第五章 微生物代謝

1、微生物的代謝微生物的代謝新陳代謝（新陳代謝（metabolism）簡稱代謝，泛指發(fā)生在簡稱代謝，泛指發(fā)生在活細胞中的各種分解代謝（活細胞中的各種分解代謝（catabolism）和合成和合成代謝代謝(anabolism)的總和的總和分解代謝酶系分解代謝酶系復復 雜雜 分分 子子（有機物）（有機物）簡單分子簡單分子+ ATP + H合成代謝酶系合成代謝酶系第一節(jié)第一節(jié) 微生物的能量代謝微生物的能量代謝能量代謝的目的能量代謝的目的: 能量代謝是新陳代謝中的核心問題能量代謝是新陳代謝中的核心問題生物體把外界環(huán)境中多種形式的最初能源轉換成對一切生命活動都能使用的生物體把外界環(huán)境中多種形式的最初能源轉換成

2、對一切生命活動都能使用的能源能源ATP最初能源最初能源有機物有機物化能異養(yǎng)菌化能異養(yǎng)菌日日 光光光能營養(yǎng)菌光能營養(yǎng)菌無機物無機物化能自養(yǎng)菌化能自養(yǎng)菌通用能源（通用能源（ATP）一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產能一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產能生物氧化的形式生物氧化的形式：某物質與氧結合、脫氫和失去電子某物質與氧結合、脫氫和失去電子3種種生物氧化生物氧化:發(fā)生在活細胞內的一系列產能性氧化反應的總稱發(fā)生在活細胞內的一系列產能性氧化反應的總稱.生物氧化的過程生物氧化的過程：脫氫（或電子）、遞氫（或電子）、和脫氫（或電子）、遞氫（或電子）、和受氫（或電子）受氫（或電子）3個階段。個階段。 產能（產能

3、（ATP）生物氧化的功能：生物氧化的功能： 產還原力產還原力H 產小分子中間代謝物產小分子中間代謝物 呼吸呼吸生物氧化的類型：生物氧化的類型： 無氧呼吸無氧呼吸 發(fā)酵發(fā)酵有氧呼吸有氧呼吸（一）底物脫氫的四種途徑（一）底物脫氫的四種途徑1、EMP途徑途徑2、HMP途徑途徑3、ED途徑途徑4、TCA循環(huán)循環(huán)底物脫氫的底物脫氫的4條途徑及其與遞氫、受氫的聯(lián)系條途徑及其與遞氫、受氫的聯(lián)系1.糖酵解途徑糖酵解途徑H2O （一）底物脫氫的四種途徑（一）底物脫氫的四種途徑1、EMP途徑（糖酵解）途徑（糖酵解）l1.供應ATP形式的能量和NADH2形式的還原力；l2.連接TCA 、HMP和ED等途徑的橋梁；l

4、3.為生物合成提供了多種中間代謝物；l4.通過逆向反應合成多糖。2、HMP途徑途徑(磷酸戊糖途徑）磷酸戊糖途徑）6-P6-P葡萄糖葡萄糖+NADP+NADP+ + 6-P 6-P葡萄糖酸內酯葡萄糖酸內酯+ + NADPH+HNADPH+H+ + 6-P6-P葡萄糖酸內酯葡萄糖酸內酯 6-P6-P葡萄糖酸葡萄糖酸（容易進行）（容易進行） 6-P6-P葡萄糖酸葡萄糖酸+NADP+NADP+ + 5-P 5-P核酮糖核酮糖+ +COCO2 2+NADPH+H+NADPH+H+ + 本階段總反應：本階段總反應：6-P6-P葡萄糖葡萄糖+2NADP+2NADP+ +H+H2 2O 5-P-O 5-P-核

5、酮糖核酮糖+CO+CO2 2+2NADPH+2H+2NADPH+2H+ +6-P葡萄糖脫氫酶葡萄糖脫氫酶6-P葡萄糖酸內酯酶葡萄糖酸內酯酶6-P葡萄糖酸葡萄糖酸脫氫酶脫氫酶 H2O2、HMP途徑途徑(磷酸戊糖途徑）的兩個階段：磷酸戊糖途徑）的兩個階段：5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5-P5-P核糖核糖5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5-P5-P木酮糖木酮糖（轉酮酶的底物、連接（轉酮酶的底物、連接EMPEMP） 5-P5-P木酮糖木酮糖+5-P+5-P核糖核糖 7-P7-P景天庚酮糖景天庚酮糖+ +3-P3-P甘油醛甘油醛 7-P7-P景天庚酮糖景天庚酮糖+3-P+3-P甘油醛甘油醛 6-P6-P

6、果糖果糖+ +4-P4-P赤蘚糖赤蘚糖 5-P5-P木酮糖木酮糖+ +4-P4-P赤蘚糖赤蘚糖 6-P6-P果糖果糖+ +3-P3-P甘油醛甘油醛本階段總反應：本階段總反應： 3 35-P5-P核酮糖核酮糖 2 26-P6-P果糖果糖 + 1+ 13-P3-P甘油醛甘油醛 6 65-P5-P核酮糖核酮糖 4 46-P6-P果糖果糖 + 2+ 23-P3-P甘油醛甘油醛P戊糖異構酶戊糖異構酶表異構酶表異構酶轉酮酶轉酮酶轉醛酶轉醛酶轉酮酶轉酮酶P戊酮糖戊酮糖6 65-P5-P核酮糖核酮糖H2OH2O5 56-6-葡萄糖葡萄糖l6葡糖-6-磷酸+12NADP+ +6H2O 5葡糖-6-磷酸+12 N

