【文章內容簡介】 饋調節(jié)方式有多種:v酶的順序反饋抑制同工酶的反饋抑制v 協(xié)同反饋抑制v 累積反饋抑制v 超相加反饋抑制（）酶的順序反饋抑制216。 分支代謝途徑中的兩個末端產物，216。 不216。 能直接抑制途徑中的第一個酶，216。 只有當兩個末端產物都過量時，216。 才能對途徑中的第一個酶有抑制作用。（）同工酶的反饋抑制同功酶是指能催化同一生化反應，216。但它們的結構稍216。 有不同，216。 可分別被相應的末端產物抑制的一類酶。其特點是：途徑中第一個反應被兩個不同216。 的酶所催化，216。 一個酶被抑制，216。 另一個酶被抑制。只有當和同216。 時過量才能完全阻止轉變?yōu)椤＃ǎ﹨f(xié)同反饋抑制216。 在分支代謝系統(tǒng)中，216。 幾種末端產物同216。 時都過量，216。 才對途徑中的第一個酶具有抑制作用，216。 如果末端產物單獨過量則對途徑中的第一個酶無抑制作用。（）累積反饋抑制216。 在分支代謝途徑中各種末端產物單獨過量時，216。 它們各自能對途徑中的第一個反應的酶僅產生較小的抑制作用。一種末端產物單獨過量并不216。 影響其它末端產物的形成，216。 只有當幾種末端產物同216。 時過量時，216。 才對途徑中的第一個酶產生較大的抑制。（）超相加反饋抑制216。 超相加反饋抑制是一種既不同216。 于協(xié)同216。 反饋抑制又不同216。 于累積反饋抑制的作用。對一個分支代謝途徑中，216。 幾種末端產物單獨過量時，216。 僅產生對共同216。 途徑的第一個酶部分的抑制。如果每種末端產物都過量時，216。 其抑制作用則超過各種末端產物單獨過量時抑制的總和。 ，酶活性調節(jié)的分子機制216。 解釋酶活性調節(jié)機制的理論：v 別構調節(jié)理論(其核心是酶分子構象的改變)v 酶分子的化學修飾理論(其核心是酶分子結構的改變)。三、酶合成的調節(jié)v .酶合成的誘導： 促進酶的合成.v .酶合成的阻遏： 抑制酶的合成. 包括：)終產物阻遏。 )分解代謝物阻遏。.酶合成的誘導).誘導酶:當環(huán)境中存在誘導劑時才產生的酶。而這種環(huán)境物質促使微生物細胞中酶合成的現(xiàn)象稱為酶的誘導。).組成酶:()，酶合成誘導的機制v 誘導機制: 操縱子學說可以較好的說明酶的誘導產生的機制，v 操縱子指v 一組功能上相關的基因，v 它們由啟動基因、操縱基因和結構基因構成。，酶合成的阻遏). 末端代謝產物阻遏（ ） 這是酶合成阻遏中的一種。它是指由于末端產物的過量積累而引起代謝途徑中酶合成的阻遏，是一種反饋阻遏，末端代謝產物阻遏的特點是同時阻遏合成途徑中所有酶的合成。對于分支代謝途徑的末端代謝產物阻遏，每種末端產物只專一地阻遏合成它自身那條分支途徑的酶，而分支點的酶則受所有分支途徑末端產物的共同阻遏。這種幾個終產物，共同協(xié)調阻遏某一個酶的生物合成稱為多價阻遏（ ）。對于直線式代謝途徑，末端產物阻遏情況較為簡單。末端產物將引起代謝途徑中各種酶的合成終止。末端代謝產物阻遏的機制可以用操縱子學說解釋。如大腸桿菌色氨酸操縱子模型。). 酶合成的分解代謝物阻遏（ ） 所謂分解代謝阻遏，是當細胞中具有一優(yōu)先利用的底物時，很多其他分解反應途徑往往受到最容易利用的底物阻遏的現(xiàn)象。由于這種阻遏并不是優(yōu)先利用底物及作用的結果，而是有底物分解過程中產生的中間代謝物引起的，所以稱為分解代謝物阻遏。這種阻遏效應最早在年由在研究大腸桿菌混合碳源生長時發(fā)現(xiàn)。經研究發(fā)現(xiàn)，在微生物的生長體系中，外加（環(huán)腺苷酸）可解除分解代謝物阻遏，這表明分解代謝物阻遏的實質是由于細胞內缺少。