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1、第第3章代谢控制发酵的章代谢控制发酵的基本思想基本思想第1页，此课件共43页哦第2页，此课件共43页哦第三章第三章 代谢控制发酵代谢控制发酵的基本思想的基本思想代谢控制发酵课程代谢控制发酵课程授课教师：张授课教师：张 侠侠E-mail：第3页，此课件共43页哦第一节第一节 代谢控制发酵的基本思想代谢控制发酵的基本思想n n代代谢谢控控制制发发酵酵能能否否获获得得成成功功，目目的的产产物物的的产产量量高高低低与与否否，取取决决于于微微生生物物细细胞胞自自我我调调节节控制机制是否能够被解除和解除的程度。控制机制是否能够被解除和解除的程度。n n最最有有效效的的方方法法就就是是选选育育从从遗遗传传角
2、角度度解解除除了了正正常代谢控制机制的微生物突变株。常代谢控制机制的微生物突变株。第4页，此课件共43页哦代谢控制发酵的基本思想n n切断支路代谢切断支路代谢n n解除菌体自身的反馈调节解除菌体自身的反馈调节n n增加前体物的合成增加前体物的合成n n去除终产物去除终产物n n条件突变株的应用条件突变株的应用n n选育不生成副产物的菌株选育不生成副产物的菌株第5页，此课件共43页哦一、切断支路代谢一、切断支路代谢1、营养缺陷型突变株（、营养缺陷型突变株（A-）的应用）的应用n n所所所所谓谓谓谓营营营营养养养养缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型就就就就是是是是指指指指原原原原菌菌菌菌株株株株由由由由于于
3、于于发发发发生生生生了了了了基基基基因因因因突突突突变变变变，致致致致使使使使合合合合成成成成途途途途径径径径中中中中某某某某一一一一步步步步骤骤骤骤发发发发生生生生缺缺缺缺陷陷陷陷，从从从从而而而而丧丧丧丧失失失失了了了了合合合合成成成成某某某某种种种种物物物物质质质质的的的的能能能能力力力力，必必必必须须须须在在在在培培培培养养养养中中中中外外外外源源源源补补补补加加加加该该该该营营营营养养养养物物物物质质质质才能生长的突变型菌株。才能生长的突变型菌株。才能生长的突变型菌株。才能生长的突变型菌株。n n由由由由于于于于其其其其在在在在合合合合成成成成途途途途径径径径中中中中某某某某一一一一
4、步步步步骤骤骤骤发发发发生生生生缺缺缺缺陷陷陷陷，致致致致使使使使终终终终产产产产物物物物不不不不能能能能积积积积累累累累，因因因因此此此此，也也也也就就就就遗遗遗遗传传传传性性性性地地地地解解解解除除除除了了了了终终终终产产产产物物物物的的的的反反反反馈馈馈馈调调调调节节节节，使使使使得中间产物或另一分支途径的末端产物得以积累。得中间产物或另一分支途径的末端产物得以积累。得中间产物或另一分支途径的末端产物得以积累。得中间产物或另一分支途径的末端产物得以积累。第6页，此课件共43页哦第7页，此课件共43页哦无分支途径无分支途径第8页，此课件共43页哦图图 谷谷氨氨酸酸棒棒杆杆菌菌鸟鸟氨氨酸酸生
5、生物物合合成成途径途径乙酰谷氨酸合成酶乙酰谷氨酸合成酶乙酰谷氨酸激酶乙酰谷氨酸激酶 N-乙酰谷氨酸半醛脱氢酶乙酰谷氨酸半醛脱氢酶乙酰鸟氨酸转氨酶乙酰鸟氨酸转氨酶乙酰鸟氨酸酶乙酰鸟氨酸酶 Arg对对有有反反馈馈调调节节作作用用。选选 育育 瓜瓜 氨氨 酸酸 缺缺 陷陷 突突 变变 株株（Cit-），亚亚适适量量添添加加瓜瓜氨氨酸酸，就就会会积积累累大大量量的的鸟鸟氨氨酸酸。第9页，此课件共43页哦分支途径分支途径 E、G协同反馈抑制第协同反馈抑制第1个酶的活性和阻遏酶的生成。个酶的活性和阻遏酶的生成。当当菌菌株株失失去去CD的的能能力力即即成成为为D或或E缺缺陷陷型型突突变变株株时时，解解除除了
