微生物生理学论文

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微生物生理学

微生物生理学

微生物生理学微生物,这个微小却又充满神秘力量的世界,一直以来都在我们身边默默地发挥着巨大的作用。

而微生物生理学,就是探索微生物生命活动规律和机制的科学领域。

想象一下,那些我们肉眼无法直接看到的微小生物,它们有着自己独特的生活方式和生理过程。

微生物生理学,就像是一把神奇的钥匙,帮助我们打开这个微观世界的大门,去了解它们是如何生存、繁衍和与周围环境相互作用的。

首先,让我们来谈谈微生物的营养需求。

微生物虽然小,但它们也需要“吃东西”来获取能量和构建自身的物质。

不同的微生物有着不同的“口味”。

有的喜欢利用简单的糖类,比如葡萄糖;有的则能够分解复杂的有机物,甚至可以利用无机物来合成自身所需的物质。

例如,自养型微生物能够通过光合作用或者化能合成作用,将无机物转化为有机物质,从而满足自身的生长和代谢需求。

而异养型微生物则需要从外界摄取现成的有机物作为营养来源。

微生物获取营养的方式也是多种多样的。

有的通过扩散作用吸收周围环境中的小分子物质;有的则通过主动运输,耗费能量将所需的物质“拉”进体内。

而且,微生物对于营养物质的吸收和利用还受到环境因素的影响。

比如,温度、pH 值、渗透压等条件的变化,都可能影响微生物对营养物质的吸收效率和利用方式。

接下来,我们来看看微生物的代谢过程。

代谢就像是微生物体内的一场繁忙的“工厂生产活动”。

微生物通过一系列复杂的化学反应,将摄入的营养物质转化为能量和各种生物分子。

其中,呼吸作用和发酵作用是微生物获取能量的重要方式。

呼吸作用类似于我们人类的呼吸过程,但微生物的呼吸方式更加多样。

有的进行有氧呼吸,充分利用氧气来产生大量的能量;有的在无氧条件下进行无氧呼吸,也能获取一定的能量维持生命活动。

发酵作用则是一种特殊的代谢方式,在无氧或缺氧的条件下,微生物通过分解有机物产生少量的能量和代谢产物。

微生物的代谢产物也是丰富多样的,有的是对人类有益的,比如抗生素、维生素等;有的则可能是有害的,比如毒素。

微生物的生理学功能与代谢机制

微生物的生理学功能与代谢机制

微生物的生理学功能与代谢机制微生物是一种在我们日常生活中无所不在的微小生物,它们存在于我们周围的土壤、水源、空气和人体等各种环境中。

虽然它们通常被视为致病的元凶,但实际上,微生物在地球上发挥着至关重要的作用,它们可以分解有机物质、促进土壤肥力、发酵食品以及合成药物等。

了解微生物的生理学功能和代谢机制可以帮助我们更好地利用它们的作用,并对我们的生活和健康产生积极的影响。

1. 微生物的生理学功能微生物具有多种不同的生理学功能,包括分解、协同和共生。

其中,分解是微生物最重要的功能之一,它们能够分解化学物质,使其成为直接或间接的生命体建筑材料。

微生物可以分解糖、脂肪和蛋白质等有机物质,并将其转换成能量、碳和氮等营养元素。

此外,微生物还能够利用电子受体转移链(ETC)来释放能量,并产生氧化还原反应的能量。

微生物在短时间内就可以完成这些工作,速度非常快。

协同是微生物的另一种生理学功能,微生物经常在生态系统中协同工作,例如共同分解有机物质,互相提供其他营养元素以及互相防止其他有害微生物的入侵。

这种协同作用对适应环境和生存至关重要。

共生是微生物的第三种生理学功能,其中包括与其他生物体的相互作用。

有些微生物在其他生物体中营养良好,例如肠道中的某些菌群。

这些微生物可以合成一些维生素和有机酸,使它们可以在肠道中重复生长。

2. 微生物的代谢机制微生物的代谢机制包括分解代谢、发酵代谢和呼吸代谢。

分解代谢是微生物将复杂的有机物质分解成较简单的物质。

它们通过酶水解营养物质,因此也被称为酶解代谢。

微生物不断地分解和合成不同的化学物质,以满足自己的生长、分裂和代谢需求。

发酵代谢是微生物在没有氧气的情况下产生能量的一种方式。

这种代谢方式可以将有机物质转化为小分子的有机酸、酒精和丙酮等,产生大量的能量。

发酵代谢常被应用于酿酒、食品发酵和生物燃料生产中,是微生物工业的一个重要方面。

呼吸代谢是微生物在有氧气的情况下产生能量的一种方式,它使微生物能够更有效地利用氧气。

微生物生理学

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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
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。
三、胞外酶的分泌
第四章 异养微生物的生物氧化 第五章 自养微生物的生物氧化 第六章 微生物的合成代谢
第七章 微生物代谢调节
一、微生物代谢过程中的自我调节
☆微生物代谢调节系统的特点:精确、可塑性强,细胞水 平的代谢调节能力超过高等生物。
成因:细胞体积小,所处环境多变。 举例:大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质,其中上千 种是催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只 能容纳10万个蛋白质分子,所以每种酶平均分配不到 100个分子。如何解决合成与使用效率的经济关系? 解决方式:组成酶(constitutive enzyme)经常以高 浓度存在,其它酶都是诱导酶(inducible enzyme), 在底物或其类似物存在时才合成,诱导酶的总量占细 胞总蛋白含量的10%。
E、在生物素丰富时,培养中途如果添加青霉素、 头孢霉素C,可以使谷氨酸生成。青霉素的作用 机制与控制生物素、控制油酸或添加表面活性剂 以及控制甘油的机制都不同。
添加青霉素是抑制细菌细胞壁的后期合成,
对细胞壁糖肽生物合成系统起作用。这是因为青 霉素取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心结合, 使网状结构连接不起来,结果形成不完全的细胞 壁。没有细胞壁保护的细胞膜由于膜内外的渗透 压差,是细胞膜受到机械损伤,失去了作为渗透 障碍物的作用,从而使谷氨酸排出。另一种解释 是:青霉素虽不能抑制磷脂的合成,但能造成磷 脂向胞外分泌。表6-5

微生物学小论文

微生物学小论文

微生物学小论文关键词:原核生物多样性形态结构应用类型能量代谢地球在宇宙中形成以后,开始是没有生命的。

经过了一段漫长的化学演化,就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源(如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等)的作用下,合成有机分子(如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等)。

这些有机分子进一步合成,变成生物单体(如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等)。

这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。

如蛋白质、多糖、核酸等。

这一段过程叫做化学演化。

蛋白质出现后,最简单的生命也随着诞生了。

这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。

从此,地球上就开始有生命了。

生命与非生命物质的最基本区别是:它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质,排放出自己生活过程中不需要的物质。

