微生物代谢.ppt
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▪ (2)抗生素是真菌产生的一种次级代谢产物， 有杀菌、抑菌作用，但它与抗毒素(抗体)、 干扰素(淋巴因子)是完全不同的。
1、某种细菌有两种类型：一种能在普 通培养基上生长，另一种必须在普通培养
基上加入精氨酸后才能正常生长，从营养
角度考虑，精氨酸应属于这种细菌的 （ 生长因子）；从代谢产物考虑，精氨酸 应属于（初级代谢产物 ）。
3.微生物的生命活动受什么调节呢？
实例1：大肠杆菌合成异亮氨酸的调节。
苏氨酸脱氢酶
苏氨酸
a—酮丁酸
异亮氨酸
当异亮氨酸积累过量，会抑制苏氨酸脱氢酶的活 性，异亮氨酸合成停止。
实例2：亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不
能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间 后，可以合成蔗糖酶，并利用蔗糖。
实例1，通过调节酶的活性，控制代谢过程； 实例2，通过调节酶的合成，控制代谢过程
代谢特点:异常旺盛
（一）微生物的代谢产物
阅读讨论：
1.我们一般把怎样的一些物质称为微生物的初级 代谢产物呢？
2.这些物质对微生物的生长、繁殖有何意义呢？ 3.不同的微生物的初级代谢产物是否相同？
4.微生物的次级代谢产物呢？
（一）、微生物的代谢产物
1. 初级代谢产物
1. 定义：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。
2、控制初级代谢产物产生的 基因和控制次级代谢产物产生的基 因在微生物细胞内存在的位置？
控制初级代谢产物产生的基因一般 位于拟核DNA上，控制次级代谢产物 产生的基因一般位于质粒DNA上。
提 1.植物生命活动调节的基本形式是什么？ （激素调节）
问 2.人和高等动物生命活动调节的基本形式是什么？
（神经调节和体液调节）
老鼠重 25 克,大象重 4 吨 表面积/体积 老鼠是大象的 24 倍 所以, 老鼠的代谢速率大于大象
讨论：
微生物的表面积／体积的比值很大，约是同等重量 的成人的300000倍，它对微生物有何意义呢？
1.扩大了细胞的物质运输、信息传递等能力； 2.增加了酶的附着面积和反应场所； 3.增加了细胞核对于细胞质、细胞膜代谢活动的控制；
酶合成的调节既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物 质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应能力。
资料:在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上 培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用 葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消 耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。
环境中同时存在葡萄糖和乳糖时
酶Ⅰ 葡萄糖
酶Ⅱ 乳糖
大肠杆菌 大肠杆菌
➢分解葡萄糖的酶是大肠 杆菌细胞内一直存在的 酶
环境中无葡萄糖而有乳糖时 ➢分解乳糖的酶是在乳糖
酶Ⅱ
乳糖
大肠杆菌
诱导下合成的酶
组成酶与诱导酶的区别：
组成酶
合成时间
在细胞内 一直存在
诱导酶
存在某种物质的 情况下才合成
合成条件
它的合成只 受基因调控
受基因调控和环 境中诱导物调控
基因
组成酶 (细胞内一直存在)
2. 举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、 维生素等。
3. 特征：
1. 不同的微生物初级代谢产物基本相同； 2. 初级代谢产物合成过程是连续不断的。
2. 次级代谢产物
1. 定义：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。
2. 举例：抗生素、毒素、激素、色素等。
同 点 种的特异性
一直产生 一定阶段
否
是
分布
细胞内 细胞内、外
例
氨基酸、核苷酸、 抗生素、毒素、
多糖、维生素等 激素、色素
相同点 均在微生物细胞的调节下，有步骤产生
▪ (1)判断初级和次级代谢产物的主要依据是 微生物生命活动是否必需。如乳酸是乳酸 菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其 并非是乳酸菌生命活动所必需的，因此乳 酸是乳酸菌的次级代谢产物。同样道理， 酒精为酵母菌的次级代谢产物。
基因 + 诱导物
诱导酶
小结：酶合成调节
酶合成调节
调节对象 诱导酶 调节结果 细胞内酶的种类增多 调节本质
基因水平调节，控制酶的合成
调节特点 间接、缓慢 调节意义 既保证代谢需要，又避免细胞内物质
