工艺学-微生物代谢调节幻灯片.pptVIP

微生物代谢调节（初级、次级代谢和代谢工程） 一、微生物初级代谢调节 微生物初级代谢调节 （2）分解代谢产物阻遏（中间产物）； 微生物初级代谢调节 1.1 酶活性调节—共价修饰和变(别)构效应机制（P63） 微生物初级代谢调节 微生物初级代谢调节 Ⅱ.阿拉伯糖操纵子–正调节 微生物初级代谢调节 微生物初级代谢调节 操纵子分两类: 微生物初级代谢调节 调节蛋白（P70） 微生物初级代谢调节 2.2 分解代谢产物阻遏（中间产物阻遏） 微生物初级代谢调节 葡萄糖的大量存在，降低了胞内 cAMP 浓度： 葡萄糖效应 碳分解产物的阻抑作用。当大肠杆菌培养于含有葡萄糖和乳糖的培养基中，菌体出现两次生长旺盛期，这是菌首先利用葡萄糖进行生长繁殖，在葡萄糖耗尽后，过一段时间菌体才开始利用乳糖。在上述培养基中即使加入乳糖酶诱导物，葡萄糖没耗尽，利用乳糖的酶系也不能合成。碳分解产物的阻抑作用普遍存在于微生物的生化代谢中。 微生物初级代谢调节 铵阻遏 微生物初级代谢调节 两种调节的对比 微生物初级代谢调节 2.3 分支代谢途径的反馈调节（氨基酸和核苷酸的合成） 微生物初级代谢调节 1、同功酶调节 微生物初级代谢调节 2、协同反馈抑制 微生物初级代谢调节 3、合作反馈抑制 微生物初级代谢调节 4、累积反馈抑制 微生物初级代谢调节 5、顺序反馈抑制 微生物初级代谢调节 6、代谢互锁（metabolic interlock） 代谢控制育种（定向育种） 运用代谢控制理论，人为地改变菌种的代谢调节机制或避开微生物固有代谢调节，使得微生物体内的代谢流按照人们所需要的方向进行，过量生产目标代谢产物。 微生物初级代谢调节 注2：在直链式的合成途径中，营养缺陷型突变株只能累积中 间代谢物而不能累积终产物。但在分支代谢途径中，通过解除 协同反馈调节，就可以使另一分支途径的末端产物得到累积。 微生物初级代谢调节 2、抗反馈阻遏和抗反馈抑制突变菌株的筛选（组成型突变） 微生物初级代谢调节 此类菌株是通过抗结构类似物突变的方法筛选得到。结构 类似物与末端代谢产物有相似的结构。 细胞透性调节 一、控制细胞膜的渗透性 2、通过细胞膜缺损突变而控制其渗透性 微生物次级代谢调节 一、微生物次级代谢的特征 微生物次级代谢调节 4. 一种微生物所含有的次级代谢产物往往是一组结构相似 的化合物；（P73） 微生物次级代谢调节 7. 一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传因素和环境因素; 微生物次级代谢调节 二、次级代谢产物的构建单位的生源说和生物合成 微生物次级代谢调节 ③ 小分子建筑单位（前体，进入次级代谢）的形成； 微生物次级代谢调节 加入到发酵培养基中的某些化合物，能被微生物直接结合到 产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物 合成的作用。 微生物次级代谢调节 莽草酸途径负责大多数放线菌和许多植物次生代谢物的生 物合成；而大多数真菌产生的芳香代谢物是由乙酸通过 聚酮（polyketide）途径合成。 微生物次级代谢调节 乙酰CoA与几个分子丙二酰CoA或甲基丙二酰CoA线性缩 合生成聚酮（polyketide）代谢物。如：四环素簇，大环 内酯和多烯大环内酯环骨架。 微生物次级代谢调节 五、前体聚合作用 微生物次级代谢调节 七、次级代谢产物生物合成的主要调节机制 微生物次级代谢调节 磷酸盐调节胞内其它效应剂（如ATP、腺苷酸能量负荷 和cAMP），进而影响抗生素合成（间接作用）。 微生物次级代谢调节 ④ 金霉素的高产菌株的腺苷酸的合成能力低，故其能量代谢 活性较低。 微生物次级代谢调节 6. 氮分解产物的调节作用； 微生物次级代谢调节 1） 大环内酯类：红霉素 微生物次级代谢调节 泰乐菌素、螺旋霉素、麦迪霉素、雷帕霉素的前体、合成 途径及调节机制。（P81） 微生物次级代谢调节 ① 糖代谢EMP、HMP的影响； 微生物次级代谢调节 前体或中间体（P86）；合成途径（P88）；调节 机制（P87。88） 生源说指的是代谢产物分子中构建单位的各种原子的起源； （有机化学） 生物合成指的是各构建单位在多种酶的作用下合成次级代 谢产物的过程。 （生物化学） 三、次级代谢产物的生物合成 步骤 ① 养分的摄入； ② 通过中枢代谢途径（初级代谢）养分转化为中间体； 中间体 ：对初级代谢而言； 有时二者是同一物质，有时前体在中间体的基础上结构略有 改变。 前体： 对次级代谢而言； ④ 前体进入次级代谢生物合成途径； ⑤ 在次级代谢的主要骨架形成后作最后的修饰，成为产物。 前体： 是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质