章微物代谢第学期

第二节分解代谢和合成代谢的关系

一、两用代谢途径

两用代谢途径凡在分解代谢和合成代谢均有功能的代谢途径，称为两用代谢途径。EMP、HMP和TCA循环中均为重要的两用代谢途径。

生物两用代谢途径有规律进行的原因：

1）两用代谢途径中，合成途径与分解途径可能是非完全逆向的2个途径；

2）合成途径与分解途径的相应代谢步骤中，常有完全不同的中间代谢产物；

3）真核生物中，合成途径与分解途径在不同细胞器内进行。

二、代谢物回补顺序（anapleroticsequence）代谢物回补顺序，又称代谢物补偿途径或添补途径是指能补充两用代谢途径中因合成代谢途径而消耗的中间代谢物的所有反应。生物合成中所消耗的中间产物若得不到补充，循环就会中断；

回补顺序谷氨酸+NH3谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸氧化酶

补偿途径

TCA循环重要功能除产能外，为一些氨基酸和其它化合物的合成提供了中间产物。

补偿方式：①通过某些化合物的CO2固定作用；②一些转氨基酶所催化的反应也能合成草酰乙酸和α-酮戊二酸；③通过乙醛酸循环。

CO2固定作用补充TCA环的中间产物通过某些化合物的CO2固定作用使三羧酸循环的中间产物得到回补：丙酮酸羧化酶：

CO2+丙酮酸+ATP+H2OMg2++草酰乙酸+ADP+Pi

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶:

CO2+PEP+H2O草酰乙酸+H3PO4

苹果酸酶:

CO2+丙酮酸+NADPH+H+

苹果酸

+NADP+

为了能够在己糖或戊糖的中间代谢物上进行好氧生长，异养微生物至少要具备上述几种酶之种的一个酶。

乙醛酸循环能够利用乙酸的微生物具有乙酰CoA合成酶，它使乙酸转变为乙酰CoA；然后在异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶的作用下进入乙醛酸循环。乙醛酸循环的主要反应：异柠檬酸琥珀酸+乙醛酸乙醛酸+乙酸苹果酸琥珀酸+乙酸→→→异柠檬酸

净反应：2乙酸苹果酸乙醛酸循环草酰乙酸柠檬酸琥珀酸异柠檬酸苹果酸延胡索酸乙醛酸乙酰CoA乙酰CoA乙酸乙酸

一、自养微生物的CO2固定自养微生物将生物氧化过程中获得的能量主要用于CO2的固定，然后再进一步合成糖、脂质和蛋白质等细胞组分。大多数自养微生物（包括产氧光合细菌和不产氧光合细菌中的紫色细菌），通过卡尔文循环（calvincycle）固定CO2。此外，有的细菌可通过厌氧乙酰-CoA途径、逆向TCA途径及羟基丙酸途径。第三节微生物独特合成代谢途径1、卡尔文循环请参阅有关书籍2、还原性三羧循环途径

还原性三羧循环途径(reductivetricarboxylicacidcycle)

绿色细菌，如嗜硫代硫酸盐绿菌利用还原性三羧酸循环途径固定CO2。这条途径实质上主要就是三羧酸循环的逆向还原途径，每次循环固定3分子CO2，过程中需要还原态铁氧还蛋白，产物为丙酮酸。净反应式为：

3CO2+10[H]+2ATP——丙酮酸

产乙酸菌、产甲烷菌及某些硫酸盐还原细菌

利用厌氧乙酰-CoA途径固定CO2。此途径为非循环途径。产乙酸菌通过乙酰-CoA途径固定CO2。关键酶：一氧化碳脱氢酶它催化反应

CO2+H2O—CO2+2H++2e-

固定时还需要有四氢叶酸（tetrahydrofolate,THF）和类咕啉(即B12)等辅酶的参与。每次固定2分子CO2，产物为乙酸。3、厌氧乙酰-CoA途径

乙酸的甲基由1分子CO2，通过有四氢叶酸和类咕啉参与的一系列酶促还原反应而来；乙酸的羧基则是一分子CO2经一氧化脱氢酶的作用而来。一氧化碳脱氢酶CO2合成乙酰-CoA及丙酮酸乙酸的羧基乙酸的甲基甲基的合成

