微生物的代谢调控理论
微生物的生长和代谢调控机制
微生物的生长和代谢调控机制微生物是指那些生存于我们周围环境中，不可肉眼观察的微小生物。
较为常见的微生物包括细菌、真菌、病毒等等。
它们在自然生态系统和人类社会中扮演着非常重要的角色，不仅能够为我们提供许多有益的物质，还可以协助我们处理生活中一些难以处理的问题。
因此，微生物的生长和代谢调控机制备受人们的关注。
微生物生长机制从生物化学角度来看，主要就是细胞分裂（复制），即由一个细胞分裂成两个子细胞。
在细胞分裂过程中，细胞会通过代谢反应来合成DNA、RNA、蛋白质等组成成分，并最终形成新的细胞。
其中，代谢反应是微生物生长的关键。
代谢调控机制是细胞能够从进食中提取营养物质，利用这些营养物质完成自身的分裂和增长。
在自然环境中，营养供应并不总是均衡的，所以微生物必须要有一种机制，来调节自身的代谢反应和生长速度，以应对不同的环境条件。
下面我们将分别介绍微生物的生长和代谢调控机制。
微生物的生长机制：生长需要满足细胞内各种重要物质的合成需求；这些物质包括核酸、蛋白质、细胞壁和细胞膜等。
核酸是组成细胞遗传信息的重要物质，而蛋白质则是细胞的基本组成成分；细胞壁和细胞膜则是保护和维持细胞结构的重要结构。
所有这些物质的合成都需要依赖于代谢物（营养物质），如糖类、氨基酸、核酸、脂类等，在特定的环境条件下，细胞就可以使用代谢物进行生长。
微生物的代谢调控机制：在营养物质不足的情况下，细胞的生长速度就会放缓或停止。
因此，微生物要能够感知和适应环境中营养物质的变化，从而调整自身的代谢和生长速率。
在微生物中，有许多专门的酶来协调代谢的反应，这是调节代谢反应的重要机制。
此外，微生物还可能通过对某些代谢物质的抑制和激活来实现代谢调控。
这种调节机制是通过信号通路实现的，微生物可以通过分泌不同的生物活性物质、调控细胞膜通透性和转录因子来调节代谢。
微生物的生长和代谢调控机制是一个复杂的过程，不同的微生物可能会有不同的机制。
但是，无论微生物的机制是什么，它们都需要依赖于环境中的营养物质来进行生长和繁殖。
微生物代谢调控原理的应用
微生物代谢调控原理的应用1. 概述微生物代谢调控原理是指通过对微生物的代谢过程进行调控和优化，来实现对微生物产生的产品或代谢产物进行控制和提高产量的一种方法。
微生物代谢调控原理的应用广泛，包括工业生产、生物制药、环境保护等方面。
2. 常用的微生物代谢调控方法•基因工程: 通过改变微生物的基因组，引入、修改或删除特定的基因，以达到调控微生物代谢的目的。
例如，可以通过基因工程使微生物产生特定的酶，从而提高产物的产量。
•代谢工程: 利用代谢工程方法来调控微生物的代谢途径，使其产生所需的产物或代谢产物。
代谢工程包括代谢路径的重建、代谢途径的优化以及代谢产物的调控等方面。
•生物传感器: 生物传感器是一种能够检测微生物代谢过程并进行实时监测的工具。
通过生物传感器可以获取微生物在不同代谢状态下的信息，从而进行代谢调控。
•发酵工艺优化: 发酵工艺是微生物代谢调控的重要环节。
通过对发酵条件、培养基成分等进行优化，可以达到调控微生物代谢的目的，提高产物产量。
3. 微生物代谢调控在工业生产中的应用•生物燃料生产: 在生物燃料生产过程中，利用微生物进行代谢调控可以提高生物燃料的产量和质量。
通过调控微生物的代谢途径，使其产生更多的生物燃料或提高生物燃料的效能。
•生物塑料生产: 微生物代谢调控可以用于生物塑料的生产过程中。
通过调控微生物的代谢途径和发酵条件，可以合成高效的生物塑料，降低生产成本。
•生物制药: 微生物代谢调控在生物制药中有重要应用。
通过调控微生物的代谢途径和产物分泌路径，可以提高药品的产量和纯度，降低生产成本。
4. 微生物代谢调控在环境保护中的应用•环境污染治理: 微生物代谢调控可以应用于环境污染的治理。
通过调控微生物的代谢途径和代谢产物，可以实现对污染物的降解和清除。
•生物修复: 微生物代谢调控在生物修复中也有重要应用。
通过调控微生物的代谢途径和产物分泌，可以促进土壤、水体等环境的修复和恢复。
•废弃物处理: 微生物代谢调控可以应用于废弃物的处理。
微生物生长和代谢的调控机制
微生物生长和代谢的调控机制微生物是一类具有极强适应性的生物，不仅可以生长于各种极端环境中，还可以分解各种复杂有机物质，在生态系统中发挥着重要的作用。
微生物生长和代谢是由多种调控机制共同协同完成的。
本文将从营养调控、信号转导、转录调控、翻译后修饰等方面进行探讨。
一、营养调控微生物的生长和代谢受生长环境的影响很大，营养物质的获取对于微生物生长发育至关重要。
营养物质作为微生物代谢的原料，能够通过特定的营养调节机制调节细胞内的代谢活性，从而影响微生物的生长和代谢。
例如，细胞脱氧核糖核酸(dNTP)含量对于DNA复制和细胞周期的正常进行起着关键性的调节作用。
当细胞内dNTP含量过高或过低时，会导致DNA复制错误和细胞凋亡等异常现象。
二、信号转导信号转导是微生物生长和代谢的重要调控机制。
细胞内的信号分子能够在不同的代谢途径之间传递信息，并且可以调节细胞的基因表达和代谢产物的合成。
例如，环状二核苷酸(cAMP)和磷酸四酮酸(PPGPP)等信号分子能够分别参与细胞的能量代谢和应激响应，并且能够反馈到细胞的转录调控和翻译后修饰过程中，从而影响微生物的代谢和生长。
三、转录调控微生物的代谢和生长受到转录调控的影响很大，转录因子能够调节基因的表达。
微生物利用转录因子与DNA结合的方式能够对基因进行正、负调节，并且能够根据环境的变化快速地调节基因表达。
例如，传统大肠杆菌的转录因子LacI能够通过与lactose结合来诱导lac operon的转录，从而合成乳糖酶等相关酶。
四、翻译后修饰微生物的代谢和生长与翻译后修饰密切相关。
在蛋白质翻译过程中，N-端信号肽可以调节蛋白质的定位和转运，C-端的修饰可以调节酶活性或稳定性。
例如，乳酸杆菌中的多肽链胺酸酶(DppA)能够利用翻译后修饰方式形成互作性肽链，并且可以与微生物的其他表面蛋白相互结合，从而形成生物膜。
综上，微生物生长和代谢的调控机制是由多种调控机制共同协调完成的。
营养调控、信号转导、转录调控和翻译后修饰等机制可以协同作用，从而实现微生物的生长和代谢的调节。
微生物代谢途径分析与调控机制研究
微生物代谢途径分析与调控机制研究微生物是一类非常重要的生物体，它们擅长利用各种有机物和无机物进行代谢，从而维持自身生命活动。