和能量浪费
（二）、微生物代谢的调节
2. 酶活性的调节
资料：谷氨酸棒状杆菌能 够利用葡萄糖，经过复杂 的代谢过程形成谷氨酸； 但当终产物——谷氨酸的 合成过量时，就会抑制谷 氨酸脱氢酶的活性，从而 导致合成途径中断。当谷 氨酸因消耗而浓度下降时， 抑制作用就会被解除，该 合成反应又重新启动。
wk.baidu.com
分析：
（1）谷氨酸属微生物的哪 类代谢产物？分布情况怎 样？
（2）随着反应的持续进行， 细胞内谷氨酸积累过多， 会有什么影响？
（3）反应中酶活性改变的 主要原因是什么？
（4）与酶合成的调节相比， 酶活性调节的特点是什么？
小结：酶活性调节
a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶）的 催化能力；调节的结果是酶量发生变化；
（二）微生物代谢的调节 调节的主要方式
酶合成的调节 酶活性的调节
（二）、微生物代谢的调节
1. 酶合成的调节
▪ 微生物细胞内酶的种类：
▪ 组成酶：微生物细胞内一直存在，合成只受遗传 物质控制。如与能量产生有关的酶，与基因的复 制和表达有关的酶。
▪ 诱导酶：在环境中存在某种物质的情况下才能够 合成的酶。如亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所 以不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖， 一段时间后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。
b.酶活性调节的机制（本质）——通过酶与代 谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；
c.酶活性调节的特点：快速、精确； d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。
第五章 微生物与发酵工程
▪ 第二节 微生物的营养、代谢与生长
二、微生物的代谢 问题1：生物区别与非生物最本质的特征是什么？
➢新陈代谢
问题2：什么叫生物的新陈代谢？
➢活细胞中全部有序的化学反应的总称。
问题3：什么是微生物的新陈代谢呢？
➢微生物细胞中全部化学反应的总称。
表面积/体积 比值 老鼠 > 大象
3. 特征：
4. （1）不同的微生物次级代谢产物不同 5. （2）次级代谢产物虽然对微生物无明显的生理功能，
但能提高微生物在环境中的竞争能力。 6. （3）抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有
机化合物。
初级代谢产物和次级代谢产物的比较
内容
初级代谢产物 次级代谢产物
生长繁殖
是
否
是否必需
不
产生阶段
1、某种细菌有两种类型：一种能在普 通培养基上生长，另一种必须在普通培养
基上加入精氨酸后才能正常生长，从营养
角度考虑，精氨酸应属于这种细菌的 （ 生长因子）；从代谢产物考虑，精氨酸 应属于（初级代谢产物 ）。
3.微生物的生命活动受什么调节呢？
实例1：大肠杆菌合成异亮氨酸的调节。
苏氨酸脱氢酶
苏氨酸
a—酮丁酸
异亮氨酸
当异亮氨酸积累过量，会抑制苏氨酸脱氢酶的活 性，异亮氨酸合成停止。
实例2：亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所以不
能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间 后，可以合成蔗糖酶，并利用蔗糖。
实例1，通过调节酶的活性，控制代谢过程； 实例2，通过调节酶的合成，控制代谢过程
代谢特点:异常旺盛
（一）微生物的代谢产物
阅读讨论：
1.我们一般把怎样的一些物质称为微生物的初级 代谢产物呢？
2.这些物质对微生物的生长、繁殖有何意义呢？ 3.不同的微生物的初级代谢产物是否相同？
4.微生物的次级代谢产物呢？
（一）、微生物的代谢产物
1. 初级代谢产物
1. 定义：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。
2、控制初级代谢产物产生的 基因和控制次级代谢产物产生的基 因在微生物细胞内存在的位置？
控制初级代谢产物产生的基因一般 位于拟核DNA上，控制次级代谢产物 产生的基因一般位于质粒DNA上。
提 1.植物生命活动调节的基本形式是什么？ （激素调节）
问 2.人和高等动物生命活动调节的基本形式是什么？
（神经调节和体液调节）
老鼠重 25 克,大象重 4 吨 表面积/体积 老鼠是大象的 24 倍 所以, 老鼠的代谢速率大于大象
讨论：
微生物的表面积／体积的比值很大，约是同等重量 的成人的300000倍，它对微生物有何意义呢？
1.扩大了细胞的物质运输、信息传递等能力； 2.增加了酶的附着面积和反应场所； 3.增加了细胞核对于细胞质、细胞膜代谢活动的控制；