4、羟基丙酸途径

二、微生物结构大分子—肽聚糖的合成微生物特有的结构大分子：

细菌肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、各种荚膜成分等；

真菌葡聚糖、甘露聚糖、纤维素、几丁质等

肽聚糖绝大多数原核微生物细胞壁所有的独特成分；在细菌的生命活动中有重要功能，尤其是许多重要抗生素如青霉素、头孢霉素、万古霉素、环丝氨酸（恶唑霉素）和杆菌肽等呈现其选择毒力（selectivetoxicity）的物质基础。是在抗生素治疗上有特别意义的物质。

合成特点：

①合成机制复杂，步骤多，且合成部位几经转移；②合成过程中须要有能够转运与控制肽聚糖结构元件的载体（UDP和细菌萜醇）参与。合成过程，依发生部位分成三个阶段：细胞质阶段：合成派克（Park）核苷酸细胞膜阶段：合成肽聚糖单体细胞膜外阶段：交联作用形成肽聚糖1、细胞质中合成N-乙酰胞壁酸五肽(Park核苷酸)

这一阶段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖经一系列反应生成的；自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸开始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是与糖载体UDP结合的；

葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸ATP ADPGln Glu葡糖胺-6-磷酸 N-乙酰葡糖胺-6-磷酸乙酰CoACoAN-乙酰胞壁酸-UDP磷酸烯醇式丙酮酸PiNADPH NADPN-乙酰葡糖胺-1-磷酸

N-乙酰葡糖胺-UDPUTPPPi由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸“Park”核苷酸的合成

2、细胞膜上合成双糖肽亚单位

在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体—双糖肽亚单位。此阶段中有一种称为细菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂质载体参与，这是一种由11个类异戊烯单位组成的C35

类异戊烯醇，—它通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连，载着在细胞质中形成的胞壁酸到细胞膜上，在那里与N-乙酰葡萄糖胺结合，并在L-Lys上接上5肽(Gly)5，形成双糖亚单位。这一阶段的详细步骤如图所示。其中的反应④与⑤分别为万古霉素和杆菌肽所阻断。肽聚糖单体的合成G-M-P-P-类脂M-P-P-类脂 UDPUDP-G ②UDP ①UDP-M

P-类脂 Pi⑤

P-P-类脂杆菌肽④ 万古霉素 5甘氨酰-tRNA③ 5tRNA插入至膜外肽聚糖合成处G-M-P-P-类脂

肽聚糖单体的合成——细菌萜醇细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核苷酸进入细胞膜，连接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“桥”，最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长点处。结构式：

CH3CH3 CH3 CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH

功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂多糖的生物合成。如：细菌的磷壁酸、脂多糖；细菌和真菌的纤维素，真菌的几丁质和甘露聚糖等。3、细胞膜外肽聚糖形成已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形成肽聚糖。这一阶段分两步：

第一步：是多糖链的伸长

—双糖肽先是插入细胞壁生长点上作为引物的肽聚糖骨架(至少含6~8个肽聚糖单体分子)中，通过转糖基作用(transglycosylation)使多糖链延伸一个双糖单位；第二步：通过转肽酶的转肽作用(transpeptitidation)使相邻多糖链交联—转肽时先是D-丙氨酰-D-丙氨酸间的肽链断裂，释放出一个D-丙氨酰残基，然后倒数第二个D-丙氨酸的游离羧基与相邻甘氨酸五肽的游离氨基间形成肽键而实现交联。

