《微生物的代谢调节》PPT课件

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1、第五章微生物的代谢调节环境科学与工程学院微生物在生长过程中，机体内的复杂的代谢过程可以互相协调，相辅相成，导致微生物的生理活动过程同环境高度地统一起来，这是通过代谢调节的方式来实现的。环境科学与工程学院第一节微生物代谢调节概论生物体的代谢是和其周围环境分不开的。生物具有适应环境的能力，只有随着环境的变化，生物机体才能同时调整和改变其体内的代谢过程去适应新的环境，才能生存和发展，否则只能被淘汰。环境科学与工程学院代谢的平衡是动态的、相对的，生物界存在三种不同水平上的调节：细胞内调节----微生物属此类，最原始的也是基本的调节激素调节----是高一级的调节方式神经调节----最

2、高级的调节方式后两种在高等生物中进行，同时也进行细胞内调节。环境科学与工程学院一、微生物代谢调节的方式1、细胞透性的调节2、代谢途径区域化3、代谢流向的调控4、代谢速度的调控环境科学与工程学院1、细胞透性的调节细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。大多数基质输入细胞需要借助透性酶和能量，所以通过控制透性酶本身的合成及ATP的供应，可以调节基质的输入。环境科学与工程学院2、代谢途径区域化真核微生物细胞内，各种酶系被细胞器隔离分布，底物分别储存在各种有膜的细胞器内，从而影响酶与底物的作用。例如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，与DNA

3、合成的酶位于细胞核内。原核微生物的细胞结构虽然简单，但也划分出不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集中在某一区域，保证该代谢途径的酶促反应正常进行。例如呼吸的酶系集中在细胞质膜上，分解大分子的水解酶，阴性细菌位于壁膜间隙中，阳性细菌则分泌至胞外。环境科学与工程学院3、代谢流向的调控微生物在不同的条件下可以通过控制各代谢途径中某个酶促反应的速率来控制代谢的流向。这种控制可按以下方式进行：由一个关键酶控制的可逆反应：同一个酶可以通过不同的辅基或辅酶控制代谢物的流向。例如：3-磷酸甘油醛脱氢酶，在EMP途径中催化3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸甘油酸；但在卡尔文循环中则催化3-磷酸甘

4、油酸还原成3-磷酸甘油醛，前者是NAD+为辅酶，后者则以NADP+为辅酶。由两种酶控制的逆单向反应：即在一个“可逆”反应中，其中一种酶催化正反应，而另一种酶则催化逆反应。葡萄糖+ATP6-磷酸葡萄糖己糖激酶6-磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖+Pi6-磷酸葡萄糖酯酶环境科学与工程学院4、代谢速度的调控在不可逆反应中，微生物通过调节酶的活性和酶量来控制代谢物的流量。细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用而实现的，也就是说，细胞内各种酶类的活性都处在受控制的状态下，必须根据细胞对能量以及对合成某些组分的要求而进行各种酶促反应，并可随时减慢或加速某一物质（氨基酸等）的合成。环境科学与工程学院

5、微生物的代谢调节一般指反应速度的调节和对代谢途径方向的控制两个方面，但后者必须在前者的基础上进行。环境科学与工程学院二、细胞调节的类型：1、酶活性调节——属代谢调节，对已有酶分子的活性调节（酶化学水平）；酶活性的调节主要通过终产物或中间产物对已有的酶分子活性的激活或抑制来控制代谢速率（也称反馈抑制），包括正反馈、负反馈(分解代谢中较多见如EMP），在代谢途径中的第一个酶一般称为限速酶，反馈抑制中，终产物总是往往抑制限速酶，有分支代谢途径的情况相对较复杂，因在分支途径中也有“第一个酶”（限速酶）。环境科学与工程学院2、酶合成调节——属基因调节，调节酶分子的合成量（遗传学水平）；

6、酶合成的调节（基因调节）主要通过酶量的变化来控制代谢速率。主要通过:诱导式导致酶的合成阻遏式阻止酶的合成以上两种调节均能改变代谢途径中的物质流，可使细胞系统中的物质既不会堆积起来造成浪费，也不会因代谢短缺而供不应求，始终能保持各种代谢物的浓度相对稳定或代谢过程的动态平衡。环境科学与工程学院第二节酶活性的调节酶活性的调节是通过改变代谢途径中一个或几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方式。包括酶活性的激活和抑制。环境科学与工程学院一、酶活性的激活和抑制（一）酶活性的激活指在某个酶促反应系统中，加入某种低分子量的物质后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或活性提高，从而使酶促

7、反应速度提高的过程。激活剂可以是外源物质、金属离子或机体代谢过程中产生与累积的代谢产物（主要）。代谢调节的激活作用主要是指代谢物对酶的激活，主要有两种情况：前体激活和代谢中间产物的反馈激活(较少见)。环境科学与工程学院ABCDE前体激活：代谢途径中后面的酶促反应可被该途径中较前面的一个中间物所促进。ABCDE反馈激活：代谢途径中间产物对该途径中前面的酶起激活作用。环境科学与工程学院（二）酶活性的抑制指在某个酶促反应系统中，加入某种低分子量的物质后，导致酶活力降低的过程。抑制剂可以是外源物质（竞争性抑制）