《第四章發(fā)酵機(jī)制》ppt課件-文庫吧
2025-01-03 16:35 本頁面
【正文】 代謝的功能在于保證正常合成代謝的進(jìn)行，而合成代謝又反過來為分解代謝創(chuàng)造了更好的條件，兩者相互聯(lián)系，促進(jìn)了生物個(gè)體的生長繁殖和種族的繁榮發(fā)展。 中間代謝產(chǎn)物的重要性 ? 如果在生物體中只進(jìn)行能量代謝，則有機(jī)能源的最終結(jié)局只是產(chǎn)生 ATP、 H2 O和 CO2，這時(shí)便沒有任何中間代謝物可供累積，因此，合成代謝也不可能正常進(jìn)行。 ? 相反，如果要進(jìn)行正常的合成代謝，又須抽走大量為分解代謝正常進(jìn)行所必需的中間代謝物，結(jié)果也勢必影響具有循環(huán)機(jī)制的分解代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 一、兼用代謝途徑 ? 凡在分解代謝和合成代謝中具有雙重功能的途徑，就稱兼用代謝途徑。 ? EMP、 HMP和 TCA循環(huán)是重要的兼用代謝途徑。 ? ①在兼用代謝途徑中，合成途徑并非分解途徑的完全逆轉(zhuǎn)。 ? ②在分解與合成代謝途徑中，在相應(yīng)的代謝步驟中，往往還包含了完全不同的中間代謝物。③在真核生物中，合成代謝和分解代謝一般在細(xì)胞的不同區(qū)域中分隔進(jìn)行，原核生物因其細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的間隔程度低，故反應(yīng)的控制主要在簡單的酶分子水平上進(jìn)行。 二、代謝物回補(bǔ)順序 ? 所謂回補(bǔ)順序，又稱補(bǔ)償途徑或添補(bǔ)途徑，就是指能補(bǔ)充兼用代謝途徑中因合成代謝而消耗的中間代謝物的反應(yīng)。 ? 這樣，當(dāng)重要產(chǎn)能途徑中的關(guān)鍵中間代謝物必須被大量用作生物合成的原料時(shí)，仍可保證能量代謝的正常進(jìn)行。 第三節(jié) 微生物的代謝調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn) ? 微生物有著一整套可塑性極強(qiáng)和極精確的代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保證上千種酶能正確無誤、有條不紊地進(jìn)行極其復(fù)雜的新陳代謝反應(yīng)。 ? 微生物細(xì)胞的代謝調(diào)節(jié)方式： ? 可調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)透過細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)胞的能力； ? 通過酶的定位以限制它與相應(yīng)底物的接近； ? 調(diào)節(jié)代謝流。 ? 其中以調(diào)節(jié)代謝流的方式最為重要，它包括兩個(gè)方面，一是 “ 粗調(diào) ” ，即調(diào)節(jié)酶的合成量，二是 “ 細(xì)調(diào) ” ，即調(diào)節(jié)現(xiàn)成酶分子的催化活力，兩者往往密切配合和協(xié)調(diào)，以達(dá)到最佳調(diào)節(jié)效果。 ? 利用微生物代謝調(diào)控能力的 自然缺損 或通過人為方法 獲得突破代謝調(diào)控 的變異菌株，可為發(fā)酵工業(yè)提供生產(chǎn)有關(guān)代謝產(chǎn)物的高產(chǎn)菌株。 一、酶活性的調(diào)節(jié) ? 酶活性的調(diào)節(jié)是指在酶分子水平上的一種代謝調(diào)節(jié)，它是通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調(diào)節(jié)新陳代謝的速率，包括酶活性的激活和抑制兩個(gè)方面。 ? 酶活性的激活系指在分解代謝途徑中，后面的反應(yīng)可被較前面的中間產(chǎn)物所促進(jìn)。 一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時(shí)可與該代謝途徑的第一步反應(yīng)的酶相結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果使這個(gè)酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來。