第三章 微生物的代谢与发酵.

Presentation on theme: "第三章 微生物的代谢与发酵."— Presentation transcript:

1 第三章 微生物的代谢与发酵

2 第一节 微生物的酶 一 酶 活细胞产生的，具有蛋白质性质的有机催化剂。
第一节 微生物的酶 一 酶 活细胞产生的，具有蛋白质性质的有机催化剂。 19世纪末德国生物学家毕希纳（Edward Buchner）证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶，目前,人类已经发现并鉴定出3000多酶。 酶作为一种催化剂，已被广泛地应用于各个生产领域。

3 酶工程在农业中的应用_饲料加工 将饲料分解为可消化吸收的小分子物质，直接提高饲料的利用率
去除抗营养因子，改善消化机能，促进动物机体对营养物质的吸收 扩大饲料的来源 改善动物的内分泌，增强抗病能力，促进动物生长

4 二 酶的特性 高效性:极少量的酶也具有较强的催化作用. 专一性:一种酶只催化一种反应或一类反应。
酶的催化效率比没有催化剂催化的反应高108～1020倍，比一般催化剂催化的反应高107～1013倍，如脲酶水解尿素的反应效率比酸水解尿素高7×1012倍左右。 专一性:一种酶只催化一种反应或一类反应。 反应条件温和:酶的催化作用一般在常温、常压、接近中性pH等较温和的条件下进行。 敏感性:

5 三 微生物 酶的分类及应用 微生物酶的分类(传统分类法):
淀粉酶:淀粉酶是能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称.主要是黑曲霉(左美曲霉、泡盛曲霉)、根霉(雪白根酶、德氏根霉)、拟内孢霉、红曲霉。 蛋白酶:蛋白酶系催化分解蛋白质肽键的一群酶的总称，它作用于蛋白质。 酸性蛋白酶(最适pH=2～5)产生菌主要是黑曲霉、米曲霉、根霉、微小毛霉、似青霉、青霉、血红色螺孔菌等的某些种； 中性蛋白酶(最适pH=7～8)产生菌主要是枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲霉、灰色链霉菌、微白色链霉菌、耐热性解蛋白质杆菌等； 碱性蛋白酶(最适pH=9～11)主要产生菌为枯草杆菌、腊状芽孢杆菌、米曲霉、栖土曲霉、灰色链霉菌、镰刀菌等。

6 纤维素酶:一类酶的总称，因此纤维素酶又有纤维素酶复合物之称。微生物主要是木菌、黑曲霉、青霉和根霉，此外，漆斑霉、反刍动物瘤胃菌、嗜纤维菌、产黄纤维单孢菌、侧孢菌、粘细菌、梭状芽孢杆菌等也能产生纤维素酶。 半纤维素酶:半纤维素酶是分解半纤维素(包括各种降戊糖与聚己糖)的一类酶的总称。曲霉、根霉、木霉发酵产生 果胶酶:果胶酶是分解果胶的酶的通称，也是一个多酶复合物.主要是霉菌，常用菌种有文氏曲霉、苹果青霉、黑曲霉、白腐核菌、米曲霉、酵母等，此外，木质壳霉、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、葡萄孢霉、镰刀霉也能产生果胶酶。 脂肪酶:脂肪酶作用于脂肪中的酯键，将脂肪分解成脂肪酸和甘油。主要有假丝酵母、园酵母、黑曲霉、根霉、白腐核菌、白地霉、青霉、毛霉、镰刀霉及假单孢菌、无色杆菌、葡萄球菌等。 植酸酶:植酸酶是降解饲料中植酸及其盐的酶。微生物主要是酵母菌、霉菌和细菌。

7 氧化还原酶类(oxidoreductase)
酶的分类 国际酶学委员会（Enzyme Commission, EC）将所有的酶按它们所催化的反应的性质分为六大类。 分类 序号 酶的类型 催化反应的性质 举 例 1 氧化还原酶类(oxidoreductase) 脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、加氧酶 2 转移酶类 (transferase) 谷丙转氨酶、已糖激酶 3 水解酶类 (hydrolase) 酯酶、蛋白酶、淀粉酶 AH2+B A+BH2 AR+B A+BR AB+H2O AOH+BH

8 羧化酶、氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶
分类 序号 酶的类型 催化反应的性质 举 例 4 裂解酶类 (lyase) 醛缩酶、水合酶、脱氨酶、脱羧酶 5 异构酶类 (isomerase) 差向异构酶、顺反异构酶、酮醛异构酶 6 合成酶类(连接酶类)(ligase) 羧化酶、氨酰-tRNA合成酶、天冬酰胺合成酶 A－B X Y A B＋X－Y A A' A＋B AB ATP ADP＋Pi

9 四 酶在生产中的主要应用

10 第二节 微生物的代谢 微生物代谢：微生物细胞所进行的化学反应的总和。 微生物的代谢 物质代谢 能量代谢 产能代谢 耗能代谢 分解代谢
合成代谢

11 微生物代谢的特点 资料1.若干微生物和动物、植物组织的呼吸速率 生物材料 消耗O2ul/mg生物干重/h azotobacter固氮菌
2000 Acetobacter醋杆菌 1800 面包酵母 110 肾和肝组织 10-20 根和叶组织 0.5-4 相同时间、相同干重前提下耗氧量高。

12 资料2 大肠杆菌每小时分解的糖是自身重量的2000倍。 利用乳糖的细菌在1小时内可分解其自重1000-10000倍的乳糖。
产朊假丝酵母合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用牛强10万倍。 结论：代谢活动极其旺盛？

13 边长1cm 边长2cm 边长4cm 总表面积/总体积 =96/64=1.5/1 总表面积/总体积 =192/64=3/1 总表面积/总体积
=384/64=6/1

