《生物合成途径的代谢调控终产物阻遏》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物合成途径的代谢调控终产物阻遏（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、(一一)、生物合成途径的代、生物合成途径的代谢调控；控； 1、终产物阻遏物阻遏（end product repression) 终产物阻遏物阻遏该途径所有途径所有酶的合成。的合成。 2、反、反馈（feedback)或或变构抑制构抑制(allosteric inhibition)： 终产物物对该合成途径第一合成途径第一酶合成的抑制合成的抑制A B C DE1E2E3Gene1 Gene2Gene3终产物反物反馈抑制抑制mRNA合成被阻遏合成被阻遏DNAmRNA总结1、酶的的诱导（enzyme induction): 底物或其底物或其结构构类似物活化与降解有关的似物活化与降解有关的酶。 乳糖操乳糖
2、操纵子学子学说。 2、分解代、分解代谢产物阻遏物阻遏（catabolite repression) ： 葡萄糖阻遏大量其他葡萄糖阻遏大量其他诱导酶的合成。的合成。(二二)、分解途径的代、分解途径的代谢调控：控：三、代谢的人工控制及其在发酵三、代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用工业中的应用工业发酵的目的工业发酵的目的：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。代谢的人工控制代谢的人工控制：人为地打破微生物的代谢控制体系，使：人为地打破微生物的代谢控制体系，使代谢朝着人们希望的方向进行。代谢朝着人们希望的方向进行。人工控制代谢的手段人工控制代谢的手段： 改变微生物
3、遗传特性改变微生物遗传特性(遗传学方法）；遗传学方法）； 控制发酵条件（生物化学方法）；控制发酵条件（生物化学方法）； 改变细胞膜透性；改变细胞膜透性；（1）对于直线式代谢途径：选育营养缺）对于直线式代谢途径：选育营养缺陷性突变株只能积累中间代谢产物陷性突变株只能积累中间代谢产物 A a B b C c D d E 营养缺陷型菌株的应用营养缺陷型菌株的应用 末端产物末端产物E对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给E，使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制），使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制），这样才能有
4、利于菌株积累中间产物，这样才能有利于菌株积累中间产物C 。1.遗传学方法遗传学方法(2) 分支代谢途径：情况较复杂，可利分支代谢途径：情况较复杂，可利用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵生产中间产物生产中间产物A B CDEFG分支途径分支途径赖氨酸发酵赖氨酸发酵: :谷氨酸棒杆菌的谷氨酸棒杆菌的Hom分支途径分支途径肌苷酸发酵肌苷酸发酵（IMPIMP合成途径的代谢调控）合成途径的代谢调控）调控理论的实践应用调控理论的实践应用1.2 抗反馈控制突变株的应用抗反馈控制突变株的应用抗反馈控制突变株抗
5、反馈控制突变株是指对反馈抑制不敏感或是指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。抗反馈控制突变株可以从抗反馈控制突变株可以从终产物结构类似物抗性终产物结构类似物抗性突变株突变株和和营养缺陷性回复突变株营养缺陷性回复突变株中获得。中获得。获得方法及其原理：获得方法及其原理：目标产物目标产物结构类似物结构类似物赖氨酸赖氨酸S-S-（2 2氨基乙基）氨基乙基）-L-L半胱半胱氨酸氨酸-(AEC)-(AEC)苏氨酸苏氨酸 - -氨基氨基- - - -羟基戊酸羟基戊酸（AHV)AHV)异亮氨酸异亮氨酸乙硫氨酸乙硫氨酸精氨酸精氨酸D-D-精氨酸精氨酸苯丙氨酸苯
6、丙氨酸对氟苯丙氨酸对氟苯丙氨酸选育组成型突变株和超产突变株选育组成型突变株和超产突变株如果调节基因发生突变，以至产生无效的阻遏物而如果调节基因发生突变，以至产生无效的阻遏物而不能和操纵基因结合，或操纵基因突变，从而造成不能和操纵基因结合，或操纵基因突变，从而造成结构基因不受控制的转录，酶结构基因不受控制的转录，酶 的生成将不再需要的生成将不再需要诱导剂或不再被末端产物或分解代谢物阻遏，这样诱导剂或不再被末端产物或分解代谢物阻遏，这样的突变株称为的突变株称为 组成型突变株组成型突变株。少数情况下，组成。少数情况下，组成型突变株可产生大量的、比亲本高的多的酶，这种型突变株可产生大量的、比亲本高的多
7、的酶，这种突变株称为突变株称为超产突变株超产突变株。 DA B C E F（二）生物化学方法（二）生物化学方法1. 1. 添加前体绕过反馈控制点添加前体绕过反馈控制点：亦能使某种代谢产物大量产生：亦能使某种代谢产物大量产生(-)(-)(-)2. 2. 添加诱导剂添加诱导剂：从提高诱导酶合成量来说，最好的诱导剂往往：从提高诱导酶合成量来说，最好的诱导剂往往不是该酶的底物，而是底物的衍生物，不是该酶的底物，而是底物的衍生物，3. 3. 发酵与分离过程耦合发酵与分离过程耦合：4. 4. 控制发酵的培养基成分控制发酵的培养基成分：（三）控制细胞膜渗透性（三）控制细胞膜渗透性使胞内的代谢产物迅速渗漏出去
8、使胞内的代谢产物迅速渗漏出去,解除末端产物的反馈抑制。解除末端产物的反馈抑制。 1. 用生理学手段用生理学手段 直接抑制膜的合成或使膜受缺损直接抑制膜的合成或使膜受缺损 如如: 在在Glu发发酵酵中中把把生生物物素素浓浓度度控控制制在在亚亚适适量量可可大大量量分分泌泌Glu；控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性；控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性；当培养液中生物素含量较高时采用当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素适量添加青霉素的方法；的方法；再再如如：产产氨氨短短杆杆菌菌的的核核苷苷酸酸发发酵酵中中控控制制因因素素是是Mn2+； Mn2+的的作用与生物素相
9、似。作用与生物素相似。2. 利用膜缺损突变株利用膜缺损突变株 油酸缺陷型、甘油缺陷型油酸缺陷型、甘油缺陷型如如:用用谷谷氨氨酸酸生生产产菌菌的的油油酸酸缺缺陷陷型型，培培养养过过程程中中，有有限限制制地地添添加加油油酸酸，合合成成有有缺缺损损的的膜膜，使使细细胞胞膜膜发发生生渗渗漏漏而而提提高高谷谷氨氨酸酸产量。产量。甘甘油油缺缺陷陷型型菌菌株株的的细细胞胞膜膜中中磷磷脂脂含含量量比比野野生生型型菌菌株株低低，易易造造成成谷谷氨氨酸酸大大量量渗渗漏漏。应应用用甘甘油油缺缺陷陷型型菌菌株株，就就是是在在生生物物素素或或油酸过量的情况下，也可以获得大量谷氨酸。油酸过量的情况下，也可以获得大量谷氨酸。
