釀造工藝學(xué)微生物的代謝（1）主講老師：陳健凱一、初級代謝微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動的物質(zhì)和能量的過程，稱為初級代謝。初級代謝的產(chǎn)物，即為初級代謝產(chǎn)物。如單糖或單糖衍生物、核苷酸、維生素、氨基酸、脂肪酸等單體以及由它們組成的各種大分子聚合物，如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì)等生命必需物質(zhì)。

12第一節(jié)、微生物初級代謝與次級代謝

微生物通過初級代謝活動產(chǎn)生了自身生長和繁殖所必需的物質(zhì)，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。通過初級代謝，能使營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)物質(zhì)、具生理活性物質(zhì)或為生長提供能量，因此初級代謝產(chǎn)物，通常都是機體生存必不可少的物質(zhì)，只要在這些物質(zhì)的合成過程的某個環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙，輕則引起生長停止，重則導(dǎo)致機體發(fā)生突變或死亡，是一種基本代謝類型。一、初級代謝

糖酵解中的丙酮酸、乳酸、乙醇，三羧循環(huán)中的α-酮戊二酸、富馬酸、草酰乙酸、檸檬酸以及與此循環(huán)相關(guān)的衍生產(chǎn)物，如谷氨酸、丙氨酸、蘋果酸及丁烯二酸等氨基酸和有機酸等均屬初級代謝產(chǎn)物一、初級代謝二、次級代謝次級代謝是指微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物的生命活動無明確功能的物質(zhì)的過程。這一過程的產(chǎn)物，即為次級代謝產(chǎn)物。次級代謝產(chǎn)物大多是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等類型。

次級代謝不象初級代謝那樣有明確的生理功能，因為次級代謝途徑即使被阻斷，也不會影響菌體生長繁殖。次級代謝產(chǎn)物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此它們沒有一般性的生理功能，也不是生物體生長繁殖的必需物質(zhì)，雖然對它們本身可能是重要的。二、次級代謝微生物的代謝（2）主講老師：陳健凱次級代謝與初級代謝的關(guān)系次級代謝產(chǎn)物的合成，因菌株不同而異，但與分類地位無關(guān)；4某些催化次級代謝的酶的專一性不高；3次級代謝一般在菌體對數(shù)生長后期或穩(wěn)定期間進行，但會受到環(huán)境條件的影響；21次級代謝與初級代謝關(guān)系密切，初級代謝的關(guān)鍵性中間產(chǎn)物往往是次級代謝的前體，比如糖降解過程中的乙酰CoA是合成四環(huán)素、紅霉素的前體；質(zhì)粒與次級代謝的關(guān)系密切，控制著多種抗生素的合成。5

次級代謝不象初級代謝那樣有明確的生理功能，因為次級代謝途徑即使被阻斷，也不會影響菌體生長繁殖。次級代謝產(chǎn)物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此它們沒有一般性的生理功能，也不是生物體生長繁殖的必需物質(zhì)，雖然對它們本身可能是重要的。

次級代謝與初級代謝的關(guān)系

在微生物的新陳代謝中，先產(chǎn)生初級代謝產(chǎn)物，后產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物。A

初級代謝是次級代謝的基礎(chǔ)，它可以為次級代謝產(chǎn)物合成提供前體物和所需要的能量；初級代謝產(chǎn)物合成中的關(guān)鍵性中間體也是次級代謝產(chǎn)物合成中的重要中間體物質(zhì)。B次級代謝與初級代謝的關(guān)系

比如糖降解過程中的乙酰CoA是合成四環(huán)素、紅霉素的前體；在菌體生長階段，被快速利用的碳源的分解物阻遏了次級代謝酶系的合成；因此，只有在對數(shù)后期或穩(wěn)定期，這類碳源被消耗完之后，解除阻遏作用，次級代謝產(chǎn)物才能得以合成。次級代謝與初級代謝的關(guān)系次級代謝與初級代謝的關(guān)系次級代謝與初級代謝的關(guān)系初級代謝和次級代謝是一個典型的代謝調(diào)控，反應(yīng)體系存在著各種反饋調(diào)節(jié)機制，單個反應(yīng)速度會影響到終產(chǎn)物的形成，終產(chǎn)物的形成反過來又會影響到每個反應(yīng)的反應(yīng)速度.

萬物都是相通的，從微生物的代謝機制，使我們感悟個體與團體、個人與國家的關(guān)系。正如習(xí)近平總書記所闡述的“中國夢”，個人的奮斗離不開國家，離不開“國家夢”的實現(xiàn)，而“國家夢”的實現(xiàn)，特別是中華民族的偉大復(fù)興，又需要每一個人最大限度地把自己的聰明才智和創(chuàng)造力發(fā)揮出來。次級代謝與初級代謝的關(guān)系紅曲中的初級和次級代謝產(chǎn)物

紅曲霉

紅曲中的主要微生物是紅曲霉01

紅曲霉能自身合成生物素、硫胺素、核黃素、麥角固醇等多種維生素。紅曲霉可代謝生成多種酶類，有葡萄糖淀粉酶、葡萄糖苷酶、蛋白水解酶、酯化酶等。03

紅曲霉用途很多，主要用于釀酒、釀醋、、食品著色及肉類保存等02顯微鏡下的紅曲霉紅曲霉細胞形態(tài)A、紅曲霉產(chǎn)生的酶紅曲霉在生長過程中能產(chǎn)生多種酶類，如淀粉酶、糖化酶、蛋白酶，酯化酶等。

Masaaki等詳細研究了用于日本紅腐乳生產(chǎn)中的紅曲霉產(chǎn)生的酸性蛋白酶：此酶在pH3.0時活力最高，最適反應(yīng)溫度55℃。有專利報道，紅曲霉產(chǎn)生的酸性羧肽酶，可以用來分解蛋白水解物中的苦味肽。A、紅曲霉產(chǎn)生的酶紅曲霉產(chǎn)生的酯酶用于濃香型酒的生產(chǎn)

從紅曲霉發(fā)酵物中提取的粗酶粉在環(huán)己烷中催化乙醇與己酸生成己酸乙酯

用紅曲霉產(chǎn)生的聚氨基葡萄糖酶可以把高分子聚氨基葡萄糖降解為低分子聚氨基葡萄糖，該物質(zhì)可以抑制酪氨酸酶的活性，從而抑制黑素的形成。紅曲霉產(chǎn)生的核酸酶、5＇－磷酸二酯酶、乙酰輔酶A氧化酶、α－葡萄糖苷酶等都有專利報道。A、紅曲霉產(chǎn)生的酶B、紅曲色素

紅曲霉發(fā)酵產(chǎn)生的紅曲色素是迄今為止唯一由微生物代謝生成的天然色素。C、紅曲中的抗生物質(zhì)

紅曲霉發(fā)酵可產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，膽固醇合成抑制劑、降血壓物質(zhì)、抑菌物質(zhì)及其它多種生理活性物質(zhì)。紅曲霉的發(fā)酵液中分離出桔霉素（Citrinin）