【正文】 式。是酶分子水平上的調(diào)節(jié)，屬于精細(xì)的調(diào)節(jié)。（一）調(diào)節(jié)方式： 包括兩個方面：酶活性的激活： 在代謝途徑中后面的反應(yīng)可被較前面的反應(yīng)產(chǎn)物所促進的現(xiàn)象；常見于分解代謝途徑。 如：粗糙脈孢霉的異檸檬酸脫氫酶的活性受檸檬酸促進酶活性的抑制 ： 包括：競爭性抑制和反饋抑制。概念： 反饋 ： 指反應(yīng)鏈中某些中間代謝產(chǎn)物或終產(chǎn)物對該途徑關(guān)鍵酶活性的影響。 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） ； 反饋抑制 —— 主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產(chǎn)物過量時可反過來直接抑制該途徑中第一個酶的活性。主要表現(xiàn)在氨基酸、核苷酸合成途徑中。特點：作用直接、效果快速、末端產(chǎn)物濃度降低時又可解除 ： 蘇氨酸脫氨酶蘇氨酸 α酮丁酸 異亮氨酸 反饋抑制其它實例：谷氨酸棒桿菌的精氨酸合成：在分支代謝途徑中，反饋抑制的情況較為復(fù)雜，為了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)，微生物發(fā)展出多種調(diào)節(jié)方式。主要有： 同功酶的調(diào)節(jié)， 順序反饋，協(xié)同反饋，積累反饋調(diào)節(jié)等。（二）反饋抑制的類型（ 1）同功酶調(diào)節(jié) ——isoenzyme定義： 催化相同的生化反應(yīng)，而酶分子結(jié)構(gòu)有差別的一組酶。意義： 在一個分支代謝途徑中，如果在分支點以前的一個較早的反應(yīng)是由幾個同功酶催化時，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。 ——某一產(chǎn)物過量僅抑制相應(yīng)酶活，對其他產(chǎn)物沒影響。舉例： 大腸桿菌的天冬氨酸族氨基酸合成的調(diào)節(jié)（ 2）協(xié)同反饋抑制concerted feedback inhibition定義： 分支代謝途徑中幾個末端產(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。舉例： 谷氨酸棒桿菌（ Corynebacterium glutamicum）多粘芽孢桿菌（ Bacillus polymyxa）天冬氨酸族氨基酸合成中天冬氨酸激酶受賴氨酸和蘇氨酸的協(xié)同反饋抑制和阻遏。（ 3）合作反饋抑制cooperative feedback inhibition定義：兩種末端產(chǎn)物同時存在時，共同的反饋抑制作用大于二者單獨作用之和。舉例：在嘌呤核苷酸合成中，磷酸核糖焦磷酸酶受AMP和 GMP （和 IMP） 的合作反饋抑制，二者共同存在時，可以完全抑制該酶的活性。而二者單獨過量時，分別抑制其活性的 70% 和 10% 。（ 4）積累反饋抑制cumulative feedback inhibition定義： 每一分支途徑末端產(chǎn)物按一定百分比單獨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積累的，各末端產(chǎn)物之間既無協(xié)同效應(yīng)，亦無拮抗作用。Try 16%CTP 14%氨甲酰磷酸 13%AMP 41%……積累反饋抑制（ 5）順序反饋抑制sequential feedback inhibition一種終產(chǎn)物的積累 ,導(dǎo)致前一中間產(chǎn)物的積累，通過后者反饋抑制合成途徑關(guān)鍵酶的活性，使合成終止。舉例： 枯草芽孢桿菌芳香族氨基酸合成的調(diào)節(jié)在分支合成途徑中，分支點后的兩種酶競爭同一種底物，如 AMP與 GMP， Thr與Lys、 Met， 由于兩種酶對底物的 Km值（即對底物的親和力）不同，故兩條支路的一條優(yōu)先合成。（ 6）優(yōu)先合成(三 )酶活力調(diào)節(jié)的機制變 構(gòu) 酶 理 論 ： 變 構(gòu) 酶 為 一種 變 構(gòu)蛋白， 酶 分子空 間 構(gòu)象的 變 化影響 酶 活。其上 具有兩個以上立體專一性不同的接受部位， 一個是活性中心，另一個是調(diào)節(jié)中心?；钚晕稽c :與底物 結(jié) 合變 構(gòu)位點 : 與 抑制 劑結(jié) 合 ,構(gòu)象 變 化 ,不能與底物 結(jié) 合 與 激活 劑結(jié) 合 , 構(gòu)象 變 化 ,促 進 與底物 結(jié) 合 變構(gòu)酶(一 )、生物合成途徑的代 謝調(diào) 控； 終產(chǎn) 物阻遏（ end product repression) 終產(chǎn) 物阻遏 該 途徑所有 酶 的合成。 