酶合成调节是通过调节酶分子的合成量来完成的。这是一种粗调,它主要发生在遗传学水平上,即基因转录水平上。
(一)酶合成调节的类型
酶合成调节的类型主要有2种:诱导和阻遏。
1、诱导
诱导是酶促分解底物或产物诱使微生物细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。诱导的结果通常会使细胞产生相应的诱导酶。
诱导酶平常不存在于细胞菌体中,只有当环境中出现诱导剂时,它才开始合成。一旦诱导剂消失,诱导酶的合成也就终止。诱导剂常是诱导酶作用的底物,如在对数生长期的大肠埃希氏菌培养基中加入乳糖,会诱导产生与乳糖代谢有关的卢一半乳糖苷酶,此时加入的乳糖就是一种诱导剂。有时酶分解产物也会起到诱导剂作用,合成诱导酶,如色氨酸分解代谢中酶的分解产物犬尿氨酸等。除此以外,某些底物结构类似物也能促使诱导酶产生,如乳糖结构类似物 甲基-β-D-硫代半乳糖苷也可诱导β-半乳糖苷酶生成。值得注意的是,并不是所有酶作用底物都是诱导剂,有时也有例外,如苯基-β-D半乳糖苷,虽能被β-半乳糖苷酶分解,但却不能诱导β-半乳糖苷酶 的合成。与诱导酶相对应 的一类酶是组成酶。它们的合成与环境无关,而是菌体内固有的酶,其含量也相对稳定,如糖酵解途径中有关的酶。
诱导有协同诱导和顺序诱导两种。协同诱导是指加入一种诱导剂后,微生物能同时或几乎同时合成代谢途径中的几种酶。这种诱导主要存在于较短的代谢途径 中,合成这些酶的基因通常由同一个操纵子控制,如前面提到的加入的乳糖,它不仅能诱导β-半乳糖苷酶的合成,同时还能促使与分解乳糖有关的β-半乳糖苷透过酶、β-半乳糖苷转乙酰酶等酶的合成。由于协同诱导能同时诱导生成多种诱导酶,因此它能使细胞很快分解底物。顺序诱导是先后诱导合成分解底物的酶和分解其后各中间代谢产物的酶,即第一种酶的底物会诱发第一种酶的合成,而第一种酶诱导的产物会诱发第二种酶的合成……以此类推按顺序合成分解代谢途径中的一系列酶。这种诱导通常存在于较长的代谢途径中,它可对较为复杂的代谢途径进行分段调节,如在 由色氨酸分解成为儿苯酚的途径中,犬尿氨酸先协同诱导出色氨酸加氧酶、甲酰胺酶和犬尿氨酸酶,将色氨酸分解成邻氨基苯 甲酸。而后者邻氨基苯 甲酸再诱导出邻氨基苯 甲酸双氧酶,它催化邻氨基苯 甲酸生成儿苯酚。由于顺序诱导受到诸多因素的影响,因此它对底物的转化速率较慢。
诱导酶是微生物需要它们时才产生的酶类,因此这种调节方式能够避免因合成催化酶类而造成原料和能量的浪费。
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