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温州第二中学黄龙校区温州第二中学黄龙校区 陈靓陈靓 微生物的代谢与其他生物相比微生物的代谢与其他生物相比,有什么有什么不同？为什么？不同？为什么？微生物的代谢异常旺盛微生物的代谢异常旺盛 微生物的表微生物的表面积与体积的面积与体积的比，约为同等比，约为同等重量成年人的重量成年人的三十万倍。三十万倍。在适宜的条件下在适宜的条件下 大肠杆菌每小时分解的糖是自身重量的两千倍大肠杆菌每小时分解的糖是自身重量的两千倍 乳酸菌每小时产生的乳酸能达到自身重量的成乳酸菌每小时产生的乳酸能达到自身重量的成千上万倍千上万倍 微生物微生物化工厂化工厂利：生产效率高，生产周期短利：生产效率高，生产周期短弊：有害微生物已给人类带来损失和灾害弊：有害微生物已给人类带来损失和灾害（一）、微生物的代谢产物（一）、微生物的代谢产物v什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？内容内容初级代谢产物初级代谢产物次级代谢产物次级代谢产物不不同同点点生长繁殖是否必需生长繁殖是否必需产生阶段产生阶段是否有种的特异性是否有种的特异性分布分布举例举例相相同同点点是是否否一直产生一直产生生长到一定生长到一定阶段产生阶段产生细胞内细胞内是是否否细胞内或外细胞内或外氨基酸、核苷酸氨基酸、核苷酸多糖、维生素等多糖、维生素等抗生素抗生素、毒素、毒素色素、激素等色素、激素等均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生均在微生物细胞的调节下，有步骤地产生（二）、微生物代谢的调节（二）、微生物代谢的调节 实例：实例：在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基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。消耗完毕以后，大肠杆菌才开始利用乳糖。分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存在分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存在的酶的酶组成酶组成酶思考：这样有什么意义？思考：这样有什么意义？分解乳糖的酶是在乳糖诱导下合成的酶分解乳糖的酶是在乳糖诱导下合成的酶诱导酶诱导酶抑制抑制葡萄糖葡萄糖中间产物中间产物-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸 实例实例2：谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NH4+分析：分析：、两实例的共同点是、两实例的共同点是：、由两实例区别得出：、由两实例区别得出：微生物代谢调控主要是过微生物代谢调控主要是过酶酶的调节来实现的的调节来实现的实例，通过调节实例，通过调节酶的合成酶的合成，控制代谢过程，控制代谢过程实例，通过调节实例，通过调节酶的活性酶的活性，控制代谢过程，控制代谢过程酶合成调节的意义酶合成调节的意义酶合成调节的机制（本质）酶合成调节的机制（本质）酶合成调节的机制（本质）酶合成调节的机制（本质）原核生物基原核生物基因表达的调控，如因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说大肠杆菌乳糖操纵子学说；既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量的浪费，增强微生物对环境的适应能力。的浪费，增强微生物对环境的适应能力。酶活性调节的机制酶活性调节的机制 通过酶与代谢过程产生物质的通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合可逆性结合进行调节。进行调节。微生物能通过微生物能通过改变已有酶的催化活性改变已有酶的催化活性来来调节代谢的速率。调节代谢的速率。酶活性调节的特点酶活性调节的特点酶活性调节的意义酶活性调节的意义避免代谢产物积累过多避免代谢产物积累过多 快速、精确快速、精确两者的区别：两者的区别：a.a.从调节对象看：从调节对象看：b.b.从调节效果看：从调节效果看：c.c.从调节机制看：从调节机制看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化；及酶量变化；酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；酶活性调节直接而迅速，酶合成调节间接而缓慢；酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。酶合成的调节酶合成的调节酶活性的调节酶活性的调节类型类型调节机制调节机制调节结果调节结果调节特点调节特点调节意义调节意义联系联系酶合成调节和酶活性调节的比较酶合成调节和酶活性调节的比较酶合成的诱导酶合成的诱导酶合成的阻遏酶合成的阻遏酶活性的激活酶活性的激活酶活性的抑制酶活性的抑制调节基因的表达调节基因的表达通过代谢产物与酶的通过代谢产物与酶的可逆性结合来调节可逆性结合来调节酶种类改变酶种类改变(增加或减少增加或减少)酶活性发生变化酶活性发生变化间接、较慢间接、较慢快速、精细快速、精细既保证代谢需要既保证代谢需要,又避又避免物质和能量的浪费免物质和能量的浪费,增强适应性增强适应性避免代谢产物积累过多避免代谢产物积累过多同时存在同时存在,密切配合密切配合,协调起作用协调起作用.抑制抑制葡萄糖葡萄糖中间产物中间产物-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷谷氨氨酸酸棒棒状状杆杆菌菌 合合成成谷谷氨氨酸酸的的途途径径谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶NH4+思考：思考：要想提高谷氨酸要想提高谷氨酸的产量，可以采的产量，可以采取什么措施取什么措施?（三）、微生物代谢的人工控制（三）、微生物代谢的人工控制v控制生产过程中的条件控制生产过程中的条件v 改变微生物的遗传特改变微生物的遗传特性性改变细胞膜的透改变细胞膜的透性，使谷氨酸迅性，使谷氨酸迅速排放到细胞外速排放到细胞外面，解除谷氨酸面，解除谷氨酸的抑制作用。的抑制作用。抑制抑制天冬氨酸天冬氨酸中间产物中间产物黄色短杆菌合成赖氨酸的途径黄色短杆菌合成赖氨酸的途径中间产物中间产物高丝氨酸高丝氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶高丝氨酸高丝氨酸脱氢酶脱氢酶+思考思考要想提高赖要想提高赖氨酸的产量氨酸的产量,可以采取什可以采取什么措施？么措施？v诱变育种诱变育种.选育不能合选育不能合成高丝氨酸脱成高丝氨酸脱氢酶的菌种用氢酶的菌种用于生产于生产.概念概念一切利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来一切利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。分类分类根据培养基的物理状态分根据培养基的物理状态分固体发酵和液体发酵固体发酵和液体发酵根据生成的产物分根据生成的产物分抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等根据发酵过程对氧的需求分根据发酵过程对氧的需求分厌氧发酵厌氧发酵(如酒精发酵、乳酸发酵如酒精发酵、乳酸发酵)和需氧发酵和需氧发酵(如如抗生素发酵、氨基酸发酵抗生素发酵、氨基酸发酵)（四）、发酵（四）、发酵乳糖代谢基因表达调控乳糖代谢基因表达调控（环境中没有乳糖时的基因状态环境中没有乳糖时的基因状态）乳糖代谢基因表达调控乳糖代谢基因表达调控（环境中具有乳糖时的基因状态环境中具有乳糖时的基因状态）