7、ADPH+ +12 H+6CO2+Pil1.提供戊糖磷酸、還原力-供應合成原料；l2. 提供C3C7碳源；l 3、ED途徑途徑(又稱又稱2-酮酮-3-脫氧脫氧-6-磷酸葡糖酸途徑）磷酸葡糖酸途徑）2-酮-3-脫氧-6磷酸葡萄糖l細菌酒精發(fā)酵（與酵母菌酒精發(fā)酵比較）的優(yōu)缺點：l代謝快、代謝副產物少、不需供氧；生長PH高（細菌PH=5,酵母菌PH=3 、易被雜菌污染、對乙醇的耐受力低（細菌：7%，酵母菌：10%）CoASHNADH +CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP 草酰乙酸草酰乙酸 再生階段再生階段 檸檬酸的檸檬酸的生成階段生成階段 氧化脫氧化脫 羧階段羧階段NAD+FADN

8、AD+H2O、乙酰輔酶、乙酰輔酶A NAD+4.TCA循環(huán)循環(huán)l產能高；l提供各種碳架原料以合成各種發(fā)酵產品 。葡萄糖經(jīng)不同脫氫途徑后的產能效率的特點和差別葡萄糖經(jīng)不同脫氫途徑后的產能效率的特點和差別（二）遞氫和受氫（二）遞氫和受氫1、呼吸（、呼吸（respiration）又稱好氧呼吸，是一種最普遍又最重要的生物氧化或產能又稱好氧呼吸，是一種最普遍又最重要的生物氧化或產能方式，其特點是底物常規(guī)方式脫氫后，脫下的氫經(jīng)完整的方式，其特點是底物常規(guī)方式脫氫后，脫下的氫經(jīng)完整的呼吸鏈又稱電子傳遞鏈傳遞，最終被外源分子氧接受，產呼吸鏈又稱電子傳遞鏈傳遞，最終被外源分子氧接受，產生了水并釋放出生了水并釋放

9、出ATP形式的能量。形式的能量。電子傳遞鏈FADH22e-NADH-0.32+0.82-0.1830.52kJ/molATP酶2、無氧呼吸（、無氧呼吸（anaerobic respiration）又稱厭氧呼吸，指一類呼吸鏈末端的氫受體為外源又稱厭氧呼吸，指一類呼吸鏈末端的氫受體為外源無機氧化物的生物氧化。特點是底物經(jīng)常規(guī)途徑脫無機氧化物的生物氧化。特點是底物經(jīng)常規(guī)途徑脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終由氧化態(tài)的無機物氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終由氧化態(tài)的無機物或有機物受氫，并完成氧化磷酸化產能反應?；蛴袡C物受氫，并完成氧化磷酸化產能反應。見見P112硝酸鹽呼吸：在無氧條件下，兼性厭氧微生物以硝酸鹽

10、作為最硝酸鹽呼吸：在無氧條件下，兼性厭氧微生物以硝酸鹽作為最終終電子受體，把它還原成亞硝酸鹽等物質的生物學過程，稱為異電子受體，把它還原成亞硝酸鹽等物質的生物學過程，稱為異化性硝酸鹽還原作用（化性硝酸鹽還原作用（Dissimilative）又稱硝酸鹽呼吸。又稱硝酸鹽呼吸。2、無氧呼吸（、無氧呼吸（anaerobic respiration）（1）硝酸鹽呼吸）硝酸鹽呼吸(反硝化作用）（如地衣芽胞桿菌）反硝化作用）（如地衣芽胞桿菌）（2）硫酸鹽呼吸）硫酸鹽呼吸硫酸鹽呼吸：是一類稱作硫酸鹽還原細菌的嚴格厭氧菌在硫酸鹽呼吸：是一類稱作硫酸鹽還原細菌的嚴格厭氧菌在無氧無氧 條件下獲取能量的方式，其特點是

11、底物脫氫后，條件下獲取能量的方式，其特點是底物脫氫后，經(jīng)呼吸鏈遞氫，最終由末端氫受體硫酸鹽受氫，在遞氫的經(jīng)呼吸鏈遞氫，最終由末端氫受體硫酸鹽受氫，在遞氫的過程中與氧化磷酸化相偶聯(lián)而獲得過程中與氧化磷酸化相偶聯(lián)而獲得ATP。最終產物是最終產物是H2S（3）硫呼吸）硫呼吸硫呼吸：以無機硫作為呼吸鏈的最終氫受體產生硫呼吸：以無機硫作為呼吸鏈的最終氫受體產生H2S的的生物氧化作用生物氧化作用2、無氧呼吸（、無氧呼吸（anaerobic respiration）（4）鐵呼吸）鐵呼吸鐵呼吸：呼吸鏈的末端受體是鐵呼吸：呼吸鏈的末端受體是Fe3+。（5）碳酸鹽呼吸）碳酸鹽呼吸碳酸鹽呼吸：呼吸鏈的末端氫受體是碳

12、酸鹽呼吸：呼吸鏈的末端氫受體是CO2 或重或重碳酸鹽。碳酸鹽。（6）延胡索酸呼吸）延胡索酸呼吸延胡索酸呼吸：呼吸鏈的末端氫受體是延胡索酸，琥延胡索酸呼吸：呼吸鏈的末端氫受體是延胡索酸，琥珀酸是還珀酸是還 原產物。原產物。2、無氧呼吸（、無氧呼吸（anaerobic respiration）3、發(fā)酵（、發(fā)酵（fermentation）發(fā)酵：在無氧等外源氫受體的條件下，底物脫氫發(fā)酵：在無氧等外源氫受體的條件下，底物脫氫后所產生的還原力后所產生的還原力H未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某一內源性中間代謝物接受，以實現(xiàn)底物水平磷酸一內源性中間代謝物接受，以實現(xiàn)底物水平磷酸化產能的一類生物

