【5A版】氨基酸发酵机制.ppt

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1、第八章氨基酸发酵机制第一节、概述1.代谢控制发酵遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。条件:(1)搞清楚了微生物细胞各种氨基酸代谢的遗传控制，代谢调节机制。(2)可人为的在DNA水平上改变微生物的代谢(3)合理的控制环境条件2.氨基酸发酵的种类（1）使用野生型菌株发酵（2）使用营养缺陷型菌株发酵（3）使用抗类似物突变株发酵（4）添加前体法（5）酶法转化法3.微生物调节控制因素：（1）酶的浓度诱导阻遏（2）酶的活性终产物的抑制或激活辅酶水平的活性调节酶原的活化潜在酶的活化4.根据代谢作用将酶

2、分类（1）调节酶变构酶同工酶多功能酶（2）静态酶（3）潜在酶关键酶：参与代谢调节的酶的总称。5.氨基酸合成的关键酶（1）磷酸果糖激酶（2）柠檬酸合酶（3）N-乙酰谷氨酸激酶（4）鸟氨酸转氨基甲酰酶（5）天冬氨酸激酶（6）高丝氨酸脱氢酶（7）苏氨酸脱水酶（8）ａ-乙酰羟酸合成酶（9）DNAP合成酶（10）分支酸变位酶（11）预苯酸脱水酶（12）预苯酸脱氢酶①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾⑿第二节、酶活性的控制别构效应、共价修饰、寡聚酶的解聚与聚合、蛋白酶水解激活一、变构调节（一）变构效应（别构效应）1.别构效应：某种不直接涉及蛋白质活性的物质，结合于蛋白质活

3、性部位以外的其他部位（别构部位），引起蛋白质分子的构象变化，而导致蛋白质活性改变的现象。别构酶：受别构效应调节的酶。效应物：凡使酶发生别构效应的物质，通常为小分子代谢物或辅助因子。2.别构酶结构上的特点:多个亚基、有四级结构、活性中心与别构中心可处于不同的亚基或同一亚基不同的部位。3.别构酶性质上的特点:当专一性底物与别构中心诱导楔合时，随着别构中心构象的改变，该酶的活性中心构象也会相应发生变化，从而引起酶催化活性的改变。脱敏作用：经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性，称脱敏作用。（1）酶解聚（2）基因突变4.正协同效应（posi

4、tivecooperativeeffect）调节物与变构酶结合后，酶的构象发生变化，新的构象有利于后续底物分子或调节物的结合。正协同效应别构酶与米氏酶动力学比较氨甲酰磷酸天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸大肠杆菌天冬氨酸转氨甲酰酶（E-Coliaspartatetranscarbamylase,ATCase）（1）Asp浓度增加，ATC酶与底物亲和力及协同性增加（2）CTP反馈抑制ATC酶活性，但不能全部抑制（3）底物浓度饱和而达到最大反应速度不受抑制剂的影响ATCase活性调节的机理有催化活性的构象无催化活性的构象5.负协同效应（negativecoope

5、rativeeffect）调节物与变构酶结合后，酶的构象发生变化，新的构象不利于后续底物分子或调节物的结合。3-磷酸甘油酸脱氢酶3-磷酸甘油酸脱氢酶对NAD浓度的较大变化不受大的干扰。（二）序变模型和齐变模型对称或协同模型（symmetryorconcertedmodel,也称齐变模型、MWC模型）1965年由Monod、Wyman和Changeux提出。该模型的要点:主张别构酶所有的亚基或者全部是坚固紧密的，不利于结合底物的“T”状态，或者全部是松散的，利于结合底物的“R”状态。这两种状态间的转变对每个亚基都是同步的，齐步发生的，“T”状态中的

6、亚基的排列是对称的，变为R状态后，蛋白亚基的排列仍然是对称的。模型的几个假定:序变模型（sequentialmodel，也称KNF模型）1966年由Koshland、Nemethy和Filmer提出。该模型的要点:一个配体可以诱导它要结合的亚基的三级结构的变化。这个亚基-配体复合体又能够改变相邻亚基的构象。这一模型特别强调对于配体只有一种形状是亲和力最高的，但与齐变模型不同的是在具有部分饱和的一个寡聚分子中允许存在着高亲和力和低亲和力的亚基。模型的几个假定:调节酶总结：（1）调节酶一般为变构酶；（2）调节酶反应速度与底物浓度关系多呈S型，有协同性

7、；（3）调节酶多处于合成代谢途径上而且一般在代谢分支点，多受终产物反馈抑制；（4）中间产物不影响调节酶的活性；（5）调节酶后面的酶对终产物不敏感；（6）有脱敏作用；（7）调节酶与负效应物非共价结合引起的变构调节，是酶活性控制的一种快速、敏感、高效的细调方式。（二）共价调节酶（covalentlymodulatedenzymes）什么是共价调节酶？是一类由其它酶对其结构进行可逆共价修饰，使其处于活性和非活性的互变状态，从而调节酶活性。常见的是磷酸化/脱磷酸化，腺苷酰化/脱腺苷酰化，乙酰化/脱乙酰化，尿苷酰化/脱尿苷酰化，甲基化/脱甲基化，S-S/S

8、H相互转变，共6种类型。目前已知可以受化学修饰调节的酶几乎又都是别构酶。共价调节酶最典型的例子是动物组织的糖原磷酸化酶1.糖原磷酸化酶催