1. 微生物調控的代謝機制是什麼
微生物的代謝
調節機制
1:細胞水平的調節
2:酶水平的調節
激素水平的調節和神經水平的調節是
多細胞生物
特有的~~
2. 微生物代謝調控
微生物主要都是單細胞的,沒有發育出神經系統。它的代謝主要是通過體液調控
要打破調控,可以從酶的產生到起作用的過程中任一階段進行干預,如抑制DNA的轉錄,RNA的翻譯,使酶失活等方法。
生命活動的基礎在於新陳代謝。微生物細胞內各種代謝反應錯綜復雜,各個反應過程之間是相互制約,彼此協調的,可隨環境條件的變化而迅速改變代謝反應的速度。微生物細胞代謝的調節主要是通過控制酶的作用來實現的,因為任何代謝途徑都是一系列酶促反應構成的。微生物細胞的代謝調節主要有兩種類型,一類是酶活性調節,調節的是已有酶分子的活性,是在酶化學水平上發生的;另一類是酶合成的調節,調節的是酶分子的合成量,這是在遺傳學水平上發生的。在細胞內這兩種方式協調進行。
以下是參考消息:
酶活性調節是指一定數量的酶,通過其分子構象或分子結構的改變來調節其催化反應的速率。這種調節方式可以使微生物細胞對環境變化作出迅速地反應。酶活性調節受多種因素影響,底物的性質和濃度,環境因子,以及其它酶的存在都有可能激活或控制酶的活性。酶活性調節的方式主要有兩種:變構調節和酶分子的修飾調節。
1.變構調節
在某些重要的生化反應中,反應產物的積累往往會抑制催化這個反應的酶的活性,這是由於反應產物與酶的結合抑制了底物與酶活性中心的結合。在一個由多步反應組成的代謝途徑中,末端產物通常會反饋抑制該途徑的第一個酶,這種酶通常被稱為變構酶(allosteric enzyme)。例如,合成異亮氨酸的第一個酶是蘇氨酸脫氨酶,這種酶被其末端產物異亮氨酸反饋抑制。變構酶通常是某一代謝途徑的第一個酶或是催化某一關鍵反應的酶。細菌細胞內的酵解和三羧酸循環的調控也是通過反饋抑制進行的。
2. 修飾調節
修飾調節是通過共價調節酶來實現的。共價調節酶通過修飾酶催化其多肽鏈上某些基團進行可逆的共價修飾,使之處於活性和非活性的互變狀態,從而導致調節酶的活化或抑制,以控制代謝的速度和方向。
修飾調節是體內重要的調節方式,有許多處於分支代謝途徑,對代謝流量起調節作用的關鍵酶屬於共價調節酶
3. 簡述生物體內代謝調節的幾種主要方式
根據生物的進化程度不同,代謝調節大體上可分神經、激素和酶三個水平,而最原始、也最基本的是酶水平的調節。神經和激素水平的調節最終也通過酶起作用。
酶水平代謝調節主要有兩種類型:一種是通過激活或抑制酶的催化活性,另一種是通過控制酶合成或降解的量。有下列幾種重要方式:
1、別構調節
代謝途徑的速率和方向主要依賴調節酶的量和活性,必需的不可逆反應是控制部位。代謝途徑中第一個不可逆反應常是重要的控制因素,催化這些關鍵步驟的酶屬於別構酶。這類酶是復雜的寡聚蛋白質,含有好幾個亞基,它們除含催化部位外,還含有調節部位。一定的效應物與調節部位結合後可改變酶分子的構象,進而影響其催化活性。對酶的催化活性起激活作用的效應物稱作正效應物,起抑製作用的為負效應物。效應物可以是底物、產物、代謝途徑的終產物、核苷酸類化合物等。調節分解代謝的別構酶可被正效應物ADP或AMP激活而被負效應物ATP抑制。別構調節是最迅速的代謝調節方式,其中以終產物對代謝序列反應中早期步驟的抑製作用(反饋抑制)最為常見;如大腸桿菌中異亮氨酸抑制催化其合成代謝系列反應第一個步驟的酶。一條代謝途徑中的別構酶也可對其他代謝途徑的中間物或產物作出反應,不同酶系統的速度能用這種方式互相協調。
2、共價修飾
對酶分子的化學結構進行修飾也可影響酶的催化活性,其中最重要的是側鏈羥基的磷酸化。例如,在糖原降解代謝中很重要的糖原磷酸化酶有a、b兩種類型。a型有充分的催化活性,b型幾乎沒有催化活性。b型酶經蛋白激酶的作用在酶分子中某一特定的絲氨酸羥基上引入一個磷酸基,就轉變為a型。a型經蛋白磷酸酶水解脫去磷基團又可恢復成低活性的b型。生物可通過蛋白激酶和磷酸酶的作用影響磷酸化酶的活性,進而調節糖原的降解,蛋白激酶的活化又要經過幾個步驟。所以,這種調節方式有放大效應,十分敏感;很少的信號物質便可產生迅速而巨大的效應。如腎上腺素刺激糖原的降解。
3、酶量調節
調節酶的合成和分解也受到調控。主要方式是調控酶的合成量。這是激活或阻止酶基因表達的結果。如大腸桿菌通常以葡萄糖為碳源,在培養基中僅有乳糖而無葡萄糖時,乳糖可誘導大腸桿菌產生能分解乳糖為半乳糖和葡萄糖的β-半乳糖苷酶,從而使乳糖得以利用(見操縱子)。高等生物也有這種能力,如在飢餓狀態下糖異生途徑較活躍,此時該代謝途徑中丙酮酸羥化酶的合成量增加了10倍。
4、區域化
真核細胞含有膜包裹著的多種細胞器,使各種酶和酶系被隔離在細胞的不同區域。如糖酵解、戊糖磷酸途徑和脂肪酸合成的酶系存在於胞液中;而脂肪酸氧化、三羧酸循環和氧化磷酸化等過程在線粒體中進行。像糖異生和尿素合成這些過程又依賴胞液和線粒體兩個區域中的反應相互影響。一些特定分子的命運依賴它們存在於胞液還是線粒體中;因此,它們穿過線粒體內膜的轉運常被調節。例如,輸入線粒體的脂肪酸比在胞液中酯化或輸出的脂肪酸降解得更迅速。