14 代谢意义 代谢是生命的基本特征,代谢通过 代谢途径完成; 代谢途径是不平衡的稳态体系、形式多样、 有明确的细胞定位、相互沟通、有能量关联； 关键酶限制代谢途径的流量

15 一 微生物物质代谢之合成代谢 小分子合成复杂大分子的过程（同化作用） ，这些物质包括蛋白质、核酸、多糖及脂类等化合物。在微生物的合成代谢中有许多过程与其他生物是基本相同的，如蛋白质和核酸等物质的合成，在生物化学中已作了专门介绍。 分解代谢 复杂分子 （有机物） 简单小分子 ATP [H] 合成代谢

16 微生物合成作用需要小分子物质、能量和还原力NAD(P)H2
1 微生物合成反应的类型 微生物合成反应类型  分类依据 合成反应类型 举例 产物分子量 1.单体合成 2.大分子聚合物合成 氨基酸,单糖,单核苷酸 蛋白质,多糖,核酸 产物性质 1.初级代谢产物 2.次级代谢产物 蛋白质,多糖,核酸,脂类 抗生素,激素,毒素,色素 合成反应在生物体中的分布 1.生物共有合成反应 2.微生物特有合成反应 初级代谢产物的合成 肽聚糖合成，固氮，微生物次级代谢反应 2.微生物合成代谢的原料 微生物合成作用需要小分子物质、能量和还原力NAD(P)H2

17 来源： 直接自外界环境中吸取 小分子物质、能量和还原力NAD(P)H2 从分解代谢中获得。 （1）还原力--主要指还原型烟酰胺腺嘌呤核苷酸类物质，即NADPH2或NADH2，这两种物质在转氢酶作用下可以互换。 通过发酵或呼吸过程形成 化能异养微生物 ： 氢酶催化H2形成NAD(P)H2 （氢细菌等） 化能自养型细菌： 电子逆转，在消耗ATP的前提下，电子通过在电子传递链上的逆转过程(由高电位向低电位流动)产生NAD(P)H2

18 （2） 小分子前体碳架物质--这类物质指直接被机体用来合成细胞物质基本组成成分的前体物(氨基酸、核苷酸及单糖等)。
形成这些前体物的小分子碳架主要有12种：乙酰CoA、磷酸二羟丙酮、3-磷酸甘油醛、PEP、丙酮酸、4-磷酸赤藓糖、α-酮戍二酸、琥珀酸、草酰乙酸、5-磷酸核糖、6-磷酸果糖及6-磷酸葡萄糖，它们可通过单糖酵解途径及呼吸途径由单糖等物质产生 中间代谢产物 分解代谢起源 在生物合成中的作用 葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 核糖-5-磷酸 赤藓糖-4-磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 3-磷酸甘油酸 a-酮戊二酸 草酰乙酸 乙酰辅酶A 葡萄糖 半乳糖 多糖 EMP途径 HMP途径 EMP途径 ED途径 三羧酸循环 丙酮酸脱羧 脂肪氧化 核苷糖类 戊糖 多糖贮藏物 核苷酸 脱氧核糖核苷酸 芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖异生 CO2固定 胞壁酸合成 糖的运输 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 CO2固定 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 脂肪酸 类异戊二烯 甾醇

19 （3） 能量 --微生物合成代谢所需能量来自发酵、呼吸和光合磷酸化过程形成的ATP和其他高能化合物。
3. 微生物独特合成代谢举例 肽聚糖生物合成 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含有的独特成分；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（selective toxicity）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。

20 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

21 异养菌合成代谢分三层次进行： 第一层次：降解反应。（碳的骨架、能量） 多糖——单糖——小分子碳的化合物（C1-C7）（酶促） 第二层次：小分子合成反应（大分子合成的前提） 碳化合物——小分子（氨基酸、氨基已糖、核苷酸）（酶促） 第三层次：小分子合成大分子 （蛋白质、核酸、多糖）。

22 微生物物质代谢之分解代谢 细胞物质或营养物质降解形成简单产物的过程，并释放能量的过程。（异化作用）
大多数微生物都能分解糖和蛋白质，少数微生物能分解脂类。

23 分解代谢的三个阶段 微生物代谢的特点：多样性、适应性、可控性 将大分子的营养物质降解成氨基酸、单糖、脂肪酸等小分子物质。
进一步降解成为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸、及能进入TCA循环的中间产物。 将第二阶段的产物完全降解生成CO2 ， 并将前面形成的还原力（NADH2）通过呼吸吸链氧化、 同时形成大量的ATP。 微生物代谢的特点：多样性、适应性、可控性

24 1 糖的分解： 糖类是异养微生物的主要碳素来源和能量来源，包括各种多糖、双糖和单糖。
多糖必须在细胞外由相应的胞外酶水解，才能被吸收利用；双糖和单糖被微生物吸收后，立即进入分解途径，被降解成简单的含碳化合物，同时释放能量，供应细胞合成所需的碳源和能源。

25 2 蛋白质及氨基酸的分解： 细菌分解蛋白质的酶有两类，一类为蛋白酶，另一类为肽酶，前者为胞外酶，能将蛋白质分解为多肽和二肽。肽类可进入微生物细胞中，肽酶为胞内酶，将进入细胞内的肽水解为游离的氨基酸，供菌体利用。 微生物对氨基酸的分解方式很多，主要为脱氨作用和脱羧作用。不同细菌水解不同氨基酸除生成氨基酸外，还有其他物质产生。如大肠杆菌、枯草杆菌水解含硫氨基酸有H2S产生；大肠杆菌、变形杆菌水解色氨酸，可形成吲哚。有些细菌则不能，因此这些特性可用于细菌的鉴定。

