析与认识。
微生物的代谢途径非常复杂，通常会分为两类：主要代谢和次要代谢。
主要代谢是生物体利用营养物质维持生命所必需的代谢，比如糖酵解、呼吸作用、脱氢酶反应等。
次要代谢是生物体维持生命不必需的代谢，包括生产色素、植物素、药物、抗生素等。
微生物的代谢途径还包括高产菌株、重一次代谢等。
2.微生物代谢调控的方式微生物代谢调控的方式有很多种，这里列举其中几种比较常见的方式。
（1）基因调控基因调控是微生物代谢调控的重要环节。
基因的表达与抑制决定了微生物的代谢途径，因此通过基因调控可以调节微生物的代谢。
例如，E. coli细胞利用进行中的基因调控来适应不同的环境，从而提高产物的代谢。
（2）信号分子调控信号分子可以引起微生物代谢途径的变化，这种调控方式被称为信号分子调控。
信号分子可以改变微生物的代谢状态和特异性，从而影响微生物的生长和代谢。
醋酸、乙酰化酵母菌中的丙酮酸、磷酸丙酮酸和甲酰辅酶A等信号分子都对微生物的代谢途径有重要的调控作用。
（3）环境因素调控微生物代谢往往会受到环境因素控制，比如温度、pH值、氧气浓度等。
微生物可以调节代谢途径来适应其所处的环境。
例如，若要处理高温条件下的微生物，就需要针对高温进行微生物代谢调控。
（4）酶催化调控酶是微生物代谢过程中的重要催化剂，在代谢调控中也起到了重要的作用。
酶催化调控可以使微生物代谢途径发生改变，从而达到调控代谢的目的。
比如，氧气的水平和蛋白质丰度等减少会导致酶活性下降，逆转录酶则因蛋白质酶水平下降而失活。
3.微生物代谢途径解析对常见的代谢途径及其特点进行解析。
微生物代谢和遗传调控的分子机制
微生物代谢和遗传调控的分子机制微生物是生物界中极为重要的一个群体，它们的代谢和遗传调控是微生物生长和繁殖的基础。
微生物的代谢和遗传调控涉及到许多分子机制，这些机制不仅是微生物生存的关键，也对医学、环境、农业等领域具有广泛的应用价值。
1. 代谢调控微生物代谢调控是调节微生物生长和繁殖的机制之一。
代谢调控分为全局调控和局部调控两种。
全局调控通过全局信号分子调控微生物代谢的基础代谢。
局部调控是指微生物通过调节一些专门的代谢酶来调节代谢途径。
代谢调控的主要信号分子有ATP、NADH和CO2等。
ATP是大多数微生物细胞内的主要能量分子，代表细胞的能量水平。
当ATP水平高时，微生物会减缓代谢速度降低ATP浓度，以保证代谢的平衡。
NADH是另一种重要的代谢信号，它与ATP共同控制着微生物的代谢速度。
CO2则是一种另类的代谢调控信号，许多微生物通过CO2的浓度来调节自身的代谢水平。
2. 遗传调控微生物遗传调控是微生物生长繁殖的另外一种重要机制。
遗传调控主要包括转录水平的调控和翻译水平的调控两部分。
转录调控主要依赖于转录因子，它能够识别和结合到靶基因的启动子上，从而调控基因的转录。
转录因子以及与基因启动子结合的其他调控蛋白质需要识别特定序列结构，如TTAGGG和GGGGTT等，这些序列结构也称为“调控序列”。
翻译调控则是对已经被转录出来的mRNA分子进行调控，来控制蛋白质的合成。
这种调控主要依靠RNA结构和合成机制。
其中，RNA结构的调控主要由核糖体及其相关的蛋白质来完成。
3. 分子机制微生物的代谢和遗传调控主要依赖于一些特定的分子机制。
其中，蛋白质结构和功能是微生物代谢和遗传调控中最为基本的分子机制。
蛋白质是生命最为基本的分子之一，它在微生物代谢和遗传调控中至关重要。
蛋白质的结构和功能有很多种，包括酶、激素、抗体、结构蛋白以及膜蛋白等。
它们的作用分别是催化代谢、信号传递、免疫防御、细胞结构维持和物质运输等。
此外，DNA和RNA也是微生物代谢和遗传调控中的重要分子机制。
微生物代谢的途径与调控
微生物代谢的途径与调控微生物是指通常太小，不能直接被肉眼观察到的生物体，它们在自然界中分布广泛，包括了细菌、真菌、病毒等。
微生物代谢是生命活动的核心，通过代谢，微生物可以获得能量、合成细胞组分以及分解外源物质等重要功能。
