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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能微生物代谢调控理论及其在微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用微生物发酵中的应用北京林业大学生物学院食品科学与工程系北京林业大学生物学院食品科学与工程系 欧阳杰欧阳杰为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能微微生生物物具具有有高高度度适适应应环环境境和和自自我我繁繁殖殖的的能能力力，它它们们有有一一整整套套可可塑塑性性极极强强和和极极精精确确的的代代谢谢调调节节系系统统，以以保保证证上上千千种种酶酶能能准准确确无
2、无误误、有有条条不不紊紊地地进进行行极极其复杂的代谢反应。其复杂的代谢反应。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能微生物对环境给予的信号能在细胞的各微生物对环境给予的信号能在细胞的各种结构的协助下迅速作出反应，导致微种结构的协助下迅速作出反应，导致微生物的生理活动过程高度地统一起来。生物的生理活动过程高度地统一起来。微生物内外环境的统一是通过微生物内外环境的统一是通过代谢调节代谢调节的方式来实现的的方式来实现的。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能主
3、要内容主要内容1 1 初级代谢和次级代谢初级代谢和次级代谢2 2 代谢调节的部位和有关的酶代谢调节的部位和有关的酶3 3 反馈调节反馈调节4 4 代谢调节控制的基本思想代谢调节控制的基本思想5 5 糖代谢与控制糖代谢与控制6 6 氨基酸代谢与控制氨基酸代谢与控制7 7 抗生素代谢与控制抗生素代谢与控制为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1 1 初级代谢和次级代谢初级代谢和次级代谢生生物物细细胞胞在在新新陈陈代代谢谢过过程程中中，获得了许多重要的代谢产物获得了许多重要的代谢产物:初级代谢产物初级代谢产物 中间代谢产物中间代
4、谢产物 次级代谢产物次级代谢产物为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能初级代谢产物：初级代谢产物：微微生生物物由由延延滞滞期期进进入入对对数数生生长长期期，在在对对数数生生长长期期形形成成的的产产物物往往往往是是细细胞胞自自身身生生长长所所必必需需的的，如如各各种种氨氨基基酸酸、核核苷苷酸酸、蛋蛋白白质质、核核酸酸、脂脂类类及及糖糖类类等等，称称为为初初级代谢产物或中间代谢产物。级代谢产物或中间代谢产物。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由由于于初
5、初级级代代谢谢产产物物是是供供菌菌体体生生长长繁繁殖殖使使用用的的，所所以以野野生生菌菌株株合合成成产产物物的的量量在在满满足足自自身身需需要要后后，就就受受到到许许多多调调节节机机制制的的控制而停止合成。控制而停止合成。为为了了提提高高产产量量，就就要要了了解解菌菌株株在在合合成成产产物物中中所所受受到到的的调调节节机机制制，研研究究修修饰饰菌菌体体的的遗遗传传基基因因，改改良良培培养养条条件件，设设法法予予以以解除菌株自身的调节机制。解除菌株自身的调节机制。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能次级代谢产物：次级代谢产
6、物：进进入入稳稳定定期期后后有有些些微微生生物物合合成成的的化化合合物物在在代代谢谢中中有有明明显显的的优优势势，这这类类自自发发产产生生的的化化合合物物称为次级代谢产物。称为次级代谢产物。只只有有在在细细胞胞处处于于不不生生长长或或缓缓慢慢生生长长状状态态时时，才能实现次级代谢（才能实现次级代谢（非生长耦联型非生长耦联型）。）。次级代谢产物是由初级代谢的中间体合成的。次级代谢产物是由初级代谢的中间体合成的。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能初初级级代代谢谢途途径径往往往往是是大大多多数数微微生生物物代代谢谢中中常常见
