微生物代谢.ppt

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1、微生物代谢现在学习的是第1页，共25页(1)(1)代谢（代谢（metabolismmetabolism）：）：5.1 5.1 代谢概论代谢概论代谢代谢物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢分解代谢、分解代谢、异化作用异化作用合成代谢、合成代谢、同化作用同化作用放能反应放能反应吸能反应吸能反应二者关系(2)(2)代谢的类型：代谢的类型：是细胞内发生的各种是细胞内发生的各种 化学反应的总称。化学反应的总称。每一变化均是由酶催化。每一变化均是由酶催化。现在学习的是第2页，共25页5.2 5.2 微生物的代谢调节微生物的代谢调节代谢调节代谢调节酶数量的调节酶数量的调节酶活性的调节酶活性的调节膜的渗透性膜的渗

2、透性终终点点产产物物阻阻遏遏诱诱导导生生成成分分解解代代谢谢产产物物阻阻遏遏反反馈馈抑抑制制能能荷荷调调节节现在学习的是第3页，共25页5.2.1 5.2.1 酶的生成调节酶的生成调节1 1、蛋白质的生物合成、蛋白质的生物合成微生物的遗传信息，是以特定的核苷酸序列形式贮存于微生物的遗传信息，是以特定的核苷酸序列形式贮存于DNADNA分子中，而遗传信息只有通过合成不同蛋白质才能表分子中，而遗传信息只有通过合成不同蛋白质才能表达出来不同的性状。但达出来不同的性状。但DNADNA分子不直接参与蛋白质合成，分子不直接参与蛋白质合成，而是通过而是通过mRNAmRNA来干预蛋白质合成的。来干预蛋白质合成的

3、。DNA mRNA DNA mRNA 蛋白质蛋白质转录转录转译转译现在学习的是第4页，共25页2 2、酶生成的调节方式、酶生成的调节方式 Karstraom(1931-1938)最早进行了肠膜状明串珠菌诱导酶生最早进行了肠膜状明串珠菌诱导酶生成实验成实验预先培养在含预先培养在含有下列糖中的有下列糖中的菌菌 能够发酵能够发酵 葡萄糖葡萄糖 乳糖乳糖 阿拉伯糖阿拉伯糖 葡萄糖葡萄糖 乳糖乳糖 阿拉伯糖阿拉伯糖 不含糖不含糖（1 1）诱导生成）诱导生成 酶诱导生成的调节现象酶诱导生成的调节现象诱导诱导(induction)(induction)：是酶促分解底物或产物诱使微生物：是酶促分解底物或产物诱

4、使微生物细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。现在学习的是第5页，共25页诱导酶：微生物通过诱导作用而产生的酶。诱导酶：微生物通过诱导作用而产生的酶。组成酶：不依赖底物或底物结构类似物的存在而合组成酶：不依赖底物或底物结构类似物的存在而合 成的酶。成的酶。诱导酶存在的范围诱导酶存在的范围诱导酶存在的范围诱导酶存在的范围 诱导酶生成是微生物界中普遍现象。诱导酶生成是微生物界中普遍现象。诱导酶生成是微生物界中普遍现象。诱导酶生成是微生物界中普遍现象。诱导物诱导物 使诱导酶生成的物质。使诱导酶生成的物质。诱导顺序（链式诱导）诱导顺序（链式诱导）一种诱导剂可以诱导生成

5、一系列的酶。一种诱导剂可以诱导生成一系列的酶。酶诱导生成的调节作用酶诱导生成的调节作用 使微生物仅在需要时才合成某些酶，不需要时就不合成，使微生物仅在需要时才合成某些酶，不需要时就不合成，避免了能量和代谢产物的浪费。避免了能量和代谢产物的浪费。酶的种类酶的种类现在学习的是第6页，共25页 终点产物阻遏终点产物阻遏 由于终点产物过量而阻遏酶生成的现象。由于终点产物过量而阻遏酶生成的现象。发生的场合：发生的场合：主要发生在合成代谢途经中。主要发生在合成代谢途经中。阻遏的酶类：阻遏的酶类：一个生物合成途径的终点产物，往往同时阻遏涉及一个生物合成途径的终点产物，往往同时阻遏涉及此合成途经中所有酶的生成

