好氧发酵产物积累机制.ppt

现有谷氨酸生产菌的主要特征三、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。CO2固定反应酶系活力强。1异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循坏弱。2α-酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。3还原型辅酶Ⅱ（NADPH2）进入呼吸链能力弱。4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。5能利用醋酸，不能利用石蜡。6具有向环境中泄漏谷氨酸的能力。7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。8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。第五节抗生素发酵机制分解代谢：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。次级代谢产物---(secondarymetabolite)代谢类型初级代谢和次级代谢01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。02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。03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。01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。02它的生产大多数是基于菌种的特异性来完成的。03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。04一、次级代谢产物的特征一般都同时产生结构上相类似的多中副组分。在多数条件下，增加前体是有效的。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。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。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。一种产物可由多种中间体和途径来取得。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）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。初级代谢和次级代谢的分叉中间体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