13、氧化反應化產能的一類生物氧化反應(1)由由EMP途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵途徑中丙酮酸出發(fā)的發(fā)酵大腸桿菌：(PH4.2) 產氣腸桿菌： (PH5.3)V.P.試驗陽性甲基紅試驗陰性（橙黃色）V.P.試驗陰性甲基紅試驗陽性（紅色）（精氨酸）V.P試驗甲基紅試驗甲基紅試驗甲基紅試驗M.R甲基紅PH4.2(紅)6.2(黃) （2）HMP途徑途徑異型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵 凡葡萄糖經(jīng)發(fā)酵后除了主要產生乳酸外，還產生乙醇、乙酸和凡葡萄糖經(jīng)發(fā)酵后除了主要產生乳酸外，還產生乙醇、乙酸和CO2等多種產物的發(fā)酵。等多種產物的發(fā)酵。菌株有：腸膜明串珠菌、乳脂明串珠菌、短乳桿菌、兩歧雙菌株有：腸膜明串珠菌、乳脂明串珠菌、

14、短乳桿菌、兩歧雙歧桿菌等歧桿菌等經(jīng)典途徑經(jīng)典途徑P119雙歧桿菌途徑雙歧桿菌途徑P120（HK途徑）利用葡萄糖：乳酸、乙醇、利用葡萄糖：乳酸、乙醇、CO2、H2O利用核糖：乳酸、乙酸、利用核糖：乳酸、乙酸、 H2O利用果糖：乳酸、乙酸、利用果糖：乳酸、乙酸、 甘露醇、甘露醇、 CO2利用葡萄糖：乙酸、乳酸利用葡萄糖：乙酸、乳酸(腸膜明串珠菌等）（PK途徑）l人體腸道內生活著400百多種細菌，重達1.2公斤。細菌分為有害菌（致病菌）、有益菌（益生菌）、中和菌（調和菌），其中有益菌占50%，雙歧桿菌占有益菌的80%，約5公兩。 l機體與其正常菌群是作為一個整體存在的，它們相互依賴又相互制約，人類與

15、棲居于腸道的雙歧桿菌的關系也是如此。機體為雙歧桿菌的定植提供了許多有利條件，而雙歧桿菌在腸道中成為優(yōu)勢菌群又對維護機體的健康具有重要意義。 你了解嗎？l l某些內源性菌是革蘭氏陽性桿菌和球菌與腸粘膜密切結合，在腸粘膜的某些部位形成一層，稱之為膜菌群，而條件致病性的兼性厭氧菌則存在于腸腔中。雙歧桿菌通過磷壁酸與腸粘膜上皮細胞相互作用密切結合，與其他厭氧菌一起共同占據(jù)腸粘膜表面，形成一個生物學屏障，構成腸道的定植抗力，阻止致病菌、條件致病菌的定植和入侵。 雙歧桿菌在維持正常的腸蠕動方面具有重要作用，而正常的腸蠕動是阻止致病菌在腸道中定植的一個重要手段。如當使用蠕動抑制劑之后，再感染痢疾桿菌時，可造

16、成致命的后果。無菌動物腸道的蠕動、運送和排空能力均較弱,腸腔內偏堿性，Eh較高。而普通動物腸道中，由于雙歧桿菌等專性厭氧菌產酸，腸腔內處于酸性環(huán)境，Eh較低,具有調節(jié)腸道正常蠕動、維持生理功能的作用.對致病菌的拮抗作用,也是雙歧桿菌構成生物屏障的一個重要因素.試管內試驗證實它對痢疾桿菌、傷寒桿菌、乙型副傷寒桿菌、變形桿菌、致病性大腸桿菌、產氣莢膜梭菌、綠膿桿菌、葡萄球菌以及對某些真菌如白色念珠菌具有拮抗作用，其機理主要是雙歧桿菌發(fā)酵糖產生大量醋酸與乳酸，降低ph和Eh，抑制致病菌生長。此外，雙歧桿菌還產生細胞外糖苷酶，可以降解腸粘膜上皮細胞的復雜多糖。由于這些糖是潛在致病菌的受體，也是結合細菌

17、毒素的受體，所以通過這種酶的作用可以阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅貙δc粘膜上皮細胞的粘附。 l 雙歧桿菌可以合成多種維生素:如硫胺素、核黃素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、葉酸、維生素B12。當某些因素造成腸道菌群失調時，明顯地表現(xiàn)出維生素缺乏，證實了腸道菌群特別是占優(yōu)勢的雙歧桿菌等為機體提供各種維生素的重要意義。l雙歧桿菌對某些營養(yǎng)物質的吸收還具有促進作用:這是因為雙歧桿菌與其他厭氧菌產生的酸使環(huán)境中的pH和Eh下降，有利于二價鐵、維生素D及鈣的吸收。而無菌動物腸道內，缺乏細菌性代謝，Eh較高，不利于吸收二價鐵，所以易于發(fā)生低血色素性貧血。 l 當將大腸桿菌、糞鏈球菌及兩株副腐敗梭菌的特定菌與無菌小鼠腸聯(lián)后

