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1、第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株氨基酸發(fā)酵能否成功，產(chǎn)酸高低，取決于其反饋調(diào)節(jié)機(jī)制是否被解除和解除得是否徹底。氨基酸的發(fā)酵生產(chǎn)，最有效的方法就是造就從遺傳角度解除氨基酸生物合成正常代謝調(diào)控機(jī)制的突變株。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株(1)選育結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株優(yōu)點(diǎn)：若不能從野生型、營(yíng)養(yǎng)缺陷型得到生產(chǎn)菌株時(shí)，可以通過(guò)此法獲得生產(chǎn)菌株；不受培養(yǎng)基成分的影響，生產(chǎn)較穩(wěn)定。如有合適的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，選育
2、結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株，簡(jiǎn)單易得。易于保存而不易發(fā)生回復(fù)突變。只要在保存培養(yǎng)基中添加適量的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，就能有效的防止出現(xiàn)回復(fù)突變。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株(1)選育結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株篩選方法：結(jié)構(gòu)類(lèi)似物添加到培養(yǎng)基中，選擇性生長(zhǎng)。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株(1)選育結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株機(jī)理：☆作為假反饋調(diào)節(jié)劑：象對(duì)應(yīng)氨基酸一樣與變構(gòu)酶的變構(gòu)部位結(jié)合，抑制變構(gòu)酶的活性。不可逆。☆作為假反饋?zhàn)瓒魟?。象?duì)應(yīng)氨基酸一樣作為
3、輔阻遏物，阻遏酶的合成?！钜种婆c對(duì)應(yīng)氨基酸有關(guān)的氨酰基-tRNA合成酶的活性?！钜种茖?duì)應(yīng)氨基酸向細(xì)胞內(nèi)攝取。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株(1)選育結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株育種實(shí)例：蘇氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物：a-氨基-?-羥基戊酸，黃色短桿菌，蘇氨酸14g/L賴(lài)氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物：S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸，賴(lài)氨酸鹽30g/L第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.1選育抗代謝調(diào)節(jié)突變株(2)利用酶底物專(zhuān)一性寬的育種策略找不到有效結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，如果有底物專(zhuān)一性寬的酶
4、，則可利用該酶對(duì)其它底物的活性，選育代謝調(diào)節(jié)突變株。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.2優(yōu)先合成的變換在分支合成途徑的調(diào)節(jié)中，因分支點(diǎn)處的優(yōu)先合成與反饋控制，優(yōu)先合成的變換會(huì)引起一種終產(chǎn)物的過(guò)剩合成。高絲氨酸脫氫酶(HD)蘇氨酸抑制蛋氨酸蛋氨酸（過(guò)量）第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.3增加前體物的積累(1)在分支合成途徑中，切斷其它合成途徑，增加目的氨基酸的前體，提高目的氨基酸的產(chǎn)量。(2)其它終產(chǎn)物是目的氨基酸生物合成的前體，設(shè)法解除目的氨基酸自身合成的反饋調(diào)節(jié)，也可設(shè)法
5、解除對(duì)其前體物合成的調(diào)節(jié)。蘇氨酸是異亮氨酸的前體物。解除異亮氨酸、蘇氨酸生物合成的反饋調(diào)節(jié)。(3)使分支點(diǎn)處的中間產(chǎn)物增多，導(dǎo)致目的氨基酸的積累增加。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑如下圖所示第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.4除去終產(chǎn)物☆改變細(xì)胞膜滲透性☆移去發(fā)酵液中的產(chǎn)物第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.5利用特殊調(diào)節(jié)機(jī)制育種(1)多種產(chǎn)物控制機(jī)制的利用黃色短桿菌，產(chǎn)生賴(lài)氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸。喪失高絲氨酸脫氫酶(HD)，則賴(lài)氨酸積累。第
6、八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.5利用特殊調(diào)節(jié)機(jī)制育種(2)平衡合成的利用在平衡合成機(jī)制中，由于第二個(gè)終產(chǎn)物的過(guò)剩逆轉(zhuǎn)反饋控制，所以盡管存在反饋控制機(jī)制，也能積累目的氨基酸。葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA天冬氨酸檸檬酸黃色短桿菌中天冬氨酸與乙酰CoA形成的平衡合成喪失檸檬酸合成酶第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.5選育條件突變株溫度敏感型突變、抑制性突變、鏈霉素依賴(lài)性突變、低溫敏感型突變等，因環(huán)境條件的不同能顯示野生型特性又能顯示突變型特性的突變稱(chēng)為條件致死突
7、變，條件突變。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.7選育不生產(chǎn)副產(chǎn)物的突變株(1)有共用前體物的其它分支途徑或目的氨基酸是其它氨基酸合成的前體物時(shí)，應(yīng)切斷其它分支途徑或目的氨基酸向其它氨基酸合成的代謝流。(2)存在有目的氨基酸分解途徑時(shí)，應(yīng)選育喪失目的氨基酸分解酶的突變株。(3)副生氨基酸，特別是不利于目的氨基酸精制的副生氨基酸，應(yīng)設(shè)法切斷其代謝流。第八章氨基酸產(chǎn)生菌的選育和發(fā)酵技術(shù)8.1氨基酸產(chǎn)生菌的選育和定向育種策略8.1.9氨基酸產(chǎn)生菌的定向育種途徑發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸，多采用營(yíng)養(yǎng)缺陷型、抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物或具有多重遺傳標(biāo)記
