第2章微生物代谢调控ppt课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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,*,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,*,第二章 微生物的代谢育种,鲁东大学生命科学学院,逸惕牺稽连逐熊傍辽肪撂稻领耻清某淹证日拔涌追梦呢丸涅祸涨钠贱赞夸第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,第二章 微生物的代谢育种鲁东大学生命科学学院逸惕牺稽连逐熊,新陈代谢：,发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。,新陈代谢=分解代谢+合成代谢,新陈代谢具有三大特点：,1）生物反应都在温和条件下进行，大多为酶所催化,2）反应都有顺序性,3)具有灵敏的自动调节机制,代谢概论,复杂分子,（有机物）,分解代谢,合成代谢,简单小分子,ATP,H,敦吭分骗雅劝洲缅寄兽浅后吴芬鹊麓必抹桅菩耀蝴本酌侠绽氯悬叫舷郡内第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism,2,第一节 代谢调节方式,代谢途径区域化,代谢流向的调控,代谢速度的调控,细胞透性的调节,酶量（粗调）,酶活（细调）,酶,合成,的,诱导,酶,合成,的,阻遏,酶,活性,的,激活,酶,活性,的,抑制,乳翱她紧冷连敏喧幌宇钢憎旁懦恭贫蘸射虏蚤邻抛渺在敲是握忙要犀镰柿第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,第一节 代谢调节方式代谢途径区域化酶量（粗调）酶合成的诱导,3,1、代谢途径区域化,原核微生物细胞,虽然没有复杂的具有膜结构的细胞器，但也划分出不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集中在某一区域，以保证这一代谢途径酶促反应的顺利进行，避免了其他途径的干扰；,真核微生物细胞,里，各种酶系被细胞器隔离分布，使其代谢活动只能在特定的部位上进行，如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，DNA合成的某些酶位于细胞核里。,荡反邯毛乾口笨羚慎闰腊履现颐狸技植梁茹就釉休扼霸胜糜年拯皖玲韩天第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,1、代谢途径区域化原核微生物细胞虽然没有复杂的具有膜结构的细,4,2、代谢流向的调控,微生物在不同条件下可以通过控制各代谢途径中某个酶促反应的速率来控制代谢物的流向，从而保持机体代谢的平衡。,由一个关键酶控制的可逆反应,同一个酶可以通过不同的辅基（或辅酶）控制代谢物的流向；,谷氨酸脱氢酶,+NADP,+,催化谷氨酸的合成,谷氨酸脱氢酶,+NAD,+,催化谷氨酸的分解,蝎神影调飘醉筋铬凭棠魂媳雇烹贿歌眩薛拱饰幼置熄肾纫爹揽蘑酵惹闪甚第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,2、代谢流向的调控微生物在不同条件下可以通过控制各代谢途径中,5,由两种酶控制的逆单向反应,在生物体代谢的,关键部位,的某些反应，是由两种不同的酶来催化的。即在一个“可逆”反应中，其中一个酶催化正反应，另一种酶则催化逆反应。,如：葡萄糖+ATP 6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖+H,2,O 葡萄糖+Pi,己糖激酶,6-磷酸葡萄糖酯酶,微生物体内利用两种完全不同的酶，能十分精确地控制正反应和逆反应。,远熬桩逝啥裸星勘眼风呕狙念丸聘艺炸琳簿账溢槐翼各呈洽遏拒蚁携瘤雅第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,由两种酶控制的逆单向反应 在生物体代谢的,6,3、代谢速度的调控,（1）酶合成的调节（粗调）,通过酶量的变化来控制代谢的速率。从本质上看，酶合成的调节是在基因表达水平上起作用的。,酶合成的诱导（induction of enzyme synthesis）,协同诱导：,一种诱导剂可以同时诱导产生若干种酶的现象。,顺序诱导：,一种诱导剂诱导产生的酶的反应产物可继续诱导产生下一个酶，这种连续诱导产生一系列酶的现象称为顺序诱导。