18、，造成100%的小鼠發(fā)生肝腫瘤。若上述四株菌再加上長雙歧桿菌與無菌小鼠腸聯(lián)后，則使肝腫瘤發(fā)生率由100%下降到46%。上述實驗說明腸道內某些細菌可以產生致癌因子，而另外一些細菌如雙歧桿菌可能具有清除這些致癌因子的能力。雙歧桿菌尚具有降解N-亞硝胺的作用。雙歧桿菌除降解致癌因子，抑制腫瘤發(fā)生外，還對已經(jīng)形成的腫瘤具有抑制作用?？蛋祝?987）報告青春雙歧桿菌DM8504對小鼠H22腫瘤有抑制作用，對小鼠艾氏腹水癌有抗癌活性。將H22瘤細胞接種小鼠，于兩天后經(jīng)尾靜脈注射一定量青春雙歧桿菌DM8504活菌，每天1次，連續(xù)5天，對照組注射生理鹽水。自接種瘤細胞后16天處死，平均瘤重，實驗組與對照組有非

19、常顯著差異（P0.01）.不僅活菌有抗腫瘤作用,而且死菌也有作用.如Sekine報告，加熱殺死的嬰兒雙歧桿菌的細胞壁具有抗腫瘤作用，作用的強弱與細胞壁的完整性有關，完整的比受到破壞的細胞壁作用強?？鼓[瘤的機理是通過激活吞噬細胞的吞噬活性，而不具有直接的細胞毒作用。 l 雙歧桿菌能夠激活機體吞噬細胞的吞噬活性，提高抗感染能力?？蛋椎龋?987）利用青春雙歧桿菌DM8504死的和活的菌液（30億/ml）分別給小鼠注射，每天注射1次，連續(xù)3天，注射量分別為0.1、0.2、0.3ml作為實驗組。以同樣方法注射死的大腸桿菌液（30億/ml），作為對照。對免疫后5天測定吞噬細胞對雞紅細胞的吞噬率、吞噬指數(shù)

20、和脾臟指數(shù)研究表明：雙歧桿菌活菌對巨噬細胞有明顯的激活作用。雙歧桿菌在腸道定植，相當于自然自動免疫，可誘發(fā)機體的特異性免疫反應。將長雙歧桿菌分別與無菌的BALB/c小鼠（nu/+）和裸鼠(nu/nu)腸聯(lián)后，從兩種鼠的腸系膜淋巴結、肝、腎中，均能分離出雙歧桿菌，這種易位現(xiàn)象到第四周時，在nu/+小鼠中被終止，此時，利用巨噬細胞移動抑制試驗等證明，nu/+小鼠已經(jīng)建立了對這種易位的抵抗力。而nu/nu裸鼠，由于不能建立細胞免疫，始終不能制止易位。體液免疫在兩種鼠中均能建立，單聯(lián)后第1周可從膽汁中測出lgA抗體,但不能阻止易位。 l人體腸道內存在著需氧及兼性厭氧的革蘭氏陰性細菌，如大腸桿菌、變形桿

21、菌等，它們在生長、繁殖、死亡及崩解的過程中，不斷釋放出內毒素，經(jīng)門靜脈吸收入血后，構成血內毒素的主要來源，當腸道微生態(tài)處于平衡狀態(tài)時，雙歧桿菌以絕對的優(yōu)勢占據(jù)了腸道微生態(tài)空間，它有力地控制了腸道內的需氧及兼性厭氧的革蘭氏陰性桿菌的生長繁殖，使之以較低的數(shù)量存在于腸道中，從而減少了血內毒素的來源，降低了血內毒素的水平。 lKopmyno等（1980）證實：小白鼠因放射線照射引起腸道菌群失調，表現(xiàn)為雙歧桿菌減少，腸道桿菌等顯著增加，并從被照射動物的血液和組織中檢出了細菌脂多糖，這種內毒素血癥是由于作為膜菌群的雙歧桿菌減少，屏障作用減弱，而導致腸道桿菌在腸粘膜大量定植，增殖，裂解釋放內毒素進入血流的

22、結果?？蛋祝?987）以大腸桿菌、克雷伯氏肺炎桿菌、綠膿桿菌及普通變形桿菌的混合菌液灌服大白鼠，通過鱟試驗證明已誘發(fā)內毒素血癥。再用雙歧桿菌DM8504活菌灌胃治療，則鱟試驗轉為陰性，雙歧桿菌數(shù)量增加，腸道革蘭多氏陰性桿菌也降到正常水平。而未治療動物鱟試驗仍保持陽性。雙歧桿菌控制內毒素自癥的機理是使過多的革蘭氏陰性桿菌減少到正常水平，以減少內毒素釋放量。 l當用2KR的射線照射無菌小鼠后經(jīng)過兩周，分別與糞鏈球菌、假單胞菌、梭桿菌及大腸桿菌單聯(lián)，這些小鼠的存活時間均比未聯(lián)菌的無菌小鼠存活時間短，唯有與雙歧桿菌單聯(lián)的小鼠存活時間比未聯(lián)菌的小鼠長，雙歧桿菌的作用機理除具有保護造血器官的能力外，其他機

23、理尚不清楚 l蒙牛乳業(yè)集團2月1日在其斥資3億元新建成的亞洲最大的酸奶研發(fā)生產基地北京通州工廠處對外宣布：全球最大的乳品工業(yè)用菌種供應商丹麥科漢森有限公司將其研發(fā)的最新菌種產品LABS益生菌群授予蒙牛獨家使用，并與蒙牛聯(lián)合建立益生菌研究室，蒙牛將成為科漢森在中國的最大戰(zhàn)略合作伙伴。 據(jù)了解，LABS益生菌群產品是針對中國人的飲食和體質特點專門研發(fā)的，已經(jīng)開始上市銷售。有分析人士認為，近2年來中國的酸奶市場增長速度一直大大領先于整個乳業(yè)的增長，乳業(yè)價格戰(zhàn)已經(jīng)將各類乳產品價格逼至底線，酸奶更是“重傷員”。蒙牛借益生菌概念，打出技術牌，適當回歸酸奶產品理性價格，對乳業(yè)而言是一件好事，有可能引發(fā)乳業(yè)價