26 3 脂肪的分解： 脂肪是脂肪酸和甘油的结合物。某些微生物能产生脂肪酶，将脂肪水解为甘油和脂肪酸。甘油和脂肪酸可被微生物摄入细胞内，进行代谢。

27 结论 分解代谢是合成代谢的基础 分解代谢为合成代谢提供能量

28 三 微生物能量代谢之产能代谢 一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢的核心问题。
三 微生物能量代谢之产能代谢 一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢的核心问题。 能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------ATP。这就是产能代谢。 化能异养微生物 有机物 最初 能源 化能自养微生物 通用能源 （ATP） 还原态无机物 光能营养微生物 日光

29 异养和自氧微生物都通过生物氧化来进行产能代谢，只是它们利用的底物不同。（？）
异养微生物的生物氧化 发酵 呼吸 有氧呼吸 厌氧呼吸 生物氧化反应

30 化能异养型微生物的代谢产能方式 产能方式 有氧呼吸 无氧呼吸 发酵 环境条件 有氧 无氧 终电子受体 来源 环境，外源性 胞内，内源性 性质
分子氧 化合物（通常为无机物） 代谢中间产物 能进行该代谢产能方式的微生物 专性好氧微生物 兼性好氧微生物 微嗜氧微生物 专性厌氧微生物 耐氧厌氧微生物

31 思考:行呼吸作用的微生物的营养类型是哪一种?
★ 微生物能量代谢之产能代谢——呼吸作用 思考:行呼吸作用的微生物的营养类型是哪一种? （一）微生物产能代谢的本质 生物氧化：生物体内的物质经过一系列连续的氧化还原反应分解并释放能量的过程。 （产生的能量的用途？） A—H2 A 辅　　酶 辅酶－H2 受氢体 受氢体－H2 脱氢酶 氧化酶 生物氧化基本过程

32 （二）高能键化合物 ADP 光能 光能营养型微生物 化能营养型微生物 化学能 ATP 耗能代谢 高能键化合物的共性： 高能键的形成和断开可逆，沟通了微生物两个代谢类型—— 合成代谢 和 分解代谢

33 （三）微生物的主要产能方式 共同点：氧化还原反应 区别点：电子最终受体 氧化基质 发 酵 呼 吸 无机物氧化 光能转换（光合磷酸化）
发 酵 呼 吸 无机物氧化 光能转换（光合磷酸化） 产能方式

34 (四) 呼吸: 微生物以O2或其它无机物为电子最终受体进行有机物氧化的过程。
(1) 特点： a. 电子载体传递电子。 b. 电子载体传递电子伴随ATP大量形成。 （氧化磷酸化、电子传递水平磷酸化) ■各呼吸类型的特点.

35 B. 厌氧呼吸：酶系较简单，产物无机化程度较低。其中分子内无氧呼吸氧化最不彻底，产能最少。
(2) 类型 （据电子最终受体分） A. 有氧呼吸： 最终电子受体：分子氧；底物：有机物。 B. 厌氧呼吸：酶系较简单，产物无机化程度较低。其中分子内无氧呼吸氧化最不彻底，产能最少。 最终电子受体：无机物；底物：有机物。 NO3－ SO4＝ CO3＝ 硝酸还原、硫酸盐还原、碳酸盐还原 分子内无氧呼吸:以基质分解不彻底的中间产物为受氢体的 生物氧化。 （这一特点与哪种生物氧化相同？） 分子外无氧呼吸:以无机氧化物为最终受氢体的生物氧化。 思考:有氧呼吸、分子内无氧呼吸、分子外无氧呼吸、发酵 所产生的能量大小有什么特点？

36 有氧呼吸 葡萄糖 糖酵解作用 丙酮酸 无氧 有氧 发酵 三羧酸循环 各种发酵产物 被彻底氧化生成CO2和水，释放大量能量。

37 除氧以外的多种物质可被各种微生物用作最终电子受体，充分体现了微生物代谢类型的多样性。
厌氧呼吸特点 厌氧呼吸的产能较有氧呼吸少，但比发酵多，它使微生物在没有氧的情况下仍然可以通过电子传递和氧化磷酸化来产生ATP，因此对很多微生物是非常重要的。 除氧以外的多种物质可被各种微生物用作最终电子受体，充分体现了微生物代谢类型的多样性。

38 “鬼火”是如何产生的? 在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢（PH3），一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常会发生这种情况。 若埋葬尸体的坟墓封口不严时，这种气体就很易逸出。农村的墓地通常位于山坡上，埋葬着大量尸体。在夜晚，气体燃烧会发出绿幽幽的光。长期以来人们无法正确地解释这种现象，将其称之为“鬼火”。

39 C、无机物氧化： （好氧的化能自养型） 底物：无机物；最终受氢体：氧气 电子传递水平磷酸化或底物水平磷酸化 H2、NH3、HNO2、H2S（氢细菌、硝化细菌和硫细菌） H2+1/2O H2O

40 D、光能转换：（光合磷酸化） (光能自养微生物) 特点：光合生物、光合色素 （蓝细菌：叶绿素，放氧光合作用；
细菌：菌绿素，不放氧光合作用） 光合磷酸化：光能转变为化学能的过程。 主要类群:绿色细菌、紫色细菌、蓝细菌

41 不同产能方式特征的比较 产能方式 底物 电子受体 ATP产生方式 微生物营养型 发 酵 有机物 中间产物 底物水平磷酸化 化能异养型
发 酵 有机物 中间产物 底物水平磷酸化 化能异养型 呼 吸 有机物 O2或无机物 电子传递或基质水平 化能异养型 无机物氧化 无机物 O 电子传递或基质水平 化能自养型 光能转换 无机物 光合磷酸化 光能自养异养

