江南大學(xué)微生物綜合江南大學(xué)微生物綜合第1頁合成代謝anabolism

在合成酶系催化下，由簡單小分子、能量（ATP）和還原力（[H]）一起合成復(fù)雜生物大分子過程。分解代謝catabolism

指復(fù)雜有機(jī)分子經(jīng)過分解代謝酶系催化產(chǎn)生簡單分子、能量(ATP)、和還原力（[H]）過程。復(fù)雜分子(有機(jī)物)分解代謝酶系合成代謝酶系簡單分子+ATP+[H]江南大學(xué)微生物綜合第2頁江南大學(xué)微生物綜合第3頁分解代謝三個(gè)階段將大分子營養(yǎng)物質(zhì)降解成氨基酸、單糖、脂肪酸等小分子物質(zhì)。深入降解成為簡單乙酰輔酶A、丙酮酸、及能進(jìn)入TCA循環(huán)中間產(chǎn)物。將第二階段產(chǎn)物完全降解生成CO2

，并將前面形成還原力（NADH2）經(jīng)過呼吸吸鏈氧化、同時(shí)形成大量ATP。江南大學(xué)微生物綜合第4頁微生物代謝特點(diǎn)多樣性適應(yīng)性可控性江南大學(xué)微生物綜合第5頁初級代謝和初級代謝產(chǎn)物初級代謝primarymetabolism

微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動物質(zhì)和能量過程。初級代謝產(chǎn)物primarymetabolites

包含全部與細(xì)胞合成相關(guān)物質(zhì)如：氨基酸、核苷酸、乙醇、有機(jī)酸、酶江南大學(xué)微生物綜合第6頁次級代謝和次級代謝產(chǎn)物次級代謝secondarymetabolism

微生物在一定生長時(shí)期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物生命活動無顯著確切功效物質(zhì)過程。次級代謝產(chǎn)物secondarymetabolites

抗生素、激素、生物堿、色素、維生素等江南大學(xué)微生物綜合第7頁江南大學(xué)微生物綜合第8頁第一節(jié)微生物代謝一、微生物能量代謝新陳代謝中關(guān)鍵問題：能量代謝能量代謝中心任務(wù)：是生物體怎樣把環(huán)境中各種形式最初能源轉(zhuǎn)換成為對一切生命活動都能使用通用能源。生物體能量代謝實(shí)質(zhì)：ATP和酰基輔酶A、?；姿岬壬珊屠脝栴}。即ATP生成和利用問題。江南大學(xué)微生物綜合第9頁能源轉(zhuǎn)化江南大學(xué)微生物綜合第10頁（一）生物氧化反應(yīng)一系列酶在溫和條件下按一定次序催化放能分階段進(jìn)行釋放能量個(gè)別貯藏在能量載體中江南大學(xué)微生物綜合第11頁生物氧化與普通氧化反應(yīng)區(qū)分比較項(xiàng)目燃燒生物氧化步驟一步式快速反應(yīng)多步式梯級反應(yīng)條件激烈溫和催化劑無酶產(chǎn)能形式熱、光大個(gè)別為ATP能量利用率低高江南大學(xué)微生物綜合第12頁生物氧化反應(yīng)三個(gè)階段脫氫：一個(gè)失去電子或氫過程電子供體：被氧化物質(zhì)電子受體：接收電子物質(zhì)遞氫：電子供體氧化脫下氫交給氫載體，并經(jīng)過多個(gè)載體完成電子從供體到受體傳遞不直接交給電子受體受氫：最終電子受體接收載體上電子過程江南大學(xué)微生物綜合第13頁（二）電子載體自由擴(kuò)散型NAD+和NADP+，氫原子載體電極正確還原電勢相同，功效不一樣NAD+/NADH直接參加產(chǎn)能反應(yīng)NADP+/NADPH主要參加合成反應(yīng)與細(xì)胞膜緊密結(jié)合型電子傳遞系統(tǒng)或電子傳遞鏈組成：多酶體系，一系列能夠進(jìn)行氧化和還原載體分布：不對稱排列在膜上，定向有序傳遞江南大學(xué)微生物綜合第14頁（三）生物能產(chǎn)生借助于磷酸化反應(yīng)ADP形成ATP，實(shí)現(xiàn)能量存放江南大學(xué)微生物綜合第15頁1.底物水平磷酸化生物氧化過程中生成含有高能鍵化合物在酶作用下，直接將能量轉(zhuǎn)給ADP（GDP）生成ATP（GTP）存在于呼吸和發(fā)酵過程中發(fā)酵過程中唯一能量獲取方式江南大學(xué)微生物綜合第16頁微生物代謝中底物水平磷酸化高能化合物底物水平磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)形成高能分子1,3-二磷酸甘油酸

