代谢调节2(恢复)

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1、第四节微生物的代谢调控但是，在工业生产中却往往需要单一地积累某种产品，这些产品的量又经常是大大地超出了细胞正常生长和代谢所需的范围。因此，要达到过量积累某种产品的目的，提高生产效率，就必须使原有的调节系统失去控制，在保证微生物适当生存的条件下，建立起新的代谢方式，使微生物的代谢产物按照人们的意志积累。代谢反应的协调是通过细胞自身的代谢调控系统对细胞机能实行精细控制来达到的。对于生命过程来说，代谢反应的协调是必要的；一、克服反馈抑制和反馈阻遏的调控反馈调节反馈抑制克服反馈调节，可从以下两方面着手：降低末端产物浓度应用抗

2、反馈突变株反馈阻遏1、降低末端产物浓度1）营养缺陷型的利用营养缺陷型是指原菌株因基因突变致使合成途径中断，丧失了合成某种必须物质的能力，而必须在培养基中加入相应物质才能正常生长的突变菌株。营养缺陷型突变株的代谢流受阻，末端产物减少，解除了末端产物参与的反馈调节，可使代谢途径中的某一中间产物积累。ABCDEEaEbEcEd若要积累C，首先要获得缺失酶c的营养缺陷型。酶c缺失后，物质C便不再转变成物质D，不再合成物质E。由于这种突变体已不能合成末端产物E，所以就解除了E对酶a和酶b的反馈调节。反馈阻遏反馈抑制Ec缺陷CA、

3、利用营养缺陷型积累直链代谢途径中间代谢产物但是，完全不能合成产物E的突变体，因为不能利用E去进一步合成必须的细胞物质，所以无法正常生长。为了保证突变体的正常生长，培养时须提供低浓度的、不足以引起反馈调节的物质E。这样高浓度的中间产物C就能积累起来了。例如：利用枯草杆菌的精氨酸缺陷型生产瓜氨酸，利用大肠杆菌的赖氨酸缺陷型生产苏氨酸，都是这个道理。ABCDEFGHIJMNKL末端产物L和N共同对酶a施以反馈;此外，L抑制酶J1，N抑制酶J2J1J2选用缺失酶J1的突变株，则L的合成受阻。L和N共同对酶a的反馈被解除。又由于酶J2

4、还受到N的调节，只有少量的J能转变成N，于是中间产物J大量积累。J1缺陷JB、利用营养缺陷型积累分支代谢途径中的中间产物谷氨酸棒杆菌的IMP合成途径和代谢调节工业上用谷氨酸棒杆菌的腺苷酸缺陷型生产肌苷酸（IMP）即是此例的应用。在分支途径中，如果减少某一末端产物的浓度，常常可以积累另一末端产物。工业上应用的重要例子是赖氨酸发酵C、利用营养缺陷型积累分支代谢途径末端产物C.glutamicum的代谢调节与赖氨酸生产赖氨酸和苏氨酸对天冬氨酸激酶有多价反馈作用天冬氨酸除合成赖氨酸外,还作为合成苏氨酸和蛋氨酸的原料选育高丝氨酸缺陷型

5、作为赖氨酸的发酵菌种,该菌种不能合成高丝氨酸,也不能合成苏氨酸和蛋氨酸,在补充适量高丝氨酸(或苏氨酸和蛋氨酸)条件下,菌株能大量产生赖氨酸.内容回顾葡萄糖效应反馈调节能荷营养缺陷型菌株的应用2）渗漏缺陷型的利用渗漏缺陷型----是一种特殊的营养缺陷型，是遗传性代谢障碍不完全的突变型。其特点是酶活力下降而不完全丧失，并能在基本培养基上少量生长。不会产生过量的末端产物，因而可以避开反馈调节，但它又能合成微量的末端产物，用来进行生物合成；在培养这种突变体时，可不必在培养基中添加相应的物质，就能积累所需的产物。14渗漏缺陷型菌株的获

6、得方法：将大量营养缺陷型菌株接种在基本培养基平板上，挑选生长特别慢而小的菌落。渗漏缺陷型3）提高细胞渗透性细胞内合成的发酵产物若要分泌到培养基中，必须经过细胞膜和细胞壁。如果产物不易分泌出细胞，而积累在细胞内，则会引起反馈调节。改变细胞膜和细胞壁的通透性，使其有利于产物的分泌，也是降低末端产物浓度的一种途径。谷氨酸生产菌的细胞膜磷脂含量高时，细胞的通透性较差，磷脂含量低时，通透性较好。通常在培养基中添加一些控制因素，以达到影响细胞膜磷脂含量的目的。如可使用青霉素来使细胞壁的完整合成受阻。细胞壁和细胞膜的通透性增大后

7、，产物易于泄出，于是就降低了谷氨酸在细胞内的积累。2、抗反馈调节突变株的利用在以积累末端产物为目的的发酵生产中，如果代谢途径单一无分枝，往往不能选用营养缺陷型突变株。要提高产量，最好采用抗反馈调节突变株。抗反馈调节突变株是一种解除合成代谢反馈调节机制的突变型菌株。其特点是所需产物不断积累，不会因其浓度超量而终止生产。18（1）、抗反馈调节作用突变株的筛选的方法分离耐反馈抑制或反馈阻遏的最简便的方法是挑选所需化合物的结构类似物。把经诱变的细胞涂在含有这种抗代谢物的平板上，大多数细胞不能生长，从中挑选出耐抗代调物的突变株。未

8、加结构类似物加结构类似物筛选的机理？19（2）、耐反馈作用的突变株的筛选原理终产物在正常情况下抑制或阻遏它自己的生物合成酶，但其本身也即被菌体利用。所以这种抑制是可逆的，结构类似物也能抑制或阻遏作用，但不能被菌体利用。在含有结构类的培养基中培养，绝大多数细胞因缺少终产物而死亡，只有那些对结