42 微生物的呼吸类型比较 呼吸类型 生活环境 生物氧化方式 实例 好氧性微 生物 有氧 有氧呼吸 很多常见的细菌、放 线菌、真菌 厌氧性微 缺氧
无氧呼吸或发 酵 梭状芽孢杆菌、产甲 烷杆菌，乳酸菌等 兼性厌氧 微生物 有氧缺 氧均可 有氧时，进行 有氧呼吸；缺 氧时，进行发 酵或无氧呼吸 酵母菌，硝酸盐还原 细菌等

43 四 微生物能量代谢之耗能代谢 1 细胞物质的合成 CO2的固定 生物固氮 二碳化合物的同化 糖类的合成 氨基酸的合成 2 其它的耗能代谢
四 微生物能量代谢之耗能代谢 1 细胞物质的合成 CO2的固定 生物固氮 二碳化合物的同化 糖类的合成 氨基酸的合成 2 其它的耗能代谢 运动 运输 发光

44 五、微生物的代谢调控 1 微生物代谢过程中的自我调节 ☆微生物代谢调节系统的特点：精确、可塑性强，细胞水平的代谢调节能力超过高等生物。
成因：细胞体积小，所处环境多变。 举例：大肠杆菌细胞中存在2500种蛋白质，其中上千种是催化正常新陈代谢的酶。每个细菌细胞的体积只能容纳10万个蛋白质分子，所以每种酶平均分配不到100个分子。 如何解决合成与使用效率的经济关系？ 解决方式：组成酶（constitutive enzyme）经常以高浓度存在，其它酶都是诱导酶（inducible enzyme），在底物或其类似物存在时才合成，诱导酶的总量占细胞总蛋白含量的10%。

45 （1）控制营养物质透过细胞膜进入细胞 如：只有当速效碳源或氮源耗尽时，微生物才合成迟效碳源或氮源的运输系统与分解该物质的酶系统。（实际应用？）

46 （2）通过酶的定位控制酶与底物的接触 1）真核微生物酶定位在相应细胞器上；细胞器各行使某种特异的功能；
2）原核微生物在细胞内划分区域集中某类酶行使功能： 与呼吸产能代谢有关的酶位于膜上； 蛋白质合成酶和移位酶位于核糖体上； 同核苷酸吸收有关的酶在G-菌的周质区。

47 关键酶: 某一代谢途径中的第一个酶或分支点后的第一个酶。
（3） 控制代谢物流向：( 通过酶促反应速度来调节) 1)可逆反应途径由同种酶催化，可由不同辅基或辅酶控制代谢物流向： 2)通过调节酶的活性或酶的合成量。 关键酶: 某一代谢途径中的第一个酶或分支点后的第一个酶。 ①粗调：调节酶的合成量 ②细调：调节现有酶分子的活性 3)通过调节产能代谢速率。

48 2 酶活性的调节 通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率的方式。是酶分子水平上的调节，属于精细的调节。 调节方式：包括两个方面：
(1)、酶活性的激活：在代谢途径中后面的反应可被较前面的反应产物所促进的现象；常见于分解代谢途径。 (2)酶活性的抑制：包括：竞争性抑制和反馈抑制。

49 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制）；
概念： 反馈：指反应链中某些中间代谢产物或终产物对该途径关键酶活性的影响。 凡使反应速度加快的称正反馈； 凡使反应速度减慢的称负反馈（反馈抑制）； 反馈抑制——主要表现在某代谢途径的末端产物过量时可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性。主要表现在氨基酸、核苷酸合成途径中。 特点：作用直接、效果快速、末端产物浓度降低时又可解除。

50 反馈抑制的类型 (1).直线式代谢途径中的反馈抑制： (2).分支代谢途径中的反馈抑制：
苏氨酸脱氨酶 苏氨酸 α-酮丁酸 异亮氨酸 反馈抑制 (2).分支代谢途径中的反馈抑制： 在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂，为了避免在一个分支上的产物过多时不致同时影响另一分支上产物的供应，微生物发展出多种调节方式。主要有： 同功酶的调节， 顺序反馈，协同反馈，积累反馈调节等。

51 A 合作反馈抑制 定义：两种末端产物同时存在时，共同的反馈抑制作用大于二者单独作用之和。
举例：在嘌呤核苷酸合成中，磷酸核糖焦磷酸酶受AMP和GMP （和IMP）的合作反馈抑制，二者共同存在时，可以完全抑制该酶的活性。而二者单独过量时，分别抑制其活性的70%和10%。

52 B 积累反馈抑制 定义：每一分支途径末端产物按一定百分比单独抑制共同途径中前面的酶，所以当几种末端产物共同存在时它们的抑制作用是积累的，各末端产物之间既无协同效应，亦无拮抗作用。

53 积累反馈抑制——E.coli谷氨酰胺合成酶的调节
Try 16% CTP 14% 氨甲酰磷酸 13% AMP 41% ……

54 C 顺序反馈抑制 一种终产物的积累,导致前一中间产物的积累，通过后者反馈抑制合成途径关键酶的活性，使合成终止。
举例：枯草芽孢杆菌芳香族氨基酸合成的调节

55 D 代谢互锁 表面完全不相关的两条途径之间的调节。这种作用一般在高浓度下才显示，且为部分抑制。
Asp Asp- p Asa DAP Lys，二氢吡啶二 羧酸合成酶 Hse Thr Ile Py 异丙基 Leu 苹果酸

56 E 同功酶调节——isoenzyme 定义：催化相同的生化反应，而酶分子结构有差别的一组酶。
意义：在一个分支代谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶催化时，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。———某一产物过量仅抑制相应酶活，对其他产物没影响。 举例：大肠杆菌的天冬氨酸族氨基酸合成的调节

