微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制-文庫(kù)吧資料
2025-01-19 23:46本頁(yè)面
【正文】 產(chǎn)生新生霉素的弗氏鏈霉菌和不產(chǎn)生新生霉素的變株相比，兩者細(xì)胞膜上的脂肪酸組成不同。 在青霉素的發(fā)酵中，產(chǎn)生菌細(xì)胞膜輸入硫化物的能力是影響青霉素發(fā)酵單位的一個(gè)重要因素。菌體吸收外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或分泌細(xì)胞內(nèi)的代謝物都必須經(jīng)過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜的運(yùn)輸。 分解代謝物阻遏根據(jù)底物不同，可分為碳分解產(chǎn)物阻遏和氮分解產(chǎn)物阻遏，即指一些被菌體能夠迅速利用的碳源或氮源能阻遏其他某些參與含碳或含氮化合物代謝的酶的合成。 酶合成的阻遏 阻止酶合成的現(xiàn)象即為 酶合成的阻遏，其中阻遏酶合成的物質(zhì)稱為阻遏物。 協(xié)同誘導(dǎo) 是指一種誘導(dǎo)劑可以同時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生若干種酶的現(xiàn)象，例如半乳糖可以同時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生半乳糖激酶、轉(zhuǎn)移酶和異構(gòu)酶。 酶合成的誘導(dǎo) 通過(guò)誘導(dǎo)合成的酶稱為誘導(dǎo)酶，這種酶只有在補(bǔ)加相應(yīng)誘導(dǎo)劑 (底物 )時(shí)才能大量合成。在嘌呤核苷酸生物合成途徑中， 5— 磷酸核糖 — l— 焦磷酸的酰胺轉(zhuǎn)移酶受末端產(chǎn)物的增效反饋抑制。 增效反饋抑制 ：在一個(gè)分支代謝途徑中，幾種末端產(chǎn)物單獨(dú)過(guò)量時(shí)，僅產(chǎn)生對(duì)共同途徑的第一個(gè)酶部分的抑制。 累積反饋抑制 ：在分支代謝途徑中各種末端產(chǎn)物單獨(dú)過(guò)量時(shí)，它們各自能對(duì)途徑中的第一個(gè)反應(yīng)的酶僅產(chǎn)生較小的抑制，即一種末端產(chǎn)物單獨(dú)過(guò)量并不影響其他末端產(chǎn)物的形成，也只有當(dāng)幾種末端產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，才對(duì)途徑中的第一個(gè)酶產(chǎn)生較大的抑制作用。它同順序反饋抑制不同之處在于它不通過(guò)中間產(chǎn)物積累，而直接作用于第一個(gè)酶。如枯草芽孢桿菌合成芳香族氨基酸的抑制作用。 有分支代謝途徑的調(diào)節(jié) ： 即有兩種或兩種以上的末端產(chǎn)物，調(diào)節(jié)方式較復(fù)雜，其共同特點(diǎn)是每個(gè)分支途徑的末端產(chǎn)物控制分支點(diǎn)后的第一個(gè)酶，同時(shí)每個(gè)末端產(chǎn)物又對(duì)整個(gè)途徑的第一個(gè)酶有部分的抑制作用 酶的順序反饋抑制 協(xié)同反饋抑制 累積反饋抑制 增效反饋抑制 酶的順序反饋抑制 ：分支代謝途徑中的兩個(gè)末端產(chǎn)物，不能直接抑制途徑中的第一個(gè)酶，而是當(dāng)末端產(chǎn)物先分別抑制分支點(diǎn)后的反應(yīng)步驟后，造成中間產(chǎn)物的積累，再由高濃度的中間產(chǎn)物反饋抑制第一個(gè)酶。 在代謝調(diào)節(jié)過(guò)程中所發(fā)生的抑制現(xiàn)象主要是可逆的，而且大多數(shù)屬于反饋抑制。 