7、见的的途途径径，而而次次级级代代谢谢产产物物是是只只有有少数微生物才能合成的。少数微生物才能合成的。许许多多次次级级代代谢谢产产物物具具有有喆喆抗抗微微生生物物的的活活性性，有有些些是是特特殊殊的的酶酶抑抑制制剂剂，有有些些是是生生长促进剂，许多具有药物功效。长促进剂，许多具有药物功效。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能E EM MP P 途途 径径为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能T TC CA A 循循 环环为深入学习习近平新时代中国特色社
8、会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能植物次级代植物次级代谢产物途径：谢产物途径：酚类化合物酚类化合物萜类化合物萜类化合物含氮化合物含氮化合物为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2 2 代谢调节的部位和有关的酶代谢调节的部位和有关的酶生生物物体体的的新新陈陈代代谢谢活活动动都都是是在在细细胞胞内内进进行行的的，细细胞胞内内有有成成千千上上万万种种酶酶来来进进行行复复杂的代谢
9、活动。杂的代谢活动。微微生生物物细细胞胞体体内内具具有有一一整整套套精精确确、合合理理、经经济济、高高效效的的代代谢谢机机制制，细细胞胞在在合合成成维维持持微微生生物物生生长长繁繁殖殖所所需需的的各各种种物物质质时时，需要多少就合成多少，从不过多合成。需要多少就合成多少，从不过多合成。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能如如当当细细胞胞中中合合成成的的某某种种氨氨基基酸酸已已达达到到合合成成蛋蛋白白质质所所需需要要的的量量时时，这这时时信信号号马马上上反反馈馈给给合合成成体体系系，使使其其停停止止合合成成这这种种物物质质
10、，直直到到这这种种物物质质被被消消耗耗到到很很低浓度时，才重新合成。低浓度时，才重新合成。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能过量生产某些化合物对生产菌来说，是过量生产某些化合物对生产菌来说，是一种一种“病态病态”过程，其固有的调节机制过程，其固有的调节机制随时可能恢复到有利于其生长繁殖的方随时可能恢复到有利于其生长繁殖的方向；向；这也就是生产菌种经多次传代，其生产这也就是生产菌种经多次传代，其生产性能容易蜕变的原因之一。性能容易蜕变的原因之一。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会
11、精神,充分发挥中小学图书室育人功能 微生物代谢过程的自我调节表现为：微生物代谢过程的自我调节表现为：控制营养物质进入细胞控制营养物质进入细胞 酶与底物的接触酶与底物的接触 代谢物的流向代谢物的流向 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 微微生生物物代代谢谢自自我我调调节节的的每每一一个个环环节节都都涉涉及及到到酶酶促促反反应应的的调调节节，因因此此微微生生物物代代谢谢的的自自我我调调节节实实际际上就是上就是酶调节酶调节。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室
12、育人功能 酶的调节方式酶的调节方式酶酶活活性性调调节节：通通过过代代谢谢途途径径中中关关键键酶酶（或或称称限限速速酶酶）活活性性的的调调节节来来控制酶促反应的速率；控制酶促反应的速率；为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能酶酶合合成成（即即酶酶量量）调调节节：通通过过对对关关键键酶酶酶酶量量合合成成的的控控制制来来控控制制酶酶促促反反应应的的速速率率。它它们们通通常常需需要要一一些些低低分分子子物物质质存存在在，然然后后这这种种物物质质通通过过影影响响酶酶构构型来影响活性。型来影响活性。为深入学习习近平新时代中国特色社会主
13、义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 与代谢调节有关的酶：与代谢调节有关的酶：同功酶同功酶：能催化相同的化学反应，但酶蛋白的能催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、组成却有所不同的一组酶分子结构、组成却有所不同的一组酶,一般为寡聚蛋白。一般为寡聚蛋白。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能人体某些组织中乳酸脱氢酶人体某些组织中乳酸脱氢酶同工酶电泳示意图同工酶电泳示意图为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能同功酶的