57 天冬氨酸族 天冬氨酸 E,R III I E,R 4-磷酸天冬氨酸 E 天冬氨酸半醛 E,R II I E
二氢吡啶二羧酸 同型丝氨酸 同型丝氨酸磷酸 E,R R O-琥珀酰同型丝氨酸 苏氨酸 六氢吡啶二羧酸 胱硫醚 酮丁酸 R 二氨基庚二酸 同型半胱氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 异亮氨酸 天冬氨酸族

58 变构酶为一种变构蛋白，酶分子空间构象的变化 影响酶活。其上具有两个以上立体专一性不同的接受部位，一个是活性中心，另一个是调节中心。
● 酶活力调节的机制 变构酶理论： 变构酶为一种变构蛋白，酶分子空间构象的变化 影响酶活。其上具有两个以上立体专一性不同的接受部位，一个是活性中心，另一个是调节中心。 活性位点:与底物结合 变构位点: 与抑制剂结合,构象变化,不能与底物结合 与激活剂结合, 构象变化,促进与底物结合

59 4.2.1 酶合成调节的类型 酶合成的调节 通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，是基因水平上的调节，属于粗放的调节，间接而缓慢。
诱导(induction)：是酶促分解底物或产物诱使微生物细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。微生物通过诱导作用而产生的酶称为诱导酶（为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类）。 举例：E.coli在含乳糖的培养基中合成β-半乳糖苷酶和半乳糖苷渗透酶等。 诱导物(inducer)：底物或结构类似物，如：异丙基- β-D-硫代半乳糖苷（IPTG，isopropylthiogalactoside）。 ★诱导作用的类型：同时诱导：诱导物加入后，微生物能同时诱导出几种酶的合成，主要存在于短的代谢途径中。 顺序诱导：先合成能分解底物的酶，再合成分解各中间代谢物的酶达到对复杂代谢途径的分段调节。

60 按照酶的合成与环境影响的不同关系，可以将酶分为两大类:
组成酶(Structural enzymes) 它们的合成与环境无关，随菌体形成而合成，是细胞固有的酶，在菌体内的含量相对稳定。如糖酵解途径（EMP）有关的酶。 诱导酶(Inducible enzyme) 只有在环境中存在诱导剂（Inducer)时，它们才开始合成，一旦环境中没有了诱导剂，合成就终止

61 阻遏（repression） 是阻碍代谢过程中包括关键酶在内的一系列酶的合成的现象，从而更彻底地控制和减少末端产物的合成。 ★阻遏作用的类型： ①末端产物阻遏（end-product repression）：由于终产物的过量积累而导致生物合成途径中酶合成的阻遏的现象，常常发生在氨基酸、嘌呤和嘧啶等这些重要结构元件生物合成的时候。 例如过量的精氨酸阻遏了参与合成精氨酸的许多酶的合成。 ②分解代谢物阻遏（catabolite repression）：当微生物在含有两种能够分解底物的培养基中生长时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶的合成的现象。最早发现于大肠杆菌生长在含葡萄糖和乳糖的培养基时,故又称葡萄糖效应。分解代谢物阻遏导致出现“二次生长（diauxic growth）”. 直接作用者是优先利用的碳源的中间代谢物——实质是：因代谢反应链中某些中间代谢物或末端代谢物的过量积累而阻遏代谢中一些酶的合成的现象。

62 ●酶合成调节的机制 操纵子学说概述： (1)操纵子（operon）：是基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因，调节基因，操作子和启动子。 ①结构基因(structural genes)：是决定某一多肽的DNA 模板，可根据其上的碱基顺序转录出相应的mRNA，然后再可通过核糖体转译出相应的酶;（编码蛋白质的DNA序列） ②启动子(promoter)：能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基顺序，是RNA聚合酶的结合部位和转录起点；（在许多情况下还包括促进这一过程的调节蛋白结合位点。） ③操纵子（operator）：位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，是阻遏蛋白的结合位点，能通过与阻遏物相结合来决定结构基因的转录是否能进行； ④调节基因（regulator gene）：用于编码组成型调节蛋白的基因，一般远离操纵子,但在原核生物中,可以位于操纵子旁边,编码调节蛋白。

63 (2)诱导物（inducer）与辅阻遏物（corepressor）——
诱导物——是起始酶诱导合成的物质，如乳糖等；（与调节蛋白结合，抑制其与操纵基因 的结合促进转录进行）； 辅阻遏物——是阻遏酶产生的物质，如氨基酸和核苷酸等；（调节蛋白结合，促进其与操纵基因的结合抑制转录进行）； 它们都是小分子信号物质，常被总称为效应物（effecor），可与调节蛋白相结合以使后者发生变构作用，并进一步提高或降低与操纵基因 的结合能力。 (3)阻遏物（repressor）与和阻遏物蛋白（aporepresseor）——二者都是由调节基因编码产生特异性调节蛋白(regulatory potein)， ；它俩是一类低分子量变构蛋白，有两个结合位点，一个与操纵基因结合，另一位点可与效应物结合；当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构作用，变构后与操纵基因的结合能力可提高或下降。（有活性——可与O结合；无活性——不与O结合） 阻遏物: 能在没有诱导物时与操纵基因结合的调节蛋白； 阻遏物蛋白:只能再有辅阻遏物存在时才能与操纵基因结合。

64 E.coli 乳糖操纵子学说(负调节） 正调节：转录过程依赖于调节蛋白的存在。 负调节：转录过程不依赖于调节蛋白的存在。

65 六 生物热的利用

66 第三节 微生物的代谢产物 一 分解代谢产物的生化反应
一 分解代谢产物的生化反应 微生物生化反应是指用化学反应来测定微生物的代谢产物,生化反应常用来鉴别一些在形态和其它方面不易区别的微生物.因此微生物生化反应是微生物分类鉴定中的重要依据之一.

