【正文】 途徑中，反饋抑制的情況較為復(fù)雜。為避免在一個分支上的產(chǎn)物過多時不致同時影響另一分支上產(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：指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。在一個分支代謝途徑中，如果分支點以前的一個較早的反應(yīng)是由幾個同功酶所催化，則分支代謝的幾個最終產(chǎn)物往往分別對這幾個同功酶發(fā)生抑制作用。A→B的反應(yīng)由三個同功酶a、b、c所催化，它們分別受最終產(chǎn)物E、G、H所抑制，這樣，當(dāng)環(huán)境中只有一種最終產(chǎn)物過多時就只能抑制相應(yīng)酶的活力，而不致影響其他幾種最終產(chǎn)物的形成。2）協(xié)同反饋抑制：指分支代謝途徑中的幾個末端產(chǎn)物同時過量時才能抑制共同途徑中的第一個酶的一種反饋調(diào)節(jié)方式。3）合作反饋抑制：又稱增效反饋抑制，系指兩種末端產(chǎn)物同時存在時，可以起各比一種末端產(chǎn)物大得多的反饋抑制作用。4）累積反饋抑制：每一分支選徑的末端產(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，它們的抑制作用是累積的。在各末端產(chǎn)物之間既無協(xié)同效應(yīng)，亦無拮抗作用。 5）順序反饋抑制：通過逐步有順序的方式達(dá)到的調(diào)節(jié)，稱為順序反饋抑制。反饋抑制的機(jī)制（1）同功酶：同功酶雖然同存在于一個個體或同一組織中，但在生理、免役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)。（2）變構(gòu)酶：變構(gòu)酶是一種變構(gòu)蛋白，它具有兩個或兩個以上的立體專一性不同的接受部位。其中之一是能與底物結(jié)合并具有生化催化活性的部位，稱作活性中心，另一個部位是能與一個不能作底物的代謝產(chǎn)物——效應(yīng)物相結(jié)合的變構(gòu)部位，也稱調(diào)節(jié)中心。酶與效應(yīng)物間的結(jié)合，可引起變構(gòu)酶分子發(fā)生明顯而又可逆的結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而引起活性中心的性質(zhì)發(fā)生改變，有的效應(yīng)物能促進(jìn)活性中心對底物的親和力，就被稱為活化劑，而有的效應(yīng)物例如一系列反應(yīng)途徑的末端產(chǎn)物，則會降低活性中心對底物的親和力，就被稱作抑制劑。變構(gòu)酶在代謝調(diào)節(jié)中的功能，除了對同一合成途徑中的反饋抑制之外，還具有協(xié)調(diào)不同代謝途徑的功能。這是因為，變構(gòu)酶除了能與它的專一底物和同一途徑代謝產(chǎn)物相結(jié)合外，還能與其他代謝途徑的產(chǎn)物相結(jié)合，從而受到該代謝途徑產(chǎn)物的活化或抑制。（二）酶合成的調(diào)節(jié) 酶合成調(diào)節(jié)的類型（1）誘導(dǎo)凡能促進(jìn)酶生物合成的現(xiàn)象，稱為誘導(dǎo)。 若干比正常底物更有效的誘導(dǎo)物見表：酶的誘導(dǎo)合成又可分為兩種：1）同時誘導(dǎo)即當(dāng)誘導(dǎo)物加入后，微生物能同時或幾乎同時誘導(dǎo)幾種酶的合成，它主要存在于短的代謝途徑中。例如，即可同時誘導(dǎo)出β半乳糖苷透性酶、β半乳糖苷酶和半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶的合成。2）順序誘導(dǎo)：即先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中間代謝物的酶，以達(dá)到對較復(fù)雜代謝途徑的分段調(diào)節(jié)。（2）阻遏 凡能阻礙酶生物合成的現(xiàn)象，則稱為阻遏。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，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。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。1）末端產(chǎn)物阻遏：指由某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量累積而引起的阻遏。反應(yīng)途徑不同，末端產(chǎn)物阻遏情況也不同。a. 直線式反應(yīng)途徑：產(chǎn)物作用于代謝途徑中的各種酶，使之合成受阻遏。對直線式反應(yīng)途徑來說，末端產(chǎn)物阻遏的情況較為簡單，即產(chǎn)物作用于代謝途徑中的各種酶，使之合成受阻遏。例如精氨酸的生物合成途徑：b. 分支代謝途徑（多價阻遏作用）：每種末端產(chǎn)物僅專一地阻遏合成它的那條分支途徑的酶。代謝途徑分支點以前的“公共酶”僅受所有分支途徑末端產(chǎn)物的阻遏，此即稱多價阻遏作用。2）分解代謝物阻遏：指細(xì)胞內(nèi)同時有兩種分解底物(碳源或氮源)存在時，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶合成的現(xiàn)象。酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制——操縱子假說操縱子（operon）指的是一組功能上相關(guān)的基因，它是由啟動基因、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因三部分組成。其中的啟動基因是一種能被依賴于DNA的RNA多聚酶所識別的堿基順序，它既是RNA多聚酶的結(jié)合部位，也是轉(zhuǎn)錄的起始點；操縱基因是位于啟動基因和結(jié)構(gòu)基因之間的一段堿基順序．