第三章代谢调节与代谢工程课件.pptVIP

主讲内容 3.1 酶活性的调节 3.2 酶合成的调节 3.3 代谢调节 3.4 代谢工程 3.1 酶活性的调节 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，该调节方式最为重要，它包括调节酶的合成量和调节现成酶分子的催化活力。 3.1.2 调节方法 1. 定义：蛋白质分子中的一个或者多个氨基酸残基与一化学基团共价连接或者解开，使其活性改变的作用。 2. 化学基团：磷酸基、甲基、乙基、腺苷酰基。 蛋白质的共价部位：氨基酸残基上的羟基。 3. 分类：可逆、不可逆。 1、 可逆共价修饰 大多数共价调节是通过特定部位的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的侧链（-OH）的磷酸化和去磷酸化来调节的。 2、 不可逆共价修饰 酶原：必须在一定条件下，去掉一个或者几个特殊的肽键，从而使酶的构象发生一定的变化才有活性。 名称：变构效应/别构效应/副位效应 定义：是指一种小分子物质与一种蛋白质分子发生可逆的相互作用，导致这种蛋白质的构象发生改变，从而改变这种蛋白质与第三种分子的相互作用。 别构酶：具有别构作用的酶成为变构酶。 协同作用 定义：是指酶蛋白分子的一个位点与配基的结合会影响该酶蛋白的另一个位点与基质的结合。 正向协同作用：起始配基的结合促进酶蛋白分子的另一个位置的更多的基质的结合。 负向协同作用：这种结合使进一步的结合受阻。 酶合成调节：主要指通过调节酶合成的量来控制微生物 代谢速度的 调节机制。这类调节是在基因水平（原核生物主要在转录水平上）上进行。 1、 诱导作用 概念： 诱导物：是指能起诱导作用的化合物。 安慰诱导物：酶基质的结构类似物，它们不能作基质被酶转化，却 是出色的诱导物。 诱导作用的分子机制： Jacob与 Monod 最先提出诱导作用模型，也叫操纵子模型。 操纵子是一组功能上相关的基因，由启动基因（Promoter）、操纵基因（Operater）、结构基因（Structural gene）三部分构成。 另外，调节基因主要是合成阻遏物 乳糖操纵元结构 ①Z、Y、A是指结构基因，用于表达性状 lacZ编码β-半乳糖苷酶，此酶由500kd的四聚体构成，它可以切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖 lacY编码β一半乳糖苷透性酶，这种酶是一种分子量为30kDd膜结合蛋白，它构成转运系统，将半乳糖苷运入到细胞中。 lacA编码β-半乳糖苷乙酰转移酶，其功能只将乙酰-辅酶A上的乙酰基转移到β-半乳糖苷上。 该酶不参与乳糖代谢！ 生理意义：在细胞中有许多能被半乳糖苷酶降解的半乳糖苷类物质，其分解产物不能进一步代谢，积累，抑制细胞生长。半乳糖苷乙酰化后，即无毒. 所以lacA虽不在乳糖降解中起作用，但可抑制有害物质的积累 ②R是指调节基因，调节分泌阻遏物或诱导物； ③O是指操纵基因，与乳糖的结合部位； ④P是指启动子，启动基因的转录和翻译。 操纵元是一种完整的具有特定功能的细菌基因表达和调节的单位，包括调节基因，操纵位点，结构基因，组成一个控制单元 结构基因：产生mRNA,合成蛋白质 操纵位点 promotor,operator：启动子结合位点 调节基因：产生调节蛋白（与操纵位点结合） →结构基因不转录 诱导物存在时，可与阻遏蛋白结合 →结构基因转录 酶的诱导现象 调控机理 1 调控区结构 lacI, 1045bp，独立Pi P, 82bp，－82～＋1 O, 35bp，－7～＋28 lacZYA 体外结合竞争实验: 阻遏物＋RNA pol, off RNA pol＋阻遏物， on 2. 阻遏状态 4 诱导物不是乳糖 gratuitous inducer  安慰诱导物 义务诱导物 可诱导半乳糖苷酶产生，但不是其底物 IPTG，异丙基半乳糖苷 TMG ，巯甲基半乳糖苷 ONPG, O-硝基半乳糖苷 阻遏蛋白的作用机制 1 阻遏蛋白结构 38KD，4 聚体， 一个亚基结合一个