第四章 微生物的代谢机制
新陈代谢（ metabolism）
? 是指发生在活细胞中的各种分解代谢
（ catabolism）和合成代谢（ anabolism）的
总和
即：新陈代谢 =分解代谢 +合成代谢
? 分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢
酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸
（ ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，
一般用 [H]来表示）的作用。
? 合成代谢与分解代谢正好相反，是指在
合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、
ATP形式的能量和 [H]形式的还原力一起
合成复杂的大分子的过程。
? 分解代谢与合成代谢的含义及其间的关
系可简单地表示为：
第一节 微生物的能量代谢
? 能量代谢的中心任务，是生物体如何把
外界环境中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。
一、化能异养微生物的生物氧
化和产能
? 生物氧化就是发生在活细胞内的一系列
产能性氧化反应的总称。
? 生物氧化与非生物氧化即燃烧 相同点是
它们的总效应都是通过有机物的氧化反
应而释放出其中的化学潜能。
生物氧化
? 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、
脱氢或失去电子三种；
? 生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、
递氢（或电子）和受氢（或电子）三个
阶段；
? 生物氧化的功能则有产能（ ATP）、产
还原力 [H]和产小分子中间代谢物三种。
（一）底物脱氢的四条主要途径
HMP途径在微生物生命活动中有着
极其重要的意义
? （ 1）为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖 -磷酸。
? （ 2）产生大量的 NADPH2形式的还原剂，它不
仅为合成脂肪酸、固醇等重要细胞物质之需，而
且可通过呼吸链产生大量能量，这些都是 EMP途
径和 TCA循环所无法完成的。
? （ 3）如果微生物对戊糖的需要超过 HMP途径的正
常供应量时，可通过 EMP途径与本途径在果糖 -1，
6-二磷酸和甘油醛 -3-磷酸处的连接来加以调剂。
? （ 4）反应中的赤藓糖 -4-磷酸可用于合成芳香氨
基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸。
? （ 5）由于在反应中存在着 C3～ C7的各种糖，使
具有 HMP途径的微生物的碳源利用范围更广，例
如它们可以利用戊糖作碳源。
? （ 6）通过本途径而产生的重要发酵产物很多，
例如核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳
酸发酵）等。
? 利用 Z.mobilis等细菌以生产酒精，是近年来正
在开发的工业，它比传统的酵母酒精发酵有许
多优点：
? （ 1）代谢速率高
? （ 2）产物转化率高
? （ 3）菌体生成少
? （ 4）代谢副产物少
? （ 5）发酵温度较高
? （ 6）不必定期供氧等。
? 细菌酒精发酵也有其缺点，主要是其生长 PH为
5，较易染菌（而酵母菌为 pH3），其次是细菌
耐乙醇力较酵母菌为低（前者约为 7.0％，后者
则为 8～ 10％）。
（二）递氢和受氢
? 在生物体中，贮存在葡萄糖等有机物中的化学
能，经上述的多种途径脱氢后，经过呼吸链
（或称电子传递链）等方式进行递氢，最终与
受氢体（氧、无机或有机氧化物）结合，以释
放其化学潜能。
? 根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同，
可以把生物氧化区分成呼吸（有氧呼吸）、无
氧呼吸和发酵三种类型
1．呼吸
? 是一种最普遍和最重要的生物氧化方式，其特
点是底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链
递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能
量（ ATP）。
? 由于呼吸必须在有氧条件下进行，因此又称有
氧呼吸。
? 2．无氧呼吸，又称厌氧呼吸，是一类呼吸链
末端的氢受体为外源无机氧化物（个别为有机
氧化物）的生物氧化。
? 这是一类在无氧条件下进行的产能效率较低的
特殊呼吸。
? 其特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸
链递氢，最终由氧化态的无机物（个别是有机
物延胡索酸）受氢。
? （ 1）硝酸盐呼吸 又称反硝化作用。
? 硝酸盐在微生物生命活动中具有两种功能，其
一是在有氧或无氧条件下所进行的同化性硝酸
盐还原作用，亦即微生物利用硝酸盐作为其氮
源营养物的作用；
? 其二是在无氧条件下，微生物利用硝酸盐作为
呼吸链的最终氢受体，这是一种异化性的硝酸
盐还原作用。
? 共同特点是硝酸盐都要经过一种含钼的硝酸盐
还原酶将其还原为亚硝酸。
? 硫酸盐呼吸 是一种由硫酸盐还原细菌（或称
反硫化细菌）把经呼吸链传递的氢交给硫酸盐
这类末端氢受体的一种厌氧呼吸。
? 这是一种异化性的硫酸盐还原作用。通过这一
过程，微生物就可在无氧条件下借呼吸链的电
子传递磷酸化而获得能量。
? 硫酸盐还原的最终产物是 H2S，自然界中的大
多数 H2S是由这一反应产生的。
? 与硝酸盐还原细菌不同的是，硫酸盐还原细菌
都是一些严格依赖于无氧环境的专性厌氧细菌。
? （ 4）碳酸盐呼吸 是一类以 CO2或重碳酸盐作
为无氧呼吸链的末端氢受体的无氧呼吸。
? 根据其还原产物的不同，可分为两种类型，一
类是产甲烷菌产生甲烷的碳酸盐呼吸，另一类
为产乙酸细菌产生乙酸的碳酸盐呼吸。
? 3．发酵：在生物氧化或能量代谢中，发酵仅
是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原
力 [H]不经过呼吸链传递而直接交给某一内源
氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。
异型乳酸发酵
第二节 分解代谢和合成代谢间的联系
? 分解代谢的功能在于保证正常合成代谢的进行，
而合成代谢又反过来为分解代谢创造了更好的
条件，两者相互联系，促进了生物个体的生长
繁殖和种族的繁荣发展。
中间代谢产物的重要性
? 如果在生物体中只进行能量代谢，则有机能源
的最终结局只是产生 ATP,H2 O和 CO2，这
时便没有任何中间代谢物可供累积，因此，合
成代谢也不可能正常进行。
? 相反，如果要进行正常的合成代谢，又须抽走
大量为分解代谢正常进行所必需的中间代谢物，
结果也势必影响具有循环机制的分解代谢的正
常运转。
一、兼用代谢途径
? 凡在分解代谢和合成代谢中具有双重功能的途
径，就称兼用代谢途径。
? EMP,HMP和 TCA循环是重要的兼用代谢途径。
? ①在兼用代谢途径中，合成途径并非分解途径
的完全逆转。
? ②在分解与合成代谢途径中，在相应的代谢步
骤中，往往还包含了完全不同的中间代谢物。