→3-磷酸甘油酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸

→丙酮酸ATP琥珀酰輔酶A→琥珀酸GTP乙酰磷酸

→乙酸ATP丙酰磷酸

→丙酸ATP丁酰磷酸

→丁酸ATP甲酰四氫葉酸

→甲酸ATP江南大學(xué)微生物綜合第17頁2.電子傳遞氧化磷酸化生物氧化中伴伴隨電子傳遞發(fā)生磷酸化作用發(fā)生在呼吸作用（有氧或無氧）中呼吸時(shí)大多數(shù)伴隨ATP合成經(jīng)典呼吸鏈：3分子ATP，2分子ATP（黃素蛋白起始）江南大學(xué)微生物綜合第18頁化學(xué)滲透學(xué)說(chemiosmotichypothesis)江南大學(xué)微生物綜合第19頁呼吸過程中ATP形成江南大學(xué)微生物綜合第20頁3.光合磷酸化只發(fā)生在光合細(xì)胞中循環(huán)式光合磷酸化：反應(yīng)產(chǎn)物只有ATP非循環(huán)式光合磷酸化：反應(yīng)產(chǎn)物是ATP、氧和NADPH

江南大學(xué)微生物綜合第21頁循環(huán)式光合磷酸化

江南大學(xué)微生物綜合第22頁非循環(huán)式光合磷酸化

江南大學(xué)微生物綜合第23頁（四）微生物能量代謝多樣性能源物質(zhì)多樣性能源物質(zhì)在微生物中代謝路徑多樣性不一樣環(huán)境條件下微生物產(chǎn)能方式多樣性江南大學(xué)微生物綜合第24頁不一樣微生物中葡萄糖降解路徑分布

微生物EMP（%）HMP（%）ED（%）釀酒酵母8812－產(chǎn)朊假絲酵母66～8119～34－灰色鏈霉菌973－產(chǎn)黃青霉7723－大腸桿菌7228－銅綠假單胞菌－2971嗜糖假單胞菌－－100枯草芽孢桿菌7426－氧化葡糖桿菌－100－真養(yǎng)產(chǎn)堿菌－－100運(yùn)動發(fā)酵單胞菌－－100藤黃八疊球菌7030－江南大學(xué)微生物綜合第25頁二.化能營養(yǎng)型微生物能量代謝（一）能源化合物有機(jī)化合物糖類、醇、醛、有機(jī)酸、氨基酸、烴類、芳香族化合物葡萄糖：化能有機(jī)營養(yǎng)型微生物主要能源其它單糖代謝轉(zhuǎn)化為糖酵解中間產(chǎn)物多糖經(jīng)轉(zhuǎn)化或降解其它非糖有機(jī)化合物經(jīng)轉(zhuǎn)化進(jìn)入葡萄糖降解路徑有機(jī)能源化合物代謝基礎(chǔ)路徑：葡萄糖降解路徑或單糖降解路徑江南大學(xué)微生物綜合第26頁（二）能源化合物生物氧化生物氧化形式：某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫、失去電子生物氧化過程：脫氫（或電子），遞氫（或電子），受氫（或電子）生物氧化功效：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]、產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化類型：有氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵

江南大學(xué)微生物綜合第27頁1、有氧呼吸aerobicrespiration以分子氧作為最終電子受體生物氧化作用需氧和兼性厭氧微生物在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸江南大學(xué)微生物綜合第28頁（1）與磷酸化作用相偶聯(lián)