代謝中間產(chǎn)物激活 是指代謝中間產(chǎn)物對(duì)該代謝途徑的前面酶起激活作用，激活的方式并不多見(jiàn)，較著名的例子是 l， 6二磷酸果糖是果糖激酶的激活劑。前體激活 是指代謝途徑中后面的酶促反應(yīng)可被此途徑前面的一個(gè)中間產(chǎn)物所促進(jìn)，例如糞鏈球菌。 (1)酶激活作用 酶的激活劑 主要是金屬離子，但由于激活只能通過(guò)外源提供，不屬于代謝激活。如賴氨酸反饋抑制同型檸檬酸合成酶的活性，抑制了青霉素合成的起始單位 a氨基己二酸的合成，必然影響青霉素的生物合成。 例如，纈氨酸自身反饋抑制乙酰羥酸合成酶的活性，從而影響了青霉素的合成。此外，泰樂(lè)菌素、制霉菌素、瑞斯托霉素等抗生素都對(duì)本身的合成有抑制作用。 一方面是次級(jí)代謝產(chǎn)物本身的過(guò)量積累，存在著與初級(jí)代謝相似的反饋調(diào)節(jié)現(xiàn)象。 在抗生素的發(fā)酵過(guò)程中，有的初級(jí)代謝產(chǎn)物似乎對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成酶也起誘導(dǎo)作用。 例如，蛋氨酸能提高頭孢菌素 C的產(chǎn)量，其原因是蛋氨酸的誘導(dǎo)作用，而不是作為硫源的供給物； 又如， 6氨基葡萄糖 2去氧鏈霉胺誘導(dǎo)卡那霉素生物合成中卡那霉素乙?；D(zhuǎn)移酶的合成，它的加入可以提高卡那霉素的產(chǎn)量。 甘露糖鏈霉素酶的形成需要 a— 甲基甘露糖、甘露聚糖等誘導(dǎo)物的存在，其中以酵母的甘露聚糖的誘導(dǎo)效果為最好。 酶的誘導(dǎo)調(diào)節(jié) 誘導(dǎo)酶需要有誘導(dǎo)物存在才能形成。 四環(huán)素的生物合成 磷酸烯醇式丙酮酸 乙酰 CoA 乙酰 CoA羧化酶 丙二酰CoA 菌體生長(zhǎng)期占主導(dǎo)地位 磷酸烯醇式丙酮酸 羧化酶 草酰乙酸 羧基轉(zhuǎn)移酶 四環(huán)素合成期起決定作用 兩條途徑 因此，強(qiáng)化第二條途徑有利于四環(huán)素的合成。 在菌體迅速生長(zhǎng)期，過(guò)量磷酸鹽存在，可以使次級(jí)代謝產(chǎn)物合成酶類不能形成，也可以抑制次級(jí)代謝產(chǎn)物合成酶的活性，說(shuō)明磷酸鹽的調(diào)節(jié)是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行的。如果在培養(yǎng)基中加入過(guò)量的磷酸鹽，可以大大提高菌體內(nèi) ATP濃度，降低次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成。特別值得一提的是鏈霉素合成的最后一個(gè)中間體是鏈霉素磷酸酯，必須經(jīng)堿性磷酸酯酶的作用脫去磷酸根才能生成鏈霉素，過(guò)量的磷酸鹽抑制了該酶的活性，使該反應(yīng)不能順利進(jìn)行，導(dǎo)致無(wú)活性的鏈霉素磷酸酯的積累，抑制了具有抗菌活性的鏈霉素的合成。 磷酸酯酶的活性與鏈霉素的合成具有正相關(guān)性，如果培養(yǎng)基中磷酸鹽的濃度合適，菌體在生長(zhǎng)期磷酸鹽將被利用，開(kāi)始進(jìn)入鏈霉素合成階段時(shí)，可以立刻觀察到堿性磷酸酯酶活力的增加。 合成 殺念菌素 的前體，即對(duì)氨基苯甲酸 (PABA)是次級(jí)代謝所特有的酶 (對(duì)氨基苯甲酸合成酶 )以分枝酸為底物合成的，對(duì)氨基苯甲酸合成酶的形成受到磷酸鹽的強(qiáng)烈阻遏，它是在轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行調(diào)控的，當(dāng)磷酸鹽的濃度達(dá)到 7． 5 mmol/L時(shí)，
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