③在真核生物中，合成代谢和分解代谢一般在
细胞的不同区域中分隔进行，原核生物因其细
胞结构上的间隔程度低，故反应的控制主要在
简单的酶分子水平上进行。
二、代谢物回补顺序
? 所谓回补顺序，又称补偿途径或添补途径，就
是指能补充兼用代谢途径中因合成代谢而消耗
的中间代谢物的反应。
? 这样，当重要产能途径中的关键中间代谢物必
须被大量用作生物合成的原料时，仍可保证能
量代谢的正常进行。
第三节 微生物的代谢调控与发酵生产
? 微生物有着一整套可塑性极强和极精确的代谢
调节系统，以保证上千种酶能正确无误、有条
不紊地进行极其复杂的新陈代谢反应。
? 微生物细胞的代谢调节方式：
? 可调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力；
? 通过酶的定位以限制它与相应底物的接近；
? 调节代谢流。
? 其中以调节代谢流的方式最为重要，它包括两
个方面，一是, 粗调,,即调节酶的合成量，
二是, 细调,,即调节现成酶分子的催化活力，
两者往往密切配合和协调，以达到最佳调节效
果。
? 利用微生物代谢调控能力的 自然缺损 或通过人
为方法 获得突破代谢调控 的变异菌株，可为发
酵工业提供生产有关代谢产物的高产菌株。
一、酶活性的调节
? 酶活性的调节是指在酶分子水平上的一种代谢调
节，它是通过改变现成的酶分子活性来调节新陈
代谢的速率，包括酶活性的激活和抑制两个方面。
? 酶活性的激活系指在分解代谢途径中，后面的反
应可被较前面的中间产物所促进。
一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢
途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这
个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度
慢起来。这种情况称为, 反馈抑制, 。
值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终
产物与酶结合时,是非共价结合，是可逆的。
? 酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在
某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，
这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶
的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而
避免了末端产物的过多累积。
4,酶的活性可以调控
? 在代谢途径中调节酶活性
几个酶或十几个酶前后配合, 完
成一系列代谢反应, 形成一条 代谢途
径 。 在一条代谢途径中, 常常是前一
个酶促反应的底物, 便是下一个酶促
反应的底物 。
? 共价调节
有时候, 酶蛋白分子可以和一个基团
形成共价结合, 结合的结果, 使酶蛋白分
子结构发生改变, 使酶活性发生改变 。 例
如, 与 磷酸根 的结合 。
这种调节酶活性的情况称为 酶的共价
调节 。
? 竞争性抑制
有的酶在遇到一些化学结构与底
物相似的分子时，这些分子与底物
竞争结合 酶的 活性中心,亦会表现
出酶活性的降低（抑制）。这种情
况称为酶的 竞争性抑制 。
（一）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。
? 在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂。
? 为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，微生物已发展出多
种调节方式。
? （ 1）同功酶调节
? 同功酶是指能催化相同的生化反应，但酶蛋白
分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个
个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特
性上却存在着差别。
? 同功酶的主要功能在于其代谢调节。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所催化时，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。
? （ 2）协同反馈抑制,指分支代谢途径中的几个
末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一
个酶的一种反馈调节方式。
? （ 3）合作反馈抑制,系指两种末端产物同时存
在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑
制作用。
? （ 4）累积反馈抑制,每一分支途径的末端产物
按一定百分率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
是累积的。
? （ 5）顺序反馈抑制：当 E过多时，可抑制 C→D,
这时由于 C的浓度过大而促使反应向 F,G方向进
行，结果又造成了另一末端产物 G浓度的增高。
由于 G过多就抑制了 C→F,结果造成 C的浓度进一
步增高。 C过多又对 A→B 间的酶发生抑制，从而
达到了反馈抑制的效果。这种通过逐步有顺序的
方式达到的调节，称为顺序反馈抑制
二、酶合成的调节
? 酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而
调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水
平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代
谢调节。
? 凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导。
? 能阻碍酶生物合成的现象，则称为阻遏。
? 与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶
的合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式是
一类较间接而缓慢的调节方式。
? 其优点则是通过阻止酶的过量合成，有利于节
约生物合成的原料和能量。
? 在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节
两者是同时存在且密切配合、协调进行的。
（一）酶合成调节的类型
? 1．诱导
? 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。
? 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。
? 能促进诱导酶产生的物质称为诱导物，它可以
是该酶的底物，也可以是难以代谢的底物类似
物或是底物的前体物质。
酶的诱导合成类型
? 同时诱导：即当诱导物加入后，微生物能同时
或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于
