3微生物代謝調節本章內容：第一節基本代謝的調節第二節

次級代謝的調節第三節

代謝工程第一節基本代謝的調節新陳代謝：發生在活細胞中的各種分解代謝（catabolism）和合成代謝（anabolism）的總和。 新陳代謝=分解代謝+合成代謝分解代謝：指復雜的有機物分子通過分解代謝酶系的催化，產生簡單分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和還原力的作用。合成代謝：指在合成代謝酶系的催化下，由簡單小分子、ATP形式的能量和還原力一起合成復雜的大分子的過程。代謝概論復雜分子（有機物）分解代謝合成代謝簡單小分子ATP[H]C.glutamicum

合成生物絮凝劑的代謝網絡代謝控制機制酶活性的調節

---活化或鈍化酶合成的調節

---誘導或阻遏遺傳控制酶合成水平的調節一般比酶活的調節更為經濟。調節步驟主要存在于轉錄和轉譯的啟動部位，在多步驟生物合成或分解代謝途徑中其關鍵部位酶活的快速調節主要靠變構控制機制。共價修飾變構效應締合與解離競爭性抑制酶活性的調節方式共價修飾

可逆修飾不可逆修飾可逆共價修飾細胞中有些酶存在活性和非活性兩種狀態，兩者可以通過另一種酶的催化作共價修飾而互相轉換。酶的可逆共價修飾作用的意義因酶構型的轉換是由酶催化的，故可在很短的時間內經信號啟動，觸發生成大量有活性的酶，有效控制細胞生理代謝這種修飾作用可更易控制酶的活性以響應代謝環境的變化。（隨時響應）

不可逆共價修飾酶原激活——無活性的酶原被相應的蛋白酶作用，切去一小段肽鏈而被激活。胰蛋白酶原的活化靠從N－端除去一個己肽。胰蛋白酶原活化是信號放大的一個典型例子。一旦胰酶完成了其使命后，便被降解而不能再恢復為酶原——這種酶活性的關閉作用是極其重要的。變構控制變構效應：別構/副位效應，一種小分子物質與一種蛋白質分子發生可逆的相互作用，導致這種蛋白質的構象發生改變，從而改變這種蛋白質與第三種分子的相互作用。變構酶：具有變構作用的酶。協同作用協同作用：酶蛋白分子的一個位點與配基的結合會影響同一分子的另一位點與基質的結合。正協同作用：若起始的配基結合促進分子的另一位置的更多的基質的結合，便認定這種蛋白質具有正向協同作用。負協同作用：若這種結合使進一步結合受阻。代謝途徑的支點和代謝可逆步驟中常發現變構控制酶。其它調節方式締合與解離——

蛋白質活化與鈍化是通過組成它的亞單位的締合與解離實現的。競爭性抑制——

一些蛋白質的生物活性受代謝物的競爭性抑制。需要氧化性NAD＋的反應可能被還原性NADH的競爭性抑制；需ATP的反應可能受ADP或AMP的競爭性抑制；一些酶常受其反應過程產物的競爭性抑制。酶合成的調節方式酶的誘導分解代謝物阻遏終產物的調節（反饋調節）協調控制誘導作用組成酶：酶的合成速率受基質濃度變化的影響很小。無需誘導自動合成。誘導酶：只有誘導物存在時才被合成。誘導物可以是基質，也可以是基質的衍生物，甚至是產物。酶基質的結構類似物常是很好的誘導物，但不作為基質被酶轉化（安慰誘導物）。意義：保證能量與氨基酸不浪費。誘導作用分子水平的機制Jacob-Monod模型（操縱子假說）假說認為：

（1）編碼一系列功能相關的酶的基因在染色體中緊密排列在一起（2）它們的表達與關閉是通過同一控制位點協同進行的。分解代謝物阻遏能快速利用的基質，其分解代謝物會阻遏另一種異化較難利用基質的酶的合成。早期稱為葡萄糖效應！分解代謝物效應許多工業生成的酶都受這類調控。如何克服分解代謝物阻遏？？培養基中不使用阻遏性碳源篩選耐分解代謝物阻遏突變株采用過程補糖的方法限制生產菌的糖耗速率篩選原理:

以一種受分解代謝物阻遏的基質作為唯一的氮源，用含有這種氮源的培養基的瓊脂平板培養篩選經誘變的菌株。例如：

鼠傷寒桿菌突變株，在葡萄糖-脯氨酸瓊脂平板上篩選耐分解代謝物阻遏的脯氨酸氧化酶生成菌株；耐分解代謝物阻遏突變株的獲得終產物的調節（反饋調節）氨基酸、嘌呤和嘧啶核苷酸生物合成的控制總是以反饋調節方式進行。生理意義：避免物流的浪費及不需要的酶的合成。反饋調節的類型：反饋抑制與反饋阻遏反饋調節反饋阻遏：通過阻遏蛋白對操縱子的控制抑制酶基因轉錄。反饋抑制：終點產物對該途徑的酶的活性調節，所引起的抑制作用。反饋阻遏的分子作用機制反饋抑制如何實現的？？反饋阻遏呢？兩種機制都起著調節代謝途徑末端產物的生產速率的作用，以適應細胞中大分子合成對前體的需求。兩種作用相輔相成，其聯合作用可使細胞生物合成途徑達到高效調節。反饋阻遏是轉錄水平的調節，產生效應慢，反饋抑制是酶活性水平調節，產生效應快。此外，前者的作用往往會影響催化一系反應的多個酶，而后者往往只對是一系列反應中的第一個酶起作用。反饋抑制與阻遏的異同反饋調節作用的消除？策略：限制末端產物積累（篩選營養缺陷型）。

代謝途徑中酶的誘導和阻遏常常是平行的。

例如：負責乳糖分解代謝的酶在合成速率方面顯示出協同控制作用，即其合成速率在所有生長條件下均以恒定的比例進行。當β-半乳糖苷酶被誘導時，其他兩種Pr，半乳糖苷透酶和β-半乳糖苷轉乙基酶也同時被誘導出來。前者負責乳糖和其他有關物質，如硫-β-D半乳糖苷運輸到細胞內，后者生理作用不明。

微生物的協調控制精氨酸生物合成途徑——部分顯示協同控制作用將細胞從含有精氨酸的培養基移種到缺少它的培養基中,鳥氨酸氨甲酰轉移酶去阻遏達