这种过程叫做新陈代谢,这是第一个区别。

第二个区别是能繁殖后代。

任何有生命的个体,不管他们的繁殖形式有如何的不同,他们都具有繁殖新个体的本领。

第三个区别是有遗传的能力。

能把上一代生命个体的特性传递给下一代,使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。

这个大致相同的现象最有意义,最值得我们注意。

因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点,这种与上一代不一样的特点叫变异。

这种变异的特性如果能够适应环境而生存,它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。

生物体不断地变异,不断地遗传,年长月久,周而复始,具有新特征的新个体也就不断地出现,使生物体不断地由简单变复杂,构成了生物体的系统演化。

地球上早期生命的形态与特性。

地球上最早的生命形态很简单,一个细胞就是一个个体,它没有细胞核,我们叫它为原核生物。

它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的,这种生活方式我们叫做异养。

当时它们的生活环境是缺乏氧气的,这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。

因此最早的原核生物是异养厌氧的。

它的形态最初是圆球形,后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状,等等。

微生物的生理特性研究及其在工业微生物学中的应用

微生物的生理特性研究及其在工业微生物学中的应用

微生物的生理特性研究及其在工业微生物学中的应用微生物是一类生长非常迅速的微小生物,包括细菌、真菌、病毒等。

它们对于生物学和工业微生物学都具有重要意义。

本文将主要围绕微生物的生理特性和其在工业微生物学中的应用展开讨论。

微生物的生理特性微生物具有很强的适应性和多样性,其生理特性可以用来描述其生长和代谢方式,进而应用于工业微生物学中。

1. 生长方式微生物的生长受到多种因素的影响,比如营养物、温度、氧气含量、PH值和水分等。

偏好温度:不同种类的微生物对温度的偏好不同。

对于热带地区的温暖气候来说,生长最适温度在35-40摄氏度之间的菌类是非常常见的。

而一些嗜冷的微生物则能够在寒冷环境中快速繁殖,例如在冰川海洋或深海等极端条件下生长的微生物。

气体需求:有的微生物能够在缺氧的情况下存活,这些微生物被称为厌氧微生物。

另外一些微生物需要氧气才能正常生长,也就是所谓的好氧微生物。

PH值:不同菌类对于PH值的偏好不同。

例如霉菌一类的微生物偏好在中性或者微酸性条件下才能正常生长。

但是,酵母菌则可以在酸性条件下存活。

2. 代谢方式代谢方式决定了微生物能够吸收哪些营养物质,并产生哪些化学反应。

微生物的代谢过程分为两种类型:catabolism(分解代谢)和anabolism(合成代谢)。

catabolism:是由一系列酶的作用下产生的,它将复杂的化合物降解成简单的化合物,同时也可以产生一些能量。

anabolism:需要能量的输入才能完成。

这个过程是将简单的化合物组成起来,形成复杂的有机分子,以促进生长和次生代谢产物的制造。

微生物在工业微生物学中的应用微生物在工业上的应用不仅局限于食品加工和药物制造,还涉及很多其他领域。

1. 食品加工食品加工业是微生物在工业上的重要应用之一。

微生物可以用于有利于食品保存的过程,例如制作乳酸菌饮料时,将乳酸菌和糖溶于水中,放置数天,乳酸菌就可以将糖转化成乳酸,从而使水变酸,避免细菌滋生。

另外,微生物还可以用于发酵面包、酿造酒、制作奶酪等。

微生物生理学

微生物生理学

微生物生理学简介微生物生理学是研究微生物(包括细菌、真菌、病毒等)在生理上的活动和代谢过程的学科。

微生物在地球上广泛存在,并在各个生态系统中扮演着重要角色。

了解微生物生理学有助于我们理解微生物的生命活动和其与环境之间的相互关系。

本文将从微生物的生长、代谢、运动等方面介绍微生物生理学的基本知识。

微生物的生长微生物的生长是指微生物个体数量的增加。

微生物可以通过两种主要方式进行繁殖:有丝分裂和无丝分裂。

有丝分裂适用于真菌和一些原生动物,通过细胞核的分裂和细胞质的分裂来产生新的个体。

无丝分裂适用于细菌和病毒等微生物,在此过程中,微生物通过复制DNA并将其分配给新形成的细胞来繁殖。

微生物的生长受到一系列因素的影响,包括温度、pH值、营养物质和氧气含量等。

不同的微生物对这些环境因素的要求各不相同。

例如,嗜热菌可以在高温环境中生长,而嗜冷菌则适应于低温环境。

微生物的代谢微生物通过代谢产生能量和合成生物分子。

代谢过程可以分为两个主要类型:有氧代谢和厌氧代谢。

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,产生较多的能量。

厌氧代谢是指微生物在氧气缺乏的条件下进行的代谢过程,产生较少的能量。

微生物通过新陈代谢和合成代谢来维持生理功能。

新陈代谢是指分解有机物质以产生能量的过程,合成代谢是指合成微生物所需的有机物质和细胞组件的过程。

微生物的运动微生物可以有不同的运动方式,包括游动、滑动和极纤毛等。

游动是指微生物利用鞭毛或纤毛等结构在液体中进行活动。

滑动是指微生物利用纤毛或假足等结构在固体表面上移动。

极纤毛是一种很短的纤毛,存在于细菌和某些原生动物中,用于以一种像旋转的方式推动细胞。

微生物的运动与其环境之间的相互作用密切相关。

微生物通过感知环境中的化学物质浓度、光照和温度等刺激来调整自己的运动方式。

这种对环境的感知和反应既可以是积极的,也可以是消极的,有助于微生物适应不同的生态环境。

结论微生物生理学作为一个重要的学科,研究微生物在生理上的活动和代谢过程。

人体微生态系统的生理学功能与调控

人体微生态系统的生理学功能与调控

人体微生态系统的生理学功能与调控人类与微生物有着长久的共生关系。

在人体内,存在着大量微生物,其中微生物数量的总和多达100万亿个。

这些微生物包括细菌、真菌、病毒和原生动物等等,但是数量最多的是细菌。

这些微生物组成了人体微生态系统,对人体的发育、代谢和免疫系统都有重要的影响。

本文旨在介绍人体微生态系统的生理学功能与调控。

一、人体微生物组成人体微生态系统包括许多部分,其中最重要的就是肠道微生物群。

人体肠道中的微生物数量远远超过常规的细胞数量。

肠道内的微生物群在人体内起着非常重要的作用,它们可以消化食物、产生维生素、协助免疫系统等等。