短的代谢途径中。例如，将乳糖加入到 E,coli
培养基中后，即可同时诱导出 β -半乳糖苷透性
酶,β -半乳糖苷酶和半乳糖苷转乙酰酶的合成；
? 顺序诱导：即先合成能分解底物的酶，再依次
合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂
代谢途径的分段调节。
? 2．阻遏
? 在微生物的代谢过程中，当代谢途径中某末端产
物过量时，除可用前述的反馈抑制的方式来抑制
该途径中关键酶的活性以减少末端产物的生成外，
还可通过阻遏作用来阻碍代谢途径中包括 关键酶
在内的一系列酶的生物合成,从而更彻底地控制
代谢和减少末端产物的合成。
? 阻遏作用有利于生物体节省有限的养料和能量。
? 阻遏的类型主要有末端代谢产物阻遏和分解代谢
产物阻遏两种。
（ 1）末端产物阻遏
? 指由某代谢途径末端产物的过量累积而引起的
阻遏。对直线式反应途径来说，末端产物阻遏
的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的
各种酶，使之合成受阻遏。
? 对分支代谢途径来说，情况就较复杂。每种末
端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的
酶。
? 代谢途径分支点以前的, 公共酶, 仅受所有分
支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。
? 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用，
它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。
（ 2）分解代谢物阻遏
? 指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）
存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢
的底物的有关酶合成的现象。
? 分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的
甲碳源本身直接作用的结果，而是通过 甲碳源
（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代
谢物所引起的阻遏作用 。
? 因此，分解代谢物的阻遏作用，就是指代谢反
应链中，某些 中间代谢物或末端代谢物的过量
累积而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象。
（二）酶合成调节的机制
? （ 1）操纵子, 指的是一组功能上相关的基因，
它是由启动基因、操纵基因和结构基因三部分组
成。
? 启动基因是一种能被依赖于 DNA的 RNA多聚酶所识
别的碱基顺序，它既是 RNA多聚酶的结合部位，
也是转录的起始点；
? 操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段
碱基顺序，能与阻遏物（一种调节蛋白）相结合，
以此来决定结构基因的转录是否能进行；
? 结构基因则是决定某一多肽的 DNA模板，可根
据其上的碱基顺序转录出对应的 mRNA，然后再
可通过核糖体而转译出相应的酶。一个操纵子
的转录，就合成了一个 mRNA分子。
? 操纵子分两类,
? 一类是诱导型操纵子，只有当存在诱导物（一
种效应物）时，其转录频率才最高，并随之转
译出大量诱导酶，出现诱导现象。
? 另一类是阻遏型操纵子，只有当缺乏辅阻遏物
（一种效应物）时，其转录频率才最高。由阻
遏型操纵子所编码的酶的合成，只有通过去阻
遏作用才能起动。
? （ 2）调节基因
? 用于编码组成型调节蛋白的基因。调节基因一
般位于相应操纵子的附近。
? （ 3）效应物
? 是一类低分子量的信号物质（如糖类及其衍生
物、氨基酸和核苷酸等），包括诱导物和辅阻
遏物两种，它们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。
? （ 4）调节蛋白
? 是一类变构蛋白，它有两个特殊位点，其一可
与操纵基因结合，另一位点则可与效应物相结
合。当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构
作用。有的调节蛋白在其变构后可提高与操纵
基因的结合能力，有的则会降低其结合能力。
? 调节蛋白可分两种，其一称阻遏物，它能
在没有诱导物（效应物的一种）时与操纵基因
相结合；另一则称阻遏物蛋白，它只能在辅阻
遏物（效应物的另一种）存在时才能与操纵基
因相结合。
负调节
正调节
三、代谢调控在发酵工业中的应用
? （一）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节
? 在直线式的合成途径中，营养缺陷型突变株只能累
积中间代谢物而不能累积最终代谢物。但在分支代
谢途径中，通过解除某种反馈调节，就可以使某一
分支途径的末端产物得到累积。
? （二）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节
? 抗反馈调节突变菌株，就是指一种对反馈抑制
不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而
有之的菌株。
? 在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，
或是反馈抑制和阻遏已同时解除，所以能分泌
大量的末端代谢产物。
? （三）控制细胞膜的渗透性
? 微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高
度选择性。
? 细胞内的代谢产物常常以很高的浓度累积着，并
自然地通过反馈阻遏限制了它们的进一步合成。
? 采取生理学或遗传学方法，可以改变细胞膜的透
性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。
? 这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株，可以提
高发酵产物的产量。
第四节 次生代谢产物
代谢调控机制
微生物代谢类型
? 菌体合成代谢的产物可根据它们与菌体生长,
繁殖的关系分为初级代谢产物和次级代谢产物 。
? 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, 如蛋白质, 核酸等 。
? 次级代谢产物是指由微生物产生的，与微生物
生长、繁殖无关的一类物质。
? 其生物合成至少有一部分是和与初级代谢产物
无关的遗传物质 (包括核内和核外的遗传物质 )
有关，同时也与这类遗传信息产生的酶所控制
的代谢途径有关。
? 抗生素、色素、毒素等是与初级代谢产物 (如氨
基酸、核酸 )相对产生的次级代谢产物。
(一 )次级代谢产物及特征
? (1)次级代谢产物是由微生物产生的, 不参与
微生物的生长和繁殖 。
? (2)次级代谢产物的生物合成最少也要有一部
分是不参与次级代谢产物生物合成的遗传物质
(质粒 plasmid),但参与与质粒有关的代谢途径 。
? (3)它的生产大多数是基于菌种的特异性来完
成的 。
?
