微生物的类群与微生物的代谢

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1、第二节微生物的类群与微生物的代谢调控1第一发酵工业中常微生物的类群2微生物的类群庞杂原核生物界：例如细菌、蓝藻真菌界：例如酵母菌原生生物界：例如草履虫、变形虫病毒：例如艾滋病毒、脊髓灰质炎病毒目前已经知道的微生物约有10万种，分布在以下各界中：3农田上层15cm处微生物的数量微生物每克土壤中的数量细菌9.8×107放线菌2.0×106真菌1.2×105藻菌2.5×104原生动物3.0×1044菌落数与空气清洁度的关系空气清洁度菌落数最清洁的空气1-2洁净空气30个以下普通空气30-150轻度污染空气30

2、0以下严重污染空气301以上5一、细菌1、细菌的结构62、细菌的繁殖：细菌主要是以二分裂的方式进行繁殖7细菌是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要参与者8葡萄球菌球菌9双球菌（肺炎、支气管炎、中耳炎）10链球菌11杆菌12大肠杆菌13二、放线菌1、放线菌的形态142、放线菌的结构气生菌丝孢子丝孢子基内菌丝培养基153、放线菌的分布放线菌在自然界分布很广，在土壤、堆肥和湖底、河底的淤泥等处，尤其在土壤中种类和数量很多。4

3、、放线菌的繁殖放线菌没有有性繁殖，主要通过形成无性胞子形式进行无性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子在适宜环境里发芽形成新的菌丝体。16放线菌（actinomycetes）是原核生物中的一个类群。因其菌落呈放射状而得名放线菌与人类的关系极为密切。人们到医院去看病，医生根据病人的病因，往往开些链霉素、土霉素、四环素、氯霉素、红霉素、庆大霉素等抗生素药物，这些抗生素药物都是放线菌为我们制造的。17三、真菌真菌有多种繁殖方式，但在自然界中主要以形成孢子的方式进行繁殖。孢子分为无性孢子和有性孢子两种18在食品中最常

4、见的担子菌19黑曲霉根霉20青霉菌青霉菌可引起果蔬等的病害，如引起柑桔的病害而造成较大损失。但有些青霉菌能产生有经济价值的有机酸，如柠檬酸，葡萄糖酸等。在医药上常用的青霉素的产生菌是产黄青霉211、酿酒（啤、白、果）和面包的生产；2、单细胞蛋白的生产；3、医药化工：酵母片、核酸、细胞色素C、辅酶A、ATP、麦角固醇、谷胱甘肽、凝血质等。4、生物试剂：用于生化和M学研究的酵母海藻糖、酵母浸出汁、酵母粉等。22即：发酵工业中常用的微生物：细菌放线菌酵母菌霉菌23第二、微生物的代谢调节和代谢工程24从自然界分

5、离的菌种产品基因工程诱变育种诱变育种生产用菌种扩大培养原料微生物菌体代谢产物分离　提纯发酵罐发酵条件控制接种培养基配置灭菌25一、微生物的代谢类型和自我调节1.代谢类型：分解代谢和合成代谢。相互关联，相互制约。细胞优先合成异化可维持更快生长的化合物的酶。利用完后，再合成下一个酶。2.微生物自我调节部位：①细胞膜的屏障作用（多数亲水分子）和通道；②控制通量，调节酶量和改变酶分子活性；③限制基质的有形接近，可存在于不同细胞器各个代谢库中，其酶量差别大。26酶调节的主要方式酶合成的调节酶活性的调节273、两种

6、调节的对比酶合成的调节酶活性的调节不同点调节对象通过酶量的变化控制代谢速率控制酶活性，不涉及酶量变化调节效果相对缓慢快速、精细调节机制基因水平调节，调节控制酶合成代谢调节，它调节酶活性相同点细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。28二、微生物的代谢产物初级代谢产物定义：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。举例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。特征：1）不同的微生物初级代谢产物基本相同；2）初级代谢产物合成过程是连续不断的。29微生物的代谢产物次级代谢产

7、物定义：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。举例：抗生物、毒素、激素、色素等。特征：1）不同的微生物次级代谢产物不同；2）抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有机化合物。30三、代谢工程代谢网络理论：将细胞的生化反应以网络整体来考虑，而不是孤立地来考虑。将代谢网络分流处的代谢产物称为节点，对终产物合成起决定作用的少数节点称主节点。1.改变代谢途径2.扩展代谢途径3.转移或构建新的代谢途径31目的最大限度积累对人类有用的代谢产物措

8、施改变微生物遗传特性控制生产过程种各种条件321、改变代谢途径实例人工控制黄色短杆菌的代谢过程生产赖氨酸；33天冬氨酸人工控制黄色短杆菌的代谢过程生产赖氨酸中间产物Ⅰ天冬氨酸激酶中间产物Ⅱ甲硫氨酸苏氨酸高丝氨酸高丝氨酸脱氢酶不能合成可以大量积累赖氨酸人工诱变的菌种不能产生342、扩展代谢途径引入外源基因后，使原来的代谢途径向后延伸，产生新的末端产物；如：2-KLG合成。引入外源基因后，使原来的代谢途径向前延伸，可利用新的原料。如：啤酒酵母淀