14、主要功能在于代谢调节。在分同功酶的主要功能在于代谢调节。在分支代谢途径中，如果在分支点以前的一支代谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶所催化时，个较早的反应是由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产物往往分别对则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用。这几个同功酶发生抑制作用。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能别别构构酶酶：也也称称变变构构酶酶，它它是是代代谢谢过过程程中中的的关关键键酶酶。通通过过效效应应物物（调调节节物物）和和酶酶的的别别构构中中心心的的结结合合来来调调节节
15、其其活活性性，从而调节酶反应速度和代谢过程。从而调节酶反应速度和代谢过程。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能变变 构构 调调 节节 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能多多功功能能酶酶：一一般般是是指指在在结结构构上上只只有有一一条条多多肽肽链链，但但具具有有两两种种或或两两种种以以上上的催化活力或结合功能的蛋白质。的催化活力或结合功能的蛋白质。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室
16、育人功能3 3 反馈调节反馈调节反反馈馈调调节节主主要要是是指指代代谢谢过过程程的的中中间间产产物物，或或终终产产物物对对于于代代谢谢早早期期阶阶段段上上关关键酶的抑制作用。键酶的抑制作用。微微生生物物通通过过反反馈馈调调节节作作用用，按按照照自自身身的要求来改变自己的代谢。的要求来改变自己的代谢。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能终终产产物物对对代代谢谢途途径径中中的的酶酶的的抑抑制制有两种结果：有两种结果：抑制酶的活性抑制酶的活性 抑制酶的生成抑制酶的生成为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,
17、贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能已已知知有有两两种种主主要要类类型型的的反反馈馈调节作用：调节作用：反馈抑制反馈抑制 反馈阻遏反馈阻遏为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能反馈抑制反馈抑制：指指一一生生物物合合成成途途径径的的最最终终代代谢谢物物抑抑制制那那一一途途径径的的前前面面第第一一或或第第二二个个酶酶的的作作用用，即即当当某某一一代代谢谢产产物物达达到到一一定定浓浓度度时时会会使使酶酶的的活活性性受受到到抑抑制制，从从而而使使反反应应速速度度减减慢或停止。慢或停止。终终产产物物和和酶酶的的调调节节
18、位位点点结结合合，使使酶酶的的空间构象发生变化。空间构象发生变化。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能反馈阻遏反馈阻遏：抑抑制制酶酶的的形形成成，当当代代谢谢的的最最终终产产物物大大量量存存在在时时并并达达到到一一定定浓浓度度时时，它它就就会会同同细细胞胞中中早早已已存存在在的的阻阻遏遏物物结结合合起起来来共共同同发发挥挥作作用用，阻阻止止了了一一个个或或几几个个反反应应步步骤骤中中酶酶的的合成，从而抑制了产物的
19、形成。合成，从而抑制了产物的形成。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4 4 代谢调节控制的基本思想代谢调节控制的基本思想在在正正常常情情况况，微微生生物物代代谢谢产产物物由由于于反反馈馈抑抑制制和和反反馈馈阻阻遏遏是是不不会会大大量量积积累累的的。但但自自然然界界里里常常发发现现一一些些微微生生物物产产生生了了过过量量的的代代谢谢产产物物，这这主主要要是是由由于于这这些些微微生生物物代代谢谢机机制制失调造成的。
