微生物代謝代謝控制育種

1、關(guān)于微生物代謝代謝控制育種第1頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三Contents概 論微生物的代謝調(diào)控代謝調(diào)節(jié)控制育種次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)控制第2頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第一節(jié) 概 論初級(jí)代謝：微生物從外界吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)和能量的過(guò)程，稱為初級(jí)代謝。初級(jí)代謝系統(tǒng)、代謝途徑和初級(jí)代謝產(chǎn)物在各類生物中基本相同。它是一類普遍存在于各類生物中的一種基本代謝類型。 一、初級(jí)代謝和初級(jí)代謝物第3頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 非細(xì)胞生物（如病毒）雖然不具備完整的初級(jí)代

2、謝系統(tǒng)，但它們?nèi)跃哂胁糠值某跫?jí)代謝系統(tǒng)和具有利用宿主代謝系統(tǒng)完成本身的初級(jí)代謝過(guò)程的能力。初級(jí)代謝產(chǎn)物:如單糖或單糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等單體以及由它們組成的各種大分子聚合物，蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等通常都是機(jī)體生存必不可少的物質(zhì)。第4頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 次級(jí)代謝：某些生物為了避免在初級(jí)代謝過(guò)程某種中間產(chǎn)物積累所造成的不利作用而產(chǎn)生的一類有利于生存的代謝類型。可以認(rèn)為是某些生物在一定條件下通過(guò)突變獲得的一種適應(yīng)生存的方式。通過(guò)次級(jí)代謝合成的產(chǎn)物通常稱為次級(jí)代謝產(chǎn)物，大多是分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素

3、等類型。二、次級(jí)代謝產(chǎn)物和次級(jí)代謝第5頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 灰黃青霉在CzapekDox培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)可以合成灰黃霉素，在Raulin培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)則合成褐菌素； 產(chǎn)黃青霉在在Raulin中培養(yǎng)時(shí)可以合成青霉酸。但在CzapekDox中培養(yǎng)則不產(chǎn)青霉酸。 Penicillium urticae在含有0.510-8M的鋅離子的Czapek培養(yǎng)基里培養(yǎng)時(shí)合成的主要次級(jí)代謝產(chǎn)物是6-氨基水楊酸，但在含0.510-6M的鋅離子的Czapek培養(yǎng)基里培養(yǎng)時(shí)不合成6-氨基水楊酸，而合成大量的龍膽醇、甲基醌醇和棒曲霉素。 第6頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，1

4、8點(diǎn)20分，星期三 次級(jí)代謝產(chǎn)物的骨架碳原子的數(shù)量和排列上的微小變化，氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在產(chǎn)物氧化水平上的微小變化都可以導(dǎo)致產(chǎn)生各種各樣的次級(jí)代謝產(chǎn)物。每類常是一群化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的不同成分的混合物。新霉素有4種 桿菌肽有10多種 多粘菌素有10多種 放線菌素有20多種第7頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三次級(jí)代謝產(chǎn)物通常都分泌到胞外，有些與機(jī)體的分化有一定的關(guān)系，并在同其它生物的生存競(jìng)爭(zhēng)中起著重要的作用。許多次級(jí)代謝產(chǎn)物通常對(duì)人類和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大影響。第8頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 初級(jí)代謝系統(tǒng)、代謝途徑和初級(jí)代謝產(chǎn)物

5、在各類生物中基本相同。它是一類普遍存在于各類生物中的一種基本代謝類型。1、存在范圍及產(chǎn)物類型不同 次級(jí)代謝只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中，并且代謝途徑和代謝產(chǎn)物因生物不同而不同，就是同種生物也會(huì)由于培養(yǎng)條件不同而產(chǎn)生不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物。三、 初級(jí)代謝和次級(jí)代謝關(guān)系第9頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三青霉合成青霉素芽孢桿菌合成桿菌肽黑曲霉合成檸檬酸2.不同的微生物可產(chǎn)生不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物第10頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三初級(jí)代謝產(chǎn)物，如蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等都是機(jī)體生存必不可少的物質(zhì)，這些物質(zhì)的合成過(guò)程的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙

6、，輕引起生長(zhǎng)停止、重導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生突變或死亡。次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)于產(chǎn)生者來(lái)說(shuō)，不是生存必需的，即使在次級(jí)代謝的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙。不會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生長(zhǎng)的停止或死亡，至多只是影響機(jī)體合成某種次級(jí)代謝產(chǎn)物的能力。3、對(duì)產(chǎn)生者自身的重要性不同第11頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三初級(jí)代謝自始至終存在于一切生活的機(jī)體中，同機(jī)體的生長(zhǎng)過(guò)程呈平行關(guān)系；次級(jí)代謝則是在機(jī)體生長(zhǎng)的一定時(shí)期內(nèi)（通常是微生物的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末期或穩(wěn)定期）產(chǎn)生的，它與機(jī)體的生長(zhǎng)不呈平行關(guān)系，一般可明顯地表現(xiàn)為機(jī)體的生長(zhǎng)期和次級(jí)代謝產(chǎn)物形成期二個(gè)不同的時(shí)期。4、同微生物生長(zhǎng)過(guò)程的關(guān)系明顯不同第12頁(yè)，共117頁(yè)，2022

