一、底物（基質）脫氫的四條主要途徑
以葡萄糖作為典型底物
1、EMP途徑（糖酵解途徑）
有氧時，與TCA連接，將丙酮酸徹底氧化成二氧化碳和水。
無氧時，丙酮酸進一步代謝成有關產(chǎn)物。
2、HMP途徑（己糖-磷酸途徑）
產(chǎn)生大量NADPH2和多種重要中間代謝物。
3、ED途徑 2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途徑 KDPG
是少數(shù)缺乏完整EMP的微生物具有的一種替代途徑，細菌酒精發(fā)酵經(jīng)ED進行。
4、TCA循環(huán)（三羧酸循環(huán)）
真核在線粒體中，原核在細胞質中。
TCA在代謝中占有重要樞紐地位
四種途徑產(chǎn)能比較：
二、遞氫和受氫
根據(jù)遞氫特別是最終氫受體不同劃分
1、發(fā)酵（分子內呼吸）
無氧條件下，底物脫氫后產(chǎn)生的還原力不經(jīng)呼吸鏈而直接傳遞給某一中間代謝物的低效產(chǎn)能反應。
在此過程中，有機物是氧化基質，又是最終氫受體，且是未徹底氧化產(chǎn)物，結果仍積累有機物，產(chǎn)能少。
在發(fā)酵過程中，借底物水平磷酸化合成ATP，是合成ATP唯一方式。
X〜P  ATP + X®+ ADP
高能化合物：1 ，3- 二磷酸甘油酸、乙酰磷酸、氨甲酰磷酸、PEP、 酰基輔酶A。
2、有氧呼吸（呼吸作用）
底物脫氫后，經(jīng)完整的呼吸鏈（電子傳遞鏈）遞氫，以分子氧作為最終氫受體，產(chǎn)生水和放出能量。
在電子傳遞過程中，通過與氧化磷酸化反應偶聯(lián)，產(chǎn)生ATP，稱氧化磷酸化。
1）呼吸鏈組成與順序：
2）真核與原核生物呼吸鏈比較：
位置、組成
3、無氧呼吸（厭氧呼吸）
以無機氧化物代替分子氧作為最終氫受體的生物氧化。
氧化磷酸化合成ATP，但有些能量轉移到最終受體，產(chǎn)能不多。
依據(jù)最終氫受體不同，分成多種類型。
1）硝酸鹽還原作用（反硝化作用）
由硝酸鹽逐步還原成分子氮的過程。使土壤N損失，肥力下降。屬異化性硝酸鹽還原。
2）硫酸鹽還原作用（異化性）
通常以乳酸為基質，積累乙酸，以SO42-為最終氫受體。脫硫弧菌 Desulfovibrio sp.
3)甲烷發(fā)酵作用
產(chǎn)甲烷菌以二氧化碳為最終氫受體。如甲烷桿菌 Methanobacterium
四、不同呼吸類型微生物
與分子氧的不同關系
1、好氧微生物 aerobic
有氧條件下生長，進行有氧呼吸。
2、厭氧微生物 anaerobic
不需分子氧，進行無氧呼吸或發(fā)酵。
專性厭氧菌—只能在無氧條件下生長，分子氧對其有害。主要梭菌、產(chǎn)甲烷細菌、脫硫弧菌。
耐氣厭氧菌（aerotolerant)—無論有氧無氧，都進行發(fā)酵，分子氧無害。如乳酸菌。
3、兼性厭氧微生物 facultative anaerobic
有氧與無氧條件下均能生長，但以不同氧化方式獲得能量。
如酵母菌、一些腸道菌、反硝化細菌。
酵母菌酒精發(fā)酵時通入氧氣，發(fā)酵減慢，停止產(chǎn)生乙醇，葡萄糖消耗速率下降，氧對發(fā)酵的這種抑制現(xiàn)象稱為巴斯德效應。
4、微好氧微生物 microaerophilic
在氧濃度較低條件下生長，進行有氧呼吸。
氧的危害