20、失调造成的。在在工工业业发发酵酵上上，可可运运用用遗传的的和和环境境的的控控制和人为的代谢调节，使其产物大量积累。制和人为的代谢调节，使其产物大量积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 所谓代谢控制发酵，就是人为地所谓代谢控制发酵，就是人为地在在DNADNA分子水平上改变和控制微生物分子水平上改变和控制微生物的代谢活动，使目的产物大量生成、的代谢活动，使目的产物大量生成、积累。积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 改变微生物代谢调节的方法
21、：改变微生物代谢调节的方法：采采用用物物理理化化学学诱诱变变，获获得得营营养养缺缺陷陷型型，这这是是氨氨基基酸酸生生产产菌菌育育种种的的最有效的方法。最有效的方法。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 营营养养缺缺陷陷型型：指指某某菌菌种种失失去去合合成成某某种种物物质质的的能能力力，即即合合成成途途径径中中某某一一步步发发生生突突变变，使使合合成成反反应应不不能能完完成成，最最终终产产物物不不能能积积累累到到引引起起反反馈馈调调节节的的浓浓度度，从从而而有有利利于于中中间间产产物物或或另另一一分分支支途途径径的的末末端
22、端产产物得以积累。物得以积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株的的选选育育 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能应应用用抗抗反反馈馈调调节节的的突突变变株株。由由于于这这样样的的突突变变株株不不再再受受正正常常反反馈馈调调节节作作用用的的影影响响，使终产物得以积累。使终产物得以积累。利用营养缺陷型回复突变株或条件突变利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法，解除终产物对关键酶的调节。株的方法，解除终产物对关键酶的调
23、节。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能控制发酵条件，控制发酵条件，改变细胞的渗透性改变细胞的渗透性。选选育育细细胞胞膜膜通通透透性性突突变变株株，以以便便使使终终产产物物在在细细胞胞内内不不能能积积累累到到引引起起反反馈馈调调节的浓度。节的浓度。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.1 4.1 改变菌种遗传特性，切断支路代谢改变菌种遗传特性，切断支路代谢4.2 4.2 解除菌体自身的反馈调节解除菌体自身的反馈调节4.3 4.3 增加前体物的合成
24、增加前体物的合成4.4 4.4 改变细胞膜的渗透性，去除终产物改变细胞膜的渗透性，去除终产物4.5 4.5 发酵工艺条件的控制发酵工艺条件的控制为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.1 4.1 改变菌种遗传特性，切断支路代谢改变菌种遗传特性，切断支路代谢 营养缺陷突变株的应用营养缺陷突变株的应用 例例1 1 肌苷发酵：肌苷发酵：通通过过代代谢谢流流的的阻阻塞塞来来消消除除终终产产物物的的反反馈调节，以达到中间产物的积累。馈调节，以达到中间产物的积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教
25、育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能PRPP3-磷酸核糖胺磷酸核糖胺 5-IMPXMPSAMPAMPGMP在在AMPAMP生生物物合合成成中中，SAMPSAMP合合成成酶酶仅仅受受AMPAMP系系物物质质的的反反馈馈阻阻遏遏；在在GMPGMP合合成成中中IMPIMP脱脱氢氢酶酶仅仅受受GMPGMP系系物物质质的的反反馈馈阻阻遏遏和和反反馈馈抑抑制制。与与AMPAMP、GMPGMP合合成成共共用用的的IMPIMP生生物物合合成成有有关关的的酶酶受受AMPAMP系系、GMPGMP系系任
26、一物质的反馈阻遏，任一物质的反馈阻遏，PRPPPRPP转酰胺酶受转酰胺酶受AMPAMP的反馈抑制。的反馈抑制。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能当当选选用用腺腺嘌嘌呤呤缺缺陷陷型型（AdeAde）时时，由由于于切切断断了了IMPIMP到到AMPAMP这这条条支支路路代代谢谢，通通过过在在培培养养基基中中限限量量控控制制腺腺嘌嘌呤呤的的含含量量，就就可可以以解解除除腺腺嘌嘌呤呤系系化化合合物物对对PRPPPRPP转转酰酰胺胺酶酶的反馈调节，因而可使鸟苷得以积累。的反馈调节，因而可使鸟苷得以积累。为深入学习习近平新时代中国
