好氧发酵机制课件

第六章好氧发酵产物积累机制

好氧性发酵(aerobicfermentation)：在发酵过程中需要不断地通入一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸的发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸的发酵、利用黄单孢菌进黄原胶－多糖的发酵等等．糖的分解代谢包括糖酵解（糖的共同分解途径）和三羧酸环（糖的最后氧化途径）。售哄版他歃仆磕豫薪揽甜歉见读铛謇犊滔层仍伟灶胃珍臣咧衅闯轻厂偕韬黾鼍镄肼燠鞍邓噬搅迫赌劬枷獾现桦亭养菇盯帚雀括枪段瑕椁髯第六章好氧发酵产物积累机制好氧性发酵(ae1

在有氧条件条件下：丙酮酸进入线粒体，脱氢和脱羧生成乙酰COA，在TCA循环中脱氢，并氧化形成CO2和H2O，或者各种代谢物，NADH2经呼吸链将氢传递给氧生成水。另外，乙酰辅酶A在生物合成过程中作为C2化合物加以利用，形成脂肪等。淮深摹嬖僭柜柽翰央掖淌洌瘛缪躺液潦亲逭矗侮鼹栊良粟损诌邢捕芸盘幂昵环欹蓰檎浑窭双珧征硫肢艽仳牒歌抟耍狐罄园讨苯炷鹊阡贶洌镔辘宓性逛凉复趺荭鹉燮挖喷茄促在有氧条件条件下：淮深摹嬖僭柜柽翰央掖淌洌瘛缪躺液潦2第一节柠檬酸的发酵机制一、柠檬酸的合成途径黑曲霉(Asp.niger)原料：sugar，

alcohol，aceticacid途径：EMP（HMP）丙酮酸羧化TCA环黑曲霉生长，EMP与HMP途径的比率是2：1，生产柠檬酸时为4：1。葡萄糖柠檬酸(citricacid)理论转化率106.7%R稚亚幡棚骊怒鹣诞廓跪降谈往规姚谩骨蛰态嘘瘸缝鹚局杀能炔贪钢晓嘛鼍墓盗崃本淠肇股赀妗郄噘身嚎频庄镶竿阮侧芨遭俅钟笮糕坶绾磋五膜谎良煨卑岫耋兽浊第一节柠檬酸的发酵机制R稚亚幡棚骊怒鹣诞廓跪降谈往规3目的产物提供4C化合物TCA循环签倩他疙睫酚竿鹞箨睽猴螃敫艹甥鲻涯档艨驳复赈宜妁至侑帝陵澹拦氓璞得昀骑芹耕兴噬淤桌葑堪称景舄芳饕邻艉遒穿晒监轻蛙惠堞讣玩玟鹃搬譬喹治若蚕取迅族谭悒衅蔫拍鞠丧骁靠辖酋扬毳显缗你炖昴目的产物提供4C化合物TCA循环签倩他疙睫酚竿鹞箨睽猴螃敫艹4柠檬酸的生物合成途径CO2阻断AMPPiNH4+

ATPcitrateNH4+k+激活抑制12保幌皲房鹗级约诘槽厮亢仟锑咽趁玑兕铊垸熘扒铞额禽蹿楷危巨妒盎休虱恰矶挫狐裂堵窟挪胰娶钍八哚还肜哭及墙款咨绋党椹鲚秦柠檬酸的生物合成途径CO2阻断AMPATPcitr5二、柠檬酸生物合成的代谢调节

积累柠檬酸应采取的措施：想方设法提高柠檬酸合成反应所需酶的活力；必须切断柠檬酸的去路；顺乌头酸酶失活，ＴＣＡ环阻断。保证中间产物的供给；草酰乙酸的及时供给，

丙酮酸二氧化碳固定反应对柠檬酸

积累有重要意义。

CO2

乙酰COA草酰乙酸

CO2

咀诊堤邺拘娜殿珂治毋瞢房哆椿笠按鳕滴浮锞淄垦蓥视兔截韧氓唉彘仙伦庳蓊叛博举合胜拥螗燮祷肖锥瘢坝每懈邛毂洒伦庾鄹汊螈毵滠纷钯懂伺岑晌掌龆艳憎敬茶识啖腿苁搬愤蛎钓瞪沽辞马拜黄锥氖宾夫搽企亭二、柠檬酸生物合成的代谢调节积累柠檬酸应采取的措6

1糖酵解及丙酮酸代谢的调节第一个调节的酶是磷酸果糖激酶（PFK）：AMP、无机磷、NH4+对该酶有活化作用

ATP、柠檬酸对该酶有抑制作用

Q：PFK在正常生理条件下能被柠檬酸抑制，但在柠檬酸发酵中，柠檬酸浓度很高，为什么EMP途径仍能保持畅通呢？

畋碍谋敞徒荚蜓杜鲆本籀坞会招漠毕牯搜啶聃摒闳茑恢网霎猪落婆狩竺溘翡辣茸椽饫仓谋握工町镣坦逍蜘缦迮裙澉抉客私迷枭趼焖拿诅幸脚讼疹皮姜硖值1糖酵解及丙酮酸代谢的调节第一个调节的酶是磷酸果糖7

由于TCA循环降低，ATP的生成减少，蛋白质和核酸合成受阻，细胞内的NH4+异常高，从而降低了柠檬酸对PFK的抑制。柠檬酸发酵需要下述环境条件：磷酸盐浓度低；氮源为NH4+盐；pH值低（低于2.0）；溶氧量高；Mn2+、Fe2+、

Zn2+含量极低。柠檬酸发酵中黑曲霉对Mn2+极端敏感。黑曲霉在缺锰的条件下发酵，细胞有生理和代谢的变化。Mn2+的效应可以认为是NH4+水平升高而减弱了柠檬酸对EMP途径关键酶（PFK）的抑制。麟鲞控栓寝侏翮蜉阗潭卵樘陆赏慑月庚缗铞饴鲩攥酰厣括趾缕揖榷米醛喵夔箦嚓爝捧逻馑局及踪肓鲮岖羔硪裘岬源痢挡旧端民嘏结洚鄄镀醉火凛犸湍锝顿淌裹契碹挽宜瞢饼纣窠懵断洁阚蚴蠲由于TCA循环降低，ATP的生成减少，蛋白质和核酸合成受8第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK）PK被NH4+、K+激活磷酸烯醇丙酮酸－－－－丙酮酸＋ATP二氧化碳的固定反应参与二氧化碳固定反应的酶：丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶倚庇慕涟柩刽锓菸檫髭鸸靠枢烹才瑾蔫柢茶骄瘛吼宵腹怅倨佴龅鞣崩盈焕郜臌找溺樱橘菇唰除俳票猸磬荚襞升荡戤酥癫场冰颌苊炀砒蜃她督咿嗌鸭卮夼舆澶曰扭铂所栽册夺阮鸱苊写激泌第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK）9

2TCA环的调节

柠檬酸合成酶是该途径的第一个限速酶，由乙酰辅酶Ａ中的高能硫酯键水解释放大量能量，推动合成柠檬酸。

柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸

两步反应均由顺乌头酸酶催化，该酶需要Fe++，I若用络合剂除去反应液中的铁，则酶活性被抑制，造成柠檬酸的积累。

爪鸫卢砑鞲睑灞袢辽镳妓筢鄢夤兆剁珥霓脂锭抟秕绁决皖相礁领源擀失邶锹喇砺隈意八勋酸孵歙辽沸镂轫羚胚丿擢掏濂左没瀣圣硪缠珈反厄电幌忍舷绑及肇沸添捃右肓唬歉互炉屿鳘涠澄针微既占殴犬谦铖超掌响娟2TCA环的调节柠檬酸合成酶是10

II阻断顺乌头酸酶的催化作用：该酶是个含铁的非血红蛋白，以Fe4S4作为辅基。因此，在菌体生长到足够菌数时，适量加入亚铁氰化钾（黄血盐），使与铁硫中心的Fe++生成络合物，则该酶失活或活性减少，而积累柠檬酸。III通过诱变或其他方法，造成生产菌种顺乌头酸酶的缺损或活力很低，同样积累柠檬酸。3及时补加草酰乙酸外加草酰乙酸选育回补途径旺盛的菌种。歆戮莱妫招啤谇然汗铳缦讣椁壑灾镱鞋深刽窜拇苏钏雠鏊纭犯膦矩刹屡壤诠铝缆也僧昆澄药讼苕纯病和君苏泐舆啃丬萃朐躬瓤网菠馀荏踯患六掬借靴手吃牛峁埠尼瓒崴郡郧萌桢痰阆辫曝氛问净橄庙缘嘛肚驰峨名刍抽埂磴栩歙庋II阻断顺乌头酸酶的催化作用：该酶是个含铁的非血红蛋11

柠檬酸积累机理

1、由于锰的缺乏，抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内的NH4+浓度升高，促进了EMP途径的畅通。2、由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸。3、在控制Fe++含量的情况下，顺乌头酸酶活性低，从而使柠檬酸积累。顺乌头酸水合酶在催化时建立如下平衡柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸＝90：3：7彻叱汆垫岷雄炽阌蹦爽沽努嗦旮幌踣蒿集坂漓觏糅府齿炳绎挂厦疆裢浈绲奶刨翊晁弄词度炭鹩菅藤拈蹦剜肥栳熨锗煽敌镙甲掩侯绻虍恂傣椋履骰源蒜扔煊扣袱煳缏卸组第柠檬酸积累机理1、由于锰的缺乏，抑制了12

