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温州第二中学黄龙校区 陈靓,二、微生物的代谢,二、微生物的代谢,微生物的代谢与其他生物相比,有什么不同？为什么？,思考：,微生物的代谢异常旺盛,微生物的表面积与体积的比，约为同等重量成年人的三十万倍。,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 乳酸菌每小时产生的乳酸能达到自身重量的成千上万倍,微生物化工厂,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,（一）、微生物的代谢产物,什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？,是,否,一直产生,生长到一定阶段产生,细胞内,是,否,细胞内或外,氨基酸、核苷酸多糖、维生素等,抗生素、毒素色素、激素等,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,实例：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。,分解葡萄糖的酶是大肠杆菌细胞内一直存在的酶组成酶,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诱导酶,抑制,葡萄糖,中间产物,-酮戊二酸,谷氨酸,实例2：谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径,谷氨酸脱氢酶,NH4+,分析：、两实例的共同点是：、由两实例区别得出：,微生物代谢调控主要是过酶的调节来实现的,实例，通过调节酶的合成，控制代谢过程实例，通过调节酶的活性，控制代谢过程,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）原核生物基因表达的调控，如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的浪费，增强微生物对环境的适应能力。,酶合成调节,酶活性调节的机制,通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节。,微生物能通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率。,酶活性调节,酶活性调节的特点,酶活性调节的意义,避免代谢产物积累过多,快速、精确,两者的区别：,a.从调节对象看：b.从调节效果看：c.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；,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；酶活性调节是代谢水平调节，它调节酶活性。,酶合成调节和酶活性调节的比较,酶合成的诱导酶合成的阻遏,酶活性的激活酶活性的抑制,调节基因的表达,通过代谢产物与酶的可逆性结合来调节,酶种类改变(增加或减少),酶活性发生变化,间接、较慢,快速、精细,既保证代谢需要,又避免物质和能量的浪费,增强适应性,避免代谢产物积累过多,同时存在,密切配合,协调起作用.,思考：要想提高谷氨酸的产量，可以采取什么措施?,（三）、微生物代谢的人工控制,控制生产过程中的条件,改变微生物的遗传特性,改变细胞膜的透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外面，解除谷氨酸的抑制作用。,抑制,天冬氨酸,中间产物,黄色短杆菌合成赖氨酸的途径,中间产物,高丝氨酸,甲硫氨酸,苏氨酸,赖氨酸,天冬氨酸激酶,高丝氨酸脱氢酶,+,思考要想提高赖氨酸的产量,可以采取什么措施？,诱变育种.选育不能合成高丝氨酸脱氢酶的菌种用于生产.,概念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。分类根据培养基的物理状态分固体发酵和液体发酵根据生成的产物分抗生素发酵、维生素发酵、氨基酸发酵等根据发酵过程对氧的需求分厌氧发酵(如酒精发酵、乳酸发酵)和需氧发酵(如抗生素发酵、氨基酸发酵),（四）、发酵,乳糖代谢基因表达调控（环境中没有乳糖时的基因状态）,乳糖代谢基因表达调控（环境中具有乳糖时的基因状态）,