能與阻遏物(一種調(diào)節(jié)蛋白)相結(jié)合，以此來決定結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄是否能進(jìn)行，結(jié)構(gòu)基因則是決定某一多肽的DNA模板，可根據(jù)其上的堿基順序轉(zhuǎn)錄出對應(yīng)的mRNA，然后再可通過核糖體而轉(zhuǎn)譯出相應(yīng)的酶。一個操縱子的轉(zhuǎn)錄，就合成了一個mRNA分子。調(diào)節(jié)基因用于編碼組成型調(diào)節(jié)蛋白的基因。調(diào)節(jié)基因一般位于相應(yīng)操縱子的附近。效應(yīng)物是一類低分子量的信號物質(zhì)(如糖類及其衍生物、氨基酸和核苷酸等)，包括誘導(dǎo)物和輔阻遏物兩種，它們可與調(diào)節(jié)蛋白相結(jié)合以使后者發(fā)生變構(gòu)作用，并進(jìn)一步來提高或降低與操縱基因的結(jié)合能力。調(diào)節(jié)蛋白是一類變構(gòu)蛋白，它有兩個特殊位點，其一可與操縱基因結(jié)合，另一位點則可與效應(yīng)物相結(jié)合。當(dāng)調(diào)節(jié)蛋白與效應(yīng)物結(jié)合后，就發(fā)生變構(gòu)作用。有的調(diào)節(jié)蛋白在其變構(gòu)后可提高與操縱基因的結(jié)合能力，有的則會降低其結(jié)合能力。操縱子分兩類：一類是誘導(dǎo)型操縱子，只有當(dāng)存在誘導(dǎo)物(一種效應(yīng)物)時，其轉(zhuǎn)錄頻率才最高，并隨之轉(zhuǎn)譯出大量誘導(dǎo)酶，出現(xiàn)誘導(dǎo)現(xiàn)象，例如乳糖、半乳糖和阿拉伯糖分解代謝的操縱子等.另一類是阻遏型操縱子，只有當(dāng)缺乏輔阻遏物(一種效應(yīng)物)時，其轉(zhuǎn)錄頻率才最高。由阻遏型操縱于所編碼的酶的合成，只有通過去阻遏作用才能起動，例如精氨酸、組氨酸和色氨酸合成代謝的操縱子等。（1）乳糖操縱子的誘導(dǎo)機(jī)制1）(1ac)由1ac啟動基因、1ac 操縱基因和三個結(jié)構(gòu)基因lacZ、lacY、lacA所組成。三個結(jié)構(gòu)基因分別編碼β半乳糖苷酶、β半乳糖苷透性酶和β半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酞酶。2）調(diào)控機(jī)制（2）色氨酸操縱子的末端產(chǎn)物阻遏機(jī)制在末端產(chǎn)物缺乏的情況下在末端產(chǎn)物存在的情況下二、代謝調(diào)控在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用如何控制微生物的正常代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，使其累積更多為人們所需要的有用代謝產(chǎn)物。(一)在初級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應(yīng)用反饋調(diào)節(jié)最重要，要繞過，方法如下：降低末端產(chǎn)物濃度（應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型解除正常反饋調(diào)節(jié)）　單線途徑：應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型積累中間代謝物，采用低濃度終產(chǎn)物供給。Ea Eb Ec A B C D EEc 缺失，積累C，低濃度供給E。分支途徑：積累末端產(chǎn)物?！　　　? E1 F G　　　　 A B C D E　　　　 E2 H I　　　　 E1缺失，限制I，少量E→G，大部分分泌。（1）Lys生產(chǎn)：高Ser缺陷型?。?）肌苷酸生產(chǎn)：腺嘌呤缺陷型篩選抗反饋突變株（解除反饋）抗反饋調(diào)節(jié)突變菌株，就是指一種對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M成型菌株，或兼而有之的菌株。在這類菌株中，因其反饋抑制或阻遏已解除，或是反饋抑制和阻遏同時解除，所以能分泌大量的末端代謝產(chǎn)物?？刂萍?xì)胞膜滲透性通過生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，改變膜透性，使胞內(nèi)代謝物迅速滲漏到胞外，解除反饋抑制。（二）在次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應(yīng)用可通過誘變育種和控制環(huán)境條件來提高產(chǎn)量，但次級產(chǎn)物合成途徑比較復(fù)雜，許多還不清楚，因此關(guān)于次級產(chǎn)物合成的確實控制部位還大多不明。 （三）在酶生產(chǎn)上應(yīng)用酶合成受基因和代謝物雙重控制加誘導(dǎo)劑 誘導(dǎo)酶只有在誘導(dǎo)劑存在時形成，在培養(yǎng)基中加入誘導(dǎo)劑。要注意底物誘導(dǎo)劑的濃度。降低阻遏物濃度參與分解代謝的酶，通常受誘導(dǎo)和阻遏雙重控制，包括終產(chǎn)物阻遏和分解代謝物阻遏。為了大量生產(chǎn)酶，要避免使用豐富，復(fù)雜培養(yǎng)基，不要含快速利用的糖類。合成酶類通常被終產(chǎn)物阻遏，要對產(chǎn)生阻遏的化合物加以限制。利用突變產(chǎn)生不需誘導(dǎo)物或不受阻遏的突變體（1）生長在低濃度誘導(dǎo)物中選育不需誘導(dǎo)劑的組成性突變株。（2）利用抗代謝物，篩選不受終產(chǎn)物阻遏的突變體。（3）利用被阻遏的酶的底物作唯一的碳源，可篩選不受分解代謝物阻遏的突變體。增加基因模板將外源特異基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，增加酶產(chǎn)量。（1）游離基因轉(zhuǎn)移法（2）phage轉(zhuǎn)導(dǎo)法　　　　 35 / 35