生物催化复习笔记(最终版)

生物催化与转化

第四章代谢调控

1.分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、

腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用

2.合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式

的还原力一起合成复杂的大分子的过程。或利用分解代谢的能量和中间体合成氨基酸、核酸等单体物质及蛋白质、多糖等多聚物

3.次级代谢产物

定义：微生物生长到一定阶段才产生的，化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。

特征：

不同的微生物次级代谢产物不同；

次级代谢产物的通常在菌体的生长后期合成，发酵分两个阶段进行，即营养增殖期和生产期。在多数情况下，增加前体是有效的

4.初级代谢产物

定义：微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。

特征：

不同的微生物初级代谢产物基本相同；

初级代谢产物合成过程是连续不断的，

与菌体的生长呈平行关系。

5.两种代谢产物的不同：

●次级代谢通常在生长后期合成。不是微生物生长所必需的，不参与微生

物的生长和繁殖。

●次级代谢对环境条件的变化很敏感，其产物的合成往往会因环境条件的

变化而停止。

●不同微生物的次级代谢产物有很大区别。基于菌种的特异性

●催化次级代谢产物合成的某些酶专一性不强。

6.酶活性的调节：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。酶活性的抑制和激活是微生物代谢中存在的两种矛盾的过程。

7.酶活性的激活：常见的酶活性的激活是前体激活，多发生在分支代谢途径，

即代谢途径中的后面的反应可被较前面的一种代谢中间产物所促进。

8.酶活性的抑制：酶活性的抑制包括：竞争性抑制反馈抑制

反馈抑制：指反应途径中某些中间产物或末端产物对该途径中前面反应的影响。凡是反映加速的称为正反馈；凡是反应减速的称为负反馈。末端产物的反馈抑制普遍存在于合成途径中。

9.反馈抑制的类型

●直线式代谢途径中的反馈抑制

●分支代谢途径中的反馈抑制：

同功酶调节：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累积反馈抑制：催化分支合成途径第一步反应的酶有几种末端产物

抑制物，但每一种如过量，按一定百分率单独抑制共

同途径中的第一个酶活性，总的抑制效果是累加的，

各末端产物所起的抑制作用互不影响，只影响这个酶

促反应的速率。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。

增效反馈抑制：代谢途径中任何一种末端产物过量时，仅部分抑制

共同途径中的第一个酶活性，但两个末端产物同时

过量时，其抑制作用可超过各产物存在的抑制能力

的总和。

顺序反馈抑制：每个分支末端产物抑制分支后的第一个酶，产生部

分抑制作用。通过逐步有顺序的方式达到的调节。

10.酶合成调节的类型

●诱导

诱导酶：某些酶只有在它们催化的底物（或底物的结构类似物）存在时才

能合成，此种酶称为诱导酶。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。

酶的诱导合成类型：同时诱导: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

顺序诱导: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

●阻遏

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，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

多价阻遏：有两种或两种以上的末端产物的分支代谢途径

中，当分支代谢途径中的几种末端产物同时过

量就反馈阻遏其分支点以前的共同途径的“公

共酶”的合成，仅一种产物过量无阻遏作用。

分解代谢产物阻遏：又称代谢物阻遏作用，指细胞内同时有两种分解底物

（碳源或氮源）或其分解产物存在时，被菌体

迅速利用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碳源本身直接作用的结果，

而是通过碳源（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。）

分解代谢物阻遏实际上是cAMP缺少的结果

分解代谢物阻遏作用的解除：在培养基中补充cAMP,

分解代谢物阻遏现象可以被抵消：通过代谢调控

增加胞内cAMP含量

11.次级代谢的调节类型：

酶合成的诱导调节

反馈调节：次级代谢产物的自身反馈抑制和反馈阻遏

分解代谢产物调节：指易被菌体迅速利用的碳源和氮源及其分解产

物对其他代谢途径的酶类的调节作用。

某些初级代谢产物可以调节次级代谢产物的合成：(1)初级代谢产物和次级代谢产物的合成有一条共同的合成途径，当初级代谢产物积累时，反馈抑制了某一步反应的进行，而最终抑制了次级代谢产物的合成。(2)初级代谢产物直接参与次级代谢产物的生物合成，即初级代谢产物是次级代谢产物的生物合成的前体，当此种初级代谢产物因为积累，反馈抑制了它自身的合成时，必然也同时影响了次级代谢产物的合成。