27、特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能如如果果在在AdeAde缺缺陷陷的的基基础础上上再再诱诱变变成成黄黄嘌嘌呤呤缺缺陷陷型型（XanXan）或或鸟鸟嘌嘌呤呤缺缺陷陷型型（GuaGua），那那么么就就可可以以切切断断IMPIMP到到GMPGMP这这条条支支路路代代谢谢，通通过过在在培培养养基基中中限限量量控控制制鸟鸟嘌嘌呤呤的的含含量量，就就可可以以解解除除鸟鸟嘌嘌呤呤系系化化合合物物所所引引起起的的反反馈馈调节，从而增加肌苷的积累。调节，从而增加肌苷的积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥
28、中小学图书室育人功能例例2 2 赖氨酸发酵赖氨酸发酵 在在分分支支合合成成途途径径中中，由由于于存存在在着着多多个个终终产产物物单单独独存存在在时时都都不不能能对对其其合合成成途途径径的的关关键键酶酶实实现现全全部部的的反反馈馈抑抑制制或或阻阻遏遏这这一一现现象象，因因此此可可以以利利用用这这种种机机制制选选育育营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株，造造成成一一个个或或两两个个终终产产物物合成缺陷而使另外的终产物得以积累。合成缺陷而使另外的终产物得以积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能最典型的例子就是用高丝氨酸营养缺陷型最
29、典型的例子就是用高丝氨酸营养缺陷型（HomHom）或苏氨酸营养缺陷型（或苏氨酸营养缺陷型（ThrThr）菌株达菌株达到赖氨酸的积累。到赖氨酸的积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 代代谢谢过过程程中中的的关关键键酶酶天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶受受赖赖氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸的的协协同同反反馈馈抑抑制制，即即天天冬冬氨氨酸酸激激酶酶在在赖赖氨氨酸酸或或苏苏氨氨酸酸单单独独一一种种存存在在时时不不受受抑抑制制，仅仅是是当当两两者者共共存存并并都都过过量时才起抑制作用。量时才起抑制作用。为深入学习习近平新时代中国特色社会主
30、义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能在在苏苏氨氨酸酸限限量量培培养养时时，即即使使赖赖氨氨酸酸过过剩剩，也也能能进进行行由由天天冬冬氨氨酸酸生生成成天天冬冬氨氨酰磷酸的反应。酰磷酸的反应。在在高高丝丝氨氨酸酸缺缺陷陷型型中中，由由于于缺缺乏乏高高丝丝氨氨酸酸脱脱氢氢酶酶，因因而而丧丧失失了了合合成成高高丝丝氨氨酸的能力。酸的能力。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能切断了生物合成苏氨酸和蛋氨酸的支路切断了生物合成苏氨酸和蛋氨酸的支路代谢，使天冬氨酸半醛这一中间产物全代谢，使天冬氨酸半
31、醛这一中间产物全部转入赖氨酸的合成部转入赖氨酸的合成;通过通过限量添加高丝氨酸限量添加高丝氨酸，可使蛋氨酸、，可使蛋氨酸、苏氨酸生成有限，因而解除了苏氨酸、苏氨酸生成有限，因而解除了苏氨酸、赖氨酸对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制，赖氨酸对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制，使赖氨酸得以积累。使赖氨酸得以积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例3 3 鸟氨酸发酵鸟氨酸发酵利利用用营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株发发酵酵生生产产中中间间产产物物，如如可可以以利利用用谷谷氨氨酸酸棒棒杆杆菌菌的的瓜瓜氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷型型（缺缺少少