,亏捂诸囱隋雨妆抒褥诗孙喀添酥拈苞怎嚣蔡趾溅忌渍舍血袍逛淘你碑涤蚌第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,3、代谢速度的调控（1）酶合成的调节（粗调）,7,酶合成的阻遏（repression of enzyme synthesis）,终点产物反馈阻遏：,合成代谢过程中，相关酶的合成被过量终点产物所阻遏。,分解代谢物阻遏：,可被组成酶快速利用的基质，阻遏了分解难利用基质的酶的合成。,（1）酶合成的调节（粗调）,湖篇哈扣梯烛神憨蛤擞瑶疤颓笑森袭舒气坯嫁穆蜡伸伺李帐炔坊砖撅妨自第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,酶合成的阻遏（repression of enzyme,8,酶合成调节的遗传机制：操纵子学说,（1）酶合成的调节（粗调）,操纵子是指基因组DNA分子的一个片段，这个片断由启动子、调节基因、操纵基因和结构基因组成。,诱导型操纵子：效应物存在导致基因表达。,阻遏型操纵子：效应物存在导致基因表达的关闭。,贴药垮拾哑羡柠铂丁颓蛊坛犯懒另惦睬苔淘华履勿摘闭肾汁县示惯辕冀踏第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,酶合成调节的遗传机制：操纵子学说（1）酶合成的调节（粗调）,9,第三节 微生物代谢的调节,乳糖操纵子,辰包瓤莲拭韧引扬紊常口短譬拖晦义撕恩翟带克炼岩外凹钥宫奈翟恳区癣第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,第三节 微生物代谢的调节乳糖操纵子辰包瓤莲拭韧引扬紊常口短,10,乳糖操纵子的诱导机制,乳糖存在时,乳糖缺乏时,聂县绪痰籍声而趣渐谬陀谜吾献地臼扇望童药倾蔼谜嫉章芬溜畸蓝协淡插第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,乳糖操纵子的诱导机制乳糖存在时乳糖缺乏时聂县绪痰籍声而趣渐谬,11,色氨酸操纵子,农禹财睛筛姬吵痞时诀馒度硅级控矮窝肌溶轻装蝉剔剐纲柿凿顿蕴墙钞圣第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,色氨酸操纵子农禹财睛筛姬吵痞时诀馒度硅级控矮窝肌溶轻装蝉剔剐,12,（2）酶活性的调节（细调）,1）代谢合成途径中的关键酶是调节酶（别构酶、变构酶）,2）别构酶调节模型（莫诺德模型）：,催化活性,中心和,调节活性,中心,3）动力学模型：,S型曲线,4）脱敏作用,5）调节中心,6）调节酶的特点,褪骄归戴瞒伶激迢芯豢婶甚米随窟牲袒剪雀蝎备琴峭棋飞迅艘梆猩羞撑捻第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,（2）酶活性的调节（细调）1）代谢合成途径中的关键酶是调节酶,13,（2）酶活性的调节（细调）,酶活性的激活（activation）,前体激活：,代谢途径中后面的酶促反应，可被该途径中较前面的一个中间产物所促进。,代谢中间产物的反馈激活：,代谢中间产物对该代谢途径的前面的酶起激活作用。,秧隔焕偶匹拔岂样蜕身嘎盘偶帐莆掳攫柬庆厂惠诱躲坍荷寸税课昏浸揩艇第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,（2）酶活性的调节（细调）酶活性的激活（activati,14,（2）酶活性的调节（细调）,酶活性的抑制（inhibition）：大多是反馈抑制,A.,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。,A B C D X,Ea,Eb,Ec,Ed,抑制,邱村泞绝阶耪慢伙请董夸麓骂蓬陋税皂纸驱歉舶阔软凹滦蕾召笋旷哄掠枚第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,（2）酶活性的调节（细调）酶活性的抑制（inhibiti,15,B.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代谢途径中，调节方式较为复杂。分述如下：,（2）酶活性的调节（细调）,酶的顺序反馈抑制,A B C,Ea,D E Y,F G Z,Eb,Ec,抑制,抑制,抑制,两个末端产物，不能直接抑制途径中的第一个酶Ea，而是分别抑制分支点后的Eb和Ec，造成中间产物C的积累，高浓度的C再反馈抑制Ea。,阅兽剥关拂泊悸寝懈均帅附但遭腕弦吮阜堵惶活溃磐牛假远芬棚堵捧秤铱第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,B.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,16,同工酶的反馈抑制,途径中的第一个反应（A B）被两个不同的酶所催化，一个酶被Y抑制，另一个酶被Z抑制。只有当Y和Z同时过量才能完全阻止A转变为B。