本文通过对研究微生物代谢的途径与调控的相关文献进行综述，探讨微生物代谢的机制与调控。
微生物代谢的途径微生物代谢可以被分为两类，即有氧代谢和厌氧代谢。
1、有氧代谢有氧代谢是指微生物在氧气存在的情况下进行的代谢过程，常见的代谢途径包括三大类，即三大代谢途径：（1）糖酵解途径糖酵解是微生物通过使用糖类物质产生ATP 和NADH 的过程，是生命活动中非常重要的能量来源之一。
在接受到合适的生长环境刺激后，微生物会通过葡萄糖代谢产生 ATP。
（2）硫酸盐还原途径硫酸盐还原途径是指在某些微生物中，它们可以通过使用硫酸盐和亚硫酸盐等无机氧化还原物质来进行能量产生的一种代谢途径。
这种代谢途径通常被应用于缺乏氧气的环境中。
（3）磷酸戊糖通路磷酸戊糖通路是一种接受一些糖类物质并将它们转化为 ATP和 NADPH 的途径，它是生物体最主要的能量来源之一。
对于一些微生物，磷酸戊糖通路会被用于氮固定和生物合成过程中的底物提供。
2、厌氧代谢厌氧代谢是指在氧气缺乏的情况下进行的代谢过程，其代谢途径包括：（1）差异反应差异反应是指，利用电子从一种化学物质到另一种化学物质的转移来产生 ATP 和 NADH。
这种反应通常发生在厌氧细菌中，并且过程中产生的 ATP 与有氧代谢下产生的 ATP 之间有着显著的不同。
（2）微生物发酵微生物发酵是一种在有机物分解过程中产生能量的代谢途径，此代谢途径通常被视为是一种减缓微生物生长速度的代谢形式。
在发酵过程中，微生物会将糖分子转化成乙醇或乳酸，以及其他小分子化合物。
微生物代谢的调控微生物代谢受到许多内外因素的影响，其中包括生长速率、代谢产物质和自适应机制等等。
研究生物中的细胞与代谢的关系被称作"系统生物学"，同时也是代谢工程学这一新兴研究领域的来源之一。
微生物代谢途径的调控与优化
微生物代谢途径的调控与优化在微观的生物世界里，微生物如同一个个小巧而忙碌的“工厂”，它们通过复杂而精细的代谢途径，将环境中的各种物质转化为自身所需的能量和物质。
然而，这些代谢途径并非一成不变，而是受到各种因素的调控和优化，以适应不同的环境条件和生存需求。
微生物代谢途径的调控就像是一个精密的“指挥系统”，确保微生物在不断变化的环境中能够高效地运作。
这种调控可以发生在多个层面，从基因表达的调控到酶活性的调节，每一个环节都至关重要。
基因水平的调控是微生物代谢途径调控的基础。
微生物的基因组中包含了大量与代谢相关的基因，这些基因的表达受到严格的控制。
例如，当环境中某种营养物质丰富时，相关基因的表达会被激活，从而合成相应的酶来代谢这种物质；而当营养物质缺乏时，基因表达则会受到抑制，以节省能量和资源。
这种调控机制主要通过操纵子模型来实现。
操纵子是一组相关基因及其调控元件的集合，其中包括启动子、操纵基因和结构基因。
启动子是基因转录的起始位点，操纵基因则可以与阻遏蛋白结合，从而控制结构基因的表达。
转录水平的调控也是非常关键的一环。
转录因子可以与 DNA 上的特定序列结合，从而影响 RNA 聚合酶与启动子的结合效率，进而调控基因的转录。
此外，RNA 聚合酶本身的活性也可以受到调节，例如通过其与其他蛋白质的相互作用来改变其对启动子的亲和力。
在转录后水平，mRNA 的加工和稳定性也会影响基因的表达。
例如，某些 mRNA 可以通过选择性剪接产生不同的转录本，从而编码不同的蛋白质。
同时，mRNA 的降解速度也会影响蛋白质的合成量。
翻译水平的调控同样不容忽视。
核糖体可以通过对 mRNA 上的核糖体结合位点的识别来启动翻译，而这个过程可以受到多种因素的影响。
例如，一些小分子可以与核糖体结合，改变其活性，从而影响翻译的起始或延伸。
此外，mRNA 的二级结构也会影响核糖体与 mRNA的结合效率。
除了基因表达的调控，酶活性的调节也是微生物代谢途径调控的重要手段。
微生物的代谢及其调控
微生物的代谢及其调控微生物的代谢，指微生物在存活期间的代谢活动。