6、了E、G对对第第1个个酶酶的的协协同同反反馈馈调调节节。当当培培养养基基中中限限量量添添加加E，那那么么只只剩剩下下G对对CF转转变变的的控控制制，F、G不不会会过过量量生生成成，而而使使C得得以以积积累。累。第10页，此课件共43页哦例例：利利用用枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌营营养养缺缺陷陷型型生生产产肌肌苷苷5磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸PRPP谷氨酰胺谷氨酰胺PRPP转移酶转移酶5磷酸核糖胺磷酸核糖胺腺嘌呤核苷琥珀酸腺嘌呤核苷琥珀酸SAMP黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸XMP腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸AMP鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸GMP5-IMP肌苷酸肌苷酸肌苷肌苷IR第11页，此课件共43页哦n
7、n肌肌苷苷发发酵酵就就是是通通过过代代谢谢流流的的阻阻塞塞来来消消除除终终产产物物的的反馈调节，以达到中间产物的积累。反馈调节，以达到中间产物的积累。n n选选用用腺腺嘌嘌呤呤缺缺陷陷型型AdeAde-时时时时，切切切切断断断断了了了了IMPIMPIMPIMP到到到到AMPAMPAMPAMP这这条条支支路路代代谢谢，通通过过在在培培养养基基中中限限量量控控制制腺腺嘌嘌呤呤的的量量，可可以以解解除除腺腺嘌嘌呤呤系系化化合合物物对对PRPPPRPPPRPPPRPP转转转转酰酰酰酰胺胺胺胺酶酶酶酶的的的的反反反反馈馈馈馈调调调调节节节节，可可可可以以以以IRIRIRIR得得以以积积累累。如如果果在在
8、AdeAdeAdeAde-基基基基础础础础上上上上再再再再诱诱诱诱变变变变成成成成黄黄黄黄嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型XanXan-或或或或鸟鸟鸟鸟嘌嘌嘌嘌呤呤呤呤缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型GuaGuaGuaGua-，可可以以切切断断IMPIMP到到GMPGMPGMPGMP这条支路代谢，从而增加这条支路代谢，从而增加这条支路代谢，从而增加这条支路代谢，从而增加IRIR的积累。的积累。的积累。的积累。第12页，此课件共43页哦积累另一分支途径的终产物积累另一分支途径的终产物l在分支合成途径中，由于存在着多个终产物单在分支合成途径中，由于存在着多个终产物单独存在时不能对其合成途径的关键酶
9、实现全部独存在时不能对其合成途径的关键酶实现全部反馈抑制或阻遏这一现象，因此，可以利用这反馈抑制或阻遏这一现象，因此，可以利用这种机制选育营养缺陷型菌株，造成一个或两个种机制选育营养缺陷型菌株，造成一个或两个终产物合成缺陷而使另外的终产物得以积累。终产物合成缺陷而使另外的终产物得以积累。第13页，此课件共43页哦通通常常I、E协协同同反反馈馈调调节节途途径径第第一一个个酶酶，但但菌菌株株丧丧失失CF的的能能力力，是是I、G的的双双缺缺陷陷突突变变体体。若若在在培培养养基基中中亚亚适适量量添添加加I、G，就就解解除除I、E对对第第一一个个酶酶的的协协同同反反馈馈调调节节，使使终终产产物物E大大量
