微生物代谢的调节机制

微生物代谢的调节机制，具有酶合成的调节、酶活性的调节、初级代谢调节、次级代谢的调节、营养物的调节、其他因子的调节。

微生物代谢的调节机制

• 酶合成的调节
  • 酶合成的诱导作用
    • 诱导酶
      • 只有诱导物存在时才能合成的酶
    • 组成酶
      • 固有酶，合成与环境无关，菌体内相对恒定
    • 酶诱导合成的类型
      • 同时诱导
      • 顺序诱导
  • 酶合成的阻遏
    • 末端代谢产物阻遏
    • 分解代谢产物阻遏
      • 大肠杆菌的葡萄糖效应，出现了二次生长
  • 酶合成调节的机制
    • 操纵子学说
• 酶活性的调节
  • 酶的激活作用与抑制作用
    • 酶活性激活在某个酶促反应系统中，某种低分子质量的物质加入后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或活性提高，使酶促反应速率提高的过程
    • 酶活性抑制，在某个酶促反应系统中，某种低分子质量的物质加入后，导致酶活力降低的过程
  • 反馈抑制的类型
    • 直链式代谢途径中的反馈抑制
      • 单一末端产物的抑制（氨基酸核苷酸合成途径）
    • 分支代谢途径中的反馈抑制
      • 同工酶调节
        • 催化同一个反应，但每一种由不同的终产物反馈调节
      • 协同反馈调节
        • 分支代谢途径的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的调节方式
      • 积累反馈抑制
        • 分支途径中每一个末端产物单独存在时，只是部分地抑制共同途径中的第一个酶
      • 增效反馈抑制
        • 分支途径中任何一种末端产物过量时，对共同反应中的第一个酶的活性只有微弱的抑制作用，但当几个末端产物同时过量时，其抑制作用可超过各末端产物的抑制作用总和。
      • 顺序反馈抑制
        • 分支途径中几个末端产物只抑制分支点后面的第一个酶，使分支点产物累积。
  • 酶活性调节的机制
    • 变构调节
      • 小分子化合物与酶蛋白分子活性中心以为的某一部位特异结合，引起酶蛋白分子构象变化，从而改变酶的活性
    • 共价修饰调节
      • 可逆共价修饰
        • 磷酸化/去磷酸化
        • 乙酰化/去乙酰化
        • 甲基化/去甲基化
      • 不可逆共价修饰
        • 胰蛋白酶原转变为胰蛋白酶
• 初级代谢调节
  • 能荷的调节
  • 微生物膜的调节
    • 中间产物的穿梭受生物膜影响
• 次级代谢的调节
  • 初级代谢对次级代谢的调节
    • 代谢产物积累时，抑制了初级代谢和次级代谢中共同途径的某一步反应，最终抑制了次级代谢产物的合成。
    • 初级代谢产物直接参与了次级代谢产物的合成，这种初级代谢产物积累时，反馈抑制了自身的合成，最终导致次级代谢产物的抑制。
  • 次级代谢的反馈抑制
    • 次生代谢产物对其本身合成有反馈作用
  • 次级代谢酶合成的诱导调节
    • 在次级代谢途径中，加入一些诱导物可以产生诱导酶，这些诱导酶可能是对次级代谢产物合成起重要作用的关键酶，因此可导致次生代谢物的合成量的提高。
• 营养物的调节
  • 碳代谢物调节
  • 氮代谢物调节
    • 氨的阻遏
  • 磷酸盐调节
    • 高浓度磷酸盐对次级代谢物的合成有抑制作用
• 其他因子的调节
  • 细胞膜通透性调节
    • 对细胞内外的运输具有高度选择性
  • 金属离子的调节
    • 微量金属离子是参与次级代谢产物合成酶的活化因子，有时在转录翻译水平上起作用
  • 溶解氧的调节
  • 生长速率的调节
• 解决碳源分解物的抑制效应
  • 采用不同碳源的配比
  • 采用流加方式将葡萄糖逐步加入发酵罐中
• 如何规避末端产物阻遏
  • 降低末端产物阻遏
  • 选育抗反馈阻遏突变株
• 工业生产如何规避分解阻遏
  • 选育抗分解阻遏型突变株
  • 一般使用慢碳源或者流加低浓度的易利用碳源规避分解代谢阻遏作用