微生物代谢的调节精讲.ppt

工业微生物 东北林业大学材料学院 4、微生物代谢的调节 4.1.1酶的诱导 按合成与环境影响的不同分：组成酶和诱导酶 组成酶：其合成与环境无关，随菌体形成而存在，为细胞固有，含量相对稳定 诱导酶：随环境中诱导剂的存在而合成，随其消失而终止 酶诱导的操纵子学说 启动基因：一种能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基序列，是RNA聚合酶的结合位点和转录的起点； 操纵基因：位于启动基因和结构基因之间的碱基序列，能与阻遏物相结合控制转录的进行； 结构基因：确定酶蛋白的氨基酸序列的DNA模版。 酶诱导的类型 同时诱导:加入一种诱导剂，微生物能同时或几乎同时合成几种酶，主要存在于较短的代谢途径中，合成这些酶的基因由同一操纵子控制。如乳糖加入E.coli中，即可同时诱导β-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷透过酶和半乳糖苷转乙酰酶 4.1.2酶合成的阻遏 末端产物过量时，调节体系阻止本代谢过程中关键酶等一系列酶的生物合成，达到控制代谢，减少终端产物的生成；分为末端代谢产物阻遏和分解代谢产物阻遏。 4.1.2.1末端代谢产物阻遏 4.1.2.2分解代谢物阻遏 4.2酶活性的调节 4.3微生物代谢调节的模式 4.3.1直线式代谢途径的反馈控制 4.4代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用 4.4.2生物化学法 4.4.2.1添加前体绕过反馈控制点 4.4.2.2添加诱导剂 4.4.2.3发酵与分离过程耦合 4.4.2.4控制细胞膜的通透性 4.4.2.5控制发酵培养基成分 * * 微生物在进化过程中形成了一套严密、精确、灵敏的代谢调节系统，使之高效运行，灵活适应环境，最经济利用营养物质，根据人们现阶段对其了解，主要介绍调节酶的表达和酶活调节。 4.1酶合成的调节 在基因水转录水平上，对酶合成量进行调节，是间接缓慢的调节，分为酶的诱导和阻遏。 调节基因 启动基因 基因1 基因2 基因3 操纵基因 控制区 结构基因 操纵子 阻遏蛋白 阻遏蛋白 RNA聚合酶 DNA （a） 阻遏蛋白 调节基因 启动基因 基因1 基因2 基因3 操纵基因 RNA聚合酶 DNA 诱导物 诱导物 阻遏蛋白 mRNA 诱导酶 （b） 诱导酶的操纵子模型 （a）无诱导物时，结构基因表达中断；（b)诱导物存在，合成诱导酶 顺序诱导：第一种酶的底物会诱导第一种酶的合成，第一种酶催化的产物可诱导第二种酶的合成。P191图4.1.3 由于某代谢途径末端产物的过量积累而引起酶合成的阻遏称为末端代谢产物阻遏。P193图4.1.6 当细胞内同时存在两种可利用底物时，利用快的底物分解过程产生的中间代谢物阻遏利用慢底物有关酶的合成，称为分解代谢物阻遏。 通过改变酶分子的活性来调节代谢速度的调节方式称为酶活性调节 4.3.2分支代谢途径的反馈控制 4.3.2.1协同或多价反馈控制 A B C E 4.3.2.2合作反馈控制 B C D F E A 4.3.2.3累积反馈控制 丙氨酸 4.3.2.4顺序反馈控制 B C D F E A 4.3.2.5同工酶控制 同功酶 B C D E G F A 酶1 酶2 4.4.1遗传学的方法 4.4.1.1营养缺陷陷型突变株的应用 α-酮戊二酸 α-氨基己二酸 高柠檬酸 赖氨酸 异青霉素N 乙酰CoA 4.4.1.2抗反馈控制突变株的应用 抗反馈控制突变株指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼而有之的菌株。 4.4.1.3选育组成型和超产突变株 4.4.1.4增加结构基因数目 * * * * *