然而,人体内并不只有肠道微生物群,还有鼻子、口腔、皮肤、生殖道等处都有微生物群落。

这些微生物群落的共同作用对维持人体的健康和平衡至关重要。

二、人体微生态系统的生理学功能人体中的微生物对生理系统有很多功能。

这些功能包括:1. 消化肠道中微生物可以分解人体不易消化的食物成分,如纤维素。

这些微生物群落可以将食物分解成人体能够利用的能量。

同时,它们也能帮助人体吸收一些重要的营养素,例如维生素和矿物质等。

2. 免疫调节微生物可以通过调节免疫系统来保护人体免受外界病原体的侵害。

肠道中的微生物通过分泌各种分子,如细胞因子和免疫球蛋白等来影响人体免疫系统的功能。

3. 药代谢人体内的微生物可以影响人体对一些药物的代谢和吸收。

它们可以分解生物体产生的一些化学物质,并影响人体对药物的反应。

这对医生来说是非常重要的,因为对于特定药物的剂量需求等有关信息需要精准。

4. 产生维生素人体内的一些微生物可以产生一些重要的维生素。

例如,人体需要维生素K来帮助凝血。

此外,微生物还可以产生B族维生素等其他重要维生素。

如果人体缺少这些维生素,就会发生一些健康问题。

以上是人体微生态系统的部分生理学功能。

不同的微生物群落在这些功能中占有不同的比重。

调节微生物群落的组成和数量,以及微生物之间的相互作用,可以对人体的生理功能进行调节和控制。

微生物生理学的研究及应用

微生物生理学的研究及应用

微生物生理学的研究及应用微生物是生命系统中极为重要的一环,因为它们在许多过程中发挥着至关重要的作用。

微生物生理学是对这些微生物的生理特征、生长繁殖规律、代谢过程等行为的研究,涉及到一系列的学科,包括微生物学、生物化学、分子生物学等。

近年来,微生物生理学得到了越来越多的关注,因为它具有极大的潜力在医药、生物能源、化工等众多领域中得到应用。

下面从三个方面来论述微生物生理学的研究和应用:一、微生物代谢研究及应用微生物代谢过程是其生长繁殖和能量合成的基础。

通过对微生物生理学的仔细研究,人们可以揭示微生物代谢规律以及其在生态系统中的角色,从而开发出许多应用。

例如,研究葡萄糖和其他多糖在微生物体内的代谢途径,人们可以开发出发酵工艺,使微生物在葡萄糖进料的情况下,合成出更多的生物产物,如酒精、酸、乳酸等。

微生物代谢的研究也对生物能源的发展有着重要的作用。

利用微生物的代谢途径,可以开发出多种能量转化和储存技术。

例如,利用微集成系统,可以将在线电化学传感器与微生物电解池相结合,将有机废水转化为化学能或电能,实现了污水的净化和能源的高效利用。

二、微生物在医药行业中的应用微生物在医药行业中应用广泛。

从古代的发酵制药到现代的微生物发酵、基因重组生产等,微生物学在药学领域发挥着越来越重要的作用。

例如,许多广谱抗菌素和抗真菌感染的药物都是由微生物生产和发现的。

现代微生物学还可以通过合成基因工程技术,建立人类蛋白质表达系统,用于创新药物的研究和开发。

此外,利用微生物的纯化和培养技术,可以大规模生产抗体,具有极大的生物医学价值。

三、微生物在环境保护中的应用微生物在环境保护和恢复中也扮演着重要的角色。

例如,污水处理和污染物去除领域,利用微生物的生长特性和代谢反应,可以高效地去除有害物质。

微生物的一些代谢产物还具有很强的氧化还原能力,能够有效去除水体和土壤中的异味、有毒物质和重金属。

总之,微生物生理学在现代科技领域中具有广泛的应用前景。

微生物生理学

微生物生理学

微生物生理学微生物生理学,简单来说就是研究微生物的生命活动和代谢规律。

微生物是一类生命活动丰富、功能多样的生物,对各种化合物都有代谢能力,常常作为重要的工业菌来使用。

微生物生理学研究更是应用广泛,如农业、医学、食品、环保等领域。

下面,我们从微生物的代谢入手,探讨一下微生物生理学的一些基本概念和应用。

第一部分微生物代谢微生物代谢是微生物生理学的核心之一。

代谢是生命活动的基本过程,包括有机物的分解与合成,能量的产生与利用等。

在微生物代谢中,可以分为两种类型,即可以在顺应郭中生存的化能型微生物和以化学反应为生存基础的化学型微生物。

1.1 化能型微生物化能型微生物,也叫做碳源化微生物,可以分解有机物质并利用氮气、二氧化碳等化合物产生大量的能量,从而完成其生存过程。

常见的化能型微生物有产酸菌、膜糖体菌等。

这些微生物能够利用糖类、脂肪、蛋白、醇等有机物质产生能量,产生的能量可以用于合成细胞组分或响应外界刺激。

此外,还可以利用无机物质进行能量代谢,例如硫化氢细菌可以利用硫化氢合成ATP。

1.2 化学型微生物化学型微生物,也叫做于外营养物质微生物,不依靠外界有机体大量提供生存必需物质,而是通过化学反应来获得维持基本功能的能量和生物分子。

最典型的例子是大多数甲烷杆菌,它们不依赖于外部有机体大量提供生命必需物质,而是利用甲烷和碳酸盐进行代谢反应,获得能量和所需化合物质。

与化能型微生物不同的是,化学型微生物更多的是通过化学反应来维持生命活动和代谢。

第二部分微生物生理学的应用微生物生理学的应用十分广泛,从食品工业到医学领域,都可以利用到微生物生理学知识。

下面,我们重点介绍其中几个应用。

2.1 食品工业微生物在食品工业中起着极其重要的作用。

酸奶、芝士、酱油等食品的生产离不开微生物的应用。

微生物可以发酵,产生酸、酸性物质、酵素、蛋白质等,根据不同的产品需要,制定不同的菌种和发酵条件,从而生产出不同的食品。

2.2 医学领域微生物在医学领域的应用十分广泛。

医学微生物论文范文2篇

医学微生物论文范文2篇

医学微生物论文范文2篇医学微生物论文范文一:临床医学八年制医学微生物学教学思考医学微生物学是基础医学的重要组成部分,也是联系基础与临床的桥梁课程,它与疾病的诊断、治疗和预防密切相关。

随着生命科学的不断发展,医学微生物学所涵盖的内容越来越丰富,涉及的领域越来越宽泛。

这就要求医学专业学生在掌握这门课程基础知识的同时,学会灵活运用,举一反三。

然而,由于医学微生物学课程本身具有知识点多而散、难记忆、易混淆等特点,因此,传统的以课本为主体,老师为中心的教学方法不能够很好的激发学生的学习兴趣和创造力,也不利于实现现代医学教育培养实用型、创新型综合性医学人才的目标[1]。

本校对临床医学八年制学生的培养实行的是“3+5模式”(即3年文化基础教育加5年医学教育)。

作为医学基础课程之一,《医学微生物学》被安排在医学教育第2学年的第2学期。

在此之前,该专业学生已经就《生物化学》、《细胞生物学》、《组织胚胎学》等医学基础课程进行了深入系统的学习,具备一定的医学基础知识;其次,就学员本身素质而言,八年制学生基础扎实,思维活跃,求知欲及接受能力强。