6、。此合成途经中所有酶的生成。阻遏方式：阻遏方式：合作阻遏合作阻遏（2 2）终点产物阻遏（反馈阻遏）终点产物阻遏（反馈阻遏）现在学习的是第7页，共25页终点产物阻遏终点产物阻遏 A m1 B m2 C m3 D m4 E m3 D m4 F A m1 B m2 C m5 G m6 H现在学习的是第8页，共25页 终点产物阻遏的调节作用终点产物阻遏的调节作用 使微生物在合成足够它需要的物质时，使微生物在合成足够它需要的物质时，或由外援加入该物质时，就停止生成有关或由外援加入该物质时，就停止生成有关合成的酶类，而该物质缺乏时，又开始生合成的酶类，而该物质缺乏时，又开始生成这些酶，节约了大量的能源和原

7、料。成这些酶，节约了大量的能源和原料。现在学习的是第9页，共25页（3 3）分解代谢产物阻遏（葡萄糖效应）分解代谢产物阻遏（葡萄糖效应）MonodMonod早在早在19421942年研年研究大肠杆菌对各种不同究大肠杆菌对各种不同混合碳源的利用时，发混合碳源的利用时，发现葡萄糖能够抑制某些现葡萄糖能够抑制某些糖的利用，只有葡萄糖糖的利用，只有葡萄糖利用完后，才能利用第利用完后，才能利用第二种糖，出现了二次生二种糖，出现了二次生长现象。长现象。二次生长现象二次生长现象现在学习的是第10页，共25页葡萄糖效应葡萄糖效应 快速利用物质快速利用物质 酶酶1 1慢速利用物质慢速利用物质 酶酶2 2 分解代

8、谢产物分解代谢产物 阻遏阻遏现在学习的是第11页，共25页存在的范围存在的范围存在的范围存在的范围 普遍存在于许多代谢途经中，被阻遏的酶类可以是诱导普遍存在于许多代谢途经中，被阻遏的酶类可以是诱导普遍存在于许多代谢途经中，被阻遏的酶类可以是诱导普遍存在于许多代谢途经中，被阻遏的酶类可以是诱导酶、也可以是组成酶，多数情况下是诱导酶。酶、也可以是组成酶，多数情况下是诱导酶。酶、也可以是组成酶，多数情况下是诱导酶。酶、也可以是组成酶，多数情况下是诱导酶。二次生长现象的解释二次生长现象的解释二次生长现象的解释二次生长现象的解释 葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接引起的，而是葡萄葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接引

9、起的，而是葡萄葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接引起的，而是葡萄葡萄糖效应并不是由葡萄糖直接引起的，而是葡萄糖的某种分解代谢产物引起的。葡萄糖分解的某种产物糖的某种分解代谢产物引起的。葡萄糖分解的某种产物糖的某种分解代谢产物引起的。葡萄糖分解的某种产物糖的某种分解代谢产物引起的。葡萄糖分解的某种产物阻遏了能够产生该物质酶的生成。阻遏了能够产生该物质酶的生成。阻遏了能够产生该物质酶的生成。阻遏了能够产生该物质酶的生成。分解代谢产物阻遏的调节作用分解代谢产物阻遏的调节作用几种底物同时存在时，选择最容易被利用的底物酶。几种底物同时存在时，选择最容易被利用的底物酶。分解代谢产物阻遏：分解代谢产物阻遏：当两类