微生物代谢途径是微生物进行代谢的过程，研究微生物代谢途径及其调控机制对于人类健康、环保、农业等领域都有着重要意义。
一、微生物代谢途径分析微生物代谢途径包括碳水化合物代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢等多个方面。
其中，碳水化合物代谢是微生物代谢途径中最重要的组成部分之一。
1. 碳水化合物代谢碳水化合物代谢是微生物体内最常见的代谢途径之一。
微生物通过碳水化合物的分解和利用，可以产生能量、生长、繁殖等等。
其代谢途径主要包括糖酵解途径和柠檬酸循环。
糖酵解途径是指将简单的碳水化合物如葡萄糖或果糖代谢转化成乳酸、丙酮酸或乙醇等产物的过程。
柠檬酸循环是指将较复杂的碳水化合物如脂肪酸、氨基酸等代谢转化成能量和一些有用的化合物的过程。
2. 脂肪代谢微生物的脂肪代谢是指将脂肪酸作为能量来源进行代谢。
脂肪酸主要合成于微生物体内的细胞膜中，是脂质的主要来源。
脂肪酸的代谢包括氧化和还原过程。
微生物通过氧化和还原反应，可以产生大量的ATP，为自身的生长和繁殖提供能量。
3. 氨基酸代谢氨基酸是微生物体内最简单的含氮有机物，是蛋白质的组成部分。
微生物通过氨基酸代谢可以产生能量和一些有用的化合物，在氨基酸代谢途径中，谷氨酸和丝氨酸代谢是最为重要的两个方面。
4. 核苷酸代谢核苷酸是细胞体内一类重要的生物大分子。
微生物通过核苷酸代谢可以合成DNA和RNA等生物大分子，同时也可以提供能量和一些重要的原料。
核苷酸代谢途径包括核苷酸合成途径和核苷酸降解途径。
二、微生物代谢途径的调控机制研究微生物体内的代谢途径受到多种因素的影响，生长环境和表观遗传学因素是其中的重要影响因素之一。
生长环境中的物理、化学等因素是微生物代谢途径调控的主要因素之一。
例如，温度、血糖、pH等因素都会直接或间接地影响微生物代谢途径的运行。
近年来，随着表观遗传学理论的不断发展，人们对微生物代谢途径调控机制的理解也越来越深入。
微生物的代谢可以通过什么方式调节
微生物的代谢可以通过什么方式调节引言：微生物是一类微小的生物体，包括细菌、真菌、病毒等。
微生物的代谢是指微生物体内化学过程的总和，包括营养物质的摄取、分解、合成和转化等。
微生物的代谢方式的调节对于微生物的生长、繁殖以及产生有用的代谢产物具有重要意义。
本文将介绍微生物代谢调节的几种方式。
概述：微生物的代谢调节可以通过包括基因表达调控、信号传导、环境响应、代谢产物反馈调控以及细胞内能量平衡等多种方式来实现。
这些调控方式可以使微生物根据外界环境的变化，调整代谢途径，以适应不同的生存条件。
正文：一、基因表达调控1. 转录调控：微生物的代谢调节最基本的方式是通过转录调控。
微生物通过启动子区域的结构特征和转录因子的结合来调控基因的转录，从而调节酶的合成。
例如，当微生物需要产生某种特定酶时，相关的转录因子被激活并与启动子结合，启动基因的转录。
2. 翻译调控：除了通过转录调控来调节基因的表达外，微生物还可以通过翻译调控来影响蛋白质的合成水平。
这可以通过调控转录后修饰、mRNA稳定性和翻译效率等途径实现。
二、信号传导1. 孤立态信号传导：微生物可以通过发送和接收特定的信号分子来进行细胞间的通信。
这些信号分子可以是激素、激活因子或抑制因子等，它们通过特定的信号传导通路传递信号，从而调节代谢途径的活性。
2. 确定信号：微生物还可以通过环境感知来进行代谢调节。
例如，当微生物感知到特定的环境因素，如温度、pH值、氧气浓度等发生变化时，它们可以通过转导途径来调整代谢途径以适应外界环境的改变。
三、环境响应1. 高温应激响应：高温是微生物生长和代谢的重要限制因素之一。
为了适应高温环境，微生物可以通过调节热休克蛋白表达、膜脂组分改变以及调节酶的热稳定性等途径来进行代谢调节。
2. 氧气响应：氧气是微生物代谢的重要底物和能量供应者。
微生物可以通过调节酶的氧气需求以及调整氧气通透性等途径来适应不同氧气浓度的环境。
四、代谢产物反馈调控1. 酶的反馈抑制：微生物的代谢途径中，常常存在着反馈抑制机制。
微生物的代谢途径和调控机制
微生物的代谢途径和调控机制微生物是一种非常常见而又重要的生物，它们在生态系统中有着重要的作用。
微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中不可忽视的一部分。
本文将从微生物的代谢途径和调控机制两个方面展开论述。
微生物的代谢途径微生物的代谢途径是指微生物在自身体内进行能量代谢的一系列反应，包括有氧呼吸、厌氧呼吸和发酵等。
其中，有氧呼吸是指微生物利用氧气作为终端电子受体，将有机物完全氧化成为二氧化碳和水，并产生能量。
厌氧呼吸则是指微生物在氧气不足的条件下，利用其他物质作为电子受体，将有机物部分氧化，并产生能量。
而发酵则是指微生物在氧气缺乏时，将有机物在不需要外部电子受体的条件下，分解成酸、醇和气体等产物，并产生能量。
微生物的代谢途径对于微生物的生存和繁殖有着至关重要的作用。
不同的微生物对于不同种类物质的代谢能力不同，这也是微生物能够适应不同环境的原因之一。
例如，某些微生物能够代谢硫、铁等金属离子，从而在海洋底部形成硫化物流，而某些细菌则能够将氮气转化为氨，提供生态系统的必需氮源。
微生物的调控机制微生物的代谢途径需要受到调控才能保证生命过程的正常。
微生物的调控机制包括转录调控、翻译调控和代谢调控等。
其中，转录调控是指微生物可以通过正反馈和负反馈机制，调控基因的表达量。
翻译调控则是指微生物可以通过启动子和转录因子等控制RNA的合成和mRNA的稳定性，影响蛋白质的表达量。
而代谢调控则是指微生物通过代谢产物的反馈和前体物的调节，调控酶的活性和基因表达，从而控制代谢途径的进行。
微生物的调控机制不仅对维持其生命活动有着重要的作用，同时也对于人类的健康有着深远的影响。
以大肠杆菌为例，它是肠道中普遍存在的微生物，当体内钙浓度过低时，大肠杆菌就会通过感应系统调控Calcium Transporter (CaT)的表达量，从而增加体内钙的吸收，保证人体的健康。
总结微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中的重要内容。
通过对微生物的代谢途径和调控机制的研究，不仅可以更好地了解微生物对环境的适应性和生命活动的本质，同时也可以为生物技术和人类健康等方面提供有益的参考和支持。