10、量积积累累，所以只要选育所以只要选育F或或G、I双缺陷型突变株就可以积累双缺陷型突变株就可以积累E。第14页，此课件共43页哦n关键酶天冬氨酸激酶关键酶天冬氨酸激酶受赖氨酸和苏氨酸的受赖氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制协同反馈抑制n苏氨酸缺陷型苏氨酸缺陷型n高丝氨酸缺陷型高丝氨酸缺陷型例：利用高丝氨酸营养缺陷型例：利用高丝氨酸营养缺陷型(Hom-)或苏氨酸营养缺陷型或苏氨酸营养缺陷型(Thr-)菌株达到赖氨酸的积累菌株达到赖氨酸的积累第15页，此课件共43页哦2、渗漏突变株（、渗漏突变株（AL）的应用）的应用n n渗漏突变株就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。渗漏突变株就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。渗
11、漏突变株就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。渗漏突变株就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。n n这这这这种种种种突突突突变变变变是是是是使使使使它它它它的的的的某某某某一一一一种种种种酶酶酶酶的的的的活活活活性性性性下下下下降降降降而而而而不不不不是是是是完完完完全全全全丧丧丧丧失失失失，因因因因此此此此，渗渗渗渗漏漏漏漏缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型能能能能够够够够少少少少量量量量地地地地合合合合成成成成某某某某一一一一种种种种代代代代谢谢谢谢最最最最终产物，能在终产物，能在终产物，能在终产物，能在基本培养基基本培养基基本培养基基本培养基上进行少量的生长。上进行少量的生长。上进行少量的生长。上进行少量的生
12、长。n n由由由由于于于于渗渗渗渗漏漏漏漏缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型不不不不能能能能合合合合成成成成过过过过量量量量的的的的最最最最终终终终产产产产物物物物，即即即即解解解解除除除除了了了了反反反反馈馈馈馈调调调调节节节节，所所所所以以以以不不不不会会会会造造造造成成成成反反反反馈馈馈馈抑抑抑抑制制制制而而而而影影影影响响响响中中中中间间间间代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物的的的的积累。积累。积累。积累。第16页，此课件共43页哦二、解除菌体自身的反馈调节二、解除菌体自身的反馈调节1、选育抗类似物突变株（、选育抗类似物突变株（Ar）n n结结结结构构构构类类类类似似似似物物物物：在在在在微微微微
13、生生生生物物物物生生生生理理理理学学学学中中中中是是是是指指指指某某某某些些些些与与与与指指指指定定定定代代代代谢谢谢谢中中中中间间间间产产产产物物物物、合合合合成成成成途途途途径径径径的的的的终终终终产产产产物物物物等等等等空空空空间间间间结结结结构构构构相相相相似似似似而而而而代代代代谢谢谢谢性能不同的化合物。性能不同的化合物。性能不同的化合物。性能不同的化合物。n n判判判判别别别别结结结结构构构构类类类类似似似似物物物物的的的的要要要要点点点点：一一一一是是是是空空空空间间间间结结结结构构构构类类类类似似似似；二二二二是是是是对微生物有致死性或毒性。对微生物有致死性或毒性。对微生物有致