? (4)次级代谢产物发酵经历两个阶段, 即营养
增殖期和生产期 。 如在菌体活跃增殖阶段几乎
不产生抗生素 。 接种一定时间后细胞停止生长,
进入到恒定期才开始活跃地合成抗生素, 称为
生产期 。
? (5)一般都同时产生结构上相类似的多种副组分。
? (6)生产能力受微量金属离子 (Fe2+,Fe3+,Zn2+、
Mn2+,Co2+,Ni2+等 )和磷酸盐等无机离子的影响。
? (7)在多数情况下，增加前体是有效的。
? (8)次级代谢酶的特异性不一定比初级代谢酶
高，次级代谢酶的底物特异性在某种程度上说
是比较广的。因此，如果供给与底物结构类似
的物质，则可以得到与天然物不同的次级代谢
产物。
? (9)培养温度过高或菌种移植次数过多，会使
? 抗生素的生产能力下降，其原因可能是参与抗
生素合成的菌种的质粒脱落之故。
? (10)次级代谢在其一个系列当中与一个酶相对
应的底物和产物也可以成为其他酶的底物。也
就是说，在代谢过程中不一定非按每个阶段正
确的顺序，一个生产物可由多种中间体和途径
来取得，因此也可通过所谓“代谢纲目”或叫
“代谢格子”这一系列途径来完成。
? 总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合
成途径取决于微生物的培养条件和菌种的特异
性。
(二 )微生物次级代谢与初级代谢
及生物合成抗生素的关系
? 1,从菌体生化代谢方面分析
? 许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢
产物构成的, 所以次级代谢产物是以初级代谢
产物为母体衍生出来的, 次级代谢途径并不是
独立的, 而是与初级代谢途径有密切关系的 。
? 糖代谢中间体, 既可用来合成初级代谢产物,
又可用来合成次级代谢产物, 这种中间体叫做
分支中间体 。
? 2,遗传代谢方面分析
初级代谢与次级代谢同样都受到核内 DNA的
调节控制, 而次级代谢产物还受到与初级代谢
产物生物合成无关的遗传物质的控制, 即受核
内遗传物质 (染色体遗传物质 )和核外遗传物质
(质体 )的控制 。 有一部分代谢产物的形成, 取
决于由质体信息产生的酶所控制的代谢途径,
这类物质称为质体产物 。
由于这类物质的形成直接或间接受质体遗传
物质的控制, 因而产生了质体遗传的观点 。
也有只由染色体 DNA控制的抗生素产物 。
抗生素产生菌的主要代谢
调节机制
? ① 受 DNA控制的酶合成的调节机制, 包
括酶的诱导和酶的阻遏 (有终点产物的阻
遏和分解产物的阻遏 )。
? ② 酶活性的调节机制, 包括终点产物的
抑制或活化, 利用辅酶的酶活调节, 酶
原的活化和潜酶的活化 。
? ③ 细胞膜透性的调节 。
? 在抗生素的生物合成途径中, 一方面抗生
素本身的积累就能起反馈调节作用 。
? 另一方面初级代谢产物的形成受到反馈调
节, 也必然影响抗生素的合成 。
3．碳、氮分解代谢产物的调节
? 碳分解代谢产物调节指能迅速被利用的碳源
(葡萄糖 )或其分解代谢产物, 对其他代谢中的
酶 (包括分解酶和合成酶 )的调节 。 分为分解产
物阻遏和抑制两种 。
? 葡萄糖是菌体生长良好的碳源和能源, 但对青
霉素, 头孢菌素, 卡那霉素, 新霉素, 丝裂霉
素等都有明显降低产量的作用 。
? 在初级代谢中, 氮分解代谢产物调节, 即被迅
速利用的氮源 (氨 )抑制作用于含底物的酶 (蛋
白酶, 硝酸盐还原酶, 酰胺酶, 脲酶, 组氨酸
酶 )的合成 。
? 在次级代谢中, 其阻遏作用也确实存在 。 在抗
生素生产中使用黄豆饼粉就是由于它缓慢分解
成有阻遏作用的氨基酸和氨, 防止或减弱氮分
解代谢产物阻遏作用的结果 。
4．磷酸盐的调节
? 磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分,
还是调节抗生素生物合成的重要参数 。 其机制
按效应剂说有直接作用, 即磷酸盐自身影响抗
生素合成, 和间接作用, 即磷酸盐调节胞内其
他效应剂 (如 ATP,腺苷酸能量负荷和 cAMP)，
进而影响抗生素合成 。
? 已发现过量磷酸盐对四环素, 氨基糖苷类和多
烯大环内酯等 32种抗生素的合成产生阻抑作用 。
5．细胞膜透性的调节
? 外界物质的吸收或代谢产物的分泌都需经细胞
膜的运输, 如发生障碍, 则胞内合成代谢物不
能分泌出来, 影响发酵产物收获, 或胞外营养
物不能进入胞内, 也影响产物合成, 使产量下
降 。
? 如在青霉素发酵中, 产生菌细胞膜输入硫化物
能力的大小影响青霉素发酵单位的高低 。 如果
输入硫化物能力增加, 硫源供应允足, 合成青
霉素的量就增多 。
(四 )营养期 (生长期 )和分化期 (生
产期 )的关系
? 次级代谢的一个特征是次级代谢物通常是在生
长阶段 (营养期 )之后的生产阶段 (分化期 )合成 。
? 次级代谢产物的形成出现较迟, 这或许是抗生
素产生菌避免自杀的主要机制之一 。
? 产物的形成是在某些养分从培养基中耗竭时开
始的 。
? 易利用的糖, 氨 (NH3)或磷酸盐的消失导致次
级代谢物阻遏作用的解除 。
新陈代谢（ metabolism）
? 是指发生在活细胞中的各种分解代谢
（ catabolism）和合成代谢（ anabolism）的
总和
即：新陈代谢 =分解代谢 +合成代谢
? 分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢
酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸
（ ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，
一般用 [H]来表示）的作用。
? 合成代谢与分解代谢正好相反，是指在
合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、
ATP形式的能量和 [H]形式的还原力一起
合成复杂的大分子的过程。
? 分解代谢与合成代谢的含义及其间的关
系可简单地表示为：
第一节 微生物的能量代谢
? 能量代谢的中心任务，是生物体如何把
外界环境中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。
一、化能异养微生物的生物氧
化和产能
? 生物氧化就是发生在活细胞内的一系列
产能性氧化反应的总称。
? 生物氧化与非生物氧化即燃烧 相同点是
它们的总效应都是通过有机物的氧化反
应而释放出其中的化学潜能。
生物氧化
? 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、
脱氢或失去电子三种；