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+68800卡（個(gè)別轉(zhuǎn)化成ATP）（2）不與磷酸化作用相偶聯(lián)

C6H12O6+H2O+O2→C6H12O7+H2O2+能量

（不能轉(zhuǎn)化成ATP）江南大學(xué)微生物綜合第29頁2、無氧呼吸anaerobicrespiration以外源無機(jī)氧化物（少數(shù)為有機(jī)氧化物）作為最終電子受體生物氧化作用。一些厭氧微生物和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行有沒有氧呼吸無氧呼吸產(chǎn)生ATP比有氧呼吸少。江南大學(xué)微生物綜合第30頁（1）外源電子受體為無機(jī)物硝酸鹽、硫酸鹽、硫、鐵、碳酸鈣脫氮小球菌反硝化作用C6H12O6+4NO3-→6CO2+6H2O+2N2+42900卡（2）外源電子受體為有機(jī)物延胡索酸、甘氨酸、二甲基亞砜、氧化三甲基胺Escherichia延胡索酸呼吸延胡索酸+[2H]→琥珀酸江南大學(xué)微生物綜合第31頁3、發(fā)酵作用fermentation在沒有外源最終電子受體時(shí)發(fā)生生物氧化作用叫發(fā)酵作用。電子受體為內(nèi)源性中間代謝產(chǎn)物3-磷酸甘油醛+Pi+乙醛→1、3-二磷酸甘油酸+乙醇江南大學(xué)微生物綜合第32頁呼吸作用與發(fā)酵作用比較相同點(diǎn)：氧化時(shí)，底物上脫下氫和電子都和相同載體結(jié)合，形成NADH和FADH。不一樣點(diǎn)：

NADH和FADH上電子和氫去路不一樣。消耗1分子葡萄糖產(chǎn)生ATP數(shù)量不一樣。江南大學(xué)微生物綜合第33頁化能營養(yǎng)型微生物代謝產(chǎn)能方式產(chǎn)能方式有氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵環(huán)境條件有氧無氧無氧終電子受體起源環(huán)境，外源性環(huán)境，外源性胞內(nèi)，內(nèi)源性性質(zhì)分子氧化合物（通常為無機(jī)物）代謝中間產(chǎn)物能進(jìn)行該代謝產(chǎn)能方式微生物專性好氧微生物兼性好氧微生物微嗜氧微生物專性厭氧微生物兼性好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厭氧微生物專性厭氧微生物江南大學(xué)微生物綜合第34頁三、葡萄糖分解代謝與工業(yè)發(fā)酵

葡萄糖丙酮酸

路徑------EMP、HMP、ED、PK丙酮酸？產(chǎn)物

進(jìn)行各種發(fā)酵，普通以產(chǎn)物來命名。無氧條件下江南大學(xué)微生物綜合第35頁EMP路徑ED路徑（單磷酸己糖路徑）江南大學(xué)微生物綜合第36頁HMP路徑江南大學(xué)微生物綜合第37頁TCA循環(huán)江南大學(xué)微生物綜合第38頁P(yáng)K路徑PPK路徑PHK路徑江南大學(xué)微生物綜合第39頁1.乙醇發(fā)酵酵母菌乙醇發(fā)酵[EMP路徑]

C6H12O6+2ADP→2C2H5OH+2ATP+2CO2+2H2O細(xì)菌乙醇發(fā)酵(運(yùn)動發(fā)酵單胞菌)[ED路徑]

C6H12O6+ADP→2C2H5OH+ATP+2CO2+H2O江南大學(xué)微生物綜合第40頁酵母酒精發(fā)酵江南大學(xué)微生物綜合第41頁酵母發(fā)酵類型類型條件受氫體ATP主要產(chǎn)物Ⅰ酸性乙醛2乙醇Ⅱ亞硫酸氫鈉磷酸二羥丙酮0甘油Ⅲ堿性磷酸二羥丙酮0甘油、乙醇、乙酸江南大學(xué)微生物綜合第42頁2.

乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸發(fā)酵稱同型乳酸發(fā)酵菌種：德氏乳桿菌、保加利亞乳桿菌、酪乳桿菌C6H12O6+2ADP→2乳酸+2ATP江南大學(xué)微生物綜合第43頁異型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外還有乙醇和CO2發(fā)酵菌種：短乳桿菌、甘露乳桿菌、巴氏乳桿菌C6H12O6→乳酸+乙醇+CO2

江南大學(xué)微生物綜合第44頁同型乳酸發(fā)酵路徑江南大學(xué)微生物綜合第45頁3.混合酸發(fā)酵微生物將葡萄糖轉(zhuǎn)變成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、氫氣、二氧化碳等各種產(chǎn)物生物學(xué)過程。甲基紅試驗(yàn)（M.R.反應(yīng)）

將細(xì)菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，置37℃培養(yǎng)48小時(shí)，然后沿管壁加入甲基紅指示劑,呈紅色者為陽性,不呈紅色者為陰性。MR反應(yīng)結(jié)果：

大腸桿菌為陽性，產(chǎn)氣桿菌為陰性江南大學(xué)微生物綜合第46頁4.丁二醇發(fā)酵微生物發(fā)酵葡萄糖得到大量丁二醇與少許乳酸、乙酸、二氧化碳、氫氣等產(chǎn)物代謝過程。Voges-Proskauer試驗(yàn)（V.P反應(yīng)）

將細(xì)菌接種至葡萄糖蛋白胨水培養(yǎng)基中，于37℃培養(yǎng)24小時(shí)，加入與培養(yǎng)基等量VP試劑，置37℃保溫30分鐘，呈紅色者為陽性，不呈紅色者為陰性。

VP反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)氣桿菌為陽性，大腸桿菌為陰性江南大學(xué)微生物綜合第47頁V.P反應(yīng)機(jī)理江南大學(xué)微生物綜合第48頁5.丁酸發(fā)酵丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A

乙酸乙酰輔酶A→丁酰輔酶A→丁酸江南大學(xué)微生物綜合第49頁6.丙酮丁醇發(fā)酵

丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌丙酮酸→乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A→乙酰乙酸→丙酮

丙酮酸→→丁酸→丁醛→丁醇江南大學(xué)微生物綜合第50頁

7.多元醇發(fā)酵

(高滲酵母)

葡萄糖6-磷酸葡萄糖EMPHMP磷酸丙糖5-磷酸核酮糖乙醇+CO2甘油D-阿拉伯糖醇江南大學(xué)微生物綜合第51頁葡萄糖發(fā)酵主要終產(chǎn)物江南大學(xué)微生物綜合第52頁不一樣菌種發(fā)酵終產(chǎn)物江南大學(xué)微生物綜合第53頁三、光能營養(yǎng)型微生物能量代謝四、還原力取得五、代謝產(chǎn)物合成江南大學(xué)微生物綜合第54頁第二節(jié)微生物代謝調(diào)整代謝調(diào)整：Regulationofmetabolism

微生物按照需要改變體內(nèi)代謝活動速度和方向一個(gè)作用。調(diào)整方式：酶合成和活性調(diào)整 實(shí)當(dāng)代謝路徑、代謝流量及速率調(diào)控區(qū)域分隔調(diào)整細(xì)胞透性調(diào)整江南大學(xué)微生物綜合第55頁一.微生物代謝調(diào)整部位與方式物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞胞內(nèi)生化反應(yīng)代謝反應(yīng)區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)江南大學(xué)微生物綜合第56頁（一）物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜組成能量細(xì)胞壁脂質(zhì)膜蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)絕對數(shù)量跨膜質(zhì)子梯度骨架結(jié)構(gòu)完整性環(huán)境條件影響活性磷酸腺苷酸體系江南大學(xué)微生物綜合第57頁（二）胞內(nèi)代謝反應(yīng)經(jīng)過酶生物合成與活性調(diào)整而實(shí)現(xiàn)對代謝反應(yīng)調(diào)整！江南大學(xué)微生物綜合第58頁1、胞內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)代謝流向控制代謝速度控制