O2 + e → O2— 超氧化物自由基
有一些酶可解除危害。
五、不同發(fā)酵類型
對G發(fā)酵產(chǎn)物不同劃分，糖的無氧降解。
（一）乙醇發(fā)酵：
EMP 脫羧酶 脫氫酶
1.酵母無氧條件 ：G → 丙酮酸 → 乙醛 → 乙醇
此屬正常形式，稱Ⅰ型發(fā)酵，亦稱同型酒精發(fā)酵
2.若有亞硫酸酸氫鈉存在，與乙醛結合，而使磷酸二羥丙酮作為受氫體。
磷酸二羥丙酮 → α-磷酸甘油 → 甘油
此稱為Ⅱ型發(fā)酵，但仍有乙醇產(chǎn)生。
3．堿性條件下（PH7.6），乙醛分子間歧化反應
一分子乙醛 → 乙酸（氧化）
一分子乙醛 → 乙醇（還原）
還有磷酸二羥丙酮 → 甘油
4．細菌同型酒精發(fā)酵，ED途徑進行，產(chǎn)生2分子乙醇。
5．細菌異型酒精發(fā)酵，通過HMP途徑進行，產(chǎn)生1分子乙醇和1分子乳酸。
總反應式如下：
G+2ADP+2Pi → 2乙醇+2 CO2+2ATP
G+HSO3- → 甘油+乙醛•HSO3-+CO2
2G → 2甘油+乙酸+乙醇+CO2
G+ADP+Pi → 2乙醇+2 CO2+ATP
G+ADP+Pi → 乳酸+乙醇+CO2+ATP
（二）乳酸發(fā)酵
發(fā)酵產(chǎn)物中只有乳酸，經(jīng) EMP途徑，稱為同型乳酸發(fā)酵（德氏乳桿菌）。
發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外，還有其他，如乙醇、CO2等稱異型乳酸發(fā)酵。經(jīng)HMP 途徑。如腸膜狀明串珠菌Leuconostoc mesenteroides
總反應式：
同型：G+2ADP+2Pi → 2乳酸+2ATP
異型：G+ADP+Pi → 1乳酸+乙醇+CO2+ATP
真菌：丙酮酸→ 2分子乙醇→琥珀酸→延胡索酸 →蘋果酸 → 乳酸

三）丁酸型發(fā)酵
Clostridium 所進行，特點是產(chǎn)物中都有丁酸。不同種類因酶系統(tǒng)不同，最終產(chǎn)物除丁酸外，還有其他產(chǎn)物。重要的有丁酸發(fā)酵、丙酮丁醇發(fā)酵、丁醇異丙醇發(fā)酵。
（四）丙酸發(fā)酵
由丙酸細菌Propionibacterium，與乳酸細菌相似，發(fā)酵產(chǎn)物有丙酸、乙酸、CO2。
丙酸 → 丙酸鈣（防腐劑）
（五）混合酸發(fā)酵
腸桿菌特征，產(chǎn)物有甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸等有機酸，還有CO2、H2、少量2，3-丁二醇、乙酰甲基甲醇、甘油等。其中兩個重要的鑒定反應：
1．V．P．實驗（Vagex-Proskauer）
產(chǎn)氣氣桿菌產(chǎn)2，3-丁二醇比較多，堿性條件下可氧化為二乙酰，再與肌酸或胍類衍生物縮合成紅色物質，若加入α-萘酚、肌酸可促進反應，此稱VP反應。
大腸桿菌不產(chǎn)生或少產(chǎn)生2，3-丁二醇，VP反應陰性。
2．甲基紅（M.R）反應
大腸桿菌產(chǎn)酸多，使pH降至4.2, 甲基紅由黃變紅，反應陽性。產(chǎn)氣氣桿菌產(chǎn)2，3-丁二醇，產(chǎn)酸少（pH5.3），甲基紅反應陰性。
