《微生物代謝調(diào)節(jié)》ppt課件-預(yù)覽頁
【正文】 縱基因和受操縱基因控制的鄰近結(jié)構(gòu)基因或結(jié)構(gòu)基因組組成。 阻遏型操縱子 色氨酸合成酶操縱子 2. 二元調(diào)節(jié)系統(tǒng) 3. RNA水平的調(diào)節(jié)機制：衰減器模型 ? 在 mRNA形成后，仍然可以控制此轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)譯。 ? 中間體 是指養(yǎng)分或基質(zhì)進入一途徑后被轉(zhuǎn)化為一種或多種不同的物質(zhì)，他們均被進一步代謝，最終獲得該途徑的終產(chǎn)物。 ?經(jīng)修飾的糖前體 ?差向異構(gòu)化 ,氨化 ,去羥基 ,重排 (生成分枝糖 ),脫羧 ,氧化還原等 2 前體的作用 ? 可以起次級代謝物建筑材料的作用 ?可以誘導(dǎo)次級代謝物的合成 如 :在帶小棒鏈霉菌生產(chǎn)頭霉菌素 C時 ,加入前體物 α氨基已二酸或賴氨酸或二氨基庚二酸均可增加頭霉素的發(fā)酵單位 頭霉素 C α 氨基已二酸 賴氨酸 二氨基庚二酸 ?也是次級代謝物生物合成的限制因素 黏菌素的生物合成受 α氨基丁酸和α,γ 二氨基丁酸的限制 桿菌肽的生產(chǎn)受鳥氨酸的限制 乙酰 CoA的缺少會限制四環(huán)素的產(chǎn)量 次級代謝物的前體來源于初級代謝 導(dǎo)向次級代謝物合成途徑的第一個酶是決定前體流向 ,通量及途徑生產(chǎn)能力的關(guān)鍵 途徑中其他關(guān)鍵酶也可能是控制步驟 調(diào)控機理 ?這些酶受胞內(nèi)積累的高濃度前體的誘導(dǎo) 如 :麥角生物堿生物合成的第一個酶受色氨酸或其類似物的誘導(dǎo) ?這些酶受碳 ,氮分解代謝的阻遏及磷的反饋調(diào)節(jié) 如 :苯惡嗪酮合成酶是放線菌素生物合成的第一個酶 ,受葡萄糖分解代謝物阻遏 如 :磷酸阻遏灰色鏈霉菌的對氨基苯甲酸合成酶的形成 ?研究適當(dāng)?shù)那绑w添加策略對有些次級代謝物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有重要意義。 (2) 前體物質(zhì)的自身反饋抑制 次級代謝產(chǎn)物均從初級代謝產(chǎn)物衍生來的，合成次級代謝產(chǎn)物的前體的自身反饋抑制，必然影響次級代謝產(chǎn)物的合成。 . 碳分解產(chǎn)物的調(diào)節(jié)作用 ?指易被菌體迅速利用的碳源及其分解產(chǎn)物對其他代謝途徑的酶類的調(diào)節(jié)作用 ?在抗生素等次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵中，多種抗生素的生物合成受到葡萄糖等速效碳源的抑制 ?凡能促進產(chǎn)生菌生長速度的碳源，對次級代謝產(chǎn)物生物合成都表現(xiàn)出抑制作用 ?同時葡萄糖能抑制某些次級代謝產(chǎn)物合成酶的合成。 . 產(chǎn)生菌生長速率的調(diào)節(jié) 代謝工程 代謝工程 (metabolic engineering)是指籍某些特定生化反應(yīng)的修飾來定向改善細胞的特性和運用重組 DNA技術(shù)來創(chuàng)造新的化合物。 代謝工程強調(diào)整體的代謝途徑而不是個別反應(yīng)，代謝工程涉及完整的生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、途經(jīng)合成的問題、熱力學(xué)可行性、途徑的物流及其控制。 要想提高某一方面的代謝和細胞功能應(yīng)從整個代謝物網(wǎng)絡(luò)的反應(yīng)但不是一個個反應(yīng)去考慮，重點應(yīng)放在途徑物流的放大和重新分配上。 . 代謝通量的概念 ? 途徑 (pathway)是指催化總的代謝物的轉(zhuǎn)化，信息傳遞和其他細胞功能的酶反應(yīng)的集合。 ? 節(jié)點 (node)：代謝網(wǎng)絡(luò)上途徑的交叉點 (代謝流的集散處 )稱為節(jié)點，其中對終產(chǎn)物起決定作用的少數(shù)節(jié)點稱為主節(jié)點。 ? 代謝控制分析 (metabolic control abalysis)認為，物流控制被分布在途徑的所有步驟中，只是若干步驟的物流比其他的更大些，可用數(shù)學(xué)方程來描述反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的控制機制，即用一途徑的物流和以物流控制系數(shù)來定量表示酶活之間的關(guān)系。 2) 擴展代謝途徑 。 代謝工程和有機合成的循環(huán)示意圖 (A)活性分子的分離篩選和結(jié)構(gòu)解析 (B)產(chǎn)生菌的分離與培養(yǎng) (C)生物合成途徑的基因序列分析 (D)合成酶活性的確定 (E)將合成途徑導(dǎo)入另一微生物 (F)優(yōu)化發(fā)酵方法產(chǎn)生活性分子(G) 組合生物合成 (H)逆合成分析 (I)全合成(J)工藝過程開發(fā)和大規(guī)模合成 (K)目標(biāo)分子的藥物生產(chǎn)或高通量合成修飾 . 代謝工程的應(yīng)用 ① 改進由微生物合成的產(chǎn)物的得率和產(chǎn)率；②擴大可利用基質(zhì)的范圍；③合成對細胞而言是新的產(chǎn)物或全新產(chǎn)物；④改進細胞的普通性能，如耐受缺氧或抑制性物質(zhì)的能力；⑤減少抑制性副產(chǎn)物的形成；⑥環(huán)境工程方面；⑦藥物合成方面，作為中間體的手性化合物的制備；⑧醫(yī)療方面用于整體器官和組織的代謝分析，用于鑒別藉基因治療或營養(yǎng)控制疾病的目標(biāo)；⑨信息傳導(dǎo)途徑方面，即信息流的分析，為了治療疾病而進行基因表達的分析和調(diào)節(jié)，需了解信息流的相互作用和控制。 ? 乙酸是 E. coli 糖代謝的一個主要副產(chǎn)物，在細胞內(nèi)達到一定濃度時，將抑制細菌的生長并對目標(biāo)產(chǎn)物的表達產(chǎn)生抑制作用。代謝途徑的復(fù)雜性給檢測分析帶來不少麻煩，在某種程度上阻礙了它的應(yīng)用。將該決定基因克隆到需氧工業(yè)微生物中，其在限氧條件下合成的血紅蛋白降低了限氧的影響，可以大大改善生長限制。 ? 微生物次級代謝的特征如何？ ? 什么是前體、中間體？它們的關(guān)系如何？前體物質(zhì)的作用怎樣？可作為前體的有哪些物質(zhì)？ ? 次級代謝生物合成的主要調(diào)控機制有哪些？ ? 什么是代謝工程？
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