微生物的代谢调控和代谢工程讲解.ppt

谢谢！！！！ 2、抗反馈调节突变株的利用 ? 在以积累末端产物为目的的发酵生产中，如果代谢途径单一无分枝，往往不能选用营养缺陷型突变株。 要提高产量，最好采用抗反馈调节突变株。 ? 抗反馈调节突变株是一种解除合成代谢反馈调节机制的突变型菌株。其特点是所需产物不断积累，不会因其浓度超量而终止生产。 抗反馈调节突变株的获得： 抗反馈突变株通常可以用添加末端产物类似物的方法来筛选获得。 可否直接用产生反馈调节的末端产物来进行筛选 ？ 在工业上，生产氨基酸、嘌呤、嘧啶和维生素的生产菌种大都是抗反馈突变株。 二、克服分解代谢阻遏的调控 生产中要克服分解代谢阻遏可采取下列措施 1、避免使用有阻遏作用的碳源和氮源 克服分解代谢阻遏的调控(continued) 可采用相对来说不引起分解代谢阻遏的碳源或氮源，如乳糖、多元醇、有机酸和黄豆饼粉等。 如：用甘露糖代替半乳糖培养荧光假单胞菌，由于克服了半乳糖的分解代谢阻遏，结果在细胞中所产生的纤维素酶提高了1500倍。 2、流加碳源或氮源 在考虑经济效益而必须使用有阻遏作用的碳源或氮源时，缓慢流加碳、氮源可使分解代谢产物维持在较低的水平上，而不至于产生阻遏。 克服分解代谢阻遏的调控(continued) 如调节基因发生突变，使产生的阻遏蛋白失活，不能与末端分解代谢产物结合；或操纵基因发生突变使阻遏蛋白不能与其结合，都能获得抗分解代谢阻遏的突变株。 3、利用抗分解代谢阻遏的突变体 克服分解代谢阻遏的调控(continued) 筛选方法： 在以酶受阻遏的底物为唯一氮源的培养基上，选择能正常生长的菌落。 例如： 把鼠伤寒沙门氏菌培养在葡萄糖-脯氨酸琼脂上，因为脯氨酸氧化酶被葡萄糖阻遏，所以采用脯氨酸为唯一氮源。 未突变菌株的脯氨酸氧化酶被阻遏，而无法利用脯氨酸作为氮源，菌株不能生长；抗分解代谢阻遏突变株则能够利用脯氨酸而正常生长。 克服分解代谢阻遏的调控(continued) 三、对诱导调节的控制 在生产上为了提高诱导酶的产量，对诱导调节控制的常用手段有： 1、添加诱导物类似物 ? 在诱导物就是酶的底物的情况下，添加底物类似物来加强诱导作用是最好的。 ? 因为底物类似物不易被所形成的酶分解，而在细胞中始终保持较高的浓度，能够持续地诱导酶的合成，获得较高浓度的酶。 例如: 用异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)可诱导?-半乳糖苷酶的合成 2、添加辅酶或辅助因子 在有些情况下，必须在培养基中添加辅酶才会产生诱导作用 例如： 丙酮酸脱羧酶的合成需有硫胺存在 3、利用组成型突变株 ? 突变可以除去酶合成时对诱导物的依赖 组成酶突变株在没有诱导物存在时，能照常合成诱导酶 ? 在生产中使用组成酶突变株时，可不必在发酵液中添加诱导物，且产生的诱导酶活性也比原菌株强。 例如 把大肠杆菌半乳糖苷酶的诱导型菌株经诱变处理后，先在含乳糖的培养基中培养，由于组成型突变株半乳糖苷酶的合成不需诱导即能产生，因此可较诱导型的出发菌株较早开始生长，在一定时间内菌数的增加便较快。 如持续进行培养，由于诱导酶形成后，原菌株生长速率亦逐渐增加，这种选择性造成的差别就会减少。 可用交替在乳糖、葡萄糖培养基中进行培养的方法。 两者利用葡萄糖时的生长速率是相同的，乳糖为碳源造成的组成型菌株的优势生长会持续下去。 ? 在平板上识别组成型突变株的方法，主要是利用在无诱导物存在时进行培养，它能产生酶，加入适当的底物进行反应显示酶活以识别。 ? 如甘油培养基平板上培养大肠杆菌时，诱导型菌株不产酶，组成型菌株可产生半乳糖苷酶。菌落长出后喷布邻硝基苯半乳糖苷，组成型菌株的菌落由于能水解它而呈现硝基苯的黄色，诱导型则无颜色变化。 ? 通常使用酶解后可以有颜色变化的底物，便于迅速检出组成型菌落。 第三节 提高代谢产物产量的方法 一、提高初级代谢产物产量的方法 菌种方面 1.除去诱导物——选育组成型产生菌 2.解除分解代谢阻遏——筛选抗分解代谢阻遏突变株 3.解除反馈抑制——筛选抗反馈抑制突变株 4.防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株 5.筛选抗生素抗性突变株 6.选育条件抗性突变株 选育条件抗性突变株 其中温度敏感突变株常被用于提高代谢产物产量 如： ? 乳糖发酵短杆菌的温度敏感突变株，在30℃生长良好，在37℃生长微弱； ? 但能在富含生物素的培养基中积累谷氨酸，而野生型菌株却受生物素的反馈抑制 ? 在富含生物素的天然培养基中进行发酵时，可先在正常温度下进行培养以得到大量菌体，适当时间后提高温度，可获得谷氨酸的过量生产。 提高初级代谢产物产量的方法（continued） 工艺方面 1、使用诱导物 ? 与糖类和