反 饋 （ feedback)或 變 構(gòu)抑制(allosteric inhibition)： 終產(chǎn) 物 對該 合成途徑第一 酶 合成的抑制A B C DE1 E2 E3Gene1Gene2 Gene3終產(chǎn) 物反 饋 抑制mRNA合成被阻遏DNAmRNA總結(jié) 酶 的 誘導(dǎo) （ enzyme induction): 底物或其 結(jié) 構(gòu) 類 似物活化與降解有關(guān)的 酶。 乳糖操 縱 子學(xué) 說 。 分解代 謝產(chǎn) 物阻遏 （ catabolite repression) ： 葡萄糖阻遏大量其他 誘導(dǎo) 酶 的合成。(二 )、分解途徑的代謝調(diào)控：三、代謝的人工控制及其在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)發(fā)酵的目的： 大量積累人們所需要的微生物代謝產(chǎn)物。代謝的人工控制： 人為地打破微生物發(fā)酵機理控制體系，使代謝朝著人們希望的方向進行。人工控制代謝的手段： 改變微生物遺傳特性 (遺傳學(xué)方法）； 控制發(fā)酵條件（生物化學(xué)方法）； 改變細(xì)胞膜透性； 末端產(chǎn)物 E對生長乃是必需的，所以，應(yīng)在培養(yǎng)基中限量供給 E， 使之足以維持菌株生長，但又不至于造成反饋調(diào)節(jié)（阻遏或抑制），這樣才能有利于菌株積累中間產(chǎn)物 C 。（ 1）對于直線式代謝途徑：選育營養(yǎng)缺陷性突變株只能積累中間代謝產(chǎn)物 A a B b C c D d E (2) 分支代謝途徑：情況較復(fù)雜，可利用營養(yǎng)缺陷性克服協(xié)同或累加反饋抑制積累末端產(chǎn)物，亦可利用雙重缺陷發(fā)酵生產(chǎn)中間產(chǎn)物A B C DEFG分支途徑 ——①賴氨酸發(fā)酵 :谷氨酸棒桿菌的 Hom–分支途徑 ——② 肌苷酸發(fā)酵（ IMP合成途徑的代謝調(diào)控）調(diào)控理論的實踐應(yīng)用 抗反饋控制突變株的應(yīng)用v抗反饋控制突變株 —— 是指對反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐?，或兩者兼有之的菌株。v抗反饋控制突變株可以從 終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株 和 營養(yǎng)缺陷性回復(fù)突變株 中獲得。v獲得方法及其原理：目標(biāo)產(chǎn)物 結(jié)構(gòu)類似物賴氨酸 S（ 2氨基乙基） L半胱氨酸 (AEC)蘇氨酸 ?氨基 ?羥基戊酸（AHV)異亮氨酸 乙硫 氨酸精氨酸 D精氨酸苯丙氨酸 對氟 苯丙氨酸如果調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變，以至產(chǎn)生無效的阻遏物而不能和操縱基因結(jié)合，或操縱基因突變，從而造成結(jié)構(gòu)基因不受控制的轉(zhuǎn)錄，酶 的生成將不再需要誘導(dǎo)劑或不再被末端產(chǎn)物或分解代謝物阻遏，這樣的突變株稱為 組成型突變株。少數(shù)情況下，組成型突變株可產(chǎn)生大量的、比親本高的多的酶，這種突變株稱為超產(chǎn)突變株。 DA B C E F（二）生物化學(xué)方法：亦能使某種代謝產(chǎn)物大量產(chǎn)生()()()2. 添加誘導(dǎo)劑： 從提高誘導(dǎo)酶合成量來說，最好的誘導(dǎo)劑往往不是該酶的底物，而是底物的衍生物，3. 發(fā)酵與分離過程耦合 ：4. 控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分：（三）控制細(xì)胞膜滲透性使胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物迅速滲漏出去 ,解除末端產(chǎn)物的反饋抑制。 1. 用生理學(xué)手段 —— 直接抑制膜的合成或使膜受缺損 如 : 在 Glu發(fā)酵中把生物素濃度控制在 亞適量 可大量分泌 Glu；控制生物素的含量可改變細(xì)胞膜的成分，進而改變膜透性；當(dāng)培養(yǎng)液中生物素含量較高時采用 適量添加青霉素 的方法；再如：產(chǎn)氨短桿菌的核苷酸發(fā)酵中控制因素是 Mn2+； Mn2+的作用與生物素相似。2. 利用膜缺損突變株 —— 油酸缺陷型、甘油缺陷型如 :用谷氨酸生產(chǎn)菌的油酸缺陷型，培養(yǎng)過程中，有限制地添加油酸，合成有缺損的膜，使細(xì)胞膜發(fā)生滲漏而提高谷氨酸產(chǎn)量。甘油缺陷型菌株的細(xì)胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造成谷氨酸大量滲漏。應(yīng)用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或油酸過量的情況下，也可以獲得大量谷氨酸。