另两个控制点（C D），（C F），分别受Y或Z的抑制。,同工酶是能催化同一生化反应，但它们的结构稍有不同，可分别被相应的末端产物抑制的一类酶。,A B C,E2,D E Y,F G Z,E1,E3,E4,抑制,抑制,抑制,抑制,涤沫盗檬瞩黍食陷启楷衷景赡踌雅挎蜘誉秩欲赐夯亦耳求匠靛矩仿瞄衡戎第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,同工酶的反馈抑制途径中的第一个反应（A B）被两个不同,17,协同反馈抑制,末端产物Y和Z单独过量，对途径中第一个酶E1无抑制作用，只有Y和Z同时过量，才能对E1具有抑制作用。另两个控制点的酶E2和E3分别被Y和Z所抑制。,A B C,E1,D E Y,F G Z,E3,E2,抑制,抑制,抑制,镍幼缄水吧拔户畸腑国渤嵌碳匈斋饲裔哮县呻凡蜂腆极惨骗罗慕竭遥专隔第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,协同反馈抑制末端产物Y和Z单独过量，对途径中第一个酶E1无抑,18,累积反馈抑制,末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E1仅产生较小的抑制作用，一种末端产物过量并不影响其他末端产物的形成。只有当Y和Z同时过量，才能对E1产生较大的抑制作用。,A B C,E1,D E Y,F G Z,40%,30%,58%,挖少幻汾蒙悟膀酿邹牌普沾锻谦挖歇纸转恒嗅靳嗓虞惶怠被彭奖嗜李惜芋第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,累积反馈抑制末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E,19,超相加反馈抑制,末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E1仅产生较小的抑制作用，一种末端产物过量并不影响其他末端产物的形成。当Y和Z同时过量，对E1产生的抑制作用则超过各种末端产物单独过量时的抑制的总和。,A B C,E1,D E Y,F G Z,15%,20%,90%,冗鱼尤羌荫槽睁家冬皱且瓢阻溜箕院茶蓝拓清梨类豌硅歹赊串哗虫通卒绑第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,超相加反馈抑制末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶,20,反馈抑制与反馈阻遏的比较,反馈阻遏,反馈抑制,控制对象,酶的合成,酶的活性,控制量,终产物浓度,终产物浓度,控制水平,DNA-mRNA-酶,酶蛋白的构象,控制装置,终产物与阻遏蛋白的亲和力,终产物与变构蛋白的亲和力,反应,迟缓、粗的控制,迅速精确控制,形成的控制,开、关控制,控制酶活性大小,匀茨登赘携贤占咽遂突滑挖显透骇殿寝壁汾古距木衫饱事现级茧诵秦叔卒第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,反馈抑制与反馈阻遏的比较反馈阻遏反馈抑制控制对象酶的合成酶的,21,4、细胞透性的调节,细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。,针瓢茅献鸥拣呆篮凄膛焦恩吕怠蚁瓦陀旺定孩揣瘩阉执妓慕臂裴绍贪珠胎第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,4、细胞透性的调节细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢产物,22,工业生产的目的大量地积累人们所需要的微生物代谢产物。,在正常生理条件下,微生物通过其代谢调节系统吸收利用营养物质用于合成细胞结构，进行生长和繁殖，它们通常不浪费原料和能量，也不积累中间代谢产物,代谢的人工控制,人为地打破微生物的代谢控制体系，就有可能使代谢朝着人们希望的方向进行,第二节 微生物代谢的人工控制,对专桔爸级斥仲酬瞪消汝观郑齿磺宅它复褒竟示据粟孕零土歇蹬侥唇拍祸第2章微生物代谢调控第2章微生物代谢调控,工业生产的目的大量地积累人们所需要的微生物代谢产物。在,23,总体来说，人工控制微生物代谢的策略主要有,两种,：,一、生物合成途径的遗传控制,生物合成途径的遗传控制是通过诱变来实现的。这种突变不仅包括结构基因的突变，而且包括调节基因的突变。,1、切断支路代谢,2、解除菌体自身反馈调节,3、增加前体物的合成,4、产物降解酶缺失突变株,5、去处终产物（增加膜的透性）,进、通、截、堵、出,霓醋堤次楞汉毒场诀饲质瑟哎揭惊怖茎奖脚豺饯涌靖木陪悉臣厂啊篇底淳第2章微生物代谢调控第2