3．另外，甲酸只在堿性環(huán)境下積累（pH7.3）,而pH6.2以下，不產(chǎn)甲酸， HCOOH → CO2+H2。甲酸脫氫酶與氫化酶聯(lián)合作用。
傷寒桿菌無甲酸脫氫酶，只產(chǎn)酸不產(chǎn)氣。
2節(jié)：分解代謝
一、淀粉的分解
淀粉有兩類：一類是直鏈淀粉（α-1，4-糖苷鍵）；另一類是支鏈淀粉（支鏈α-1，4、分支點α-1，6-糖苷鍵）。
1、液化型淀粉酶（α-淀粉酶）：分子內α-1，4-糖苷鍵，不作用α-1，6-糖苷鍵以及靠近α-1，6-糖苷鍵的α-1，4-糖苷鍵。作用的結果是產(chǎn)生麥芽糖，含有6個葡萄糖單位的寡糖和帶有支鏈的寡糖，使黏度下降�？莶輻U菌通常用作α-淀粉酶的生產(chǎn)菌。
2、糖化型淀粉酶：這是一類酶的總稱。共同特點是可以將淀粉水解成麥芽糖或葡萄糖，包括以下三種：
（1）淀粉-1，4-麥芽糖苷酶（β-淀粉酶）：從非還原性末端開始，按雙糖為單位，逐步作用于α-1，4生成麥芽糖。但不作用于α-1，6，遇到α-1，6時，作用停止。作用于淀粉后的產(chǎn)物是麥芽糖與極限糊精。
（2）淀粉-1，4-葡萄糖糖苷酶（糖化酶）： 從非還原性末端開始，依次以葡萄糖為單位逐步作用于α-1，4，生成葡萄糖，但能越過α-1，6。根霉與曲霉普遍都能合成與分泌此酶。
（3）淀粉-1，6-葡萄糖苷酶（異淀粉酶）：此酶專門作用α-1，6-糖苷鍵。
二、纖維素與半纖維素的分解
纖維素是葡萄糖通過β-1，4-糖苷鍵連接，分子量更大，不溶于水，不能直接被人和動物消化，但它可以被許多真菌包括木霉、青霉、根霉以及放線菌與細菌中的一些菌株分解與利用
纖維素酶復合物：纖維二糖酶（β-葡萄糖苷酶），C1酶， Cx酶。
天然纖維素 C1酶 水合非結晶纖維素 Cx酶 纖維二糖+葡萄糖
纖維二糖酶
葡萄糖
細菌的纖維素酶位于細胞膜上，真菌和放線菌的纖維素酶是胞外酶。
自然界中纖維素豐富，對纖維素的研究早就成為重要的課題了。
在植物細胞壁還有半纖維素，包括各種聚戊糖與聚已糖，最常見的半纖維素是木聚糖。半纖維素容易被微生物分解，但由于半纖維素的組成類型很多，因而分解它們的酶也各不同。生產(chǎn)半纖維素酶的微生物主要有曲霉、根霉、木霉等。
三、果膠質的分解
果膠質是構成高等植物細胞間質的主要物質，主要由D-半乳糖醛酸通過α-1，4-糖苷鍵連接。
天然果膠質（原果膠）原果膠酶 水溶性果膠 果膠甲酯水解酶 果膠酸 果膠酸酶 半乳糖醛酸。
分解果膠的微生物主要是一些細菌和真菌，麻類植物漚浸脫膠技術就是為了利用果膠分解菌分解果膠的能力。
四、幾丁質的分解
幾丁質由N-乙酰葡萄糖胺通過β-1，4-糖苷鍵連接起來，含氮多糖。是真菌細胞壁和昆蟲體壁的組成成分，一般生物都不能分解與利用，只有某些細菌和放線菌能分解與利用。
幾丁質酶使幾丁質水解生成幾丁二糖，再通過幾丁二糖酶進一步水解生成N-乙酰葡萄糖胺。
五、油脂的分解
油脂在脂肪酶（Lipase）的作用下，逐步被水解生成甘油與脂肪酸，脂肪酸通過β-氧化進行分解。脂肪酶一般廣泛存在于真菌中。
六、烴類化合物的分解
烴類化合物是一類高度還原性的物質，在好氧條件下，可以被一些微生物分解，主要是假單胞菌、分枝桿菌、諾卡氏菌、某些酵母等。
1、甲烷氧化：
2、正烷烴氧化：
先烴化酶（單氧酶）、鐵硫蛋白和鐵硫蛋白-NADH2還原酶作用。
三種方式：a:末端甲基氧化，
b:次末端亞甲基氧化，
