1. 微生物调控的代谢机制是什么
微生物的代谢
调节机制
1:细胞水平的调节
2:酶水平的调节
激素水平的调节和神经水平的调节是
多细胞生物
特有的~~
2. 微生物代谢调控
微生物主要都是单细胞的,没有发育出神经系统。它的代谢主要是通过体液调控
要打破调控,可以从酶的产生到起作用的过程中任一阶段进行干预,如抑制DNA的转录,RNA的翻译,使酶失活等方法。
生命活动的基础在于新陈代谢。微生物细胞内各种代谢反应错综复杂,各个反应过程之间是相互制约,彼此协调的,可随环境条件的变化而迅速改变代谢反应的速度。微生物细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用来实现的,因为任何代谢途径都是一系列酶促反应构成的。微生物细胞的代谢调节主要有两种类型,一类是酶活性调节,调节的是已有酶分子的活性,是在酶化学水平上发生的;另一类是酶合成的调节,调节的是酶分子的合成量,这是在遗传学水平上发生的。在细胞内这两种方式协调进行。
以下是参考消息:
酶活性调节是指一定数量的酶,通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。这种调节方式可以使微生物细胞对环境变化作出迅速地反应。酶活性调节受多种因素影响,底物的性质和浓度,环境因子,以及其它酶的存在都有可能激活或控制酶的活性。酶活性调节的方式主要有两种:变构调节和酶分子的修饰调节。
1.变构调节
在某些重要的生化反应中,反应产物的积累往往会抑制催化这个反应的酶的活性,这是由于反应产物与酶的结合抑制了底物与酶活性中心的结合。在一个由多步反应组成的代谢途径中,末端产物通常会反馈抑制该途径的第一个酶,这种酶通常被称为变构酶(allosteric enzyme)。例如,合成异亮氨酸的第一个酶是苏氨酸脱氨酶,这种酶被其末端产物异亮氨酸反馈抑制。变构酶通常是某一代谢途径的第一个酶或是催化某一关键反应的酶。细菌细胞内的酵解和三羧酸循环的调控也是通过反馈抑制进行的。
2. 修饰调节
修饰调节是通过共价调节酶来实现的。共价调节酶通过修饰酶催化其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰,使之处于活性和非活性的互变状态,从而导致调节酶的活化或抑制,以控制代谢的速度和方向。
修饰调节是体内重要的调节方式,有许多处于分支代谢途径,对代谢流量起调节作用的关键酶属于共价调节酶
3. 简述生物体内代谢调节的几种主要方式
根据生物的进化程度不同,代谢调节大体上可分神经、激素和酶三个水平,而最原始、也最基本的是酶水平的调节。神经和激素水平的调节最终也通过酶起作用。
酶水平代谢调节主要有两种类型:一种是通过激活或抑制酶的催化活性,另一种是通过控制酶合成或降解的量。有下列几种重要方式:
1、别构调节
代谢途径的速率和方向主要依赖调节酶的量和活性,必需的不可逆反应是控制部位。代谢途径中第一个不可逆反应常是重要的控制因素,催化这些关键步骤的酶属于别构酶。这类酶是复杂的寡聚蛋白质,含有好几个亚基,它们除含催化部位外,还含有调节部位。一定的效应物与调节部位结合后可改变酶分子的构象,进而影响其催化活性。对酶的催化活性起激活作用的效应物称作正效应物,起抑制作用的为负效应物。效应物可以是底物、产物、代谢途径的终产物、核苷酸类化合物等。调节分解代谢的别构酶可被正效应物ADP或AMP激活而被负效应物ATP抑制。别构调节是最迅速的代谢调节方式,其中以终产物对代谢序列反应中早期步骤的抑制作用(反馈抑制)最为常见;如大肠杆菌中异亮氨酸抑制催化其合成代谢系列反应第一个步骤的酶。一条代谢途径中的别构酶也可对其他代谢途径的中间物或产物作出反应,不同酶系统的速度能用这种方式互相协调。
2、共价修饰
对酶分子的化学结构进行修饰也可影响酶的催化活性,其中最重要的是侧链羟基的磷酸化。例如,在糖原降解代谢中很重要的糖原磷酸化酶有a、b两种类型。a型有充分的催化活性,b型几乎没有催化活性。b型酶经蛋白激酶的作用在酶分子中某一特定的丝氨酸羟基上引入一个磷酸基,就转变为a型。a型经蛋白磷酸酶水解脱去磷基团又可恢复成低活性的b型。生物可通过蛋白激酶和磷酸酶的作用影响磷酸化酶的活性,进而调节糖原的降解,蛋白激酶的活化又要经过几个步骤。所以,这种调节方式有放大效应,十分敏感;很少的信号物质便可产生迅速而巨大的效应。如肾上腺素刺激糖原的降解。
3、酶量调节
调节酶的合成和分解也受到调控。主要方式是调控酶的合成量。这是激活或阻止酶基因表达的结果。如大肠杆菌通常以葡萄糖为碳源,在培养基中仅有乳糖而无葡萄糖时,乳糖可诱导大肠杆菌产生能分解乳糖为半乳糖和葡萄糖的β-半乳糖苷酶,从而使乳糖得以利用(见操纵子)。高等生物也有这种能力,如在饥饿状态下糖异生途径较活跃,此时该代谢途径中丙酮酸羟化酶的合成量增加了10倍。
4、区域化
真核细胞含有膜包裹着的多种细胞器,使各种酶和酶系被隔离在细胞的不同区域。如糖酵解、戊糖磷酸途径和脂肪酸合成的酶系存在于胞液中;而脂肪酸氧化、三羧酸循环和氧化磷酸化等过程在线粒体中进行。像糖异生和尿素合成这些过程又依赖胞液和线粒体两个区域中的反应相互影响。一些特定分子的命运依赖它们存在于胞液还是线粒体中;因此,它们穿过线粒体内膜的转运常被调节。例如,输入线粒体的脂肪酸比在胞液中酯化或输出的脂肪酸降解得更迅速。