02微生物代谢调控理论及其在微生物发酵中的应用
☆别构酶：也称变构酶，它是代谢过程 中的关键酶。通过效应物（调节物） 和酶的别构中心的结合来调节其活性， 从而调节酶反应速度和代谢过程。
变 构 调 节
☆多功能酶：一般是指在结构上只有 一条多肽链，但具有两种或两种以 上的催化活力或结合功能的蛋白质。
3
反馈调节
• 反馈调节主要是指代谢过程的中间产 物，或终产物对于代谢早期阶段上关 键酶的抑制作用。 • 微生物通过反馈调节作用，按照自身 的要求来改变自己的代谢。
葡萄糖 ↓ 丙酮酸 ↓ 丙氨酸←天冬氨酸→→→赖氨酸
在乳糖发酵短杆菌中赖氨酸、丙氨酸的 生物合成途径及其调节
◆丙酮酸和天冬氨酸是赖氨酸和丙氨酸生 物合成中共用的前体物。 ◆虽然丙氨酸并不抑制赖氨酸的生物合成， 但是丙氨酸的形成意味着赖氨酸前体物丙 酮酸和天冬氨酸的减少。 ◆因此育成丙氨酸缺陷型，切断丙氨酸的 生物合成，就会提高赖氨酸的产量。
⑴切断了生物合成苏氨酸和蛋氨酸的支路 代谢，使天冬氨酸半醛这一中间产物全 部转入赖氨酸的合成; ⑵通过限量添加高丝氨酸，可使蛋氨酸、 苏氨酸生成有限，因而解除了苏氨酸、 赖氨酸对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制， 使赖氨酸得以积累。
例3
鸟氨酸发酵
• 利用营养缺陷型菌株发酵生产中间产 物，如可以利用谷氨酸棒杆菌的瓜氨 酸营养缺陷型（缺少转氨甲酰酶）进 行发酵大量累积鸟氨酸。
所谓代谢控制发酵，就是人为地 在DNA分子水平上改变和控制微生物 的代谢活动，使目的产物大量生成、 积累。
★ 改变微生物代谢调节的方法：
☆采用物理化学诱变，获得营养缺 陷型，这是氨基酸生产菌育种的 最有效的方法。
营养缺陷型：指某菌种失去合成某种物 质的能力，即合成途径中某一步发生突 变，使合成反应不能完成，最终产物不 能积累到引起反馈调节的浓度，从而有 利于中间产物或另一分支途径的末端产 物得以积累。
第五章 代谢调控
末端代谢产物阻遏在微生物代谢调节中有 着重要的作用，它保证了细胞内各种物质维持 适当的浓度。当微生物已合成了足量的产物， 或外界加入该物质后，就停止有关酶的合成。 而缺乏该物质时，又开始合成有关的酶。
2.2 分解代谢物对酶合成的阻遏
当细胞内同时存在两种可利用底 物(碳源或氮源)时，利用快的底物会阻 遏与利用慢的底物有关的酶合成。现 在知道，这种阻遏并不是由于快速利 用底物直接作用的结果，而是由这种 底物分解过程中产生的中间代谢物引 起的，所以称为分解代谢物阻遏。
培养基中加入精氨酸阻遏精氨酸合成酶系的合成
大肠杆菌的甲硫氨酸是由高丝氨酸经胱硫醚 和高半胱氨酸合成的，在仅含葡萄糖和无机盐 的培养基中，大肠杆菌细胞含有将高丝氨酸转 化为甲硫氨酸的三种酶，但当培养基中加入甲 硫氨酸时，这三种酶消失。
甲硫氨酸反馈阻遏大肠杆菌的蛋氨酸合成酶的合成 (R)：表示反馈阻遏
｛ • 酶活性
对酶活性的前馈 对酶活性的反馈
四. 次级代谢与次级代谢调节
次级代谢是相对于初级代谢而言的， 所谓初级代谢是一类普遍存在于生物中 的代谢类型，是与生物生存有关的，涉 及能量产生和能量消耗的代谢类型。初 级代谢产物如单糖、核苷酸、脂肪酸等 单体，以及由它们组成的各种大分于聚 合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂类等。
调节酶的抑制剂通常是代谢终产物或其结构类 似物，作用是抑制酶的活性。效应物的作用是 可逆的，一旦效应物浓度降低，酶活性就会恢 复。调节酶常常是催化分支代谢途径一系列反 应中第一个反应的酶，这样就避免了不必要的 能量浪费。
综上，微生物代谢的调节方式包括以下几点：
｛ • 酶合成
酶合成的诱导 末端产物对酶合成的阻遏 分解代谢产物对酶合成的阻遏
第五章 代谢调控
微生物的代谢调节
变构效应：调节物或效应物与酶分子的别构中 心结合后，诱导或稳定住该分子的某种构象， 因结合后的该亚基形状即改变――并可促使其 他亚基的结合部位发生变化，从而导致酶活性 中心与底物的结合受到影响，调节酶的反应速 度及代谢过程。
➢变构效应有2种情况：
（1） 同促效应，调节物即底物，一般有2个以 上底物结合中心，其调节作用取决于被占据 的底物结合中心数。
▪ 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。
➢也有负协同效应的别构酶， 底物与酶分子结合后，构象 的变化使后续分子与酶的亲 和性降低――负协调性。
可以用Rs来判断三类酶：
典型的米氏类型酶 Rs＝81 正协同别构酶 Rs<81 负协同别构酶 Rs>81
3.变构作用机制的分子模型
①协调模型（齐变、对称模型）
➢ 变构酶存在两种构象状态，，即R状态（催化状态或松弛态） 和T状态（抑制状态或紧张态），在两种状态间有一个平衡， 添加底物、激活剂或抑制剂可以使R状态和T状态两种构象状态 的平衡发生移动，底物和激活剂对R状态亲和性大，当激活剂 与酶的一个亚基结合后，所有亚基都变成易于与底物结合的活 化型，结果提高了酶的活性，反之，抑制剂与酶结合后变成抑 制型，使酶活性降低或消失。
微生物代谢的调节和机制
微生物代谢的调节和机制微生物是生态系统中不可或缺的一部分，其代谢作用对生态系统的稳定和功能具有重要的影响。
微生物代谢的调节和机制是研究微生物生理生态的重要课题之一。
在本文中，我们将介绍微生物代谢的调节和机制的基本概念和最新研究进展。
一、微生物代谢的基本概念微生物代谢是生物化学过程中，利用有机或无机物质产生能量和产物的过程。
微生物代谢主要包括两个方面：有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气的存在下进行代谢，利用氧气作为电子受体，通过氧化还原反应分解有机物质，同时产生ATP（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水。
常见的有氧代谢途径有三种：糖酵解、柠檬酸循环和呼吸链。
其中，糖酵解是最常见和最基本的有氧代谢途径，从葡萄糖开始，通过一系列反应，最终产生ATP和乳酸、酒精等产物。
厌氧代谢是指微生物在缺乏氧气条件下进行代谢，直接利用有机物质产生能量和产物。
厌氧代谢不需要氧气作为电子受体，经过不同的途径进行代谢，产生的产物也不同。