微生物在代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物。
根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可以分为初级代谢产物和次级代谢产物两类。
初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，次级代谢产物是指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。
微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖。
脂类、维生素等。
在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本相同。
此外，初级代谢产物的合成在不停地进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动，甚至导致死亡。
次级代谢产物是指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。
不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同，它们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。
其中，抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有机化合物，种类很多，常用的有链霉素、青霉素、红霉素和四环素等。
总之，这些代谢产物都是在微生物细胞的调节下，有步骤地产生的。
从物质代谢过程中可知，酶在细胞内是分隔着分布的。
代谢上有关的酶，常常组成一个酶体系，分布在细胞的某一组分中，例如,糖酵解酶系和糖元合成、分解酶系存在于胞液中；三羧酸循环酶系和脂肪酸β-氧化酶系定位于线粒体；核酸合成的酶系则绝大部分集中在细胞核内。
这样的酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以较为专一地影响某一细胞组分中的酶的活性，而不致影响其他组分中的酶的活性，从而保证了整体反应的有序性。
一些代谢物或离子在各细胞组分间的穿梭移动也可以改变细胞中某些组分的代谢速度。
微生物的分解代谢微生物在生命活动中，能将复杂的大分子物质分解为小分子的可溶性物质，并有能量转变过程，这种物质转变称为分解代谢。
微生物代谢途径的调控机制
微生物代谢途径的调控机制微生物代谢途径是微生物发挥其生命活动所必需的途径，包括能量代谢、碳代谢、氮代谢、脂质代谢等多种途径。
这些途径的调控机制与微生物的生长、发育、繁殖和适应环境密切相关。
本文将对微生物代谢途径的调控机制进行探讨。
1. 磷酸转移酶系统磷酸转移酶系统（PTS）是调节微生物碳代谢途径的重要机制。
该系统由多个磷酸化酶和辅因子组成，可以转移磷酸基团到底物分子上。
这个过程会使底物分子发生构象变化，从而影响其代谢途径的选择。
举个例子，乳酸杆菌的PTS系统可以用来调控该菌的碳代谢途径。
当乳酸杆菌缺乏葡萄糖时，PTS系统就会将代谢途径转向分解其他糖类，如乳糖、果糖等。
2. 合成酶的活性调节微生物生长过程中需要大量的营养物质。
为了获得足够的营养物质，微生物通过调节代谢途径，增逊或减少某些酶的活性，来适应环境。
例如，当酿酒酵母面对低糖环境时，它会增加磷酸果糖激酶（PFK）的活性，从而增加碳代谢途径中糖的分解速率，以获得更多的能量和碳源。
3. 基因表达调控微生物代谢途径还可以通过基因表达的调控来实现。
微生物通过调节一些关键基因的表达量，来调节其代谢途径的选择，以适应环境压力的变化。
例如，铁限制时，大肠杆菌会通过调节Fur蛋白的活性，来调控铁代谢途径，从而平衡体内的铁含量。
另外，当受到氧限制时，大肠杆菌也会通过调节FNR蛋白的活性，来调节代谢途径，以获取更多的能量。
