《微生物的代谢课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的代谢课件（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节 微生物独特合成代谢途径举例,一、自养微生物的CO2固定 二、生物固氮 三、微生物结构大分子 肽聚糖的生物合成 四、微生物次生代谢物的合成,第三节 微生物独特合成代谢途径举例,一、自养微生物的CO2固定 Calvin循环 厌氧乙酰-CoA途径 逆向TCA循环途径 羟基丙酸途径,一、自养微生物的CO2固定 Calvin循环 （P131图5-30） 自养生物固定CO2的主要途径,羧化反应,还原反应,CO2 受体 再生,一、自养微生物的CO2固定 厌氧乙酰-CoA途径/活性乙酸途径 CO2固定非循环式 化能自养细菌 产乙酸菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等,一、自养微生物的CO2固定 逆向TCA循环
2、途径 绿色硫细菌 CO2受体：草酰乙酸,一、自养微生物的CO2固定 羟基丙酸途径 少数绿色硫细菌 电子供体：H2、 H2 S 2CO2 + 4 H + 3ATP 草酰乙酸,第二节 微生物独特的合成代谢途径,二、生物固氮,生物固氮 ： 微生物将分子氮还原为氨的过程,N2 NH3,Microbe,第二节 微生物独特的合成代谢途径,二、生物固氮,（一） 固氮微生物,（二） 固氮的生化机制,（三） 好氧菌固氮酶避氧害机制,第二节 微生物独特的合成代谢途径,二、生物固氮,（一）固氮微生物,分类根据：固氮微生物 与高等植物以及其他生物的关系,自生固氮菌,共 生固氮菌,联合固氮菌,近80多个属,1. 自生固
3、氮菌,不依赖与它种生物共生 能独立进行固氮,2. 共生固氮菌,必须与它种生物共生在一起 才能进行固氮,必须生活在 植物根际、叶面或动物肠道等处 才能进行固氮,（二）固氮的生化机制,生物固氮反应的6要素 测定固氮酶活力的乙炔还原法 固氮的生化途径 固氮酶的产氢反应,（二）固氮的生化机制,生物固氮反应的6要素,ATP的供应,还原力H及其传递载体,固氮酶,镁离子,严格的厌氧微环境,还原底物-N2,（二）固氮的生化机制,生物固氮反应的6要素,固氮酶,替补固氮酶：,P135 图5-5,如何测定固氮酶的活性呢？,（二）固氮的生化机制,2. 测定固氮酶活力的乙炔还原法,微量克氏定氮法,同位素法,（二）固氮的
4、生化机制,2. 测定固氮酶活力的乙炔还原法,N2 NH3,C2 H2 C2 H4,优点： 灵敏度高 设备较简单 成本低廉 操作方便,固氮酶,固氮酶,（二）固氮的生化机制,3. 固氮的生化途径,参见P136 图5-34,（二）固氮的生化机制,3. 固氮的生化途径,NH4 +,相应的氨基酸,a-酮酸,（二）固氮的生化机制,4. 固氮酶的产氢反应,2H+2e H2,固氮酶,N2 NH3,多数固氮菌：氢化酶,固氮酶,1. 好氧性自生固氮菌的抗氧保护机制,（三） 好氧菌固氮酶避氧害机制,（1）呼吸保护,（2）构象保护,（三） 好氧菌固氮酶避氧害机制,2. 蓝细菌固氮酶的抗氧保护机制,（1）分化出特殊的还
5、原性异形胞 （2）非异形胞蓝细菌固氮酶的保护,项圈藻 Anabeana是鱼腥藻属, 一种能固氮的菌。 表面部透明的小细胞（右数第三个）是异型胞。 这个异型胞能固氮。 左边又大又亮的细胞静息孢子。,（三） 好氧菌固氮酶避氧害机制,3. 豆科植物根瘤菌固氮酶的抗氧保护机制 微好氧条件下，固氮,根瘤菌,根毛,皮层,类菌体,类菌体周膜 （豆血红蛋白）,第三节 微生物独特合成代谢途径举例,三、微生物结构大分子肽聚糖的生物合成,大数原核生物细胞壁含有 在细菌的生命活动中有着重要的功能 许多重要抗生素作用的物质基础,二、肽聚糖的生物合成,（一）在细胞质中的合成,2. 由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸,
6、2. 在细胞膜中的合成,3.在细胞膜外的合成,第三节 微生物独特合成代谢途径举例,四、微生物次生代谢物的合成,初级代谢：,普遍存在于一切生物中。,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，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。,（一）什么叫微生物的次生代谢？ 是指微生物合成一些 对微生物本身的生命活动 没有明确功能的物质的过程。 次生代谢的产物就是次生代谢物,图中央是青霉菌，周围是致病细菌。距青霉素最远的细菌个大、色浓，活力十足；距青霉菌较近的细菌个较小、色较浅，活力较差；而最接近青霉菌的细菌个最小、色发白，显然已经死亡,抗生素,毒 素,烟草野火病菌产生的野火毒素
7、,稻绿核菌子实体的形态,健粒,子实体,黄色有薄膜包被,墨绿色,橙黄色,淡黄色,中心：白色肉质块,色素,微生物此生代谢产物合成途径,第四节 微生物的代谢调控与发酵生产,一 、微生物的代谢调节 二、代谢调节在发酵工业中的应用,一、微生物的代谢调节,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,一、微生物的代谢调节,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。,一、微生物的代谢调节,组成酶：经常以高浓度存在 诱导酶：在底物
8、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%,代谢调控,调节代谢流,粗调,细调,二、代谢调节在发酵工业中的应用,工业发酵的目的： 代谢调节的目的： 打破微生物的代谢控制体系 使代谢朝着人们希望的方向进行,二、代谢调节在发酵工业中的应用,一、应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节,二、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节,三、控制细胞膜的渗透性,一、应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节,天冬氨酸,天冬氨酸 磷酸,天冬氨酸 半醛,高丝氨酸,苏氨 酸,甲硫 氨酸,C.glutamicum的代谢调节与赖氨酸生产,赖氨酸,为反馈抑制,为阻遏,AK,HSDH,二、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节,抗反馈抑制突变株 对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株 抗反馈控制突变株获得： 终产物结构类似物抗性突变株 营养缺陷型回复突变株,（三）控制细胞膜的渗透性,在谷氨酸发酵生产中，生物素的浓度对谷氨酸的累积量有明显的影响，只有把生物素的浓度控制在亚适量的情况下，才能分泌大量的谷氨酸。,适量添加青霉素也可提高谷氨酸的产量,因此控制生物素的含量就可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。,用油酸缺陷型也可提高谷氨酸的产量,