14、死性或毒性。对微生物有致死性或毒性。第17页，此课件共43页哦第18页，此课件共43页哦结构类似物的作用机理n n结结结结构构构构类类类类似似似似物物物物由由由由于于于于与与与与代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物结结结结构构构构相相相相似似似似，所所所所以以以以同同同同样样样样能能能能与与与与阻遏物以及变构酶相结合。阻遏物以及变构酶相结合。阻遏物以及变构酶相结合。阻遏物以及变构酶相结合。n n可可是是它它们们往往往往不不能能代代替替正正常常的的氨氨基基酸酸而而合合成成蛋蛋白白质质，也也就就是是说说它它们们在在细细胞胞中中的的浓浓度度不不会会降降低低，因因此阻遏物与变构酶的结合是不可逆的。此阻遏物
15、与变构酶的结合是不可逆的。n n这这这这就就就就使使使使得得得得有有有有关关关关的的的的酶酶酶酶不不不不可可可可逆逆逆逆地地地地停停停停止止止止了了了了合合合合成成成成，或或或或是是是是酶酶酶酶的的的的催化作用不可逆地被抑制。催化作用不可逆地被抑制。催化作用不可逆地被抑制。催化作用不可逆地被抑制。第19页，此课件共43页哦n n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。n n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。第20页，此课件共43页哦例：精氨酸的生物合成途径及反馈调节
16、例：精氨酸的生物合成途径及反馈调节精精氨氨酸酸的的合合成成受受其其本本身身的的反反馈馈抑抑制制和和反反馈馈阻阻遏遏，为为了了积积累累像像精精氨氨酸酸这这样样非非支支路路代代谢谢途途径径的的终终产产物物，主主要要采采用用抗抗精氨酸类似物突变株。精氨酸类似物突变株。D-精氨酸抗性精氨酸抗性精氨酸氧肟酸盐抗性精氨酸氧肟酸盐抗性第21页，此课件共43页哦 2、酶特性的利用、酶特性的利用n n在在育育种种过过程程中中，当当找找不不到到有有效效类类似似物物时时，如如果果目目的的产产物物的的生生物物合合成成途途径径中中某某个个酶酶具具有有底底物物专专一一性性宽宽的的特特性性，则则可可利利用用该该酶酶对对其其
17、它底物的活性，育得代谢调节突变株。它底物的活性，育得代谢调节突变株。第22页，此课件共43页哦例：选育精氨酸生产菌例：选育精氨酸生产菌n在在添添加加了了乙乙酰酰赖赖氨氨酸酸和和过过量量精精氨氨酸酸的的培培养养基基中中，接接种种赖赖氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株(Lys-)，从从出出现现的的生生长长菌菌落落中中(Lys+)，能能够够获获得得精精氨氨酸酸生物合成酶系的去阻遏突变株。生物合成酶系的去阻遏突变株。第23页，此课件共43页哦3、营养缺陷型回复突变株的应用、营养缺陷型回复突变株的应用n n当一个菌株由于突变而失去某一遗传性状后，经过回复突当一个菌株由于突变而失去某一遗传性状后，经过回
18、复突当一个菌株由于突变而失去某一遗传性状后，经过回复突当一个菌株由于突变而失去某一遗传性状后，经过回复突变可以再回复其原有的遗传性状，即该酶的活性中心结构变可以再回复其原有的遗传性状，即该酶的活性中心结构变可以再回复其原有的遗传性状，即该酶的活性中心结构变可以再回复其原有的遗传性状，即该酶的活性中心结构可以复原，而调节部位的结构常常并没有恢复，这样可以可以复原，而调节部位的结构常常并没有恢复，这样可以可以复原，而调节部位的结构常常并没有恢复，这样可以可以复原，而调节部位的结构常常并没有恢复，这样可以解除或减弱反馈调节。解除或减弱反馈调节。解除或减弱反馈调节。解除或减弱反馈调节。n n当当当当难