4. 感受器和信号转导系统微生物还可以通过特定的感受器和信号转导系统，对外界环境的压力做出反应，以调节代谢途径的选择。
一个例子是细胞相变（CSP）蛋白对革兰氏阳性菌的影响。
当革兰氏阳性菌受到外界温度变化的刺激后，CSP蛋白会感受到其中的信号，从而引发信号转导，导致特定的基因表达的调节，使微生物适应温度的变化。
总结：微生物代谢途径调节机制多种多样，可以通过磷酸转移酶系统等途径影响代谢途径的选择。
微生物还可以通过感受器和信号转导系统对外界环境做出反应，从而调节代谢途径的选择。
第四章 微生物的代谢调控与代谢
[实际上乳糖不是真正的诱导物，它必须先转化为 别构乳糖才能起诱导剂的作用] ������ 诱导剂也可以不是该酶的作用底物 如异丙基- β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）是β-半乳 糖苷酶合成的极佳诱导剂，但不是作用底物；
������ 酶的作用底物不一定有诱导作用 如对硝基苯-α-L-阿拉伯糖苷是β-半乳糖苷酶的底 物，但不能诱导该酶的合成。
凡是能促进酶合成的调节称为诱导；而能阻碍酶合 成的调节称为阻遏。
������ ������ 同调节酶的活性的反馈抑制等相比，通过 调节酶的合成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。
一）酶合成调节的类型
诱导 阻遏 末端产物阻遏
三、分支生物合成途径的调节
1、同工酶（isoenzyme）调节 某一分支途径中的第一步反应可由多种酶催化，但这些酶 受不同的终产物的反馈调节. (酶的分子结构不同)
D
A B C F
E
G
Y
Z
如：大肠杆菌的天门冬氨酸族氨基酸的合成途径中，有三 个同工酶：天门冬氨酸激酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别受赖氨酸、 苏氨酸和甲硫氨酸的反馈调节
������ 1指由某代谢途径末端产物过量积累而引起的阻 遏。 ������ 2对直线式途径来说，末端产物阻遏的情况较简单， 即产物作用于代谢途径中的各种关键酶，使之合成 受阻； 对于分支代谢途径而言，情况较复杂，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（多价阻遏作用）。 3末端产物阻遏在代谢调节中有重要作用，保证细 胞内各种物质维持适当的浓度；普遍存在于氨基酸 核苷酸生物合成途径中。
5、顺序反馈调节 (sequential feedback regulation)
微生物的代谢途径与路径调节
微生物的代谢途径与路径调节微生物是指一组微小的生物体，包括细菌、真菌、原生生物和病毒等。
微生物在自然界中起着重要的作用，包括分解有机物质、污水处理、食品制作、医药生产等。
微生物能够完成这些任务主要是通过代谢途径实现的。
本文将介绍微生物代谢途径以及路径调节的原理。
一、微生物代谢途径微生物代谢途径是指微生物在完成生命活动时所需的化学反应过程的总和。
微生物代谢途径分为两类：异养代谢和自养代谢。
异养代谢是指微生物在进行代谢反应时需要从外部环境获取营养，无法通过自身合成获得营养物质。
异养代谢分为化学合成途径和厌氧呼吸途径两种。
1、化学合成途径微生物利用无机盐或有机物合成细胞质和有机物的过程称为化学合成途径。
其中典型的代表是光合作用，包括嗜热菌的硫化氢光合作用、植物的光合作用等。
光合作用是一种以光能为能源，将二氧化碳还原成有机物质的过程。
2、厌氧呼吸途径厌氧呼吸途径是指微生物在没有氧气的情况下，通过电子受体来代替氧气进行呼吸作用的过程。
厌氧呼吸包括硫酸还原菌的硫酸还原作用、乳酸发酵作用、乙酸发酵作用等。
自养代谢是微生物在进行代谢反应时能够通过自身合成获得营养物质的代谢途径。
自养代谢包括有机物质的蓝红菌和青细菌等。
其中典型的代表是TCA循环和草酸循环等。