分解代謝物阻遏作用是發(fā)生在轉錄水平上的，因而屬于轉錄水平的調節(jié)。提出的乳糖操縱子模型可以較好地解釋分解代謝物的阻遏機制。葡萄糖效應 又稱葡萄糖阻遏或分解代謝產生阻遏作用。 葡萄糖或某些容易利用的碳源，其分解代謝產物阻遏某些誘導酶體系編碼的基因轉錄的現(xiàn)象。如大腸埃希氏菌培養(yǎng)在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上，在葡萄糖沒有被利用完之前，乳糖操縱子就一直被阻遏，乳糖不能被利用，這是因為葡萄糖的分解物引起細胞內（環(huán)腺苷酸）含量降低，啟動子釋放蛋白，聚合酶不能與乳糖的啟動基因結合，以至轉錄不能發(fā)生，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操縱子才進行轉錄，形成利用乳糖的酶，這種現(xiàn)象稱葡萄糖效應。v ： 降解物激活蛋白　　 又叫分解代謝基因活化蛋白 ，簡稱 。在分解代謝阻遏中調節(jié)基因的產物是降解物基因活化蛋白（），它能與 環(huán)腺苷酸（）結合而被活化，幫助聚合酶與啟動子結合，促進轉錄進行。 ，酶合成阻遏的機制四、能荷調節(jié)能荷:指細胞中系統(tǒng)中可為代謝反應供能的高能磷酸鍵的量度。能荷(【】 【】)／ (【】 【】 【】) ％能荷 ％ 全部是能荷 ％ 全部是能荷 ％ 全部是 (三)、次級代謝的調節(jié)216。 初級代謝對次級代謝的調節(jié)216。 碳代謝物的調節(jié)作用216。 氮代謝物的調節(jié)作用216。 磷酸鹽的調節(jié)作用216。 次級代謝中的誘導作用及產物的反饋作用216。 次級代謝中細胞膜透性調節(jié)(四)、次級代謝物合成的特點216。 次級代謝物合成過程遠較初級代謝產物復雜；216。 次級代謝產物則需要復216。 雜的營養(yǎng)條件；216。 在分批培養(yǎng)條件下，216。 次級代謝產物一般都是在菌體生長的峰值出現(xiàn)后才大量合成。 (五)、常用的提高次級代謝產物產量的方法 () 補加前體類似物? 前體：指? 某些化合物加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，? 能直接被微生物在生物合成過程中合成到產物物分子中去，而? 其自身的結構并沒有多大變化，? 但是產物的產量卻因加入前體而有較大的提高。v 在合成途徑已基本清楚的條件下，v 向發(fā)酵培養(yǎng)基中補加前體是增加次級產物的有效方法。? 如青霉素的生產中，? 苯乙酰是限速性因子，? 補加苯乙酸或其衍生物都能增加青霉素的產量。 v 次級代謝產物形成中并不v 是所有前體類似物都是限制性因子。加入前體提高產量的效果更取決于總體代謝的調節(jié)水平。前體物質本身是否易于得到等。這都是在生產應用中需綜合考慮的。 () 加入誘導物v 把一些對次級代謝產物產生有誘導作用的物質加入發(fā)酵培養(yǎng)基中會增加產量。? 如加蛋氨酸或硫脲可使頂頭孢霉增產頭孢霉素，? 加入巴比妥可提高利福霉素產量等。但在工業(yè)生產中還未普遍應用此技術，而? 只是在選擇培養(yǎng)基組成時給以考慮。 v 目前工業(yè)用微生物酶多數(shù)為誘導酶，v 如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等。v 誘導物的存在能大大強化誘導酶的生物合成。v 酶的正常底物或底物的類似物都可作為誘導物。