19、难难难于于于于找找找找到到到到合合合合适适适适类类类类似似似似物物物物或或或或多多多多重重重重抗抗抗抗性性性性交交交交叉叉叉叉难难难难以以以以增增增增加加加加抗抗抗抗性性性性标标标标记记记记，或或或或反反反反馈馈馈馈调调调调节节节节很很很很复复复复杂杂杂杂时时时时，可可可可采采采采用用用用由由由由营营营营养养养养缺缺缺缺陷陷陷陷型选育回复突变株的方法来选育高产菌株。型选育回复突变株的方法来选育高产菌株。型选育回复突变株的方法来选育高产菌株。型选育回复突变株的方法来选育高产菌株。第24页，此课件共43页哦n n例例例例，先先先先 将将将将 金金金金 霉霉霉霉 素素素素 生生生生 产产产产 菌菌菌
20、菌 绿绿绿绿 链链链链 霉霉霉霉 菌菌菌菌（Streptomyces Streptomyces Streptomyces Streptomyces viridifaciensviridifaciensviridifaciensviridifaciens）诱诱变变成成蛋蛋氨氨酸酸缺缺陷陷型型，再再回回复复突突变变成成原原养养型型，结结果果其其中中有有5%5%5%5%的的的的回回回回复复复复突突突突变变变变株株株株的的的的金金金金霉霉霉霉素素素素产量提高了产量提高了产量提高了产量提高了1.2-3.21.2-3.21.2-3.21.2-3.2倍。倍。倍。倍。n n原原原原因因因因是是是是在在在在金金
21、金金霉霉霉霉素素素素的的的的合合合合成成成成过过过过程程程程中中中中，由由由由蛋蛋蛋蛋氨氨氨氨酸酸酸酸供供供供应应应应甲甲甲甲基基基基，蛋蛋蛋蛋氨氨氨氨酸酸酸酸在在在在细细细细胞胞胞胞中中中中的的的的浓浓浓浓度度度度高高高高可可可可以以以以促促促促进进进进金金金金霉霉霉霉素素素素的的的的合合合合成成成成。而而而而回回回回复复复复突突突突变变变变使使使使得得得得蛋蛋蛋蛋氨氨氨氨酸酸酸酸的的的的合合合合成成成成不不不不受受受受反反反反馈馈馈馈抑抑抑抑制制制制，结结结结果果果果使金霉素的含量随蛋氨酸含量的提高而提高。使金霉素的含量随蛋氨酸含量的提高而提高。使金霉素的含量随蛋氨酸含量的提高而提高。使金
22、霉素的含量随蛋氨酸含量的提高而提高。第25页，此课件共43页哦三、增加前体物的合成三、增加前体物的合成n n1、切断共同前体的分支途径切断共同前体的分支途径 在在分分支支合合成成途途径径中中，切切断断目目的的产产物物外外的的其其它它共共用用酶酶的的终终产产物物分分支支合合成成途途径径，增增加加目目的的产产物物的的前前体体，使目的产物的产量提高。使目的产物的产量提高。第26页，此课件共43页哦例：赖氨酸发酵育种上，在解除了赖氨酸反馈调例：赖氨酸发酵育种上，在解除了赖氨酸反馈调节的基础上，增加节的基础上，增加丙氨酸营养缺陷丙氨酸营养缺陷等标记可以进等标记可以进一步提高赖氨酸产量。一步提高赖氨酸产量
23、。第27页，此课件共43页哦2、解除前体物合成的调节、解除前体物合成的调节n目目的的产产物物的的生生物物合合成成从从别别的的终终产产物物开开始始时时，除除设设法法解解除除目目的的产产物物自自身身合合成成的的反反馈馈调调节节外外，也也应应设设法法解解除除对对其其前前体体物物合合成成的调节。的调节。例：异亮氨酸育种例：异亮氨酸育种苏氨酸是异亮氨酸的前体物。苏氨酸是异亮氨酸的前体物。解除苏氨酸的反馈调节，可以解除苏氨酸的反馈调节，可以获得异亮氨酸的高产菌株。获得异亮氨酸的高产菌株。第28页，此课件共43页哦3、增强前体代谢流、增强前体代谢流 n n在在生生物物合合成成途途径径中中分分支支点点的的代代
