代谢控制发酵

《代谢控制发酵》复习题

1．名词解释

代谢控制发酵：所谓代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核苷酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累发酵。

关键酶：参与代谢调节的酶的总称。作为一个反应链的限速因子，对整个反应起限速作用。

变构酶：有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，使催化活性改变，称为变构酶。

诱导酶：诱导酶是在环境中有诱导物（通常是酶的底物）存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶。

调节子：就是指接受同一调节基因所发出信号的许多操纵子。

温度敏感突变株：通过诱变可以得到在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。

碳分解代谢物阻遏：可被迅速利用的碳源抑制作用于含碳底物的酶的合成，就称为碳分解代谢阻遏。

氮分解代谢物阻遏：可被迅速利用的氮源抑制作用于含氮底物的酶的合成，就称为氮分解代谢阻遏。

营养缺陷型突变菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变菌株。

渗漏突变株：由于遗传性障碍的不完全缺陷，使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失。因此，渗漏突变菌株能少量的合成某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。

代谢互锁：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而受这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。

平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远远大于b 酶，结果优先合成E。E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流转向又合成E，如此循环。（P45图）优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G，由于a酶的活性远远大于b酶的活性，结果优先合成E。E合成达到一定浓度时，就会抑制a酶，使代谢转向合成G。G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。

代谢工程：指通过某些生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或利用重组DNA技术来创造新的化合物。

流量控制系数：单位酶的变化量所引起的某一分支稳态代谢流量的变化，用来衡量某一步酶反应对整个反应体系的控制程度。

能荷：[(ATP)+1/2(ADP)]/[(ATP)+(ADP)+(AMP)]

分叉中间体：糖代谢中间体既可以用来合成初级代谢产物，也可以用来合成次级代谢产物，这种中间体叫做分叉中间体。

质粒产物：有一部分代谢产物的形成取决于由质粒遗传信息所产生的酶所控制的代谢途径，这类物质称为质粒产物。

2．微生物细胞的代谢调节内容包括哪些？

（1）通过控制基因的酶生物合成的控制机制。

①诱导——促进酶的合成

②阻遏——抑制酶的合成（终产物阻遏、分解代谢物阻遏）

（2）酶活性的空子机制

①终产物抑制或激活

②通过辅酶水平的活性调节

③酶原的活化

④潜在酶的活化

（3）通过细胞渗透性的控制

①调节酶（变构酶、同工酶、多功能酶）

②静态酶：一般与代谢调节关系不大。

③指酶原、非活性型或抑制剂结合的酶。

3．氨基酸代谢中，关键酶具有什么样的特点？

（1）与氨基酸生物合成途径分支点有关系的分支点酶可以成为关键酶，但关键酶不都是分支点酶。

（2）关键酶的关键效果也只是在特定的氨基酸生物合成过程中成立。

（3）在每个氨基酸的生物合成途径中，都有一种以上的关键酶。

（4）关键酶所受的反馈调节因菌而异。

4．变构酶的动力学性质、构象、脱敏作用分别是什么？

动力学性质：

变构酶的反应速度与底物浓度的关系曲线呈S形，而一般的酶的反应都呈双曲线形。

（1）S形曲线表示在其关系式中作为变数的底物浓度是一n（n>1）次幂加进去的，也说明底物之间有协同作用。

（2）变构酶的S形动力学意味着存在底物及效应物对反应速度发生影响的阈值。

构象：

（1）变构酶一般是具有多亚基四级结构的蛋白质。

（2）变构酶存在着两种构象状态，即R状态（催化状态或松弛态）和T状态（也称抑制状态或紧张态）。

（3）添加底物、激活剂或抑制剂可以使R状态和T状态这两种构象状态之间发生平衡移动。

（4）变构酶蛋白质分子具有对称性，当酶的状态发生改变时，分子对称性仍维持不变。

脱敏作用：

（1）变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性，称为脱敏作用。

（2）脱敏方法：利用汞盐、对氯汞苯甲酸（PCMB）处理，0~5℃低温处理，以及诸如冷水、尿素或蛋白酶等处理方法。

（3）是变构酶解聚、基因突变。

5．几种酶活力调节类型的比较：协作反馈抑制、合作反馈抑制、积累反馈抑制。

（1）协作反馈抑制，又称多价反馈抑制。当一条代谢途径中有两个以上终产物时，任何一个终产物都不能单独抑制途径第一个共同的酶反应，但当两者同时过剩时，他们协同抑制第一个酶反应。

（2）合作反馈抑制，也称增效反馈抑制。当任何一个终产物单独过剩时，只是部分的反馈抑制第一个酶的活性，只有当G、E两个终产物都过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和。

（3）积累反馈抑制。在积累反馈抑制中，每一个最终产物只单独地、部分地抑制共同步骤第一个酶，并且各最终产物的抑制作用互不影响。所以几个共同产物同时存在时，他们

的抑制作用是积累的。

6．酶的诱导的定义、方式及模式图。（P22）

7．分解代谢物阻遏的定义及模式图。

所谓分解代谢物阻遏是指当细胞内具有一优先利用的营养物（通常是，但并不总是葡萄糖）时，其分解产物对分解利用其它（难利用）营养物质所需的酶系合成起阻遏作用。

8．酶活力调控和分解代谢物阻遏的实质是什么？

酶活力调控的实质是变构酶的变构调节。

分解代谢物阻遏的实质是由于细胞内缺少了环腺甘酸（cAMP）。

9．葡萄糖如何调节cAMP的水平的？

（1）可能是由于葡萄糖分解过程中的某种中间产物抑制了细胞内cAMP的形成。

（2）可能是这种中间产物激活了（cAMP）的分解。

10．终产物阻遏模式图。（P22）

11．反馈阻遏与反馈抑制的比较。（P30表）

12．几种调节机制的比较。

13．改变细胞膜的透性可以采取那些措施？

（1）通过控制基因的酶生物合成的控制机制

①诱导——促进酶的合成

②阻遏——抑制酶的合成，包括终产物阻遏、分解代谢产物阻遏

（2）酶活性的控制机制

①终产物抑制或激活

②通过辅酶水平的调节

③酶原的活化