其中最常见的厌氧代谢途径包括乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等。
二、微生物代谢的调节微生物所处的环境是一个复杂的生态系统，微生物的代谢受到多种生物和非生物因素的调节和限制。
微生物代谢的调节主要包括以下几个方面：1. 底物促进或抑制微生物的代谢需要能量和底物，底物在一定程度上可以影响微生物的代谢速率和代谢产物。
底物的促进和抑制作用与微生物代谢路径的不同而异。
例如，乙酰辅酶A是柠檬酸循环的重要底物，而且可以在某些菌株中通过自我诱导提高柠檬酸循环的速率和产氢量。
另一方面，糖类和蛋白质的浓度过高时，会抑制糖酵解途径的进行。
2. pH 值的影响菌株所处环境的pH 值是微生物代谢的重要控制因素之一。
pH值对酶催化作用的影响可以影响代谢途径和代谢速率。
通常来讲，pH值在4-10范围内是适宜微生物生长的，但是不同的菌株对 pH值要求不同，例如有些产酸菌需要较低的pH值才能正常生长代谢。
3. 温度的影响微生物的代谢速率和代谢产物也受到环境温度的影响，不同的微生物对温度要求不同。
微生物代谢通路的分析与调控
微生物代谢通路的分析与调控随着基因测序技术的不断提高和发展，对微生物代谢通路的分析和调控也变得越来越重要。
微生物代谢通路是生物合成和分解物质的关键过程，研究微生物代谢通路的分析和调控可以为制药、工业发酵等领域提供基础支撑。
本文将深入探讨微生物代谢通路的分析与调控问题。
1. 微生物代谢通路的分类微生物代谢通路按其反应类型可以分为两类：合成代谢通路和分解代谢通路。
合成代谢通路是合成生命所需的原始物质，例如蛋白质、核酸、脂肪等。
分解代谢通路是分解生物体内的有机物，例如糖类、蛋白质、脂肪等。
我们将以糖类代谢通路为例，介绍微生物代谢通路的分析和调控。
2. 糖类代谢通路的分析方法糖类代谢通路主要涉及到糖酵解和异糖酵解，两者都能将葡萄糖转化成能量。
一般来说，糖酵解是细胞内的主要源，异糖酵解则是一些微生物特定的代谢途径。
糖类代谢通路的分析可以采用生化分析、基因测序、代谢组学等方法。
其中，代谢组学是近年来逐渐兴起的一种方法，其通过定量分析代谢物、中间物、酶和蛋白质水平，揭示微生物生长过程中的变化。
3. 糖类代谢通路的调控方法在微生物代谢通路中，两个主要的调节机制是酶的调节和基因的调节。
酶的调节主要通过反馈抑制和激活酶来实现的，而基因调节则是通过启动子等元件控制基因表达。
在糖类代谢通路中，常见的调控方式有两种：Cra蛋白质和PTS系统。
Cra蛋白质是糖类代谢中的主要调控机制之一。
它是一种全局调控蛋白质，可以通过调节酶的合成和分解来控制代谢通路。
PTS系统是另一种常见的调控机制。
它由两个组分组成：磷转移酶和磷转移底物。
PTS系统参与糖类合成的代谢通路，可以直接调节代谢通路的酶活性，从而控制能源产品的产生。
4. 微生物代谢通路的应用微生物代谢通路的分析和调控在制药、工业发酵等领域具有重要的应用价值。
在制药领域，代谢途径的调控可以通过基因工程技术来实现，从而生产具有理想效果的药物。
在工业发酵中，代谢途径的调控可以有效提高产率，改善产品质量，从而为工业生产带来巨大的经济效益。
微生物代谢和功能调控机制研究
微生物代谢和功能调控机制研究微生物是一类原生生物，常见于土壤、水体、动植物体内等环境中。
它们在自然界中扮演着重要的角色，可以参与固氮、分解有机物质、提供生物质能等作用。
而微生物能够完成这些功能，离不开其独特的代谢和功能调控机制。
一、微生物代谢机制微生物代谢机制通常包括能量源产生、合成前体物、利用硝酸盐、分解有机化合物、氨基酸代谢、葡萄糖代谢等多个方面。
其中，能量源产生机制是微生物代谢的核心环节。
微生物通过氧化还原反应产生能量，维持自身代谢活动的进行。
这种氧化还原反应涉及到细胞色素、酶和多种氧化还原物等多方面，其反应方程式较为复杂。
另外，微生物合成前体物也是微生物代谢的重要机制。
合成前体物包括核糖核酸、蛋白质、生物膜等，这些前体物不仅可以维持细胞的正常生理功能，还可以为其他代谢反应提供催化剂和基质。
微生物合成前体物的机制与有机化合物的分解机制是相辅相成的。
二、微生物功能调控机制微生物的功能调控机制涉及到信号传导、基因表达、代谢途径调控等方面。
其中，信号传导是微生物功能调控的核心环节。
微生物通过一系列信号传导系统实现对外部环境的感知和响应，以维持自身生存和繁殖。
另外，微生物基因表达机制也是微生物功能调控的重要机制。
基因表达主要包括转录和翻译两个过程，这两个过程分别由RNA聚合酶和核糖体完成。
微生物通过形成不同的转录和翻译复合物，以实现对不同基因的表达和控制。
微生物代谢和功能调控机制之间相互作用，共同推动着微生物在自然界中持续发挥其重要功能。
这其中，一些微生物代谢和功能调控机制的研究，已经为生物学、医学和工业领域的发展做出了重要贡献。
三、微生物代谢和功能调控机制研究的应用微生物代谢和功能调控机制的研究应用广泛。
在医学领域，微生物代谢和功能调控机制的研究有助于对细菌、病毒等微生物病原体的生长和生殖进行控制，并对疾病的治疗提供有力支持。
如利用微生物代谢和功能调控机制的研究，产生了许多对疾病进行检测和治疗的方法和技术，如病原体特异性检测、病原体疫苗的开发等。
(完整版)微生物的代谢及其调控
1微生物的代谢微生物代谢包含微生物物质代谢和能量代谢。
1.1 微生物物质代谢微生物物质代谢是指发生在微生物活细胞中的各样分解代谢与合成代谢的总和。
1.1.1 分解代谢分解代谢是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。
—般可将分解代谢分为TP。
三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更加简单的乙酰辅酶 A 、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH 及 FADH2；第三阶段是经过三羧酸循环将第二阶段产物完好降解生成CO2，并产生ATP、NADH 及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH 及FADH2 经过电子传达链被氧化，可产生大批的 ATP。
1.1.1.1 大分子有机物的分解（ 1）淀粉的分解淀粉是很多种微生物用作碳源的原料。
它是葡萄糖的多聚物，有直链淀粉和支链淀粉之分。
一般天然淀粉中，直链淀粉约占20％，支链淀粉约占80％。