24、格戰(zhàn)的革命。(2005)怎樣選擇酸奶？國內首個擁有自主知識產權的國內首個擁有自主知識產權的乳酸菌菌種在蒙牛問世乳酸菌菌種在蒙牛問世發(fā)布日期: 2010-12-28 13:33:42 日前，從蒙牛乳業(yè)傳出喜訊，由蒙牛乳業(yè)聯(lián)合國內重點院校哈爾濱工業(yè)大學進行的“開發(fā)自主知識產權乳酸菌及發(fā)酵劑”科研項目取得突破性進展。其“一株高產胞外多糖的嗜熱鏈球菌及其全基因組序列”的成果通過了中國食品科學技術學會專家組的鑒定。鑒定委員會一致認為，該成果對自主開發(fā)國內乳酸菌菌種資源、生產具有我國自主知識產權的乳品發(fā)酵劑具有重要的意義，總體研究水平達到國際先進水平。 “良菌良菌”缺乏缺乏 制約酸奶行業(yè)制約酸奶行業(yè)發(fā)展發(fā)

25、展 近年來，隨著生活水平的不斷提高，越來越多的消費者正在把目光從最初的純牛奶向著高端奶、酸奶等功能化產品轉移。數(shù)據(jù)顯示，酸奶近3年產銷量增長速度達20%以上，大大超過其他乳品類的增長率，其中乳酸菌市場的發(fā)展尤為迅速。 據(jù)中國食品科學技術學會統(tǒng)計，國內乳酸菌產業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過160億元人民幣。但由于國內乳酸菌產業(yè)相對起步較晚，目前國內乳品企業(yè)生產酸奶大多使用進口品牌的乳酸菌菌種。中國農業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院任發(fā)政教授指出，行業(yè)面臨的首要問題就是產品中所應用的菌株生理功效無法得到保證，優(yōu)良菌株缺乏。 業(yè)內專家指出，蒙牛此次成功開發(fā)出擁有自主知識產權的乳酸菌種，不僅有望打破國內乳品企業(yè)使用“洋菌

26、種”的格局，國產酸奶用上具有我國自主知識產權的乳酸菌菌種，更對企業(yè)研發(fā)更適合國人體質現(xiàn)狀、保健功能更加完善有效的酸奶產品意義重大。蒙牛乳業(yè)負責人表示，蒙牛將會投入大量的資金使該項成果盡快轉化為生產力，為生產高端發(fā)酵乳 2005年，蒙牛就與全球最大的菌種研究供應商丹麥科漢森集團展開深入合作，雙方共同建立的“蒙?？茲h森益生菌合作實驗室”，在制定酸奶的菌種篩選和產品標準方面積累了先進而豐富的技術經(jīng)驗。不僅如此，蒙牛與中國社科院、中國農業(yè)大學等國內專業(yè)學術機構的廣泛合作，為國內的科技研發(fā)人員提供了一個非常好的平臺，也讓蒙牛在研發(fā)適合國人體質的益生菌種方面開始了最早的嘗試。 今年，蒙牛又與全球頂級企業(yè)逾

27、百年歷史的法國益生菌種公司丹尼斯克公司（DANISCO）合作，成立了蒙牛乳業(yè)集團海外工作站（巴黎），專攻國際乳品前沿技術，為蒙牛加大菌種的自主研發(fā)力度提供更多技術支持。由此，蒙牛研發(fā)與創(chuàng)新的觸角也由此深入歐洲，在世界范圍內汲取“中國智造”的源泉。 從領跑國內乳業(yè)市場，到今年躋身世界乳業(yè)16強，蒙牛依托科技創(chuàng)新不斷突破自我，滿足消費者多元化的消費需求。從獲批“國食健字號”保健酸奶冠益乳到創(chuàng)造性的融入植物甾醇與膳食纖維的特侖蘇醇纖牛奶，從全新升級的國內首款DHA藻油兒童牛奶未來星到專為女性研制的蒙牛新養(yǎng)道珍養(yǎng)牛奶，創(chuàng)新意識融入在蒙牛的每一款產品之中。蒙牛乳業(yè)負責人表示，未來，蒙牛將進一步加大企業(yè)在

28、科技創(chuàng)新方面的投入，在創(chuàng)新理念的引領下，運用現(xiàn)代科技精益求精，為消費者奉獻更多優(yōu)質產品，助力“中國智造”崛起于世界乳業(yè)舞臺。 來源： llL保加利亞乳桿菌：能夠維護良好的人體腸道系統(tǒng)及消化系統(tǒng)，取代腸道中不好的腐生菌，使腸道保持良好的消化能力。A嗜酸乳桿菌：可以起到美容養(yǎng)顏、延緩衰老 、健腦益智、解毒保肝、防癌、抗癌等功效。B雙岐桿菌：保護身體不受病原菌感染，抑制腸內腐敗情況，制造維他命，促進腸胃蠕動，并預防和治療腹瀉以及提高身體免疫力、分解致癌物。S嗜熱鏈球菌：健胃整腸，促進消化，提高免疫力。l l “美樂康菌茶寶”是廣州市智強生物科技有限公司研制的最新保健產品，由微型電腦芯片控制，只需每個