c:兩端甲基氧化 w 氧化。
3、芳香烴氧化
含苯環(huán)或聯(lián)苯類化合物，在氧化過程中逐步被氧化生成兒茶酚或原兒茶酚。兒茶酚或原兒茶酸可以在苯環(huán)的鄰位上或間位上被氧化打開，生成脂肪族化合物，再逐步分解成糖分解途徑中的中間體物質，再按糖代謝的方式進行分解。
苯（聯(lián)苯）→兒茶酚→開環(huán)（鄰位、間位） →繼續(xù)降解。
七、蛋白質的分解
蛋白酶（胞外） 肽酶（胞內）
蛋白質 肽 AA
一般真菌分解蛋白質的能力強，并能分解天然的蛋白質，而大多數(shù)細菌不能分解天然蛋白質，只能分解變性蛋白以及蛋白質的降解產(chǎn)物。
根據(jù)肽酶作用部位不同，分為氨肽酶（作用于有游離氨基端的肽鍵）；羧肽酶（作用于有游離羧基端的肽鍵）。
腐化 decay 和腐敗 putrefaction

八、氨基酸的分解
1、脫氨作用
有機含氮化合物在微生物作用后放出氨的生物學過程中，通常稱為氨化作用。
（1）氧化脫氨：氨基酸在有氧條件下脫氨，產(chǎn)生氨與α-酮酸，由氨基酸氧化酶催化。包括脫氨反應（酶促）與水解反應（非酶促）。
（2）還原脫氨作用：在無氧條件下進行，生成飽和脂肪酸和氨。
天冬氨酸 琥珀酸+NH3
（3）水解脫氨與減飽和脫氨：
氨基酸經(jīng)水解產(chǎn)生羥酸與氨：
氨基酸+水 羥酸+ NH3
通過減飽和方式進行脫氨，生成不飽和脂肪酸和氨：
天冬氨酸 延胡索酸+ NH3
（4）脫水脫氨：含羥基氨基酸（如絲氨酸）在脫水過程中脫氨。
Ser → 氨基丙烯酸 → 亞氨基丙酸 →丙酮酸 + NH3
H2O
（5） Stickland反應
某些專性厭氧細菌如梭狀芽孢桿菌在厭氧條件下生長時，以一種氨基酸作為氫的供體，進行氧化脫氨，另一種氨基酸作氫的受體，進行還原脫氨，兩者偶聯(lián)進行氧化還原脫氨。這其中有ATP生成。這個反應被稱為Stickland反應。
供氫體：Ala、Leu、Val、Ser、Phe、Cys、His、Asp、Glu。
受氫體：Gly、Pro、Hyp、Orn、Arg、Trp。
丙氨酸+2甘氨酸 3乙酸+3NH3
2、脫羧作用
通過氨基酸脫羧酶作用，生成有機胺和二氧化碳。有機氨在胺氧化酶作用下放出氨生成相應的醛，醛再氧化成有機酸，最后按脂肪酸β-氧化的方式分解。
氨基酸脫羧酶具有高度的專一性，基本上是一種氨基酸有一種脫羧酶來催化它的分解。
反應中放出的二氧化碳可以用微量測壓計測定，因此可根據(jù)一定基質在一定時間內，被單位細胞作用后、產(chǎn)生二氧化碳的量來測定脫羧酶的酶活。另外，也可以分析樣品中的氨基酸的含量。
二元AA生成的二胺有毒。Lys-尸胺，Orn-腐胺

鑒定反應
吲哚實驗與硫化氫實驗是常用的兩個鑒定實驗
1、吲哚實驗：有些細菌可以分解色氨酸生成吲哚可以與二甲基氨基苯甲醛反應生成紅色的玫瑰吲哚，因此可根據(jù)細菌能否分解色氨酸產(chǎn)生吲哚來鑒定菌種。
2、硫化氫實驗：許多細菌能分解含硫氨基酸（胱氨酸、半胱氨酸）產(chǎn)生硫化氫，如果在蛋白胨培養(yǎng)基中加進重金屬鹽，接種細菌培養(yǎng)后觀察，若產(chǎn)生硫化氫，則出現(xiàn)黑色的硫化鉛或硫化鐵。
3節(jié)：合成代謝
一、生物合成三要素
能量 、還原力、 小分子前體物