直链淀粉为α一 l、 4 糖苷键构成的直链分子；支链淀粉不过在支点处由α—1、6糖苷键连结而成。
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。
淀粉酶是一类水解淀粉糖苷键酶的总称。
它的种类好多，作用方式及产物也不尽同样，主要有液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶（包含β—淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶）。
以液化型淀粉酶为例，这种酶能够随意分解淀粉的。
α-l、4 糖苷键，而不可以分解α-1、 6 糖苷键。
淀粉经该酶作用此后，黏度很快降落，液化后变为糊精，最后产物为糊精、麦芽糖和少许葡萄糖。
因为这种酶能使淀粉表现为液化，淀粉黏度急速降落，故称液化淀粉酶；又因为生成的麦芽糖在光学上是α型，所以又称为“ α—淀粉酶。
（ 2）纤维素的分解纤维素是葡萄糖由β— 1，4 糖苷键构成的大分子化合物。
它宽泛存在于自然界，是植物细胞壁的主要构成成分。
微生物过程中的代谢调控及其应用研究
微生物过程中的代谢调控及其应用研究微生物代谢调控是指微生物在生长过程中，利用内部细胞代谢机制来控制自身的代谢过程，使其在合适的时间、合适的环境条件下分泌出所需的代谢产物。
在微生物代谢调控中，包括了很多复杂的生化反应和代谢模块的关联调控，这些都是一个复杂的系统工程。
目前，微生物代谢调控研究已经成为了生物技术、食品工程、制药、纺织等多个领域的重要研究方向。
基于微生物代谢调控的研究，目前已经取得了很多重要的成果，其中主要包括了以下三个方面：一、代谢工程代谢工程是生物技术领域中最为热门的研究方向之一，它是通过基因工程和代谢调控等手段来改良特定微生物的代谢途径，从而达到更高产、更高容积的生产效果。
这种方法已经被广泛应用于发酵工业生产中，其中最为典型的就是生产抗生素和酶类制品。
同时，代谢工程也可以被用于快速筛选、优化和设计新型生物药物、化学药物和生物综合材料，因此被广泛应用于生命科学、医学、环保等众多领域。
二、环境污染治理微生物代谢调控可以被用于环境污染治理，特别是适用于污染源与污染物之间的生物转化和降解过程。
比如，利用微生物最终产品分解能力极强的特点，可以通过调控微生物代谢途径来快速达到降解特定有机污染物的目的。
另外，还可以利用微生物对重金属和氮、磷等元素的活性吸附、转化和蓄积能力，把对环境有害的物质通过微生物进行转化和降解，从而达到净化环境的目的。
这种方法之所以有效，是因为微生物在代谢时，会吸收周围环境中的营养物质和有害物质，从而使环境得到净化。
三、食品工业微生物在食品加工和制品生产中，是一个不可或缺的角色。
除了常见的酸奶、豆腐、味精等产品，微生物在香料、色素、增酸剂、防腐剂等多种产品生产中也发挥了重要的作用。
其中，微生物代谢调控在发酵加工中尤为重要。
通过调控微生物代谢途径，可以更好地控制发酵过程中羧酸、氮源等关键物质的含量，从而提高发酵效果。
另外，微生物代谢调控还可以被用于解决某些不易用传统食品加工方法解决的问题，比如调节黏度、改善口感等。
微生物代谢的调控与途径解析
微生物代谢的调控与途径解析微生物代谢是指微生物进行新陈代谢过程中所产生的化学反应。
微生物在生长过程中需要能量和营养物质，依靠代谢产物的多样性来适应环境以满足生存需求。
微生物代谢的调控与途径解析是微生物学中的重要研究内容之一。
本文将探讨微生物代谢的调控与途径解析，以期对微生物代谢研究提供一些参考。
1.微生物代谢调控的前提微生物代谢调控的前提是对微生物代谢的分析与认识。
微生物的代谢途径非常复杂，通常会分为两类：主要代谢和次要代谢。
主要代谢是生物体利用营养物质维持生命所必需的代谢，比如糖酵解、呼吸作用、脱氢酶反应等。
次要代谢是生物体维持生命不必需的代谢，包括生产色素、植物素、药物、抗生素等。
微生物的代谢途径还包括高产菌株、重一次代谢等。
2.微生物代谢调控的方式微生物代谢调控的方式有很多种，这里列举其中几种比较常见的方式。
（1）基因调控基因调控是微生物代谢调控的重要环节。
基因的表达与抑制决定了微生物的代谢途径，因此通过基因调控可以调节微生物的代谢。
例如，E. coli细胞利用进行中的基因调控来适应不同的环境，从而提高产物的代谢。
（2）信号分子调控信号分子可以引起微生物代谢途径的变化，这种调控方式被称为信号分子调控。
信号分子可以改变微生物的代谢状态和特异性，从而影响微生物的生长和代谢。
醋酸、乙酰化酵母菌中的丙酮酸、磷酸丙酮酸和甲酰辅酶A等信号分子都对微生物的代谢途径有重要的调控作用。
（3）环境因素调控微生物代谢往往会受到环境因素控制，比如温度、pH值、氧气浓度等。
微生物可以调节代谢途径来适应其所处的环境。
例如，若要处理高温条件下的微生物，就需要针对高温进行微生物代谢调控。
（4）酶催化调控酶是微生物代谢过程中的重要催化剂，在代谢调控中也起到了重要的作用。
酶催化调控可以使微生物代谢途径发生改变，从而达到调控代谢的目的。
比如，氧气的水平和蛋白质丰度等减少会导致酶活性下降，逆转录酶则因蛋白质酶水平下降而失活。
3.微生物代谢途径解析对常见的代谢途径及其特点进行解析。
微生物代谢和遗传调控的分子机制
微生物代谢和遗传调控的分子机制微生物是生物界中极为重要的一个群体，它们的代谢和遗传调控是微生物生长和繁殖的基础。
微生物的代谢和遗传调控涉及到许多分子机制，这些机制不仅是微生物生存的关键，也对医学、环境、农业等领域具有广泛的应用价值。
1. 代谢调控微生物代谢调控是调节微生物生长和繁殖的机制之一。
代谢调控分为全局调控和局部调控两种。
全局调控通过全局信号分子调控微生物代谢的基础代谢。
局部调控是指微生物通过调节一些专门的代谢酶来调节代谢途径。
代谢调控的主要信号分子有ATP、NADH和CO2等。
ATP是大多数微生物细胞内的主要能量分子，代表细胞的能量水平。
当ATP水平高时，微生物会减缓代谢速度降低ATP浓度，以保证代谢的平衡。
NADH是另一种重要的代谢信号，它与ATP共同控制着微生物的代谢速度。
CO2则是一种另类的代谢调控信号，许多微生物通过CO2的浓度来调节自身的代谢水平。
2. 遗传调控微生物遗传调控是微生物生长繁殖的另外一种重要机制。
遗传调控主要包括转录水平的调控和翻译水平的调控两部分。