1、TCA循环TCA循环是指通过氧化剂将有机质分解成一氧化碳和水的过程。
这个循环中，微生物将碳源和能源转化为生物物质，释放二氧化碳和能量。
TCA循环的关键步骤包括乳酸脱氢酶、3-磷酸甘油脱氢酶、异柠檬酸合酶等。
2、草酸循环草酸循环是指通过将草酸分解成碳酸盐和乙酸来释放能量的过程。
这个循环中，微生物利用草酸合成ATP来为自身提供能量，同样也产生一些有机物。
二、微生物代谢路径调节微生物代谢路径调节是指微生物在代谢途径中能够通过不同的信号和调节分子来调节代谢路径的过程。
微生物利用代谢途径调节能够十分精确地调整代谢反应的速度和方向。
代谢路径调节的主要调控机制包括底物水平、酶的调节、转录控制、信号传导等。
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（3）果胶
果胶酸：以α-1,4键相连的多聚D-半乳糖醛酸， 水溶性。 原果胶：果胶酸的钙盐，不溶于水 果胶（果胶酯酸）：75%D-半乳糖醛酸被甲 醇酯化。 果胶酶包括：果胶质解聚酶（专一分解D-半 乳糖醛酸之间的α-1,4键）和果胶酯酶（PE， 水解果胶分子中的甲酯键，生成果胶酸。 果胶经果胶酶作用后的产物为：半乳糖醛酸
烃类化合物、含氮有机化合物或其他有机化合物）
降解或转化成中心途径上对应的的化合 物，从而使这两种途径衔接起来。微生 物的向心途径一般依次包括三个部分： （1）胞外降解途径（胞外酶催化） （2）跨膜系统（有载体蛋白参与） （3）胞内向心途径
原材料经向心途径注入中心途径， 两者的 接合点（接口）原则上可以是中心途径上的任意 化合物，但主要是12个代谢前体物。 如果进入细胞的营养物质已经是中心代谢 途径的起始物或中间产物，则胞内向心途径就缩 成一个 “ 点 ” ，这个点也就是向心途径与中 心途径的接口 。 代谢网络的向心途径往往是分解代谢途径， 它们大多是以中心途径上对应的化合物为终点的。
核糖在激酶催化下生成R-5-P，即可进入 HMP和PK途径。 阿拉伯糖在异构酶的催化下生成核酮糖， 然后再磷酸化生成 Ru-5-P，即可进入 HMP或PK途径。 木糖转化成木酮糖再生成 Xu-5-P进入 HMP途径 来苏糖转化成 Xu-5-P进入PP环
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（4）己糖醛酸的降解
果胶酸经胞外酶作用降解成半乳糖醛酸，再进一 步转化成 ED 途径的中间产物 KDPG，即可进 入 ED 途径。 这样的作用在假单胞菌、气单胞 菌和土壤杆菌中比较明显。 葡萄糖醛酸 果糖醛酸 甘露糖醛酸 转化成KDPG 经ED途径代谢 木糖醛酸 葡萄糖酸 经磷酸化生成 6-P-GA进入HMP途径
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（5）醇类的降解与利用
乙醇氧化生成乙醛再到乙酸，然后乙酸 +CoASH+ATP→Ac~COA+AMP+Pi 甘露糖醇→甘露糖-1-P→F-6-P→EMP 山梨糖醇→山梨糖→→F-6-P 丙三醇（甘油）→DHAP或 GA-3-P，进 入PP环或EMP途径
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（6）各种有机酸
乙酸+CoASH+ATP→Ac~COA+AMP+Pi 草酸还原生成乙醛酸（GOA）进入TCA的辅助环 苹果酸（MLA）进入TCA环 酒石酸：若经脱水生成OAA→TCA，也可转化成3P-GA→EMP 丙酸→丙酰 CoA →与乙醛酸缩合成α-羟基戊二酸 →裂解成乙酸和乳酸，其中乙酸经AcCoA进入TCA 环或（和）DCA环。而乳酸经乳酰 CoA、丙酮酰 CoA，转化成羟基丙酮醛，丙酸主要经乙酸代谢 乙醇酸（羟基乙酸）乙醇酸先被氧化成乙醛酸，后 者直接与AcCoA反应，生成苹果酸进入TCA环