29、星期加入一定量的加有白糖的涼開水，就能全自動生產出高質量的保健圣水“活菌茶”，足夠五個人左右的家庭飲用。 該產品經(jīng)過權威部門檢測，生產出的“菌茶露”，每100毫升含有活性有益菌9億個，對人體最有好處的醋酸菌、乳酸菌、酵母菌、芽胞菌含量最高。飲用后，這些活性有益菌就會在體內大量繁殖，有力地抵制有害菌的生長，同時產生大量人體所需的葡萄酸、氨基酸、維生素、酵素等160多種有益物質，大大改善人們的腸胃功能，增強食欲，平衡體內元素，使人體真正達到平衡健康的目的，使人睡眠質量顯著提高，排便通暢，皮膚變好，精神振奮。經(jīng)常飲用，能祛病強身，美容保健，延年益壽。特別是其含有一種特殊抗癌物質，對防治癌癥有極其重大

30、的作用。 把“美樂康”益生菌作為日常飲料飲用，代替茶水，酸甜可口，清新可人，夏天作為冷飲消暑，更加舒適快感。配以不同的原料還可以調配出“活菌酸奶”、“活菌鈣奶”、“活菌奶茶”、“活菌可樂”、“活菌冰茶”等100多種不同口味最富營養(yǎng)的飲料，每個家庭一天所需要的開支才1-2元。由于含豐富的健身元素，經(jīng)常飲用，各種頑疾隨之消失，集飲料、保健、御疾于一體，是安全可靠的新型保健飲品。家中購買一臺“美樂康菌茶寶”，就象把一座營養(yǎng)加工廠搬回了家，捍衛(wèi)身體，永保健康！。 “美樂康菌茶寶”人人會用，只要按照說明每個星期加一次涼開水即可，可保常年生長，永不衰竭不用人工照管，“美樂康”即自我培植菌種，由于優(yōu)良的自潔

31、功能及高活力菌種，生產出的益生菌具有極強的存活能力和殺死有害病菌的能力，因此不必擔心菌種會死亡。 “美樂康菌茶寶”采用最先進的自控技術,全自動控制，自動模擬自然界有益細菌的最佳生長環(huán)境，用家庭普通照明電供電，全年不用關機，用電才200度左右,用電及省，加上每天的茶水等費用，每天的總花費僅有0.51元錢。 因此，正如國內外專家所說：擁有益生菌的美樂康，讓人人美麗，快樂和健康！l1 營養(yǎng)作用：乳糖20%30被子分解GS和半乳糖乳酸菌轉化人體吸收；提高對鈣磷鐵等吸收尤其是鈣；乳蛋白凝乳粒易吸收， 酪蛋白容易消化狀態(tài)；增加B種維生素B1、B2、B6、B12、煙酸、葉酸含量。2 提高機體的消化能力（如補

32、充大量的微生物消化酶）治療和緩解乳糖不耐癥等。3 調整腸道菌群延緩衰老促進腸道微生態(tài)平衡。4 抗菌作用尤其是拮抗腐敗菌作用。5 改善便秘產生SCFA促進腸蠕動。6 降低膽固醇和血氨作用 酸奶中含抗膽固醇因子（羥甲基戊二酸）。7 免疫賦活作用和抗癌作用。8 作為食療有保護肝功能防治慢性肝病的作用。9 抑制致病菌和條件致病菌，參與人的水鹽電介質平衡的調整有利于防止腹瀉。10 有利于三流運轉順利進行，促進微生態(tài)平衡保持內外環(huán)境穩(wěn)定。（嗜糖假單胞菌、銅綠假單胞菌等）（4）氨基酸發(fā)酵產能（）氨基酸發(fā)酵產能（Stickland反應）反應）以一種氨基酸作供氫體，以另一種氨基酸作為受以一種氨基酸作供氫體，以另

33、一種氨基酸作為受氫體而實現(xiàn)產能的獨特發(fā)酵類型。見氫體而實現(xiàn)產能的獨特發(fā)酵類型。見p118CH3CHNH2COOHCH2NH2COOH+ 2ADP+PiATP3CH3COOH+3NH3+CO2少數(shù)厭氧梭菌二、自養(yǎng)微生物產二、自養(yǎng)微生物產ATP和產還原力和產還原力（一）化能自養(yǎng)微生物（一）化能自養(yǎng)微生物還原還原CO2所需要的所需要的ATP和和H是通過氧化無機物是通過氧化無機物 而獲得的而獲得的NH4+、NO2-、H2S、S0、H2、Fe2+等等呼吸鏈的氧化磷酸化反應呼吸鏈的氧化磷酸化反應硝化細菌、鐵細菌、硫細菌、氫細菌硝化細菌、鐵細菌、硫細菌、氫細菌 等屬于化能自養(yǎng)類型等屬于化能自養(yǎng)類型（二）光能

34、營養(yǎng)微生物（二）光能營養(yǎng)微生物光能營養(yǎng)微生物光能營養(yǎng)微生物產氧產氧不產氧不產氧真核生物：藻類及綠色植物真核生物：藻類及綠色植物原核生物：藍細菌原核生物：藍細菌真細菌：光合細菌真細菌：光合細菌古細菌：嗜鹽菌古細菌：嗜鹽菌1.環(huán)式光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化 不產生氧不產生氧還原力來自還原力來自H2S等無機物等無機物產能與產還原力分別進行產能與產還原力分別進行特點：特點：電子傳遞途徑屬循環(huán)方式電子傳遞途徑屬循環(huán)方式2.非環(huán)式光合磷酸化非環(huán)式光合磷酸化 還原力來自還原力來自H2O的光解的光解同時產生還原力、同時產生還原力、ATP和和O2有有PS和和PS 2個光合系統(tǒng)個光合系統(tǒng)特點：特點：有氧條件下進行有