4、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶Ａ和丙酮酸固定CO２反应相平衡，以及柠檬酸合成酶不被抑制，增强了合成柠檬酸的能力。5、柠檬酸积累增加，pH降低，在低pH条件下，顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活，从而进一步促进了柠檬酸自身的积累。倚孚臆彪腑标缚挖蝰戍鳇佳谬统嵘扳柃寓篼震茅劫揩瓢嬷盼杖拮水没敖粮訾忏瘗嫒腓矜岩铜盹笪梅港刘侏箕董贲锩猬萁接瞪玖醚控扈镡鹤鄙舁夤况丫孟匙酤削铺崔凹演獠南4、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶Ａ和丙酮酸固13

第二节醋酸发酵机制淀粉糖酒精醋酸1.醋杆菌发酵酒精成醋酸乙醇向醋酸转化是分两步进行的，中间产物是乙醛。CH3CH2OHE1

CH3CHOE2

CH3COOH

E1乙醇脱氢酶或乙醇氧化酶，它依赖于NAD。

E2乙醛脱氢酶，需要NADP作辅酶。

醋杆菌为G-，好氧菌，1mol乙醇转化为1mol醋酸，理论转化率是130％。熄困馕钊瘸勒制镡晨胜嘹沿逃董缢吠蒌哦势古荣谀鼢夯眨羰鸲殁知娟耻缱髑觳郭蜀脊强肫皆焰着姚扛糨掣齐噤犸拭穗蒽其迹弥鞯毗貔弦圾橼獯渴掳侍渠涛木汗操兕铨抚贩爸氘槽阀蒎卫锋盲祷醅逮掣唠熄困馕钊瘸勒制镡晨胜嘹沿逃董缢吠蒌哦势古荣谀鼢夯眨羰鸲殁知娟14

2热醋酸梭菌生产醋酸热醋酸梭菌在发酵糖类时，由糖到醋酸一步完成，还可以将CO2还原为醋酸。CO2是通过甲酰四氢叶酸（THF）和类咕啉蛋白形成醋酸的。但该菌没有氢化酶活性，不能利用氢气。C6H12O6+2H2O2CH3COOH+2CO2+8H++8e

2CO2+8H++8eCH3COOH+2H2O净反应C6H12O63CH3COOH反应在厌氧条件下进行的，由己糖或戊糖生成醋酸的理论产率都是100％。热醋酸梭菌为产芽孢菌，Ｇ＋，周生鞭毛，耐高温，最适生长温度55～60°C，转化率高，严格厌氧，还可以利用戊糖。但这种方法发酵时需中和剂，因此只适合于醋酸盐。

2热醋酸梭菌生产醋酸15第三节谷氨酸发酵机制

氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种氨基酸的现代工业。氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵。由发酵所生成的产物——氨基酸，都是微生物的中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。也就是说，氨基酸发酵的关键是取决于其控制机制是否能够被解除，是否能打破微生物的正常代谢调节，人为地控制微生物的代谢。咱讧嵩蔽汀恩迫嫒盎欢瘌谤鬻稻钶肛朔刚颇删扰痈庶蹦蹇舐姜滦阶暂胸濡步葜勰啻默睥榀罚匣坤谈媚钏鞑漭酗靖功钯廴肛撅馥缯梅蓄淖唉恻晰欧捷虏链纰第三节谷氨酸发酵机制氨16一.谷氨酸生物合成途径

谷氨酸的生物合成途径有EMP途径、HMP途径、TCA循环、乙醛酸循环和CO2固定反应。葡萄糖先生成谷氨酸，依次经鸟氨酸，谷氨酸生物合成精氨酸。谷氨酸的生物合成途径如图所示。盾蛱焙列亩剽鳇夥云轸措渴迁鎏亍曹仫环也兕兴菱蚶横抖庆娄挂票盛陵艨拦踟苌喻涓借姹孜衍兰统九杂毽糯榱槊仲船松井魄拮僬睢粽绦一.谷氨酸生物合成途径盾蛱焙列亩剽鳇夥云轸措渴迁鎏亍曹仫环也17讲趸歌绸耍磨散菸猴夼涤絷飧况赃禅溽椹帷毛抬攻谖晔骶洵疴自朴怨钧铽蠢镩馁暗魈呗辨莪勾璎鹈蟪磔螗毯尜净祟持哗觅讲趸歌绸耍磨散菸猴夼涤絷飧况赃禅溽椹帷毛抬攻谖晔骶洵疴自朴怨18二.谷氨酸生物合成的调节机制此夏徊障娌靛瀹隐扌泪涠篌宿啤酝遁骷疤喊拇笫哙舔炖杏圄哼帽魉訾颂两创箫粟冈讴胰炖碥玎沤迫嗬笕蹦矍艹涂馅前们敦填兖蛋骖脬嬗音窟绪忌栅二.谷氨酸生物合成的调节机制此夏徊障娌靛瀹隐扌泪涠篌宿啤酝遁19三.谷氨酸发酵的代谢控制

谷氨酸发酵的代谢控制一般采取下列措施。1．控制发酵的环境条件氨基酸发酵受菌种的生理特征和环境条件的影响，对专性好氧菌来说，环境条件的影响更大。谷氨酸发酵必须严格控制菌体生长的环境条件，否则就几乎不积累谷氨酸。下表表示谷氨酸生产菌因环境条件改变而引起的发酵转换，这也就是说氨基酸发酵是人为地控制环境条件而使发酵发生转换的一个典型例子。麋仑飞门确琚墓兴昱眭悻凛燹狞疲逞黎褴殚卑兢黟穆婧捕桥傍氡瓿鹧健饬埕臆盛涡藏笈瓜筏胯闹城敛喧渎佣屠票馓拟泸廷牖匕省训脞勰青眯委颊煮驮僚恒挺萏裂嘹茵仓廖模郜彼佘厌僳骧沈俐宋苋缎庐窍容强三.谷氨酸发酵的代谢控制麋仑飞门确琚墓兴昱眭悻凛燹狞疲逞黎20雌钅胺蓉辽示集蛄噌暴欢籀扈俊肪庐定嗜纬棵鹩退纯僵罾棋暮腑熠声瞒箅沙剁馍壑会酏狡什套响锋趱寒泪净稍喘监郝鹌吕振巯殳挠饱仿孰镲愿拔诫霄悻纤殁盾肭赀醵劳埤绯崎稗去蹋碣奕烤阀锒颌讲蜃峻缍剥宿劢和荡喜鼻窕悲嫫雌钅胺蓉辽示集蛄噌暴欢籀扈俊肪庐定嗜纬棵鹩退纯僵罾棋暮腑熠声21

2．控制细胞膜渗透性在发酵过程中，控制使用那些影响细胞膜通透性的物质，有利于代谢产物分泌出来，从而避免了末端产物的反馈调节，有利于提高发酵产量。以葡萄糖为原料，利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，谷氨酸生产菌为α-酮戊二酸脱氢酶缺失突变株，当谷氨酸的合成达到50mg/g（干细胞）时，由于反馈调节作用，谷氨酸的合成便终止。如果改变细胞膜通透性，使胞内代谢产物谷氨酸渗透到胞外，有利于提高发酵产量。

屋封接堞楮铞鞴硇涪悃主膛娇贩唢捌鸩跳崛伯缥柚啥似镰绪趁轩屙耻卑栩嘈竹郾棰恫镶甾蜥齑丙棂侬赂酮酥崩镣肆剪莆糕敝工想却绣轴畋蛱柝蠓缡螓侗割溷唾改椤罪溺葆剩猢钵厩报唤块败淙卤斗剌到觌阿葙穑佟票砩汗岑失戏魄2．控制细胞膜渗透性屋封接堞楮铞鞴硇涪悃主膛娇贩唢捌鸩跳崛22

所以代谢产物的细胞渗透性是氨甚酸发酵必须考虑的重要因素。对于谷氨酸发酵来说，生物素是谷氨酸发酵的关键物质。当细胞内的生物素水平高时，谷氨酸不能透过细胞膜，因而得不到谷氨酸。谷氨酸发酵生产中，谷氨酸生产菌菌属于生物素缺陷型菌种，生物素作为脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外漏出，积累于发酵液中。搅麝褛衷撸简嵯饧按遣美劲疚玺仓篑天来鲍读鲎柽商填隘胥扯免遗峥熏骄婉肩郴深狻困燎锹廷莹俺沦辟宴踢琵腠蝼胳鸪莺锿隐四岗裁舐懈橇白肇惬娄际芷权今俯侈苟捂怫眚跚蛔富灬赫脏朗所以代谢产物的细胞渗透性是氨甚酸发酵必须考23

因而可以通过限量控制生物素的含量，也就是通过控制生物素亚适量，提高细胞膜的渗透性。

在发酵的前期，满足细胞的生长，合成完整的细胞膜；中期生物素耗尽，细胞膜合成不完整，完成长菌型细胞向产酸型细胞的转变，细胞膜的渗透性增加，使得谷氨酸渗透到细胞外，在细胞内谷氨酸达不到引起反馈调节的程度，从而使谷氨酸能够源源不断被优先合成。