? 生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、
递氢（或电子）和受氢（或电子）三个
阶段；
? 生物氧化的功能则有产能（ ATP）、产
还原力 [H]和产小分子中间代谢物三种。
（一）底物脱氢的四条主要途径
HMP途径在微生物生命活动中有着
极其重要的意义
? （ 1）为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖 -磷酸。
? （ 2）产生大量的 NADPH2形式的还原剂，它不
仅为合成脂肪酸、固醇等重要细胞物质之需，而
且可通过呼吸链产生大量能量，这些都是 EMP途
径和 TCA循环所无法完成的。
? （ 3）如果微生物对戊糖的需要超过 HMP途径的正
常供应量时，可通过 EMP途径与本途径在果糖 -1，
6-二磷酸和甘油醛 -3-磷酸处的连接来加以调剂。
? （ 4）反应中的赤藓糖 -4-磷酸可用于合成芳香氨
基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸。
? （ 5）由于在反应中存在着 C3～ C7的各种糖，使
具有 HMP途径的微生物的碳源利用范围更广，例
如它们可以利用戊糖作碳源。
? （ 6）通过本途径而产生的重要发酵产物很多，
例如核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳
酸发酵）等。
? 利用 Z.mobilis等细菌以生产酒精，是近年来正
在开发的工业，它比传统的酵母酒精发酵有许
多优点：
? （ 1）代谢速率高
? （ 2）产物转化率高
? （ 3）菌体生成少
? （ 4）代谢副产物少
? （ 5）发酵温度较高
? （ 6）不必定期供氧等。
? 细菌酒精发酵也有其缺点，主要是其生长 PH为
5，较易染菌（而酵母菌为 pH3），其次是细菌
耐乙醇力较酵母菌为低（前者约为 7.0％，后者
则为 8～ 10％）。
（二）递氢和受氢
? 在生物体中，贮存在葡萄糖等有机物中的化学
能，经上述的多种途径脱氢后，经过呼吸链
（或称电子传递链）等方式进行递氢，最终与
受氢体（氧、无机或有机氧化物）结合，以释
放其化学潜能。
? 根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同，
可以把生物氧化区分成呼吸（有氧呼吸）、无
氧呼吸和发酵三种类型
1．呼吸
? 是一种最普遍和最重要的生物氧化方式，其特
点是底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链
递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能
量（ ATP）。
? 由于呼吸必须在有氧条件下进行，因此又称有
氧呼吸。
? 2．无氧呼吸，又称厌氧呼吸，是一类呼吸链
末端的氢受体为外源无机氧化物（个别为有机
氧化物）的生物氧化。
? 这是一类在无氧条件下进行的产能效率较低的
特殊呼吸。
? 其特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸
链递氢，最终由氧化态的无机物（个别是有机
物延胡索酸）受氢。
? （ 1）硝酸盐呼吸 又称反硝化作用。
? 硝酸盐在微生物生命活动中具有两种功能，其
一是在有氧或无氧条件下所进行的同化性硝酸
盐还原作用，亦即微生物利用硝酸盐作为其氮
源营养物的作用；
? 其二是在无氧条件下，微生物利用硝酸盐作为
呼吸链的最终氢受体，这是一种异化性的硝酸
盐还原作用。
? 共同特点是硝酸盐都要经过一种含钼的硝酸盐
还原酶将其还原为亚硝酸。
? 硫酸盐呼吸 是一种由硫酸盐还原细菌（或称
反硫化细菌）把经呼吸链传递的氢交给硫酸盐
这类末端氢受体的一种厌氧呼吸。
? 这是一种异化性的硫酸盐还原作用。通过这一
过程，微生物就可在无氧条件下借呼吸链的电
子传递磷酸化而获得能量。
? 硫酸盐还原的最终产物是 H2S，自然界中的大
多数 H2S是由这一反应产生的。
? 与硝酸盐还原细菌不同的是，硫酸盐还原细菌
都是一些严格依赖于无氧环境的专性厌氧细菌。
? （ 4）碳酸盐呼吸 是一类以 CO2或重碳酸盐作
为无氧呼吸链的末端氢受体的无氧呼吸。
? 根据其还原产物的不同，可分为两种类型，一
类是产甲烷菌产生甲烷的碳酸盐呼吸，另一类
为产乙酸细菌产生乙酸的碳酸盐呼吸。
? 3．发酵：在生物氧化或能量代谢中，发酵仅
是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原
力 [H]不经过呼吸链传递而直接交给某一内源
氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。
异型乳酸发酵
第二节 分解代谢和合成代谢间的联系
? 分解代谢的功能在于保证正常合成代谢的进行，
而合成代谢又反过来为分解代谢创造了更好的
条件，两者相互联系，促进了生物个体的生长
繁殖和种族的繁荣发展。
中间代谢产物的重要性
? 如果在生物体中只进行能量代谢，则有机能源
的最终结局只是产生 ATP,H2 O和 CO2，这
时便没有任何中间代谢物可供累积，因此，合
成代谢也不可能正常进行。
? 相反，如果要进行正常的合成代谢，又须抽走
大量为分解代谢正常进行所必需的中间代谢物，
结果也势必影响具有循环机制的分解代谢的正
常运转。
一、兼用代谢途径
? 凡在分解代谢和合成代谢中具有双重功能的途
径，就称兼用代谢途径。
? EMP,HMP和 TCA循环是重要的兼用代谢途径。
? ①在兼用代谢途径中，合成途径并非分解途径
的完全逆转。
? ②在分解与合成代谢途径中，在相应的代谢步
骤中，往往还包含了完全不同的中间代谢物。
③在真核生物中，合成代谢和分解代谢一般在
细胞的不同区域中分隔进行，原核生物因其细
胞结构上的间隔程度低，故反应的控制主要在
简单的酶分子水平上进行。
二、代谢物回补顺序
? 所谓回补顺序，又称补偿途径或添补途径，就
是指能补充兼用代谢途径中因合成代谢而消耗
的中间代谢物的反应。
? 这样，当重要产能途径中的关键中间代谢物必
须被大量用作生物合成的原料时，仍可保证能
量代谢的正常进行。
第三节 微生物的代谢调控与发酵生产
? 微生物有着一整套可塑性极强和极精确的代谢
调节系统，以保证上千种酶能正确无误、有条
不紊地进行极其复杂的新陈代谢反应。
? 微生物细胞的代谢调节方式：
? 可调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的能力；
? 通过酶的定位以限制它与相应底物的接近；
? 调节代谢流。
? 其中以调节代谢流的方式最为重要，它包括两