1、能量由ATP供給，ATP產(chǎn)生有三種方式（底物水平磷酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化）
2、還原力產(chǎn)生：還原力主要指NADH2 和NADPH2
EMP 與TCA 產(chǎn)生的NADH2有3個去向：
1）供H體（中間產(chǎn)物還原成發(fā)酵產(chǎn)物）；
2）通過呼吸鏈產(chǎn)生ATP；
3）用于細胞物質合成。
但NADH2要先在轉氫酶作用下轉變成NADPH2才能用。
NADP+ NADH2 NADPH2+NAD
在體內還有HMP供給NADPH2與磷酸糖 。
1G 2 NADPH2+CO2+5-P-核酮糖
NADPH2在光細菌中可通過非環(huán)式光合磷酸化方式產(chǎn)生。
3、小分子前體物：通常指糖代謝過程中產(chǎn)生的中間代謝物，有12 種。
代謝回補順序
1、合成草酰乙酸（OA）回補順序
PEP+CO2 羧化酶 OA+Pi
PY+CO2+ATP 羧化酶 OA+ADP+Pi
PEP+CO2+GDP 羧化激酶 OA+GTP
PY+CO2+NADH2 蘋果酸酶 蘋果酸+NAD
á-KD+CO2+NADH2 脫氫酶 異檸檬酸+NAD
好氧性，利用乙酸微生物，以乙醛酸循環(huán)補充草酰乙酸。
2、合成PEP的回補順序
PY+ATP PEP合酶 PEP+ADP+Pi
PY+ATP+Pi PY雙激酶 PEP+AMP+Ppi
OA+GTP PEP羧激酶 PEP+GDP+CO2
OA+PPi PEP羧轉磷酸酶 PEP+Pi+CO2
綜合總結：
二、糖類合成
（一）單糖合成
1、卡爾文環(huán)Calvin cycle（光合菌、某些自養(yǎng)菌）
（還原的磷酸戊糖環(huán)）分為三個階段：
①CO2固定②固定CO2的還原③CO2受體的再生。
關鍵酶：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶、磷酸核酮糖激酶。
總反應式：
6CO2+6H2O+18ATP+12NADPH2 G+18ADP+12NADP+18Pi
另外，產(chǎn)甲烷細菌有厭氧乙酰輔酶A途徑，少數(shù)光合細菌中有還原性TCA途徑等新的自養(yǎng)CO2固定途徑。
2、EMP逆過程。
3、糖異生作用。
4、糖互變作用：大量是在核苷二磷酸糖水平上進行。
（二）多糖合成
E.coli肽聚糖合成：需1個多糖引物。
1、單糖組分在細胞質中合成(UDP是第一個載體）
2、逐步加上AA生成UDP-NAM-五肽（Park 核苷酸），順序為L-Lys, D-Glu, DAP, D-Ala, D-Ala ( 不需tRNA參與）。其中，2D-Ala D-丙酰-D-Ala(青霉素類似）
此階段在細胞質中進行。
3、 UDP-NAM-五肽轉至膜上，與一脂質載體（細菌萜醇 —C55類異戊二烯醇）結合，釋放出NAM-五肽焦磷脂，在膜內側與UDP-NAG結合，構成肽聚糖亞單位。
細菌萜醇是第二個載體。
4、亞單位轉移至細胞壁的生長點上（插入），萬古霉素、桿菌肽抑制。
5、在細胞膜外側，亞單位與引物相連（轉糖基作用），再通過轉肽酶作用，將亞單位末端的D-丙-D-丙拆開，第四個AA與另一亞單位的DAP之間交聯(lián)，另一D-Ala釋放。