酶合成的调节既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物 质和能量的浪费，增强了微生物对环境的适应能力。
资料:在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基上 培养大肠杆菌，开始时，大肠杆菌只能利用 葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖被消 耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。
环境中同时存在葡萄糖和乳糖时
酶Ⅰ 葡萄糖
酶Ⅱ 乳糖
大肠杆菌 大肠杆菌
➢分解葡萄糖的酶是大肠 杆菌细胞内一直存在的 酶
环境中无葡萄糖而有乳糖时 ➢分解乳糖的酶是在乳糖
酶Ⅱ
乳糖
大肠杆菌
诱导下合成的酶
组成酶与诱导酶的区别：
组成酶
合成时间
在细胞内 一直存在
诱导酶
存在某种物质的 情况下才合成
合成条件
它的合成只 受基因调控
受基因调控和环 境中诱导物调控
基因
组成酶 (细胞内一直存在)
2. 举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、 维生素等。
3. 特征：
1. 不同的微生物初级代谢产物基本相同； 2. 初级代谢产物合成过程是连续不断的。
2. 次级代谢产物
1. 定义：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。
2. 举例：抗生素、毒素、激素、色素等。
同 点 种的特异性
一直产生 一定阶段
否
是
分布
细胞内 细胞内、外
例
氨基酸、核苷酸、 抗生素、毒素、
多糖、维生素等 激素、色素
相同点 均在微生物细胞的调节下，有步骤产生
▪ (1)判断初级和次级代谢产物的主要依据是 微生物生命活动是否必需。如乳酸是乳酸 菌无氧呼吸的产物，是始终产生的，但其 并非是乳酸菌生命活动所必需的，因此乳 酸是乳酸菌的次级代谢产物。同样道理， 酒精为酵母菌的次级代谢产物。
基因 + 诱导物
诱导酶
小结：酶合成调节
酶合成调节
调节对象 诱导酶 调节结果 细胞内酶的种类增多 调节本质
基因水平调节，控制酶的合成
调节特点 间接、缓慢 调节意义 既保证代谢需要，又避免细胞内物质
和能量浪费
（二）、微生物代谢的调节
2. 酶活性的调节
资料：谷氨酸棒状杆菌能 够利用葡萄糖，经过复杂 的代谢过程形成谷氨酸； 但当终产物——谷氨酸的 合成过量时，就会抑制谷 氨酸脱氢酶的活性，从而 导致合成途径中断。当谷 氨酸因消耗而浓度下降时， 抑制作用就会被解除，该 合成反应又重新启动。
wk.baidu.com
分析：
（1）谷氨酸属微生物的哪 类代谢产物？分布情况怎 样？
（2）随着反应的持续进行， 细胞内谷氨酸积累过多， 会有什么影响？
（3）反应中酶活性改变的 主要原因是什么？
（4）与酶合成的调节相比， 酶活性调节的特点是什么？
小结：酶活性调节
a.酶活性调节的对象是酶（组成酶和诱导酶）的 催化能力；调节的结果是酶量发生变化；
（二）微生物代谢的调节 调节的主要方式
酶合成的调节 酶活性的调节
（二）、微生物代谢的调节
1. 酶合成的调节
▪ 微生物细胞内酶的种类：
▪ 组成酶：微生物细胞内一直存在，合成只受遗传 物质控制。如与能量产生有关的酶，与基因的复 制和表达有关的酶。
▪ 诱导酶：在环境中存在某种物质的情况下才能够 合成的酶。如亮白曲霉原来不能合成蔗糖酶，所 以不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖， 一段时间后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。
b.酶活性调节的机制（本质）——通过酶与代 谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；
c.酶活性调节的特点：快速、精确； d.酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。
第五章 微生物与发酵工程
▪ 第二节 微生物的营养、代谢与生长
二、微生物的代谢 问题1：生物区别与非生物最本质的特征是什么？
➢新陈代谢
问题2：什么叫生物的新陈代谢？
➢活细胞中全部有序的化学反应的总称。
问题3：什么是微生物的新陈代谢呢？
➢微生物细胞中全部化学反应的总称。
表面积/体积 比值 老鼠 > 大象
3. 特征：
4. （1）不同的微生物次级代谢产物不同 5. （2）次级代谢产物虽然对微生物无明显的生理功能，
但能提高微生物在环境中的竞争能力。 6. （3）抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有
机化合物。
初级代谢产物和次级代谢产物的比较
内容
初级代谢产物 次级代谢产物
生长繁殖
是
否
是否必需
不
产生阶段