个方面，一是, 粗调,,即调节酶的合成量，
二是, 细调,,即调节现成酶分子的催化活力，
两者往往密切配合和协调，以达到最佳调节效
果。
? 利用微生物代谢调控能力的 自然缺损 或通过人
为方法 获得突破代谢调控 的变异菌株，可为发
酵工业提供生产有关代谢产物的高产菌株。
一、酶活性的调节
? 酶活性的调节是指在酶分子水平上的一种代谢调
节，它是通过改变现成的酶分子活性来调节新陈
代谢的速率，包括酶活性的激活和抑制两个方面。
? 酶活性的激活系指在分解代谢途径中，后面的反
应可被较前面的中间产物所促进。
一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢
途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这
个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度
慢起来。这种情况称为, 反馈抑制, 。
值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终
产物与酶结合时,是非共价结合，是可逆的。
? 酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在
某代谢途径的末端产物（即终产物）过量时，
这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶
的活性，促使整个反应过程减慢或停止，从而
避免了末端产物的过多累积。
4,酶的活性可以调控
? 在代谢途径中调节酶活性
几个酶或十几个酶前后配合, 完
成一系列代谢反应, 形成一条 代谢途
径 。 在一条代谢途径中, 常常是前一
个酶促反应的底物, 便是下一个酶促
反应的底物 。
? 共价调节
有时候, 酶蛋白分子可以和一个基团
形成共价结合, 结合的结果, 使酶蛋白分
子结构发生改变, 使酶活性发生改变 。 例
如, 与 磷酸根 的结合 。
这种调节酶活性的情况称为 酶的共价
调节 。
? 竞争性抑制
有的酶在遇到一些化学结构与底
物相似的分子时，这些分子与底物
竞争结合 酶的 活性中心,亦会表现
出酶活性的降低（抑制）。这种情
况称为酶的 竞争性抑制 。
（一）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。
? 在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂。
? 为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，微生物已发展出多
种调节方式。
? （ 1）同功酶调节
? 同功酶是指能催化相同的生化反应，但酶蛋白
分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个
个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特
性上却存在着差别。
? 同功酶的主要功能在于其代谢调节。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所催化时，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。
? （ 2）协同反馈抑制,指分支代谢途径中的几个
末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一
个酶的一种反馈调节方式。
? （ 3）合作反馈抑制,系指两种末端产物同时存
在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑
制作用。
? （ 4）累积反馈抑制,每一分支途径的末端产物
按一定百分率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
是累积的。
? （ 5）顺序反馈抑制：当 E过多时，可抑制 C→D,
这时由于 C的浓度过大而促使反应向 F,G方向进
行，结果又造成了另一末端产物 G浓度的增高。
由于 G过多就抑制了 C→F,结果造成 C的浓度进一
步增高。 C过多又对 A→B 间的酶发生抑制，从而
达到了反馈抑制的效果。这种通过逐步有顺序的
方式达到的调节，称为顺序反馈抑制
二、酶合成的调节
? 酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而
调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水
平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代
谢调节。
? 凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导。
? 能阻碍酶生物合成的现象，则称为阻遏。
? 与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶
的合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式是
一类较间接而缓慢的调节方式。
? 其优点则是通过阻止酶的过量合成，有利于节
约生物合成的原料和能量。
? 在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节
两者是同时存在且密切配合、协调进行的。
（一）酶合成调节的类型
? 1．诱导
? 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。
? 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。
? 能促进诱导酶产生的物质称为诱导物，它可以
是该酶的底物，也可以是难以代谢的底物类似
物或是底物的前体物质。
酶的诱导合成类型
? 同时诱导：即当诱导物加入后，微生物能同时
或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于
短的代谢途径中。例如，将乳糖加入到 E,coli
培养基中后，即可同时诱导出 β -半乳糖苷透性
酶,β -半乳糖苷酶和半乳糖苷转乙酰酶的合成；
? 顺序诱导：即先合成能分解底物的酶，再依次
合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂
代谢途径的分段调节。
? 2．阻遏
