最新3-微生物的代谢调节和代谢工程(2)课件PPT.ppt

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1、3-微生物的代谢调节和代谢工程(2)2微生物代谢的代谢类型和自我调节酶活性、酶合成调节分支生物合成途径的调节能荷调节代谢调控次级代谢调节本章内容第四节分支生物合成途径的调节32、协同反馈抑制concertedfeedbackinhibition在分支代谢系统中，几种末端产物同时都过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用，如果末端产物单独过量则对途径中的第一个酶无抑制作用。7例如，荚膜红假单胞菌中天门冬氨酸族氨基酸生物合成途径中，天门冬氨酸激酶(AK)是受末端产物赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。83、累积反馈抑制cumulativefeedbackinhibition在分支代谢途径中各

2、种末端产物单独过量时，它们各自能对途径中的第一个反应的酶仅产生较小的抑制作用。一种末端产物单独过量并不影响其它末端产物的形成，只有当几种末端产物同时过量时，才对途径中的第一个酶产生较大的抑制。94、增效反馈抑制cooperativefeedbackinhibition增效反馈抑制既不同于协同反馈抑制又不同于累积反馈抑制。在一个分支代谢途径中，几种末端产物单独过量时，仅产生对共同途径的第一个酶部分的抑制。如果每种末端产物都过量时，其抑制作用则超过各种末端产物单独过量时抑制的总和。10115、顺序反馈抑制sequentialfeedbackinhibition分支代谢途径中的两个末端产

3、物，不能直接抑制代谢途径中的第一个酶，而是分别抑制分支点后的反应步骤，造成分支点上中间产物的积累，这种高浓度的中间产物再反馈抑制第一个酶的活性。6、联合激活或抑制调节由一种生物合成的中间产物参与两个完全独立的、不交叉的合成途径的控制。这种中间体物质浓度的变化会影响这两个独立代谢途径的代谢速率。肠细菌氨甲酰磷酸合成酶的联合激活和抑制肠细菌中精氨酸和嘧啶核苷酸的合成途径是完全独立的，但它们有一共同的中间体——氨甲酰磷酸。负责合成该中间体的酶——氨甲酰磷酸合成酶可以被嘧啶代谢途径的代谢物UMP反馈抑制，也可被精氨酸合成途径中的中间体鸟氨酸激活。氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸第五节能荷调节14

4、1、能荷调节(EnergyChargeRegulation)能荷——指细胞中ATP、ADP、AMP系统中可为代谢反应供能的高能磷酸键的量度。能荷调节——指细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者比例来调节其代谢活动，也称腺苷酸调节。能荷15糖代谢的调节主要受细胞能荷的控制。体系中ATP含量高时，ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使酵解减少；当需能时，ATP分解为ADP和AMP。ADP、AMP增加、ATP的抑制作用被解除，同时ADP、AMP激活已糖激酶和磷酸果糖激酶，酵解增加。16能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类（如磷酸果糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等）的活性；也调

5、节利用ATP的生物合成酶类（如柠檬酸裂解酶、磷酸核糖焦磷酸合成酶等）的活性。17第六节代谢调控18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。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；1920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。实现代谢控制发酵的方法1、控制发酵条件;2、改变菌种的遗传特性;3、改变

6、细胞透性.211、发酵工艺条件的控制发酵工艺条件------培养基（各种营养物质，不同的氮、碳源等）------pH------温度------溶氧------生物素------诱导物、前体22“添加诱导物或其类似物”在诱导物就是酶的底物的情况下，添加底物类似物来加强诱导作用是最好的。因为底物类似物不易被所形成的酶分解，而在细胞中始终保持较高的浓度，能够持续地诱导酶的合成，获得较高浓度的酶。例如:用异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)可诱导-半乳糖苷酶的合成。232、改变细胞透性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

7、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。24采用生理学或遗传学的方法，改变细胞膜的透性。1、生理学方法谷氨酸发酵生产生物素的浓度的控制；添加青霉素；表面活性剂2、遗传学方法营养缺陷型菌株。如谷氨酸生产菌的油酸营养缺陷型，控制油酸，细胞膜合成不完整。25263、菌种遗传特性的改变抗反馈突变菌株营养缺陷型菌株双重营养缺陷型菌株271、抗反馈突变菌株在以积累末端产物为目的的发酵生产中，如果代谢途径单