第六节 代谢调节课件

第六节代谢调节代

谢

调

节第六节代谢调节温敏突变株的筛选定义诱变富集筛选抗生素法过滤或离心法H3前体法第六节代谢调节重层琼脂法多次分离敏感菌离心上清为高效价噬菌体效价测定诱变平板分离摇瓶分离抗性测定被感染后的噬菌斑敏感菌纯化高效价噬菌体的制备效价(U/ml)=平均每皿噬菌斑数×稀释倍数÷取样量第六节代谢调节第八章工业微生物代谢控制育种生物合成途径代谢调节机制解除或绕过代谢途径有用产物大量积累第六节代谢调节第一节概论新陈代谢：初级代谢次级代谢第六节代谢调节一、初级代谢（primarymatabolism）

通常把微生物产生的对自身生长和繁殖必须的物质称为初级代谢产物。而产生这些物质的代谢体系称为初级代谢。分解代谢体系素材性生物合成结构性生物合成体系第六节代谢调节二、次级代谢（secondarymatabolism）

次级代谢产物是指对产生他们的生物体本身不需要的一种产物。第六节代谢调节三、初级代谢与次级代谢的关系次级代谢是初级代谢衍生出来的。基本代谢途径有7种：葡萄糖碳架掺入途径莽草酸途径与核苷有关的途径聚酮体和聚丙酸途径由氨基酸衍生途径甲羟戊酸途径其他复合途径第六节代谢调节第二节初级代谢的调节控制酶合成量调节（反馈阻遏）酶活力调节（反馈抑制）第六节代谢调节一、基本概念1诱导（Induction）同时诱导顺序诱导2阻遏（Repression）末端产物阻遏（endproductrepression）分解代谢阻遏（cataboliterepression）第六节代谢调节ＩoperonpromoteroperatorpOZYRegulatorgenestucturegeneRegulatoryproteinEffectorinducercorepressorrepressoraporepressor酶合成调节操纵子第六节代谢调节ＩoperonpromoteroperatorpOZYRegulatorgenestucturegeneRegulatoryproteininducerrepressorRNAploymaseCAP或CRPcAMP+诱导型操纵子第六节代谢调节ＩoperonpromoteroperatorpOZYRegulatorgenestucturegeneRegulatoryproteincorepressoraporepressorRNAploymase阻遏操纵子第六节代谢调节二、酶活性的调节前体激活：指在分解代谢途径中，后面的反应可被较前面的中间产物所促进。反馈抑制：指某代谢途径的末端产物过量时，这个产物可反过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促进整个反应过程减慢或停止从而避免了末端产物过量积累。第六节代谢调节（一）反馈抑制类型（1）直线式代谢途径中的反馈抑制苏氨酸α-酮丁酸异亮氨酸苏氨酸脱氢酶反馈抑制第六节代谢调节（2）分支代谢途径中的反馈抑制优先合成：分支途径中一个终产物优先合成，浓度过量后，抑制自身合成途径，使代谢转向合成另一个终产物。例如黄色短杆菌优先合成谷氨酸，当谷氨酸过量后，使代谢转向合成天冬氨酸。第六节代谢调节ABＣＤＦEGＩJ协同反馈抑制（concertedfeedbackinhibition）合作反馈抑制累积反馈抑制顺序反馈抑制ABＣＤＦEGABＣＤＦEGABＣＤＦEG第六节代谢调节同功酶调节(isoenzyme)ABＣＤＦEG第六节代谢调节（二）反馈阻遏和反馈抑制的比较反馈阻遏反馈抑制调节对象调控开关调控的水平调控的方式调控的动作形成的控制酶的合成终产物浓度DNAmRNA蛋白质终产物与阻遏蛋白亲和力阻遏蛋白与操纵基因结合不能合成RNA开关控制酶活性终产物浓度酶蛋白构象终产物与变构亲和力酶构象发生变化控制酶活性的大小第六节代谢调节第三节次级代谢的调节控制

抗生素的生物合成途径中，反馈调节作用包括：抗生素本身积累就能起反馈调节作用初级代谢产物作为抗生素合成的前体，当其受到反馈调节时，必然会影响抗生素的合成。第六节代谢调节一、次级代谢产物的诱导调节诱导机制可能按两种方式进行：诱导物刺激影响初级代谢造成代谢流改变大量合成次级代谢产物诱导物次级代谢物合成酶的合成大量合成次级代谢产物第六节代谢调节二、次级代谢产物碳源分解调节

抗生素受碳源分解调节的机制，存在两种解释：第一，可能与菌体生长速率控制抗生素合成有关，菌体生长最好的碳源能抑制抗生素合成。第二，可能与分解代谢产物的堆积浓度有关。第六节代谢调节三、次级代谢产物氮源调节

主要指含氮底物的酶的合成受快速利用的氮源，尤其是氨的阻遏。（如蛋白酶、硝酸还原酶、酰胺酶、组氨酸酶和脲酶）例证：铵盐有利于灰色链霉菌的迅速生长，不利于链霉素的合成。脯氨酸和黄豆饼粉起到良好作用。红霉素生产时加入NH4Cl甘氨酸和大豆饼粉会使产量下降。第六节代谢调节四、次级代谢的反馈调节（一）次级代谢自身产物的反馈调节抗生素对自身产物的抑制有一定的规律：抑制特定产生菌合成抗生素所需浓度与生产水平具有相关性，一般产生菌产量高，对自身抗生素的耐受性强，反之则越敏感。第六节代谢调节（二）分支代谢中初级代谢物的反馈调节对次级代谢的影响第一种方式：次级途径和初级途径具有共同的分叉中间体，由分叉中间体产生的初级代谢终产物的反馈调节可能影响次级代谢产物的形成第二种方式：在抗生素生物合成途径中，初级代谢的终产物作为前体合成次级代谢产物。终产物受初级代谢反馈调节，因而，势必影响抗生素的合成。第六节代谢调节例１α酮戊二酸+乙酰辅酶A高柠檬酸α－氨基己二酸赖氨酸苄基青霉素缬氨酸掺入同型柠檬酸合成酶第六节代谢调节例2赤藓糖4磷酸+磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸预苯酸L-苏对氨基苯丝氨酸DAPH分支酸L-对氨基苯丙氨酸氯霉素酪氨酸邻氨基苯甲酸色氨酸PABA杀假丝菌素苯丙氨酸第六节代谢调节五、磷酸盐的调节

已发现过量的磷酸盐对四环类、氨基糖苷类和多烯大环内酯类等32种抗生素的合成产生阻抑作用。磷酸盐浓度0.3~10mmol/L促进生长

>10mmol/L产生阻遏机制：直