微生物的代谢调节.ppt
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有2种情况
①在分支代谢途径中有2个或2个以上终产物同时过量 时(E，G)，可抑制共同途径的起始步骤，单独过量时 不表现抑制作用（协同反馈抑制或多价反馈抑制）。
第二节 酶活性的调节
酶活性的调节是通过改变代谢途径中一个或 几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方 式。包括酶活性的激活和抑制。
一、酶活性的激活和抑制
（一）酶活性的激活
▪ 指在某个酶促反应系统中，加入某种低分子量的物质 后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或 活性提高，从而使酶促反应速度提高的过程。
3、代谢流向的调控
▪ 微生物在不同的条件下可以通过控制各代谢途径中某 个酶促反应的速率来控制代谢的流向。这种控制可按 以下方式进行：
▪ 由一个关键酶控制的可逆反应：同一个酶可以通过不同的辅基 或辅酶控制代谢物的流向。
• 例如：3-磷酸甘油醛脱氢酶，在EMP途径中催化3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸 甘油酸；但在卡尔文循环中则催化3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛，前者 是NAD+为辅酶，后者则以NADP+为辅酶。
▪ 由两种酶控制的逆单向反应：即在一个“可逆”反应中，其中 一种酶催化正反应，而另一种酶则催化逆反应。
葡萄糖+ATP 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖+H2O 6-磷酸葡萄糖酯酶 葡萄糖+Pi
4、代谢速度的调控
▪ 在不可逆反应中，微生物通过调节酶的活性 和酶量来控制代谢物的流量。
▪ 细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用而 实现的，也就是说，细胞内各种酶类的活性 都处在受控制的状态下，必须根据细胞对能 量以及对合成某些组分的要求而进行各种酶 促反应，并可随时减慢或加速某一物质（氨 基酸等）的合成。
微生物的代谢调节一般指反应速度的调节和 对代谢途径方向的控制两个方面，但后者必 须在前者的基础上进行。
二、细胞调节的类型：
▪ 1、酶活性调节——属代谢调节，对已有酶分子的活 性调节（酶化学水平）；
✓ 酶活性的调节主要通过终产物或中间产物对已有的 酶分子活性的激活或抑制来控制代谢速率（也称反 馈抑制），包括正反馈、负反馈(分解代谢中较多见 如EMP），在代谢途径中的第一个酶一般称为限速 酶，反馈抑制中，终产物总是往往抑制限速酶，有 分支代谢途径的情况相对较复杂，因在分支途径中 也有“第一个酶”（限速酶）。
1、细胞透性的调节
▪ 细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢 产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。
▪ 大多数基质输入细胞需要借助透性酶和能量， 所以通过控制透性酶本身的合成及ATP的供 应，可以调节基质的输入。
2、代谢途径区域化
▪ 真核微生物细胞内，各种酶系被细胞器隔离分 布，底物分别储存在各种有膜的细胞器内，从 而影响酶与底物的作用。
前面的酶起激活作用。
A B CD E
（二）酶活性的抑制
▪ 指在某个酶促反应系 统中，加入某种低分 子量的物质后，导致 酶活力降低的过程。
▪ 抑制剂可以是外源物 质（竞争性抑制）和 机体自身代谢过程中 产生与累积的代谢产 物（反馈抑制）
二、酶活性调节的类型
（一）反馈调节的模式
▪ 反馈指的是代谢反应某些中间代谢物或末端产物对前面反应 的影响。包括正反馈和负反馈，其中以负反馈为主。
▪ 激活剂可以是外源物质、金属离子或机体代谢过程中 产生与累积的代谢产物（主要）。
▪ 代谢调节的激活作用主要是指代谢物对酶的激活，主 要有两种情况：前体激活和代谢中间产物的反馈激活 (较少见)。
前体激活：代谢途径中后面的酶促反应可被
该途径中较前面的一个中间物所促进。
A B CD E
反馈激活：代谢途径中间产物对该途径中
▪ 单向途径的反馈调节( 2种)
✓ 单价终产物的反馈抑制 ✓ 前馈作用
▪ 分支途径的反馈抑制(5种)
✓ 协同反馈抑制 ✓ 累积反馈抑制 ✓ 增效反馈抑制 ✓ 顺序反馈抑制 ✓ 同功酶调节
1．单价终产物的反馈抑制（负反馈,negative feedback）终产物X抑制限速酶
