微生物发酵机理培训课件

微生物发酵机理微生物发酵机理2 2第一节第一节 厌氧发酵产物的合成机制厌氧发酵产物的合成机制微生物发酵机理微生物发酵机理3 3有氧分解（柠有氧分解（柠檬酸、氨基酸、檬酸、氨基酸、抗生素等）抗生素等）厌氧分解（酒厌氧分解（酒精、乳酸、丙精、乳酸、丙酮、丁醇等）酮、丁醇等）微生物发酵机理微生物发酵机理4 4厌氧代谢厌氧代谢微生物发酵机理微生物发酵机理5 5一、酒精发酵机制一、酒精发酵机制n酵母菌的酒精发酵酵母菌的酒精发酵 n细菌的酒精发酵细菌的酒精发酵 微生物发酵机理微生物发酵机理6 6（一）酵母菌的酒精发酵（一）酵母菌的酒精发酵 微生物发酵机理微生物发酵机理7 7酒精发酵中的副产物 n杂醇油 n琥珀酸 n酯类 n糠醛、甲醇 微生物发酵机理微生物发酵机理8 8（二）细菌的酒精发酵n假单孢杆菌 nED途径微生物发酵机理微生物发酵机理9 9（三）甘油发酵（三）甘油发酵 1.亚硫酸盐法甘油发酵 （酵母菌的（酵母菌的IIII型发酵）型发酵）微生物发酵机理微生物发酵机理10102.碱法甘油发酵 （酵母菌的（酵母菌的IIIIII型发酵）型发酵）微生物发酵机理微生物发酵机理1111分为：同型乳酸发酵分为：同型乳酸发酵 异型乳酸发酵异型乳酸发酵 二、乳酸发酵机制二、乳酸发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理12121.同型乳酸发酵微生物发酵机理微生物发酵机理13132.异型乳酸发酵：（1）6-磷酸葡萄糖酸途径磷酸葡萄糖酸途径葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡磷酸葡萄糖酸萄糖酸5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛乳酸乳酸乙酰磷酸乙酰磷酸NAD+NADHNAD+NADHATP ADP乙醇乙醇 乙醛乙醛 乙酰乙酰CoA2ADP 2ATP-2H-CO2微生物发酵机理微生物发酵机理1414（2）双歧途径两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产乳酸的途径 微生物发酵机理微生物发酵机理1515发酵类型发酵类型途径途径产物产物菌种代表菌种代表同型乳酸同型乳酸发酵发酵EMPEMP乳酸乳酸保加利亚乳杆保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌、乳酸链球菌菌异型乳酸异型乳酸发酵发酵HMPHMP双歧双歧乳酸、乙酸、乳酸、乙酸、乙醇、乙醇、CO2CO2等等肠膜明串珠菌、肠膜明串珠菌、短乳杆菌、双短乳杆菌、双歧杆菌等歧杆菌等微生物发酵机理微生物发酵机理1616 在丙酮丁醇菌中，丙酮酸经过一系列的脱在丙酮丁醇菌中，丙酮酸经过一系列的脱羧和缩合等过程而转变为丙酮、丁醇，称为丙羧和缩合等过程而转变为丙酮、丁醇，称为丙酮丁醇发酵。酮丁醇发酵。三、丙酮丁醇发酵机制三、丙酮丁醇发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理1717 当培养基中乙醇和乙酸的比率不同时，丁当培养基中乙醇和乙酸的比率不同时，丁酸和已酸形成的比率也不同。酸和已酸形成的比率也不同。乙酸多时，主要产物为丁酸；乙酸多时，主要产物为丁酸；当培养基中乙醇比乙酸占优势时，主要产当培养基中乙醇比乙酸占优势时，主要产物为已酸。物为已酸。四、由乙醇、乙酸生成已酸机制四、由乙醇、乙酸生成已酸机制微生物发酵机理微生物发酵机理1818 在大曲酒发酵中，还有一部分是通过芽孢杆在大曲酒发酵中，还有一部分是通过芽孢杆菌利用乙酸乙酯为承受体，加入乙醇成为丁酸乙菌利用乙酸乙酯为承受体，加入乙醇成为丁酸乙酯，然后再与乙醇反应生成已酸乙酯。酯，然后再与乙醇反应生成已酸乙酯。