? 在微生物的代谢过程中，当代谢途径中某末端产
物过量时，除可用前述的反馈抑制的方式来抑制
该途径中关键酶的活性以减少末端产物的生成外，
还可通过阻遏作用来阻碍代谢途径中包括 关键酶
在内的一系列酶的生物合成,从而更彻底地控制
代谢和减少末端产物的合成。
? 阻遏作用有利于生物体节省有限的养料和能量。
? 阻遏的类型主要有末端代谢产物阻遏和分解代谢
产物阻遏两种。
（ 1）末端产物阻遏
? 指由某代谢途径末端产物的过量累积而引起的
阻遏。对直线式反应途径来说，末端产物阻遏
的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的
各种酶，使之合成受阻遏。
? 对分支代谢途径来说，情况就较复杂。每种末
端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的
酶。
? 代谢途径分支点以前的, 公共酶, 仅受所有分
支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。
? 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用，
它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。
（ 2）分解代谢物阻遏
? 指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）
存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢
的底物的有关酶合成的现象。
? 分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的
甲碳源本身直接作用的结果，而是通过 甲碳源
（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代
谢物所引起的阻遏作用 。
? 因此，分解代谢物的阻遏作用，就是指代谢反
应链中，某些 中间代谢物或末端代谢物的过量
累积而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象。
（二）酶合成调节的机制
? （ 1）操纵子, 指的是一组功能上相关的基因，
它是由启动基因、操纵基因和结构基因三部分组
成。
? 启动基因是一种能被依赖于 DNA的 RNA多聚酶所识
别的碱基顺序，它既是 RNA多聚酶的结合部位，
也是转录的起始点；
? 操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一段
碱基顺序，能与阻遏物（一种调节蛋白）相结合，
以此来决定结构基因的转录是否能进行；
? 结构基因则是决定某一多肽的 DNA模板，可根
据其上的碱基顺序转录出对应的 mRNA，然后再
可通过核糖体而转译出相应的酶。一个操纵子
的转录，就合成了一个 mRNA分子。
? 操纵子分两类,
? 一类是诱导型操纵子，只有当存在诱导物（一
种效应物）时，其转录频率才最高，并随之转
译出大量诱导酶，出现诱导现象。
? 另一类是阻遏型操纵子，只有当缺乏辅阻遏物
（一种效应物）时，其转录频率才最高。由阻
遏型操纵子所编码的酶的合成，只有通过去阻
遏作用才能起动。
? （ 2）调节基因
? 用于编码组成型调节蛋白的基因。调节基因一
般位于相应操纵子的附近。
? （ 3）效应物
? 是一类低分子量的信号物质（如糖类及其衍生
物、氨基酸和核苷酸等），包括诱导物和辅阻
遏物两种，它们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。
? （ 4）调节蛋白
? 是一类变构蛋白，它有两个特殊位点，其一可
与操纵基因结合，另一位点则可与效应物相结
合。当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构
作用。有的调节蛋白在其变构后可提高与操纵
基因的结合能力，有的则会降低其结合能力。
? 调节蛋白可分两种，其一称阻遏物，它能
在没有诱导物（效应物的一种）时与操纵基因
相结合；另一则称阻遏物蛋白，它只能在辅阻
遏物（效应物的另一种）存在时才能与操纵基
因相结合。
负调节
正调节
三、代谢调控在发酵工业中的应用
? （一）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节
? 在直线式的合成途径中，营养缺陷型突变株只能累
积中间代谢物而不能累积最终代谢物。但在分支代
谢途径中，通过解除某种反馈调节，就可以使某一
分支途径的末端产物得到累积。
? （二）应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节
? 抗反馈调节突变菌株，就是指一种对反馈抑制
不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而
有之的菌株。
? 在这类菌株中，因其反馈抑制或阻遏已解除，
或是反馈抑制和阻遏已同时解除，所以能分泌
大量的末端代谢产物。
? （三）控制细胞膜的渗透性
? 微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高
度选择性。
? 细胞内的代谢产物常常以很高的浓度累积着，并
自然地通过反馈阻遏限制了它们的进一步合成。
? 采取生理学或遗传学方法，可以改变细胞膜的透
性，使细胞内的代谢产物迅速渗漏到细胞外。
? 这种解除末端产物反馈抑制作用的菌株，可以提
高发酵产物的产量。
第四节 次生代谢产物
代谢调控机制
微生物代谢类型
? 菌体合成代谢的产物可根据它们与菌体生长,
繁殖的关系分为初级代谢产物和次级代谢产物 。
? 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, 如蛋白质, 核酸等 。
? 次级代谢产物是指由微生物产生的，与微生物
生长、繁殖无关的一类物质。
? 其生物合成至少有一部分是和与初级代谢产物
无关的遗传物质 (包括核内和核外的遗传物质 )
有关，同时也与这类遗传信息产生的酶所控制
的代谢途径有关。
? 抗生素、色素、毒素等是与初级代谢产物 (如氨
基酸、核酸 )相对产生的次级代谢产物。
(一 )次级代谢产物及特征
? (1)次级代谢产物是由微生物产生的, 不参与
微生物的生长和繁殖 。
? (2)次级代谢产物的生物合成最少也要有一部
分是不参与次级代谢产物生物合成的遗传物质
(质粒 plasmid),但参与与质粒有关的代谢途径 。
? (3)它的生产大多数是基于菌种的特异性来完
成的 。
?