肽聚糖的生物合成与某些抗生素的作用机制一些抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但作用位点和作用机制是不同的。①-内酰胺类抗生素（青霉素、头孢霉素）：是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者相互竞争转肽酶的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后，双糖肽间的肽桥无法交联，这样的肽聚糖就缺乏应有的强度，结果形成细胞壁缺损的细胞，在不利的渗透压环境中极易破裂而死亡。②杆菌肽：能与十一异戊烯焦磷酸络合，因此抑制焦磷酸酶的作用，这样也就阻止了十一异戊烯磷酸糖基载体的再生，从而使细胞壁（肽聚糖）的合成受阻。三、微生物次生代谢物的合成

次级代谢也称次生代谢，是存在于某些生物(如植物和某些微生物等)中的一类特殊类型代谢。这些生物通过次级代谢可以合成各种各样的次级代谢产物(secondarymetabolites)。次级代谢产物同人类的生活有着密切的关系。

1、初级代谢与次级代谢

初级代谢(primarymetabolism)是一类主要发生在生长、繁殖期的普遍存在于一切生物中的代谢类型。

次级代谢(secondarymetabolism)是某些生物为了避免在初级代谢过程中某种中间产物积累，所造成不利作用或外环境因素胁迫而产生的一类有利于生存的代谢类型。

次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物作前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的结构复杂的化学物。次级代谢与初级代谢的主要区别：

l）次级代谢只存在于某些生物当中，而且代谢途径和代谢产物因生物不同而异，就是同种生物也会因营养和环境条件不同而产生不同的次级代谢产物。而初级代谢是一类普遍存在于各类生物中的基本代谢类型，代谢途径与产物的类同性强。

2）次级代谢产物不是机体生存所必需的物质，即使次级代谢过程的某个环节发生障碍，不会导致机体生长的停止和死亡。而初级代谢产物通常都是机体生存必不可少的，若合成过程的某个环节发生障碍，将致生长缓慢、停止、甚至死亡等。第三节微生物次级代谢与次级代谢产物初级代谢：次级代谢：一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。

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，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得的一种适应生存的方式。通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。

初级代谢系统、代谢途径和初级代谢产物在各类生物中基本相同。它是一类普遍存在于各类生物中的一种基本代谢类型。

次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。1、存在范围及产物类型不同

象病毒这类非细胞生物虽然不具备完整的初级代谢系统，但它们仍具有部分的初级代谢系统和具有利用宿主代谢系统完成本身的初级代谢过程的能力。

例如某些青霉、芽孢杆菌和黑曲霉在一定的条件下可以分别合成青霉素、杆菌肽和柠檬酸等次级代谢产物。Raulin培养基：葡萄糖5%、酒石酸0.27%、酒石酸铵0.27%、磷酸氢二铵0.04%、硫酸镁0.027%硫酸铵0.017%、硫酸锌0.005%、硫酸亚铁0.005%Czapek——Dox培养基：葡萄糖5%、硝酸纳0.2%、磷酸氢二钾0.1%、氯化钾0.05%、硫酸镁0.05%、硫酸亚铁0.001%不同的微生物可产生不同的初级代谢产物：用于青霉菌的二种培养基：相同的微生物在不同条件下产生不同的初级代谢产物

灰黄青素在Czapek——Dox培养基上培养时可以合成灰黄霉素，在Raulin培养基上培养时则合成褐菌素（fulvicacid）；

产黄青霉在在Raulin中培养时可以合成青霉酸。但在Czapek——Dox中培养则不产青霉酸。Penicilliumurticae在含有0.5×10-8M的锌离子的Czapek——Dox培养基里培养时合成的主要次级代谢产物是6-氨基水杨酸，但在含0.5×10-6M的锌离子的Czapek——Dox培养基里培养时不合成6-氨基水杨酸，但可以合成大量的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。

次级代谢产物虽然也是从少数几种初级代谢过程中产生的中间体或代谢产物衍生而来，但它的骨架碳原子的数量和排列上的微小变化，如氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在产物氧化水平上的微小变化都可以导致产生各种各样的次级代谢产物，并且每种类型的次级代谢产物往往是一群化学结构非常相似的不同成分的混合物。例如，目前已知的新霉素有4种，杆菌肽、多粘菌素分别有10多种，而放线菌素有20多种等。2、对产生者自身的重要性不同