微生物发酵机理微生物发酵机理1919n第一阶段是复杂有机物，如第一阶段是复杂有机物，如纤维素、蛋白质、脂肪等，纤维素、蛋白质、脂肪等，在微生物作用下降解至其基在微生物作用下降解至其基本结构单位本结构单位-分解成各种脂肪分解成各种脂肪酸、二氧化碳和氢气；酸、二氧化碳和氢气；n第二阶段是各类脂肪酸进行第二阶段是各类脂肪酸进行分解，生成乙酸、二氧化碳分解，生成乙酸、二氧化碳和氢气；和氢气；n第三阶段是在甲烷产生菌的第三阶段是在甲烷产生菌的作用下由醋酸和二氧化碳及作用下由醋酸和二氧化碳及氢气反应生成甲烷。氢气反应生成甲烷。五、甲烷发酵机制五、甲烷发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理2020第二节第二节 好氧发酵产物合成机制好氧发酵产物合成机制微生物发酵机理微生物发酵机理2121一、柠檬酸发酵机制一、柠檬酸发酵机制 柠檬酸的工业发酵柠檬酸的工业发酵 1.柠檬酸生物合成途径柠檬酸生物合成途径 微生物发酵机理微生物发酵机理2222淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸富马酸富马酸COCO2 2Fe2+COCO2 2COCO2 2 存在存在两个两个COCO2 2固定系固定系统统（需（需MgMg2 2、K K）*微生物发酵机理微生物发酵机理2323（一）、糖酵解及丙酮酸代谢的调节（一）、糖酵解及丙酮酸代谢的调节1 1、正常情况下，柠檬酸、正常情况下，柠檬酸、ATPATP对磷酸果糖激酶有抑制对磷酸果糖激酶有抑制作用，而作用，而AMPAMP、无机磷、铵离子对该酶则有激活作、无机磷、铵离子对该酶则有激活作用，特别是还能解除柠檬酸、用，特别是还能解除柠檬酸、ATPATP对磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶的抑制作用。的抑制作用。2.柠檬酸生物合成的代谢调节柠檬酸生物合成的代谢调节微生物发酵机理微生物发酵机理2424淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸CO2CO2CO2CO2CO2CO2NH4+PiK+AMPATP微生物发酵机理微生物发酵机理2525 2.2.锰缺乏时，细胞内锰缺乏时，细胞内NH4NH4 浓度高。因此，浓度高。因此，锰离子效应是通过锰离子效应是通过NH4NH4升高而减少柠檬酸对升高而减少柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制来实现的。磷酸果糖激酶的抑制来实现的。微生物发酵机理微生物发酵机理2626（二）（二）TCATCA循环的调节循环的调节n 1 1、TCATCA环的起始酶：柠檬酸合成酶是一种调节酶。环的起始酶：柠檬酸合成酶是一种调节酶。但在但在黑曲霉中，柠檬酸合成酶没有调节作用，这是黑曲霉黑曲霉中，柠檬酸合成酶没有调节作用，这是黑曲霉TCATCA环的第一个特点环的第一个特点。n 2 2、顺乌头酸酶失活，阻断、顺乌头酸酶失活，阻断TCATCA环是柠檬酸积累的必要条环是柠檬酸积累的必要条件，顺乌头酸水合酶需要件，顺乌头酸水合酶需要FeFe2 2，加入亚铁氰化物，使铁硫加入亚铁氰化物，使铁硫中心的中心的Fe2+Fe2+生成络合物，使酶失活，就可以积累柠檬酸。生成络合物，使酶失活，就可以积累柠檬酸。微生物发酵机理微生物发酵机理2727（三）及时补加草酰乙酸（三）及时补加草酰乙酸外加草酰乙酸外加草酰乙酸选育回补途径旺盛的菌种选育回补途径旺盛的菌种微生物发酵机理微生物发酵机理2828柠檬酸的积累机制归纳：柠檬酸的积累机制归纳：MnMn抑制蛋白抑制蛋白合成合成NHNH4 4解除磷酸果糖激酶解除磷酸果糖激酶的代谢调节，促进的代谢调节，促进EMPEMP途径的畅通途径的畅通有一条呼吸活力强的不产生有一条呼吸活力强的不产生ATPATP的的侧系呼吸链侧系呼吸链 由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。