再者,本校八年制班级人数一般为20人左右,人数少,具备了小班开课的条件[2]。

因此,针对传统教学方法的不足,结合八年制学生自身的特点,本研究从以下几个方面对临床医学八年制学生的《医学微生物学》教学进行了改革和探索:1案例引导教学法《医学微生物学》的传统教学模式,通常是先讲授微生物的基本生物学形状,再讲其致病性、免疫性及防治原则。

这种系统、规律的教学方式便于学生对于各种理论知识点的横向比较记忆,但相对枯燥平淡,不能够很好地激发学生学习的兴趣和动力。

因此,可以利用医学微生物学与临床结合紧密的特点,用一个临床案例引出教学内容。

临床案例的选择很重要,既要贴近临床,接近实际,又要体现出基本知识点。

首先,通过给出一个合适的临床案例,提出问题,让学生带着问题去学习,激发学生的兴趣,提高学生对教学内容的关注度;然后由老师对微生物的基本原理和知识进行系统讲解;接下来,回到开始的临床案例上,组织学生分组讨论,让学生对病例提出诊断诊治办法,最后由老师对学生们的意见进行归纳总结,去伪存真,查漏补缺,提出本节课的教学重点和要求。

生物论文范文(推荐(5篇)

生物论文范文(推荐(5篇)

生物论文范文(推荐(5篇)生物生物论文篇一1.1微生物学教学方法优化《微生物学》在实际教学中存在“知识点多且散、内容覆盖面广、知识点易混淆”等缺点,加之微生物本身肉眼看不见,在实际教学中抽象性概念及描述较多。

教师在课堂讲授过程中容易犯照本宣科、“填鸭式”教学的错误方法,造成学生学过就忘、考完就忘的问题,难以在脑海中形成完整的知识网络结构,容易使学生失去学习兴趣。

由于《微生物学》实践性较强,而且与人类健康休戚相关。

因此,需要在绪论内容讲述方面就充分调动学生的学习积极性,要让学生意识到微生物虽然个体小,但是其作用却是一点也不小;从日常生活中衣物与食品的发霉现象,到生产中酿酒、制作腐乳等工艺,到微生物致病性和引起人类恐慌的传染性疾病的蔓延等具体事例,引起学生对微生物的重视,激发学生对微生物学的学习兴趣。

在知识讲述方法上,注意前后结合,融会贯通,比如原核微生物的细胞结构与真核微生物的细胞结构差异、病毒一步式生长曲线与细菌群体生长曲线的对比、微生物分解代谢与微生物的营养之间的关系等。

前后知识点系统联系,对比记忆,归纳总结。

以提纲式教学的方法向学生讲授知识点、重点及难点,一方面既巩固了知识,又加强学生综合运用知识的能力,使学生在脑海中形成一套完整的理论知识体系和一张系统的知识脉络结构网,帮助学生快速高效的学习知识。

1.2紧跟科学前沿,放眼学科动态微生物学作为一门专业基础课程,与科技发展紧密相连,教师在课堂讲述过程中,除了系统介绍课本知识外,还应穿插当今科学研究前沿,以充满激情的科学态度向学生展示微生物学的发展动态及当前的热门话题。

比如:介绍与微生物相关的诺贝尔获奖者的研究成果;近期发表在Nature、Science、Cell等国际顶尖杂志上的科学文章;在讲授病毒这一章内容时,结合目前流行的埃博拉病毒、甲型H1N1流感病毒等疾病的感染与治疗讲述病毒的特点等。

以当今的科技成果和热点话题,激发学生对微生物学的学习兴趣和对微生物科研工作的崇拜感。

微生物生理学课程论文-微生物碱性蛋白酶的性质研究进展.

微生物生理学课程论文-微生物碱性蛋白酶的性质研究进展.

微生物碱性蛋白酶的性质研究进展摘要:综述了微生物碱性蛋白酶的研究状况,包括酶的微生物来源、酶学特性、微生物碱性蛋白酶在国内外的应用研究和现状,并对其前景进行了展望。

关键词:碱性蛋白酶蛋白酶酶学性质微生物生理1碱性蛋白酶概述蛋白酶(protease,水解蛋白质肽键的一类酶的总称。

蛋白酶是一种重要的工业化应用的酶制剂,占酶制剂市场的65%以上[1],广泛用于洗涤剂、制革、银回收、医药、食品加工、饲料、化学工业、废物处理等行业。

蛋白酶执行大量的不同的生理功能,从细胞水平扩展到器官和有机体水平,导致比如止血和发炎等的级联系统。

它们负责包括在正常生理功能和在非正常状态下的病理生理功能的复杂过程。

它们也存在于致病生物体的生活史中,这就使它们成为一个潜在的发展治疗因子的对象,来治愈如癌症和艾滋病等可怕疾病。

此外,蛋白酶应用于食品和清洁剂工业具有悠久的历史。

在皮革工业中用于脱毛和皮革软化,来替代以往有毒化学药剂的使用还是一个相对较新的领域,这同时也增加了它的生物化学方面的重要性[2]。

蛋白酶的多样性以及它们特定的功能已经引起了世界范围内对开发它们的生理学和生物工程的的广泛关注。

微生物具有生长速度快、生长条件较简单、代谢过程特殊和分布广等特点,微生物来源的蛋白酶,由于具有培养简便,产量丰富等特点,适于工业化生产而得以广泛应用。

近三十年来,人们对微生物蛋白酶的研究越来越深入,高产工程菌的选育以及对蛋白酶的纯化、结构和性质研究又为大规模工业化生产及应用提供了坚实的基础[3]。

随着生物化学分子生物学、基因工程、蛋白质工程的兴起,蛋白酶的研究和应用进入了一个崭新的阶段。

而碱性蛋白酶也因其稳定的生物活性和相对特殊的作用条件而成为目前市场上应用最为广泛的蛋白酶之一。

2 蛋白酶的分类蛋白酶是一类复杂的水解酶,它们在生理、生化和催化特性方面有很大的差异。

目前,对蛋白酶进行分类主要依据三个标准:①裂解反应的类型;②裂解位点的化学特征;③与结构相关的进化关系。

微生物生理学论文 二氧化碳的固定

微生物生理学论文 二氧化碳的固定

二氧化碳的固定摘要:随着全球经济的不断发展,化石燃料的需求也变得越来越旺盛,随着引发的二氧化碳的大量排放,导致了温室效应的产生。

本文主要介绍了微生物及酶固定二氧化碳的研究进展,以及对二氧化碳的综合利用。

关键词:温室效应;微生物固定;酶固定;综合利用前言C02在大气和水中广泛存在,其含碳量是石油、煤炭和天然气三大能源含碳量的10倍。

而且自从人类社会进入工业化生产以来,地球大气中c02的浓度一直在以每年1.5 ppmv的速度不断地攀升。

C02是大气中主要的温室气体,它直接导致了地球气温的上升及气候异常。

因此CO2作为大气温室气体的主要来源,应当作为温室气体削减与控制的重点,CO2减排是可持续发展的必然要求。

根据气候变化国际控制委员会( IPCC) 的估计,全球气候变暖可能引起冰川融化、全球平均海平面上升,干旱蔓延、作物生产率下降、动植物行为发生变异等自然灾害,热带雨林原田化、牧场化等。