初级代谢产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，蛋白质、核酸、多糖、脂类等通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止、重则导致机体发生突变或死亡。

次级代谢产物对于产生者本身来说，不是机体生存所必需的物质，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍。不会导致机体生长的停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。

次级代谢产物一般对产生者自身的生命活动无明确功能，不是机体生长与繁殖所必需的物质，也有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也看作是次级代谢产物。次级代谢产物通常都分泌到胞外，有些与机体的分化有一定的关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响。3、同微生物生长过程的关系明显不同

初级代谢自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长过程呈平行关系；次级代谢则是在机体生长的一定时期内（通常是微生物的对数生长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系，一般可明显地表现为机体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同的时期。4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同

初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小（即遗传稳定性大），而次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。

另外，催化次级代谢产物合成的酶往往是一些诱导酶，它们是在产生菌对数生长末期或稳定生长期里，由于某种中间代谢产物积累而诱导机体合成的一种能催化次级代谢产物合成的酶，这些酶通常因环境条件变化而不能合成。

相对来说催化初级代谢产物合成的酶专一性强，催化次级代谢产物合成的某些酶专一性不强，因此在某种次级代产物合成的培养基中加入不同的前体物时，往往可以导致机体合成不同类型的次级代谢产物。

初级代谢是次级代谢的基础，它可以为次级代谢产物合成提供前体物和所需要的能量；初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质。而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续与发展，避免初级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用。5、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型初级代谢与初级代谢的关系（总结）1、存在范围及产物类型不同2、对产生者自身的重要性不同3、同微生物生长过程的关系明显不同4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同5、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型

(3)次级代谢通常在微生物的对数生长期末期出现，它与机体的生长不呈现平行关系。初级代谢则自始至终存在于一切生活的机体之中，同机体的生长过程基本呈平行关系。

(4)次级代谢产物虽然也是从少数几种初级代谢过程中产生的中间体或代谢产物衍生而来，但它的骨架碳原子的数量与排列上的微小变化，都可以导致产生的次级代谢产物各种各样，并且每种类型的次级代谢产物往往是一群化学结构非常相似而成分不同的混合物。而初级代谢产物的性质与类型在各类生物里相同或基本相同，在机体的生长与繁殖上起着重要而相似的作用。(5)次级代谢对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往会因环境条件变化而受到明显影响。而初级代谢对环境条件变化的相对敏感性小，相对较为稳定。

(6)催化次级代谢产物合成的某些酶专一性较弱。因此在某种次级代谢产物合成的培养基里加进不同的前体物时，往往可以导致机体合成不同种类的次级代谢产物。相对而言催化初级代谢产物合成的酶专一性和稳定性较强。

次级代谢与初级代谢之间的联系非常密切，具体表现为次级代谢以初级代谢为基础。因为初级代谢可以为次级代谢产物合成提供前体物和为次级代谢产物合成提供所需要的能量，而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续和发展，避免初级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用。另一方面初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中的重要中间体物质，如乙酰CoA、莽草酸、丙二酸等都是许多初级代谢产物和次级代谢产物合成的中间体物质。初级代谢产物如半胱氨酸、缬氨酸、色氨酸、戊糖等通常是一些次级代谢产物合成的前体物质。

2、次级代谢产物的类型

目前就整体来说，对次级代谢产物的研究远远不及对初级代谢产物研究那样深人。与初级代谢产物相比，次级代谢产物无论在数量上还是在产物的类型上都要比初级代谢产物多得多和复杂得多。迄今对次级代谢产物分类还无统一的标准。根据次级代谢产物的结构特征与生理作用的研究，次级代谢产物可大致分为抗生素、生长刺激素、色素、生物碱与毒素等不同类型。1）抗生素

抗生素是对其他种类微生物或细胞能产生抑制或致死作用的，由生物合成或半合成的次级代谢产物，在防治人类、动物的疾病与植物的病虫害上起着重要作用。目前发现的抗生素已有10000多种，其中有一部分在医学临床与农、林、畜牧业生产上已得到广泛应用。青霉素是上一世纪30年代发现的第一种抗生素。链霉素、红霉素、庆大霉素、金霉素、土霉素、制霉菌素等都是放线菌产生的。

