河南农业大学：《微生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 微生物的代谢 Microbial Metabolism（3/3）第三节 微生物的次级代谢、第四节 代谢的调控与发酵生产

第 三 节 微 生 物 的 次 级 代 谢

第 三 节 微 生 物 的 次 级 代 谢

次级代谢（Secondary metabolite) 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 和繁殖所必需的物质的过程。 初级代谢：一般将微生物从外界吸收各种营养物 质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活 动的物质和能量的过程，称为初级代谢

次级代谢（Secondary metabolite) 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 和繁殖所必需的物质的过程。 初级代谢：一般将微生物从外界吸收各种营养物 质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活 动的物质和能量的过程，称为初级代谢

次级代谢产物的类型1 ◼ 1.抗生素: 青霉素、链霉素、金霉素等 ◼ 2.生长刺激剂：是一类刺激植物生长的生理活 性物质。 赤霉素、吲哚乙酸、奈乙 酸等 ◼ 3.维生素：是指某些微生物在特定条件下产生 的大大超过本身需要量的那种维生素。 硫胺素、核黄素、B12、吡哆醛等

次级代谢产物的类型1 ◼ 1.抗生素: 青霉素、链霉素、金霉素等 ◼ 2.生长刺激剂：是一类刺激植物生长的生理活 性物质。 赤霉素、吲哚乙酸、奈乙 酸等 ◼ 3.维生素：是指某些微生物在特定条件下产生 的大大超过本身需要量的那种维生素。 硫胺素、核黄素、B12、吡哆醛等

◼ 4.色素：一些微生物在代谢过程中产生有色次生 代谢产物，这些产物积累在细胞内或者分泌于细 胞外。如灵杆菌产生的花青素使菌落呈红色。红 曲霉产生的红曲素使菌体呈紫色，在食品上用作 着色剂。 ◼ 5.毒素：是某些微生物在一定的条件下产生的对 动植物和人有毒害的化合物。 白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素、黄曲霉 毒素等

◼ 4.色素：一些微生物在代谢过程中产生有色次生 代谢产物，这些产物积累在细胞内或者分泌于细 胞外。如灵杆菌产生的花青素使菌落呈红色。红 曲霉产生的红曲素使菌体呈紫色，在食品上用作 着色剂。 ◼ 5.毒素：是某些微生物在一定的条件下产生的对 动植物和人有毒害的化合物。 白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素、黄曲霉 毒素等

项 目 初级(主流)代谢 次级(支流)代谢 1.功能 维持生存必不可少 不影响机体生存，可有可无 2.产物 氨基酸，蛋白质，核酸，脂类，糖 类等 抗生素， 激素，色素，毒素等 3.作用 形成维持细胞生存所需的生物物质 与能量 消除某些初级代谢产物累积造成的不利影 响；对产生菌有一完益处(抗生素产生菌 的生存竞争) 4.普遍与特殊性 各类生物中基本相同 不同的次级代谢途径完全不同 5.代谢起点 可从简单的碳、氮源、矿质养分、 生长因子和水开始，对 营养要求 简单，在基本营养条件下即可进行 必须以初级代谢产物为前体，需复杂的营 养条件或成分复杂的天然物质 初级代谢与次级代谢的区别

项 目 初级(主流)代谢 次级(支流)代谢 1.功能 维持生存必不可少 不影响机体生存，可有可无 2.产物 氨基酸，蛋白质，核酸，脂类，糖 类等 抗生素， 激素，色素，毒素等 3.作用 形成维持细胞生存所需的生物物质 与能量 消除某些初级代谢产物累积造成的不利影 响；对产生菌有一完益处(抗生素产生菌 的生存竞争) 4.普遍与特殊性 各类生物中基本相同 不同的次级代谢途径完全不同 5.代谢起点 可从简单的碳、氮源、矿质养分、 生长因子和水开始，对 营养要求 简单，在基本营养条件下即可进行 必须以初级代谢产物为前体，需复杂的营 养条件或成分复杂的天然物质 初级代谢与次级代谢的区别