在這一步，由于青霉素是D-丙-D-丙的結構類似物，則轉肽酶被抑制，造成肽鏈間無法交聯(lián)，網(wǎng)狀結構也連不起來，形成 “軟壁 ”，極易破裂死亡。青霉素只對正生長菌起作用，對靜息細胞無作用。

三、氮類物質合成
（一）生物固氮
分子N2通過固氮微生物作用形成NH3的過程。
1、固氮微生物 （都是原核微生物）
①自生固氮菌：好氧、厭氧、兼性厭氧及各種營養(yǎng)類型。
②共生固氮菌：與豆科共生為根瘤菌，與非豆科共生是放線菌。
③聯(lián)合固氮菌：根際、葉面微生物。
2、固氮機制
只有在不含有化合態(tài)氮的培養(yǎng)基上生長，且提供ATP、還原力等條件下才能固氮。
總反應式： Mg2+
N2+6e+6H++12ATP 2NH3+12ADP+12Pi
固氮酶
固氮酶 組分Ⅰ：鉬鐵蛋白（MoFd）
組分Ⅱ：鐵蛋白（AzoFd)
都對氧極敏感，遇氧失活，需厭氧條件固氮。
固氮過程：
電子載體：鐵氧還蛋白（Fd），黃素氧還蛋白（Fld）也可以。
每步只傳遞2e，N2 2NH3需6e，連續(xù)三次。
固氮酶底物專一性不高，還能催化一些反應。
C2H2→C2H4，
N2O→N2+H2O，
HCN→CH4+NH3+CH3NH2，
2H+→H2。
其中C2H2→C2H4 ，可用氣相色譜檢測，可作為固氮系統(tǒng)存在的有效指標。
N2 2NH3去路：自生固氮菌不能儲存，也不分泌，很快同化；共生固氮菌分泌至根瘤細胞中為植物所利用。
（二）氨基酸合成
1、直接從培養(yǎng)基中吸收。
2、通過轉氨作用合成其他的氨基酸：
Glu + 丙酮酸 α-酮戊二酸 + Ala
Glu + 草酰乙酸 α-酮戊二酸 + Asp
這類反應是由氨基移換酶催化而成。
3、微生物經(jīng)氨化作用或經(jīng)固氮作用生成的氨可以通過特定的反應來吸收生成新的氨基酸（氨同化作用）
α-酮戊二酸+NH3 谷氨酸脫氫酶 Glu +水
NH3+ATP Glu á-KD、PY、OA
Gln合成酶 轉移酶
ADP+Pi Gln Glu、Ala、Asp
4、從前體合成氨基酸。
按前體不同可將20種氨基酸為六組：
（一）3-磷酸甘油醛：絲氨酸、半胱氨酸、甘氨酸
（二）4-磷酸赤蘚糖和磷酸烯醇式丙酮酸：色氨酸、 酪氨酸、苯丙氨酸
（三）丙酮酸：丙氨酸,亮氨酸、纈氨酸
（四）α-酮戊二酸：谷氨酸、谷酰氨 脯氨酸、精氨酸、賴氨酸（真菌中）
（五）草酰乙酸：天冬氨酸 天冬酰氨 甲硫氨酸 蘇氨酸 異亮氨酸 賴氨酸（細菌）
（六）5-磷酸核酮糖+ATP：組氨酸
初生氨基酸：Ala, Glu, Asp, Gly，氨基化所生成的氨基酸。
次生氨基酸：以初生氨基酸為前體合成。
工業(yè)生產(chǎn)氨基酸
最初利用蛋白質水解法生產(chǎn)，1957年開始用發(fā)酵法生產(chǎn)。近年采用生化合成法：
1、酶轉化法
反丁烯二酸+NH3 Asp酶 L-Asp
丙酮酸+NH3+苯酚 Tyr酶 Tyr
2、完整細胞酶合成：選用酶活力高菌種，處理菌體使物質易透過。
DL-Ser+丙酮酸+苯酚 菌體 L- Tyr
丙酮酸+ NH3+吲哚 菌體 L-Trp
4節(jié)：代謝調控
代謝—生化反應—酶催化—基因編碼→基因調控
↓
環(huán)境因子影響 環(huán)境調控
代謝調節(jié)部位：真核和原核
合成調節(jié)：誘導合成、終產(chǎn)物阻遏、分解代謝物阻遏