酶活性和合成量調(diào)整是代謝調(diào)整關(guān)鍵

江南大學(xué)微生物綜合第59頁代謝流向調(diào)控①可逆反應(yīng)：不一樣輔基（輔酶）控制流向谷氨酸脫氫酶：谷氨酸合成：NADP+

谷氨酸分解：NAD+②互逆單向反應(yīng)：不一樣酶控制不一樣方向反應(yīng)江南大學(xué)微生物綜合第60頁2.代謝反應(yīng)區(qū)域分割及關(guān)聯(lián)

原核微生物細(xì)胞膜酶酶與底物相對位置真核微生物細(xì)胞膜與細(xì)胞器膜酶酶與底物相對位置及間隔情況江南大學(xué)微生物綜合第61頁江南大學(xué)微生物綜合第62頁微生物酶調(diào)整粗調(diào)整：酶合成量調(diào)整，是發(fā)生在基因水平上調(diào)整。精細(xì)調(diào)整：酶活性調(diào)整，調(diào)整細(xì)胞內(nèi)已經(jīng)有酶分子活性，是發(fā)生在酶化學(xué)水平上調(diào)整。江南大學(xué)微生物綜合第63頁二、酶活性調(diào)整

以酶分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)指調(diào)整胞內(nèi)已經(jīng)有酶分子構(gòu)象或分子結(jié)構(gòu)來改變酶活性，從而調(diào)整所催化代謝反應(yīng)速率特點(diǎn)：作用直接、響應(yīng)快、可逆江南大學(xué)微生物綜合第64頁酶活性調(diào)整機(jī)制酶變構(gòu)調(diào)整

allostericregulation激活抑制酶共價(jià)修飾

covalentmodificationofenzyme激活抑制酶蛋白降解失活能荷調(diào)整江南大學(xué)微生物綜合第65頁Allostericregulation江南大學(xué)微生物綜合第66頁激活調(diào)整類型前體激活在分解代謝路徑和合成體系中，處于路徑前面代謝產(chǎn)物促進(jìn)催化后面反應(yīng)酶活性賠償性激活在關(guān)聯(lián)分支合成路徑中，從H到I反應(yīng)需要E參加，則H可激活催化合成E路徑中第一個(gè)酶活性江南大學(xué)微生物綜合第67頁分支路徑酶活性調(diào)整類型

反饋抑制類型調(diào)整作用針正確酶單一末端產(chǎn)物過量

多個(gè)末端產(chǎn)物過量

協(xié)同/多價(jià)

共同路徑第一個(gè)酶不能引發(fā)抑制作用同時(shí)過量發(fā)生抑制

合作/增效

共同路徑第一個(gè)酶輕微作用

同時(shí)過量，作用大于各種之和，不能100%抑制

累積

共同路徑第一個(gè)酶按一定百分率單獨(dú)抑制，互不影響

共同過量時(shí)，抑制作用累積，可100%抑制

次序共同路徑第一個(gè)酶無直接作用

經(jīng)過分支點(diǎn)上中間代謝物作用，逐步有次序調(diào)整同功酶

催化形成對應(yīng)產(chǎn)物酶只抑制對應(yīng)酶活力，互不影響分別抑制對應(yīng)酶江南大學(xué)微生物綜合第68頁江南大學(xué)微生物綜合第69頁能荷energycharge對酶活力調(diào)整巴斯德效應(yīng)：在有氧情況下，因?yàn)楹粑饔?，酒精產(chǎn)量大大下降，糖消耗速率大幅減慢。能荷=[ATP]+1/2[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]江南大學(xué)微生物綜合第70頁

通氧[ATP][檸檬酸]能荷異檸檬酸脫氫酶活性磷酸果糖激酶活性[6—磷酸葡萄糖]基團(tuán)移位吸收葡萄糖速率江南大學(xué)微生物綜合第71頁三、酶合成調(diào)整組成酶constitutiveenzyme