6.代谢与生 长的关系 自始至终存在，与生长平 行进行 不平行，在生 长的后期才开始 7.遗传控制 核内DNA，细胞器DNA 核内DNA，质粒(对多种 次生代 谢产物合成有重要作用) 8.对环境的 敏感性 不随生物或培养条件变化 随培养条件变化，对环境敏感， 次级产物合成随环境变化启动或 停止。 9.初、次级 代谢关系 为次级代谢提供前体与能 量 解除某些初级代谢产物过度累积 对机体的危害；是初级代谢的延 伸

6.代谢与生 长的关系 自始至终存在，与生长平 行进行 不平行，在生 长的后期才开始 7.遗传控制 核内DNA，细胞器DNA 核内DNA，质粒(对多种 次生代 谢产物合成有重要作用) 8.对环境的 敏感性 不随生物或培养条件变化 随培养条件变化，对环境敏感， 次级产物合成随环境变化启动或 停止。 9.初、次级 代谢关系 为次级代谢提供前体与能 量 解除某些初级代谢产物过度累积 对机体的危害；是初级代谢的延 伸

第四节、代谢的调控与发酵生产 （一）酶活性的调节 （二）酶合成的调节 （三）代谢调节在发酵工业上的应用

第四节、代谢的调控与发酵生产 （一）酶活性的调节 （二）酶合成的调节 （三）代谢调节在发酵工业上的应用

（一）酶活性的调节 1、定义： 是指微生物通过改变已有酶的催化活性来 调节代谢的进行。 2、酶活性调节的方式：酶原激活、酶的共价修饰、反 馈抑制及前馈激活 酶原激活：在细胞内首先合成无活性酶的前体（酶 原），再通过蛋白酶的作用释放出一些氨基酸或小 肽，转变成有活性的酶蛋白，这一过程称为酶原激 活（activation of zymogen）。 共价修饰（covalent modification）是指在专一酶的催 化下，某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的 特定氨基酸残基上，而改变酶的活性

（一）酶活性的调节 1、定义： 是指微生物通过改变已有酶的催化活性来 调节代谢的进行。 2、酶活性调节的方式：酶原激活、酶的共价修饰、反 馈抑制及前馈激活 酶原激活：在细胞内首先合成无活性酶的前体（酶 原），再通过蛋白酶的作用释放出一些氨基酸或小 肽，转变成有活性的酶蛋白，这一过程称为酶原激 活（activation of zymogen）。 共价修饰（covalent modification）是指在专一酶的催 化下，某种小分子基团可以共价结合到被修饰酶的 特定氨基酸残基上，而改变酶的活性

反馈抑制：在代谢反应中，反应产物对多个酶 促系列反应中，终产物可对反应序列前头的 酶发生抑制作用。 前馈激活：在反应序列中，前身物质对后面的 酶起激活作用，使反应向前进行。 反馈抑制与前馈激活的机制是变构调节 特点是使酶暂时失去活性，即失去催化能力，从而使 代谢迅速停止；当终端产物因消耗而浓度降低时， 酶的活性又可以恢复。因而，酶活性的调节比酶合 成的调节要精细、快速

反馈抑制：在代谢反应中，反应产物对多个酶 促系列反应中，终产物可对反应序列前头的 酶发生抑制作用。 前馈激活：在反应序列中，前身物质对后面的 酶起激活作用，使反应向前进行。 反馈抑制与前馈激活的机制是变构调节 特点是使酶暂时失去活性，即失去催化能力，从而使 代谢迅速停止；当终端产物因消耗而浓度降低时， 酶的活性又可以恢复。因而，酶活性的调节比酶合 成的调节要精细、快速

1、直线式代谢途径中的反馈抑制

1、直线式代谢途径中的反馈抑制