35、氧條件下進行3.嗜鹽菌紫膜的光合作用嗜鹽菌紫膜的光合作用一種只有嗜鹽菌才有的，無葉綠素或細菌葉綠素參與的獨特一種只有嗜鹽菌才有的，無葉綠素或細菌葉綠素參與的獨特的光合作用。的光合作用。嗜鹽菌嗜鹽菌細胞膜細胞膜紅色部分（紅膜）紅色部分（紅膜）紫色部分（紫膜）紫色部分（紫膜）主要含細胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷主要含細胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸鏈載體酸化的呼吸鏈載體在膜上呈斑片狀（直徑約在膜上呈斑片狀（直徑約0.5 m mm）獨立分布，其獨立分布，其總面積約占細胞膜的一半，主要由細菌視紫紅質總面積約占細胞膜的一半，主要由細菌視紫紅質組成。組成。實驗發(fā)現(xiàn)，在波長為實驗發(fā)現(xiàn)，在波長為550

36、-600 nm的光照下，嗜鹽菌的光照下，嗜鹽菌ATP的合成速率的合成速率最高，而這一波長范圍恰好與細菌視紫紅質的吸收光譜相一致。最高，而這一波長范圍恰好與細菌視紫紅質的吸收光譜相一致。紫膜的光合磷酸化紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡單的光合磷的最簡單的光合磷酸化反應酸化反應第二節(jié)第二節(jié) 微生物獨特的合成代謝途徑微生物獨特的合成代謝途徑一、生物固氮一、生物固氮 微生物將氮還原為氨的過程稱為生物固氮微生物將氮還原為氨的過程稱為生物固氮 具有固氮作用的微生物近具有固氮作用的微生物近80個屬，包括細菌、放線菌和藍個屬，包括細菌、放線菌和藍細菌細菌 根據(jù)固氮微生物與高等植物以及其他

37、生物的關系，可以把根據(jù)固氮微生物與高等植物以及其他生物的關系，可以把它們分為三大類它們分為三大類 自生固氮菌自生固氮菌共共 生固氮菌生固氮菌 聯(lián)合固氮菌聯(lián)合固氮菌 a.自生固氮菌自生固氮菌一類不依賴與它種生物共生而能獨立進行固一類不依賴與它種生物共生而能獨立進行固氮的生物氮的生物自自生生固固氮氮菌菌好氧：固氮菌屬、氧化亞鐵硫桿菌屬、藍細菌等好氧：固氮菌屬、氧化亞鐵硫桿菌屬、藍細菌等兼性厭氧：克雷伯氏菌屬、紅螺菌屬等兼性厭氧：克雷伯氏菌屬、紅螺菌屬等厭氧：巴氏梭菌、著色菌屬、縁假單脃菌屬等厭氧：巴氏梭菌、著色菌屬、縁假單脃菌屬等b.共生固氮菌共生固氮菌必須與它種生物共生在一起才能進行固氮的生物必

38、須與它種生物共生在一起才能進行固氮的生物共共生生固固氮氮菌菌非豆科：弗蘭克氏菌屬等非豆科：弗蘭克氏菌屬等滿江紅：滿江紅魚腥滿江紅：滿江紅魚腥 藍細菌等藍細菌等根根瘤瘤豆科植物：根瘤菌屬等豆科植物：根瘤菌屬等植植物物地衣：魚腥藍細菌屬等地衣：魚腥藍細菌屬等c.聯(lián)合固氮菌聯(lián)合固氮菌 必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進行固氮的生物必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進行固氮的生物聯(lián)聯(lián)合合固固氮氮菌菌根際根際：生脂固氮：生脂固氮 螺菌等螺菌等葉面葉面：克雷伯氏菌屬、固氮菌屬等：克雷伯氏菌屬、固氮菌屬等動物腸道動物腸道：腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等：腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等1固氮反應的條件固

39、氮反應的條件 ATP 還原力還原力H及其載體及其載體 固氮酶固氮酶 鎂離子鎂離子 厭氧微環(huán)境厭氧微環(huán)境 底物底物N2 2固氮的生化途徑固氮的生化途徑總反應：總反應：N2+8H+1824ATP 2NH3+H2 +1824ADP +1824P i固氮酶二、肽聚糖的合成二、肽聚糖的合成 肽聚糖是絕大數(shù)原核生物細胞壁所含有的獨特成肽聚糖是絕大數(shù)原核生物細胞壁所含有的獨特成分；它在細菌的生命活動中有著重要的功能。它分；它在細菌的生命活動中有著重要的功能。它是許多重要抗生素作用的物質基礎。是許多重要抗生素作用的物質基礎。 根據(jù)反應部位的不同可分成三個合成階段（共根據(jù)反應部位的不同可分成三個合成階段（共20

40、步）步）思考：6-p-GUDPG(PEP)磷酸烯醇式丙酮酸的作用？1.在細胞質中的合成在細胞質中的合成a.由葡萄糖合成由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺G和和N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸Mb.由由N-乙酰胞壁酸合成乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸核苷酸2.在細胞膜中的合成在細胞膜中的合成（細菌萜醇載體）3.在細胞膜外的合成在細胞膜外的合成青霉素的抑菌機制:抑制肽聚糖分子中肽橋的合成l抗菌藥物的作用機制，現(xiàn)多以干擾細菌的生化代謝過程來解釋。茲將幾種主要方式。簡介如下：l l圖37-2 細菌結構與抗菌藥作用部位示意圖l一、抗葉酸代謝l磺胺類與甲氧芐啶（TMP）可分別抑制二氫葉酸合成酶與二氫葉酸還原酶

