【正文】 DDP合成酶合成酶(1) Asp三分支途徑優(yōu)先合成 Met，后合成 Thr、Ile，最后合成 Lys(2) Thr和 Lys對(duì) Asp激酶有協(xié)同反饋抑制(3) Thr對(duì) Hse脫氫酶有反饋抑制(4) Ile對(duì) Thr脫氫酶有反饋抑制(5) Met對(duì) O琥珀酰高絲氨酸合成酶有反饋?zhàn)瓒?. Lys 代謝控制發(fā)酵 菌種的遺傳改造(1)切斷支路代謝 ——Hse 營(yíng)養(yǎng)缺陷型 (Hse)菌株篩選 選育 Hse脫氫酶缺失的 Hse菌株，使代謝流向Lys合成，控制 Hse添加量，既滿足菌體對(duì) Met、Thr和 Ile生長(zhǎng)需要又不形 Thr和 Lys對(duì) Asp激酶的協(xié)同反饋抑制，積累 Lys(2)用 Hse菌株選育解除 Lys反饋抑制突變株Hse 誘變HseLys反饋抑制Hse抗 Lys反饋抑制長(zhǎng)出菌落 (Hse, AECr)基本培養(yǎng)基＋ Hse(高濃度 )＋ AEC(Lys結(jié)構(gòu)類(lèi)似物 ， S（ 2氨基乙基） L半胱氨酸 )Hse, AECr：解除 Lys對(duì) Asp激酶反饋抑制的 Hse營(yíng)養(yǎng)缺陷型雙突變株，不論添加 Hse濃度高低，皆不會(huì)出現(xiàn) Thr+Lys協(xié)同反饋抑制，大量積累 Lys(3) Hse脫氫酶滲漏缺陷型突變株日本椎尾等人 黃色短桿菌 突變株 亞硝基胍? Hse脫氫酶活性僅為 野生型菌株的 1/30? Met， Thr合成量很少，僅滿足菌體生長(zhǎng)? 代謝流轉(zhuǎn)向 Lys大量合成? Thr合成量少，和 Lys形不成協(xié)同反饋抑制，大量積累 Lys，產(chǎn)量達(dá) 25g/L(4) Lys 生產(chǎn)菌種遺傳標(biāo)記及 Lys產(chǎn)量谷氨酸棒桿菌 Hse－ 13g/LHse－ AECR 中山清（日本） 42g/L黃色短桿菌 Hse－ AECRCSIFps 51g/L(CSI:檸檬酸合成酶抑制； Fps：氟代丙酮酸敏感 )黃色短桿菌 AIII HseAECr 徐所維 5055g/L鈍齒棒桿菌 pI32 HseAECr 陳琦 50g/L (5) 乳糖發(fā)酵短桿菌 Lys代謝控制發(fā)酵 Lys合成與調(diào)控機(jī)制基本同于谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌。 添加亞適量， 510μg/L 培養(yǎng)基，生產(chǎn) Glu 培養(yǎng)前期， bio充足，存在乙醛酸循環(huán)，中間物質(zhì)和能量充足，長(zhǎng)細(xì)胞，膜磷脂合成正常，正常反饋調(diào)節(jié)，不積累 Glu，細(xì)胞形態(tài)正常。 控制生物素添加量使菌種生產(chǎn) Glu 高濃度 bio增強(qiáng)羧化酶活性，促進(jìn)羧化反應(yīng)利于 Glu合成。 作用機(jī)制：生物素作為催化脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰 CoA羧化酶的輔酶，參與了脂肪酸的合成，進(jìn)而影響磷脂的合成。l 生物素控制磷脂的合成252。l 生物素對(duì)糖代謝速率的影響 生物素充足條件下，丙酮酸以后的氧化活性雖然也有提高，但由于糖降解速率顯著提高，打破了糖降解速率與丙酮酸氧化速率之間的平衡，丙酮酸趨于生成乳酸的反應(yīng)，因而會(huì)引起乳酸的溢出l 生物素對(duì)乙醛酸循環(huán)的影響 乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶異檸檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏，為醋酸所誘導(dǎo)。菌體細(xì)胞膜通透性差，不利于 Glu胞外分泌。 α酮戊二酸合成后由于 α酮戊二酸脫氫酶活性微弱，谷氨酸脫氫酶的活力很強(qiáng)，故優(yōu)先合成谷氨酸Glc丙酮酸草酰乙酸CO2天門(mén)冬氨酸（Asp）ACcoACO2羧化酶檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸α酮戊二酸Glu反饋抑制谷氨酸 脫氫酶α酮戊二酸 脫氫酶合成酶反饋?zhàn)瓒?61。 生物素的調(diào)節(jié)作用l優(yōu) 先合成 谷氨酸比天冬氨酸優(yōu)先合成，谷氨酸合成過(guò)量后，就會(huì)抑制和阻遏自身的合成途徑，使代謝轉(zhuǎn)向合成天冬氨酸l檸 檬酸合成 酶 的 調(diào)節(jié) 檸檬酸合成酶是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，除受能荷調(diào)節(jié)外，還受谷氨酸的反饋?zhàn)瓒艉晚槥躅^酸的反饋抑制（ 1）優(yōu)先合成與反饋調(diào)節(jié)lα酮 戊二酸脫 氫 酶 的 調(diào)節(jié)在谷氨酸產(chǎn)生菌中， α酮戊二酸脫氫酶活性微弱l谷氨酸脫 氫 酶 的 調(diào)節(jié)216。 