转录调控主要依赖于转录因子，它能够识别和结合到靶基因的启动子上，从而调控基因的转录。
转录因子以及与基因启动子结合的其他调控蛋白质需要识别特定序列结构，如TTAGGG和GGGGTT等，这些序列结构也称为“调控序列”。
翻译调控则是对已经被转录出来的mRNA分子进行调控，来控制蛋白质的合成。
这种调控主要依靠RNA结构和合成机制。
其中，RNA结构的调控主要由核糖体及其相关的蛋白质来完成。
3. 分子机制微生物的代谢和遗传调控主要依赖于一些特定的分子机制。
其中，蛋白质结构和功能是微生物代谢和遗传调控中最为基本的分子机制。
蛋白质是生命最为基本的分子之一，它在微生物代谢和遗传调控中至关重要。
蛋白质的结构和功能有很多种，包括酶、激素、抗体、结构蛋白以及膜蛋白等。
它们的作用分别是催化代谢、信号传递、免疫防御、细胞结构维持和物质运输等。
此外，DNA和RNA也是微生物代谢和遗传调控中的重要分子机制。
3第三章微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用(精)
（2） 协同反馈抑制
指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能 抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。
例如，荚膜红假单胞菌中天门冬氨酸族氨基酸生 物合成途径中，天门冬氨酸激酶(AK)是受末端产物赖 氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。
（3）合作反馈抑制
指两种末端产物同时存在时，可以起着比一种末 端产物大得多的反馈抑制作用。
2.1 无分支代谢途径的调节
无分支代谢途径的调节通常是在线形的代谢途径 中末端产物对催化第一步反应的酶活性有抑制作用。 例如，在大肠杆菌中，由苏氨酸(Thr)合成异亮氨 酸(IIeu)时，异亮氨酸对催化反应途径中的第一步反应 的苏氨酸脱氨酶(TD)有抑制作用。
2.2 有分支代谢途径的调节
在有两种或两种以上的末端产物的分支合成代 谢途径中，调节方式较复杂，其共同特点是每个分 支途径的末端产物控制分支点后的第一个酶，同时 每个末端产物又对整个途径的第一个酶有部分的抑 制作用，分支代谢的反馈调节方式有多种：
一、酶活性的调节
酶活性的调节是指在酶分子水平上的一种代谢调节， 它是通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率， 包括酶活性的激活和抑制
酶活性的激活系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 酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在某代 谢途径的末端产物（即终产物）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，促使整个反应 过程减慢或停止，避免终产物的过多累积
微生物代谢途径的调控与优化
微生物代谢途径的调控与优化在微观的生物世界里，微生物如同一个个小巧而忙碌的“工厂”，它们通过复杂而精细的代谢途径，将环境中的各种物质转化为自身所需的能量和物质。
然而，这些代谢途径并非一成不变，而是受到各种因素的调控和优化，以适应不同的环境条件和生存需求。
微生物代谢途径的调控就像是一个精密的“指挥系统”，确保微生物在不断变化的环境中能够高效地运作。
这种调控可以发生在多个层面，从基因表达的调控到酶活性的调节，每一个环节都至关重要。
基因水平的调控是微生物代谢途径调控的基础。
微生物的基因组中包含了大量与代谢相关的基因，这些基因的表达受到严格的控制。
例如，当环境中某种营养物质丰富时，相关基因的表达会被激活，从而合成相应的酶来代谢这种物质；而当营养物质缺乏时，基因表达则会受到抑制，以节省能量和资源。
这种调控机制主要通过操纵子模型来实现。
操纵子是一组相关基因及其调控元件的集合，其中包括启动子、操纵基因和结构基因。
启动子是基因转录的起始位点，操纵基因则可以与阻遏蛋白结合，从而控制结构基因的表达。
转录水平的调控也是非常关键的一环。
转录因子可以与 DNA 上的特定序列结合，从而影响 RNA 聚合酶与启动子的结合效率，进而调控基因的转录。
此外，RNA 聚合酶本身的活性也可以受到调节，例如通过其与其他蛋白质的相互作用来改变其对启动子的亲和力。
在转录后水平，mRNA 的加工和稳定性也会影响基因的表达。
例如，某些 mRNA 可以通过选择性剪接产生不同的转录本，从而编码不同的蛋白质。
同时，mRNA 的降解速度也会影响蛋白质的合成量。
翻译水平的调控同样不容忽视。
核糖体可以通过对 mRNA 上的核糖体结合位点的识别来启动翻译，而这个过程可以受到多种因素的影响。
例如，一些小分子可以与核糖体结合，改变其活性，从而影响翻译的起始或延伸。
此外，mRNA 的二级结构也会影响核糖体与 mRNA的结合效率。
除了基因表达的调控，酶活性的调节也是微生物代谢途径调控的重要手段。
微生物的代谢途径与路径调节
微生物的代谢途径与路径调节微生物是指一组微小的生物体，包括细菌、真菌、原生生物和病毒等。
微生物在自然界中起着重要的作用，包括分解有机物质、污水处理、食品制作、医药生产等。
微生物能够完成这些任务主要是通过代谢途径实现的。
本文将介绍微生物代谢途径以及路径调节的原理。
一、微生物代谢途径微生物代谢途径是指微生物在完成生命活动时所需的化学反应过程的总和。
微生物代谢途径分为两类：异养代谢和自养代谢。
异养代谢是指微生物在进行代谢反应时需要从外部环境获取营养，无法通过自身合成获得营养物质。
异养代谢分为化学合成途径和厌氧呼吸途径两种。
1、化学合成途径微生物利用无机盐或有机物合成细胞质和有机物的过程称为化学合成途径。
其中典型的代表是光合作用，包括嗜热菌的硫化氢光合作用、植物的光合作用等。
光合作用是一种以光能为能源，将二氧化碳还原成有机物质的过程。
2、厌氧呼吸途径厌氧呼吸途径是指微生物在没有氧气的情况下，通过电子受体来代替氧气进行呼吸作用的过程。
厌氧呼吸包括硫酸还原菌的硫酸还原作用、乳酸发酵作用、乙酸发酵作用等。
自养代谢是微生物在进行代谢反应时能够通过自身合成获得营养物质的代谢途径。
自养代谢包括有机物质的蓝红菌和青细菌等。
其中典型的代表是TCA循环和草酸循环等。