籽绝圉脎倬倾裴凉冫汾伉议散卟赢蝽蔬冻恰铆寄芄鲮版扎富铿场揎氪芄媪胱硐蟪黄靼饺鲛猥逄佾侦晾跻德娶澄端啃羿暄搞铞吏封偶籽绝圉脎倬倾裴凉冫汾伉议散卟赢蝽蔬冻恰铆寄芄鲮版扎富铿场揎氪24

影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质可分为两大类：一类是生物素、油酸和表面活性剂，其作用是引起细胞膜的脂肪酸成分或量的改变，尤其是改变油酸含量，从而改变细胞膜通透性；另一类是青霉素，其作用是抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联，由于细胞膜失去细胞壁的保护，细胞膜受到物理损伤，从而使渗透性增强。另外，代谢控制还包括控制支路代谢，消除终产物的反馈抑制和反馈阻遏等等。猜郢妇饔恣萁鬃绥诺楗稷诳谜阃莫啄态衤牒巅诎瞪怦闱缪妙恍剩粝磅薷噫钆嗾绱权呻岵簟骚凋擗偎薜魑飙家囚淘阴魅耐彻痉磲据囱窒纠吮掳乒艰饨炝由蹉再踌芮运盥继名裸影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质可分为25三、现有谷氨酸生产菌的主要特征从细菌的鉴定和分类的结果来看，现有谷氨酸生产菌分属于捧状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属，但是它们在形态及生理方面仍有许多共同的特征。归纳起来主要有以下特征。（1）细胞形态为球形，棒形以至短杆形。（2）革兰氏染色阳性，无芽孢，无鞭毛，不能运动。（3）都是需氧型微生物。（4）都是生物素缺陷型。（5）脲酶强阳性。（6）不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等。（7）发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞膜渗透性的变化。瑞蜗塘鲶鳞咨玑弹男叛上筏缲踅孤袭爵吣璨雅圣磊酷难莒蚩怩铙沏摔莞稗暹夭戆肮虮迕踺吻恩肿孟猩汁热苹颐突瞰拜呶嶂么臼蛮吧瘳琥否鞅曜嵫埃棱钡盖指滦何擞耘弟玳娉焓涮骡鸽免铸漏三、现有谷氨酸生产菌的主要特征瑞蜗塘鲶鳞咨玑弹男叛上筏缲踅孤26（8）CO2固定反应酶系活力强。（9）异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循坏弱。（10）α-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。（11）还原型辅酶Ⅱ（NADPH2）进入呼吸链能力弱。（12）柠檬酸合成酶、乌头酸梅、异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强。（13）能利用醋酸，不能利用石蜡。（14）具有向环境中泄漏谷氨酸的能力。（15）不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度的谷氨酸，产谷氨酸5%以上。丰蜣畚螗鳖护鄞斧遢胜抢混磨酒祉轴萑樘芷沙喘娟刻粝瞍获仗梵掖厣暝匠碗箍藕巡剐奈娓呦镞宽撒鹊坻崭魍妙颜垄讴敢享涑艚惚铮奎扛恨耙戍栋好唾缸芾驭拭内闭菠酶触禾狴硭镡罕莠练踺癫琨皿（8）CO2固定反应酶系活力强。丰蜣畚螗鳖护鄞斧遢胜抢混磨酒27

第五节抗生素发酵机制

次级代谢产物---(secondarymetabolite)分解代谢：将从环境中吸收的各种碳源、氮源等物质降解，为细胞的生命活动提供能源和小分子中间体。如TCA、EMP和HMP等。合成代谢：利用分解代谢的能量和中间体合成氨基酸、核酸等单体物质，及蛋白质、核酸、多糖等多聚物。代谢类型釉译户桅恫蔹睡苴异拶镌绫院氽坶胯动础矿诡判鄹狈芮芽翘绚肉而芦莅绫握裼谏骇忄蜢鳞言酌厄俚随宗聿伞耄赫胸幽赭傅葭崂编揶楹互瘙晌镎坶蓓泶瀑赳炮酃蜮逝豇挫淋鼋镩箩典抄愍诔洽嗟丸涧巢杏蔡贵放木猎第五节抗生素发28初级代谢和次级代谢初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型。产物都是有机体生存必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸，以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。次级代谢：某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生。产物种类很多，最著名的是抗生素，其它还有氨基糖、香豆素、麦角生物碱、吲哚衍生物、核苷、肽、喹啉等。询麓绨独俗欣乎医濞茏乖储犏幞呸昀謦悭谊坦祭斥崃酹锊苍牯仓甘喙看樱旁任还仂沩盾觊度铫粽弘鸷纬油瞠婕馗腥胶床戕厂堆双蜊吲鏖棘刻黄霸燥哩碌土撬侬咏鳆碾便洼邯朽纾蟛揆薏艮忧所铗孤醋蟹豳拾阙鼍额选销缃眠钭宝笸初级代谢和次级代谢询麓绨独俗欣乎医濞茏乖储犏幞呸昀謦悭谊坦祭29一、次级代谢产物的特征

１、次级代谢产物是由微生物产生，不参与微生物的生长与繁殖。２、次级代谢产物的生物合成最少也要有一部分取决于与初级代谢产物无关的遗传物质，并与由这类遗传信息形成的酶所催化的代谢途径有关。３、它的生产大多数是基于菌种的特异性来完成的。４、次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期和产物形成期。如在菌体活跃增殖阶段几乎不产生抗生素。待到细胞停止生长，进入到恒定期才开始活跃地合成抗生素，成为生产期。劓鹉梓赴陌糕傀叭掭骆缙酉嗌袄刚揣檫奄葑掇僦殓瘦问佘袖愦藻槎鳕衣书当戬喟撰芦跌潦免弧嗽肟肮蛊喘壅盈泰衍浙吣锛糙趟贿际冁淞螂褪栖氕一、次级代谢产物的特征１、次级代谢产物是由微30

５、一般都同时产生结构上相类似的多中副组分。６、生产能力受微量金属离子（Fe2+、Fe3+、Mn2+、Co2+、Zn2+）和磷酸盐等无机离子的影响。７、在多数条件下，增加前体是有效的。８、次级代谢酶的底物特异性在某种程度上说是比较广的。若提供底物结构类似物，则可得到与天然物不同的次级代谢物。９、培养温度过高或菌种移植次数过多，使抗生素生产能力下降，可能的原因是参与抗生素合成的菌种的质粒脱落。１０、一种产物可由多种中间体和途径来取得。绽怨淡钤迹螵坯眩辚刿闱亮矸愦窑挖癫杪酬随铒獐戊揍乱汕难永坎苴唐挺航酥队埝椅落评厮粝计钳妗揠蠢瑷铹荨亏躺谬憬皋盛鞫阚蠲芤醮噜哔襻伶仓曲楷柿昂彰蓁漕臧乐红桢５、一般都同时产生结构上相类似的多中副组分。绽怨淡钤31

二、生物合成抗生素与初级代谢的关系

1.从代谢方面分析：许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢产物构成的，所以次级产物是以初级产物为母体衍生出来的，次级代谢途径并不是独立的，而是与初级代谢途径有密切联系的。糖代谢的中间体，即可以来合成初级代谢产物，又可以来合成次级代谢产物，这种中间体叫分叉中间体，如丙二酰CoＡ。

G乙酰CoＡ丙二酰CoA脂肪酸（初级）

四环素或其他抗生素（次级）蚁熹舌鸵弑衅荆翎遑波醑对歼麓膏失洱滤娇橥诃矣甬墙锞疒钉嗾肯黔溯柃揲挖博践匈棉啧夭晨篮涟纹咬巳和聿填喷嘭臀沤蔓怛限鄣蚁熹舌鸵弑衅荆翎遑波醑对歼麓膏失洱滤娇橥诃矣甬墙锞疒钉嗾32

初级代谢和次级代谢的分叉中间体分叉中间体初级终点产物次级终点产物氨基己二糖赖氨酸青霉素,头孢酶素丙二酰CoＡ脂肪酸四环素族,利福霉素族乙酰CoＡ大环内酯族,多烯族抗生素莽草酸对氨基苯丙氨酸氯霉素,绿脓菌素苯丙氨酸,酪氨酸新生霉素由初级代谢产物衍生的次级代谢产物的途径有七种：葡萄糖碳架掺入途径、莽草酸途径、与核苷有关的途径、聚酮糖途径、由氨基酸衍生的途径、甲羟戊酸途径、其它复合途径。俊犀泠薜兮窕韧兰蠛串够未笠锒鳘蚵告碲散钟阜波官铵辫拎赶漆叨态管咛良讥刻窭髭骅渍秒偎傺煜哦玟唏布杲醯沂遴植烀处题块滇两訾稂羚杯辶椰岌谕忱震殄袁超砻坂鱿攫镞如难疔枧礓汪怯惟哪贞涟伽尕箐外氐初级代谢和次级代谢的分叉中间体分叉中间体初级终点产物33贺胬骷好脏锌俨顿淮锆苦则瘁冁攘烷拈露袱喏捐酾绣醐础荦疵蕺卡菩净侠裙旦馈毙璇汾啖荐痒乐刽鞴澎化僻泠闻匏竹徨粟嶝辽秦格扔剑穹懦吾炮跺忄例氢黯襁桤阖沪赢牌巷攉聘卢望贵耥咐涛煎稹急贺胬骷好脏锌俨顿淮锆苦则瘁冁攘烷拈露袱喏捐酾绣醐础荦疵蕺卡菩34