2+缺乏缺乏微生物发酵机理微生物发酵机理2929 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoACoA和和CO2CO2固定两个反应固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。成柠檬酸的能力。由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90=90：3 3：7 7 同时控制同时控制FeFe2+2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。檬酸积累。微生物发酵机理微生物发酵机理3030随着柠檬酸积累，随着柠檬酸积累，pHpH降低到一定程度时，降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。微生物发酵机理微生物发酵机理3131二、醋酸发酵机制二、醋酸发酵机制淀粉淀粉 糖糖 酒精酒精 醋酸醋酸 1.醋杆菌发酵酒精成醋酸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。乙醇向醋酸转化是分两步进行的，中间产物是乙醛。E1：乙醇脱氢酶：乙醇脱氢酶 或乙醇氧化酶，它依赖于或乙醇氧化酶，它依赖于NAD。E2：乙醛脱氢酶：乙醛脱氢酶，需要，需要NADP作辅酶。作辅酶。醋杆菌为醋杆菌为G-，好氧菌，好氧菌，1mol乙醇转化为乙醇转化为1mol醋酸。醋酸。微生物发酵机理微生物发酵机理3232 2 热醋酸梭菌生产醋酸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，该菌热醋酸梭菌在发酵糖类时，由糖到醋酸一步完成，该菌没有氢化酶活性，不能利用氢气。可以将没有氢化酶活性，不能利用氢气。可以将CO2还原为醋酸。还原为醋酸。COCO2 2是通过甲酰四氢叶酸（是通过甲酰四氢叶酸（THF）和类咕啉蛋白形成醋酸的。）和类咕啉蛋白形成醋酸的。C6H12O6+2H2O 2CH3COOH+2COCO2 2+8H+8H+8e+8e 2COCO2 2+8H+8H+8e +8e CH3COOH+2H2O 净反应净反应C6H12O6 3CH3COOH优点：转化率高，严格厌氧，还可以利用戊糖。优点：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。但这种方法发酵时需中和剂，因此只适合于醋酸盐。微生物发酵机理微生物发酵机理3333衣康酸发酵机制衣康酸发酵机制 衣康酸曲霉（衣康酸曲霉（Asp.Itaconicus）土曲霉（土曲霉（Asp.terreus）1.Bentley学说：葡萄糖经糖酵解途径和三羧酸学说：葡萄糖经糖酵解途径和三羧酸循环合成柠檬酸之后，再脱水脱羧生成衣康酸；循环合成柠檬酸之后，再脱水脱羧生成衣康酸；2.Shimi学说：乙酸和琥珀酸先缩合成三羧酸，学说：乙酸和琥珀酸先缩合成三羧酸，再脱氢脱羧，生成衣康酸；再脱氢脱羧，生成衣康酸；衣康酸晶体微生物发酵机理微生物发酵机理3434葡萄糖酸发酵机制葡萄糖酸发酵机制真菌发酵真菌发酵：主要是由葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作：主要是由葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下生成葡萄糖用下生成葡萄糖-内内酯，然后再，然后再进一步自一步自发生成生成 葡萄糖酸。葡萄糖酸。细菌菌发酵酵：主要是从：主要是从环化葡萄糖自化葡萄糖自发的的转为醛式式的葡萄糖，然后在葡萄糖氧化的葡萄糖，然后在葡萄糖氧化酶的作用下生成的作用下生成葡萄糖酸。葡萄糖酸。