41、，妨礙葉酸代謝，最終影響核酸合成，從而抑制細菌的生長和繁殖（見42章）。l二、抑制細菌細胞壁合成l細菌細胞膜外是一層堅韌的細胞壁，能抗御菌體內強大的滲透壓，具有保護和維持細菌正常形態(tài)的功能。細菌細胞壁主要結構成分是胞壁粘肽，由N-乙酰葡萄糖胺（GNAc）和與五肽相連的N-乙酰胞壁酸（MNAc）重復交替聯(lián)結而成。胞壁粘肽的生物合成可分為細胞質內、細胞膜與細胞膜外三個階段。細胞內粘肽前體的形成可被磷霉素與環(huán)絲氨酸所阻礙。磷霉素抑制有關酶系阻礙N-乙酰胞壁酸的形成；環(huán)絲氨酸通過抑制D-丙氨酸的消旋酶和合成酶阻礙了N-乙酰胞壁酸五肽的形成。細胞膜階段的粘肽合成可被萬古霉素和桿菌肽所破壞，它們能分別抑制

42、MNAc-五肽與脂載體結合并形成直鏈十肽二糖聚合物和聚合物轉運至膜外受體的過程及脫磷酸反應。青霉素與頭孢菌素類抗生素則能阻礙直鏈十肽二糖聚合物在細胞外的交叉聯(lián)接過程。青霉素等的作用靶位是細胞膜上的青霉素結合蛋白（PBPs），表現(xiàn)為抑制轉肽酶的轉肽作用，從而阻礙了交叉聯(lián)接。能阻礙細胞壁合成的抗生素可導致細菌細胞壁缺損。由于菌體內的高滲透壓，在等滲環(huán)境中水分不斷滲入。致使細菌膨脹、變形，在自溶酶影響下，細菌破裂溶解而死亡。l三、影響胞漿膜的通透性l細菌胞漿膜主要是由類脂質和蛋白質分子構成的一種半透膜，具有滲透屏障和運輸物質的功能。多粘菌素類抗生素具有表面活性物質，能選擇性地與細菌胞漿膜中的磷酯結合

43、；而制霉菌素和二性霉素等多烯類抗生素則僅能與真菌胞漿膜中固醇類物質結合。它們均能使胞漿膜通透性增加，導致菌體內的蛋白質、核苷酸、氨基酸、糖和鹽類等外漏，從而使細菌死亡。l四、抑制蛋白質合成l細菌為原核細胞，其核蛋白體為70S，由30S和50S亞基組成，哺乳動物是真核細胞，其核蛋白體為80S，由40S與60S亞基構成，因而它們的生理、生化與功能不同，抗菌藥物對細菌的核蛋白體有高度的選擇性毒性，而不影響哺乳動物的核蛋白體和蛋白質合成。多種抗生素能抑制細菌的蛋白質合成，但它們的作用點有所不同。能與細菌核蛋白體50S亞基結合，使蛋白質合成呈可逆性抑制的有氯霉素、林可霉素和大環(huán)內酯類抗生素（紅霉素等）。

44、能與核蛋白體30S亞基結合而抑菌的抗生素如四環(huán)素能阻止氨基酰tRNA向30S亞基的A位結合，從而抑制蛋白質合成。能與30S亞基結合的殺菌藥有氨基甙類抗生素（鏈霉素等）。它們的作用是多環(huán)節(jié)的。影響蛋白質合成的全過程，因而具有殺菌作用。l五、抑制核酸代謝l喹諾酮類藥物能抑制DNA的合成，利福平能抑制以DNA為模板的RNA多聚酶。四、四、 微生物次生代謝物的合成微生物次生代謝物的合成1.概念概念次生代謝物是指某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以結次生代謝物是指某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以結構簡單、代謝構簡單、代謝 途徑明確、產量較大的初生代謝物作途徑明確、產量較大的初生代謝物作前體，通過復雜的次生代謝途

45、徑所合成的結構復雜的前體，通過復雜的次生代謝途徑所合成的結構復雜的化合物?；衔?。初級代謝初級代謝:能使營養(yǎng)物質轉變成結構物質、對機體具有生理活性作用的物質或為機體生長提供能量的一類代謝初級代謝產物初級代謝產物:包括供機體進行生物合成的各種小分子前體物、單體、多聚物以及在能量代謝和代謝調節(jié)中起起作用的各種物質，如氨基酸、核苷酸等分子結構復雜 代謝途徑獨特 生長后期合成 產量低 生理功能不明確 合成受質?？刂?.次生代謝產物的種類次生代謝產物的種類抗生素：青霉素、鏈霉素、金霉素等抗生素：青霉素、鏈霉素、金霉素等 色素：花青素類、紅曲素等色素：花青素類、紅曲素等 毒素：白喉毒素、破傷風毒素、肉毒毒素、黃曲霉毒素等毒素：白喉毒素、破傷風毒素、肉毒毒素、黃曲霉毒素等 生物堿：麥角生物堿生物堿：麥角生物堿 生長刺激劑：赤霉素、吲哚乙酸、奈乙生長刺激劑：赤霉素、吲哚乙酸、奈乙 酸等酸等 維生素：硫胺素、核黃素、維生素：硫胺素、核黃素、B12、吡哆醛等、吡哆醛等 3.途徑途徑糖代謝延伸途徑糖代謝延伸途徑莽草酸延伸途徑莽草酸延伸途徑氨基酸延伸途徑氨基酸延伸途徑乙酸延伸途徑乙酸延伸途徑核苷酸、糖苷類、抗生素等核苷酸、糖苷類、抗生素等氯霉素等氯霉素等 抗生素、環(huán)絲氨酸等抗生素、環(huán)絲氨酸等抗生素、毒抗生素、毒 素等素等4.初生代謝途徑與次生代謝途