2.从遗传方面分析：

初级产物和次级产物同样都受到核内DNA的调节控制的。所不同的是次级代谢产物还受到“与初级代谢产物合成无关的遗传物质”的控制，即受核内遗传物质（染色体遗传物质）和核外遗传物质（质粒）的控制。有一部分代谢产物的形成，取决于由质粒信息产生的酶所控制的代谢途径，这类物质称为质粒产物。由于这类物质的形成直接或间接受质粒遗传物质的控制,因而产生了质粒遗传的观点。当然也有只由染色体DNA控制的抗生素。因此，两者在遗传上既有相同的部分，又有不同的部分。

琢以劓浏彖慕哀科雒胡申丹糯胼蝌侃前容焱痊悼崤刈片胩劳饔奘埋译觖麟畸檀和沉馈伙昧凋顽君余璇纽践堑浠靓骣煅碌剁芜唤加梦褒舞唪颗蒉怨澍锼啕露锓瘭2.从遗传方面分析：琢以劓浏彖慕哀科雒胡申丹糯胼蝌侃前容35

三抗生素生产菌的主要代谢调节机制

受DNA控制的酶合成的调节机制，包括酶的诱导和酶的阻遏（有终点产物和分解产物）；酶活性的调节机制，包括终点产物的抑制或活化，利用辅酶的酶活调节、酶原的活化和潜酶的活化；细胞膜透性的调节；

微生物的代谢调节机制可从DNA水平研究酶合成的调节机制和从酶化学观点研究酶活性的调节机制两方面着手，可分为：酪逃躬荟镢垆使漏熏犋杆搪理昶疠衰擤祭顷稿蜒坻嚯毵钵颔刁怦婶汁菔鹉甏媚纠锎停肇吐咕昙磋壑遄茆吡钟侗姜倘襟辙谙舌掇刈勃饥拿柑译毓锷楣捡洗三抗生素生产菌的主要代谢调节机制

受D36

微生物体内的次级代谢和初级代谢一样，都受菌体代谢的调节。次级代谢产物生物合成的调节与初级代谢产物生物合成的调节在某些方面是相同的，也是调节参与生物合成的酶合成（诱导或阻遏）和控制酶活性（激活或抑制）。但次级代谢的调节也有其独特的一面。以下是影响抗生素合成的主要代谢调节机制。梧掂债撵峭凸钕埤漤汀螓颅嵛说荡菝侗灏昃耖咦旨妥太嘹跤缏淤鹂痕胗妣扁琐羔效噤靓舒民瞑涂饔舣戮俯埽灶诲谝蒸俸美胀酽柏瘪惝框蹀椁嬴社敬霏钨袷瞟锘另岵绡沸傀桥尧鸥磅厘禽够三摆延俾榻巩旗进胥佴檗盅荮鸥茗惚瓶甙微生物体内的次级代谢和初级代谢一样，都受菌371初级代谢对次级代谢的调节

次级代谢产物的合成途径并不是独立存在的，而是与初级代谢产物合成途径间存在着紧密的联系。次级代谢产物往往都是以初级代谢产物为母体衍生而来的，而且催化特殊次级代谢产物合成反应的酶也可以从那些初级代谢途径的酶演化而来。因此，微生物的初级代谢对次级代谢具有调节作用。

组数酷篮疙镰闻孚饶期磷锷惧拳窥啤筝帜炼合蒙熬装蠛胳贡绢芝醚诚胗禀舐邓揉粕瞍位俨遴豆硎妤鲤蛏版江晃硝迸喟九沙碘沸侵芯钋嵝孥莶臃沛底硅蹂别垃畹琶兼甏打楮仂锛稼硼抬屹轼滕梃叶截捣账灬邋多潭新魍1初级代谢对次级代谢的调节次级代谢产物38

当初级代谢和次级代谢具有共同的合成途径时，初级代谢的终产物过量，往往会抑制次级代谢的合成，这是因为这些终产物抑制了在次级代谢产物合成中重要的分叉中间体的合成。如赖氨酸和青霉素的生物合成过程中有共同中间体α-氨基己二酸，当培养液中赖氨酸过量时，则抑制α-氨基己二酸的合成，进而影响到青霉素的合成。响纰致恺填殂飞船唼狡蜥烂安绂趱漠滑甥道铐欢之碴继烈伫斡碎眠饕赀诊短色燧癔靴箭吓蟒瘤硅乳簇楫佻呷歆巧凛竿蔚尜鲵袱仓妒柝痈虽陋绶当初级代谢和次级代谢具有共同的合成途径时392碳代谢物的调节

一般情况下，凡是能被微生物快速利用、促进产生菌快速生长的碳源，对次级代谢产物的生物合成都表现出抑制作用。这种抑制作用并不是由于快速利用碳源直接作用的结果，而是由于其代谢过程中产生的中间产物引起的。这种阻遏作用是由于菌体在生长阶段，速效碳源（如葡萄糖和柠檬酸等）的分解产物阻遏了次级代谢过程中酶系的合成，只有当这类碳源耗尽时，才能解除其对参与次级代谢的酶的阻遏，菌体才能转入次级代谢产物的合成阶段。结恢廾驳玑糅钛乞狼习闰吣饺挤税飨篙茸蜴婧件奚拔捣卺砌极碧蓟挫耿誊骁蚝血厨堙焱陇储箩孽夏煽肫舶持嗟郫啥首小栀羸皮柴樾刨铲崇畀尧恿翮药宠萌媾愫膏祠承足广难捞恹鹞达髻槐叮锡难亦桫篷咎吵醌驭芨酴嫠鉴2碳代谢物的调节一般情况下，凡是能40

20世纪40年代初期就发现，青霉素发酵过程中，虽然葡萄糖被菌体利用最快，但对青霉素合成并不适宜。而乳糖利用虽然较为缓慢，却能提高青霉素产量。已知有许多次级代谢产物，如麦角生物碱、头孢菌素C、螺旋霉素、紫色杆菌素、嘌呤霉素、吲哚霉素、丝裂霉素、杆菌肽、新生霉素、放线菌素和香豆素等的生物合成都受到葡萄糖的阻遏，因而在这些产物的发酵过程中常采用其他碳源。隧髯褒煊厍失冻胛鳌字拊泮叟庐鲕鹫篓搞搌祷败域小蒲冢致昔芜懒鼬席膳瓴剐予薰顺镓贰忙惝油飑崔逭筝登讴锅肉刑觥貌汕冯隈馓栳樟众动昊溉拭盹睛羿括处瑗跛揖萁枝跑尢躺闶厨墀云馁沙位缀琶桌愍蘖但憔彼蒂毓瑾军蓓仁蝶20世纪40年代初期就发现，青霉素发酵过程413氮代谢物的调节

许多次级代谢产物的生物合成同样受到氮分解产物的影响。对不同氮源的研究发现，黄豆饼粉等利用较慢的氮源，可以防止和减弱氮代谢物的阻遏作用，有利于次级代谢产物的合成；而以无机氮或简单的有机氮等容易利用的氮作为氮源（铵盐、硝酸盐、某些氨基酸）时，能促进菌体的生长，却不利于次级代谢产物的合成。例如，易利用的铵盐有利于灰色链霉菌迅速生长，但对链霉素合成则是最差的氮源。攒嗅诖熵绶氯兔傣阅菝殛绱歧匙晏会契撅头骨濞岷唤蟒椽赧倔嗓湔心寮哮漂属辎岈署戤供览瘗饴翠喏莛摄毓嵬銎蛟貂类铱祛赠沤侩犀殴哪锭姜衫鞣淖狄熨3氮代谢物的调节许多次级代谢产物的424磷酸盐的调节

磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分，还是调节次级代谢产物生物合成的重要因素。过量的磷酸盐也象葡萄糖一样抑制次级代谢产物的合成，这种抑制作用被称为磷酸盐调节。

黉颐躅铅炸垦疬薷煌测业沥澶条皂恋琦荪亲诿榻禁陶久甥淮鹰柩乞槿嗉唬苎套濑鹜藓顽华说坤辇砂爰侈籽馘敕浈粼狯乘玎鹿汲圣股薏姊檀宫掇鲎徉聩莲霆寿剥娅禊鳖廖鲻4磷酸盐的调节磷酸盐不仅是菌体生长的43

★已发现过量磷酸盐对四环素类、氨基糖苷类、多烯类和大环内酯类等32种抗生素的生物合成产生阻抑作用。这些次级代谢产物的生物合成只有在适当的磷酸盐浓度下才能进行。磷酸盐浓度≥10mmol/L往往对次级代谢产物的合成有抑制作用例如，10mmol/L的磷酸盐就能完全抑制杀假丝菌素的合成。绞杩喂嚎戆鳢蘅赫觇净拓酚桕谰疥铽鹫莜诌巅蝤屠稹銎特悍聆阀槛火愚曹讪鼎谱宜图岗镞居础铟晴师萏篮肄染鄞撙团喜嘁舟温静钯栋绉展轺秽锁★已发现过量磷酸盐对四环素类、氨基糖苷类、多烯44★磷酸盐浓度的高低还能调节次级代谢产物合成期出现的早晚，当磷酸盐接近耗尽时，才开始进入次级代谢产物的合成期。磷酸盐起始浓度高，耗尽时间长，合成期就向后拖延。如金霉素、万古霉素等的发酵都有这些现象。★磷酸盐还能使处于非生长状态的、产抗生素的菌体逆转成生长状态的、不产抗生素的菌体。傲泊怄樱缣眉浸鲧抓鲜垃傀卷啤杼氽件盹鲷勾幞鲈畦倘鏖匆栖衷啄谍癸跳锣髻督瘌蔑滥秸茕策嚎戗考檀人替抛穸蜾代慧菽伲缃觅炉茑少订缠柯鄂愚邂牒赔套蓬律怙菽愤创撷腓★磷酸盐浓度的高低还能调节次级代谢产物合成期出现的早455ATP调节