酶
活性調節(jié)：反饋（終產(chǎn)物）抑制、酶活性共價修飾
一、主要調節(jié)機制
（一）酶的誘導合成
Karstrom 適應酶 Monod 誘導酶
組成酶 Cohn 組成酶
誘導劑不一定是底物，但底物大多數(shù)情況下是有效誘導劑。
誘導酶只在有誘導劑時才合成，除去誘導劑就停止。是全新合成，而不是原有酶的激活。
某些酶的誘導物
操縱子學說
Monod & Jacob, 1962
調節(jié)基因 操縱子
P R t P O z y a t

mRNA RNA多聚酶
無誘導物時，結合。
阻遏物 有誘導物時，脫落。

（二）終產(chǎn)物阻遏（反饋阻遏）
主要在合成代謝途徑中，終產(chǎn)物或其衍生物對該途徑上一個或多個酶形成的抑制作用。
如E. coli Met, Arg的合成。
機制：調節(jié)基因 原阻遏物（阻遏物蛋白）
與終產(chǎn)物結合時被激活，與操縱基因結合，阻止結構基因轉錄。終產(chǎn)物為輔阻遏物。屬于正調節(jié)。
（三）分解代謝物阻遏（葡萄糖效應）
Monod研究E. coli 對混合碳源利用，發(fā)現(xiàn)葡萄糖抑制其它糖利用，出現(xiàn)二次生長。
所有迅速代謝能源都能阻抑較慢代謝的能源所需酶的合成。酶的生成被易分解碳源所阻遏。此稱葡萄糖效應。
酶大多數(shù)是誘導酶。
葡萄糖效應并不是由葡萄糖直接造成，而是葡萄糖某種分解代謝物引起。
cAMP（環(huán)腺苷酸）是關鍵控制因子。
其與分解代謝物活化蛋白（CAP）結合，促使RNA多聚酶與啟動基因結合而開始轉錄。 cAMP濃度低時，影響結合，不能轉錄。
葡萄糖的某種代謝產(chǎn)物降低了cAMP水平，即使有誘導劑存在，也不能合成分解其它糖的酶，只有葡萄糖消耗完， cAMP水平上升，才能開始轉錄、合成。
ATP 腺苷酸環(huán)化酶 cAMP 磷酸二酯酶 AMP
（四）反饋抑制
1、協(xié)同反饋抑制：終產(chǎn)物不能單獨抑制，要幾個終產(chǎn)物同時作用，合作抑制。如多粘芽孢桿菌的Asp族氨基酸合成。6-53
2、合作反饋抑制：兩種終產(chǎn)物同時存在，起著比一種大得多的抑制。 圖6-54
3、同工酶：多個酶催化同一個反應，分別受不同終產(chǎn)物抑制。圖6-51
如大腸桿菌的Asp族氨基酸合成，圖6-52
4、順序反饋抑制：代謝途徑中第一個酶不受終產(chǎn)物抑制，而受分支處中間產(chǎn)物抑制，終產(chǎn)物抑制引起中間產(chǎn)物積累，從而抑制第一個酶。圖6-57
如紅色假單胞菌的Ile合成。
5、積累反饋抑制：每一個終產(chǎn)物單獨、部分地抑制共同步驟的第一個酶，互不影響。圖6-55
如大腸桿菌的Gln合成酶受8個終產(chǎn)物抑制。圖6-56
調節(jié)位點（變構中心）
反饋抑制機制：變構酶
底物位點（活性中心）
（五）酶活性共價修飾
由一個修飾酶（活化酶）催化另一種酶起共價修飾的改變，從而改變后者活性。
酶-X 酶 + X （X：小分子化合物）
修飾酶
如大腸桿菌Gln合成酶：AMP與酶共價結合時（腺苷酰轉移酶催化）活性低，脫去AMP，活性高。
膠質假單胞菌檸檬酸裂解酶：乙�；�（有活性），脫乙酰化（無活性）
二、代謝調控應用