7、年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三初級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件的變化敏感性小（即遺傳穩(wěn)定性大），而次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件變化很敏感，其產(chǎn)物的合成往往因環(huán)境條件變化而停止。5、對(duì)環(huán)境條件變化的敏感性第13頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三6、相關(guān)酶的專一性不同催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶往往是一些誘導(dǎo)酶，它們是在產(chǎn)生菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期或穩(wěn)定生長(zhǎng)期里，由于某種中間代謝產(chǎn)物積累而誘導(dǎo)機(jī)體合成的一種能催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶，這些酶通常因環(huán)境條件變化而不能合成。相對(duì)來(lái)說(shuō)催化初級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶專一性強(qiáng)，催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的某些酶專一性不強(qiáng)，因此在某種次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基中加入不同的

8、前體物時(shí)，往往可以導(dǎo)致機(jī)體合成不同類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物。第14頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三7、遺傳控制上既有相同部分，也有不相同部分。相同：同樣受到核內(nèi)DNA控制；不同：次級(jí)代謝產(chǎn)物還受到與初級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成無(wú)關(guān)的遺傳物質(zhì)控制。第15頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第二節(jié) 初級(jí)代謝調(diào)節(jié)控制 代謝途徑的區(qū)域化(細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)代謝途徑的分隔控制) 代謝流向的調(diào)控 代謝速度的控制第16頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三一、代謝途徑的區(qū)域化(一)細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)代謝途徑的分隔控制真核細(xì)胞(如酵母)內(nèi)的各種細(xì)胞器，都是為膜所包圍

9、的特異結(jié)構(gòu)，不同代謝途徑的酶系分別集中在不同的膜結(jié)構(gòu)中。相應(yīng)的底物和產(chǎn)物濃度也都由膜的選擇性透過(guò)機(jī)能加以調(diào)節(jié)。細(xì)胞中所進(jìn)行的錯(cuò)綜復(fù)雜的代謝活動(dòng)猶如一個(gè)大工廠設(shè)有各個(gè)車間一樣，各自獨(dú)立，互相有關(guān)又互不干擾。第17頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三真核微生物第18頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三線粒體:丙酮酸氧化;三羧酸循環(huán);-氧化;呼吸鏈電子傳遞;氧化磷酸化細(xì)胞質(zhì):酵解;磷戊糖途徑;糖原合成;脂肪酸合成;細(xì)胞核:核酸合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng):蛋白質(zhì)合成;磷脂合成第19頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三原核微生物原核微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒(méi)

10、有細(xì)胞器的分化，但不同酶系在胞內(nèi)也有相對(duì)集中的區(qū)域分布，與某一代謝途徑有關(guān)的酶系集中于某一區(qū)域，以保證這一代謝途徑中的酶促反應(yīng)順利進(jìn)行。如與呼吸有關(guān)的酶系集中在細(xì)胞質(zhì)膜上，與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶系則位于核糖核蛋白體上，分解大分子的水解酶，在革蘭氏陰性細(xì)菌里位于細(xì)胞壁與膜間隙中，而革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌則將這些水解酶類分泌于胞外。第20頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三(二)代謝流向的調(diào)控 1.由一個(gè)關(guān)鍵酶控制的可逆反應(yīng) 同一個(gè)酶可以通過(guò)不同輔基(或輔酶)控制代謝物的流向，因而微生物可以通過(guò)不同的輔基來(lái)控制代謝物的流向。2.由兩種酶控制的逆單向反應(yīng) 逆單向反應(yīng)是在生物體代謝的關(guān)鍵

11、部位的某些反應(yīng)，它是由兩種各自不同的酶來(lái)催化的一個(gè)“可逆”反應(yīng)，其中一種酶催化正反應(yīng)，而另一種酶催化逆反應(yīng)，這類反應(yīng)被稱為逆單向反應(yīng). 第21頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三(三)代謝速度的控制在不可逆反應(yīng)中，微生物通過(guò)調(diào)節(jié)酶的活性或酶的數(shù)量來(lái)控制代謝物的流量。酶活性和酶量的調(diào)節(jié)是微生物代謝調(diào)節(jié)的核心。微生物在不同條件下能按照需要，通過(guò)激活或抑制原有酶的活性，或通過(guò)誘導(dǎo)或阻遏酶的合成來(lái)調(diào)節(jié)其代謝速度。 第22頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三酶活性調(diào)節(jié)和酶合成(即酶量)調(diào)節(jié)酶活性調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)代謝途徑中關(guān)鍵酶(或稱限速酶)的活性來(lái)控制酶促反

12、應(yīng)的速率；酶合成(即酶量)調(diào)節(jié)是通過(guò)控制關(guān)鍵酶的酶數(shù)量來(lái)控制酶促反應(yīng)的速率。代謝途徑中的關(guān)鍵酶通常是指催化不可逆反應(yīng)或催化分支代謝途徑中分支點(diǎn)后面第一步反應(yīng)的酶，有時(shí)也指催化代謝途徑中第一步反應(yīng)的酶。第23頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三根據(jù)目前的研究結(jié)果表明，分解代謝中心途徑中的有關(guān)酶調(diào)節(jié)主要是在酶活性水平上進(jìn)行,調(diào)節(jié)的是已有酶分子的活性，是在酶化學(xué)水平上發(fā)生的；外周途徑則主要是在酶合成水平上進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的是酶分子的合成量，是在遺傳學(xué)水平上發(fā)生的；合成代謝途徑中的酶調(diào)節(jié)往往是酶活性與酶合成的調(diào)節(jié)同時(shí)存在。第24頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分