1、TCA循环TCA循环是指通过氧化剂将有机质分解成一氧化碳和水的过程。
这个循环中，微生物将碳源和能源转化为生物物质，释放二氧化碳和能量。
TCA循环的关键步骤包括乳酸脱氢酶、3-磷酸甘油脱氢酶、异柠檬酸合酶等。
2、草酸循环草酸循环是指通过将草酸分解成碳酸盐和乙酸来释放能量的过程。
这个循环中，微生物利用草酸合成ATP来为自身提供能量，同样也产生一些有机物。
二、微生物代谢路径调节微生物代谢路径调节是指微生物在代谢途径中能够通过不同的信号和调节分子来调节代谢路径的过程。
微生物利用代谢途径调节能够十分精确地调整代谢反应的速度和方向。
代谢路径调节的主要调控机制包括底物水平、酶的调节、转录控制、信号传导等。
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• 一、初级代谢和次级代谢
• 合成代谢和分解代谢（P49） • 初级代谢和次级代谢（P49～ P50）
二、代谢调控的方式 • （1）调节营养物质透过细胞膜而进入细胞的 能力---通道调节； • （2）调节代谢流---通量调节； • （3）通过酶的定位以限制它与相应底物 的接近---限制其基质有形接近。
• （4）顺序反馈抑制：
• 当E过多时，可抑制C→D，这时由于C的浓度过大而促使 反应向F、G方向进行，结果又造成了另一末端产物G浓度 的增高。由于G过多就抑制了C→F，结果造成C的浓度进 一步增高。C过多又对A→B间的酶发生抑制，从而达到了 反馈抑制的效果。这种通过逐步有顺序的方式达到的调 节，称为顺序反馈抑制。
• 分解代谢物阻遏的典型实例：葡萄糖效应 • 葡萄糖效应（ glucose effect）： 又称葡萄糖阻遏或分解代谢产生阻遏作用。葡 萄糖或某些容易利用的碳源,其分解代谢产物阻 遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。
（二）酶合成调节的机制
1.操纵子：是在转录水平上控制基因表达 的协调单位，由调节基因（R）、启动子 （P）、操纵基因（O）和在功能上相关的 几个结构基因(S)组成 ；
• 调节基因:用于编码调节蛋白的基因。 • 启动基因:是一种能被依赖于DNA的RNA聚合酶所 识别的碱基顺序，它既是RNA多聚酶的结合部位， 也是转录的起始点；
• 操纵基因是位于启动基因和结构基因之间的一 段碱基顺序，能与阻遏物（一种调节蛋白）相 结合，以此来决定结构基因的转录是否能进行； • 结构基因则是决定某一多肽的DNA模板，可根 据其上的碱基顺序转录出对应的mRNA，然后再 可通过核糖体而转译出相应的酶。一个操纵子 的转录，就合成了一个mRNA分子。
• 同时诱导，即当诱导物加入后，微生物能同时 或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于 短的代谢途径中。例如，将乳糖加入到E．coli 培养基中后，即可同时诱导出β -半乳糖苷透性 酶、β -半乳糖苷酶和半乳糖苷转乙酰酶的合成； • 顺序诱导，即先合成能分解底物的酶，再依次 合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂 代谢途径的分段调节。
（2）分解代谢物阻遏
• 概念：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或 氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏 利用慢的底物的有关酶合成的现象。 • 分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的 甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源 （或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代 谢物所引起的阻遏作用。 • 因此，分解代谢物的阻遏作用，就是指代谢反 应链中，某些中间代谢物或末端代谢物的过量 累积而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象。
第三章 微生物的代谢调控 理论及其在食品发酵与酿 造中的应用
王青云
E-mail：jalywang6688@
第一节 微生物的代谢与调节的 生化基础
代谢调节
★ 是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的 一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及 能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条 件来完成复杂的生命活动。
（1）酶活性的激活：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。
（2）酶活性的抑制：主要是反馈抑制。
反馈抑制：某代谢途径的末端产物（即终产物）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，促使整个反应过程减慢或停止，从而避免了末
端产物的过多累积。
（3）反馈抑制的类型 • ① 直线式代谢途径中的反馈抑制
一、发酵工艺条件的控制
环境条件既影响微生物生长，又影响代谢速度和方向 及产物形成与积累。 现以谷氨酸棒杆菌发酵为例来说明控制发酵条件包括 O2浓度、NH4浓度 、pH、磷酸盐浓度、生物素浓度等， 环境条件改变，可使代谢转换方向，不生成谷氨酸， 而生成乳酸、琥珀酸、谷氨酰胺等产物。
二、菌种遗传特性的改变
[ATP]+0.5[ADP] 能荷（EC））= [ATP]+[ADP]+[AMP] ×100%
当细胞中腺苷酸全部是ATP，能荷为1； 当细胞中腺苷酸全部是ADP，能荷为0.5； 当细胞中腺苷酸全部是AMP，能荷为0 当细胞或线粒体中三种核苷酸同时并存时， 能荷大小随三者比例而异，三者的比例随细胞 生理状态而变化。
• 调节蛋白 • 是一类变构蛋白，它有两个特殊位点，其一可 与操纵基因结合，另一位点则可与效应物相结 合。当调节蛋白与效应物结合后，就发生变构 作用。有的调节蛋白在其变构后可提高与操纵 基因的结合能力，有的则会降低其结合能力。 • 调节蛋白可分两种，其一称阻遏物，它能 在没有诱导物（效应物的一种）时与操纵基因 相结合；另一则称阻遏物蛋白，它只能在辅阻 遏物（效应物的另一种）存在时才能与操纵基 因相结合。
