氨基酸产生菌的选育和发酵技术

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1、第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株氨基酸发酵能否成功，产酸高低，取决于其反馈调节机制是否被解除和解除得是否彻底。氨基酸的发酵生产，最有效的方法就是造就从遗传角度解除氨基酸生物合成正常代谢调控机制的突变株。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株(1)选育结构类似物抗性突变株优点：若不能从野生型、营养缺陷型得到生产菌株时，可以通过此法获得生产菌株；不受培养基成分的影响，生产较稳定。如有合适的结构类似物，选育

2、结构类似物抗性突变株，简单易得。易于保存而不易发生回复突变。只要在保存培养基中添加适量的结构类似物，就能有效的防止出现回复突变。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株(1)选育结构类似物抗性突变株筛选方法：结构类似物添加到培养基中，选择性生长。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株(1)选育结构类似物抗性突变株机理：☆作为假反馈调节剂：象对应氨基酸一样与变构酶的变构部位结合，抑制变构酶的活性。不可逆。☆作为假反馈阻遏剂。象对应氨基酸一样作为

3、辅阻遏物，阻遏酶的合成。☆抑制与对应氨基酸有关的氨酰基-tRNA合成酶的活性。☆抑制对应氨基酸向细胞内摄取。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株(1)选育结构类似物抗性突变株育种实例：苏氨酸结构类似物：a-氨基-ᵦ-羟基戊酸，黄色短杆菌，苏氨酸14g/L赖氨酸结构类似物：S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸，赖氨酸盐30g/L第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.1选育抗代谢调节突变株(2)利用酶底物专一性宽的育种策略找不到有效结构类似物，如果有底物专一性宽的酶

4、，则可利用该酶对其它底物的活性，选育代谢调节突变株。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.2优先合成的变换在分支合成途径的调节中，因分支点处的优先合成与反馈控制，优先合成的变换会引起一种终产物的过剩合成。高丝氨酸脱氢酶(HD)苏氨酸抑制蛋氨酸蛋氨酸（过量）第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.3增加前体物的积累(1)在分支合成途径中，切断其它合成途径，增加目的氨基酸的前体，提高目的氨基酸的产量。(2)其它终产物是目的氨基酸生物合成的前体，设法解除目的氨基酸自身合成的反馈调节，也可设法

5、解除对其前体物合成的调节。苏氨酸是异亮氨酸的前体物。解除异亮氨酸、苏氨酸生物合成的反馈调节。(3)使分支点处的中间产物增多，导致目的氨基酸的积累增加。第八章氨基酸产生菌的选育和定向育种策略谷氨酸发酵的代谢途径如下图所示第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.4除去终产物☆改变细胞膜渗透性☆移去发酵液中的产物第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.5利用特殊调节机制育种(1)多种产物控制机制的利用黄色短杆菌，产生赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸。丧失高丝氨酸脱氢酶(HD)，则赖氨酸积累。第

6、八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.5利用特殊调节机制育种(2)平衡合成的利用在平衡合成机制中，由于第二个终产物的过剩逆转反馈控制，所以尽管存在反馈控制机制，也能积累目的氨基酸。葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸乙酰CoA天冬氨酸柠檬酸黄色短杆菌中天冬氨酸与乙酰CoA形成的平衡合成丧失柠檬酸合成酶第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.5选育条件突变株温度敏感型突变、抑制性突变、链霉素依赖性突变、低温敏感型突变等，因环境条件的不同能显示野生型特性又能显示突变型特性的突变称为条件致死突

7、变，条件突变。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.7选育不生产副产物的突变株(1)有共用前体物的其它分支途径或目的氨基酸是其它氨基酸合成的前体物时，应切断其它分支途径或目的氨基酸向其它氨基酸合成的代谢流。(2)存在有目的氨基酸分解途径时，应选育丧失目的氨基酸分解酶的突变株。(3)副生氨基酸，特别是不利于目的氨基酸精制的副生氨基酸，应设法切断其代谢流。第八章氨基酸产生菌的选育和发酵技术8.1氨基酸产生菌的选育和定向育种策略8.1.9氨基酸产生菌的定向育种途径发酵生产氨基酸，多采用营养缺陷型、抗结构类似物或具有多重遗传标记