13、，星期三第三節(jié) 酶合成的調(diào)節(jié) 酶合成的調(diào)節(jié)是通過(guò)調(diào)節(jié)酶合成的量來(lái)控制微生物代謝速度的調(diào)節(jié)機(jī)制。這類調(diào)節(jié)在基因轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行，對(duì)代謝活動(dòng)的調(diào)節(jié)是間接的、也是緩慢的。 這是一種在基因水平上（在原核生物中主要在轉(zhuǎn)錄水平上）的代謝調(diào)節(jié)！ 第25頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三酶合成的調(diào)節(jié)主要有兩種類型：酶的誘導(dǎo)和酶的阻遏。凡能促進(jìn)酶生物合成的現(xiàn)象，稱為誘導(dǎo)。能阻礙酶生物合成的現(xiàn)象，則稱為阻遏。第26頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三一 酶的誘導(dǎo) 按照酶的合成與環(huán)境影響的不同關(guān)系，可以將酶分為兩大類，一類稱為組成酶，它們的合成與環(huán)境無(wú)關(guān)，隨菌體形成而

14、合成，是細(xì)胞固有的酶，在菌體內(nèi)的含量相對(duì)穩(wěn)定。如糖酵解途徑(EMP)有關(guān)的酶。另一類酶稱為誘導(dǎo)酶，只有在環(huán)境中存在誘導(dǎo)劑時(shí)，它們才開(kāi)始合成，一旦環(huán)境中沒(méi)有了誘導(dǎo)劑，合成就終止。第27頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三1 誘導(dǎo)酶誘導(dǎo)酶是細(xì)胞為適應(yīng)外來(lái)底物或其結(jié)構(gòu)類似物而臨時(shí)合成的一類酶。能促進(jìn)誘導(dǎo)酶產(chǎn)生的物質(zhì)稱為誘導(dǎo)物，它可以是該酶的底物，也可以是難以代謝的底物類似物或是底物的前體物質(zhì)。第28頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三誘導(dǎo)酶舉例：在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的大腸桿菌(E.coli)培養(yǎng)基中加入乳糖，就會(huì)產(chǎn)生與乳糖代謝有關(guān)的 -半乳糖苷酶和半乳糖苷透過(guò)

15、酶等。這時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)速度和總的蛋白質(zhì)合成速度幾乎沒(méi)有改變，這種環(huán)境物質(zhì)促使微生物細(xì)胞中合成酶蛋白的現(xiàn)象稱為酶的誘導(dǎo)。第29頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第30頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三2 酶的誘導(dǎo)合成類型同時(shí)誘導(dǎo)：即當(dāng)誘導(dǎo)物加入后，微生物能同時(shí)或幾乎同時(shí)誘導(dǎo)幾種酶的合成，它主要存在于短的代謝途徑中。如，將乳糖加入到Ecoli培養(yǎng)基中后，即可同時(shí)誘導(dǎo)出-半乳糖苷透性酶、-半乳糖苷酶和半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶的合成；順序誘導(dǎo)：即先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中間代謝物的酶，以達(dá)到對(duì)較復(fù)雜代謝途徑的分段調(diào)節(jié)。第31頁(yè)，共117頁(yè)，202

16、2年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三3 分解代謝途徑中酶合成的誘導(dǎo)第32頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第33頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第34頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第35頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三二、酶合成的阻遏 在某代謝途徑中，當(dāng)末端產(chǎn)物過(guò)量時(shí)，微生物的調(diào)節(jié)體系就會(huì)阻止代謝途徑中包括關(guān)鍵酶在內(nèi)的一系列酶的合成，從而徹底地控制代謝，減少末端產(chǎn)物生成，這種現(xiàn)象稱為酶合成的阻遏。合成可被阻遏的酶稱為阻遏酶。第36頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分

17、，星期三阻遏的作用和類型在微生物的代謝過(guò)程中，當(dāng)代謝途徑中某末端產(chǎn)物過(guò)量時(shí)，可通過(guò)阻遏作用來(lái)阻礙代謝途徑中包括關(guān)鍵酶在內(nèi)的一系列酶的生物合成，從而更徹底地控制代謝和減少末端產(chǎn)物的合成。阻遏有利于生物體節(jié)省有限的養(yǎng)料和能量。阻遏的類型主要有末端代謝產(chǎn)物阻遏和分解代謝產(chǎn)物阻遏兩種。第37頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三1 末端代謝產(chǎn)物阻遏 由于某代謝途徑末端產(chǎn)物的過(guò)量積累而引起酶合成的(反饋)阻遏稱為末端代謝產(chǎn)物阻遏。通常發(fā)生在合成代謝中，特別是在氨基酸、核苷酸和維生素的合成途徑中十分常見(jiàn)。生物合成末端產(chǎn)物阻遏的特點(diǎn)是同時(shí)阻止合成途徑中所有酶的合成。末端產(chǎn)物阻遏可保證細(xì)

