微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用ppt课件.pptx

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1、本章主要内容第一节微生物的代谢与调节的生化基础一、初级代谢和次级代谢二、代谢调节的部位三、与代谢调节有关的酶第二节微生物代谢的协调作用一、诱导作用二、分解代谢物的调节三、反馈调节四、能荷调节第三节代谢控制在工业发酵中的应用一、发酵工艺条件的控制二、菌种遗传特性的改变三、控制细胞膜的渗透性第一节微生物的代谢与调节 的生化基础1.代谢概述①新陈代谢:发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和,即:新陈代谢=分解代谢+合成代谢。新陈代谢又可分为初级代谢和次级代谢。②分解代谢是指把复杂的有机物分子分解成简单的化合物,并

2、释放能量的过程。一、初级代谢和次级代谢③合成代谢是指由简单化合物合成复杂的大分子的过程。④初级代谢是指微生物的生长、分化和繁殖所必需的代谢活动。⑤次级代谢是指非微生物生命活动所必需的代谢活动。2.初级代谢产物①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。②举例:氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。③特征:不同的微生物初级代谢产物基本相同;初级代谢产物合成过程是连续不断的。3.次级代谢产物①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

3、需的物质。②举例:抗生素、毒素、激素、色素等。③特征:不同的微生物次级代谢产物不同;微生物生长到一定阶段才产生。二、代谢调节的部位生物体的新陈代谢活动都是在细胞内进行的每个细胞内分子都不是独立的,而是相互联系分工合作,实际是像一个有一定组织结构的加工厂。细胞工厂的基本机件是生物催化剂—酶微生物细胞体内具有一整套精确、合理、经济、高效的代谢机构。生物体有自我调节的能力。近年来对生物细胞的研究表明:微生物代谢过程的自我调节表现在控制营养物质进入细胞,酶与底物的接触和代谢物的流向等三个环节上。许多化合物代谢所在的部位是

4、受到控制的:(P51图3-1)1、通道2、通量3、限制其基质有形接近三、与代谢调节有关的酶与微生物代谢调节有关的酶有同功酶、别构酶、多功能酶。指具有不同分子结构但催化相同反应的一组酶。不同点:体外:理化性质体内:催化特性、分布的部位、生物学功能每组同工酶中各种酶的异同:相同点:催化相同的化学反应,大多数是寡聚酶。同工酶的定义:(一)同功酶(一)同工酶同工酶的作用:对于适应不同的组织、器官的不同生理需要非常重要;是代谢调节的一种重要方式,它的主要功能在于其代谢调节。同功酶调节同功酶的主要功能在于其代谢调节,在一个分

5、支代谢途径中,如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶所催化时,则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。例如,大肠杆菌以天门冬氨酸为前体合成苏氨酸(Thr)、异亮氨酸(Ileu)、甲硫氨酸(Met)和赖氨酸(Lys)的代谢途径中有三种天门冬氨酸激酶的同功酶(AKI、AKII和AKIII)和两种高丝氨酸脱氢酶的同功酶(HSDHI和HSDHII)。其中AKI和HSDHI受到苏氨酸、异亮氨酸的反馈抑制和阻遏,AKII和HSDHII受甲硫氨酸的反馈抑制和阻遏;AKIII受赖氨酸的反馈抑制和阻遏。

6、(二)别构酶又称变构酶。有些酶的分子表面除了活性中心外,还具有重要的功能部位——调节中心调节中心可以与小分子的代谢物相结合,使酶分子的构象发生改变,从而影响酶的活性。这种作用叫变构效应(又叫别构效应);具有变构效应的酶叫变构酶,引起变构的小分子物质叫变构剂(调节物)。(二)别构酶变构酶(别构酶)是指一些含有2个或2个以上亚基的寡聚酶,在变构酶分子上,别构效应剂的调节部位一般远离活性中心,但活性部位与调节部位之间或者活性部位之间,存在着相互作用(变构效应,协同效应)。调节物与酶分子的调节部位结合之后,引起酶分子构象

7、发生变化,从而提高或降低活性部位的酶活性使酶活性升高的变构叫正变构,此时的变构剂叫正变构剂(正调节物);使酶活性降低的变构叫负变构,此时的变构剂叫负变构剂(负调节物)。(二)别构酶变构酶的特点:变构酶分子上除了活性中心外,还有调节中心。这两个中心处在酶蛋白的不同部位,有的在不同的亚基上,有的在同一亚基上。变构酶的v-[S]的关系不符合米氏方程,所以其曲线不是双曲线型。已知的变构酶都是寡聚酶。别构酶动力学曲线A.为非调节酶的曲线B.为别构酶的S形曲线别构酶的调节作用:不同的别构酶的调节物分子不同。有的别构酶具有同促

8、效应,有的别构酶具有异促效应,更多的别构酶酶是既具有同促效应又具有异促效应。别构酶的活性中心负责酶对底物的结合与催化别构中心则负责调节酶反应的速度。(三)多功能酶多功能酶一般指结构上只有一条多肽链,但具有两种或两种以上的催化活力或结合功能的蛋白质。现已有证据证明,多功能酶是由于部分或完全的基因融合而形成的。对上述同工酶、别构酶和多功能酶的探讨,将有助于阐明代谢过程的调节机

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