2）生长刺激素

它是主要由植物和某些细菌、放线菌、真菌等微生物合成并能刺激植物生长的一类生理活性物质。赤霉素就是由引起水稻恶苗病的藤仓赤霉(Gibberellafujikuroi)产生的一种不同类型赤霉素的混合物，是农业上广泛应用的植物生长刺激素。此外，在许多霉菌、放线菌和细菌(包括假单胞菌、芽孢杆菌和固氮菌等)的培养液中积累有吲哚乙酸和萘乙酸等生长素类物质。3）维生素

丙酸细菌、芽孢杆菌和某些链霉菌与耐高温放线菌在培养过程中可以积累维生素B12

，某些分枝杆菌能利用碳氢化合物合成吡哆醛与尼克酰胺，某些假单胞菌能过量合成生物素，某些醋酸细菌能过量合成维生素C

，各种霉菌不同程度地积累核黄素等。酵母菌类细胞中除含有大量硫胺素、核黄素、尼克酰胺、泛酸、吡哆素以及维生素B12

外，还含有各种固醇，其中麦角固醇是维生素D的前体，经紫外光照射，即能转变成维生素D。目前医药上应用的各种维生素主要是用各种微生物生物合成后提取的。4）色素

是指由微生物在代谢中合成的积累在胞内或分泌于胞外的各种呈色次生代谢产物。灵杆菌和红色小球菌细胞中含有花青素类物质，使菌落出现红色。放线菌和真菌产生的色素分泌于体外时，使菌落底面的培养基呈现紫、黄、绿、褐、黑等色。积累于体内的色素多在孢子、孢子梗或孢子器中，使菌落表面呈现各种颜色。红曲霉产生的红曲素，使菌体呈现紫红色，并分泌体外。

5）毒素

对人和动植物细胞有毒杀作用的一些微生物次生代谢产物称为毒素。毒素大多是蛋白质类物质，例如毒性白喉棒状杆菌产生的白喉毒素、破伤风梭菌产生的破伤风毒素等。杀虫细菌如苏云金杆菌能产生包含在细胞内的伴胞晶体，它是一种分子结构复杂的蛋白质毒素。真菌中产生毒素的种类也很多，很多种蕈子是有毒的，曲霉属中也有－些产毒素的种，如黄曲霉产生黄曲霉毒素等。

6）生物碱

虽然生物碱大部分由植物合成，但某些霉菌合成的生物碱如麦角生物碱，即属于次生代谢产物。麦角生物碱在临床上主要用来作为防止产后出血、治疗交感神经过敏、周期性偏头痛和降低血压等疾病的药物。

3、途径糖代谢延伸途径莽草酸延伸途径氨基酸延伸途径乙酸延伸途径核苷酸、糖苷类、抗生素等氯霉素等

抗生素、环丝氨酸等抗生素、毒素等4、初生代谢途径与次生代谢途径的联系

一、代谢调节生物为了能正常地进行个体的生长与繁衍后代，体内的化学反应就必须有条不紊地进行，生物体内的代谢活动强弱必须根据生物不时期生命活动的需要进行相应的调整。微生物细胞内根据生命活动的需要，对各种反应作出的调整，就是微生物代谢的调节。代谢调节的作用微生物通过代谢调节可以最经济利用营养物质，合成出能满足自己生长、繁殖所需要的一切中间代谢产物，并做到既不缺乏、也不剩余或浪费任何代谢物的高效“经济核算”。第四节微生物的代谢调节与发酵生产

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。根据酶的生成是否与环境中所存在的该酶底物或其有关物的关系，可把酶划分成组成酶和诱导酶两类。组成酶——微生物细胞内一直存在，合成是受遗传物质控制，而不论是否有酶作用的底物或底物的结构类似物均可合成的酶类。诱导酶——诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。亮白曲霉原本不能合成蔗糖酶，所以不能利用蔗糖，但如果在培养基内加入蔗糖，一段时间后，可合成蔗糖酶，并利用蔗糖。

