四、讨论

更新于 2026年10月10日 版权声明
四、讨论

当下关于酶诱导形成的一系列试验,证明诱导酶的形成是新酶蛋白分子的合成,而不是前酶的激活(Jacob等,1961;Monod,1958)。Nisizawa等用双标记同位素法,令人信服地证明绿色木霉纤维素酶的诱导形成是酶蛋白新合成的过程(Nisizawa等,1971a)。静止细胞的诱导培养法是研究酶的诱导形成的有效方法(Pardee等,1961;Spiegelman,1948)。若干研究者报道了槐糖诱导绿色木霉洗涤菌丝体纤维素酶形成的方法(Mandels等,1962;Nisizawa等,1971;Reese等,1971),但对于产酶的条件和规律,未见系统的报道。本文的试验结果表明,拟康氏木霉纤维素酶的诱导形成需要:①诱导剂;②营养盐;③适宜的温度、pH和通气;④菌丝体细胞活跃的代谢。

槐糖是各种木霉菌纤维素酶的强力诱导剂。但槐糖对其他菌的纤维素酶的诱导能力极低,这与其他研究人员报道一致(Mandels等,1962),萤光假单胞菌是例外(Yamane等,1970)。Mandels等曾认为纤维素的水解产物纤维二糖是真正的诱导剂(Mandels等,1969),但在我们的试验中,纤维素、纤维二糖对洗涤菌丝体静止细胞的纤维素酶没有诱导作用。然而,在以纤维素或纤维二糖为碳源的培养基中进行生长培养时,则EA3-867能形成纤维素酶(朱雨生等,1978),所以推测,纤维二糖可能不是纤维素酶(如Cx酶)真正的诱导剂,其必须在生长过程中通过代谢转化才能诱导纤维素酶形成。底物乳糖通过转糖苷作用转化为别乳糖才能诱导大肠杆菌的半乳糖苷酶形成,是诱导剂代谢转化形成的另一例证(Jobe等,1972)。

EA3-867纤维素酶的形成需要有氮、磷、铁和锰等元素的无机盐参加。其中,氮的影响最大,缺氮后补加铵盐可使纤维素酶的合成达到对照水平,这说明EA3-867纤维素酶的诱导形成可能也是酶蛋白新合成的结果。缺氮时仍能合成部分纤维素酶可以归因于菌体蛋白的解体以提供酶合成的原料。Spiegelman和Dunn在研究啤酒酵母对半乳糖的适应时也发现,外加氮源时,新酶的形成首先利用外加的氮;而缺氮时,新酶的形成则靠其他酶蛋白或贮存蛋白的解体(Spiegelman,1947;Spiegelman等,1948)。

正常生长的菌丝体和菌丝体正常活跃的代谢是纤维素酶诱导形成的另一必须条件。在营养不良和条件不利(如高温)情况下生长的菌丝体产酶量低,正常生长的菌丝体,若用10-3 mol/L的EDTA处理10分钟,产酶能力便降低,若用3×10-2 mol/L的EDTA处理,或冰冻处理,则活力全部丧失,可见纤维素酶的形成可能与细胞膜的结构有关。正常生长的菌丝体,如果在不适宜的温度、pH条件下,酶的形成也受阻。从温度对产酶的影响,求得Q10大于2,说明诱导过程是个生化反应。诱导系统中抽去氧气,酶形成被抑制,增加氧气,则促进产酶,看来,纤维素酶的形成与呼吸代谢(特别是有氧呼吸)有着密切的关系。呼吸抑制剂试验则进一步说明,EA3-867纤维素酶的诱导形成,必须要由菌丝体旺盛的呼吸,即糖酵解和三羧酸循环参加,以及需要ATP的能量供应,末端氧化是由金属氧化酶参加。(https://www.daowen.com)

EA3-867洗涤菌丝体纤维素酶的诱导形成不同程度地被放线菌酮、5-氟尿嘧啶、6-氮杂尿嘧啶和放线菌素D所抑制。其中放线菌素D是抑制DNA的转录(Zahner,1972),放线菌酮是抑制mRNA的翻译(Wisiman 1975),5-氟尿嘧啶和6-氮杂尿嘧啶干扰RNA的形成(Pardee等,1961)。说明EA3-867纤维素酶的诱导形成也应包括转录和翻译的过程,需要mRNA的参加。此mRNA是不稳定的,因为诱导中途洗去槐糖,数小时后,酶的合成便停止。EA3-867纤维素酶的形成虽然能被放线菌素D抑制,但抑制较弱,此与其他作者在绿色木霉中的观察不同(Nisizawa等,1971a;Nisizawa等,1972)。放线菌酮的抑制作用较强,但24小时后,抑制常常可以解除。EA3-867对利福霉素不敏感,说明纤维素酶合成不在线粒体上。

拟康氏木霉EA3-867纤维素酶的形成不仅受诱导机制的调节,而且受降解物阻遏机制的调节。本试验表明,不仅葡萄糖和甘油,其他各种糖类、糖磷酸酯、三羧酸循环中的许多有机酸,以及辅酶NAD、NADP及ATP都能阻遏槐糖对洗涤菌丝体纤维素酶的诱导形成。由此推测各种阻遏剂可能通过共同的代谢产物或共同的机制来阻遏酶的形成。其中FDP是例外,Moses等在大肠杆菌中报道过类似的现象(Moses等,1970),并认为FDP可能起着作用子的作用。本试验中值得注意的是,c-AMP不能解除葡萄糖对纤维素酶形成的阻遏作用。而许多相关报道,大肠杆菌中降解物阻遏是由于降低了细胞中c-AMP的含量(Makman等,1965;Crombrugghe等,1969),外加c-AMP可克服上述阻遏(Perlman等,1968),并认为c-AMP是结合在启动因子上发动基因转录的必要因子(Perlman等,1968,1969;Pastan等,1970)。由此表明拟康氏木霉EA3-867降解物阻遏机制同原核生物是不同的。

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