【正文】 調(diào)節(jié)是一個(gè)典型的累積反饋調(diào)節(jié)的例子。 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。 （一）酶合成調(diào)節(jié)的類型 1．誘導(dǎo) ? 根據(jù)酶的生成是否與環(huán)境中所存在的該酶底物或其有關(guān)物的關(guān)系，可把酶劃分成組成酶和誘導(dǎo)酶兩類。 ? 阻遏的類型主要有 末端代謝產(chǎn)物阻遏 和 分解代謝產(chǎn)物阻遏 兩種。 ? 分解代謝物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的結(jié)果，而是通過甲碳源（或氮源等）在其分解過程中所產(chǎn)生的中間代謝物所引起的阻遏作用。 ? （ 4） 調(diào)節(jié)蛋白 ： – 是一類變構(gòu)蛋白，它有兩個(gè)特殊位點(diǎn)，其一可與操縱基因結(jié)合，另一可與效應(yīng)物相結(jié)合。 賴氨酸發(fā)酵：工業(yè)上選育了谷氨酸棒桿菌的高絲氨酸缺陷型菌株作為賴氨酸的發(fā)酵菌種。 組成酶（固有酶）：不依賴底物或底物結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶。主要表現(xiàn)在氨基酸、核苷酸合成途徑中。 (3)它的生產(chǎn)大多數(shù)是基于菌種的特異性來完成的。因此，如果供給與底物結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)，則可以得到與天然物不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物。 遺傳代謝方面分析 初級(jí)代謝與次級(jí)代謝同樣都受到核內(nèi) DNA的調(diào)節(jié)控制，而次級(jí)代謝產(chǎn)物還受到與初級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成無關(guān)的遺傳物質(zhì)的控制，即受核內(nèi)遺傳物質(zhì) (染色體遺傳物質(zhì) )和核外遺傳物質(zhì) (質(zhì)粒 )的控制。 ?另一方面初級(jí)代謝產(chǎn)物的形成受到反饋調(diào)節(jié) ， 也必然影響抗生素的合成 。 其機(jī)制按效應(yīng)劑說有直接作用 ， 即磷酸鹽自身影響抗生素合成 ， 和間接作用 ， 即磷酸鹽調(diào)節(jié)胞內(nèi)其他效應(yīng)劑 (如 ATP、 腺苷酸能量負(fù)荷和 cAMP)， 進(jìn)而影響抗生素合成 。 ?易利用的糖 、 氨 (NH3)或磷酸鹽的消失導(dǎo)致次級(jí)代謝物阻遏作 用的解除 。 ?芳香氨基酸生物合成途徑負(fù)責(zé)大多數(shù)放線菌和許多植物次生代謝物的生物合成。 ?由甲基化作用引入甲基通常出現(xiàn)在次級(jí)代謝物生物合成的最后一步。 糖通過分解代謝反應(yīng)轉(zhuǎn)化為較小的 5C， 4C， 3C和 2C。 ?次級(jí)代謝產(chǎn)物的形成出現(xiàn)較遲 ， 這或許是抗生素產(chǎn)生菌避免自 殺的主要機(jī)制之一 。 在抗生素生產(chǎn)中使用黃豆餅粉就是由于它緩慢分解成有阻遏作用的氨基酸和氨 ，防止或減弱氮分解代謝產(chǎn)物阻遏作用的結(jié)果 。 ③ 細(xì)胞膜透性的調(diào)節(jié) 。 微生物次級(jí)代謝與初級(jí)代謝及 生物合成抗生素的關(guān)系 1．從菌體生化代謝方面分析 許多抗生素的基本結(jié)構(gòu)是由少數(shù)幾種初級(jí)代謝產(chǎn)物構(gòu)成的，所以次級(jí)代謝產(chǎn)物是以初級(jí)代謝產(chǎn)物為母體衍生出來的，次級(jí)代謝途徑并不是獨(dú)立的，而是與初級(jí)代謝途徑有密切關(guān)系的。 (7)在多數(shù)情況下，增加前體是有效的。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等類型 。 