代谢调节的主要有两种方式：

1、酶合成调节即调节酶合成的数量，对代谢只起着一种“粗调”作用；

2、酶活力调节即调节已有酶的活力，这是一种“细调”。微生物通过对其代谢系统的“粗调”和“细调”从而达到最佳的调节效果。

二、代谢调节在发酵工业中的应用工业发酵的目的：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。代谢的人工控制：人为地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。人工控制代谢的手段：改变微生物遗传特性(遗传学方法）；控制发酵条（生物化学方法）；改变细胞膜透性；一、应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节二、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节三、控制细胞膜的渗透性

天冬氨酸天冬氨酸磷酸天冬氨酸半醛高丝氨酸

苏氨酸

甲硫氨酸

C.glutamicum的代谢调节与赖氨酸生产赖氨酸为反馈抑制为阻遏AKHSDH1、应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节

高丝氨酸缺陷型菌株不能合成高丝氨酸酶，故不能合成高丝氨酸，也不能合成苏氨酸和甲硫氨酸，在补给适量的高丝氨酸就柯产生大量的赖氨酸。

2、应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节抗反馈控制突变株——是指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。抗反馈控制突变株可以从终产物结构类似物抗性突变株和营养缺陷性回复突变株中获得。获得方法及其原理：目标产物结构类似物赖氨酸S-（2氨基乙基）-L半胱氨酸-(AEC)苏氨酸

-氨基-

-羟基戊酸（AHV)异亮氨酸乙硫氨酸精氨酸D-精氨酸苯丙氨酸对氟苯丙氨酸3、控制细胞膜的渗透性使细胞内的代谢产物迅速渗漏出去，解除末端产物的反馈抑制。

1）用生理学手段——直接抑制膜的合成或使膜受缺损

如：在Glu发酵中把生物素浓度控制在亚适量可大量分泌Glu；控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性；当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素的方法；

再如：产氨短杆菌的核苷酸发酵中控制因素是Mn2+，Mn2+的作用与生物素相似。c.控制细胞膜的渗透性

在谷氨酸发酵生产中，生物素的浓度对谷氨酸的累积量有明显的影响，只有把生物素的浓度控制在亚适量的情况下，才能分泌大量的谷氨酸。原因：生物素是脂肪酸生物合成中乙酰-CoA羧化酶的辅基，此酶可催化乙酰-CoA羧化并生成丙二酸单酰-CoA，进而合成细胞膜噒脂的主要成分—脂肪酸。

因此控制生物素的含量就可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。2）利用膜缺损突变株——油酸缺陷型、甘油缺陷型如：用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有限制地添加油酸，合成有缺损的膜，使细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸产量。

甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或油酸过量的情况下，也可以获得大量谷氨酸。

内容提要：本章介绍了微生物的营养与代谢的多样性。微生物细胞的化学组成元素与其它生物细胞的相似，但微生物种类的多样性决定了其营养需求和营养类型的多样性，微生物吸收营养物质的有简单扩散、促进扩散、主动吸收和基团转位等方式，微生物的营养类型可分为化能异养型、化能自养型、光能异养型和光能自养型。依据研究目标的不同，可配制不同的培养基。微生物通过厌氧发酵与底物水平磷酸化、呼吸（有氧呼吸和无氧呼吸）与氧化磷酸化和光合作用与光合磷酸化实现产能与能量转换。微生物细胞物质包括多糖尤其是细胞壁肽聚糖、核苷酸和核酸、多肽和蛋白质、脂肪酸和脂的生物合成与其他生物相应物质的生物合成相似。许多微生物除了存在对生命活动至关重要的初级代谢外，还有对生命活动不同至关重要的次级代谢，可产生对人类具有重要作用的次级代谢产物。微生物在初级代谢和次级代谢过程中具有许多不同的调控方式来免