代谢调控发酵

第一章：微生物代谢

小结：1、能量代谢是生物新陈代谢的核心

2、 化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段，依据受体的不

同将生物氧化分为三种：呼吸、无氧呼吸和发酵

3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP，产能少，生长得率极低

4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP，包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和紫膜光合磷酸化三种 5、微生物具有固氮作用 复习题：

1、 名词解释：

生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水

﹐并释放能量的过程。

、

有氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以分子氧作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

、

无氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以氧化型化合物作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 电子传递链（呼吸链）：多种递电

第一章：微生物代谢

小结：1、能量代谢是生物新陈代谢的核心

2、 化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段，依据受体的不

同将生物氧化分为三种：呼吸、无氧呼吸和发酵

3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP，产能少，生长得率极低

4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP，包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和紫膜光合磷酸化三种 5、微生物具有固氮作用 复习题：

1、 名词解释：

生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水

﹐并释放能量的过程。

、

有氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以分子氧作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

、

无氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以氧化型化合物作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程

发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 电子传递链（呼吸链）：多种递电

1.细菌磷酸酯酶的基因转录受培养基中无机磷酸盐的严密控制 （正确）

2.某些肽类抗生素，如乳链菌肽也是像一般的蛋白质一样，在核糖体-mRNA模板系统中合成。（正确）

3.能过量生产谷氨酸的生产菌种有两个共同特征 酶的缺乏和 对生物素的需求。

4.微生物所有已知的代谢调节机制都是变构蛋白在其中起作用。（） 5.微生物的最适生长温度一定也最适合代谢产物的合成（）

6.合成四环素的起始化合物是 ，它同8个 分子重复缩合、脱羧，形成一个直链化合物β-多酮次甲基链，然后经过重复闭环等反应，形成四环类抗生素。

7.四种葡萄糖分解途径有许多共同的中间体和酶，但有些酶是该途径专有的关键酶，EMP途径的关键酶是 ，在这些途径中EMP途径提供的ATP最多，但不产生重要的 和 生物合成所需要的前体。因此仅有EMP途径的微生物还需补充生长因子。

8.乙醇的副作用实际上是由乙醇降低 和乙醇的毒性所致。 9.碳源相同的条件下，用硝酸盐作氮源的生物量得率比用NH4+高。（） 10.在需氧条件下糖运输的能量需求对细胞得率的影响比在厌氧条件下小一些（

发酵调控学复习题

2011年

一、简答题

1. 发酵调控学的原理

通过掌握微生物生命活动规律及其与环境的关系，设计、调控微生物的生活环境，使其产生期望的目的产物。

掌握计算机在发酵控制方面的知识，通过对数据进行分析，判断过程正常与否，制定优化控制方案。

同时掌握各类典型代谢产物的生产与调节的参数。

2. 柠檬酸的发酵生产原理

果提取法：柠檬酸从柠檬、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取。

生物发酵法：①、表面发酵法。将原料先放入煮沸过内加入水煮沸，一次加皇血盐和EDTA二钠盐煮沸，配成培养基液，加入适量的硫酸铵、磷酸二氢钾作为氮源和营养盐，将培养基液在45-50度下送入发酵室，接入黑曲霉干孢，发酵， ②、固体表面发酵法：多以海藻酸钠为载体 。将丙烯酰胺单体（ACAM）和N,N-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）溶于水后与微生物细胞混合，加入四甲基乙二胺和过硫酸钾，室温下放置30min，得凝胶，提取，得柠檬酸。③、深层发酵法 定向培养，使其适应以糖蜜为原料的深层发酵，并提高菌株的产酸率和转化率，对蜜糖进行预处理、发酵、提取，得柠檬酸。

3. 乳酸的生物发酵生产原理

发酵法；糖在乳酸菌作用下，调pH 5左右，保持50oC发酵三-五天得粗乳酸。

限量补充培养法：将经适当稀释的浓缩处理液涂布于含有微量蛋白胨或0.1%完全培养基成分的基本培养基平板上。经培养后，野生型细胞迅速生长成较大菌落，而缺陷型细胞生长缓慢只能形成小菌落。这些小菌落大多数为营养缺陷型，将其转接到完全培养基斜面保存待测。

平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远大于酶b ,结果优先合成E。E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流又合成E，如此循环。

优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远大于酶b ,结果优先合成E。E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。

转导：利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。 反馈阻遏：即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节,所引起的阻遏作用。反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢。

基本培养基：能满足野生型或原养型菌株的最低营养成分的培养基。

代谢控制发酵：利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在DNA分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积

谷氨酸生物合成代谢调控

二组

生成谷氨酸的主要酶反应1.谷氨酸脱氢酶(GHD)所催化的还原氨基化反应

2.转氨酶(AT)催化的转氨反应

3.谷氨酸合成酶(GS)催化的合成反应

谷氨酸生物合成的调节机制 黄色短杆菌的谷氨酸代谢调节机制

谷氨酸的生物合成途径1.EMP途径

2.HMP途径

3.TCA4.乙醛酸循环 5.CO2固定

一、优先合成与反馈调节1.优先合成：先合成酶活性大的那一分支终 产物。Glu>Asp 2.磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的调节 3.柠檬酸合成酶的调节 4.异柠檬酸脱氢酶的调节 5. a-酮戊二酸脱氢酶的调节 6.谷氨酸脱氢酶的调节4 3 2