24、谢谢流流增增强强，使使分分支支点点处处的的中中间间产产物物增增多多，导导致致目目的的产产物的积累增加。物的积累增加。第29页，此课件共43页哦三羧酸循环的中间产物是谷氨酸生物合成的前体三羧酸循环的中间产物是谷氨酸生物合成的前体增增加加乙乙酰酰CoA的的合合成成量量，就就能能增增大大C4二二羧羧酸酸的的消消耗耗，从而增加谷氨酸前体物的生成，提高了谷氨酸的积累。从而增加谷氨酸前体物的生成，提高了谷氨酸的积累。第30页，此课件共43页哦 4、利利用用基基因因工工程程技技术术，将将生生物物合合成成途途径径中中的的关关键键酶酶基基因因克克隆隆到到多多拷拷贝贝载载体体上上，使使其其大大量量扩扩增增，从从而
25、而也也就就增增加加了了目目的的产产物物的的前前体体物物的的合合成成，这这是是最最直直接接的的提提高高目目的的产产物物产量的方法。产量的方法。第31页，此课件共43页哦四、去除终产物四、去除终产物n n改改变变细细胞胞膜膜渗渗透透性性，把把反反馈馈控控制制因因子子的的终终产产物物迅迅速速不不断断地地排排出出于于细细胞胞外外，不不使使终终产产物物积积累累到到引引起起反馈调节的浓度，就可以预防反馈控制。反馈调节的浓度，就可以预防反馈控制。n n方方方方法法法法：限限限限量量量量添添添添加加加加生生生生物物物物素素素素；添添添添加加加加脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸类类类类似似似似物物物物；添添添添加加加加
26、青青青青霉霉霉霉素素素素等等等等抗抗抗抗生生生生素素素素；选选选选育育育育丧丧丧丧失失失失脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸合合合合成成成成酶酶酶酶的的的的油油油油酸酸酸酸缺缺缺缺陷型；丧失陷型；丧失陷型；丧失陷型；丧失-磷酸甘油脱氢酶的甘油缺陷型等磷酸甘油脱氢酶的甘油缺陷型等磷酸甘油脱氢酶的甘油缺陷型等磷酸甘油脱氢酶的甘油缺陷型等第32页，此课件共43页哦n在发酵培养基中积累谷氨酸。其方法有：限量供给生物素。在发酵培养基中积累谷氨酸。其方法有：限量供给生物素。第33页，此课件共43页哦五、条件突变株的应用五、条件突变株的应用n n条条件件突突变变：因因环环境境条条件件的的不不同同能能显显示示野野生生型
27、型特特性性又又能能显显示示突突变变型型特特性性的的突突变变。这这主主要要是是在蛋白质的结构基因上发生突变。在蛋白质的结构基因上发生突变。n n如如温温度度敏敏感感性性突突变变、抑抑制制性性突突变变、链链霉霉素素依依赖性突变和低温敏感性突变等。赖性突变和低温敏感性突变等。第34页，此课件共43页哦n n温温度度敏敏感感性性突突变变：在在低低温温下下生生长长，而而在在高高温温下却不能生长繁殖的突变株。下却不能生长繁殖的突变株。n n温温度度敏敏感感、在在高高温温下下不不能能生生长长，是是由由于于该该酶酶受热失活的缘故。受热失活的缘故。n n如如果果该该酶酶是是氨氨基基酸酸或或核核苷苷酸酸生生物物合
28、合成成途途径径上上的的某某种种酶酶，那那么么该该突突变变株株在在高高温温下下就就是是一一种营养缺陷型。种营养缺陷型。第35页，此课件共43页哦六、选育不生成副产物的菌株六、选育不生成副产物的菌株n n1 1、有有有有共共共共用用用用前前前前体体体体物物物物的的的的其其其其它它它它分分分分支支支支途途途途径径径径或或或或目目目目的的的的产产产产物物物物是是是是其其其其它它它它产产产产物物物物生生生生物物物物合合合合成成成成途途途途径径径径的的的的前前前前体体体体物物物物时时时时，就就就就附附附附加加加加营营营营养养养养缺缺缺缺陷陷陷陷型型型型，切切切切断断断断其其其其它它它它分分分分支途径或目的
