代谢调节2〔恢复〕.ppt

内容回顾 葡萄糖效应 反馈调节 能荷 营养缺陷型菌株的应用 例如： 可将运动发酵假单胞菌的丙酮酸脱羧酶基因和乙醇脱氢酶基因克隆到大肠杆菌，使转化子不产生乙酸而产生乙醇。因乙醇对大肠杆菌的毒性远比乙酸小。 4）改变能量代谢途径 改变能量代谢途径或电子传递系统，影响或改变细胞的代谢流。 2、扩展代谢途径 引入外源基因后，使原来的代谢途径向后延伸，产生新的末端产物，或使原来的代谢途径向前延伸，可以利用新的原料合成代谢产物。 如 啤酒酵母不能直接将淀粉转化为乙醇； 将?-淀粉酶基因转入啤酒酵母， 并使用毕氏酵母的抗乙醇阻遏的醇氧化酶基因启动子来表达该基因，则可生料发酵生产乙醇 3、转移或构建新的代谢途径 将催化一系列生物反应的多个酶基因，克隆到不能产生某种新的化学结构的代谢产物的微生物中，使之获得产生新的化合物的能力；或利用基因工程手段，克隆少数基因，使细胞中原来无关的两条途径联结起来，形成新的代谢途径，产生新的代谢产物；或将催化某一代谢途径的基因组克隆到另一微生物中，使之发生代谢转移，产生目的产物。 如 将真养产碱菌的PHB 操纵子 （PHB 多聚酶、硫解酶、还原酶）克隆到大肠杆菌, 重组大肠杆菌就可积累PHB. PHB 3-Hyddroxybutyrate PHB depolymerase (phbD) 3-Hydroxybutyrate dehydrogenase (bdhA) Acetoacetate Acetoacetyl-CoA Synthetase (acsA2) Acetoacetyl-CoA Acetyl-CoA synthetase (acsA1) Acetate Acetyl-CoA Ketothiolase (phbA, atoB, fadA) 3-hydroxybutyryl-CoA Acetoacetyl-CoA reductase (phbB) PHB synthetase (phbC) PHB cycle phbC phbB phbA -35/-10 E. coli 重组质粒 Alcaligenes eutrophus PHB granules in recombinant E.coli * 1、谈谈你所认识的微生物代谢调节的现象 2、代谢调节的部位有哪些 3、酶活性调节的方式有哪些 4、什么是共价调节 5、变构调节的基础 6、变构酶的性质 7、图示乳糖操纵子 8、葡萄糖效应的机理是什么 9、能荷的计算方法 10、营养缺陷型在微生物代谢调节的应用 11、避开固有的反馈调节方法 12、耐反馈作用的突变株的筛选原理 代谢工程的一个显著特点是工作的定向性，它在修饰靶点选择、实验设计和数据分析等方面占据绝对优势； * 这种突变型就是一个抗反馈突变型。正常代谢最终产物由于与代谢拮抗物的结构相类似，所以在这一突变型中也不与结构发生改变的变构酶相结合。这样，该突变型细胞中已经有大量最终产物，但仍能继续不断地合成。 正常的变构酶 突变的变构酶 a.变构酶结构基因发生突变, 使变构酶调节部位不再能与代谢拮抗物相结合，而其活性中心却不变。 * b. 调节基因发生突变．使阻遏物不能再与代谢拮抗物结合。 调节基因 操纵基因 结构基因 mRNA 酶蛋白 正常的阻遏蛋白 突变的阻遏蛋白 在这一突变型中，由于正常代谢的最终产物不与结构发生改变的阻遏蛋白相结合，所以在细胞中尽管已经有大量最终产物，仍能不断地合成有关的酶。 * a. 在直线式代谢途径中的应用 A B C D E b. 在分支式代谢途径中的应用 A B C D E F 在分支合成途径中使用抗性突变株往往难于达到产量提高之目的。故首先必须选取合适的营养缺陷型，同时又选取具有一定抗性突变的菌株．产量才会大幅度提高。 (4) 抗反馈调节突变株的应用 * 谷氨酸 N-乙酰谷氨酸 N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸 N-乙酰谷氨酸-γ-半醛 N-乙酰鸟氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 精氨琥珀酸 精氨酸 a.精氨酸的生产 精氨酸代谢过程属于直线式代谢途径，当精氨酸过量时，精氨酸不但对代谢过程所有的酶产生反馈阻遏作用，而且对代谢过程中的关键酶有反馈抑制作用。要积累像精氨酸这样直线式代谢途径的终产物,主要采用抗精氨酸类似物,如D-精氨酸、精氨酸氧肟酸盐抗性突变株，以解除精氨酸自身的反馈调节 * b.鸟苷酸的生产 5-磷酸核糖焦磷酸 5-磷酸核糖胺 肌苷酸 肌苷酸琥珀酸 黄苷酸 鸟苷酸 腺苷酸 鸟氨酸的代谢过程属于分支代谢途径，腺苷酸、鸟苷酸对PRPP转胺酶有合作反馈抑制作用。将腺氨酸缺陷型与8-氮鸟嘌呤抗性菌株结合起来，可大量积累鸟苷酸。 从营养缺陷型的回复突变株也能获得抗反馈的突变菌