是一類對環(huán)境不敏感酶，這類酶在細(xì)胞內(nèi)合成量相對比較穩(wěn)定。適應(yīng)酶adaptiveenzyme

是一類對環(huán)境敏感酶，它們響應(yīng)環(huán)境條件而開始合成或終止合成。誘導(dǎo)酶inducibleenzyme阻遏酶repressibleenzyme江南大學(xué)微生物綜合第72頁操縱子結(jié)構(gòu)江南大學(xué)微生物綜合第73頁操縱子組成

名稱

作用開啟基因promoterRNA多聚酶結(jié)合部位操縱基因operator與阻遏物結(jié)合堿基序列，決定結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄是否能進(jìn)行結(jié)構(gòu)基因structure編碼一個(gè)或多個(gè)酶基因，被轉(zhuǎn)錄成對應(yīng)mRNA調(diào)整基因regulationgene編碼調(diào)整蛋白（阻遏物repressor）江南大學(xué)微生物綜合第74頁1、誘導(dǎo)Induction

江南大學(xué)微生物綜合第75頁Geneinduction江南大學(xué)微生物綜合第76頁

2、阻遏repression江南大學(xué)微生物綜合第77頁Generepression江南大學(xué)微生物綜合第78頁

分解代謝物阻遏

指細(xì)胞內(nèi)同時(shí)有兩種分解底物存在時(shí)，利用快那種底物會阻遏利用慢底物相關(guān)酶合成現(xiàn)象。末端產(chǎn)物阻遏指由某代謝路徑末端產(chǎn)物過量積累而引發(fā)阻遏。江南大學(xué)微生物綜合第79頁P(yáng)ositivecontrolofthelacoperoncAMPreceptorprotein江南大學(xué)微生物綜合第80頁江南大學(xué)微生物綜合第81頁DiauxicgrowthofE.coli江南大學(xué)微生物綜合第82頁Negativecontrolofthetrpoperon江南大學(xué)微生物綜合第83頁3、阻尼attenuation氨基酸生物合成路徑中酶合成受對應(yīng)氨基酰-tRNA濃度控制當(dāng)有過量氨基酰-tRNA存在時(shí)，對于已被引發(fā)轉(zhuǎn)錄，但在第一個(gè)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄之前即終止轉(zhuǎn)錄。阻遏是對轉(zhuǎn)錄開啟控制；阻尼是對已被引發(fā)轉(zhuǎn)錄實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄終止控制trpoperon受trp-tRNA阻尼，受trp阻遏江南大學(xué)微生物綜合第84頁4、基于rRNA水平調(diào)整酶轉(zhuǎn)譯受rRNA形成控制某一氨基酸缺乏PPGPP合成rRNA合成受阻核糖體水平低酶轉(zhuǎn)譯減慢激活該氨基酸合成操縱子、酶蛋白等江南大學(xué)微生物綜合第85頁江南大學(xué)微生物綜合第86頁前體→氨基酸→AA-tRNA→蛋白質(zhì)酶核糖體(rRNA+P)ppGpp江南大學(xué)微生物綜合第87頁第三節(jié)微生物代謝人工控制及其應(yīng)用江南大學(xué)微生物綜合第88頁微生物代謝人工控制代謝人工控制：人為地打破微生物細(xì)胞內(nèi)代謝自動調(diào)整，使細(xì)胞過量積累目標(biāo)代謝產(chǎn)物。代謝控制發(fā)酵： 利用生物化學(xué)和遺傳學(xué)原理，控制培養(yǎng)條件，使微生物代謝朝向大家希望方向進(jìn)行，過量積累代謝產(chǎn)物代謝控制育種： 經(jīng)過遺傳變異來改變微生物正常代謝，使某種代謝產(chǎn)物形成和積累江南大學(xué)微生物綜合第89頁代謝控制育種目標(biāo)代謝產(chǎn)物大量累積人為打破自動調(diào)整，改變代謝流向降低或切斷支路產(chǎn)物形成提升細(xì)胞膜通透性降低育種盲目性初級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，成效顯著次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)，效果不顯著江南大學(xué)微生物綜合第90頁代謝調(diào)控育種辦法人工育種控制方法針對細(xì)胞正常代謝時(shí)自動調(diào)整機(jī)制營養(yǎng)缺點(diǎn)型突變條件解除反饋調(diào)整條件控制膜透性