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淀粉经β-淀粉酶（外切型淀粉酶，从非还原性末端 C4-OH，以麦芽糖为单位顺次分解α-1,4糖苷键， 同时使切下的麦芽糖还原性末端C1-OH的Glc残基 构型转变成β型）作用，直链淀粉生成麦芽糖及少 量葡萄糖，而支链淀粉生成麦芽糖（约50~60%） 和β-极限糊精。 淀粉经葡萄糖淀粉酶（即糖化酶，α-1,4葡聚糖葡 萄糖水解酶，从C4-OH端依此水解α-1,4糖苷键， 其中包含麦芽糖的α-1,4键及少量的α-1,6键）作 用，理论上生成100%的葡萄糖。 淀粉经脱支酶作用（专一水解支链淀粉或糖原的α1,6糖苷键）生成直链糊精。
可作为营养的多聚物包括：淀粉、纤维素、 果胶类物质（果胶酸、果胶、原果胶质 ）、 几 丁质（ 甲壳质 ）、半纤维素 、木质素、蛋白质 和多肽、核酸等。 还有些有机化合物虽不是多聚物，但也需要 首先被微生物的胞外酶水解以后才能被微生物吸 收，如许多微生物能分泌脂肪酶，它能将甘油三 脂水解成脂肪酸和甘油后再利用。
关于二糖的吸收和降解，研究得最清楚的要数乳 糖。大肠杆菌若要在以乳糖为碳源的培养基中生 长，首先要诱导出3 种酶：乳糖透性酶、β- 半乳 糖苷酶、β- 半乳糖苷乙酰基转移酶。 乳糖透性酶实际上是乳糖的载体蛋白，用于乳糖 的主动输送，将乳糖送入细胞； β- 半乳糖苷酶将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖； β- 半乳糖苷乙酰基转移酶的作用是催化AcCoA 将乳糖及其它半乳糖苷乙酰化的反应，它可将未 能代谢的乳糖乙酰化，并排出细胞，因此，这个 酶的生物学功能可能起解毒作用。
进入细胞的营养物质若是中心代谢途径 的起始物或中间产物，即可纳入中心代谢途径 进行代谢；若不是中心代谢途径的起始物或中 间产物，则需经向心途径的降解途径，转化成 中心代谢途径的起始物或中间产物，才可纳入 中心代谢途径进行代谢。
化能异养型微生物细胞借助于微生 物的向心途径将有机化合物（碳水化合物、
（7）脂肪酸的降解
脂肪经脂肪酶水解生成脂肪酸和甘油。其中甘
油经3-磷酸甘油或经二羟基丙酮转化成磷酸二羟丙酮 （DHAP）进入EMP途径，脂肪酸经β氧化生成
AcCoA进入TCA环。
脂肪酸的β-氧化是在原核细胞的细胞质和真核细 胞的线粒体内进行的。若脂肪酸分子的碳原子数 为偶数，最终得AcCoA，若为奇数，则同时也得 到丙酰CoA。 AcCoA直接进入TCA 环降解，丙酰 CoA 则可以经 甲基丙二酸单酰CoA，然后甲基丙二酸单酰 CoA 分子重排，形成ScCoA而进入TCA环。
（2）纤维素
纤维素是构成植物结构的主要物质，也是大自然中 存量最丰富的碳水化合物。其化学结构是由葡萄糖 以β-1,4糖苷键连接的直链状聚合物。纤维素一般 与角质层及果胶物质结合在一起。 纤维素酶包括Cx酶（内切β-1,4键）、C1酶（外 切β-1,4键）及Cb酶（ β-1,4葡萄糖苷酶）等组分。 纤维素经Cx酶处理产物为纤维糊精和纤维寡糖， 经C1酶处理产物为葡萄糖和纤维二糖，经Cb酶处 理产物为葡萄糖
(1)淀粉
由葡萄糖分子以α-1,4和（或）α-1,6糖苷键连接 而成的大分子物质，分直链淀粉和支链淀粉。前 者聚合度为100~6000，以α-1,4糖苷键相连呈 直链状；后者的聚合度约为6000~几十万，呈分 枝状聚合物。 淀粉经α-淀粉酶（作用于α-1,4糖苷键，属内切 酶，遇分枝点不能切）作用，直链淀粉生成麦芽 糖及少量葡萄糖，而支链淀粉生成寡糖、麦芽糖 和少量葡萄糖。
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（13）其他一些复杂化合物的降解