微生物发酵机理微生物发酵机理3535三、氨基酸发酵机制三、氨基酸发酵机制 氨基酸发酵工业是利用微生物的生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长和代谢活动生产各种氨基酸的现代工业。业。典型的代谢控制发酵典型的代谢控制发酵 微生物发酵机理微生物发酵机理3636(一一)氨基酸发酵的代谢控制氨基酸发酵的代谢控制1.控制发酵的环境条件控制发酵的环境条件谷氨酸产生菌因环境条件变化而引起的发酵转换谷氨酸产生菌因环境条件变化而引起的发酵转换微生物发酵机理微生物发酵机理37372.控制细胞渗透性控制细胞渗透性 代谢产物的细胞渗透性是氨甚酸发酵必须考虑的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。重要因素。对于谷氨酸发酵来说，对于谷氨酸发酵来说，生物素生物素是谷氨酸发酵的关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，因而得不到谷氨酸过细胞膜，因而得不到谷氨酸。微生物发酵机理微生物发酵机理3838影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质生物素生物素油酸油酸表面活性剂表面活性剂其作用是引起细胞膜的脂肪其作用是引起细胞膜的脂肪成分的改变，尤其是改变油成分的改变，尤其是改变油酸的含量，从而改变细胞膜酸的含量，从而改变细胞膜通透性通透性一一二二 青霉素：抑制细胞壁的合成青霉素：抑制细胞壁的合成微生物发酵机理微生物发酵机理39393.控制旁路代谢控制旁路代谢D-苏氨酸苏氨酸L-苏氨酸苏氨酸-酮基丁酸酮基丁酸L-异亮氨酸异亮氨酸L-L-苏氨酸苏氨酸脱氢酶脱氢酶反馈抑制反馈抑制D-D-苏氨酸苏氨酸脱氢酶脱氢酶微生物发酵机理微生物发酵机理40404.降低反馈作用物的浓度：降低反馈作用物的浓度：利用利用营养缺陷型突变株营养缺陷型突变株 微生物发酵机理微生物发酵机理41415.消除终产物的反馈抑制与阻遏：消除终产物的反馈抑制与阻遏：抗氨基酸抗氨基酸结构类似物突变株结构类似物突变株 6.促进促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物的积累，以利于氨基酸的生物合成合成微生物发酵机理微生物发酵机理4242(二二)谷氨酸谷氨酸 发酵机制发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理4343谷氨酸产生菌的生化特征谷氨酸产生菌的生化特征n1 1 生物素缺陷型生物素缺陷型n2 2 具有具有COCO2 2 固定反应的酶系固定反应的酶系n3.-3.-酮戊二酸脱氢酶酶活性微弱或丧失酮戊二酸脱氢酶酶活性微弱或丧失n4.4.菌体有强烈的菌体有强烈的L-L-谷氨酸脱氢酶活性谷氨酸脱氢酶活性n5.5.谷氨酸产生菌体内的谷氨酸产生菌体内的NADPHNADPH氧化能力欠缺或丧失氧化能力欠缺或丧失微生物发酵机理微生物发酵机理4444(三三)鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理4545(四四)天冬氨酸族氨基酸生物合成途径天冬氨酸族氨基酸生物合成途径微生物发酵机理微生物发酵机理46461.1.苏氨酸发酵机制苏氨酸发酵机制苏氨酸发酵机制苏氨酸发酵机制1.苏氨酸结构苏氨酸结构类似物抗性突类似物抗性突变株变株(AHV)；2.多重营养缺多重营养缺陷型突变株陷型突变株（Met-、Lys-、Ile-)高丝氨酸脱高丝氨酸脱氢酶氢酶天冬氨酸天冬氨酸激酶激酶微生物发酵机理微生物发酵机理47472.2.赖氨酸发酵机制赖氨酸发酵机制赖氨酸发酵机制赖氨酸发酵机制1.高丝氨酸缺陷高丝氨酸缺陷型突变株型突变株(Hom-)；2.抗性结构类似抗性结构类似物突变株物突变株微生物发酵机理微生物发酵机理48483.3.