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代谢控制发酵 Chapter 4 微生物代谢途径的调节模式 前边我们较详细地介绍代谢调节的机制，酶的合成和酶活性的调节机制，同时还介绍了化能异养微生物对有机化合物分解代谢和合成代谢的途径，微生物是怎样调节这些代谢途径的？有那种调节模式？ 第一节 反馈抑制和阻遏（feedback inhibition，feedback repression） 一、反馈抑制和阻遏的概念 在微生物细胞中，初级代谢产物的水平，也就是分解代谢和合成代谢的途径主要受反馈控制体系的调节，主要有反馈抑制和反馈阻遏。 反馈抑制（feedback inhibition）：是指代谢途径的终产物对催化该途径中的一个反应（通常是第一个反应）的酶活力的抑制，其实质是终产物结合到酶的变构部位，从而干扰酶和它底物的结合，当然与此相反为酶活性的激活。 反馈阻遏（feedback repression）：是指终产物（或终产物的结构类似物）阻止催化该途径的一个或几个反应中的一个或几个酶的合成，其实质是调节基因的作用，这是微生物不通过基因突变而适应于环境改变的一种措施，当然与此相反有酶合成的诱导。 二、反馈抑制与反馈阻遏的比较 反馈抑制或激活，不涉及到蛋白质（酶）合成过程，比较直接而快、当终产物浓度或底物浓度达到一定水平时，即使酶活性暂时丧失（或提高），待最终产物的浓度降低（或底物耗尽）后，酶活力又重新恢复（或降低）。 反馈阻遏（诱导）是对酶合成的阻遏（促进）所以其效果不如反馈抑制那样迅速，但可以节约原料，对微生物来说是经济的 。 第二节 影响酶活性的调节方式 例如：乳糖发酵短杆菌的AK酶受Thr和Lys的增效抑制。 从以上图可看出：乳糖发酵短杆菌中，AK酶受Thr和Lys单独过量各自的反馈抑制。当Thr和Lys同时过量时，对AK酶的抑制比Thr、Lys两者单独过量时发生的抑制之和还要大。 3、 终产物的累积性抑制（cumulatire inhibition） 判别特征是：任一终产物单独过剩时，能独立地对共同途径的一个多价变构酶产生部分反馈抑制（某个百分比抑制），并且各终产物的反馈抑制作用互不影响，指既无协作也无对抗。当多种终产物同时过剩时它们的反馈抑制作用是累积的。例如Ecdi中的谷氨酰胺合成酶（GInS）受8种化合物的累积抑制。 例如枯草杆菌芳香族氨基酸合成就是这种调节。 （1）第一步DAHP缩合酶是三种同工酶催化，每种同工酶受其各自的终产物抑制。 （2）莽草酸激酶受分支酸和予苯酸的反馈抑制。 （3）预苯酸脱水酶受苯丙氨酸反馈抑制。 （4）预苯酸脱氢酶受赖氨酸反馈抑制。 （5）邻氨基苯甲酸合成酶受Trp过量的抑制。 例如：E.codi中ASP族氨酸合成途径中AK为三个同功酶，HD为两个同功酶。 因此要完全解除终产物的反馈调节，所有终产物都应很少，这对我们打破其代谢调节使Lys、Met、Thr、Ile大量积累带来困难。 例如谷氨酸棒杆菌的Asp族氨基酸合成代谢途径中 第三节 影响酶分子数量的调节方式 影响细胞内酶分子数量的因素很多，酶的阻遏和诱导，细胞分裂，酶分子的降解等都会使酶分子数改变，但主要调节方式是阻遏、诱导。 L-Thr是Ile的前体，丙酮酸是缬氨酸的直接前体（a-酮异己酸是Leu的前体）。这三种氨基酸合成中有4种酶是共用的，特别是分支链氨基酸转氨酶是三种氨基酸合成都需要。这些共用酶 受Ile、Val、leu的阻遏。 * * *