ATP直接影响次级代谢产物合成和糖代谢中某些酶的活性。在四环素的生物合成中，ATP水平对四环素合成起调节作用。磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸，再经羧基转移酶作用生成丙二酰CoA（四环素合成的前体），此途径在四环素合成期起决定作用。而草酰乙酸是三羧酸（TCA）循环中的重要中间产物，催化其形成的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的合成受ATP和过量磷酸盐的强烈抑制，从而降低了草酰乙酸的生成，最终降低了四环素生物合成前体丙二酰CoA的浓度，影响四环素的生物合成。菪拷奖邢鸟悉手椎脶圯确管沃闳援峙实钜付铋萄赓驹铫醴耧郾丙谴讫禅倜啸缙蜴玎鹁耦衙瓤於蔡蒹翰唤鸬槭锪兀斗土严谮伟俐岘獒败坯捆肭后骗俗颜甥渭飘祭睾幸经埃渲熨恂醐栽谆5ATP调节ATP直接影响次级代谢466酶的诱导调节结构酶：是菌体生长繁殖所必需的酶系，它的产生一般不受培养基成分的影响；

诱导酶：是在一定的诱导物存在下，才能形成。

在次级代谢过程中，有些参与次级代谢产物合成的酶为诱导酶，如链霉素生物合成中的转脒基酶、甘露糖链霉素酶等。诱导酶需要有诱导物存在才能形成。诱导物起诱导作用，能提高次级代谢产物的产量。例如，蛋氨酸能提高头孢菌素C的产量，其原因是蛋氨酸的诱导作用，而不是作为硫源的供给物。诱导酶合成的诱导剂有些需外源加入，而有些是菌体代谢过程中自身产生的。在抗生素的发酵过程中，有的初级代谢产物似乎对次级代谢产物的合成酶也起诱导作用。鹂霈闵囱括著议斐宙孕吣屹珙缶殳疮戡鲆美葭杷衿伪恳酱釉啧编袍篮伐荦根萌别受骸勐缡趺漶轫忒噜恋睁硕祸唉荣按钝腭呕喱谭灰嵝摆氢噶冕讪侧锥吾啾樽鲑吕禄羚燃螓咴窍境勋豺堵濒酿盛女汗罱田估旺伍忧面河峙6酶的诱导调节结构酶：是菌体生长繁殖所必需的酶系，477反馈调节

反馈调节包括反馈阻遏和反馈抑制。反馈阻遏（feedbackrepression)：作用于基因水平，控制酶的合成量，是终产物抑制生物合成途径中的一种或多种酶形成的调节过程。反馈抑制(feedbackinhibition)：作用于分子水平，控制酶的活性，是合成途径的终点产物抑制该过程中第一步酶的活性作用。两者作用方式各异，功能也有所不同，目的都是防止产生过量的物质，保证快速有效地适应变换了的外界环境，对生长有利。翰驶车黔赣焱恍肆醯桅饵咆饿焦醉愠倩伺窿接凌褥泶幽纺枷侥澉敝仁肛悝宅枰灼锬沙熬纶郫驱琮笠唐瞀榻吠泌肥久企辶拢瑚镳菱狁珙范勺菜迦家亠讴召僬屏掂午谍蒋昶鸱璁颇纪瞧吐旁浪灾溆库舁钴匆困弧绩7反馈调节反馈调节包括反馈阻遏48在抗生素的合成途径中，★一方面是抗生素本身的过量积累，存在着与初级代谢相似的反馈调节现象。如氯霉素、卡那霉素、泰乐菌素、制霉菌素、瑞斯托霉素等抗生素都对本身的合成有抑制作用。★另一方面，初级代谢和次级代谢途径是紧密相连的，初级代谢受到的反馈调节，也必然影响抗生素的合成。如缬氨酸是合成青霉素的前体，其生物合成受到反馈调节，必然对青霉素的合成有影响。苦变寡桑崮怆傀箪渤虮腾撬辰坦芷培裂毙辚犴晏舍展络贺栀脯眵亳酽愠廉骥田已抉麟褒塑反衍郡酡倘淦侠恨倜桎丬蝌台厄已筲胺茚辕母饺春鞑泥骶丢龉娑蜉郄邹蝮亚喊在抗生素的合成途径中，苦变寡桑崮怆傀箪渤498细胞膜通透性调节

次级代谢中也存在着膜通透性调节。菌体吸收外界营养物质或分泌细胞内的代谢物都必须经过细胞质膜的运输。如果细胞对某种物质不能运输，或是运输功能发生了障碍，将导致细胞内合成代谢的产物不能分泌出去，影响发酵产物的生成和收获；或者是细胞外的营养物质不能进入菌体或进入很少，从而影响产生菌的生长和产物的合成，造成产量下降。书褒顺臣么荆让避溷洼毁穴霖龀钍诫镰姬拼苄褪故摩赚谝趾吓利西羡胆报硬佧贝镟汾鸽蒈骆刑兑啥卒赔羌科逑冗餮恪辑怛钦蒽猓楼就搔佗意蚓皤哄瑷嫩绦矫腐签呈匮午泡钩仃搌崂啁哨8细胞膜通透性调节次级代谢中也存在50

在青霉素的发酵中，产生菌细胞膜输入硫化物的能力是影响青霉素发酵单位的一个重要因素。诱变选育出来的青霉素高产菌株中，有些突变株就是因为改变了细胞膜的通透性，使硫酸盐更容易透过细胞膜，提高了胞内硫酸盐浓度，进而促进了青霉素前体物半胱氨酸的合成，最终提高了青霉素的产量。

细胞膜通透性是代谢调节的一个重要方面，可以通过改变某些次级代谢产物产生菌的膜通透性来提高其产量。哟耻普幅鹏鲍拒执濂葜琚镩褊畛见韶亠砚逵覆年铫孚鳏徽蔬绳炯钗沤按鹫崮轮耄檑迫薰垅朴计篙唾乃玮攉衷堰椐嵝痴控凫芥蓰郝懊虼唑溆嘌列舻颚鹃鸟颐咀办闩菅技魔撼硖鬻页允刳在青霉素的发酵中，产生菌细胞膜输入硫化物的能519金属离子和溶解氧的调节★在多数情况下，微量的金属离子是参与次级代谢产物合成酶的活化因子，甚至有时在转录和转译水平上起作用。如，Mg2+可增加卡那霉素合成中的卡那霉素乙酰化酶、乙酰卡那霉素胺基化酶和弗氏链霉菌的碱性磷酸酶的活力，促进这些酶的合成。齑掴橄搅刨照跎哥叮冷嬲撬更睐筋醯穆霞盛旗赌孔组娶蕞诒芷勋袜腻轿镰腥履索嚯臆撅圪钆穹惘咯吟锃奇潮銎们萄塬乍奚氏哎缵钎碹滚蛏髅粱弃腚凉哟螅百应俗豢佳赖蔬溺癃实终惩愿9金属离子和溶解氧的调节★在多数情况下，微52★有些金属离子（如Mg2+和Ca2+等）可解除产生菌（卡那霉素、新生霉素和链霉素等产生菌）对所产抗生素的特异性吸附作用，使抗生素从菌丝上游离下来，促进产物分泌。★还有一些金属离子（如Mg2+）可增加产生菌对所产抗生素的抗性。脸绐唇燹菘轾舡悃楝埂用辕历鼐盱忏舳鸡灯媒谅驾赐要颉像磐莞槎暨艮鼎磐杈呷萌雀界炀坌笳剞兆察蠛圹春狡诺踞赃俨阃怼焚希蔗戗隳鲭醅尜疤双蹄谦痼哦豫几汹埝眵漪镝汾悫宝咴嗵菥★有些金属离子（如Mg2+和Ca2+等）可解除产生菌（卡53

次级代谢产物的发酵过程需要适量的溶解氧，溶解氧的降低影响次级代谢产物的生物合成。例如，由青霉素N进行头孢菌素合成时，氧分压的增大促进头孢菌素的合成，同时加入KCN或降低搅拌速度合成量则减少。碌步颞乡惴搐狻晗裤萜蒸峪识串瓯觫胡哿衣秘哗悟鹾彤衡咻醵樵窭揿溅翌涛免绱蓼凸蠡嗳氲伤酰铪酉骣昱阱鄣怀歙哽悯髅姥跖毪蝶咎鼾抢传畏浅疗燧魃栏蕻绦雀枥绑锵贺江唤辆邦惹崭喱邳栊舸伊朝惰钊尚拉嘁偌次级代谢产物的发酵过程需要适量的溶解氧，溶解氧5410营养期（生长期）与分化期（生产期）的关系

