生物合成途径的代谢调控终产物阻遏end

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,(一)、生物合成途径的代谢调控；,1、终产物阻遏,（end product repression),终产物阻遏该途径所有酶的合成。,2、反馈（,feedback),或变构抑制,(allosteric inhibition)：,终产物对该合成途径第一酶合成的抑制,A B C D,E1,E2,E3,Gene1,Gene2,Gene3,终产物反馈抑制,mRNA合成被阻遏,DNA,mRNA,总结,1,1、酶的诱导,（enzyme induction):,底物或其结构类似物活化与降解有关的酶。,乳糖操纵子学说。,2、分解代谢产物阻遏,（catabolite repression),：,葡萄糖阻遏大量其他诱导酶的合成。,(二)、分解途径的代谢调控：,2,三、代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用,工业发酵的目的,：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。,代谢的人工控制,：人为地打破微生物的代谢控制体系，使代谢朝着人们希望的方向进行。,人工控制代谢的手段,：,改变微生物遗传特性(遗传学方法）；,控制发酵条件（生物化学方法）；,改变细胞膜透性；,3,（1）对于直线式代谢途径：选育营养缺陷性突变株只能积累中间代谢产物,A,a,B,b,C,c,D,d,E,1.1营养缺陷型菌株的应用,末端产物E对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给E，使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制），这样才能有利于菌株积累中间产物C 。,1.遗传学方法,4,(2) 分支代谢途径：情况较复杂，可利用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵生产中间产物,A B C,D,E,F,G,5,分支途径赖氨酸发酵:,谷氨酸棒杆菌的Hom,6,分支途径,肌苷酸发酵（,IMP合成途径的代谢调控）,调控理论的实践应用,7,1.2 抗反馈控制突变株的应用,抗反馈控制突变株是指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。,抗反馈控制突变株可以从,终产物结构类似物抗性突变株,和,营养缺陷性回复突变株,中获得。,获得方法及其原理：,8,目标产物,结构类似物,赖氨酸,S-（2氨基乙基）-L半胱氨酸-(AEC),苏氨酸,-氨基-羟基戊酸（AHV),异亮氨酸,乙硫氨酸,精氨酸,D-精氨酸,苯丙氨酸,对氟苯丙氨酸,9,1.3选育组成型突变株和超产突变株,如果调节基因发生突变，以至产生无效的阻遏物而不能和操纵基因结合，或操纵基因突变，从而造成结构基因不受控制的转录，酶 的生成将不再需要诱导剂或不再被末端产物或分解代谢物阻遏，这样的突变株称为,组成型突变株,。少数情况下，组成型突变株可产生大量的、比亲本高的多的酶，这种突变株称为,超产突变株,。,10,D,A B C,E F,（二）生物化学方法,1. 添加前体绕过反馈控制点,：亦能使某种代谢产物大量产生,(-),(-),(-),2. 添加诱导剂,：从提高诱导酶合成量来说，最好的诱导剂往往不是该酶的底物，而是底物的衍生物，,3. 发酵与分离过程耦合,：,4. 控制发酵的培养基成分,：,11,（三）控制细胞膜渗透性,使胞内的代谢产物迅速渗漏出去,解除末端产物的反馈抑制。,1.,用生理学手段,直接抑制膜的合成或使膜受缺损,如,: 在,Glu,发酵中把生物素浓度控制在,亚适量,可大量分泌,Glu,；,控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性；,当培养液中生物素含量较高时采用,适量添加青霉素,的方法；,再如：产氨短杆菌的核苷酸发酵中控制因素是,Mn,2+,； Mn,2+,的作用与生物素相似。,2.,利用膜缺损突变株,油酸缺陷型、甘油缺陷型,如,:,用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有限制地添加油酸，合成有缺损的膜，使细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸产量。,甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或油酸过量的情况下，也可以获得大量谷氨酸。,12,