一方面,如何降低二氧化碳排放量,变废为宝,实现其分离回收与综合利用是摆在广大环境科技工作者面前的重要课题。

另一方面,二氧化碳作为地球上最丰富的碳资源,可转化为巨大的可再生资源。

现阶段,二氧化碳的资源化研究已引起人们的密切关注,且其开发前景非常广阔。

一.温室效应的产生以及危害温室效应(英文:Greenhouse gases),又称“花房效应”,是大气保温效应的俗称。

大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。

自工业革命以来,人类向大气中排入的CO2等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强,已引起全球气候变暖等一系列极其严重问题,引起了全世界各国的关注。

温室效应主要带来了以下几种严重恶果:1.地球上的病虫害增加美国科学家曾经发出警告,由于全球气温上升令北极冰层融化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁。

【微生物论文】 微生物论文参考文献精选

【微生物论文】 微生物论文参考文献精选

【微生物论文】微生物论文参考文献微生物论文医学微生物学【1】【摘要】以本科预防医学专业55名学生为实施对象,进行了医学微生物学设计性实验教学的初步探讨,通过学生自己选题、查阅文献资料、设计实验方案,在教师指导下开展实验、整理与分析实验结果、撰写实验论文,有效地培养了学生的实践能力与创新能力。

【关键词】医学微生物学设计性实验创新能力随着现代科学技术的迅猛发展及知识经济时代的到来,加强学生实践能力和创新能力的培养,提高学生的综合素质,已成为目前我国高等教育教学改革的主要目标[1]。

要求医学院校在进行知识教育的同时还须加强学生实践能力和创新能力的培养,这样才能造就满足新时代需要的高素质实用型医学人才。

为此,我们在2005级本科预防医学专业的医学微生物学实验教学中进行设计性实验的初步探索,取得了良好的教学效果。

1对象与方法1.1对象选择预防医学专业本科学生作为设计性实验教学的实施对象,将医学微生物学设计性实验安排在实验教学的最后一次进行,这样学生已经系统地掌握了医学微生物学的知识,并在前期实验的基础上掌握了一定的实验技术和方法,对实验仪器设备的使用有初步了解,为完成设计性实验做好前期准备工作。

1.2方法1.2.1讲座与分组实验前2周,带教教师先给学生讲授医学科学研究的基本知识,使学生初步了解如何进行设计性实验。

学生根据自己的兴趣爱好选题,按照自由组合的原则分实验小组,每组4~6人,并推选一名学生担任实验组长。

1.2.2查阅文献资料,提出实验方案学生在组长的带领下检索、查阅文献资料与工具书,了解和掌握与实验课题有关的国内外技术状况和发展动态,并在此基础上,根据实验课题要求和实验室条件,提出具体的书面实验方案,主要包括:①实验题目;②实验目的与原理;③实验合作者;④实验动物与器材;⑤实验方法与步骤;⑥观察指标;⑦注意事项;⑧参考文献;⑨实验计划进度等。

1.2.3实验方案的讨论与确定教师认真审查学生拟定的实验方案,组织学生对实验方案的可行性进行讨论。

微生物与人类论文

微生物与人类论文

微生物对人类生活的影响摘要:微生物与人类健康密切相关。

多数微生物对人体是无害的。

实际上,人体的外表面(如皮肤)和内表面(如肠道)生活着很多正常、有益的菌群。

它们占据这些表面并产生天然的抗生素,抑制有害菌的着落与生长;它们也协助吸收或亲自制造一些人体必需的营养物质,如维生素和氨基酸。

这些菌群的失调(如抗生素滥用)可以导致感染发生或营养缺失。

然而另一方面,人类与动植物的疾病也有很多是由微生物引起,这些微生物叫做病原微生物(pathogenic?microorganism)或病原(pathogen)。

关键字:微生物流感病毒青霉素微生物发酵微生物与人类关系密切,在人类生活中占有的非常重要的地位,在我们生活的每一天都与之相接触,它既能造福于人类也能给人类带来毁灭性的灾难。

随着科学技术的进步,人类与微生物的斗争总是在无止境地持续着,只要我们在生活中不断探索和研究,了解微生物与环境生态平衡对人类的益处,坚持与科学技术为基础,向着人类可持续发展的方向力争进步,微生物会在很多方面为人所利用!微生物对人类有着众多的影响。

微生物千姿百态,有弊也有利,有害之处:它导致传染病的流行,在人类疾病中大部分是由病毒引起;有些微生物是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化;还可以够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂等。

有益之处:作为分解者,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒;很多菌种的次级代谢产物是对人类疾病非常有用的抗生素。

如绿色丝状菌产生的青霉素;一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;由于微生物生长周期短,繁殖迅速等特点,被用于遗传育种上,具有重要意义。

微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行,最典型的例子就是流行性流感病毒。

根据流感病毒感染的对象,可以将病毒分为人类流感病毒、猪流感病毒、病毒以及禽流感病毒等类群,其中人类流感病毒根据其的抗原性可以分为三类:;乙型流感病;丙型流感病。

微生物生理学课程论文微生物碱性蛋白酶的性质研究进展

微生物生理学课程论文微生物碱性蛋白酶的性质研究进展

微生物碱性蛋白酶的性质研究进展摘要:综述了微生物碱性蛋白酶的研究状况,包括酶的微生物来源、酶学特性、微生物碱性蛋白酶在国内外的应用研究和现状,并对其前景进行了展望。