(一）在初級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應用
反饋調節(jié)最重要，要繞過，方法如下：
1、降低末端產(chǎn)物濃度（應用營養(yǎng)缺陷型解除正常反饋調節(jié)）
單線途徑：應用營養(yǎng)缺陷型積累中間代謝物，采用低濃度終產(chǎn)物供給。
Ea Eb Ec
A B C D E
Ec 缺失，積累C，低濃度供給E。
分支途徑：積累末端產(chǎn)物。
E1 F G
A B C D E
E2 H I
E1缺失，限制I，少量E→G，大部分分泌。
Lys生產(chǎn)：高Ser缺陷型，圖6-62
肌苷酸生產(chǎn)：腺嘌呤缺陷型，圖6-63
2、篩選抗反饋突變株（解除反饋）
在含有抗代謝物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，篩選抗性突變株，其中一些可分泌大量末端產(chǎn)物。如對氨基Phe/Tyr, 7-氮雜Trp/Trp
3、控制細胞膜滲透性
通過生理學或遺傳學方法，改變膜透性，使胞內代謝物迅速滲漏到胞外，解除反饋抑制。
（二）在次級代謝產(chǎn)物生產(chǎn)上應用
次級代謝產(chǎn)物通常在細胞生長后期形成，主要是抗生素、毒素、甾體化合物等。在自然條件下，微生物產(chǎn)生次級產(chǎn)物能力一般不高，其生產(chǎn)也受代謝調控。
可通過誘變育種和控制環(huán)境條件來提高產(chǎn)量，但次級產(chǎn)物合成途徑比較復雜，許多還不清楚，因此關于次級產(chǎn)物合成的確實控制部位還大多不明。 醫(yī)學全在線 友情提供 m.payment-defi.com
青霉素生產(chǎn)中，葡萄糖雖能很好利用，但生產(chǎn)不適宜，而乳糖雖緩慢利用，卻可多產(chǎn)青霉素。在含葡萄糖和乳糖混合培養(yǎng)基中，生長階段迅速利用葡萄糖，葡萄糖用盡時，對乳糖利用解阻遏，不生長，但產(chǎn)青霉素。也可利用后期流加限量葡萄糖的方法實現(xiàn)。
其他次級產(chǎn)物生產(chǎn)也廣泛采用這種方法。另外，氮源種類、濃度對次級產(chǎn)物產(chǎn)生與積累也有很大的影響，磷酸鹽也有影響。

（三）在酶生產(chǎn)上應用
酶合成受基因和代謝物雙重控制
1、加誘導劑
誘導酶只有在誘導劑存在時形成，在培養(yǎng)基中加入誘導劑。要注意底物誘導劑的濃度。
2、降低阻遏物濃度
參與分解代謝的酶，通常受誘導和阻遏雙重控制，包括終產(chǎn)物阻遏和分解代謝物阻遏。為了大量生產(chǎn)酶，要避免使用豐富，復雜培養(yǎng)基，不要含快速利用的糖類。合成酶類通常被終產(chǎn)物阻遏，要對產(chǎn)生阻遏的化合物加以限制。
3、利用突變產(chǎn)生不需誘導物或不受阻遏的突變體
（1）生長在低濃度誘導物中選育不需誘導劑的組成性突變株。
（2）利用抗代謝物，篩選不受終產(chǎn)物阻遏的突變體。
（3）利用被阻遏的酶的底物作唯一的碳源，可篩選不受分解代謝物阻遏的突變體。
4、增加基因模板
將外源特異基因導入微生物體內，增加酶產(chǎn)量。
（1）游離基因轉移法
（2）phage轉導法

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