蛋氨酸发酵机制蛋氨酸发酵机制蛋氨酸发酵机制蛋氨酸发酵机制天冬氨酸天冬氨酸激酶激酶高丝氨酸高丝氨酸-O-O-转乙酰酶转乙酰酶高丝氨酸高丝氨酸脱氢酶脱氢酶1.抗蛋氨酸结抗蛋氨酸结构类似物突变构类似物突变株株；2.抗苏氨酸结抗苏氨酸结构类似物突变构类似物突变株和抗赖氨酸株和抗赖氨酸结构类似物突结构类似物突变株变株 微生物发酵机理微生物发酵机理49494.4.异亮氨酸发酵机制异亮氨酸发酵机制异亮氨酸发酵机制异亮氨酸发酵机制 添加前体发酵法添加前体发酵法 直接发酵法直接发酵法 添加前体物，解除抑制：添加前体物，解除抑制：D-苏氨酸、苏氨酸、-氨基丁酸氨基丁酸微生物发酵机理微生物发酵机理50505.5.缬氨酸发酵机制缬氨酸发酵机制缬氨酸发酵机制缬氨酸发酵机制1.切断支路代谢，选育异亮氨酸、亮氨酸、生物素切断支路代谢，选育异亮氨酸、亮氨酸、生物素缺陷型突变株；缺陷型突变株；2.解除异亮氨酸、缬氨酸合成酶系的反馈阻遏；解除异亮氨酸、缬氨酸合成酶系的反馈阻遏；3.解除缬氨酸对解除缬氨酸对-乙酰乳酸合成酶的反馈抑制乙酰乳酸合成酶的反馈抑制 微生物发酵机理微生物发酵机理5151四、核苷酸发酵机制四、核苷酸发酵机制 （一）嘌呤核苷酸的生物合成途径（一）嘌呤核苷酸的生物合成途径 全合成途径全合成途径 补救合成途径补救合成途径微生物发酵机理微生物发酵机理52521.全合成途径全合成途径微生物发酵机理微生物发酵机理53532.补救合成途径补救合成途径微生物发酵机理微生物发酵机理5454（二）嘌呤核苷酸的代谢调节机制（二）嘌呤核苷酸的代谢调节机制PRPPPRPP转转酰胺酶酰胺酶 微生物发酵机理微生物发酵机理5555微生物发酵机理微生物发酵机理5656（三）肌苷发酵机制（三）肌苷发酵机制 1.选育腺嘌呤缺陷型选育腺嘌呤缺陷型Ade-和黄嘌呤缺陷型和黄嘌呤缺陷型Xan-的双重缺陷型突变株（的双重缺陷型突变株（Ade-+Xan-）;2.选育抗腺嘌呤、鸟嘌呤结构类似物突变选育抗腺嘌呤、鸟嘌呤结构类似物突变株；株；微生物发酵机理微生物发酵机理58585-GMP发酵时应具备以下条件：发酵时应具备以下条件：1.选择选择5-核苷酸酶活性弱或丧失的菌株为出发菌株；核苷酸酶活性弱或丧失的菌株为出发菌株；2.切断支路代谢，选育切断支路代谢，选育Ade-突变株；突变株；3.解除解除GMP自身对自身对PRPP转酰胺酶的反馈抑制，以及转酰胺酶的反馈抑制，以及GMP类和类和AMP类核苷酸对类核苷酸对PRPP转酰胺酶的合作终产转酰胺酶的合作终产物的反馈抑制。物的反馈抑制。4.解除细胞膜对核苷酸渗透性障碍。解除细胞膜对核苷酸渗透性障碍。微生物发酵机理微生物发酵机理5959（一）次级代谢与初级代谢的关系（一）次级代谢与初级代谢的关系初级代谢产物：是指微生物产生的、生长和繁殖所必初级代谢产物：是指微生物产生的、生长和繁殖所必需的物质。需的物质。次级代谢产物：次级代谢产物：是指由微生物产生的，与微生物生长是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质和繁殖无关的一类物质五、抗生素发酵机制五、抗生素发酵机制微生物发酵机理微生物发酵机理6060 次级代谢与初级代谢的关系次级代谢与初级代谢的关系1.从菌体生化代谢方面分析从菌体生化代谢方面分析次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的来的2.从遗传代谢方面分析从遗传代谢方面分析次级代谢产物除与初级代谢产物一样受核内次级代谢产物除与初级代谢产物一样受核内DNA的调剂控制外，还受到与初级代产物合成的调剂控制外，还受到与初级代产物合成无关的遗传物质的控制。无关的遗传物质的控制。