第五章微生物的代謝課件

第三節(jié)微生物獨特合成代謝途徑舉例

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定二、生物固氮三、微生物結(jié)構(gòu)大分子—肽聚糖的生物合成四、微生物次生代謝物的合成第三節(jié)微生物獨特合成代謝途徑舉例

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定Calvin循環(huán)厭氧乙酰-CoA途徑逆向TCA循環(huán)途徑羥基丙酸途徑

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定Calvin循環(huán)（P131圖5-30）自養(yǎng)生物固定CO2的主要途徑羧化反應(yīng)還原反應(yīng)CO2

受體再生

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定厭氧乙酰-CoA途徑/活性乙酸途徑CO2固定非循環(huán)式化能自養(yǎng)細菌產(chǎn)乙酸菌、硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌等

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定逆向TCA循環(huán)途徑綠色硫細菌CO2受體：草酰乙酸

一、自養(yǎng)微生物的CO2固定羥基丙酸途徑少數(shù)綠色硫細菌電子供體：H2、H2

S2CO2+4〔H〕+3ATP

草酰乙酸第二節(jié)微生物獨特的合成代謝途徑二、生物固氮

生物固氮：微生物將分子氮還原為氨的過程N2NH3Microbe第二節(jié)微生物獨特的合成代謝途徑二、生物固氮

（一）固氮微生物（二）固氮的生化機制（三）好氧菌固氮酶避氧害機制第二節(jié)微生物獨特的合成代謝途徑二、生物固氮

（一）固氮微生物分類根據(jù)：固氮微生物與高等植物以及其他生物的關(guān)系自生固氮菌共生固氮菌

聯(lián)合固氮菌

近80多個屬1.自生固氮菌不依賴與它種生物共生能獨立進行固氮自生固氮菌好氧：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、紅螺菌屬等厭氧：巴氏梭菌、著色菌屬、縁假單脃菌屬等2.共生固氮菌必須與它種生物共生在一起才能進行固氮共生固氮菌非豆科：弗蘭克氏菌屬等滿江紅：滿江紅魚腥藍細菌等根瘤豆科植物：根瘤菌屬等植物地衣：魚腥藍細菌屬等

必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進行固氮聯(lián)合固氮菌根際：生脂固氮螺菌芽胞桿菌屬等葉面：克雷伯氏菌屬、固氮菌屬等動物腸道：腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等（二）固氮的生化機制

生物固氮反應(yīng)的6要素測定固氮酶活力的乙炔還原法固氮的生化途徑固氮酶的產(chǎn)氫反應(yīng)（二）固氮的生化機制

生物固氮反應(yīng)的6要素ATP的供應(yīng)

還原力[H]及其傳遞載體固氮酶

鎂離子

嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境

還原底物-N2（二）固氮的生化機制

生物固氮反應(yīng)的6要素固氮酶

固二氮酶

固二氮酶還原酶替補固氮酶：

P135圖5-5如何測定固氮酶的活性呢？（二）固氮的生化機制

2.測定固氮酶活力的乙炔還原法微量克氏定氮法同位素法乙炔還原法（二）固氮的生化機制

2.測定固氮酶活力的乙炔還原法N2NH3C2H2

C2

H4優(yōu)點：靈敏度高設(shè)備較簡單成本低廉操作方便固氮酶固氮酶（二）固氮的生化機制

3.固氮的生化途徑參見P136圖5-34（二）固氮的生化機制

3.固氮的生化途徑NH4+相應(yīng)的氨基酸a-酮酸（二）固氮的生化機制

4.固氮酶的產(chǎn)氫反應(yīng)2H++2eH2固氮酶N2NH3多數(shù)固氮菌：氫化酶固氮酶1.好氧性自生固氮菌的抗氧保護機制（三）好氧菌固氮酶避氧害機制（1）呼吸保護（2）構(gòu)象保護（三）好氧菌固氮酶避氧害機制2.藍細菌固氮酶的抗氧保護機制（1）分化出特殊的還原性異形胞（2）非異形胞藍細菌固氮酶的保護項圈藻Anabeana是魚腥藻屬,一種能固氮的菌。表面部透明的小細胞（右數(shù)第三個）是異型胞。這個異型胞能固氮。左邊又大又亮的細胞靜息孢子。（三）好氧菌固氮酶避氧害機制3.豆科植物根瘤菌固氮酶的抗氧保護機制微好氧條件下，固氮根瘤菌根毛皮層類菌體

