生化工程第三章微生物的代謝調(diào)節(jié)方式及人工控制-資料下載頁
2025-07-23 08:22本頁面
【正文】 合成 可以大量積累 賴 氨 酸 人工誘變的 菌種不能產(chǎn)生 回本章目錄 天冬氨酸 例人工控制黃色短桿菌的代謝過程生產(chǎn)賴氨酸黃色短桿菌的代謝過程 甲硫氨酸 蘇氨酸 賴氨酸 中間產(chǎn)物 Ⅰ 天冬氨酸激酶 中間產(chǎn)物 Ⅱ 抑制 高絲氨酸 高絲氨酸 脫氫酶 回本章目錄 在以積累末端產(chǎn)物為目的的發(fā)酵生產(chǎn)中，如果代謝途徑單一無分枝，往往不能選用營養(yǎng)缺陷型突變株。要提高產(chǎn)量，最好采用抗反饋突變株。 抗反饋突變株由于基因突變，它們的酶或無活性的原阻遏物不再與末端產(chǎn)物結(jié)合，從而不再發(fā)生酶的變構(gòu)及阻遏物的活化，或者活性阻遏物不能再與發(fā)生了突變的操縱基因結(jié)合，因此反饋調(diào)節(jié)被打破，即使在末端產(chǎn)物過量的情況下，也同樣可以積累高濃度的末端產(chǎn)物。 抗反饋突變株通?？梢杂锰砑幽┒水a(chǎn)物類似物的方法來篩選。 應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié) 末端產(chǎn)物類似物和末端產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似，因而能夠引起反饋，但是它們不能參與生物合成。 在培養(yǎng)基中添加末端產(chǎn)物類似物后，未突變的細(xì)胞將由于代謝途徑受阻而不能獲得生物合成所需的該種末端產(chǎn)物，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。 那些對(duì)類似物不敏感的突變體，則由于原來受反饋控制的酶的結(jié)構(gòu)，或是酶的合成系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了改變，它們不再受抑制或阻遏的影響，在類似物充斥的情況下照常能合成該種末端產(chǎn)物。 例如，用類似物 D精氨酸選出的谷氨酸棒桿菌的抗反饋突變株可使 L精氨酸的產(chǎn)量得到提高。 應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié) Asp AspP Asa Met Hse Thr Lys AK1 AK2 AK3 HSDH 例： 黃色短桿菌抗 α氨基 β羥基戊酸（ AHV）菌株能積累蘇氨酸 AK1和 HSDH的調(diào)節(jié)亞基的結(jié)構(gòu)基因突變，不能與蘇氨酸的結(jié)構(gòu)類似物（ AHV）結(jié)合，當(dāng)然也不會(huì)同蘇氨酸結(jié)合，所以能解除蘇氨酸對(duì) AK1和 HSDH的反饋抑制，因而積累蘇氨酸。 Asp： 天門冬氨酸； AspP： 天門冬氨酰磷酸； Asa： 天門冬氨酸半醛；Hse： 高絲氨酸； Thr： 蘇氨酸； Met： 甲硫氨酸； Lys：賴氨酸； AK：天門冬氨酸激酶； HSDH： 高絲氨酸脫氫酶 產(chǎn)物降解酶缺失突變株 有的代謝產(chǎn)物由于相應(yīng)降解酶的存在而在發(fā)酵液中不能穩(wěn)定存在，因此可通過誘變獲得缺乏降解產(chǎn)物的酶的菌株使發(fā)酵單位提高。 將誘變處理后的菌種接種到完全培養(yǎng)基上，生成的菌落再以影印法分別接種到含葡萄糖培養(yǎng)基和以產(chǎn)物作為唯一碳源的培養(yǎng)基上。在后一種培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)的菌落就是缺乏產(chǎn)物降解酶的變異株。 細(xì)胞膜組分的缺失突變 以前經(jīng)常提到 反饋抑制 和 反饋?zhàn)瓒?，都是由于末端產(chǎn)物的濃度過高引起的。利用細(xì)胞膜組分的缺失突變使細(xì)胞膜的透性增大，可使代謝產(chǎn)物易于分泌到胞外，從而達(dá)到解除末端產(chǎn)物抑制或阻遏的目的。 例 1：谷氨酸棒桿菌（生物素缺陷型）生產(chǎn)谷氨酸 PEP Pyr AcCoA OAA akg Glu Mal PC PEP：磷酸烯醇式丙酮酸； Pyr：丙酮酸； AcCoA：乙酰輔酶 A；OAA：草酰乙酸； α kg： α 酮戊二酸； Glu：谷氨酸； Mal：蘋果酸； PC：丙酮酸羧化酶 生物素是丙酮酸羧化酶的輔酶，生物素在低于亞適濃度之前，增加生物素有利于丙酮酸的羧化產(chǎn)生草酰乙酸，進(jìn)而有利于谷氨酸的合成； 生物素是催化脂肪酸生物合成的初始酶乙酰輔酶 A羧化酶的輔酶，該酶催化乙酰輔酶 A羧化生成丙二酸單酰輔酶 A，再經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化合成脂肪酸，而脂肪酸又是構(gòu)成細(xì)胞膜磷脂的主要成分，因此生物素可間接地影響細(xì)胞膜的透性。 生物素對(duì)谷氨酸合成的影響 例 2：溶烷棒桿菌 GL21（甘油缺陷型）生產(chǎn)谷氨酸 磷酸二羥丙酮 α磷酸甘油 磷酯 PGDH 該菌株的 α 磷酸甘油脫氫酶（ PGDH）缺失，因此不能正常合成 α磷酸甘油和磷酯。影響了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的合成而使得細(xì)胞膜透性增大，有利于谷氨酸在菌體外積累。 二、微生物發(fā)酵條件的控制 當(dāng)菌株確定后，環(huán)境條件合適與否是發(fā)酵成敗的重要因素，環(huán)境條件既影響微生物的生長(zhǎng)，又影響代謝的速度和方向及產(chǎn)物的形成和積累。 主要的有溫度、 pH、氧氣含量、離子濃度等多種因素。 詳細(xì)內(nèi)容將在第七章 《 發(fā)酵工藝過程控制 》 中介紹 思考題 微生物自我調(diào)節(jié)部位 微生物代謝調(diào)節(jié) 名詞解釋 誘導(dǎo)酶 組成酶 協(xié)同誘導(dǎo) 順序誘導(dǎo) 末端產(chǎn)物阻遏 分解代謝物阻遏 代謝速度的調(diào)控包括？ 能根據(jù)圖示辨別酶活性調(diào)節(jié)的類型。 酶活性調(diào)節(jié)機(jī)制 酶合成調(diào)節(jié)的機(jī)制（每個(gè)操縱子屬于哪一類） 生物合成途徑的遺傳控制的方法原理 填空 簡(jiǎn)答
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