67 1 糖发酵实验 不同的细菌具有不同的糖酶以分解相应糖类，而且分解各种糖类后的终末产物也不一致，有的产酸，有的还产生气体，籍此可以作为鉴别细菌的一种依据，对肠道细菌鉴定尤为常用。

68 结果： 在未接种细菌前，培养管应澄清、紫色、小倒立管内无气泡。接种细菌后观察结果时，应先确定细菌是否生长，生长时则培养基变混浊。若能发酵培养基中所含的糖而产酸，则该培养基变黄色，记录结果以“+”号表示之。如该菌发酵糖时产酸兼产气，则培养基除变黄色外，其中倒立之小玻璃管有气泡，此时以“⊕”号记录之。如不发酵时，培养基不变色，则用“-”号记录之。

69 糖发酵试验

70 2 V—P（Voges-Proslauer）试验

71 方法：将大肠杆菌、产气杆菌分别接种于2支葡萄糖蛋白胨水。 37℃孵育48小时后，分别加入等量李氏（Leifson）试剂，摇匀后不加塞，静置30分钟观察结果，出现红色者为阳性反应。

72 阴性 阳性 VP试 验 大肠杆菌：— 产气杆菌：+

73 3 甲基红试验 许多细菌如大肠杆菌等，分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸再被分解，产生甲酸、乙酸、乳酸等。这样使培养基的pH降至4.5以下，这时加入甲基红试剂便呈红色。

74 分别接种大肠杆菌及产气杆菌于两支葡萄糖蛋白胨水中，置37℃孵育 18—24小时，滴加甲基红试剂数滴，立即观察结果。
甲基红为指示剂，变色范围为pH4.4（红色）—6.2（黄色）。若细菌分解葡萄糖产酸量少，或产生的酸进一步转化为其它物质（如醇、醛、酮、气体和水等），则培养基的酸碱度仍在pH6.2以上，故加入甲基红指示剂呈黄色。红色为阳性反应，黄色为阴性反应。

75 阳性 阴性 对照 甲基红试验 大肠杆菌：+ 产气杆菌：—

76 4 柠檬酸盐利用试验 在柠檬酸盐培养基中，柠檬酸钠为碳的唯一来源，磷酸二氢铵为氨的唯一来源。有的细菌如产气杆菌等，可利用柠檬酸盐作为碳源，能在此培养基上生长，并分解枸椽酸盐而最后产生碳酸，使培养基变碱性，这样培养基中的澳麝香草酚蓝指标由绿色变深蓝色，即为柠檬酸盐利用试验阳性。若细菌不能利用枸椽酸盐为碳源，在此培养基上就不生长，培养基则不变色，则为柠檬酸盐利用试验阴性。

77 方法：分别接种大肠杆菌、产气杆菌于2支柠檬酸盐培养基；37℃孵育24-48小时，观察结果，若有菌苔出现，培养基变为深蓝色则为阳性。

78 柠檬酸利用试验 大肠杆菌：— 产气杆菌：+

79 5 靛基质（吲哚）产生试验 有些细菌能分解培养基中蛋白胨内的色氨酸形成靛基质（又称吲哚），靛基质为无色，不能直接观察，当加靛基质试剂（欧氏柯氏试剂）时，试剂中的对二甲基氨基苯甲醛与靛基质结合而成红色的玫瑰靛基质，则可为肉眼识别。

80 方法：取大肠杆菌蛋白胨水培养物及伤寒杆菌蛋白胨水培养物各一管，沿管壁徐徐加入靛基质试剂（约0
方法：取大肠杆菌蛋白胨水培养物及伤寒杆菌蛋白胨水培养物各一管，沿管壁徐徐加入靛基质试剂（约0.3ml），如在试剂与培养物接触面之间有玫瑰红色出现者为阳性。 大肠杆菌靛基质试验阳性，而伤寒杆菌为阴性。

81 阳性 吲哚试验 大肠杆菌：+ 产气杆菌：—

82 6 硫化氢产生试验 某些细菌能分解培养基中胱氨酸等含硫氨基酸，生成硫化氢，硫化氢遇铅盐（或铁盐如硫酸亚铁）则形成黑褐色硫化铅或硫化亚铁的沉淀物。黑色沉淀愈多，表示生成的硫化氢量亦愈多。

83 方法：分别穿刺接种大肠杆菌、变形杆菌至两管醋酸铅培养基中，37℃孵育24小时后观察，穿刺线部位呈黑褐色者为阳性，不变色者为阴性。

84 H2S试验

85 7 尿素酶试验 细菌分解尿素产生两分子氨，使培养基 pH 升高，指示剂酚红显示出红色，即证明细菌有尿素酶。
方法：用接种环将待检菌培养物接种于尿素琼脂斜面，不要穿刺到底，下部留作对照。 置 37 ℃培养，于 1-6h 检查（有些菌分解尿素很快），有时需培养 24h 到 6d （有些菌则缓慢作用于尿素）。 阳性反应，则琼脂斜面由粉红到紫红色。

86 对照 阳性 阴性 尿素酶试验

87

88 2 初级代谢产物：微生物通过代谢活动产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。
二 合成代谢产物类型 1、细胞结构物质（ 蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸） 2 初级代谢产物：微生物通过代谢活动产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。 初级代谢（初级代谢产物） 与微生物的产能代谢和耗能代谢的有关的代谢类型。 例：氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素。 初级代谢物的应用？