2．前馈作用 ▪ 前体代谢物的激活（前馈激活）----指前体代
第五章 微生物的 代谢调节
微生物在生长过程中，机体内的复杂的代 谢过程可以互相协调，相辅相成，导致微 生物的生理活动过程同环境高度地统一起 来，这是通过代谢调节的方式来实现的。
第一节 微生物代谢调节概论
生物体的代谢是和其周围环境分不开的。生 物具有适应环境的能力，只有随着环境的变 化，生物机体才能同时调整和改变其体内的 代谢过程去适应新的环境，才能生存和发展， 否则只能被淘汰。
▪ 2、酶合成调节——属基因调节，调节酶分子的合成 量（遗传学水平）；
✓ 酶合成的调节（基因调节）主要通过酶量的变化来 控制代谢速率。主要通过:
诱导式 导致酶的合成
阻遏式 阻止酶的合成 以上两种调节均能改变代谢途径中的物质流，可使
细胞系统中的物质既不会堆积起来造成浪费，也不 会因代谢短缺而供不应求，始终能保持各种代谢物 的浓度相对稳定或代谢过程的动态平衡。
代谢的平衡是动态的、相对的，生物界存在 三种不同水平上的调节：
▪ 细胞内调节----微生物属此类，最原始的也是 基本的调节
▪ 激素调节----是高一级的调节方式
▪ 神经调节----最高级的调节方式
▪ 后两种在高等生物中进行，同时也进行细胞 内调节。
一、微生物代谢调节的方式
▪ 1、细胞透性的调节 ▪ 2、代谢途径区域化 ▪ 3、代谢流向的调控 ▪ 4、代谢速度的调控
• 例如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，与DNA合成 的酶位于细胞核内。
原核微生物的细胞结构虽然简单，但也划分出 不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集 中在某一区域，保证该代谢途径的酶促反应正 常进行。
• 例如呼吸的酶系集中在细胞质膜上，分解大分子的水解酶，阴 性细菌位于壁膜间隙中，阳性细菌则分泌至胞外。
谢物对催化后阶段 反应中某酶的激活 作用。
▪ 前馈抑制：指前体代谢物对催化后阶段反应 中某酶的抑制作用。
乙酰CoA +CO2 +H2O +ATP 乙酰CoA羧化酶 丙二酸单酰CoA+ ADP+ Pi
▪ 中间代谢物的激活（反馈激活）----指中间代 谢物对途径中的前阶段或第一个酶活性的激 活。
3．协同反馈抑制(concerted feedback inhibition)Biblioteka Baidu
①在分支代谢途径中有2个或2个以上终产物同时过量 时(E，G)，可抑制共同途径的起始步骤，单独过量时 不表现抑制作用（协同反馈抑制或多价反馈抑制）。
第二节 酶活性的调节
酶活性的调节是通过改变代谢途径中一个或 几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方 式。包括酶活性的激活和抑制。
一、酶活性的激活和抑制
（一）酶活性的激活
▪ 指在某个酶促反应系统中，加入某种低分子量的物质 后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或 活性提高，从而使酶促反应速度提高的过程。
3、代谢流向的调控
▪ 微生物在不同的条件下可以通过控制各代谢途径中某 个酶促反应的速率来控制代谢的流向。这种控制可按 以下方式进行：
▪ 由一个关键酶控制的可逆反应：同一个酶可以通过不同的辅基 或辅酶控制代谢物的流向。
• 例如：3-磷酸甘油醛脱氢酶，在EMP途径中催化3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸 甘油酸；但在卡尔文循环中则催化3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛，前者 是NAD+为辅酶，后者则以NADP+为辅酶。
▪ 由两种酶控制的逆单向反应：即在一个“可逆”反应中，其中 一种酶催化正反应，而另一种酶则催化逆反应。
葡萄糖+ATP 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖+H2O 6-磷酸葡萄糖酯酶 葡萄糖+Pi
4、代谢速度的调控
▪ 在不可逆反应中，微生物通过调节酶的活性 和酶量来控制代谢物的流量。
▪ 细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用而 实现的，也就是说，细胞内各种酶类的活性 都处在受控制的状态下，必须根据细胞对能 量以及对合成某些组分的要求而进行各种酶 促反应，并可随时减慢或加速某一物质（氨 基酸等）的合成。
微生物的代谢调节一般指反应速度的调节和 对代谢途径方向的控制两个方面，但后者必 须在前者的基础上进行。