滲漏營養(yǎng)缺點(diǎn)突變解除反饋調(diào)整營養(yǎng)缺點(diǎn)回復(fù)突變解除反饋調(diào)整結(jié)構(gòu)類似物抗性突變

解除反饋調(diào)整江南大學(xué)微生物綜合第91頁(一）解除目標(biāo)產(chǎn)物對合成路徑反饋調(diào)整------代謝控制育種1、應(yīng)用營養(yǎng)缺點(diǎn)型突變株條件解除反饋抑制營養(yǎng)缺點(diǎn)型auxotroph：因某種突變結(jié)果而失去合成某種生長及代謝所需物質(zhì)（生長因子）能力突變菌株。必須在培養(yǎng)基中補(bǔ)加該物質(zhì)，不然不能生長。

江南大學(xué)微生物綜合第92頁C.glutamicum高絲氨酸脫氫酶aaaaaaaaaaaaaa(AK)江南大學(xué)微生物綜合第93頁例：高絲氨酸營養(yǎng)缺點(diǎn)型突變株(Hser-)條件解除（Thr+Lys)對AK協(xié)同反饋抑制

Hser-不能合成高絲氨酸，進(jìn)而不能合成蘇氨酸和蛋氨酸，在補(bǔ)給適量高絲氨酸（或蘇氨酸和蛋氨酸）條件下，可大量積累賴氨酸。Hser-篩選野生型菌株→誘變→CM培養(yǎng)基分離→挑選Hser-突變株

CMMMMM+Hser野生型+++Hser-+—+江南大學(xué)微生物綜合第94頁2、應(yīng)用滲漏突變株(leakagemutant)解除反饋抑制例：利用Hserl解除（Thr+Lys)對AK協(xié)同反饋抑制：

Hserl細(xì)胞能合成Hser，但合成量僅能維持細(xì)胞最低生長，胞內(nèi)濃度達(dá)不到進(jìn)行反饋調(diào)整濃度。篩選：Hser-→誘變→挑選在MM上生長遲緩而且菌落小回復(fù)突變株江南大學(xué)微生物綜合第95頁3、應(yīng)用抗反饋調(diào)整突變株解除反饋調(diào)整（結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株）抗反饋調(diào)整突變株：是指一個(gè)對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐越M成型突變株，或兼而有之突變株。結(jié)構(gòu)類似物analog（抗代謝物antimetabolite）是一個(gè)與初級代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似但缺乏生理功效化合物。例1：黃色短桿菌AHVr突變株可解除Thr反饋抑制而積累蘇氨酸江南大學(xué)微生物綜合第96頁

Brevibacteriumflavum(AK)江南大學(xué)微生物綜合第97頁ThreonineAHV

a-Amino-b-hydroxyvalericacid

a-氨基-b-羥戊酸江南大學(xué)微生物綜合第98頁突變前突變后抗反饋抑制突變機(jī)制江南大學(xué)微生物綜合第99頁抗反饋?zhàn)瓒敉蛔儥C(jī)制江南大學(xué)微生物綜合第100頁LysAECS-(2-Aminoethyl)-L-Cysteine例2：谷氨酸棒桿菌(Thr+AEC)r突變株可解除（Thr+Lys)對AK協(xié)同反饋抑制而積累Lys江南大學(xué)微生物綜合第101頁C.glutamicum高絲氨酸脫氫酶aaaaaaaaaaaaaa(Thr+AEC)r江南大學(xué)微生物綜合第102頁抗結(jié)構(gòu)類似物突變株(Thr+AEC)r篩選將誘變以后菌懸液涂布在特定基礎(chǔ)培養(yǎng)基上（加入致死量AEC+Thr)，在此平板上長出菌落即為(Thr+AEC)r菌株