18、胞內(nèi)各種物質(zhì)維持適當(dāng)?shù)臐舛?，在代謝調(diào)節(jié)中有著重要的作用。第38頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第39頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（1）直線式反應(yīng)途徑末端產(chǎn)物阻遏指由某代謝途徑末端產(chǎn)物的過(guò)量累積而引起的阻遏。對(duì)直線式反應(yīng)途徑來(lái)說(shuō)，末端產(chǎn)物阻遏的情況較為簡(jiǎn)單，即產(chǎn)物作用于代謝途徑中的各種酶，使之合成受阻遏。 第40頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（2）對(duì)分支代謝反應(yīng)途徑末端產(chǎn)物阻遏對(duì)分支代謝途徑來(lái)說(shuō)，每種末端產(chǎn)物僅專一地阻遏合成它的那條分支途徑的酶。代謝途徑分支點(diǎn)以前的“公共酶” 受所有分支途徑末端產(chǎn)物的阻遏，

19、此即稱多價(jià)阻遏作用。第41頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第42頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 末端代謝產(chǎn)物阻遏在微生物代謝調(diào)節(jié)中有著重要的作用，它保證了細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)維持適當(dāng)?shù)臐舛?。?dāng)微生物已合成了足量的產(chǎn)物，或外界加入該物質(zhì)后，就停止有關(guān)酶的合成。而缺乏該物質(zhì)時(shí)，又開(kāi)始合成有關(guān)的酶。第43頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 2分解代謝物阻遏 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)同時(shí)存在兩種可利用底物(碳源或氮源)時(shí)，利用快的底物會(huì)阻遏與利用慢的底物有關(guān)的酶合成。研究表明這種阻遏并不是由于快速利用底物直接作用的結(jié)果，而是由這種底物分解過(guò)

20、程中產(chǎn)生的中間代謝物引起的，所以稱為分解代謝物阻遏。第44頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第45頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 分解代謝物阻遏過(guò)去被稱為葡萄糖效應(yīng)。圖 培養(yǎng)基中不同糖對(duì)大腸桿菌生長(zhǎng)速度的影響1.單獨(dú)加入葡萄糖時(shí)，菌體生長(zhǎng)幾乎沒(méi)有延遲期；單獨(dú)加入乳糖時(shí)，菌體生長(zhǎng)有明顯的延遲期；2. 同時(shí)加入葡萄糖和乳糖時(shí)，菌體呈二次生長(zhǎng)第46頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 當(dāng)末端產(chǎn)物D濃度下降時(shí)，第一個(gè)酶恢復(fù)合成，導(dǎo)致中間產(chǎn)物B在胞內(nèi)累積。B濃度的增高，又誘導(dǎo)第二、三個(gè)酶的合成，使途徑逐漸暢通。當(dāng)D濃度上升到

21、一定值時(shí)，第一個(gè)酶的合成受阻，B濃度下降，不再誘導(dǎo)第二、三個(gè)酶的合成，該途徑逐漸阻塞。三 末端產(chǎn)物阻遏與中間產(chǎn)物誘導(dǎo)的混合形式第47頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 酶的誘導(dǎo)、分解代謝物阻遏和末端產(chǎn)物阻遏可以同時(shí)發(fā)生在同一微生物體內(nèi)。當(dāng)某些底物存在時(shí)微生物內(nèi)就會(huì)合成誘導(dǎo)酶，幾種底物同時(shí)存在時(shí)，優(yōu)先利用能被快速或容易代謝的底物；而與代謝較慢的底物有關(guān)酶的合成將被阻遏；當(dāng)末端代謝產(chǎn)物能滿足微生物生長(zhǎng)需要時(shí)，與代謝有關(guān)酶的合成又被終止。第48頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（一）誘導(dǎo)作用（酶合成的誘導(dǎo)作用） 是指培養(yǎng)基中某種基質(zhì)與微生物接觸而增

22、加（誘導(dǎo)）細(xì)胞中相應(yīng)酶的合成速率。誘導(dǎo)的生理作用是可以保證能量與氨基酸不浪費(fèi)，不把它們用于合成那些暫時(shí)無(wú)用的酶上，只有在需要時(shí)細(xì)胞才迅速合成它們。四 酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制-基因表達(dá)的調(diào)控第49頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三1、誘導(dǎo)機(jī)制（操縱子轉(zhuǎn)錄） 1） 操縱子（元） 所謂操縱子（元）是指結(jié)構(gòu)上、功能上相關(guān)基因組成的一個(gè)片段（區(qū)域）。操縱子假說(shuō)認(rèn)為：編碼一系列功能相關(guān)的酶的基因在染色體中緊密排列在一起，且它們的表達(dá)與關(guān)閉是通過(guò)同一控制點(diǎn)協(xié)同進(jìn)行的。 第50頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三每個(gè)操縱子（元）至少由3個(gè)基因組成。（1）啟動(dòng)基因（2

