第8章代谢控制育种

相关酶的合成

4.分解代谢物阻遏实质是分解代谢反应链中的某些中间代谢物或末端产物

过量积累而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象

5.葡萄糖效应：当葡萄糖和乳糖同时存在时，微生物优先利用葡萄糖，并

于葡萄糖耗尽后，才开始利用乳糖，出现“二次生长”。葡萄糖的存在

阻遏了分解乳糖酶系的合成

1.1.2 酶合成调节的机制

1.操纵子：一组功能上相关且紧密连锁的基因。由启动基因、操纵基因和

结构基因组成

2.启动基因(promoter):依赖于DNA的RNA聚合酶结合位点

3.操纵基因(operator):能与调节蛋白结合，阻遏转录

4.结构基因(structural gene): 编码多肽基因

5.调节基因（regulator gene):位于相应操纵子附近，编码组成型调节蛋

白(regulatory protein),此蛋白为变构蛋白，存在与操纵基因结合的位

点，以及与效应物结合的位点

6.效应物(effector):一类低分子量的信号物质，如诱导物（inducer)和辅

阻遏物（corepressor）

7.调节蛋白有两类,一类称为阻遏物(repressor),他能与操纵基因结合，阻

遏转录，但当与诱导物结合时，则不能与操纵基因结合，转录发生；另

一类称为阻遏物蛋白（aporeperssor）,只有与辅阻遏物结合后，才能与

操纵基因结合，阻遏转录

8.诱导型操纵子：当诱导物存在时，其转录频率才最高，并随后转译出大

量诱导酶，出现诱导现象，如乳糖、半乳糖和阿拉伯糖分解代谢操纵子

9.阻遏型操纵子：只有当缺乏辅阻遏物时，其转录频率才最高。如组氨酸、

精氨酸和色氨酸合成代谢操纵子

10.例子：见P207~209

1.2 酶活性的调节

反馈抑制(feedback inhibition):末端产物过量时，这个产物可以反过来直接抑制该反应途径中第一个酶的活性，使整个反应过程减慢或停止，从而避免末端产物的过量积累。

1.2.1 直线式代谢途径中的反馈抑制

1.2.2 分支代谢途径中的反馈抑制

1.2.2.1 优先合成：分支途径中一个终产物优先被合成，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

1.2.2.2 协同反馈抑制（多价反馈抑制、协作反馈抑制)(concerted feedback inhibition):P210图 8.6

1.2.2.3 合作反馈抑制(增效反馈抑制)(cooperative feedback inhibition):P210图 8.8

1.2.2.4 积累反馈抑制(cumulative feedback inhibition):P210图 8.9

1.2.2.5 同工酶调节(isoenzyme regulation):P211图 8.11, P212图 8.12

1.2.2.4 顺序反馈抑制(sequential feedback inhibition):P212图 8.13, P213图 8.14

1.2.3 反馈抑制的机制

反馈抑制主要的作用方式在于末端产物对反应途径中调节酶的抑制。受反馈抑制的酶为变构酶(allosteric enzyme),具有与底物结合的催化中心(活性中心)，和与调节因子（效应物）结合的调节中心（变构中心）。当与效应物结合后，酶发生构象变化，引起酶活性中心对底物亲和力变化，阻碍或促进酶与底物的结合，从而抑制或促进酶活力。反馈抑制中，终产物作为抑制剂抑制酶活力。P213图

8.15

1.3 反馈阻遏与反馈抑制的比较

2 次级代谢的调节控制

2.1 次级代谢产物的诱导调节

两种方式:

1 诱导物→刺激影响初级代谢造成代谢流改变→大量生成此生代谢物;

2 诱导物→次生代谢物合成酶的合成→大量生成次生代谢物

2.2 次级代谢产物碳源分解调节

利于生长的碳源往往不利于抗生素的产生: 如在青霉素发酵中, 虽然葡

萄糖被菌体利用最快,但对青霉素合成并不适宜. 而乳糖利用虽然较为缓慢,却能提高青霉素的产量

可能原因: 1 菌体利用最好的碳源能抑制抗生素合成; 速效碳源分解产

物如丙酮酸迅速堆积不利于抗生素合成

部分碳源分解调节见下表(P217 表8.4)

第8章 代谢控制育种

第8章代谢控制育种