酶合成调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制,这是一种建立在基因水平上的代谢调节。细胞周期调控的是基因按一定的顺序表达的结果,参与的主要因素是激素,此外还有血清因子、多胺、蛋白水解酶、神经氨酶、cAMP、cGMP。甘油二脂(DG)、 三磷酸。
包括酶活性的激活和抑制两个方面,抑制主要通过反馈抑制。
酶活力的激活:酶活力的激活是指代谢途径中催化后面反应的酶活力被前面的中间代谢产物(分解代谢时)或前体(合成代谢时)所促进的现象。例如,粪肠球菌的乳酸脱氢酶活力为1,6-二磷酸果糖所促进,粗糙脉孢菌的异柠檬酸脱氢酶活力为柠檬酸所促进,这是分解代谢途径中酶活力激活的例子。在大肠杆菌、节杆菌和深红红螺菌等合成糖原时,1-磷酸葡萄糖对焦磷酸酶促反应有激活作用。
酶活力的抑制:酶活力的抑制主要为产物抑制,它发生在酶促反应的产物没有被后面反应用去的时候。一个酶与其底物结合在一起便发生酶促反应,同时有反应产物释放出来。因为酶促反应通常都是平衡反应,所以如果有反应产物积累,催化该步反应的酶活力就受到抑制。抑制大多属反馈抑制类型。
反馈抑制是指生物合成途径的终产物反过来对该途径中第一个酶(调节酶)活力的抑制作用。例如,当细胞内氨基酸或核苷酸等终产物过量而积累的时候,积累的终产物反过来直接抑制该途径中第一个酶的活力,使整个合成过程减慢或停止。从而避免了不必要能量和养料浪费。反馈抑制是酶活力调节的一种主要方式,它具有调节精细、快速以及需要这些终产物时可以消除抑制再重新合成等优点。在从苏氨酸合成异亮氨酸的途径中,异亮氨酸的过多合成抑制该合成途径第一个酶一一苏氨酸脱氨酶便是最简单的一个例子。
(一)菌种选育
1.诱变育种
(1)使诱导型变为组成型——选育组成型突变株
(2)使阻遏型变为去阻遏型——选育营养缺陷型突变株
•解除反馈阻遏——选育结构类似物抗性突变株
•解除分解代谢物阻遏——选育抗分解代谢阻遏突变株
2. 基因工程育种
(1) 改变细胞调节基因,使菌种由诱导性变为组成型
(2) 增加结构基因的拷贝数,增加细胞专一性酶的生产。
(二)条件控制
1. 添加诱导物 包括酶的作用底物、反应产物和底物类似物,其中酶的底物类似物最有效,不能被酶作用或很少作用。
2. 降低阻遏物浓度 避免使用葡萄糖,采用较难利用的淀粉,避免培养基过于丰富,采用补料分批培养方式,分次流加碳源。
3.添加表面活性剂 P110
采用诱导物或降低阻遏物浓度的方法存在成本问题和操作问题(流加易染菌),有时采用添加表面活性剂有时采用添加表面活性剂来促进酶的分泌。
原理:细胞内酶含量提高到一定程度,会被细胞内蛋白酶分解,加入表面活性剂可使胞内酶未被分解即被释放到胞外,因为表面活性剂有助于改善细胞通透性。
4. 添加产酶促进剂
酶促进剂对不同细胞、不通酶的作用效果各不相同,需通过试验选用适当的产酶促进剂并确定最适浓度。如添加植酸钙镁可使桔青霉素生产磷酸二酯酶的量提高10-20倍。
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