1

6

5

二、糖代谢的调节1.能荷控制 能荷=能荷高：抑制降解、酵解、TCA 能荷低：激活降解、抑制合成

抑制 激活

2.生物素对糖代谢的调节(1)生物素对糖酵解途径的影响 生物素充足，糖酵解加速，趋向形成乳酸。

(2) 生物素对CO2固定途径的影响 生物素是羧化酶辅酶。

(3) 生物素对乙醛酸途径的影响 生物素亚适量：异柠檬酸裂解酶活力低、琥珀酸氧化能 力低。

项目名称： 糖脂代谢稳态调控的分子机制 起止年限：依托部门：林圣彩 厦门大学 2011.1至2015.8 教育部

首席科学家：

二、预期目标

1. 总体目标

确定机体和细胞在不同生理状况和环境因素下维持糖脂代谢稳态的分子机制，阐明在细胞生长和应激反应中起重要作用的调节因子调控细胞代谢的信号通路网络，为糖脂代谢紊乱造成的肥胖、脂肪肝、糖尿病和癌症的早期诊断和治疗提供理论依据。

2. 五年预期目标

(1) 建立对实验动物代谢相关的生理生化指标分析的技术平台，发现相关基因敲 除或转基因小鼠造成糖脂代谢紊乱的信号通路。

(2) 较系统地描述在逆境下机体和细胞调控糖脂代谢的分子网络以及调控过程中关键蛋白质和蛋白质复合体的动态调控机制。

(3) 发现新的参与代谢调控的基因，为代谢性疾病和肿瘤的防治提供新的分子靶标。

(4) 培养高质量博士研究生20-30名，培养3-5名享有国际知名度的专家和 5-8名中青年学术带头人。

(5) 在国际重要刊物发表SCI论文15-25篇，其中争取在Cell、Nature、Science或其子刊等影响因子10以上杂志发表研究论文5-10篇，申请发明专利3-5项。

三、研究方案

1. 总体研究方案

细胞能量代

《现代工业发酵调控学》课后习题

《第一章》

1，不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？

2，有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球 的松紧？

3，微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？

4，生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的测 定，您倾向于用什么方法，说出你的理由

5，流动式细胞光度计是怎样的仪器，简述其作用和原理

6，试比较各种间接估算菌浓的方法和优缺点

7，您认为哪一种在线测量菌浓的方法最有前途

8，有哪些因素会影响微生物的生长

9，温度对微生物的生长影响表现在哪些方面

10，水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？

11，细胞周期指的是什么？真核生物和原核生物的细胞周期有何不同

12，简述大肠杆菌染色体复制和细胞分裂的调节规律

13，生长速率对细胞大小和 DNA 包内含量有何影响

14，生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点

15，生长得率取决于哪些因素/

16,P/O 商是指什么，用来表征什么，如何测定，它的

《现代工业发酵调控学》课后习题

《第一章》

1，不同学科对微生物生长的定义的着重点有何不同？什么是分化？

2，有些霉菌，如产黄青霉在培养液中生长过程，其菌丝会形成菌团，有哪些因素影响菌球 的松紧？

3，微生物生长可以分为几期？停滞期的长短由哪些因素决定？

4，生物量的测定为什么对次级代谢产物的生产尤为重要？对谷氨酸，青霉素发酵菌浓的测 定，您倾向于用什么方法，说出你的理由

5，流动式细胞光度计是怎样的仪器，简述其作用和原理

6，试比较各种间接估算菌浓的方法和优缺点

7，您认为哪一种在线测量菌浓的方法最有前途

8，有哪些因素会影响微生物的生长

9，温度对微生物的生长影响表现在哪些方面

10，水的活度用什么表示？它对微生物比生长速率有何影响？

11，细胞周期指的是什么？真核生物和原核生物的细胞周期有何不同

12，简述大肠杆菌染色体复制和细胞分裂的调节规律

13，生长速率对细胞大小和 DNA 包内含量有何影响

14，生长得率是什么意思，有哪些表示方法，比较他们的优缺点

15，生长得率取决于哪些因素/

16,P/O 商是指什么，用来表征什么，如何测定，它的

第一节 第二节

切断支路代谢 解除微生物自身反馈抑制

2、解除微生物自身 解除微生物 微生物自身 1、切断支路代谢 反馈调节抑制 反馈调节抑制 生物合成途径的遗传控制是通过诱变 生物合成途径的遗传控制是通过诱变 合成途径 是通过 来实现的； 来实现的；这种突变不仅包括结构基 因的突变，而且包括调节基因的突变。 因的突变，而且包括调节基因的突变。 3、增加前体物的合成 、 4、去除终产物 、去除终产物

要实现切断支路代谢， 要实现切断支路代谢， 切断支路代谢 可通过选育营养缺陷突 变株或渗漏缺陷突变株 而达到。 而达到。

营养缺陷型就是菌株 营养缺陷型就是菌株 由于发生基因突变， 由于发生基因突变， 致使合成途径中某一 步骤发生缺陷， 步骤发生缺陷，从而 丧失了合成某些物质 的能力， 的能力，必须在培养 中外源补加该营养物 质才能生长的突变型 菌株。 菌株。

渗漏缺陷型是 渗漏缺陷型是由于 这种突变是使它的 某一种酶的活性下 降而不是完全丧失， 降而不是完全丧失， 能够少量地合成某 一种代谢终产物， 一种代谢终产物， 能在基本培养基上 进行少量的生长。 进行少量的生长。

1956年，报道了二步发酵法进行工业生产赖氨 年 报道了二步发酵法进行工业生产赖氨 二