這種情況稱為 “ 反饋抑制 ” 。 值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時(shí)，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時(shí)， 是非共價(jià)結(jié)合，是可逆的。 ? 酶活性的抑制主要是反饋抑制，它主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產(chǎn)物（即終產(chǎn)物）過量時(shí)，這個(gè)產(chǎn)物可反過來直接抑制該途徑中第一個(gè)酶的活性，促使整個(gè)反應(yīng)過程減慢或停止，從而避免了末端產(chǎn)物的過多累積。 酶的活性可以調(diào)控 ? 在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性 幾個(gè)酶或十幾個(gè)酶前后配合 ， 完 成一系列代謝反應(yīng) ， 形成一條 代謝途 徑 。 在一條代謝途徑中 ， 常常是前一 個(gè)酶促反應(yīng)的底物 ， 便是下一個(gè)酶促 反應(yīng)的底物 。 ? 共價(jià)調(diào)節(jié) 有時(shí)候 ， 酶蛋白分子可以和一個(gè)基團(tuán)形成共價(jià)結(jié)合 ， 結(jié)合的結(jié)果 ， 使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 ， 使酶活性發(fā)生改變 。 例如 ， 與 磷酸根 的結(jié)合 。 這種調(diào)節(jié)酶活性的情況稱為 酶的共價(jià)調(diào)節(jié) 。 ? 競爭性抑制 有的酶在遇到一些化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時(shí)，這些分子與底物競爭結(jié)合 酶的 活性中心 ，亦會(huì)表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。這種情況稱為酶的 競爭性抑制 。 （一）反饋抑制的類型 ? 1．直線式代謝途徑中的反饋抑制 ? 2．分支代謝途徑中的反饋抑制。 ? 在分支代謝途徑中，反饋抑制的情況較為復(fù)雜。 ? 為避免在一個(gè)分支上的產(chǎn)物過多時(shí)不致同時(shí)影響另一分支上產(chǎn)物的供應(yīng)，微生物已發(fā)展出多種調(diào)節(jié)方式。 ? （ 1）同功酶調(diào)節(jié) ? 同功酶是指能催化相同的生化反應(yīng)，但酶蛋白分子結(jié)構(gòu)有差異的一類酶，它們雖同存于一個(gè)個(gè)體或同一組織中，但在生理、免疫和理化特性上卻存在著差別。 ? 同功酶的主要功能在于其代謝調(diào)節(jié)。在一個(gè)分支代謝途徑中，如果在分支點(diǎn)以前的一個(gè)較早的反應(yīng)是由幾個(gè)同功酶所催化時(shí)，則分支代謝的幾個(gè)最終產(chǎn)物往往分別對(duì)這幾個(gè)同功酶發(fā)生抑制作用。 ? （ 2）協(xié)同反饋抑制： 指分支代謝途徑中的幾個(gè)末端產(chǎn)物同時(shí)過量時(shí)才能抑制共同途徑中的第一個(gè)酶的一種反饋調(diào)節(jié)方式。 ? （ 3）合作反饋抑制： 系指兩種末端產(chǎn)物同時(shí)存在時(shí)，可以起著比一種末端產(chǎn)物大得多的反饋抑制作用。 ? （ 4）累積反饋抑制： 每一分支途徑的末端產(chǎn)物按一定百分率單獨(dú)抑制共同途徑中前面的酶，所以當(dāng)幾種末端產(chǎn)物共同存在時(shí)，它們的抑制作用是累積的。 ? （ 5）順序反饋抑制：當(dāng) E過多時(shí)，可抑制 C→D ，這時(shí)由于 C的濃度過大而促使反應(yīng)向 F、 G方向進(jìn)行，結(jié)果又造成了另一末端產(chǎn)物 G濃度的增高。由于 G過多就抑制了 C→F ，結(jié)果造成 C的濃度進(jìn)一步增高。 C過多又對(duì) A→B 間的酶發(fā)生抑制，從而達(dá)到了反饋抑制的效果。這種通過
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