10、同类物资同时存在时，如果一当两类同类物资同时存在时，如果一种是快速利用物质，另一种是慢速利用物质，则前者的某种是快速利用物质，另一种是慢速利用物质，则前者的某种代谢产物阻遏后者酶的生成。种代谢产物阻遏后者酶的生成。现在学习的是第12页，共25页5.2.2 5.2.2 酶活性的调节酶活性的调节变构酶：变构酶：能够接受细能够接受细胞自身形成的或由外胞自身形成的或由外部进入的特异性小分部进入的特异性小分子物质，而改变其形子物质，而改变其形状的蛋白质。状的蛋白质。调节酶：调节酶：具有这种能力的具有这种能力的酶蛋白。酶蛋白。1.1.变构调节变构调节现在学习的是第13页，共25页2 2、修饰调节、修饰调节

11、 通过共价调节酶来实现的。共价调节酶通过共价调节酶来实现的。共价调节酶通过修饰酶催化其多肽链上某些集团进行可通过修饰酶催化其多肽链上某些集团进行可逆的共价修饰，使之处于活性和非活性的互逆的共价修饰，使之处于活性和非活性的互变状态，从而导致调节酶的活化或抑制，以变状态，从而导致调节酶的活化或抑制，以控制代谢的速度和方向。控制代谢的速度和方向。共价修饰改变酶催化活性的例子共价修饰改变酶催化活性的例子酶类酶类低活性状态低活性状态高活性状态高活性状态来源来源糖原合成酶糖原合成酶（去硫酸化）（去硫酸化）酶酶（磷酸化）酶（磷酸化）酶 真核细胞真核细胞丙酮酸脱氢丙酮酸脱氢酶酶（去磷酸化）（去磷酸化）酶酶（磷

12、酸化）酶（磷酸化）酶 真核细胞真核细胞糖原磷酸化糖原磷酸化酶酶（磷酸化）（磷酸化）酶酶（去磷酸化）（去磷酸化）酶酶真核细胞真核细胞现在学习的是第14页，共25页5.2.3 5.2.3 分支合成途经调节（反馈抑制方式）分支合成途经调节（反馈抑制方式）1 1 同工酶：同工酶：是指能催化同一种化学反应，但是指能催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。的一组酶。ABCDEYFGZ1234 同功酶调节同功酶调节现在学习的是第15页，共25页2 2 协同反馈抑制协同反馈抑制 (2)D E YA（1）B C (3)F G Z协同反馈抑制（末端产

13、物均过量）协同反馈抑制（末端产物均过量）现在学习的是第16页，共25页3 3 积累反馈抑制积累反馈抑制 58%40%D E Y A B C F G Z 30%无抑制无抑制 积累反馈抑制积累反馈抑制：末端产物过量时，有抑制作用；：末端产物过量时，有抑制作用；均过量时，抑制作用累加。均过量时，抑制作用累加。现在学习的是第17页，共25页4 4 顺序反馈抑制顺序反馈抑制 (2)D E Y A（1）B C (3)F G Z顺序反馈抑制顺序反馈抑制无抑制无抑制现在学习的是第18页，共25页5.2.4 5.2.4 细胞能荷对酶活性的调节细胞能荷对酶活性的调节能荷能荷 ATP ATPADP/2/ATP AD

14、P/2/ATP ADP ADP AMPAMP能荷不仅调节导致能荷不仅调节导致ATPATP形成的分解代谢酶的活性，也调形成的分解代谢酶的活性，也调节利用节利用ATPATP生物合成的酶。生物合成的酶。大肠杆菌在生长时期能荷为大肠杆菌在生长时期能荷为0.80.8，稳定期下降为，稳定期下降为0.50.5。2 2、巴斯德效应、巴斯德效应巴斯德在研究酵母的酒精发酵时，发现有氧的情况下，巴斯德在研究酵母的酒精发酵时，发现有氧的情况下，由于进行呼吸作用，酒精产量大大降低，糖的消耗速由于进行呼吸作用，酒精产量大大降低，糖的消耗速度也减慢，这种呼吸抑制发酵作用称为巴斯德效应。度也减慢，这种呼吸抑制发酵作用称为巴斯