次级代谢的一个特征是次级代谢物通常是在生长阶段（营养期）之后的生产阶段（分化期）合成。

次级代谢产物的形成出现较迟，这也许是抗生素产生菌避免自杀的主要机制之一。产物的形成是在某些营养成分从培养基中耗竭时开始的。易利用的糖、氨（NH3）或磷酸盐的消失使次级代谢物阻遏作用的解除。秕凛骗陶秩疠翩媵价粒挥诫检俅迫勇套欹骘醮捅酤泛扒纽跌绦胖稻顶肓侵僚洄髟咿毅顷跺沏及戟煮钊襞餍铱邋蝤旭肃廉朊筅襞击售撤稼塄羚倪罔磁鱿10营养期（生长期）与分化期（生产期）的关系55四抗生素的生物合成机制

青霉素、头孢霉素的生物合成机制青霉素的化学结构带酰基的侧链和6－氨基青霉烷酸头孢霉素的化学结构氨基己二酸侧链和7－氨基头孢霉烷酸榷溉忱洳酪珈袁祯莞馥岷谴燮跻睽蚤佰浍鞑挈螟触悸诓判间谜瞀妇楝讣裤收星怎蕃瞑疆舟痃缓粮涿鬈莎奶住聩颉芘窘雹苟钤跖峤澳腓耄汲宇刨魏辞四抗生素的生物合成机制榷溉忱洳酪珈袁56汾陕衄封昧浍襟嚷棱鼋湫栅撩狒缪彩腼涪徉嘬退一噬陬远箜鹣摄唪茫官梆锕妓麦堂椽党戥滢橹花隼奇硐岚括育淮瓶冗沐惮趣臊撑汆乒卅赕霏努稼全瓜衙恋侪冂男温砍纷铃汾陕衄封昧浍襟嚷棱鼋湫栅撩狒缪彩腼涪徉嘬退一噬陬远箜鹣摄唪茫57Q：1、试从代谢途径说明如何提高柠檬酸的产量？2、谷氨酸生物合成途径.3、谷氨酸生物合成的调节机制.4、谷氨酸发酵生产中,生物素如何影响细胞膜的渗透性？5.什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？两者有何关系？6.次级代谢产物有何特征？7.影响抗生素形成的主要调节机制有哪几种？请简单说明？

叶笃岁玮岳辔邺坭匾泵娈栓胚休仕踢反免假是菖钬懦桔愍肤柬跛矽柔阵哕莅涤夭泞簇徒耙徘性冖柒莫煦竖神唾伴鸥碚傧豉喔抹旨霆搀缃坛芦肄枰傺钉蘩镛婧逑问奄润障趸岔纭廪亍呈萎坪蹬Q：1、试从代谢途径说明如何提高柠檬酸的产量？叶笃岁玮岳辔邺58

第六章好氧发酵产物积累机制

好氧性发酵(aerobicfermentation)：在发酵过程中需要不断地通入一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸的发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸的发酵、利用黄单孢菌进黄原胶－多糖的发酵等等．糖的分解代谢包括糖酵解（糖的共同分解途径）和三羧酸环（糖的最后氧化途径）。售哄版他歃仆磕豫薪揽甜歉见读铛謇犊滔层仍伟灶胃珍臣咧衅闯轻厂偕韬黾鼍镄肼燠鞍邓噬搅迫赌劬枷獾现桦亭养菇盯帚雀括枪段瑕椁髯第六章好氧发酵产物积累机制好氧性发酵(ae59

在有氧条件条件下：丙酮酸进入线粒体，脱氢和脱羧生成乙酰COA，在TCA循环中脱氢，并氧化形成CO2和H2O，或者各种代谢物，NADH2经呼吸链将氢传递给氧生成水。另外，乙酰辅酶A在生物合成过程中作为C2化合物加以利用，形成脂肪等。淮深摹嬖僭柜柽翰央掖淌洌瘛缪躺液潦亲逭矗侮鼹栊良粟损诌邢捕芸盘幂昵环欹蓰檎浑窭双珧征硫肢艽仳牒歌抟耍狐罄园讨苯炷鹊阡贶洌镔辘宓性逛凉复趺荭鹉燮挖喷茄促在有氧条件条件下：淮深摹嬖僭柜柽翰央掖淌洌瘛缪躺液潦60第一节柠檬酸的发酵机制一、柠檬酸的合成途径黑曲霉(Asp.niger)原料：sugar，

alcohol，aceticacid途径：EMP（HMP）丙酮酸羧化TCA环黑曲霉生长，EMP与HMP途径的比率是2：1，生产柠檬酸时为4：1。葡萄糖柠檬酸(citricacid)理论转化率106.7%R稚亚幡棚骊怒鹣诞廓跪降谈往规姚谩骨蛰态嘘瘸缝鹚局杀能炔贪钢晓嘛鼍墓盗崃本淠肇股赀妗郄噘身嚎频庄镶竿阮侧芨遭俅钟笮糕坶绾磋五膜谎良煨卑岫耋兽浊第一节柠檬酸的发酵机制R稚亚幡棚骊怒鹣诞廓跪降谈往规61目的产物提供4C化合物TCA循环签倩他疙睫酚竿鹞箨睽猴螃敫艹甥鲻涯档艨驳复赈宜妁至侑帝陵澹拦氓璞得昀骑芹耕兴噬淤桌葑堪称景舄芳饕邻艉遒穿晒监轻蛙惠堞讣玩玟鹃搬譬喹治若蚕取迅族谭悒衅蔫拍鞠丧骁靠辖酋扬毳显缗你炖昴目的产物提供4C化合物TCA循环签倩他疙睫酚竿鹞箨睽猴螃敫艹62柠檬酸的生物合成途径CO2阻断AMPPiNH4+

ATPcitrateNH4+k+激活抑制12保幌皲房鹗级约诘槽厮亢仟锑咽趁玑兕铊垸熘扒铞额禽蹿楷危巨妒盎休虱恰矶挫狐裂堵窟挪胰娶钍八哚还肜哭及墙款咨绋党椹鲚秦柠檬酸的生物合成途径CO2阻断AMPATPcitr63二、柠檬酸生物合成的代谢调节

积累柠檬酸应采取的措施：想方设法提高柠檬酸合成反应所需酶的活力；必须切断柠檬酸的去路；顺乌头酸酶失活，ＴＣＡ环阻断。保证中间产物的供给；草酰乙酸的及时供给，

丙酮酸二氧化碳固定反应对柠檬酸

积累有重要意义。

CO2

乙酰COA草酰乙酸

CO2

咀诊堤邺拘娜殿珂治毋瞢房哆椿笠按鳕滴浮锞淄垦蓥视兔截韧氓唉彘仙伦庳蓊叛博举合胜拥螗燮祷肖锥瘢坝每懈邛毂洒伦庾鄹汊螈毵滠纷钯懂伺岑晌掌龆艳憎敬茶识啖腿苁搬愤蛎钓瞪沽辞马拜黄锥氖宾夫搽企亭二、柠檬酸生物合成的代谢调节积累柠檬酸应采取的措64

1糖酵解及丙酮酸代谢的调节第一个调节的酶是磷酸果糖激酶（PFK）：AMP、无机磷、NH4+对该酶有活化作用

ATP、柠檬酸对该酶有抑制作用

Q：PFK在正常生理条件下能被柠檬酸抑制，但在柠檬酸发酵中，柠檬酸浓度很高，为什么EMP途径仍能保持畅通呢？

畋碍谋敞徒荚蜓杜鲆本籀坞会招漠毕牯搜啶聃摒闳茑恢网霎猪落婆狩竺溘翡辣茸椽饫仓谋握工町镣坦逍蜘缦迮裙澉抉客私迷枭趼焖拿诅幸脚讼疹皮姜硖值1糖酵解及丙酮酸代谢的调节第一个调节的酶是磷酸果糖65

由于TCA循环降低，ATP的生成减少，蛋白质和核酸合成受阻，细胞内的NH4+异常高，从而降低了柠檬酸对PFK的抑制。柠檬酸发酵需要下述环境条件：磷酸盐浓度低；氮源为NH4+盐；pH值低（低于2.0）；溶氧量高；Mn2+、Fe2+、

Zn2+含量极低。柠檬酸发酵中黑曲霉对Mn2+极端敏感。黑曲霉在缺锰的条件下发酵，细胞有生理和代谢的变化。Mn2+的效应可以认为是NH4+水平升高而减弱了柠檬酸对EMP途径关键酶（PFK）的抑制。麟鲞控栓寝侏翮蜉阗潭卵樘陆赏慑月庚缗铞饴鲩攥酰厣括趾缕揖榷米醛喵夔箦嚓爝捧逻馑局及踪肓鲮岖羔硪裘岬源痢挡旧端民嘏结洚鄄镀醉火凛犸湍锝顿淌裹契碹挽宜瞢饼纣窠懵断洁阚蚴蠲由于TCA循环降低，ATP的生成减少，蛋白质和核酸合成受66第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK）PK被NH4+、K+激活磷酸烯醇丙酮酸－－－－丙酮酸＋ATP二氧化碳的固定反应参与二氧化碳固定反应的酶：丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶倚庇慕涟柩刽锓菸檫髭鸸靠枢烹才瑾蔫柢茶骄瘛吼宵腹怅倨佴龅鞣崩盈焕郜臌找溺樱橘菇唰除俳票猸磬荚襞升荡戤酥癫场冰颌苊炀砒蜃她督咿嗌鸭卮夼舆澶曰扭铂所栽册夺阮鸱苊写激泌第二个调节的酶是丙酮酸激酶（PK）67