23、）操縱基因 （3）結(jié)構(gòu)基因 調(diào)節(jié)基因（R.I.C）:有兩個(gè)特殊的位點(diǎn)，分別與操縱基因和效應(yīng)物結(jié)合。這些基因形成整套調(diào)節(jié)控制機(jī)制，才能使生命系統(tǒng)在功能上有序、有效及開(kāi)放。 第51頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三啟動(dòng)基因（Promoter gene） 啟動(dòng)子（基因）含有兩個(gè)和RNA多聚酶結(jié)合的順序，一個(gè)集中在RNA多聚酶起始位置前約10個(gè)堿基對(duì)，另一個(gè)則集中在這個(gè)位置前35個(gè)堿基對(duì)，當(dāng)RNA多聚酶與啟動(dòng)子接觸并結(jié)合上去，mRNA合成即開(kāi)始。 如阻遏物與操作基因結(jié)合，則RNA聚合酶就不能和操作基因結(jié)合，就不能向前移動(dòng)，也就不能轉(zhuǎn)錄出互補(bǔ)于結(jié)構(gòu)基因的DNA順序的mRNA，也

24、就沒(méi)有酶的生成。而在E.coli中啟動(dòng)基因必須經(jīng)過(guò)激活后，才能啟動(dòng)。 第52頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三操縱基因（Operator gene） 是操縱子中一個(gè)成員，它能控制決定蛋白質(zhì)（酶）的氨基酸順序的一整套結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄，而操縱基因可受調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的阻遏物所阻遏，許多情況下，單個(gè)操縱基因可以控制一個(gè)或一個(gè)以上（多個(gè)）結(jié)構(gòu)基因。 第53頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三結(jié)構(gòu)基因（Structural gene） 是指在操縱基因鄰近（一般在下游處）存在一個(gè)或多個(gè)基因，它編碼不起調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用的蛋白質(zhì)，如酶、膜蛋白和核糖體等。一部分結(jié)構(gòu)基因的

25、RNA合成速度精確地被控制，但許多結(jié)構(gòu)基因以一種（或多或少）不變的速度持續(xù)地轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息，生成相應(yīng)的信使RNA（mRNA）進(jìn)而轉(zhuǎn)譯成特定的酶（蛋白質(zhì)）。第54頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三操縱子分兩類:誘導(dǎo)型操縱子：當(dāng)存在誘導(dǎo)物（一種效應(yīng)物）時(shí)，其轉(zhuǎn)錄頻率才最高，并隨之轉(zhuǎn)譯出大量誘導(dǎo)酶，出現(xiàn)誘導(dǎo)現(xiàn)象。阻遏型操縱子：當(dāng)缺乏輔阻遏物（一種效應(yīng)物）時(shí)，其轉(zhuǎn)錄頻率才最高。由阻遏型操縱子所編碼的酶的合成，只有通過(guò)去阻遏作用才能起動(dòng)。第55頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三調(diào)節(jié)基因（R.I.C ） 它能編碼、調(diào)節(jié)（阻遏）蛋白，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有兩種調(diào)

26、節(jié)蛋白： 1.陰性（負(fù)作用）調(diào)節(jié)蛋白（Negatire-acting protein），此種調(diào)節(jié)蛋白也稱為阻遏物。 2.正作用調(diào)節(jié)蛋白（Positire-acting-protein）,此種調(diào)節(jié)蛋白也稱為激活因子。 第56頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（1）調(diào)節(jié)蛋白 是一類變構(gòu)蛋白，它有兩個(gè)特殊位點(diǎn)，其一可與操縱基因結(jié)合，另一位點(diǎn)則可與效應(yīng)物相結(jié)合。當(dāng)調(diào)節(jié)蛋白與效應(yīng)物結(jié)合后，就發(fā)生變構(gòu)作用。有的調(diào)節(jié)蛋白在其變構(gòu)后可提高與操縱基因的結(jié)合能力，有的則會(huì)降低其結(jié)合能力。第57頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（2）效應(yīng)物 是一類低分子量的信號(hào)物

27、質(zhì)（如糖類及其衍生物、氨基酸和核苷酸等），包括誘導(dǎo)物和輔阻遏物兩種，它們可與調(diào)節(jié)蛋白相結(jié)合以使后者發(fā)生變構(gòu)作用，并進(jìn)一步提高或降低與操縱基因的結(jié)合能力。第58頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三調(diào)節(jié)基因阻遏蛋白誘導(dǎo)物阻遏蛋白不能阻擋操縱基因基因表達(dá)（無(wú)活性） （有活性）酶合成的誘導(dǎo)機(jī)理第59頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三調(diào)節(jié)基因 阻遏蛋白 阻遏物阻遏蛋白阻擋操縱基因基因不表達(dá)（無(wú)活性）（有活性）實(shí)例：大腸桿菌乳糖操縱子（如圖）酶合成的阻遏機(jī)理第60頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型B.有活性

28、阻遏蛋白加誘導(dǎo)劑A.有活性阻遏蛋白C.無(wú)活性阻遏蛋白D.無(wú)活性阻遏蛋白加輔阻遏劑操縱基因啟動(dòng)基因調(diào)節(jié)基因結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白(有活性)阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)誘導(dǎo)物誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合, 結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá)阻遏蛋白(無(wú)活性)酶蛋白mRNA代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因,結(jié)構(gòu)基因不表達(dá)代謝產(chǎn)物第61頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三乳糖操縱子的負(fù)調(diào)控調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白（有活性）基 因 關(guān) 閉啟