α酮 戊二酸在谷氨酸脫 氫 酶 作用下經(jīng)還 原氨基化反 應(yīng) 生成谷氨酸CO2固定 酶系活力 強(qiáng)Citrate synthase, Aconitase, ICDH, GDH酶 活力 強(qiáng)乙 醛 酸循 環(huán) 弱異 檸 檬酸裂解 酶活力欠缺或微弱α酮 戊二酸氧化能力缺失或微弱谷氨酸脫 氫 酶 能力 強(qiáng)l控制谷氨酸合成的重要措施l乙 醛 酸循 環(huán) 的作用谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑? 乙醛酸循環(huán)途徑可看作三羧酸循環(huán)的支路和中間產(chǎn)物的補(bǔ)給途徑? 在菌體生長(zhǎng)期之后，進(jìn)入谷氨酸生成期，為了大量生成、積累谷氨酸 ，最好沒(méi)有異檸檬酸裂解酶催化反應(yīng)，封閉乙醛酸循環(huán)2 谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制161。 草 酰 乙酸與乙 酰 CoA在 檸 檬酸合成酶 催化作用下， 縮 合成 檸 檬酸， 進(jìn)入三 羧 酸循 環(huán) ， 檸 檬酸在 順烏頭 酸酶 的作用下生成異 檸 檬酸，異 檸 檬酸再在異 檸 檬酸脫 氫 酶 的作用下生成 α酮 戊二酸， α酮 戊二酸是谷氨酸合成的直接前體 。 生成的丙 酮 酸，一部分在丙 酮 酸脫氫 酶 系的作用下氧化脫 羧 生成乙 酰CoA，另一部分 經(jīng) CO2固定反 應(yīng) 生成草 酰 乙酸或蘋(píng)果酸，催化 CO2固定反 應(yīng) 的 酶 有丙 酮 酸 羧 化 酶 、蘋(píng)果酸 酶 和磷酸 烯 醇式丙 酮 酸 羧 化 酶 。 谷氨酸生物合成的理想途徑161。 生產(chǎn)谷氨酸的主要菌株161。 按照起始物可將氨基酸的合成分成幾個(gè)家族： ㈠ 谷氨酸族 （ α 酮戊二酸族） 包括：谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、賴氨酸和脯氨酸； ㈡ 丙酮酸族 包括：丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸； ㈢ 天冬氨酸族 （草酰乙酸族） 包括：天冬氨酸、天冬酰胺、蛋氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸； ㈣ 磷酸甘油酸族 包括：甘氨酸、絲氨酸和半胱氨酸； ㈤ 芳香族 包括：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸； 另外，組氨酸的合成為單獨(dú)的一條途徑。如 、生物素缺陷型、 油酸缺陷型和甘油缺陷型。 161。這是因?yàn)橥蛔冎昊虬l(fā)生轉(zhuǎn)換或顛轉(zhuǎn)，編譯的酶對(duì)溫度敏感，在高溫時(shí)成為營(yíng)養(yǎng)缺陷型。 161。 如下圖，賴氨酸合成中， 如果降低高絲氨酸脫氫酶活性，則優(yōu)先合成賴氨酸。 通過(guò)誘變，使分支代謝途徑中優(yōu)先合成途徑中高活性的酶活性降低，代謝流轉(zhuǎn)換進(jìn)入非優(yōu)先合成的途徑，使其終產(chǎn)物氨基酸過(guò)量積累。 目前，營(yíng)養(yǎng)缺陷型和抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物育種常聯(lián)合161。 利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株生產(chǎn)時(shí)，營(yíng)養(yǎng)缺陷物質(zhì)的添加量一般在亞適量水平，否則引起反饋抑制。 營(yíng)養(yǎng)缺陷型切斷一些相關(guān)的代謝流，消除了協(xié)同控制機(jī)制，可以過(guò)量積累特定氨基酸。 野生型菌株經(jīng)誘變劑處理后，由于發(fā)生了喪失某種酶合成能力的突變，因而只能在加有該酶合成產(chǎn)物的培養(yǎng)基中才能生長(zhǎng)的突變菌株（主要指合成維生素、氨基酸及嘌呤、嘧啶的能力）。 為什么在篩選突變株時(shí) ,不能直接用代謝產(chǎn)物 ,而必須用其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物 ?161。 定向育種 結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性株選育 所謂結(jié)構(gòu)類(lèi)似物（又稱(chēng)代謝拮抗物）是指那些在結(jié)構(gòu)上和代謝終產(chǎn)物（氨基酸、嘌呤、維生素等）相似的物質(zhì)。 育種方法 ：傳統(tǒng)方法161。161。161。161。161。161。 氨基酸發(fā)酵的代謝控制 氨基酸發(fā)酵的代謝控制促進(jìn) ATP的積累，增加氨基酸的生物合成 氨基酸的生物合成需要能量， ATP的積累可促進(jìn)氨基酸的生物合成。 氨基酸發(fā)酵的代謝控制 氨基酸發(fā)酵的代謝控制消除終產(chǎn)物的反饋抑制與阻遏作用 消除終產(chǎn)物的反饋抑制與阻遏作用，是通過(guò)使用抗氨基酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株的方法來(lái)進(jìn)行。