() 防止碳分解代謝阻遏或抑制的發(fā)生v 青霉素發(fā)酵中限量流加葡萄糖(或糖蜜)以減少碳分解阻遏的發(fā)生，v 是一項很有效的提高產量的方法。 v 使用寡糖、多糖等緩慢利用的碳源，v 葡萄糖與麥芽糖、葡萄糖與蔗糖、葡萄糖與淀粉混合碳源的利用，v 也都能減少碳分解阻遏的發(fā)生。v 加入影響糖代謝的硫氰酸芐酯可使金霉菌對葡萄糖的利用速度減緩，v 可增加金霉素的產量。 () 防止氮代謝阻遏的發(fā)生v 避免使用高濃度的銨鹽做氮源以防止氮代謝阻遏的發(fā)生，v 是抗生素發(fā)酵工業(yè)生產中比較成熟的經驗。在抗生素產生期如補加氮源則會造成發(fā)酵逆轉，v 返回生長期，v 抗生素的產量會大為減少。v 使用亞適量(對菌體生長)的磷酸鹽，v 亦是抗生素發(fā)酵工業(yè)中遵循的原則之一。 v 為防止碳、氮、磷分解阻遏的發(fā)生，v 應選用黃豆餅粉、蛋白胨類、淀粉類物質為主要原料，而v 盡量少用易被迅速利用的葡萄糖等。 () 篩選耐前體或前體類似物的突變株v 加入前體有提高次級產物產量的效果；但過量對菌體又會有毒。篩選對前體有抗性的突變株以減少或消除前體的反饋阻遏，v 從而v 可獲得高產。? 如抗苯乙酸的青霉突變株，? 其青霉素的產量會增加。? 半胱氨酸、纈氨酸是β內酰胺類抗生素的前體，? 篩選上述氨基酸的類似物，? 三氟亮氨酸、—纈氨酸的抗性菌株，? 其β內酰胺類抗生索產量會提高。 () 選育抗抗生素突變株v 鏈霉素、氯霉素、金霉素籌多種抗生素都具有抑制產生自身菌體蛋白質的能力。一株高產抗生索產生菌，v 必然應具備v 對自身所分泌的抗生索的抗性。篩選抗抗生素產生菌也就成了菌種選育中的常用方法。金霉素、鏈霉素產生菌的抗性菌株產量有數(shù)倍v 增加的實驗室結果已有不v 少報道。 () 篩選營養(yǎng)缺陷型的回復突變株v 次級代謝產物都來自初級代謝產物，v 因此其營養(yǎng)缺陷型的產量一般都很低，v 但其回復v 突變型中卻有不v 少獲得高產的例子，v 其機制尚不v 清楚，v 估計是次生產物或其前體合成的反饋抑制被解除。在金霉素產生菌選育中，v 運用此方法曾獲得高產菌株。 () 抗毒性突變株的選育v 重金屬離子、羥胺類物質對β內酰胺類抗生素產生菌有毒，v 但與抗生素相結合可解毒。選擇適當濃度的此類毒性物質使其恰好抑制產生菌生長，v 在此條件下能生長的菌株，v 應為抗生素類物質過量產生的突變株。曾由頭孢霉素對重金屬離子的抗性突變株中選育到高產菌株。 v 有些種類的發(fā)酵生產對金屬離子相當敏感，因為有些金屬離子是中間代謝酶的抑制劑或激活劑。v 因此對于有重大影響的金屬離子必須嚴格控制。如檸檬酸發(fā)酵中鐵、錳和鋅離子都能明顯影響產量，鈣離子對細菌淀粉酶的生產有促進作用，而鈷離子對葡萄糖異構酶的發(fā)酵是必需的，這些在培養(yǎng)基配制時都必須予以注意。小結：v 以上主要是從微生物的代謝調節(jié)機制出發(fā)探討獲得代謝產物過量生產的方法。但是，v 微生物代謝產物特別是次級產物形成的途徑和調節(jié)控制機制是相當復雜的，研究得比較清楚的只是少數(shù)。因此，上述方法的應用往往也是經驗性的。 v 在生產實踐中為提高微生物產品產量和品質經常使用的方法是誘變后隨機篩選和發(fā)酵條件的優(yōu)化。近年來運用遺傳工程的方法以獲得代謝產物的過量生產是很活躍的研究領域。第五章 培養(yǎng)基培養(yǎng)基（）是人工配制的,適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養(yǎng)基質。無論是以微生物為材料的研究,還是利用微生物生產生物制品,都必須進行培養(yǎng)基的配制，它是微生物學研究和微生物發(fā)酵工業(yè)的基礎。