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筛选抗赖氨酸类似物突变体会提高赖氨基酸等氨基酸的原因

(2017-11-19 20:29:58)
标签:

教育

抗赖氨酸类似物突变体

分类: 疑难问题的解决

筛选抗赖氨酸类似物突变体会提高赖氨基酸等氨基酸的原因
酶的合成调节示意图

疑难问题:选修教材中提到在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物,能够筛选出抗赖氨酸类似物突变体,其中赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平升高。这些物质的水平为什么会提高呢?

一、酶合成调节和活性调节

由于这些知识现行的教材中已经不怎么涉及,以前的旧人教版教材中有微生物代谢的调节-酶的活性调节和酶的合成调节。

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。

酶活性调节指的是调节物或效应物与酶别构中心结合后,诱导或稳定酶分子的某一构象,使酶活性中心的催化作用受到调节,从而调节酶反应速率及代谢过程。

酶活性调节和酶合成调节的区别如下:

1)从调节对象看:酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率,而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制,它不涉及酶量变化。

2)从调节效果来看:酶活性调节快速而精细。

3)从调节机制看,酶合成调节是基因水平调节,它调节控制酶合成;酶活性调节是代谢调节,它调节酶活性。

二、酶的活性调节解释

上述问题的解释其实是酶的活性调节。

下面是参考了《生物学教学》(湖二中范晓萍)的文章解释,略有删减。

赖氨酸的合成途径可分为两种,即天冬氨酸途径和α-氨基己二酸途径。α-氨基己二酸途径存在于酵母和霉菌中。天冬氨酸途径又称二氨基庚二酸途径,此途径多存在细菌、绿藻、原虫和高等植物中,以天冬氨酸为起始物质,还可以合成苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸 。

筛选抗赖氨酸类似物突变体会提高赖氨基酸等氨基酸的原因

高等植物中赖氨酸的合成途径主要为天冬氨酸途径。在这个途径中,天冬氨酸激酶( AK) 是变构酶,具有两个变构部位可以与终产物结合,受终产物影响,当只有一种终产物(赖氨酸或苏氨酸)与酶变构部位结合时,酶活性不受影响,当两种终产物(赖氨酸和苏氨酸)同时过量存在,即两种终产物同时与酶两个变构部位结合时,酶的活性受到抑制,这种终产物的反馈抑制称为协同反馈抑制。

赖氨酸结构类似物的作用机制是起假反馈抑制作用。因为赖氨酸结构类似物的结构与赖氨酸相似,为天冬氨酸激酶所误认,与苏氨酸一起在天冬氨酸激酶的变构部位上结合,协同抑制酶的活性。

如果通过诱变使编码天冬氨酸激酶的结构基因发生突变,导致天冬氨酸激酶对赖氨酸及其结构类似物不敏感,那么,即使在过量苏氨酸存在时,该酶也不与赖氨酸或其结构类似物结合,因此,该酶的活性将不受影响。

由于没有了协同反馈抑制的作用,在整个天冬氨酸途径中,相应产物的产量都有所提高,即赖氨酸、蛋氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平会升高。

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