二、细胞调节的类型：
▪ 1、酶活性调节——属代谢调节，对已有酶分子的活 性调节（酶化学水平）；
✓ 酶活性的调节主要通过终产物或中间产物对已有的 酶分子活性的激活或抑制来控制代谢速率（也称反 馈抑制），包括正反馈、负反馈(分解代谢中较多见 如EMP），在代谢途径中的第一个酶一般称为限速 酶，反馈抑制中，终产物总是往往抑制限速酶，有 分支代谢途径的情况相对较复杂，因在分支途径中 也有“第一个酶”（限速酶）。
1、细胞透性的调节
▪ 细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢 产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。
▪ 大多数基质输入细胞需要借助透性酶和能量， 所以通过控制透性酶本身的合成及ATP的供 应，可以调节基质的输入。
2、代谢途径区域化
▪ 真核微生物细胞内，各种酶系被细胞器隔离分 布，底物分别储存在各种有膜的细胞器内，从 而影响酶与底物的作用。
前面的酶起激活作用。
A B CD E
（二）酶活性的抑制
▪ 指在某个酶促反应系 统中，加入某种低分 子量的物质后，导致 酶活力降低的过程。
▪ 抑制剂可以是外源物 质（竞争性抑制）和 机体自身代谢过程中 产生与累积的代谢产 物（反馈抑制）
二、酶活性调节的类型
（一）反馈调节的模式
▪ 反馈指的是代谢反应某些中间代谢物或末端产物对前面反应 的影响。包括正反馈和负反馈，其中以负反馈为主。
▪ 激活剂可以是外源物质、金属离子或机体代谢过程中 产生与累积的代谢产物（主要）。
▪ 代谢调节的激活作用主要是指代谢物对酶的激活，主 要有两种情况：前体激活和代谢中间产物的反馈激活 (较少见)。
前体激活：代谢途径中后面的酶促反应可被
该途径中较前面的一个中间物所促进。
A B CD E
反馈激活：代谢途径中间产物对该途径中
▪ 单向途径的反馈调节( 2种)
✓ 单价终产物的反馈抑制 ✓ 前馈作用
▪ 分支途径的反馈抑制(5种)
✓ 协同反馈抑制 ✓ 累积反馈抑制 ✓ 增效反馈抑制 ✓ 顺序反馈抑制 ✓ 同功酶调节
1．单价终产物的反馈抑制（负反馈,negative feedback）终产物X抑制限速酶
2．前馈作用 ▪ 前体代谢物的激活（前馈激活）----指前体代
第五章 微生物的 代谢调节
微生物在生长过程中，机体内的复杂的代 谢过程可以互相协调，相辅相成，导致微 生物的生理活动过程同环境高度地统一起 来，这是通过代谢调节的方式来实现的。
第一节 微生物代谢调节概论
生物体的代谢是和其周围环境分不开的。生 物具有适应环境的能力，只有随着环境的变 化，生物机体才能同时调整和改变其体内的 代谢过程去适应新的环境，才能生存和发展， 否则只能被淘汰。
▪ 2、酶合成调节——属基因调节，调节酶分子的合成 量（遗传学水平）；
✓ 酶合成的调节（基因调节）主要通过酶量的变化来 控制代谢速率。主要通过:
诱导式 导致酶的合成
阻遏式 阻止酶的合成 以上两种调节均能改变代谢途径中的物质流，可使
细胞系统中的物质既不会堆积起来造成浪费，也不 会因代谢短缺而供不应求，始终能保持各种代谢物 的浓度相对稳定或代谢过程的动态平衡。
代谢的平衡是动态的、相对的，生物界存在 三种不同水平上的调节：
▪ 细胞内调节----微生物属此类，最原始的也是 基本的调节
▪ 激素调节----是高一级的调节方式
▪ 神经调节----最高级的调节方式
▪ 后两种在高等生物中进行，同时也进行细胞 内调节。
一、微生物代谢调节的方式
▪ 1、细胞透性的调节 ▪ 2、代谢途径区域化 ▪ 3、代谢流向的调控 ▪ 4、代谢速度的调控
• 例如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，与DNA合成 的酶位于细胞核内。
原核微生物的细胞结构虽然简单，但也划分出 不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集 中在某一区域，保证该代谢途径的酶促反应正 常进行。
• 例如呼吸的酶系集中在细胞质膜上，分解大分子的水解酶，阴 性细菌位于壁膜间隙中，阳性细菌则分泌至胞外。
谢物对催化后阶段 反应中某酶的激活 作用。
▪ 前馈抑制：指前体代谢物对催化后阶段反应 中某酶的抑制作用。
乙酰CoA +CO2 +H2O +ATP 乙酰CoA羧化酶 丙二酸单酰CoA+ ADP+ Pi
▪ 中间代谢物的激活（反馈激活）----指中间代 谢物对途径中的前阶段或第一个酶活性的激 活。
3．协同反馈抑制(concerted feedback inhibition)Biblioteka Baidu