89 次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对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。
3 次生代谢产物 次级代谢（次生代谢产物）：避免初级代谢过程中某种中间产物积累造成的毒害的而产生的一类有利于生存的代谢类型。 次级代谢产物：微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对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。 例：抗生素、毒素、激素、色素、微生素。

90 初级代谢产物和次级代谢产物的不同 初级代谢 产物 次级代谢 生长繁殖 是否必需 产生阶段 菌种特异性 分布 位置 种类 是 有 无 细胞内
产生阶段 菌种特异性  分布 位置 种类  否 是 生长到一定阶段后产生 始终产生 有 无 细胞内 细胞内或细胞外 氨基酸、核苷酸、 多糖、脂类、维 生素等 激素、毒素、 色素、抗生素

91 4 合成代谢产物 热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原质即其细胞壁的脂多糖。 毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素(exotoxin)是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌的脂多糖。

92 色素：细菌的色素有两类——水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。脂溶性色素，不溶于水，只存在与菌体，是菌落显色而培养基颜色不变。
抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。 细菌素：某些细菌能产生一种仅作用于有近缘关系的细菌的抗菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白类物质，抗菌范围很窄，无治疗意义，但可用于细菌分型和流行病学调查。细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱弧菌产生的称弧菌素。 维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌只周围环境中。

93 三 微生物代谢的调节： 1、酶合成的调节：大肠杆菌对葡萄糖和乳糖的利用差异。 微生物 细胞中的酶 组成酶 细胞中始终存在的酶
三 微生物代谢的调节： 1、酶合成的调节：大肠杆菌对葡萄糖和乳糖的利用差异。 微生物 细胞中的酶 组成酶 细胞中始终存在的酶 基因处于打开状态。 诱导酶 环境中某种物质诱导下产生的酶。（诱导物：该酶的底物） 基因有条件的表达。

94 乳糖代谢基因 分别编码β-半乳糖苷酶、渗透酶、转乙酰基酶

95 乳糖代谢基因

96 2、酶活性的调节 产物抑制（或激活）。 意义：微生物细胞内一般不会积累大量的代谢产物。 通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率。
代谢产物和酶结合，致使酶的结构发生改变。但这种变化是可逆的，当代谢产物和酶脱离后，酶结构就会复原，又恢复原有活性。 产物抑制（或激活）。 意义：微生物细胞内一般不会积累大量的代谢产物。

97 酶合成的调节和酶活性的调节的比较 酶合成的调节 酶活性的调节 调节对象 调节机制 特点 意义 诱导酶的合成 酶的活性 对基因表达 的调控
以反馈的方式调节反应过程 较慢 快速、精细 避免物质和能量的浪费 避免代谢产物的积累

98 总结 (一)、生物合成途径的代谢调控； 1、终产物阻遏（end product repression)
终产物阻遏该途径所有酶的合成。 2、反馈（feedback)或变构抑制(allosteric inhibition)： 终产物对该合成途径第一酶合成的抑制 A B C D E1 E2 E3 Gene1 Gene2 Gene3 终产物反馈抑制 mRNA合成被阻遏 DNA mRNA

99 1、酶的诱导（enzyme induction):
(二)、分解途径的代谢调控： 1、酶的诱导（enzyme induction): 底物或其结构类似物活化与降解有关的酶。 乳糖操纵子学说。 2、分解代谢产物阻遏（catabolite repression) ： 葡萄糖阻遏大量其他诱导酶的合成。

100 （三）微生物代谢的人工控制 1、措施 改变微生物遗传特性。 改变细胞膜的通透性。 2、目的：获得更多的代谢产物。

101 第四节 微生物的发酵生产 一 发酵（代谢发酵)和发酵工程 工业发酵：利用微生物进行大规模生产的过程。
一 发酵（代谢发酵)和发酵工程 利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。 工业发酵：利用微生物进行大规模生产的过程。 发酵工程:采用现代化工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

102 发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。
现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等。

103 二 发酵的特点： 有机物 氧化的基质 最终受氢体 氧化

104 发酵工程所利用的微生物主要是哪些? 细菌、放线菌，酵母菌和霉菌 利用微生物的特点： (1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力 (2)有极强的消化能力 (3)有极强的繁殖能力

105 三 微生物发酵技术的产生 1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”
巴斯德认为，酿酒是发酵，是微生物在起作用；酒变质也是发酵，是另一类微生物在作祟；随着科学技术的发展，可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物，防止酒发生质变。 同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的发酵产品。

106 发酵工业经历了哪几个阶段？ 原始发展阶段（发酵技术原始，顶多是家庭小制作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理 。）
传统发酵工业阶段（人们才开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大 。） 现代发酵工业阶段（生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度。 ） 生物技术产业阶段 （利用构建的基因工程菌生产 ）

107 思考讨论：抗生素、氨基酸、酶制剂等产品为什么能通过微生物发酵来生产？这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？
1、某些微生物因争夺生存环境或营养物，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死。 2、微生物会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，将营养物质水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖 。 3、微生物细胞会通过合成或分解代谢生产它必需的一些物质，包括氨基酸、核苷酸等。

108 五 发酵的流程 保藏菌种 碳源、氮源、无机盐等营养物质 空气 斜面活化 空气净化处理 扩大培养 种子罐 灭菌 主发酵 产物分离纯化 成品

109 发酵罐试验 菌种筛选 摇瓶试验

110 发酵工程

111 发酵工程

112 发酵工程

113 发酵工程（味精的生产过程） 我国工业生产味精使用的菌种主要是经过诱变育种得到的营养缺陷型的北京谷氨酸棒状杆菌

114 发酵工程 啤酒制造工艺流程

115 发酵工程 啤酒制造工艺流程

116 发酵工程(Fermentation engineering)组成 从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵工程、下游工程
UPSTREAM PROCESSES FERMENTATION Process Control 下游工程 DOWNSTREAM PROCESSES