32、转转氨氨甲甲酰酰酶酶）进进行发酵大量累积鸟氨酸。行发酵大量累积鸟氨酸。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能谷氨酸谷氨酸鸟氨酸鸟氨酸 转氨甲酰酶转氨甲酰酶 瓜氨酸瓜氨酸精氨琥珀酸精氨琥珀酸精氨酸精氨酸为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能在在利利用用瓜瓜氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷型型进进行行鸟鸟氨氨酸酸发发酵酵时时，首首先先要要在在发发酵酵培培养养基基中中加加入入亚亚适适量量的的瓜瓜氨氨酸酸或或精精氨氨酸酸，维维持持该该突突变变株株的的正正常常生生长长，
33、这这样样，该该菌菌株株就就能能够够不不断断地地将葡萄糖等糖类物质转变成鸟氨酸。将葡萄糖等糖类物质转变成鸟氨酸。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由由于于该该菌菌株株缺缺失失转转氨氨甲甲酰酰酶酶，鸟鸟氨氨酸酸不不能能转转变变成成精精氨氨酸酸，胞胞内内的的精精氨氨酸酸不不会会积积累累，即即不不会会产产生生反反馈馈抑抑制制与与反反馈馈阻阻遏遏。因因此此在在发发酵酵中中鸟鸟氨氨酸酸浓度可以达到浓度可以达到2626g/Lg/L。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室
34、育人功能 渗漏突变株的应用渗漏突变株的应用 渗渗漏漏缺缺陷陷型型就就是是指指遗遗传传性性障障碍不完全的缺陷型。碍不完全的缺陷型。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能渗漏突变是使它的某一种酶的活性下降渗漏突变是使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失，因此渗漏缺陷型能够而不是完全丧失，因此渗漏缺陷型能够少量地合成少量地合成某一种代谢最终产物，能在某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。基本培养基上进行少量的生长。由于渗漏缺陷型不能合成过量的最终产由于渗漏缺陷型不能合成过量的最终产物，所以不会造成反馈抑制而影响中间
35、物，所以不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累。代谢产物的积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.2 4.2 解除菌体自身的反馈调节解除菌体自身的反馈调节 选用抗类似物突变株选用抗类似物突变株 应用抗反馈调节的突变株应用抗反馈调节的突变株 由由于于这这样样的的突突变变株株不不再再受受正正常常反反馈馈调节作用的影响，使终产物得以积累。调节作用的影响，使终产物得以积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能正正常常合合成成代代谢谢的的最最终终产产
36、物物对对有有关关酶酶的的合合成成具具有有阻阻遏遏作作用用，对对于于合合成成途途径的第一个酶具有反馈抑制作用；径的第一个酶具有反馈抑制作用；这这是是由由于于它它能能与与阻阻遏遏蛋蛋白白以以及及变变构构酶相结合酶相结合的缘故。的缘故。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能精精氨氨酸酸便便是是利利用用抗抗类类似似物物突突变变株株进进行行发发酵生产的一种物质。酵生产的一种物质。由由于于精精氨氨酸酸的的生生物物合合成成要要受受精精氨氨酸酸本本身身的的反反馈馈抑抑制制和和反反馈馈阻阻遏遏，要要积积累累象象精精氨氨酸酸这这样样非非支支路
37、路代代谢谢途途径径的的终终产产物物，主主要要采采用用抗抗精精氨氨酸酸类类似似物物突突变变株株，如如D-ArgD-Arg抗抗性性突突变变株株等等，以以解解除除精精氨氨酸酸自自身身的的反反馈馈调节，使精氨酸得以积累。调节，使精氨酸得以积累。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.3 4.3 增加前体物的合成增加前体物的合成 在在分分支支合合成成途途径径中中，切切除除目目的的产产物物外外的的其其他他控控制制共共用用酶酶的的终终产产物物分分支支合合成成途途径径，增增多多目目的的产产物物的的前前体体，使使目的产物的产量提高。目的产