关键词:碱性蛋白酶蛋白酶酶学性质微生物生理1碱性蛋白酶概述蛋白酶(protease),水解蛋白质肽键的一类酶的总称。

蛋白酶是一种重要的工业化应用的酶制剂,占酶制剂市场的65%以上[1],广泛用于洗涤剂、制革、银回收、医药、食品加工、饲料、化学工业、废物处理等行业。

蛋白酶执行大量的不同的生理功能,从细胞水平扩展到器官和有机体水平,导致比如止血和发炎等的级联系统。

它们负责包括在正常生理功能和在非正常状态下的病理生理功能的复杂过程。

它们也存在于致病生物体的生活史中,这就使它们成为一个潜在的发展治疗因子的对象,来治愈如癌症和艾滋病等可怕疾病。

此外,蛋白酶应用于食品和清洁剂工业具有悠久的历史。

在皮革工业中用于脱毛和皮革软化,来替代以往有毒化学药剂的使用还是一个相对较新的领域,这同时也增加了它的生物化学方面的重要性[2]。

蛋白酶的多样性以及它们特定的功能已经引起了世界范围内对开发它们的生理学和生物工程的的广泛关注。

微生物具有生长速度快、生长条件较简单、代谢过程特殊和分布广等特点,微生物来源的蛋白酶,由于具有培养简便,产量丰富等特点,适于工业化生产而得以广泛应用。

近三十年来,人们对微生物蛋白酶的研究越来越深入,高产工程菌的选育以及对蛋白酶的纯化、结构和性质研究又为大规模工业化生产及应用提供了坚实的基础[3]。

随着生物化学分子生物学、基因工程、蛋白质工程的兴起,蛋白酶的研究和应用进入了一个崭新的阶段。

而碱性蛋白酶也因其稳定的生物活性和相对特殊的作用条件而成为目前市场上应用最为广泛的蛋白酶之一。

2 蛋白酶的分类蛋白酶是一类复杂的水解酶,它们在生理、生化和催化特性方面有很大的差异。

目前,对蛋白酶进行分类主要依据三个标准:①裂解反应的类型;②裂解位点的化学特征;③与结构相关的进化关系。

微生态学论文3000字_微生态学毕业论文范文模板

微生态学论文3000字_微生态学毕业论文范文模板

微生态学论文3000字_微生态学毕业论文范文模板微生态学论文2600字(一):肠病及肺的微生态学研究论文摘要:目的:采用微生态学的研究方法探讨“肠病及肺”的机理。

方法:建立大鼠便秘模型,观察其结肠和肺部微生态变化。

结果:便秘模型组的肠道需氧菌、真菌、大肠杆菌较正常对照组显著增多(P<0.01),而厌氧菌、类杆菌和双歧杆菌显著减少(P<0.01);同时,便秘模型组的肺部需氧菌增多,厌氧菌显著减少(P<0.05),真菌显著增多(P<0.01)。

结论:肺肠微生态学上的菌群对应规律性变化可能是“肠病及肺”的机制之一。

关键词:肺与大肠相表里;肠病及肺;便秘;微生态学“肺与大肠相表里”的理论源于《内经》,肺与大肠不仅在生理上相互联系,病理上相互影响,治疗上也相互为用(肺病治肠、肠病治肺、肺肠合治)。

笔者参照文献[1]方法,建立大鼠便秘模型,并对结肠和肺组织进行微生态学观察,研究‘肠病及肺’的生物学机制。

1材料与方法1.1实验动物SPF级Wistar雄性大鼠40只,体重(180±20)g,购自成都达硕生物科技有限公司(动物合格证号:scxk(m)2008-15),标准饲料喂养。

1.2药物及试剂复方地芬诺酯片(DC)(批号:09033001,焦作博爱药业);阿拉伯树胶粉(进口分装)(炭粉液的配制:阿拉伯树胶50g,加水400mL煮沸至溶液透明,称取活性碳末25g,加至上述溶液中煮沸3次,待溶液凉后加水定容至500mL,于4℃冰箱保存,临用前摇匀)。

1.3主要仪器及设备ACS-3C型电子天平(广州);BL-420F型生物机能实验系统(成都);OLYMPUSBX60光学显微镜(日本);OLYMPUSDP70彩色图文系统(日本)。

1.4大鼠便秘模型制作予复方地芬诺酯片灌胃,剂量10mg/kg,1次/日,3 0min后再灌炭粉指示液,造模后记录大鼠排出首粒黑便的时间和在6h内排出粪便的粒数及重量,共1周。

微生物生理学论文

微生物生理学论文

微生物发酵法生产L-色氨酸的研究摘要:L-色氨酸是人体和动物体生命活动必需的8种氨基酸之一,在人体内不能自然合成,必需从食物中摄取。

它以游离态或结合态存在于生物体中,对动物的生长发育、新陈代谢等生理活动起着非常重要的作用,被称为第二必需氨基酸,在食品、饲料和医疗等诸多行业应用广泛。

L-色氨酸的生产方法有化学合成法、转化法和微生物发酵法。

近年来,随着代谢工程在色氨酸菌种选育中的成功运用,微生物发酵法逐渐成为主要的色氨酸生产方法。

系统综述了微生物发酵法生产色氨酸所涉及的代谢工程策略,包括生物合成色氨酸的代谢调控机制以及途径改造的措施和效果,此外,还探讨了 L-色氨酸未来的发展前景。

关键词:L-色氨酸;代谢工程;微生物发酵法1 L-色氨酸的理化性质〔1~3〕L-色氨酸学名为B-吲哚基丙氨酸,英文名L-Tryptophan,化学名L-B-(3-吲哚基)-A-丙氨酸,别名L-胰化蛋白氨基酸,化学式C11H12O2N2,相对分子量204.23。

L-色氨酸属于中性芳香族氨基酸,呈白色或微黄色结晶或结晶粉末,无臭,味微苦。

L-色氨酸在水中微溶,在乙醇中极微溶解,在氯仿中不溶,在甲酸中易溶,在氢氧化钠试液或稀盐酸中溶解,在酸液和碱液中较为稳定,但在存在其他氨基酸或糖类物质时则易分解。

L-色氨酸有3种光学异构体,长时间光照易变色。

L-色氨酸在水中加热产生少量吲哚,在与氢氧化钠或硫酸铜共热时则产生多量吲哚。

图1-1 L-Trp的分子结构Fig.1-1 The molecular structure of L-TRP2 L-色氨酸的用途L-色氨酸在生物体内不能自然合成,需要从食物中摄取,是动物和一些真菌生命活动中的必须氨基酸。