15、德效应。1 1、细胞能荷、细胞能荷现在学习的是第19页，共25页 葡萄糖葡萄糖 EMP途径途径 6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 PFK：磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶 ID：异柠檬酸脱羧酶：异柠檬酸脱羧酶 6磷酸果糖磷酸果糖 PFk ATP 1.6二磷酸果糖二磷酸果糖 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 异柠檬酸异柠檬酸 ID ATP 酮戊二酸酮戊二酸现在学习的是第20页，共25页5.2.5 5.2.5 微生物膜的调节微生物膜的调节 膜调节作用主要是膜的渗透性对代谢的影响。膜调节作用主要是膜的渗透性对代谢的影响。1 1 膜本身的调节膜本身的调节 细胞膜的磷脂双分子层的磷脂含量以及

16、磷脂细胞膜的磷脂双分子层的磷脂含量以及磷脂分子结构直接影响到膜的透性。分子结构直接影响到膜的透性。2 2 细胞壁对膜的渗透性的间接影响细胞壁对膜的渗透性的间接影响 如果产生了不完整的细胞壁，由于胞内渗透如果产生了不完整的细胞壁，由于胞内渗透压大于胞外渗透压，细胞发生膨胀，间接影响到压大于胞外渗透压，细胞发生膨胀，间接影响到膜。膜。现在学习的是第21页，共25页5.3 5.3 微生物次级代谢与次级代谢产物微生物次级代谢与次级代谢产物1 1、次级代谢与、次级代谢与次级代谢产物次级代谢产物初级代谢：初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通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

17、持生命活动的物质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。和能量的过程。次级代谢：次级代谢：微生物在一定的生长时期，以初级代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谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。确功能的物质的过程。次级代谢产物：次级代谢产物：次级代谢过程中产生的代谢产物。次级代谢过程中产生的代谢产物。抗生素、毒素、色素、生物碱等。抗生素、毒素、色素、生物碱等。现在学习的是第22页，共25页次级代谢特点：次级代谢特点：（1 1）通常在对数生长后期产生，与生长不偶联。）通常在对数生长后期产生，与生长不偶联。（2

18、2）催化反应的酶专一性不高。）催化反应的酶专一性不高。（3 3）易受环境条件的影响。）易受环境条件的影响。（4 4）初级代谢产物是前体。）初级代谢产物是前体。（5 5）物种不同，代谢产物不同。）物种不同，代谢产物不同。2 2、次级代谢调节、次级代谢调节 （1 1）初级代谢对次级代谢的调节）初级代谢对次级代谢的调节 （2 2）碳、氮代谢物的调节作用）碳、氮代谢物的调节作用 （3 3）诱导作用及产物的反馈抑制）诱导作用及产物的反馈抑制现在学习的是第23页，共25页次级代谢产物的反馈调节次级代谢产物的反馈调节产物产物调节作用调节作用氯霉素氯霉素阻遏第一个酶：芳香胺合成酶阻遏第一个酶：芳香胺合成酶卡那

19、霉素卡那霉素阻遏乙酰基转移酶阻遏乙酰基转移酶霉酚酸霉酚酸抑制合成途径最后一步转甲基抑制合成途径最后一步转甲基酶酶嘌呤霉素嘌呤霉素抑制抑制0去甲基嘌呤霉素甲基去甲基嘌呤霉素甲基转移酶转移酶制葡菌霉素制葡菌霉素抑制制葡菌霉素诱导因子的产抑制制葡菌霉素诱导因子的产生生现在学习的是第24页，共25页思考题思考题 代谢代谢 诱导酶诱导酶 组成酶组成酶 终点产物阻遏终点产物阻遏 分解代谢产分解代谢产物阻遏物阻遏 反馈抑制反馈抑制 细胞能荷细胞能荷 初级代谢初级代谢 次级代谢次级代谢 分支合成途径的调节方式（反馈抑制）分支合成途径的调节方式（反馈抑制）分解代谢与合成代谢分解代谢与合成代谢 巴斯德效应巴斯德效应 葡萄糖效应葡萄糖效应 酶活性调解方式及机制酶活性调解方式及机制 现在学习的是第25页，共25页