38、物的产量提高。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 例例如如：在在赖赖氨氨酸酸发发酵酵育育种种上上，对对已已育育出出的的解解除除了了赖赖氨氨酸酸反反馈馈调调节节的的突突变变株株，为为了了进进一一步步提提高高赖赖氨氨酸酸的的产产量量，可可考考虑虑增增加加丙丙氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷等等遗遗传传标标记记。这这是是一种增加前体物积累的育种方法。一种增加前体物积累的育种方法。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 丙氨酸丙氨酸天冬氨酸
39、天冬氨酸赖氨酸赖氨酸 在乳糖发酵短杆菌中赖氨酸、丙氨酸的在乳糖发酵短杆菌中赖氨酸、丙氨酸的生物合成途径及其调节生物合成途径及其调节 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能丙丙酮酮酸酸和和天天冬冬氨氨酸酸是是赖赖氨氨酸酸和和丙丙氨氨酸酸生生物合成中共用的前体物。物合成中共用的前体物。虽虽然然丙丙氨氨酸酸并并不不抑抑制制赖赖氨氨酸酸的的生生物物合合成成，但但是是丙丙氨氨酸酸的的形形成成意意味味着着赖赖氨氨酸酸前前体体物物丙丙酮酸和天冬氨酸的减少。酮酸和天冬氨酸的减少。因因此此育育成成丙丙氨氨酸酸缺缺陷陷型型，切切断断丙丙氨氨酸
40、酸的的生物合成，就会提高赖氨酸的产量。生物合成，就会提高赖氨酸的产量。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.4 4.4 改变细胞膜的渗透性，去除终产物改变细胞膜的渗透性，去除终产物微微生生物物的的细细胞胞膜膜对对于于细细胞胞内内外外物物质质的的运运输具有高度选择性。输具有高度选择性。细细胞胞内内的的代代谢谢产产物物常常常常以以很很高高的的浓浓度度积积累累着着，并并自自然然地地通通过过反反馈馈阻阻遏遏限限制制了了它它们的进一步合成。们的进一步合成。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大
41、会精神,充分发挥中小学图书室育人功能采采取取生生理理学学或或遗遗传传学学方方法法，可可以以改改变变细细胞胞膜膜的的透透性性，使使细细胞胞内内的的代代谢谢产产物物迅迅速速渗漏到细胞外。渗漏到细胞外。这这种种方方法法解解除除了了末末端端产产物物的的反反馈馈抑抑制制作作用，可以提高发酵产物的产量。用，可以提高发酵产物的产量。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 通过生理学手段控制细胞膜的渗透性通过生理学手段控制细胞膜的渗透性在在谷谷氨氨酸酸发发酵酵生生产产中中，生生物物素素的的浓浓度度对对谷谷氨氨酸酸的的累累积积有有着着明明显
42、显的的影影响响，只只有有把把生生物物素素的的浓浓度度控控制制在在亚亚适适量量情情况况下下，才才能分泌出大量的谷氨酸。能分泌出大量的谷氨酸。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能生物素影响细胞膜渗透性的原因：生物素影响细胞膜渗透性的原因：生生物物素素是是脂脂肪肪酸酸生生物物合合成成中中乙乙酰酰辅辅酶酶A A羧羧化化酶酶的的辅辅酶酶，此此酶酶可可催催化化乙乙酰酰辅辅酶酶A A的的羧羧化化并并生生成成丙丙二二酸酸单单酰酰辅辅酶酶A A，进进而而合合成成细细胞胞膜膜磷磷脂脂的的主主要要成成分分脂脂肪肪酸酸。因因此此，控控制制生生物
43、物素素的的含含量量就就可可以以改改变变细细胞胞膜膜的的成成分分，进进而而改改变变膜膜的的透透性性和和影响谷氨酸的分泌。影响谷氨酸的分泌。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能当当培培养养基基中中生生物物素素含含量量很很高高时时，只只要要添添加加适适量量的的青青霉霉素素也也有有提提高高谷谷氨氨酸酸产产量量的的
44、效果。效果。青青霉霉素素可可抑抑制制细细菌菌细细胞胞壁壁肽肽聚聚糖糖合合成成中中转转肽肽酶酶的的活活性性，结结果果引引起起其其结结构构中中肽肽桥桥间无法进行交联，造成细胞壁的缺损。间无法进行交联，造成细胞壁的缺损。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能这这种种细细胞胞的的细细胞胞膜膜在在细细胞胞膨膨压压作作用用下下，有有利利于于代代谢谢产产物物的的外外渗渗，并并因因此此降降低低了了谷氨酸的反馈抑制和提高了产量。谷氨酸的反馈抑制和提高了产量。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充