前面所述的各种降解途径均是由染色体 DNA 编码的。 近来发现在恶臭假单胞菌和一些相关的种的微生物细胞 中含有降解性质粒，它们包含某些特殊的降解代谢的酶 （酶系）合成的遗传信息。 首先发现的是编码樟脑降解酶系的质粒，后来还发现恶 臭假单胞菌的烷烃氧化作用，受正辛烷质粒的控制，这 个质粒为可诱导的烷烃羟化酶和伯醇脱氢酶编码，而染 色体DNA则为用于伯醇、脂肪醛和脂肪酸降解的组成 型的氧化酶编码。
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（4）几丁质
几丁质（甲壳质），也称壳聚糖，其 组成单位是：N-乙酰氨基葡萄糖。 几丁质在几丁质酶作用下降解生成壳 二糖。
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（5）半纤维素
半纤维素大量存在于植物的茎、干、皮等 组织中。
半纤维素是通过β-1,4糖苷键连接起来的由己糖 和戊糖聚合而成的多聚物的总称。 半纤维素降解后生成己糖和戊糖。
AcCoA和丙酰CoA
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(10)核苷酸的降解
核酸经核酸酶生成核苷酸，再经核苷酸酶分 解生成核苷和磷酸 嘌呤和嘧啶降解生成 ：有机酸+NH3+CO2
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（11）芳香族化合物（分子中有芳香环）
芳香族化合物在环境和食品中的累积会危及人 类的健康（芳香族氨基酸无毒）。 芳香族化合物（萘、蒽、菲、苯乙醇酸、色氨 酸、奎尼酸等）。大多先被转变成儿茶酚（ 邻 苯二酚 ）和原儿茶酸（3，4-二羟苯甲酸）。 儿茶酚和原儿茶酸再经邻位分解 （ 3- 氧代己酸 途径 ） 降解成SCA和AcCoA； 或儿茶酚和原儿茶酸经间位分解（间位分解途径） 降成PYR和乙醛。因此，儿茶酚和原儿茶酸可 称为芳香族化合物分解的“中心代谢物”。
第7章 微生物的代谢及其调控 相关问题
主讲
惠 明 博士
微生物的降解代谢及生物能的产生 微生物的合成代谢及生物能的利用 微生物的代谢调控问题
课程思路
食品原材料大多是农副产品，是一些大分子 聚合物的混合物。 这些大分子聚合物（营养源）只有降解成小 分子物质（怎样降解？）才能被微生物吸收 （如何进入细胞？）和利用。 微生物细胞如何利用这些小分子材料合成细 胞物质完成自身复制和代谢产物合成
1.2 微生物对各种有机化合物的降解
⑴二糖的吸收和降解（一般在细胞内发生）
乳糖 β-半乳糖苷酶 Glห้องสมุดไป่ตู้ + 半乳糖
纤维二糖+ Pi 纤维二糖磷酸化酶 Glc + G-6-P 麦芽糖 + pi 麦芽糖磷酸化酶 Glc + G-1-P
蔗糖 + pi 蔗糖酶 G-1-P + 果糖
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关于乳糖的吸收与降解
2
3
向心途径在细胞机器工作模式中的位置
降解注入
两用途径
合成分泌
向心途径
中心代谢途径
离心途径
1 微生物的降解代谢及代谢能的产生
1.1 胞外酶对多聚物的水解 1.2 微生物对各种有机化合物的降解 1.3 生物能的产生（细胞能学）—讨论
化能异养型微生物可以广泛地利用各种各 样的有机物进行生长和繁殖。在发酵工业上发酵 生产的原料大多是农副产品。微生物必须能合成 并分泌能分解这些原料的酶，把原料转化成可以 进入细胞的有机营养物质。 各种有机营养物质（包括经水解酶降解形成 的有机营养物质）大多以主动输送的方式进入原 核生物的细胞，以促进扩散和主动输送的方式进 入真核微生物的细胞，这几种输送方式均需借助 于细胞的蛋白质（载体蛋白或酶）。
1.1 胞外酶对多聚物的水解
微生物能分泌胞外酶（多是水解酶），把多聚 物水解成可以进入细胞的分子。 这些胞外酶游离于微生物细胞外，有些仍与细 胞相连。细胞还会分泌一些附着物，使某些疏水化 合物结合到细胞表面，以便于降解。多聚物水解不 会产生可被生物利用的能量，但多聚物水解是向心 途径的第一步。