生物合成途徑的代謝調(diào)控終產(chǎn)物阻遏

生物合成途徑的代謝調(diào)控終產(chǎn)物阻遏

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1、(一)、生物合成途徑的代謝調(diào)控;1、終產(chǎn)物阻遏(endproductrepression)終產(chǎn)物阻遏該途徑所有酶的合成。2、反饋(feedback)或變構(gòu)抑制(allostericinhibition):終產(chǎn)物對該合成途徑第一酶合成的抑制ABCDE1E2E3Gene1Gene2Gene3終產(chǎn)物反饋抑制mRNA合成被阻遏DNAmRNA總結(jié)1、酶的誘導(enzymeinduction):底物或其結(jié)構(gòu)類似物活化與降解有關(guān)的酶。乳糖操縱子學說。2、分解代謝產(chǎn)物阻遏(cataboliterepression):葡萄糖阻遏大量其他誘導酶的合成。(二)、分解途徑的代

2、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:人為地打破微生物的代謝控制體系,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(遺傳學方法);控制發(fā)酵條件(生物化學方法);改變細胞膜透性;(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AaBbCcDdE1.1營養(yǎng)缺陷型菌株的應(yīng)用末端產(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.遺傳學方法(2

3、)分支代謝途徑:情況較復雜,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ABCDEFG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1.2抗反饋控制突變株的應(yīng)用★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。★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)缺陷性回復突變株中獲得?!铽@得方法及其原理:目標產(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)

4、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1.3選育組成型突變株和超產(chǎn)突變株如果調(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。DABCEF(二)生物化學方法1.添加前體繞過反饋控制點:亦能使某種代謝產(chǎn)物大量產(chǎn)生(-)(-)(-)2.添加誘導劑:從提高誘導酶合成量來說,最好的誘導劑往往不是該酶的底物,而是底物的衍生物

5、,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胞膜的成分,進而改變膜透性;當培養(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,使細胞膜發(fā)生滲漏

6、而提高谷氨酸產(chǎn)量。甘油缺陷型菌株的細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。

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