29、動(dòng)子ORPLacZLacYLaca調(diào)節(jié)基因操縱基因乳糖結(jié)構(gòu)基因啟動(dòng)子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白（無(wú)活性） 基 因 表達(dá)mRNAA、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)B、乳糖酶的誘導(dǎo) 乳糖 阻遏蛋白（有活性）第62頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三乳糖操縱子的正調(diào)控RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基 因 表達(dá)CAP基因結(jié)構(gòu)基因TCAPOCAP結(jié)合部位 RNA聚合酶TcAMP -CAPP葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（catabolic

30、gene activation protein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)第63頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第四節(jié) 酶活性的調(diào)節(jié) 通過(guò)改變酶分子的活性來(lái)調(diào)節(jié)代謝速度的調(diào)節(jié)方式稱為酶活性的調(diào)節(jié)。包括酶活性的激活和抑制。酶活性的激活指在分解代謝途徑中，后面的反應(yīng)可被較前面的中間產(chǎn)物所促進(jìn)。這種調(diào)節(jié)方式更直接,且見(jiàn)效快, 是發(fā)生在蛋白質(zhì)水平上的調(diào)節(jié)。第64頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三蛋白質(zhì)水平上的調(diào)節(jié) 蛋白質(zhì)水平上的調(diào)節(jié)就是通過(guò)調(diào)節(jié)酶分子的活性來(lái)調(diào)節(jié)代謝中間物和能量的產(chǎn)生和消耗速度，這種調(diào)節(jié)是因蛋白質(zhì)（酶）分子構(gòu)象的變化而實(shí)現(xiàn)的

31、，其特點(diǎn)是響應(yīng)快。 第65頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活力的方式有以下幾種形式：(1) 抑制作用簡(jiǎn)單抑制指一種代謝產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)累積多時(shí)，由于物質(zhì)作用定律的關(guān)系，可抑制其本身的形成。 反饋抑制是指酶促反應(yīng)終產(chǎn)物對(duì)酶活力的抑制。(2) 活化作用機(jī)體為了使代謝正常也用增進(jìn)酶活力的方式進(jìn)行代謝調(diào)節(jié)。第66頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三一 酶活性的調(diào)控方式1 .在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性 幾個(gè)酶或十幾個(gè)酶前后配合，完成一系列代謝反應(yīng)，形成一條代謝途徑。在一條代謝途徑中，常常是前一個(gè)酶促反應(yīng)的產(chǎn)物，便是下一個(gè)酶促反應(yīng)的底物。第67

32、頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三反饋抑制 一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時(shí)可與該代謝途徑的第一步反應(yīng)的酶相結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果使這個(gè)酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來(lái)。這種情況稱為“反饋抑制 ”。 第68頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第69頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三反饋激活和前饋激活把產(chǎn)物對(duì)酶的影響稱為反饋，底物對(duì)酶的影響稱為前饋。前饋?zhàn)饔靡话闶羌せ蠲傅幕钚?。在分解代謝中，后面的反應(yīng)可被較前面反應(yīng)的中間產(chǎn)物所促進(jìn)，如糞鏈球菌的乳酸脫氫酶活性可被1,6-二磷酸果糖所激活；又如在粗糙脈孢霉培養(yǎng)時(shí)，檸檬酸會(huì)

33、促進(jìn)異檸檬酸脫氫酶活性。第70頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三酶的反饋激活葡萄糖草酰乙酸丙酮酸羧化酶乙酰CoA活化磷酸烯醇式丙酮酸檸檬酸-酮戊二酸1，6-二磷酸果糖第71頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三前饋激活第72頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三2.共價(jià)調(diào)節(jié) 在酶分子上以共價(jià)鍵連上或脫下某種特殊化學(xué)基團(tuán)所引起的酶分子活性改變,稱為酶的共價(jià)調(diào)節(jié)，也稱共價(jià)修飾。 共價(jià)修飾的結(jié)果，使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶活性發(fā)生改變。值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時(shí)，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時(shí)，是非共價(jià)結(jié)合，是可逆的。第73頁(yè)，共11

34、7頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三3 競(jìng)爭(zhēng)性抑制 有的酶在遇到一些化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時(shí)，這些類似物與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心，亦會(huì)表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。這種情況稱為酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制。 第74頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在結(jié)構(gòu)上與底物相似第75頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三二 調(diào)節(jié)酶 某些酶的活性受到底物或產(chǎn)物或其結(jié)構(gòu)類似物的影響，這些酶稱為調(diào)節(jié)酶。 這種影響可以是激活、也可以是抑制酶活性。 激活過(guò)程的效應(yīng)物稱為激活劑，而抑制過(guò)程的效應(yīng)物稱為抑制劑。 調(diào)節(jié)酶通常是變構(gòu)酶，一般具有多個(gè)亞基，包括催化