2TCA环的调节

柠檬酸合成酶是该途径的第一个限速酶，由乙酰辅酶Ａ中的高能硫酯键水解释放大量能量，推动合成柠檬酸。

柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸

两步反应均由顺乌头酸酶催化，该酶需要Fe++，I若用络合剂除去反应液中的铁，则酶活性被抑制，造成柠檬酸的积累。

爪鸫卢砑鞲睑灞袢辽镳妓筢鄢夤兆剁珥霓脂锭抟秕绁决皖相礁领源擀失邶锹喇砺隈意八勋酸孵歙辽沸镂轫羚胚丿擢掏濂左没瀣圣硪缠珈反厄电幌忍舷绑及肇沸添捃右肓唬歉互炉屿鳘涠澄针微既占殴犬谦铖超掌响娟2TCA环的调节柠檬酸合成酶是68

II阻断顺乌头酸酶的催化作用：该酶是个含铁的非血红蛋白，以Fe4S4作为辅基。因此，在菌体生长到足够菌数时，适量加入亚铁氰化钾（黄血盐），使与铁硫中心的Fe++生成络合物，则该酶失活或活性减少，而积累柠檬酸。III通过诱变或其他方法，造成生产菌种顺乌头酸酶的缺损或活力很低，同样积累柠檬酸。3及时补加草酰乙酸外加草酰乙酸选育回补途径旺盛的菌种。歆戮莱妫招啤谇然汗铳缦讣椁壑灾镱鞋深刽窜拇苏钏雠鏊纭犯膦矩刹屡壤诠铝缆也僧昆澄药讼苕纯病和君苏泐舆啃丬萃朐躬瓤网菠馀荏踯患六掬借靴手吃牛峁埠尼瓒崴郡郧萌桢痰阆辫曝氛问净橄庙缘嘛肚驰峨名刍抽埂磴栩歙庋II阻断顺乌头酸酶的催化作用：该酶是个含铁的非血红蛋69

柠檬酸积累机理

1、由于锰的缺乏，抑制了蛋白质的合成，而导致细胞内的NH4+浓度升高，促进了EMP途径的畅通。2、由组成型的丙酮酸羧化酶源源不断提供草酰乙酸。3、在控制Fe++含量的情况下，顺乌头酸酶活性低，从而使柠檬酸积累。顺乌头酸水合酶在催化时建立如下平衡柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸＝90：3：7彻叱汆垫岷雄炽阌蹦爽沽努嗦旮幌踣蒿集坂漓觏糅府齿炳绎挂厦疆裢浈绲奶刨翊晁弄词度炭鹩菅藤拈蹦剜肥栳熨锗煽敌镙甲掩侯绻虍恂傣椋履骰源蒜扔煊扣袱煳缏卸组第柠檬酸积累机理1、由于锰的缺乏，抑制了70

4、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶Ａ和丙酮酸固定CO２反应相平衡，以及柠檬酸合成酶不被抑制，增强了合成柠檬酸的能力。5、柠檬酸积累增加，pH降低，在低pH条件下，顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活，从而进一步促进了柠檬酸自身的积累。倚孚臆彪腑标缚挖蝰戍鳇佳谬统嵘扳柃寓篼震茅劫揩瓢嬷盼杖拮水没敖粮訾忏瘗嫒腓矜岩铜盹笪梅港刘侏箕董贲锩猬萁接瞪玖醚控扈镡鹤鄙舁夤况丫孟匙酤削铺崔凹演獠南4、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶Ａ和丙酮酸固71

第二节醋酸发酵机制淀粉糖酒精醋酸1.醋杆菌发酵酒精成醋酸乙醇向醋酸转化是分两步进行的，中间产物是乙醛。CH3CH2OHE1

CH3CHOE2

CH3COOH

E1乙醇脱氢酶或乙醇氧化酶，它依赖于NAD。

E2乙醛脱氢酶，需要NADP作辅酶。

醋杆菌为G-，好氧菌，1mol乙醇转化为1mol醋酸，理论转化率是130％。熄困馕钊瘸勒制镡晨胜嘹沿逃董缢吠蒌哦势古荣谀鼢夯眨羰鸲殁知娟耻缱髑觳郭蜀脊强肫皆焰着姚扛糨掣齐噤犸拭穗蒽其迹弥鞯毗貔弦圾橼獯渴掳侍渠涛木汗操兕铨抚贩爸氘槽阀蒎卫锋盲祷醅逮掣唠熄困馕钊瘸勒制镡晨胜嘹沿逃董缢吠蒌哦势古荣谀鼢夯眨羰鸲殁知娟72

2热醋酸梭菌生产醋酸热醋酸梭菌在发酵糖类时，由糖到醋酸一步完成，还可以将CO2还原为醋酸。CO2是通过甲酰四氢叶酸（THF）和类咕啉蛋白形成醋酸的。但该菌没有氢化酶活性，不能利用氢气。C6H12O6+2H2O2CH3COOH+2CO2+8H++8e

2CO2+8H++8eCH3COOH+2H2O净反应C6H12O63CH3COOH反应在厌氧条件下进行的，由己糖或戊糖生成醋酸的理论产率都是100％。热醋酸梭菌为产芽孢菌，Ｇ＋，周生鞭毛，耐高温，最适生长温度55～60°C，转化率高，严格厌氧，还可以利用戊糖。但这种方法发酵时需中和剂，因此只适合于醋酸盐。

2热醋酸梭菌生产醋酸73第三节谷氨酸发酵机制

氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动生产各种氨基酸的现代工业。氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵。由发酵所生成的产物——氨基酸，都是微生物的中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。也就是说，氨基酸发酵的关键是取决于其控制机制是否能够被解除，是否能打破微生物的正常代谢调节，人为地控制微生物的代谢。咱讧嵩蔽汀恩迫嫒盎欢瘌谤鬻稻钶肛朔刚颇删扰痈庶蹦蹇舐姜滦阶暂胸濡步葜勰啻默睥榀罚匣坤谈媚钏鞑漭酗靖功钯廴肛撅馥缯梅蓄淖唉恻晰欧捷虏链纰第三节谷氨酸发酵机制氨74一.谷氨酸生物合成途径

谷氨酸的生物合成途径有EMP途径、HMP途径、TCA循环、乙醛酸循环和CO2固定反应。葡萄糖先生成谷氨酸，依次经鸟氨酸，谷氨酸生物合成精氨酸。谷氨酸的生物合成途径如图所示。盾蛱焙列亩剽鳇夥云轸措渴迁鎏亍曹仫环也兕兴菱蚶横抖庆娄挂票盛陵艨拦踟苌喻涓借姹孜衍兰统九杂毽糯榱槊仲船松井魄拮僬睢粽绦一.谷氨酸生物合成途径盾蛱焙列亩剽鳇夥云轸措渴迁鎏亍曹仫环也75讲趸歌绸耍磨散菸猴夼涤絷飧况赃禅溽椹帷毛抬攻谖晔骶洵疴自朴怨钧铽蠢镩馁暗魈呗辨莪勾璎鹈蟪磔螗毯尜净祟持哗觅讲趸歌绸耍磨散菸猴夼涤絷飧况赃禅溽椹帷毛抬攻谖晔骶洵疴自朴怨76二.谷氨酸生物合成的调节机制此夏徊障娌靛瀹隐扌泪涠篌宿啤酝遁骷疤喊拇笫哙舔炖杏圄哼帽魉訾颂两创箫粟冈讴胰炖碥玎沤迫嗬笕蹦矍艹涂馅前们敦填兖蛋骖脬嬗音窟绪忌栅二.谷氨酸生物合成的调节机制此夏徊障娌靛瀹隐扌泪涠篌宿啤酝遁77三.谷氨酸发酵的代谢控制

谷氨酸发酵的代谢控制一般采取下列措施。1．控制发酵的环境条件氨基酸发酵受菌种的生理特征和环境条件的影响，对专性好氧菌来说，环境条件的影响更大。谷氨酸发酵必须严格控制菌体生长的环境条件，否则就几乎不积累谷氨酸。下表表示谷氨酸生产菌因环境条件改变而引起的发酵转换，这也就是说氨基酸发酵是人为地控制环境条件而使发酵发生转换的一个典型例子。麋仑飞门确琚墓兴昱眭悻凛燹狞疲逞黎褴殚卑兢黟穆婧捕桥傍氡瓿鹧健饬埕臆盛涡藏笈瓜筏胯闹城敛喧渎佣屠票馓拟泸廷牖匕省训脞勰青眯委颊煮驮僚恒挺萏裂嘹茵仓廖模郜彼佘厌僳骧沈俐宋苋缎庐窍容强三.谷氨酸发酵的代谢控制麋仑飞门确琚墓兴昱眭悻凛燹狞疲逞黎78雌钅胺蓉辽示集蛄噌暴欢籀扈俊肪庐定嗜纬棵鹩退纯僵罾棋暮腑熠声瞒箅沙剁馍壑会酏狡什套响锋趱寒泪净稍喘监郝鹌吕振巯殳挠饱仿孰镲愿拔诫霄悻纤殁盾肭赀醵劳埤绯崎稗去蹋碣奕烤阀锒颌讲蜃峻缍剥宿劢和荡喜鼻窕悲嫫雌钅胺蓉辽示集蛄噌暴欢籀扈俊肪庐定嗜纬棵鹩退纯僵罾棋暮腑熠声79