一、 配制培養(yǎng)基的原則. 選擇適宜的營養(yǎng)物質總體而言,所有微生物生長繁殖均需要培養(yǎng)基含有碳源、氮源、無機鹽、生長因子、水及能源,但由于微生物營養(yǎng)類型復雜,不同微生物對營養(yǎng)物質的需求是不一樣的,因此首先要根據不同微生物的營養(yǎng)需求配制針對性強的培養(yǎng)基。自養(yǎng)型微生物能從簡單的無機物合成自身需要的糖、脂類、蛋白質、核酸、維生素等復雜的有機物,因此培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基完全可以(或應該)由簡單的無機物組成。例如,培養(yǎng)化能自養(yǎng)型的氧化硫硫桿菌( )的培養(yǎng)基組成見表。在該培養(yǎng)基配制過程中并未專門加入其他碳源物質,而是依靠空氣中和溶于水中的為氧化硫硫桿菌提供碳源。表 幾種類型培養(yǎng)基組成成份氧化硫硫桿菌培養(yǎng)基大腸桿菌培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 高氏一號合成培養(yǎng)基查氏合成培養(yǎng)基 培養(yǎng)基 主要作用 牛肉膏 碳源（能源）、氮源、 無機鹽、生長因子蛋白胨 氮源、碳源（能源）、生長因子酵母浸膏 生長因子、氮源、碳源（能源）葡萄糖 碳源（能源）蔗糖碳源（能源）可溶性淀粉碳源（能源）（來自空氣）碳源 （） 氮源、無機鹽氮源、無機鹽 氮源、無機鹽 氮源、無機鹽 無機鹽無機鹽 無機鹽 無機鹽 無機鹽 無機鹽 無機鹽 能源 溶劑 自然 滅菌條件℃分℃分℃分℃分℃分℃分*表中培養(yǎng)基各組份含量均為每升培養(yǎng)基中該成份的克數(shù)。培養(yǎng)其他化能自養(yǎng)型微生物與上述培養(yǎng)基成分基本類似,只是能源物質有所改變。對光能自養(yǎng)型微生物而言,除需要各類營養(yǎng)物質外,還需光照提供能源。培養(yǎng)異養(yǎng)型微生物需要在培養(yǎng)基中添加有機物,而且不同類型異養(yǎng)型微生物的營養(yǎng)要求差別很大,因此其培養(yǎng)基組成也相差很遠。例如,培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基組成比較簡單(表),而有些異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基的成份非常復雜,如腸膜明串珠菌需要生長因子,若配制培養(yǎng)它的合成培養(yǎng)基時,需要在培養(yǎng)基中添加的生長因子多達種,因此通常采用天然有機物來為它提供生長所需的生長因子。就微生物主要類型而言,有細菌、放線菌、酵母菌、霉菌、原生動物、藻類及病毒之分,培養(yǎng)它們所需的培養(yǎng)基各不相同。在實驗室中常用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基）培養(yǎng)細菌(表)。用高氏號合成培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌(表)。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基,它是將麥芽粉與倍水混勻,在℃條件下保溫小時至完全糖化,調整糖液濃度為о巴林, 煮沸后用紗布過濾,調為配制而成。麥芽粉組成復雜,能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質。培養(yǎng)霉菌則一般用查氏合成