35、亞基和調(diào)節(jié)亞基。第76頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三1變構(gòu)作用與變構(gòu)酶效應(yīng)物如代謝產(chǎn)物，能與酶分子上的非催化部位(調(diào)節(jié)位)作用，使酶蛋白分子發(fā)生構(gòu)象改變，從而改變酶活性(激活或抑制)，這類調(diào)節(jié)稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)或別位調(diào)節(jié)。能接受這種變構(gòu)作用的酶稱為變構(gòu)酶或別位酶，能使酶起變構(gòu)作用的物質(zhì)（效應(yīng)物）稱為變構(gòu)劑。第77頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三2 酶活性調(diào)節(jié)的機(jī)制-變構(gòu)作用代謝物別構(gòu)中心活性中心第78頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三3 變構(gòu)酶的激活和抑制過(guò)程圖 變構(gòu)酶受效應(yīng)物的調(diào)節(jié)過(guò)程1. 激活劑激活無(wú)活性的酶；2

36、 .抑制劑抑制有活性的酶第79頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第一個(gè)酶（有活性）第一個(gè)酶（無(wú)活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物） 結(jié)合在調(diào)節(jié)中心第80頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三三 代謝途徑中酶活性的調(diào)節(jié)直線式代謝途徑（只有一個(gè)終端產(chǎn)物，沒(méi)有分支）的反饋控制分支代謝途徑（多個(gè)終端產(chǎn)物，有分支的）的反饋控制 輔因子對(duì)酶活性的調(diào)節(jié)第81頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（一）直線式代謝途徑的反饋控制當(dāng)末端代謝產(chǎn)物達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)反饋控制該代謝途徑。末端產(chǎn)物抑制一般是抑制該途徑第一個(gè)酶的活性（反饋?zhàn)瓒粢话闶亲柚乖撏緩街?/p>

37、所有酶的合成）。第82頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 例：蘇氨酸是合成異亮氨酸的前體，在培養(yǎng)基中給蘇氨酸缺陷型大腸桿菌補(bǔ)充蘇氨酸時(shí)，該菌株可以合成異亮氨酸，但若同時(shí)在培養(yǎng)基中添加異亮氨酸，就不能利用蘇氨酸合成異亮氨酸，異亮氨酸抑制了由蘇氨酸轉(zhuǎn)化為異亮氨酸途徑的第一個(gè)酶，即L-蘇氨酸脫氨酶.第83頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第84頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 大腸桿菌中由氨甲酰磷酸和天門冬氨酸合成胞嘧啶核苷三磷酸(CTP)時(shí)需要七種酶，當(dāng)CTP達(dá)到一定濃度后，便反饋抑制催化第一個(gè)反應(yīng)的酶，即天門冬氨酸轉(zhuǎn)

38、氨甲酰酶。第85頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（二）分支代謝途徑的反饋控制 由幾種末端代謝產(chǎn)物共同對(duì)生物合成途徑進(jìn)行控制的體系較為復(fù)雜。即便是同一代謝途徑，不同菌種也會(huì)有不同的控制模式。這些控制可以是反饋抑制或反饋?zhàn)瓒魡为?dú)作用的結(jié)果，也可以是兩者共同作用的結(jié)果。第86頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 多終產(chǎn)物控制:催化分支途徑共同部分的初始酶，在僅一種終產(chǎn)物過(guò)剩時(shí)，完全不受或微弱或部分地反饋抑制（或阻遏），只是在多數(shù)終產(chǎn)物共存下才強(qiáng)烈地控制。有以下幾種情況： 協(xié)同（或多價(jià)）反饋抑制： 合作（或增效）反饋抑制： 積累反饋抑制： 順序反饋抑

39、制 同功酶控制：第87頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三1協(xié)同或多價(jià)反饋控制 分支代謝途徑的幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，該途徑的第一個(gè)酶才會(huì)受到反饋抑制。 如多粘芽孢桿菌在合成天門冬氨酸族氨基酸時(shí)，天門冬氨酸激酶受賴氨酸和蘇氨酸的協(xié)同反饋抑制。如果僅是蘇氨酸或賴氨酸過(guò)量，并不能引起抑制作用。 第88頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三問(wèn)題？對(duì)多粘芽孢桿菌誘變后篩選什么樣的突變類型，才能大量積累賴氨酸？第89頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三協(xié)同調(diào)節(jié)示意圖ABGFJDCH-E1E3E2-第90頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月

40、20日，18點(diǎn)20分，星期三2合作反饋控制（增效） 與協(xié)同反饋控制類似，但是該體系中的末端產(chǎn)物都有較弱的獨(dú)立控制作用。當(dāng)所有的末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)剩時(shí)，會(huì)導(dǎo)致增效的抑制或阻遏，即比各自獨(dú)立過(guò)量時(shí)的總和還要大。當(dāng)只有一個(gè)末端產(chǎn)物(圖中的D)過(guò)量時(shí)，緊接著分支點(diǎn)(圖中的B)后的反饋控制立即起作用，限制該末端產(chǎn)物的合成，代謝將轉(zhuǎn)向細(xì)胞需要合成的其它產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行(圖中的F)。第91頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第92頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 3 累積反饋控制 每個(gè)分支途徑的末端產(chǎn)物是以一定百分比控制該途徑第一個(gè)共同的酶所催化的反應(yīng)。當(dāng)幾個(gè)末端