類菌體周膜（豆血紅蛋白）第三節(jié)微生物獨特合成代謝途徑舉例三、微生物結(jié)構(gòu)大分子—肽聚糖的生物合成大數(shù)原核生物細胞壁含有在細菌的生命活動中有著重要的功能許多重要抗生素作用的物質(zhì)基礎(chǔ)二、肽聚糖的生物合成

（一）在細胞質(zhì)中的合成2.由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸2.在細胞膜中的合成3.在細胞膜外的合成第三節(jié)微生物獨特合成代謝途徑舉例四、微生物次生代謝物的合成初級代謝：普遍存在于一切生物中。

微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動所必需的物質(zhì)和能量的過程，稱為初級代謝。（一）什么叫微生物的次生代謝？

~是指微生物合成一些對微生物本身的生命活動沒有明確功能的物質(zhì)的過程。次生代謝的產(chǎn)物就是次生代謝物圖中央是青霉菌，周圍是致病細菌。距青霉素最遠的細菌個大、色濃，活力十足；距青霉菌較近的細菌個較小、色較淺，活力較差；而最接近青霉菌的細菌個最小、色發(fā)白，顯然已經(jīng)死亡抗生素毒素?zé)煵菀盎鸩【a(chǎn)生的野火毒素稻綠核菌子實體的形態(tài)健粒子實體黃色有薄膜包被墨綠色橙黃色淡黃色中心：白色肉質(zhì)塊色素微生物此生代謝產(chǎn)物合成途徑糖代謝延伸途徑莽草酸延伸途徑氨基酸延伸途徑乙酸延伸途徑核苷酸、糖苷類、抗生素等氯霉素等抗生素、環(huán)絲氨酸等抗生素、毒素等第四節(jié) 微生物的代謝調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn)一、微生物的代謝調(diào)節(jié)二、代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用一、微生物的代謝調(diào)節(jié)

微生物代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點：精確、可塑性強，細胞水平的代謝調(diào)節(jié)能力超過高等生物。成因：細胞體積小，所處環(huán)境多變一、微生物的代謝調(diào)節(jié)舉例：大腸桿菌細胞中存在2500種蛋白質(zhì)，其中上千種是催化正常新陳代謝的酶。每個細菌細胞的體積只能容納10萬個蛋白質(zhì)分子，所以每種酶平均分配不到100個分子。一、微生物的代謝調(diào)節(jié)組成酶：經(jīng)常以高濃度存在誘導(dǎo)酶：在底物或其類似物存在時才合成，誘導(dǎo)酶的總量占細胞總蛋白含量的10%代謝調(diào)控調(diào)節(jié)代謝流粗調(diào)細調(diào)二、代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)發(fā)酵的目的：代謝調(diào)節(jié)的目的：打破微生物的代謝控制體系使代謝朝著人們希望的方向進行二、代謝調(diào)節(jié)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用一、應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株解除正常的反饋調(diào)節(jié)二、應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)三、控制細胞膜的滲透性一、應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株解除正常的反饋調(diào)節(jié)天冬氨酸天冬氨酸磷酸天冬氨酸半醛高絲氨酸

蘇氨酸

甲硫氨酸

C.glutamicum的代謝調(diào)節(jié)與賴氨酸生產(chǎn)賴氨酸為反饋抑制為阻遏AKHSDH二、應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié)★抗反饋抑制突變株——對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐?，或兩者兼有之的菌株★抗反饋控制突變株獲得：終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株營養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株