（一）酶合成调节的类型 • 1．诱导
• 根据酶的生成是否与环境中所存在的该酶底物 或其有关物的关系，可把酶划分成组成酶和诱 导酶两类。 • 诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似 物而临时合成的一类酶。 • 能促进诱导酶产生的物质称为诱导物，它可以 是该酶的底物，也可以是难以代谢的底物类似 物或是底物的前体物质。
• ② 分支代谢途径中的反馈抑制。 • 在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂。 • 为避免在一个分支上的产物过多时不致同时影 响另一分支上产物的供应，微生物已发展出多 种调节方式。
• （1）协同反馈抑制： 指分支代谢途径中的几个 末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一 个酶的一种反馈调节方式。 • （2）合作反馈抑制： 指两种末端产物同时存在 时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑制 作用。 • （3）累积反馈抑制： 每一分支途径的末端产物 按一定百分率单独抑制共同途径中前面的酶，所 以当几种末端产物共同存在时，它们的抑制作用 是累积的。
• 操纵子分两类: • 一类是诱导型操纵子，只有当存在诱导物（一 种效应物）时，其转录频率才最高，并随之转 译出大量诱导酶，出现诱导现象。 • 另一类是阻遏型操纵子，只有当缺乏辅阻遏物 （一种效应物）时，其转录频率才最高。由阻 遏型操纵子所编码的酶的合成，只有通过去阻 遏作用才能启动。
• 效应物 • 是一类低分子量的信号物质（如糖类及 其衍生物、氨基酸和核苷酸等），包括 诱导物和辅阻遏物两种，它们可与调节 蛋白相结合以使后者发生变构作用，并 进一步提高或降低与操纵基因的结合能 力。
• （三）多功能酶：分子组成只有一条多 肽链பைடு நூலகம்但具有两种或两种以上催化活力 的酶。
• 一个终产物的过量，在使共同途径第一步反应 受到部分抑制的同时，分支途径第一步反应也 受到抑制，使代谢沿着其他分支进行。因此， 一个产物的过量不致干扰其他产物的生成。
第二节 微生物代谢的协调作用
一、酶活性的调节
酶活性的调节：是指在酶分子水平上的 一种代谢调节，它是通过改变现成的酶分 子活性来调节新陈代谢的速率，包括酶活 性的激活和抑制两个方面。
粗调：酶量的调节。
代谢流调节
微调：现有的酶的活性的调节。
三、与代谢调节有关的酶
（一）同功酶调节
• 同功酶：指能催化相同的生化反应，但酶蛋白分子结构 有差异的一类酶，它们虽同存于一个个体或同一组织中， 但在生理、免疫和理化特性上却存在着差别。 • 同功酶在代谢调节中的作用：在一个分支代谢途径中， 如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶所 催化时，则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个 同功酶发生抑制作用。
大肠杆菌乳糖酶诱导合成---调节基因产物对转录的调控
调节基因
操纵基因
结构基因
mRNA 阻遏蛋白
诱导物（乳糖）
操纵基因——基因合成的开关. 关——阻遏蛋白阻挡操纵基因，结构基因不表达.
开——诱导物阻止阻遏蛋白功能发挥.
三、能荷的调节
1. 能荷（energy charge）
能荷是一个表示细胞能量状态的参数。是细 胞中所含有的相当于 ATP的数量的腺苷酸分 子数占全部腺苷酸分子数的百分比，其表示 式为：
• （一）应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节 • 营养缺陷型菌株：野生型菌株经过人工诱变或者自然 突变失去合成某种营养（氨基酸，维生素，核酸等） 的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子 才能生长的菌株。 • 营养缺陷型是一种生化突变株，它的出现是由基因突 变引起的。由于核酸系列中某碱基发生突变，导致该 基因所控制的酶合成受阻，该菌株也因此不能合成某 种营养因子，从而使正常代谢失去平衡。
• （1）末端产物阻遏
• 指由某代谢途径末端产物的过量累积而引起的 阻遏。对直线式反应途径来说，末端产物阻遏 的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的 各种酶，使之合成受阻遏。
• 对分支代谢途径来说，情况就较复杂。每种末 端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的 酶。 • 代谢途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分 支途径末端产物的阻遏，此即称多价阻遏作用。 • 末端产物阻遏在代谢调节中有着重要的作用， 它可保证细胞内各种物质维持适当的浓度。
•
• •
• 3.能荷调节的意义
当能荷降低时：则激活催化糖分解，（能量生成）酶 系，或解除ATP对这些酶的抑制（如糖原磷酸化酶、 果糖磷酸激酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、反 丁烯二酸酶等）并抑制糖原合成酶，1、6磷酸果糖酯 酶，从而加速糖分解和TCA的产能代谢。 当能荷升高时：细胞中AMP，ADP转变为ATP，这 时ATP则抑制糖原降解以及糖酵解和TCA环中的关键 酶（如糖原磷酸化酶，磷酸果糖激酶，柠檬酸合成酶， 异柠檬酸脱氢酶）并激活糖类合成酶（糖原合成酶、 1、6-P-果糖酯酶）从而抑制糖的分解，加速糖原的 合成。
二、酶合成的调节
• 酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而 调节代谢速率的调节机制，这是一种在基因水 平上（在原核生物中主要在转录水平上）的代 谢调节。 • 凡能促进酶生物合成的现象，称为诱导。 • 能阻碍酶生物合成的现象，则称为阻遏。
酶合成调节与酶活性调节的比较