凡使反應(yīng)速度加快的稱正反饋； 凡使反應(yīng)速度減慢的稱負(fù)反饋（反饋抑制） ； 反饋?zhàn)瓒?—— 影響從支點(diǎn)到終點(diǎn)的酶。 一、誘導(dǎo)作用 （一）酶合成調(diào)節(jié)的類型 (induction)： 是酶促分解底物或產(chǎn)物誘使微生物細(xì)胞合成分解代謝途徑中有關(guān)酶的過程。 負(fù)調(diào)節(jié) 正調(diào)節(jié) 代謝調(diào)控在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用 （一）應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié) ? 在直線式的合成途徑中，營養(yǎng)缺陷型突變株只能累積中間代謝物而不能累積最終代謝物。調(diào)節(jié)基因一般位于相應(yīng)操縱子的附近。 ? 末端產(chǎn)物阻遏在代謝調(diào)節(jié)中有著重要的作用，它可保證細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)維持適當(dāng)?shù)臐舛取? 2．阻遏 ? 在微生物的代謝過程中，當(dāng)代謝途徑中某末端產(chǎn)物過量時(shí)，除可用前述的反饋抑制的方式來抑制該途徑中關(guān)鍵酶的活性以減少末端產(chǎn)物的生成外，還可通過阻遏作用來阻礙代謝途徑中包括關(guān)鍵酶在內(nèi)的一系列酶的生物合成，從而更徹底地控制代謝和減少末端產(chǎn)物的合成。 ? 其 優(yōu)點(diǎn) 則是通過阻止酶的過量合成，有利于節(jié)約生物合成的原料和能量。 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。 合作反饋抑制：又稱增效反饋抑制，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。 ?代謝中間產(chǎn)物的反饋激活，指代謝中間產(chǎn)物對(duì)該代謝途徑的前面的酶起激活作用 酶活性的調(diào)節(jié) 反饋抑制的類型 （ 1） ．直線式代謝途徑中的反饋抑制 （二）、反饋抑制 （ 2）．分支代謝途徑中的反饋抑制。 ? 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。 二、發(fā)酵機(jī)理：細(xì)胞內(nèi)有三羧酸循環(huán)和乙醛酸循環(huán)；檸檬酸合成酶活力較高，而烏頭酸酶或異檸檬酸脫氫酶可被某些因素，如金屬離子的缺乏，受到抑制，這有利于檸檬酸的積累。 不同的微生物種類或同種微生物在不同碳源下，有不同的代謝物回補(bǔ)順序。 一、兩用代謝途徑 凡在分解代謝和合成代謝中均具有功能的代謝途徑，稱為 兩用代謝途徑 （ amphibolic pathway）。 呼吸作用與發(fā)酵作用的根本區(qū)別： 電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體。 產(chǎn)氣桿菌、枯草桿菌 等發(fā)酵產(chǎn)物主要是丁二醇，所以稱之為 丁二醇發(fā)酵 。乳酸菌是耐氧型的厭氧菌， G+，無芽孢，有桿菌、球菌等。 例如，味精的生產(chǎn)，即是谷氨酸發(fā)酵， 在生產(chǎn)中， NH4+的濃度直接影響谷氨酸的產(chǎn)量。 乙醇發(fā)酵所需的 pH是 弱酸性 的， ～ 。根據(jù)主要代謝產(chǎn)物將微生物發(fā)酵分為以下幾個(gè)類型。 呼吸 無氧呼吸 生物氧化 有氧呼吸 1. 呼吸作用 （ respiration） 微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD（ P） +、 FAD或 FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給 外源電子受體 ，從而生成水或其它還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。 ED途徑特點(diǎn)是葡萄糖只經(jīng)過 4步反應(yīng)即可快速獲得由 EMP途徑須經(jīng) 10步才能獲得的丙酮酸。 