微生物发酵机理微生物发酵机理6161（二）抗生素生产菌的主要代谢调节机制（二）抗生素生产菌的主要代谢调节机制受受DNA控制的酶合成调节机制控制的酶合成调节机制酶的诱导酶的诱导酶的阻遏酶的阻遏终点产物的阻遏终点产物的阻遏分解产物的阻遏分解产物的阻遏酶活性的调节机制酶活性的调节机制终产物的抑制或活化终产物的抑制或活化利用辅酶的酶活调节利用辅酶的酶活调节酶原的活化和潜在酶的活化酶原的活化和潜在酶的活化细胞通透性的调节细胞通透性的调节微生物的代谢调节机制微生物的代谢调节机制 微生物发酵机理微生物发酵机理6262组成酶：组成酶：不依赖于酶底物或类似物的存在而合成不依赖于酶底物或类似物的存在而合成 如葡萄糖转化为丙酮酸过程中的各种酶如葡萄糖转化为丙酮酸过程中的各种酶诱导酶：诱导酶：依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成而合成 如大肠杆菌乳糖利用酶如大肠杆菌乳糖利用酶1.1.诱导调节诱导调节 微生物发酵机理微生物发酵机理6363反馈反馈阻阻遏：遏：作用于基因水平，控制酶的合成量，是终产物作用于基因水平，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抑制生物合成途径中的一种或多种酶形成的调节过程。节过程。反馈抑制：反馈抑制：作用于分子水平，控制酶的活性，是合成途径作用于分子水平，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。的终点产物抑制该过程中第一步酶的活性作用。2.2.反馈调节反馈调节微生物发酵机理微生物发酵机理64643.3.碳、氮及其分解代谢产物的调节碳、氮及其分解代谢产物的调节 碳分解代谢产物调节：能迅速被利用的碳源或其碳分解代谢产物调节：能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节。分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节。氮分解代谢产物的调节：能迅速被利用的氮源抑氮分解代谢产物的调节：能迅速被利用的氮源抑制作用于含底物酶的合成制作用于含底物酶的合成。微生物发酵机理微生物发酵机理6565 4.4.磷酸盐的调节磷酸盐的调节 直接作用：磷酸盐自身影响抗生素合成直接作用：磷酸盐自身影响抗生素合成间接作用：磷酸盐调节细胞内其他效应剂，进而影间接作用：磷酸盐调节细胞内其他效应剂，进而影响抗生素的合成响抗生素的合成微生物发酵机理微生物发酵机理66665.5.细胞膜透性的调节细胞膜透性的调节 改变某些次级代谢产物产生菌的膜通透性来改变某些次级代谢产物产生菌的膜通透性来提高其产量提高其产量 6.6.营养期和分化期的调节营养期和分化期的调节 次级代谢产物是在生长阶段之后的生产阶段合次级代谢产物是在生长阶段之后的生产阶段合成的成的 微生物发酵机理微生物发酵机理6767次级代谢产物的合成过程可以概括为如下次级代谢产物的合成过程可以概括为如下模式：模式：（三）常见抗生素的生物合成机制（三）常见抗生素的生物合成机制（三）常见抗生素的生物合成机制（三）常见抗生素的生物合成机制 微生物发酵机理微生物发酵机理68681.青霉素、头孢菌素的生物合成机制青霉素、头孢菌素的生物合成机制 微生物发酵机理微生物发酵机理69692.大环内酯类抗生素的生物合成大环内酯类抗生素的生物合成 大环内酯类抗生素是以一个大环内酯为母核，通大环内酯类抗生素是以一个大环内酯为母核，通过糖苷键与糖分子连接的过糖苷键与糖分子连接的一类一类有机化合物。有机化合物。如红霉素、螺旋霉素、麦迪霉素等。如红霉素、螺旋霉素、麦迪霉素等。微生物发酵机理微生物发酵机理7070红霉内酯的生物合成红霉内酯的生物合成 微生物发酵机理微生物发酵机理71713.链霉素的生物合成链霉素的生物合成 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 链霉素的3个亚单位的碳架直接来源于D-葡萄糖，胍基碳原子部分来自于D-葡萄糖的降解产物 微生物发酵机理微生物发酵机理