45、分发挥中小学图书室育人功能通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性应应用用谷谷氨氨酸酸产产生生菌菌的的油油酸酸缺缺陷陷型型菌菌株株，在在限限量量添添加加油油酸酸的的培培养养基基中中，也也能能因因细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸的产量。细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸的产量。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能这这是是因因为为油油酸酸是是一一种种含含有有一一个个双双键键的的不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸（十十八八碳碳烯烯酸酸），它它是是细菌细胞膜磷脂中的重要脂肪酸。细菌细胞膜磷脂中的重要脂肪酸。油油酸酸缺缺陷陷型型突
46、突变变株株因因其其不不能能合合成成而而使使细胞膜缺损。细胞膜缺损。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.5 4.5 发酵工艺条件的控制发酵工艺条件的控制微微生生物物发发酵酵过过程程中中，发发酵酵条条件件既既能能影影响响微微生生物物生生长长，又又能能影影响响代代谢谢产产物的形成。物的形成。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例1 1：酒精发酵时：酒精发酵时有有氧氧条条件件菌菌体体生生长长而而不不发发酵酵产生酒精；产生酒精；厌氧条件厌氧条件发酵产生
47、酒精。发酵产生酒精。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例2 2：谷氨酸发酵过程中：谷氨酸发酵过程中 通通气气不不足足时时，产产生生乳乳酸酸；通通气气充充足时才产生谷氨酸；足时才产生谷氨酸；NHNH4 4浓浓度度适适量量时时产产生生谷谷氨氨酸酸，缺缺乏乏时时产产生生-酮酮戊戊二二酸酸，过过量量时时产产生生谷谷氨酰氨。氨酰氨。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能培培养养基基成成分分是是微微生生物物生生长长和和发发酵酵产产物物形形成成的物质基础。的物
48、质基础。在在调调节节培培养养基基组组成成与与各各组组成成成成分分的的比比例例时时，既既要要考考虑虑到到保保证证满满足足机机体体生生长长的的需需要要，又又要要有有利利于于代代谢谢产产物物的的形形成成，同同时时还还要要考考虑虑避避免免使使用用容容易易引引起起分分解解代代谢谢产产物物阻阻遏遏的的成成分或避免使用大量的这种物质。分或避免使用大量的这种物质。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能在在发发酵酵培培养养基基中中通通常常是是采采用用适适量量速速效效氮源或碳源氮源或碳源，以促进机体的生长；，以促进机体的生长；又又要要有有充充
49、足足的的迟迟效效碳碳源源或或氮氮源源，以以利利于于发发酵酵产产物物的的形形成成，从从而而也也可可以以避避免免速速效效碳碳源源或或氮氮源源在在机机体体内内产产生生分分解解代代谢产物阻遏。谢产物阻遏。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例如如在在-淀淀粉粉酶酶发发酵酵生生产产时时，葡葡萄萄糖糖对对枯枯草草杆杆菌菌的的-淀淀粉粉酶酶生生产产有有阻阻遏遏作作用，所以一般不用。用，所以一般不用。淀淀粉粉是是缓缓慢慢地地被被利利用用的的碳碳源源，一一般般作作为细菌和霉菌为细菌和霉菌-淀粉酶生产的碳源。淀粉酶生产的碳源。为深入学习习
50、近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能但但是是如如果果菌菌的的淀淀粉粉酶酶活活力力强强，淀淀粉粉会会很很快快地地分分解解为为葡葡萄萄糖糖，造造成成葡葡萄萄糖糖积积累累，葡葡萄萄糖糖积积累累到到一一定定程程度度也也会会产产生生分分解解代代谢谢产产物物阻阻遏遏，因因此此可可以以采采取取分分批补料的措施来控制淀粉的浓度。批补料的措施来控制淀粉的浓度。什么是葡萄糖效应？什么是葡萄糖效应？为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能5 5 糖代谢与控制糖代谢与控制微微生生物物分分