L-色氨酸在蛋白质中含量很低,平均含量约1%或更少[4]。

L-色氨酸能调节蛋白质的合成、调节免疫及消化功能[5]、增加5-羟色胺代谢作用以及增强认知能力[6]等,因此在人和动物的新陈代谢、生长发育中有重要作用。

微生物生理学创新教学的探索

微生物生理学创新教学的探索

微生物生理学创新教学的探索引言微生物生理学是生命科学中的重要分支,是研究微生物在其生长、发育、代谢和适应环境等方面生理过程的学科。

随着科技的不断进步,传统的课堂教学模式已经不能满足学生的需求,为此,教师需要通过创新教学形式,开展微生物生理学课程的教学。

这篇文章将探讨如何在微生物生理学教学中进行创新教学实践,以激发学生的学习兴趣和深入理解微生物生理学知识。

创新教学实践案例学习传统的微生物生理学课程主要依靠教师的讲解,内容单一,对学生的学习兴趣缺乏激发。

因此,引入案例学习的方式,将该课程与生活实践结合起来,可以更好地吸引学生,让他们增加学习兴趣,理解微生物生理学的知识。

实验操作在教学中,教师可以更多地使用实验操作,通过实验来介绍微生物生理学的知识,让学生更深入地理解教学内容。

这种方式不仅能够更好地培养学生的实验操作能力,而且可以让他们更加系统、全面地了解微生物生理学的知识。

多媒体教学多媒体教学是现代教学中的重要手段,通过引入图文、声音和视频等多媒体形式,可以更加生动、形象地展示微生物生理学的知识。

在教学中,教师可以采取多媒体教学的形式,让学生更加直观地学习微生物生理学的知识。

教学效果分析微生物生理学的创新教学实践,可以更好地激发学生的学习兴趣,提高他们的学习积极性和主动性。

同时,通过案例学习、实验操作和多媒体教学等创新形式,可以更加全面、深入地介绍微生物生理学的知识,让学生更好地理解和掌握相关的理论和知识。

结论微生物生理学创新教学实践是提高教学质量的重要手段,它不仅可以激发学生的学习兴趣,促进他们的学习能力和实验操作能力的提高,同时也促进了学生的全面素质的提高。

因此,教师们应该在教学实践中积极尝试不同的创新教学形式,探索更好的教学方式。

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微生物发酵法生产L-色氨酸的研究摘要:L-色氨酸是人体和动物体生命活动必需的8种氨基酸之一,在人体内不能自然合成,必需从食物中摄取。

它以游离态或结合态存在于生物体中,对动物的生长发育、新陈代谢等生理活动起着非常重要的作用,被称为第二必需氨基酸,在食品、饲料和医疗等诸多行业应用广泛。

L-色氨酸的生产方法有化学合成法、转化法和微生物发酵法。

近年来,随着代谢工程在色氨酸菌种选育中的成功运用,微生物发酵法逐渐成为主要的色氨酸生产方法。

系统综述了微生物发酵法生产色氨酸所涉及的代谢工程策略,包括生物合成色氨酸的代谢调控机制以及途径改造的措施和效果,此外,还探讨了 L-色氨酸未来的发展前景。

关键词:L-色氨酸;代谢工程;微生物发酵法1 L-色氨酸的理化性质〔1~3〕L-色氨酸学名为B-吲哚基丙氨酸,英文名L-Tryptophan,化学名L-B-(3-吲哚基)-A-丙氨酸,别名L-胰化蛋白氨基酸,化学式C11H12O2N2,相对分子量204.23。

L-色氨酸属于中性芳香族氨基酸,呈白色或微黄色结晶或结晶粉末,无臭,味微苦。

L-色氨酸在水中微溶,在乙醇中极微溶解,在氯仿中不溶,在甲酸中易溶,在氢氧化钠试液或稀盐酸中溶解,在酸液和碱液中较为稳定,但在存在其他氨基酸或糖类物质时则易分解。

L-色氨酸有3种光学异构体,长时间光照易变色。

L-色氨酸在水中加热产生少量吲哚,在与氢氧化钠或硫酸铜共热时则产生多量吲哚。

图1-1 L-Trp的分子结构Fig.1-1 The molecular structure of L-TRP2 L-色氨酸的用途L-色氨酸在生物体内不能自然合成,需要从食物中摄取,是动物和一些真菌生命活动中的必须氨基酸。

L-色氨酸在蛋白质中含量很低,平均含量约1%或更少[4]。

L-色氨酸能调节蛋白质的合成、调节免疫及消化功能[5]、增加5-羟色胺代谢作用以及增强认知能力[6]等,因此在人和动物的新陈代谢、生长发育中有重要作用。

L-色氨酸的这些营养和药用价值使其被广泛应用于医药、饲料和食品等行业。

3 L-色氨酸的合成方法L-色氨酸的生产方法有化学合成法、转化法和微生物发酵法。

化学合成法由于存在工艺复杂、产品成分复杂等原因,已逐渐被淘汰。

而转化法( 酶转化法和微生物转化法) 虽然已经实现了工业化,但仍然存在原料昂贵、低转化率等问题。

以葡萄糖等廉价原料来生产色氨酸的微生物发酵法是最早开发的色氨酸生产方式,但这种方法在很长的一段时期内都无法实现工业化。

究其原因,主要是在早期的研究中,研究者单一依靠传统的化学或物理诱变方式选育色氨酸生产菌株; 但是色氨酸的生物合成途径存在极其复杂的调控机制,仅通过诱变方式无法根除其所有的代谢调控作用,因此在这种情况下,研究者无法获得优良的菌株用于 L-色氨酸生产。

近年来,随着 DNA 重组技术的快速发展,特别是代谢工程育种方式的兴起,研究者逐渐选育出一批高产的色氨酸生产菌株,大幅提高了微生物发酵法生产色氨酸的效率,使其成为工业上主要的色氨酸生产方法〔7〕。

本文系统综述了微生物发酵法生产L-色氨酸所涉及的代谢工程策略,并探讨了其未来的发展趋势。

4 L-色氨酸的微生物合成机制4.1 微生物合成L-色氨酸的代谢途径目前用于生产 L-Trp 的微生物种类主要有大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草杆菌、酵母等菌种。

各种微生物的 L-Trp 合成机制略有差异,以大肠杆菌为例,L-Trp 合成代谢包括中心代谢途径、芳香族氨基酸共同途径和L-Trp 分支途径三个部分[8]。

中心代谢途径指以葡萄糖为起始物经磷酸戊糖(HMP)途径的赤藓糖-4-磷酸(E4P)和糖酵解(EMP)途径中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)二者缩合形成 3-脱氧-α-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸(DAHP)的过程;共同途径指从 DAHP 开始,经莽草酸(SHIK)、到达分支酸(CHA)的过程;余下的从 CHA 至 L-Trp 部分,则称为 L-Trp 分支途径(图1-2)。

目前关于 L-Trp 的代谢工程研究大多集中在共同途径和 L-Trp 分支途径的改造上。

Glucose图1-2 大肠杆菌中L-Trp的合成途径及相关调控Fig.1-2 Metabolic pathways and regulation for biosynthesis of L-Trp in E.Coli4.2 微生物合成L-色氨酸的调控机制色氨酸的微生物合成代谢存在复杂的调控机制,从而严格控制着色氨酸的合成。

4.2.1 限速酶的反馈抑制色氨酸的合成代谢中存在两个明显的限速酶: DAHP 合成酶和邻氨基苯甲酸( ANTA) 合成酶( 图 1-2) 。

DAHP 合成酶催化中心代谢途径中的 PEP 和 E4P 生成 DAHP,严格控制着由中心代谢途径进入芳香族氨基酸共同途径的碳流量。

大肠杆菌的 DAHP 合成酶由基因aroF、aroG和aroH编码的 3个同工酶组成,且这 3 个同工酶的酶活性分别受到酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸的反馈抑制。