41、產(chǎn)物同時(shí)存在時(shí)，它們對(duì)酶反應(yīng)的抑制是累積的，各末端產(chǎn)物之間既無(wú)協(xié)同效應(yīng)，也無(wú)拮抗作用。如圖所示，E和G分別獨(dú)立地抑制第一個(gè)酶活性的20%和50%。而每個(gè)末端產(chǎn)物肯定會(huì)對(duì)緊接分支點(diǎn)B后的反應(yīng)控制，以使共同的中間產(chǎn)物B不再用于已過(guò)量的產(chǎn)物合成。第93頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三累積反饋抑制示意圖第94頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 累積反饋抑制最早在大腸桿菌的谷氨酰胺合成酶調(diào)節(jié)中發(fā)現(xiàn)。該酶受8個(gè)最終產(chǎn)物的累積反饋抑制，只有當(dāng)它們同時(shí)存在時(shí)，酶活性才會(huì)被完全抑制。如色氨酸單獨(dú)存在時(shí)，可抑制酶活性的16%，CTP為14%，氨基甲酰磷酸為13

42、%，AMP為41%，這4種產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，酶活性被抑制63%。所剩的37%酶活性則受到其它四種產(chǎn)物的累積抑制。第95頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 4順序反饋控制 直接對(duì)第一個(gè)共同的酶起控制作用的并不是末端產(chǎn)物，而是分支點(diǎn)上的中間產(chǎn)物。每個(gè)末端產(chǎn)物均對(duì)緊接分支點(diǎn)B后導(dǎo)向各自分支途徑的酶進(jìn)行控制，E抑制C向D反應(yīng)，G抑制C向F反應(yīng)，E、G單獨(dú)或兩者共同的抑制作用將導(dǎo)致C的積累，過(guò)量的C又會(huì)抑制A向C反應(yīng)。 第96頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第97頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三芳香族氨基酸合成的順序反饋調(diào)節(jié)

43、枯草芽孢桿菌芳香族氨基酸第98頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三 5同工酶控制 不同的同工酶可能受各不相同的末端產(chǎn)物控制。如果緊接分支點(diǎn)后的酶受其對(duì)應(yīng)的末端產(chǎn)物控制，那么，同工酶控制體系將更有效。如圖從A到B反應(yīng)由同工酶a和b催化，當(dāng)末端產(chǎn)物F過(guò)量時(shí)，受F 控制的從A到B的同工酶b和從B到E的酶被抑制，而同工酶a不受影響，使A能順利合成D，因此，F(xiàn)的過(guò)量不會(huì)干擾D的合成。同樣道理，D的過(guò)量也不會(huì)干擾F的合成。第99頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三同工酶反饋抑制示意圖ABGFJDCH-E1E2E3E4第100頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月2

44、0日，18點(diǎn)20分，星期三 大腸桿菌有三個(gè)天門冬氨酸激酶和兩個(gè)高絲氨酸脫氫酶參與催化賴氨酸和蘇氨酸的合成。天冬氨酸激酶和高絲氨酸脫氫酶可被蘇氨酸抑制和阻遏，高絲氨酸脫氫酶可被甲硫氨酸阻遏，天冬氨酸激酶可被賴氨酸抑制和阻遏，見(jiàn)圖。E表示末端產(chǎn)物反饋抑制；R表示末端產(chǎn)物反饋?zhàn)瓒舻?01頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三6.代謝互鎖第102頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三（三） 輔因子對(duì)酶活性的調(diào)節(jié) 能荷對(duì)代謝的調(diào)節(jié) NADH/NAD+對(duì)代謝的調(diào)節(jié) 金屬離子濃度對(duì)代謝的調(diào)節(jié)第103頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三能荷對(duì)

45、代謝的調(diào)節(jié)糖代謝的調(diào)節(jié)主要受能荷的控制，也就是受細(xì)胞內(nèi)能量水平的控制。糖代謝最重要的生理功能是以ATP的形式供給能量，在葡萄糖氧化過(guò)程中，中間產(chǎn)物積累或減少時(shí)，進(jìn)而引起能荷的變化，造成代謝終產(chǎn)物ATP的過(guò)剩或減少，這些中間產(chǎn)物和腺嘌呤核苷酸(ATP、ADP、AMP)通過(guò)抑制或激活糖代謝各階段關(guān)鍵酶活性來(lái)調(diào)節(jié)能量的生成。第104頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三第105頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三能荷(Energy charge)能荷=(ATP)+1/2(ADP)/(ATP)+(ADP)+(AMP)當(dāng)細(xì)胞全部是ATP時(shí),能荷最大,為100%當(dāng)細(xì)胞全部是AMP 時(shí),能荷最小,為0當(dāng)細(xì)胞全部是ADP 時(shí),能荷為50% 第106頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)20分，星期三能荷太低時(shí)當(dāng)生物體內(nèi)生物合成或其它需能反應(yīng)加強(qiáng)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)ATP分解生成ADP或AMP，ATP減少，ADP或AMP增加，即能荷降低，就會(huì)激活某些催化糖類分解的酶或解除ATP對(duì)這些酶的抑制(如糖元磷酸化酶、磷酸果糖澈酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶等)，并抑制糖元合成的酶(如糖元合成酶、果糖-1，6-二磷酸酯酶等)，從而加速酵解、TCA環(huán)產(chǎn)生能量，通過(guò)氧化磷酸化作用生成ATP。 第107頁(yè)，共117頁(yè)，2022年，