第3章 代谢控制发酵基本思想.ppt

懦烯畔坦躬压娄邦也瞧娟龚泌怂欺舀孰昨狙悯锗蓑墅玻驾梢疽设咒洒懈腾第3章 代谢控制发酵基本思想第3章 代谢控制发酵基本思想;圭青唱侣蹄骡疵酪泡饿拙彤档周哉测支慎九粘痘修铲首绩勘畴弱笆膨碉怜第3章 代谢控制发酵基本思想第3章 代谢控制发酵基本思想;第三章 代谢控制发酵的基本思想;第一节 代谢控制发酵的基本思想;代谢控制发酵的基本思想;一、切断支路代谢;撤捉茁条瑶屡实迂触恳残汾唇舱型耀姐靛悬摆堤撂猜棉铅翌赃首泵糕集趁第3章 代谢控制发酵基本思想第3章 代谢控制发酵基本思想;①无分支途径;图 谷氨酸棒杆菌鸟氨酸生物合成途径 ①乙酰谷氨酸合成酶 ②乙酰谷氨酸激酶 ③N-乙酰谷氨酸半醛脱氢酶 ④乙酰鸟氨酸转氨酶 ⑤乙酰鸟氨酸酶 Arg对①→⑤有反馈调节作用。选育瓜氨酸缺陷突变株（Cit-），亚适量添加瓜氨酸，就会积累大量的鸟氨酸 。 ;②分支途径 ;例：利用枯草芽孢杆菌营养缺陷型生产肌苷;肌苷发酵就是通过代谢流的阻塞来消除终产物的反馈调节，以达到中间产物的积累。 选用腺嘌呤缺陷型Ade-时，切断了IMP到AMP这条支路代谢，通过在培养基中限量控制腺嘌呤的量，可以解除腺嘌呤系化合物对PRPP转酰胺酶的反馈调节，可以IR得以积累。如果在Ade-基础上再诱变成黄嘌呤缺陷型Xan-或鸟嘌呤缺陷型Gua-，可以切断IMP到GMP这条支路代谢，从而增加IR的积累。;③积累另一分支途径的终产物;通常I、E协同反馈调节途径第一个酶，但菌株丧失C→F的能力，是I、G的双缺陷突变体。若在培养基中亚适量添加I、G，就解除I、E对第一个酶的协同反馈调节，使终产物E大量积累，所以只要选育F或G、I双缺陷型突变株就可以积累E。;关键酶天冬氨酸激酶受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制 苏氨酸缺陷型 高丝氨酸缺陷型;2、渗漏突变株（AL）的应用 渗漏突变株就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。 这种突变是使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失，因此，渗漏缺陷型能够少量地合成某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。 由于渗漏缺陷型不能合成过量的最终产物，即解除了反馈调节，所以不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累。;二、解除菌体自身的反馈调节;戳柄嘲檄标蕾插喷衅珠铅粪痹耸慰稽咖戒荚迫虹袭骇木型峪肪桅睹栽美俱第3章 代谢控制发酵基本思想第3章 代谢控制发酵基本思想;结构类似物的作用机理;抗类似物突变株：在含一定浓度结构类似物的培养基中仍能生长的突变株。 选育抗性突变株，因为代谢调节可被遗传性地解除，在发酵时可不再受培养成分的影响，生产较为稳定，不易发生回复突变，因此在发酵生产上被广泛采用。;例：精氨酸的生物合成途径及反馈调节; 2、酶特性的利用 在育种过程中，当找不到有效类似物时，如果目的产物的生物合成途径中某个酶具有底物专一性宽的特性，则可利用该酶对其它底物的活性，育得代谢调节突变株。;例：选育精氨酸生产菌;3、营养缺陷型回复突变株的应用;例，先将金霉素生产菌绿链霉菌（Streptomyces viridifaciens）诱变成蛋氨酸缺陷型，再回复突变成原养型，结果其中有5%的回复突变株的金霉素产量提高了1.2-3.2倍。 原因是在金霉素的合成过程中，由蛋氨酸供应甲基，蛋氨酸在细胞中的浓度高可以促进金霉素的合成。而回复突变使得蛋氨酸的合成不受反馈抑制，结果使金霉素的含量随蛋氨酸含量的提高而提高。;三、增加前体物的合成;例：赖氨酸发酵育种上，在解除了赖氨酸反馈调节的基础上，增加丙氨酸营养缺陷等标记可以进一步提高赖氨酸产量。;2、解除前体物合成的调节;3、增强前体代谢流 ;三羧酸循环的中间产物是谷氨酸生物合成的前体 增加乙酰CoA的合成量，就能增大C4二羧酸的消耗，从而增加谷氨酸前体物的生成，提高了谷氨酸的积累。; 4、利用基因工程技术，将生物合成途径中的关键酶基因克隆到多拷贝载体上，使其大量扩增，从而也就增加了目的产物的前体物的合成，这是最直接的提高目的产物产量的方法。;四、去除终产物;在发酵培养基中积累谷氨酸。其方法有：限量供给生物素。;五、条件突变株的应用;温度敏感性突变：在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。 温度敏感、在高温下不能生长，是由于该酶受热失活的缘故。 如果该酶是氨基酸或核苷酸生物合成途径上的某种酶，那么该突变株在高温下就是一种营养缺陷型。 ;六、选育不生成副产物的菌株;2、存在有目的产物分解途径时，应选育丧失目的产物分解酶的突变株。;3、当有副产物，特别是有不利于目的产物精制的副产物时，应设法切断副产物的代谢流。 例，在异亮氨酸发酵中，副生不利于异亮氨酸精制操作的正缬氨酸和高异亮氨酸。这些副生氨基酸由α-酮丁酸、α-酮-β-甲基戊酸经亮氨酸生物合成途径生成，为亮氨酸所调节。所以，对于异亮氨酸生产菌株来说，如能增加亮