第八章氨基酸发酵机制.

大肠杆菌天冬氨酸转氨甲酰酶（E-Coli aspartate transcarbamylase, ATCase）
氨甲酰磷酸 天冬氨酸 氨甲酰天冬氨酸
• （1）Asp浓度增加，ATC酶与底物亲和 力及协同性增加 • （2）CTP反馈抑制ATC酶活性，但不能 全部抑制 • （3）底物浓度饱和而达到最大反应速度 不受抑制剂的影响
模型的几个假定:
该模型的要点 :一个配体可以诱导它要结合的亚基的三级 结构的变化。这个亚基-配体复合体又能够改变相邻亚基的 构象。这一模型特别强调对于配体只有一种形状是亲和力 最高的，但与齐变模型不同的是在具有部分饱和的一个寡 聚分子中允许存在着高亲和力和低亲和力的亚基。
• 调节酶总结：
（1）调节酶一般为变构酶； （2）调节酶反应速度与底物浓度关系多呈S型，有协 同性； （3）调节酶多处于合成代谢途径上而且一般在代谢分 支点，多受终产物反馈抑制； （4）中间产物不影响调节酶的活性； （5）调节酶后面的酶对终产物不敏感； （6）有脱敏作用； （7）调节酶与负效应物非共价结合引起的变构调节， 是酶活性控制的一种快速、敏感、高效的细调方式。
酶的磷酸化和脱磷酸化主要在高等动物细 胞中进行，而腺苷酰化和脱腺苷酰化在细菌中 比较常见。
如E.Coli 谷氨酰胺合成酶 腺苷酰化无活性 脱腺苷酰化有活性
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2.氨基酸发酵的种类 （1）使用野生型菌株发酵 （2）使用营养缺陷型菌株发酵 （3）使用抗类似物突变株发酵 （4）添加前体法 （5）酶法转化法
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3.微生物调节控制因素： （1）酶的浓度 诱导 阻遏 （2）酶的活性 终产物的抑制或激活 辅酶水平的活性调节 酶原的活化 潜在酶的活化
ATCase活性调节的机理
C C C
汞盐
R R R R R R
C C
C C
C
+
C
催化亚基 （三聚体）
R R R R
R R
C
C
C
完整的 ATCase （活性）
调节亚基 （二聚体）
CTP ATP
有催化活性的构象
无催化活性的构象
5.负协同效应（negative cooperative effect）
第八章
氨基酸发酵机制
第一节、概述 1.代谢控制发酵 遗传学的方法或其他生物化学的方法， 人为的改变、控制微生物的代谢，使有 用产物大量生成、积累的发酵。 条件: (1)搞清楚了微生物细胞各种氨基酸代谢的 遗传控制，代谢调节机制。 (2)可人为的在DNA水平上改变微生物的代 谢 (3)合理的控制环境条件
目前已知可以受化学修饰调节的酶几乎Байду номын сангаас都是别构酶。
共价调节酶最典型的例子是动物组织的糖原磷酸化酶 1. 糖原磷酸化酶催化的反应
催化糖原的磷酸解，生成G-1-P。 + H3PO4
糖原磷酸化酶
糖原
G-1-P + 糖原
（n-1个Glc基）
（n个Glc基）
2、结构特征
3、调节机理 磷酸化酶的磷酸化与脱磷酸化 磷酸化酶构象的变化(包括亚基的聚合与 解离 化学信号的放大(级联放大)
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4.根据代谢作用将酶分类 （1）调节酶 变构酶 同工酶 多功能酶 （2）静态酶 （3）潜在酶 关键酶：参与代谢调节的酶的总称。
5.氨基酸合成的关键酶
（1）磷酸果糖激酶 （2）柠檬酸合酶 （3）N-乙酰谷氨酸激酶 （4）鸟氨酸转氨基甲酰酶 （5）天冬氨酸激酶 （6）高丝氨酸脱氢酶 （7）苏氨酸脱水酶 （8）ａ-乙酰羟酸合成酶 （9）DNAP合成酶 （10）分支酸变位酶 （11）预苯酸脱水酶 （12）预苯酸脱氢酶
模型的几个假定:
该模型的要点 :主张别构酶所有的亚基或者全部是坚固
紧密的，不利于结合底物的“T”状态，或者全部是松散 的，利于结合底物的“R”状态。这两种状态间的转变对 每个亚基都是同步的，齐步发生的，“T”状态中的亚基 的排列是对称的，变为R状态后，蛋白亚基的排列仍然 是对称的。
序变模型（sequential model，也称KNF模型） 1966年由Koshland、Nemethy和Filmer提出。
• 别构酶：受别构效应调节的酶。 • 效应物：凡使酶发生别构效应的物质，
• 通常为小分子代谢物或辅助因子。
2.别构酶结构上的特点:多个亚基、有四 级结构、活性中心与别构中心可处于不 同的亚基或同一亚基不同的部位。
3.别构酶性质上的特点:当专一性底物与 别构中心诱导楔合时，随着别构中心构 象的改变，该酶的活性中心构象也会相 应发生变化，从而引起酶催化活性的改 变。
（二）共价调节酶（covalently modulated enzymes）
什么是共价调节酶？是一类由其它酶对其结构进行可逆共价
修饰，使其处于活性和非活性的互变状态，从而调节酶活性。
常见的是磷酸化/脱磷酸化，腺苷酰化/脱腺苷酰化， 乙酰化/脱乙酰化，尿苷酰化/脱尿苷酰化，甲基化/脱甲 基化，S-S/SH相互转变，共6种类型。
脱敏作用： 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，称脱敏作用。 （1）酶解聚 （2）基因突变
4.正协同效应（positive cooperative effect） 调节物与变构酶结合后，酶的构象发生变化，新的 构象有利于后续底物分子或调节物的结合。
正协同效应别构酶与米氏酶动力学比较
① ② ⑨
⑩ ⑿ ⑾
⑤ ③ ⑥
⑦ ④
⑧
第二节、酶活性的控制
• 别构效应、共价修饰、寡聚酶的解聚与聚合、 蛋白酶水解激活 • 一、变构调节 • （一）变构效应（别构效应） • 1.别构效应：某种不直接涉及蛋白质活性的物质，结
合于蛋白质活性部位以外的其他部位（别构部位）， 引起蛋白质分子的构象变化，而导致蛋白质活性改变 的现象。
调节物与变构酶结合后，酶的构象发生变化，新的构象不 利于后续底物分子或调节物的结合。
• 3-磷酸甘油酸脱氢酶 • 3-磷酸甘油酸脱氢酶对NAD浓度的较大变化 不受大的干扰。
（二）序变模型和齐变模型
对称或协同模型（symmetry or concerted model,也称齐变模型、MWC模型） 1965年由Monod、Wyman和Changeux提出。