? (4)次级代谢产物发酵经历两个阶段, 即营养
增殖期和生产期 。 如在菌体活跃增殖阶段几乎
不产生抗生素 。 接种一定时间后细胞停止生长,
进入到恒定期才开始活跃地合成抗生素, 称为
生产期 。
? (5)一般都同时产生结构上相类似的多种副组分。
? (6)生产能力受微量金属离子 (Fe2+,Fe3+,Zn2+、
Mn2+,Co2+,Ni2+等 )和磷酸盐等无机离子的影响。
? (7)在多数情况下，增加前体是有效的。
? (8)次级代谢酶的特异性不一定比初级代谢酶
高，次级代谢酶的底物特异性在某种程度上说
是比较广的。因此，如果供给与底物结构类似
的物质，则可以得到与天然物不同的次级代谢
产物。
? (9)培养温度过高或菌种移植次数过多，会使
? 抗生素的生产能力下降，其原因可能是参与抗
生素合成的菌种的质粒脱落之故。
? (10)次级代谢在其一个系列当中与一个酶相对
应的底物和产物也可以成为其他酶的底物。也
就是说，在代谢过程中不一定非按每个阶段正
确的顺序，一个生产物可由多种中间体和途径
来取得，因此也可通过所谓“代谢纲目”或叫
“代谢格子”这一系列途径来完成。
? 总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合
成途径取决于微生物的培养条件和菌种的特异
性。
(二 )微生物次级代谢与初级代谢
及生物合成抗生素的关系
? 1,从菌体生化代谢方面分析
? 许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢
产物构成的, 所以次级代谢产物是以初级代谢
产物为母体衍生出来的, 次级代谢途径并不是
独立的, 而是与初级代谢途径有密切关系的 。
? 糖代谢中间体, 既可用来合成初级代谢产物,
又可用来合成次级代谢产物, 这种中间体叫做
分支中间体 。
? 2,遗传代谢方面分析
初级代谢与次级代谢同样都受到核内 DNA的
调节控制, 而次级代谢产物还受到与初级代谢
产物生物合成无关的遗传物质的控制, 即受核
内遗传物质 (染色体遗传物质 )和核外遗传物质
(质体 )的控制 。 有一部分代谢产物的形成, 取
决于由质体信息产生的酶所控制的代谢途径,
这类物质称为质体产物 。
由于这类物质的形成直接或间接受质体遗传
物质的控制, 因而产生了质体遗传的观点 。
也有只由染色体 DNA控制的抗生素产物 。
抗生素产生菌的主要代谢
调节机制
? ① 受 DNA控制的酶合成的调节机制, 包
括酶的诱导和酶的阻遏 (有终点产物的阻
遏和分解产物的阻遏 )。
? ② 酶活性的调节机制, 包括终点产物的
抑制或活化, 利用辅酶的酶活调节, 酶
原的活化和潜酶的活化 。
? ③ 细胞膜透性的调节 。
? 在抗生素的生物合成途径中, 一方面抗生
素本身的积累就能起反馈调节作用 。
? 另一方面初级代谢产物的形成受到反馈调
节, 也必然影响抗生素的合成 。
3．碳、氮分解代谢产物的调节
? 碳分解代谢产物调节指能迅速被利用的碳源
(葡萄糖 )或其分解代谢产物, 对其他代谢中的
酶 (包括分解酶和合成酶 )的调节 。 分为分解产
物阻遏和抑制两种 。
? 葡萄糖是菌体生长良好的碳源和能源, 但对青
霉素, 头孢菌素, 卡那霉素, 新霉素, 丝裂霉
素等都有明显降低产量的作用 。
? 在初级代谢中, 氮分解代谢产物调节, 即被迅
速利用的氮源 (氨 )抑制作用于含底物的酶 (蛋
白酶, 硝酸盐还原酶, 酰胺酶, 脲酶, 组氨酸
酶 )的合成 。
? 在次级代谢中, 其阻遏作用也确实存在 。 在抗
生素生产中使用黄豆饼粉就是由于它缓慢分解
成有阻遏作用的氨基酸和氨, 防止或减弱氮分
解代谢产物阻遏作用的结果 。
4．磷酸盐的调节
? 磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分,
还是调节抗生素生物合成的重要参数 。 其机制
按效应剂说有直接作用, 即磷酸盐自身影响抗
生素合成, 和间接作用, 即磷酸盐调节胞内其
他效应剂 (如 ATP,腺苷酸能量负荷和 cAMP)，
进而影响抗生素合成 。
? 已发现过量磷酸盐对四环素, 氨基糖苷类和多
烯大环内酯等 32种抗生素的合成产生阻抑作用 。
5．细胞膜透性的调节
? 外界物质的吸收或代谢产物的分泌都需经细胞
膜的运输, 如发生障碍, 则胞内合成代谢物不
能分泌出来, 影响发酵产物收获, 或胞外营养
物不能进入胞内, 也影响产物合成, 使产量下
降 。
? 如在青霉素发酵中, 产生菌细胞膜输入硫化物
能力的大小影响青霉素发酵单位的高低 。 如果
输入硫化物能力增加, 硫源供应允足, 合成青
霉素的量就增多 。
(四 )营养期 (生长期 )和分化期 (生
产期 )的关系
? 次级代谢的一个特征是次级代谢物通常是在生
长阶段 (营养期 )之后的生产阶段 (分化期 )合成 。
? 次级代谢产物的形成出现较迟, 这或许是抗生
素产生菌避免自杀的主要机制之一 。
? 产物的形成是在某些养分从培养基中耗竭时开
始的 。
? 易利用的糖, 氨 (NH3)或磷酸盐的消失导致次
级代谢物阻遏作用的解除 。