117 三 发酵工艺条件的控制 组成和各成分的比例 例如：种子培养基、发酵培养基、扩大培养基 控制发酵条件 例如：温度、PH、氧气、等

118 四、发酵方法的类别 1 根据对氧的需要区分： 厌氧和有氧发酵 2 根据培养基物理性状区分： 液体和固体发酵 3 根据从微生物生长特性区分：
分批发酵和连续发酵

119 六 微生物的应用 酒类：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。白酒经过蒸馏，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，果酒和啤酒营养价值较高。

120 醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。

121 酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、小麦、玉米等，将上述原料经粉碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。 酱：以大豆和少量面粉为原料，蒸煮后在空气中自然发酵。发酵过程主要是能够产生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，将大豆中的蛋白质、脂肪、淀粉分解，产生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多种物质。这些物质使酱具有独特的酱香味。

122 酸奶：牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及一些芳香物质和维生素等；同时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰富、易消化，少含乳糖，是适合于有乳糖不适应症者的优良食品。 醪糟：又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精度、不同甜度和不同香味的醪糟。

123 面包：现在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产的。面粉发酵后淀粉结构发生改变，变得易于消化、营养易于吸收。
馒头：以前做馒头的面粉是经自然发酵后蒸制的，如果连续使用面肥发酵，经几代发酵，微生物会因生长优势而单一化。发酵的菌种一般多为乳酸菌。因为发酵产酸，在蒸制前要用碱中和酸，制得的馒头才松软适口、带有特殊香味。现在，大批量生产是采用干酵母发酵，所以不产酸，不需要再用碱中和即可蒸制。

124 糖果、饼干、果冻等添加了红曲色素，以调节色泽；
果汁、饼干、面包、点心、方便面等添加了黄原胶，起悬浮、稳定、增稠、改善口感、防止粘牙、延长储存期等作用； 各类罐头，包括蔬菜、水果、蘑菇、鱼类、肉类、蛋类罐头，香肠，包装奶等添加了乳链杆菌肽，以保鲜、防腐，保存营养和改善口感等； 各种果汁、啤酒和饮料中均需使用柠檬酸或乳酸作为酸味剂调节口味、口感； 饭店、食堂和家庭制作的菜肴中常加味精或肌苷，以增加鲜味。 可以说市场上出售的各类食品均加有各种食品添加剂，其中约70%～80%的食品添加剂是用发酵法，或发酵产生的酶，加工生产的。

125 制药业：抗生素、氨基酸、维生素的生产厂家；
食品业：醋、酱油、酱、酒等的生产厂家； 轻工业：柠檬酸、乳酸、味精、肌苷酸、干酵母、色素、黄原胶、甘油等的生产厂家； 化工业：酒精、丙酮、丁醇、衣康酸、丙烯酰胺和聚丙烯酰胺等的生产厂家； 饲料业：饲料添加剂的生产厂家； 农药业：农用抗生素、微生物肥料、微生物农药等的生产厂家。

126 酒类：如果酒（葡萄酒等）、米酒、白酒等；
有机溶剂：如乙醇、丙酮、丁醇、甘油； 有机酸：如醋酸、乳酸、葡萄糖酸、柠檬酸、酒石酸、衣康酸、长链二元酸（以十三到十八碳的直链烷烃为原料的发酵产品）； 氨基酸：如谷氨酸（单谷氨酸钠又称味精）、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、丝氨酸、丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸等； 核苷酸及其类似物：如鸟嘌呤核苷酸（5’-GMP）、肌苷酸（5’-IMP）、腺嘌呤核苷酸（5’-AMP）、黄嘌呤核苷酸（5’-XMP）等；

127 抗生素：包括疾病治疗的药用抗生素，农业和畜牧业用于防病抗病的抗生素，如青霉素、头孢霉素、链霉素、四环素、土霉素、红霉素、稻瘟素、井岗霉素、春日霉素等等；
多糖：如黄原胶、普鲁兰等； 酶：如碱性蛋白酶（洗涤剂）、中性蛋白酶（洗涤剂等）、脂肪酶（洗涤剂）、α-淀粉酶（淀粉水解）、葡萄糖淀粉酶（葡萄糖生产）、葡萄糖异构酶（高果糖糖浆生产）、纤维素酶（纤维素水解、纺织品加工）、果胶酶（食品、水果加工等）、凝乳酶（奶酪制造）、青霉素酰化酶（青霉素母核生产）、天冬氨酸酶（L天冬氨酸制造）、延胡索酸酶（L苹果酸制造）、葡萄糖氧化酶（检验葡萄糖）、乳酸脱氢酶（临床检验）、链激酶（治疗血栓）等等，目前世界上有100多种酶用微生物发酵生产，应用于不同领域。

128 七 发酵培养基的配制 微生物的营养物质有六大类要素，即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。
生长因子：某些微生物本身不能从普通的碳源、氮源合成，需要额外少量加入才能满足需要的有机物质，包括氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物，有时也包括一些脂肪酸及其他膜成分

129 讨论： 要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢？
在工业生产过程中常采用天然成分作为营养物质的液体培养基，这在发酵生产中有什么好处呢？ 讨论： 要进行发酵生产，有了优良的菌种还需要有与菌种相适应的培养基。在配制培养基时应该注意哪些事情呢？

130 八、发酵工业的意义与展望 利用遗传工程等先进技术，人工选育和改良菌种 采用发酵技术进行高等动动植物细胞培养 固定化技术广泛应用
开发和采用大型节能高效的发酵装置，自动控制将成为发酵生产控制的主要手段 应用代谢控制技术，发酵生产氨基酸 将生物技术理广泛地用于环境工程