天津科技大学氨基酸发酵工艺学.pptxVIP

天津科技大学氨基酸发酵工艺学;氨基酸发酵工艺学;第一节 学习氨基酸发酵工艺学的目的、研究对象、任务及内容 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;3 ;6 ;;;;;;;;;;;;;;;;1.切断或减弱支路代谢 ⑴选育减弱α-酮戊二酸进一步氧化能力的突变株 从谷氨酸生物合成的代谢途径可以看出，减弱α-酮戊二酸脱氢酶复合体的活性，可以使代谢流向谷氨酸，从而使谷氨酸得到积累。 ⑵选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株 在谷氨酸生物合成途径中，从葡萄糖到丙酮酸的反应是由EMP途径和HMP途径组成的。但是，通过HMP途径也可生成核糖、核苷酸、莽草酸、芳香族氨基酸、辅酶Q、维生素K、叶酸等物质。这些物质的生成消耗了葡萄糖，使谷氨酸的产率降低。如果削弱或切断这些物质的合成途径，就会使谷氨酸的产率增加。这可通过选育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促进生长的突变株以及抗嘌呤、嘧啶类似物或核苷酸类抗生素，如德夸菌素、狭霉素C抗性突变株来实现。 ⑶选育不分解利用谷氨酸的突变株 为了积累谷氨酸，就必须使菌种不能分解利用谷氨酸，这可通过选育以谷氨酸为唯一碳源，菌体不长或生长微弱的突变株来实现。 ⑷选育减弱乙醛酸循环的突变株 四碳二羧酸是由CO2固定反应和乙醛酸循环所提供的。减弱乙醛酸循环，CO2固定反应所占的比例就会增大，谷氨酸的产率就高。这可通过选育琥珀酸敏感型突变株、不分解利用乙酸突变株、异柠檬酸裂解酶活力降低菌株来实现。 ⑸阻止谷氨酸进一步代谢 由于细胞还可以谷氨酸为前体继续向下合成谷氨酰胺等，就必然会导致谷氨酸的积累量减少，为此，要避免谷氨酸被菌体利用，还需要切断谷氨酸向下的代谢途径。 ;2.解除菌体自身的反馈调节 ⑴选育耐高渗透压突变株 要使菌种能高产谷氨酸,首先要使菌种具备在高糖、高谷氨酸的培养基中仍能正常生长、代谢的能力，即在高渗培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响或影响很小。这可通过选育耐高糖、耐高谷氨酸及耐高糖+高谷氨酸突变株来实现。 ⑵选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株 当谷氨酸合成达到一定量时，谷氨酸就会反馈抑制和阻遏谷氨酸脱氢酶，使谷氨酸的合成停止，使代谢转向天冬氨酸的合成。若解除了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈调节，菌体就会不断的合成谷氨酸。这可通过选育酮基丙二酸抗性、谷氨酸结构类似物抗性（如谷氨酸氧肟酸盐）、谷氨酰胺抗性突变株来实现。 ;3.增加前体物的合成 ⑴选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的突变株 这可通过选育柠檬酸合成酶活力强突变株及抗氟乙酸、氟化钠、重氮丝氨酸、氟柠檬酸等突变株来实现。 ⑵选育强化CO2固定反应的突变株 这可通过选育以琥珀酸或苹果酸为唯一碳源生长良好的突变株、氟丙酮酸敏感突变株以及丙酮酸或天冬氨酸缺陷突变株来实现。 ;4.提高细胞膜的渗透性 ⑴选育抗Vp类衍生物突变株 选育抗Vp类衍生物，如香豆素、卢丁等突变株，都能遗传性的改变细胞膜的渗透性。 ⑵选育溶菌酶敏感突变株。  ⑶选育二氨基庚二酸缺陷突变株。  ⑷选育温度敏感突变株 谷氨酸温度敏感突变株的突变位置是在决定与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构基因上，发生碱基的转换或颠换，一个碱基为另一个碱基所置换，这样为该基因所指导的酶，在高温下失活，导致细胞膜某些结构的改变。当控制培养温度为最适生长温度时，菌体正常生长；当温度提高到一定程度时，菌体便停止生长而大量产酸。 ;5. 强化能量代谢 谷氨酸高产菌的两个显著特点是:α-酮戊二酸继续向下氧化的能力微弱和乙醛酸循环微弱，使能量代谢受阻，TCA循环前一阶段的代谢减慢。强化能量代谢可弥补上述两点不足，使TCA循环前一段代谢加强，谷氨酸合成的速度加快。 ⑴选育呼吸链抑制剂抗性突变株 如可选育丙二酸、氧化丙二酸、氰化钾、氰化钠抗性突变株来实现。 ⑵选育ADP磷酸化抑制剂抗性突变株 如可选育2,4-二硝基酚、羟胺、砷、胍等抗性突变株来实现。 [3]选育抑制能量代谢的抗生素的抗性突变株 如可选育缬氨霉素、寡霉素等抗性突变株来实现。 ;6. 其它遗传标记 据报道，选育异亮氨酸缺陷、蛋氨酸缺陷、苯丙氨酸缺陷、AEC抗性、AHV抗性、棕榈酰谷氨酸敏感等突变株，都可不同程度的提高谷氨酸的产酸率。 ; ⑴优先合成 谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后，抑制和阻遏自身的合成途径，使代谢转向合成天冬氨酸。 ⑵谷氨酸脱氢酶(GDH)的调节 谷氨酸对谷氨酸脱氢酶存在着反馈阻遏和反馈抑制。 ⑶柠檬酸合成酶的调节 柠檬酸合成酶受能荷调节、谷氨酸的反馈阻遏和顺乌头