而在谷氨酸棒杆菌里,只存在两种 DAHP 合成酶,分别由aro和aroⅡ编码。

ANTA 合成酶则负责催化共同途径的末端产物CHA 生成 ANTA,从而进入色氨酸分支途径。

ANTA 合成酶由基因trpED编码,酶活性受到终端氨基酸色氨酸的反馈抑制[9]。

4.2.2 关键酶的转录调控除酶活性受到反馈抑制作用外,一些关键酶的转录表达水平同样受到终端氨基酸的调控。

大肠杆菌中,从分支酸到色氨酸的合成是由色氨酸操纵子完成的。

在色氨酸操纵子的上游存在一个trpR基因,其编码 trpR阻遏蛋白参与色氨酸操纵子的转录调控。

当胞内色氨酸的浓度高于某一阀值时,在 trpR 阻遏蛋白的作用下,操纵子的转录则受到阻遏。

此外,色氨酸操纵子的转录还受到衰减子序列的调控。

色氨酸操纵子序列中,在结构基因之前有一段由 162 核苷酸组成的前导序列。

在转录过程中,当胞内色氨酸达到一定浓度时,这段核苷酸序列的二级结构则发生变化,进而阻止操纵子的继续转录[9]。

4.2.3 转运途径调控培养液中的色氨酸被微生物转运至胞内进行吸收利用,是由特定的转运系统进行控制的。

在大肠杆菌中,3 个色氨酸转运基因 mtr、tnaB和aroP 调控着色氨酸由胞外向胞内的转运。

( 图 1-2) 。

其中,mtr和tnaB基因分别编码色氨酸的高亲和性和低亲和性色氨酸通透酶,均专一性调控色氨酸由胞外向胞内的吸收; 而由aroP基因编码一种跨质膜双向运输芳香族氨基酸通透酶,除调控色氨酸的吸收外,还参与调控苯丙氨酸和酪氨酸的吸收[10]。

但在谷氨酸棒杆菌中,色氨酸的吸收则仅由基因aroP蛋白调控[11]。

4.2.4 其他调控机制除上述调控机制外,色氨酸合成代谢还存在一些其它的重要调控机制。

例如,微生物还通过色氨酸降解反应以及众多竞争途径来调节色氨酸的合成。

大肠杆菌的tnaA基因编码色氨酸酶,虽然在高浓度的丙酮酸和氨条件下该酶能有效地催化丙酮酸、吲哚和氨合成色氨酸。

但在正常情况下它只发挥降解色氨酸生成丙酮酸、吲哚和氨的作用,阻碍色氨酸的积累。

因此,失活tnaA 基因有利于大肠杆菌积累更多的色氨酸[12]。

此外,在色氨酸合成途径的关键节点还存在众多的竞争途径,进一步削弱流向色氨酸合成途径的碳流量。

例如,对于共同途径的末端产物CHA,除参与色氨酸的合成外,还是另外两种芳香族氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸的共同底物,此外,它还参与叶酸、甲萘醌和泛醌等的生物合成。

5 增强L-色氨酸合成的代谢调控策略5.1 抗反馈抑制作用酶的帅选抗反馈抑制作用突变酶是微生物积累L-Trp的先决条件。

在野生型大肠杆菌的无机培养过程中,AroG 和 AroF 同工酶的酶活占 DAHP 合酶总酶活的 99%以上,而 AroH 同工酶的酶活不足总酶活的 1%,因此,在芳香族氨基酸的菌种选育研究中,大多数研究者通过筛选抗反馈调节突变的 aroG 和 aroF 基因(aroG fbr 和 aroF fbr),来解除终端氨基酸对 DAHP 合酶的反馈抑制作用。

到目前为止,许多抗反馈调节的 DAHP合酶基因已经被报道。

其中,抗反馈抑制的 AroF 同工酶的突变位点有:第 148 个氨基酸残基脯氨酸突变为亮氨酸 Pro148Leu;第 152 个氨基酸残基谷氨酰胺突变为异亮氨酸Gln152Ile;N 末端第 8 个氨基酸残基天冬酰胺突变为赖氨酸 Asn8Lys。

抗反馈抑制的 AroG 同工酶的突变位点有:第150 个氨基酸残基脯氨酸突变为亮氨酸 Pro150Leu;第 146 个氨基酸残基天冬氨酸突变为天冬酰胺 Asp146Asn。

在抗反馈调节 ANTA 合酶的筛选方面,Maureen.G 等通过化学诱变及序列分析的方法获得了一系列 Salmonella typhimurium 来源的抗反馈调节 ANTA 合酶基因。

中国军事医学科学院放射与辐射医学研究所的李剑欣依据 Maureen.G 等的研究成果,通过定点突变大肠杆菌 ANTA 合酶TrpE 亚基第 40 个氨基酸残基 Ser 为 Phe,获得了完全抗 L-Trp 反馈抑制的ANTA 合酶。

5.2 共同途径及色氨酸分支途径的改造芳香族氨基酸共同途径和 L-Trp 分支途径的改造主要涉及抗反馈调节作用酶(DAHP 合酶、ANTA 合酶)和其它关键酶基因(trp 操纵子、serA 等)的克隆表达;以及基因组上 TrpR 阻遏蛋白基因 trpR 和色氨酸酶基因 tnaA 的失活等。

1982 年 Aiba 等将含有 trp 操纵子的组成型质粒 Psc101 trp.I115(TrpE、TrpD 解除反馈调控)转化至 trpR 和 tnaA 双基因失活的宿主菌中,通过向培养基中流加 ANTA,发酵 27 小时菌株可以积累 6.2 g/L 的 L-Trp。

在此基础上,经过多轮化学诱变,菌株的产 L-Trp 能力提高至 30 g/L;通过在发酵中期添加适量的表面活性剂 L61,最终 L-Trp产量提高至 54.5 g/L,这是目前文献报道中大肠杆菌产 L-Trp 的最高产量。

2002 年Dodge 等将含有 trp 操纵子(TrpE 解除反馈抑制)、aroG(解除反馈抑制)和 serA 基因的质粒 pBE7 转化至 tnaA 和 serA 基因失活的抗 ANTA 的突变宿主菌中,通过优化发酵过程中葡萄糖的流加速率,使 L-Trp 产量达到 42 g/L。

这是在不添加任何前体物的情况下,文献报道的大肠杆菌产 L-Trp 的最高产量。

国内开展 L-Trp 代谢工程育种的研究较晚,李剑欣 2007 年在质粒 pBV220 中引入解除反馈调控的 aroG 和 trpED 基因,并转化至已敲除 trpR 和 tnaA 基因的大肠杆菌 K-12 中,摇瓶发酵后产L-Trp 0.168 g/L。

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