29、产物向其它产物合成的代谢流。支途径或目的产物向其它产物合成的代谢流。支途径或目的产物向其它产物合成的代谢流。支途径或目的产物向其它产物合成的代谢流。AK-Lys-Met-Thr-天冬氨酸发酵天冬氨酸发酵第36页，此课件共43页哦l2、存在有目的产物分解途径时，应选育丧失目的、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。产物分解酶的突变株。例：选育例：选育Thr高产菌高产菌PC：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶AK：天冬氨酸激酶：天冬氨酸激酶HD：高丝氨酸脱氢酶：高丝氨酸脱氢酶TD：苏氨酸脱氨酶：苏氨酸脱氨酶第37页，此课件共43页哦n n3 3、当当有有副副产产物
30、物，特特别别是是有有不不利利于于目目的的产产物物精精制制的的副产物时，应设法切断副产物的代谢流。副产物时，应设法切断副产物的代谢流。例例，在在异异亮亮氨氨酸酸发发酵酵中中，副副生生不不利利于于异异亮亮氨氨酸酸精精制制操操作作的的正正缬缬氨氨酸酸和和高高异异亮亮氨氨酸酸。这这些些副副生生氨氨基基酸酸由由-酮酮酮酮丁丁丁丁酸酸酸酸、-酮酮-甲甲基基戊戊酸酸经经亮亮氨氨酸酸生生物物合合成成途途径径生生成成，为为亮亮氨氨酸酸所所调调节节。所所以以，对对于于异异亮亮氨氨酸酸生生产产菌菌株株来来说说，如如能能增增加加亮亮氨氨酸酸缺缺陷陷这这一一遗遗传传标标记记，就就可可以以不不副副生生正正缬缬氨氨酸酸和和
31、高异亮氨酸，达到改良生高异亮氨酸，达到改良生产产菌株的目的。菌株的目的。第38页，此课件共43页哦代谢控制发酵的基本思想n n切断支路代谢切断支路代谢n n解除菌体自身的反馈调节解除菌体自身的反馈调节n n增加前体物的合成增加前体物的合成n n去除终产物去除终产物n n条件突变株的应用条件突变株的应用n n选育不生成副产物的菌株选育不生成副产物的菌株第39页，此课件共43页哦第三节第三节 菌种改造的策略菌种改造的策略菌种改造的目的是：菌种改造的目的是：l要要把把出出发发菌菌种种改改造造成成能能在在特特定定条条件件下下进进行行异异常常代代谢谢，以以实实现现从从原原料料到到目目的的产产物物的的高高
32、效效转转化化的的高产菌种。高产菌种。第40页，此课件共43页哦要要达达到到上上述述目目的的，可可采采用用“进进、通通、节节、堵、出堵、出”五字策略。五字策略。1、进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收。、进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收。2、通通：解解除除途途径径中中某某些些酶酶的的反反馈馈调调节节，或或者者诱诱导导（激激活活）这这些些酶酶，从从而而使使来来自自各各个个分分支支的的碳碳架架物物质质能能畅畅通通地地流流向向目目的的产物。产物。第41页，此课件共43页哦3、节节：阻阻塞塞与与目目的的产产物物的的形形成成无无关关或或关关系系不不大大的的代代谢谢支支流流，使使碳碳架架物物质质相相对对集集
33、中中地地流流向向目的产物。目的产物。4、堵堵：消消除除或或消消弱弱目目的的产产物物进进一一步步代代谢谢的的途途径。径。5、出：促进目的产物向胞外空间分泌。、出：促进目的产物向胞外空间分泌。第42页，此课件共43页哦第四节第四节 环境条件控制环境条件控制n n代代谢谢控控制制发发酵酵能能否否获获得得成成功功，目目的的产产物物产产量量的的高高低低，取取决决于于其其代代谢谢控控制制机机制制是是否否能能够够解除和解除的程度。解除和解除的程度。n n同同时时，发发酵酵的的环环境境条条件件，如如温温度度、溶溶解解氧氧、pH值值、NH3的的供供应应，营营养养浓浓度度控控制制等等也也非非常重要。常重要。第43页，此课件共43页哦