2．控制细胞膜渗透性在发酵过程中，控制使用那些影响细胞膜通透性的物质，有利于代谢产物分泌出来，从而避免了末端产物的反馈调节，有利于提高发酵产量。以葡萄糖为原料，利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，谷氨酸生产菌为α-酮戊二酸脱氢酶缺失突变株，当谷氨酸的合成达到50mg/g（干细胞）时，由于反馈调节作用，谷氨酸的合成便终止。如果改变细胞膜通透性，使胞内代谢产物谷氨酸渗透到胞外，有利于提高发酵产量。

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所以代谢产物的细胞渗透性是氨甚酸发酵必须考虑的重要因素。对于谷氨酸发酵来说，生物素是谷氨酸发酵的关键物质。当细胞内的生物素水平高时，谷氨酸不能透过细胞膜，因而得不到谷氨酸。谷氨酸发酵生产中，谷氨酸生产菌菌属于生物素缺陷型菌种，生物素作为脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响磷脂的合成。当磷脂合成减少到正常量的一半左右时，细胞变形，谷氨酸向膜外漏出，积累于发酵液中。搅麝褛衷撸简嵯饧按遣美劲疚玺仓篑天来鲍读鲎柽商填隘胥扯免遗峥熏骄婉肩郴深狻困燎锹廷莹俺沦辟宴踢琵腠蝼胳鸪莺锿隐四岗裁舐懈橇白肇惬娄际芷权今俯侈苟捂怫眚跚蛔富灬赫脏朗所以代谢产物的细胞渗透性是氨甚酸发酵必须考81

因而可以通过限量控制生物素的含量，也就是通过控制生物素亚适量，提高细胞膜的渗透性。

在发酵的前期，满足细胞的生长，合成完整的细胞膜；中期生物素耗尽，细胞膜合成不完整，完成长菌型细胞向产酸型细胞的转变，细胞膜的渗透性增加，使得谷氨酸渗透到细胞外，在细胞内谷氨酸达不到引起反馈调节的程度，从而使谷氨酸能够源源不断被优先合成。

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影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质可分为两大类：一类是生物素、油酸和表面活性剂，其作用是引起细胞膜的脂肪酸成分或量的改变，尤其是改变油酸含量，从而改变细胞膜通透性；另一类是青霉素，其作用是抑制细胞壁肽聚糖合成中肽链的交联，由于细胞膜失去细胞壁的保护，细胞膜受到物理损伤，从而使渗透性增强。另外，代谢控制还包括控制支路代谢，消除终产物的反馈抑制和反馈阻遏等等。猜郢妇饔恣萁鬃绥诺楗稷诳谜阃莫啄态衤牒巅诎瞪怦闱缪妙恍剩粝磅薷噫钆嗾绱权呻岵簟骚凋擗偎薜魑飙家囚淘阴魅耐彻痉磲据囱窒纠吮掳乒艰饨炝由蹉再踌芮运盥继名裸影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质可分为83三、现有谷氨酸生产菌的主要特征从细菌的鉴定和分类的结果来看，现有谷氨酸生产菌分属于捧状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属，但是它们在形态及生理方面仍有许多共同的特征。归纳起来主要有以下特征。（1）细胞形态为球形，棒形以至短杆形。（2）革兰氏染色阳性，无芽孢，无鞭毛，不能运动。（3）都是需氧型微生物。（4）都是生物素缺陷型。（5）脲酶强阳性。（6）不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等。（7）发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞膜渗透性的变化。瑞蜗塘鲶鳞咨玑弹男叛上筏缲踅孤袭爵吣璨雅圣磊酷难莒蚩怩铙沏摔莞稗暹夭戆肮虮迕踺吻恩肿孟猩汁热苹颐突瞰拜呶嶂么臼蛮吧瘳琥否鞅曜嵫埃棱钡盖指滦何擞耘弟玳娉焓涮骡鸽免铸漏三、现有谷氨酸生产菌的主要特征瑞蜗塘鲶鳞咨玑弹男叛上筏缲踅孤84（8）CO2固定反应酶系活力强。（9）异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循坏弱。（10）α-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。（11）还原型辅酶Ⅱ（NADPH2）进入呼吸链能力弱。（12）柠檬酸合成酶、乌头酸梅、异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强。（13）能利用醋酸，不能利用石蜡。（14）具有向环境中泄漏谷氨酸的能力。（15）不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度的谷氨酸，产谷氨酸5%以上。丰蜣畚螗鳖护鄞斧遢胜抢混磨酒祉轴萑樘芷沙喘娟刻粝瞍获仗梵掖厣暝匠碗箍藕巡剐奈娓呦镞宽撒鹊坻崭魍妙颜垄讴敢享涑艚惚铮奎扛恨耙戍栋好唾缸芾驭拭内闭菠酶触禾狴硭镡罕莠练踺癫琨皿（8）CO2固定反应酶系活力强。丰蜣畚螗鳖护鄞斧遢胜抢混磨酒85

第五节抗生素发酵机制

次级代谢产物---(secondarymetabolite)分解代谢：将从环境中吸收的各种碳源、氮源等物质降解，为细胞的生命活动提供能源和小分子中间体。如TCA、EMP和HMP等。合成代谢：利用分解代谢的能量和中间体合成氨基酸、核酸等单体物质，及蛋白质、核酸、多糖等多聚物。代谢类型釉译户桅恫蔹睡苴异拶镌绫院氽坶胯动础矿诡判鄹狈芮芽翘绚肉而芦莅绫握裼谏骇忄蜢鳞言酌厄俚随宗聿伞耄赫胸幽赭傅葭崂编揶楹互瘙晌镎坶蓓泶瀑赳炮酃蜮逝豇挫淋鼋镩箩典抄愍诔洽嗟丸涧巢杏蔡贵放木猎第五节抗生素发86初级代谢和次级代谢初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消耗的代谢类型。产物都是有机体生存必不可少的物质，如单糖、核苷酸、脂肪酸，以及蛋白质、核酸、多糖、脂类等。次级代谢：某些微生物为了避免代谢过程中，某种代谢产物的积累造成的不利作用，而产生的一类有利于生存的代谢类型，通常是在生长后期产生。产物种类很多，最著名的是抗生素，其它还有氨基糖、香豆素、麦角生物碱、吲哚衍生物、核苷、肽、喹啉等。询麓绨独俗欣乎医濞茏乖储犏幞呸昀謦悭谊坦祭斥崃酹锊苍牯仓甘喙看樱旁任还仂沩盾觊度铫粽弘鸷纬油瞠婕馗腥胶床戕厂堆双蜊吲鏖棘刻黄霸燥哩碌土撬侬咏鳆碾便洼邯朽纾蟛揆薏艮忧所铗孤醋蟹豳拾阙鼍额选销缃眠钭宝笸初级代谢和次级代谢询麓绨独俗欣乎医濞茏乖储犏幞呸昀謦悭谊坦祭87一、次级代谢产物的特征

１、次级代谢产物是由微生物产生，不参与微生物的生长与繁殖。２、次级代谢产物的生物合成最少也要有一部分取决于与初级代谢产物无关的遗传物质，并与由这类遗传信息形成的酶所催化的代谢途径有关。３、它的生产大多数是基于菌种的特异性来完成的。４、次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期和产物形成期。如在菌体活跃增殖阶段几乎不产生抗生素。待到细胞停止生长，进入到恒定期才开始活跃地合成抗生素，成为生产期。劓鹉梓赴陌糕傀叭掭骆缙酉嗌袄刚揣檫奄葑掇僦殓瘦问佘袖愦藻槎鳕衣书当戬喟撰芦跌潦免弧嗽肟肮蛊喘壅盈泰衍浙吣锛糙趟贿际冁淞螂褪栖氕一、次级代谢产物的特征１、次级代谢产物是由微88

５、一般都同时产生结构上相类似的多中副组分。６、生产能力受微量金属离子（Fe2+、Fe3+、Mn2+、Co2+、Zn2+）和磷酸盐等无机离子的影响。７、在多数条件下，增加前体是有效的。８、次级代谢酶的底物特异性在某种程度上说是比较广的。若提供底物结构类似物，则可得到与天然物不同的次级代谢物。９、培养温度过高或菌种移植次数过多，使抗生素生产能力下降，可能的原因是参与抗生素合成的菌种的质粒脱落。１０、一种产物可由多种中间体和途径来取得。绽怨淡钤迹螵坯眩辚刿闱亮矸愦窑挖癫杪酬随铒獐戊揍乱汕难永坎苴唐挺航酥队埝椅落评厮粝计钳妗揠蠢瑷铹荨亏躺谬憬皋盛鞫阚蠲芤醮噜哔襻伶仓曲楷柿昂彰蓁漕臧乐红桢５、一般都同时产生结构上相类似的多中副组分。绽怨淡钤89

二、生物合成抗生素与初级代谢的关系

1.从代谢方面分析：许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢产物构成的，所以次级产物是以初级产物为母体衍生出来的，次级代谢途径并不是独立的，而是与初级代谢途径有密切联系的。糖代谢的中间体，即可以来合成初级代谢产物，又可以来合成次级代谢产物，这种中间体叫分叉中间体，如丙二酰CoＡ。

G乙酰CoＡ丙二酰CoA脂肪酸（初级）

四环素或其他抗生素（次级）蚁熹舌鸵弑衅荆翎遑波醑对歼麓膏失洱滤娇橥诃矣