第八章 微生物的代谢调控:微生物体内的代谢过程是相互联系、相互制约、高度有序的复杂过程。为了使细胞生长处于平衡状态,并对外界环境的改变能够做出迅速响应,在长期的进化过程中,微生物建立了一套严密、精确、灵敏的代谢调节体系,使之能严格地控制代谢活动,灵活地适应外界环境,经济合理地利用和合成所需的各种物质和能量,以达到新的代谢平衡。微生物的代谢调节具有多系统、多层次的特点,代谢调节机制复杂,如同工酶调节、 顺序反馈调节、协同反馈调节、累加反馈调节和增效反馈调节等。这些调节机制的协同作用保证微生物细胞的新陈代谢,实现细胞的经济运行。这样对能量利用之经济,对原料利用之合理,对细胞成分合成之迅速,以及对外界条件适应之灵敏,都说明了,微生物细胞内,有一套可塑性极强,和极精确的代谢调节系统。微生物细胞代谢的调节,主要是通过控制酶的作用来实现的,因为任何代谢途径,都是一系列酶促反应构成的。对于微生物在工业上的应用,微生物的自我调节作用,避免了中间代谢的过量生成,而造成能量和物料的浪费,这样使原料的利用更合理,对于以大量积累中间代谢产物的过量生成或终产物的发酵,微生物的自我代谢调节,使中间产物或终产物不能过量生成,也不能排出体外。在某种条件下,过量积累的中间代谢产物也能够被诱导酶转化为次级代谢产物。因此,可在人为控制的条件下,打破微生物的代谢控制体系,使代谢朝着人们希望的方向进行。虽然,微生物代谢调节的理论目前还有很大的局限性,但它已在微生物育种,和发酵工艺的优化中,发挥了重要的作用。随着代谢调节理论的不断充实和完善,它对发酵工业,将会发挥更加重要的作用。8.1分支代谢途径的调节:微生物在正常生长条件下,总是通过其代谢调节系统进行自我调节,使机体内的代谢途径与代谢类型互相协调与平衡。细胞最经济地吸收、利用营养物质,用于合成细胞结构,进行生长和繁殖,他们通常不浪费原料和能量,也不积累中间代谢产物。微生物的代谢调节具有多系统、多层次的特点,代谢调节机制复杂,例如同工酶调节、 顺序反馈调节、协同反馈调节、累加反馈调节和增效反馈调节等。
8.2代谢调节理论在工业上的应用:微生物是发酵过程的主体,细胞内有各种酶系,它摄取培养基中的养分后,通过体内特定的酶系进行复杂的生化反应,将底物转化成有用的发酵产品。微生物发酵过程中主要包括微生物生长、基质消耗和代谢产物生成等方面。其中微生物生长是关键,在各种不同的理化环境中生长的微生物,它们的生长代谢活动实际上是对其所处的理化环境的一种相应。根据前面的介绍,发酵类型按照是否需氧可分为好氧发酵、厌氧发酵和兼性厌氧发酵三大类型;按照培养基的类型又可分为固体发酵和液体发酵两大类。其中液体发酵又可分为浅层发酵和深层发酵,而深层发酵又可细分为分批发酵、补料分批发酵和连续发酵三大类型。液体深层发酵为目前发酵工业的主要类型,本节就以深层发酵为例,介绍其补料分批发酵、半连续发酵和连续发酵等培养方法。
8.1分支代谢途径的调节:微生物在正常生长条件下,总是通过其代谢调节系统进行自我调节,使机体内的代谢途径与代谢类型互相协调与平衡。细胞最经济地吸收、利用营养物质,用于合成细胞结构,进行生长和繁殖,他们通常不浪费原料和能量,也不积累中间代谢产物。微生物的代谢调节具有多系统、多层次的特点,代谢调节机制复杂,例如同工酶调节、 顺序反馈调节、协同反馈调节、累加反馈调节和增效反馈调节等。
8.2代谢调节理论在工业上的应用:微生物是发酵过程的主体,细胞内有各种酶系,它摄取培养基中的养分后,通过体内特定的酶系进行复杂的生化反应,将底物转化成有用的发酵产品。微生物发酵过程中主要包括微生物生长、基质消耗和代谢产物生成等方面。其中微生物生长是关键,在各种不同的理化环境中生长的微生物,它们的生长代谢活动实际上是对其所处的理化环境的一种相应。根据前面的介绍,发酵类型按照是否需氧可分为好氧发酵、厌氧发酵和兼性厌氧发酵三大类型;按照培养基的类型又可分为固体发酵和液体发酵两大类。其中液体发酵又可分为浅层发酵和深层发酵,而深层发酵又可细分为分批发酵、补料分批发酵和连续发酵三大类型。液体深层发酵为目前发酵工业的主要类型,本节就以深层发酵为例,介绍其补料分批发酵、半连续发酵和连续发酵等培养方法。
8.1微生物在自然界中的分布:本节主要介绍微生物在自然界中的分布,以及极端环境下的微生物。
8.2微生物与生物环境间的关系:本节主要介绍几种主要的微生物与生物环境间的关系。
[单选题]过量的( )对3-脱氧-2-酮-D-阿拉伯庚酮糖酸合成酶有反馈抑制作用。
苯丙氨酸
谷氨酸
苏氨酸

色氨酸
答案:谷氨酸
[单选题]在累加反馈调节中,末端产物G单独过量时,能抑制整个途径中第一个酶40%的活性,末端产物E单独过量时,能抑制第一个酶30%的活性,当G、E同时过量时,其抑制活性为( )。
58%

40%

68%

30%
[多选题]在大肠杆菌的天冬氨酸族氨基酸生物合成的同功酶调控过程,只有当( )同时过量时,整个合成途径才被完全抑制。
高丝氨酸
赖氨酸
异亮氨酸

苏氨酸[多选题]在谷氨酸的发酵中,通过控制( )含量,可以增加谷氨酸生产菌的通透性,使谷氨酸不断地分泌到细胞外。
甘油
吐温60

生物素
油酸[判断题]在谷氨酸的发酵中,如果将生物素浓度控制在亚适量,不能增加谷氨酸生产菌的通透性。( )

[判断题]协同反馈调节指在分支代谢系统中,几种末端产物单独存在时,虽然各自对分支点后的第一个酶有抑制作用,但对整个途径中的第一个酶不具有抑制作用。( )

[判断题]微生物发酵就是让微生物在特定的生长条件下将廉价的原材料转变成有用产品的一种技术。( )

[判断题]在累加反馈调节中,各个终产物的抑制作用会相互影响。( )

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