EMP途徑（糖酵解） EMP途徑 是多種微生物所具有的代謝途徑，其產(chǎn)能效率雖低，但其生理功能極其 重要 ： ① 供應(yīng) ATP形式的能量和 NADH2形式的還原力； ② 是連接其他幾個(gè)重要代謝途徑的橋梁，包括三羧酸循環(huán)（ TCA）、 HMP途徑和 ED途徑等； ③ 微生物合成提供多種中間代謝物； ④ 通過逆向反應(yīng)進(jìn)行多糖合成。 次級(jí)代謝并不普遍存在于生物界，也不存在于整個(gè)生長時(shí)期，即次級(jí)代謝并非生命活動(dòng)所必須的。 新陳代謝 （ metabolism） 簡(jiǎn)稱代謝，是推動(dòng)生物一切生命活動(dòng)的動(dòng)力源，通常泛指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代謝 （ catabolism） 和 合成代謝 （ anabolism）的總和，即： 新陳代謝 ＝ 分解代謝 ＋ 合成代謝 微生物的代謝調(diào)控 分解代謝 又稱異化作用，是指復(fù)雜的有機(jī)物分子通過 分解代謝酶系 的催化產(chǎn)生 簡(jiǎn)單分子 、能量 （一般以腺苷三磷酸即 ATP形式存在）和 還原力 （ reducing power， 或稱 還原當(dāng)量 ，一般用 [H]來表示）的作用。 初級(jí)代謝的產(chǎn)物稱為 初級(jí)代謝產(chǎn)物 ，具體包括： 次級(jí)代謝 ： 微生物在一定的生長時(shí)期（一般是穩(wěn)定生長時(shí)期），以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)沒有明確功能的物質(zhì)的過程。 EMP途徑的總反應(yīng)式為： C6H12O6＋ 2NAD+＋ 2ADP＋ 2Pi→2CH 3COCOOH＋ 2NADH ＋ 2H+＋ 2ATP＋ 2H2O 在其終產(chǎn)物中， 2NADH＋ H+ 在有氧條件下 ，可經(jīng)呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)產(chǎn)生 6ATP； 在無氧條件下 ，則可還原丙酮酸產(chǎn)生乳酸或還原丙酮酸的脫羧產(chǎn)物 —— 乙醛還原成乙醇。這是存在于某些缺乏完整 EMP途徑的微生物中的一種替代途徑，為微生物所特有。 發(fā)酵 根據(jù)遞氫特點(diǎn)尤其是氫受體性質(zhì)的不同，可把生物氧化區(qū)分成 3種類型 。 廣義的發(fā)酵 指在無氧等外源氫受體的條件下，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力 [H]未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某一 內(nèi)源性中間代謝物 接受，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)，即： 狹義的發(fā)酵 不同的微生物通過發(fā)酵作用，積累的代謝產(chǎn)物是不一樣的。 如果將發(fā)酵過程的 pH值控制在 微堿性 （ ）和厭氧條件下，酵母的乙醇發(fā)酵 － → 甘油發(fā)酵，得到的產(chǎn)物主要是 甘油、少量的乙醇、乙酸和 CO2 —— 酵母菌的第三型發(fā)酵。 工藝條件不同， 發(fā)酵的產(chǎn)品性質(zhì)和數(shù)量不同， 其他類型的發(fā)酵也是如此。 乳酸發(fā)酵是由 乳酸菌 在 嚴(yán)格厭氧 的條件下進(jìn)行的。 以 大腸桿菌 為代表的一類腸道菌，例如， 埃希氏菌、志賀氏菌、沙門氏菌 等，發(fā)酵產(chǎn)物主要是甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸和 CO H2，所以稱為 混合酸發(fā)酵 。乙酸還可作為食品添加劑。 聯(lián)接分解代謝與合成代謝的中間代謝物有 12種 。 代謝物回補(bǔ)順序 （ anaplerotic sequence），又稱 代謝物補(bǔ)償途徑 或 添補(bǔ)途徑 （ repl