次级代谢的调节控制方式ppt课件

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1、次级代谢的调节控制方式一、初级代谢对次级代谢的调节二、碳代谢物的调节三、氮代谢物的调节四、磷酸盐的调节五、ATP调节六、酶的诱导调节七、反馈调节八、细胞膜通透性调节九、金属离子和溶解氧的调节十、微生物生长速率的调节一、初级代谢对次级代谢的调节次级代谢产物的合成途径并不是独立存在的，而是与初级代谢产物合成途径间存在着紧密的联系。次级代谢产物往往都是以初级代谢产物为母体衍生而来的，而且催化特殊次级代谢产物合成反应的酶也可以从那些初级代谢途径的酶演化而来。因此，微生物的初级代谢对次级代谢具有调节作用。当初级代谢和次级代谢具有共同的合成途径时，初级代谢的终产物过量

2、，往往会抑制次级代谢产物的合成，这是因为这些终产物抑制了在次级代谢产物合成中的重要的分支处中间体的合成。一、初级代谢对次级代谢的调节例如，在赖氨酸和青霉素的生物合成过程中有共同中间体α-氨基己二酸，当培养液中赖氨酸过量时，则抑制α-氨基己二酸的合成，进而影响到青霉素的合成。20世纪40年代初期就发现，青霉素发酵过程中，虽然葡萄糖被菌体利用最快，但对青霉素合成并不适宜。而乳糖利用虽然较为缓慢，却能提高青霉素产量。如果细菌在葡萄糖和乳糖的混合培养基中生长，那么在抗生素合成前，菌体一般首先利用葡萄糖，在葡萄糖耗尽后，抗生素合成开始，此时菌体才利用第二种碳源。这种

3、情况说明，次级代谢的碳源分解调节比初级代谢更为复杂。二、碳代谢物的调节次级代谢产物受碳源分解产物调节的机制存在以下几种可能的情况：1.可能与菌体生长速率控制次级代谢产物合成有关，菌体生长最好的碳源能抑制次级代谢产物合成。因此，在低生产率的情况下可减少葡萄糖的干扰作用。2.可能与分解代谢产物的堆积浓度有关，如乳糖之所以比葡萄糖优越是因为前者被水解为可利用的单糖的速度正好符合青霉素菌在生产期合成抗生素的需要，而不会有分解代谢产物如丙酮酸的堆积。二、碳代谢物的调节三、氮代谢物的调节氮源分解调节是类似于碳源分解调节一类的分解阻遏方式。它主要指含氮底物的酶(如蛋白酶

4、、硝酸还原酶、酰胺酶、组氨酸酶和脲酶)的合成受快速利用的氮源，尤其是氨的阻遏。四、磷酸盐的调节磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分，还是调节抗生素生物合成的重要参数。已发现过量磷酸盐对四环类、氨基糖苷类和多烯大环内酯类等32种抗生素的生物合成产生阻抑作用。所以，在工业生产中，磷酸盐常常被控制在适合菌体生长的浓度以下，即所谓的亚适量。当磷酸盐为0.3-300mmol/L的浓度时，可促进菌体的生长；浓度为10mmol/L或大于10mmol/L的浓度时，对许多抗生素的合成就产生阻遏10mmol/L的磷酸盐就能完全抑制杀假丝菌素的合成。磷酸盐浓度高低还能调节发

5、酵合成期出现的早晚，磷酸盐接近耗尽后，才开始进入合成期。磷酸盐起始浓度高，耗尽时间长，合成期就向后拖延。金霉素、万古霉素等的发酵都有此现象。磷酸盐还能使处于非生长状态的、产抗生素的菌体逆转成生长状态的、不产抗生素的菌体。四、磷酸盐的调节磷酸盐调节抗生素的生物合成有不同的机制。按效应来说，有直接作用(即磷酸盐自身影响抗生素合成)和间接效应(即磷酸盐调节胞内其他效应剂，如ATP、腺苷酸、能荷和cAMP)，进而影响抗生素合成。具体地说，磷酸盐能影响抗生素合成中磷酸酯酶和前体形成过程中某种酶的活性；ATP直接影响某些抗生素合成和糖代谢中某些酶的活性。四、磷酸盐的调

6、节五、ATP调节能荷调节：能荷——指细胞中ATP、ADP、AMP系统中可为代谢反应供能的高能磷酸键的量度。能荷调节——指细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者比例来调节其代谢活动，也称腺苷酸调节。能荷不仅调节形成ATP的分解代谢酶类（如磷酸果糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等）的活性，也调节利用ATP的生物合成酶类（如柠檬酸裂解酶、磷酸核糖焦磷酸合成酶等）的活性。六、酶的诱导调节次级代谢产物的诱导机制可能按以下两种方式进行：诱导物→刺激影响初级代谢造成代谢流的改变成→大量生产次生代谢物；诱导物→次生代谢物合成酶的合成→大量生产次生代谢物。大多数分解代谢

7、酶属于诱导酶，可以通过加入诱导物使酶的产量大幅度提高。如在链霉素生产中，如果加入诱导物甘露聚糖，可使甘露糖链霉素酶产量提高，而这种酶是转化甘露糖链霉素为链霉素的关键酶。因此甘露聚糖的加入会提高链霉素产量。六、酶的诱导调节七、反馈调节Lagstor在1935年发现：产生50µg／ml氯霉素的委内瑞拉链霉菌被50µg／ml外源氯霉素所抑制。Gordee在1972年发现，产黄青霉加入10µg／ml外源青霉素对其生长无影响，而青霉素合成几乎完全被抑制，其他多种青霉素及其钠盐亦有类似现象。有关链霉素、卡那霉素等氨基糖苷类抗生素的系统研究也证实了这一点。七、反馈调节抗

8、生素对自身产物的抑制有一定的规律：抑制特定产生菌合成抗生素所需浓度