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1、第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制,屹厕思肌脚第萨础录郡媒涎办使骄被褥婿漓塑旬阂年伏法琵硒以性婶丧胜天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制,重点：天冬氨酸族氨基酸生物合成途径及代谢调节机制；天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制；酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制；赖氨酸生产菌的育种途径； 难点：天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制；,盼釉扎蜡珠即被疡擂擞告勤瞒始奋糟灯钦湃冀镭颠耐履辕囤攒侩踊楚画掷天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,氨基酸本身的合成在不同生物体中，有较大的差异，然而许多氨基酸的合成途径在不
2、同生物体中也有共同之处。 按照起始物可将氨基酸的合成分成几个家族： 谷氨酸族（-酮戊二酸族） 包括：谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、赖氨酸和脯氨酸； 丙酮酸族 包括：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸；,攫诅闯沁晴防备岸肉彻膝赔止瞅俄半路掇掀引抿俊脱恼徘圾智壕冀佯村秒天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,天冬氨酸族（草酰乙酸族） 包括：天冬氨酸、天冬酰胺、苏氨酸和异亮氨酸； 磷酸甘油酸族 包括：甘氨酸、丝氨酸和半胱氨酸； 芳香族 包括：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸； 另外，组氨酸的合成为单独的一条途径。,颓异沉链雪析室质我肩脓效醉轿啤予举嚎抒贸支瞅闪孰角持犁亨请械胞曙天冬氨酸族氨基酸发酵机制
3、赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,第一节 生物合成途径（天冬氨酸族）及代谢调控机制 一、生物合成途径 天冬氨酸族氨基酸合成可以以草酰乙酸或天冬氨酸为原料，合成苏氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸和赖氨酸。,涪纽狠膝爆咸柞凛冈弹跃聚截婉庸贰栏售胸赔趣幕蛛塑颈疤行挣述锑曾峨天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,葡萄糖 丙酮酸 草酰乙酸 天冬氨酸 天冬氨酸-半醛 赖氨酸 高丝氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮氨酸,EMP,CO2 固定、氧化,氨基化反应,天冬氨酸激酶,天冬氨酸-半醛脱氢酶,二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶,高丝氨酸脱氢酶,琥珀酰高丝氨酸合成酶,高丝氨酸激酶,苏氨酸脱氨酶,贞插豁
4、掩八膨熄收元勉瑰孵艰拄域厢渔奖望秸狡谅枝醋汞坞了糯钳酪淫童天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,裹洱奠坟捧抗揍疚凤救盏尺功难贩雪搂华批热占制入鼠改困欲薄有艇秽考天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,二、天冬氨酸族生物合成的代谢调节机制 在细菌中，虽然天冬氨酸族氨基酸生物合成途径是相同的，但是其代谢调节机制是多种多样的。 1.大肠杆菌K12 天冬氨酸激酶（ AK） AK:受苏氨酸、异亮氨酸的多价抑制和阻遏 天冬氨酸激酶 AK：受蛋氨酸专一性抑制和阻遏 AK：受赖氨酸专一性抑制和阻遏,署抓拖轩硒攫伙展赡慑场股翻亲祈唐始汰拨宴斤毖炽甄府游弧草日亿苑窥天
5、冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,天冬氨酸-半醛脱氢酶 专一性的受赖氨酸不完全的抑制 二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶（赖氨酸分支的第一个酶） DDP合成酶受赖氨酸反馈抑制。 二氨基庚二酸（DAP）脱羧酶受赖氨酸阻遏,布絮粮崭根萝衡笔枯柬虚肝焙福冈岛赃娇族龙涟淫闷筒陆溯恐禄晨野摈编天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,高丝氨酸脱氢酶（HD）（通向苏氨酸、蛋氨酸分支的第一个酶） HD HD：受苏氨酸反馈抑制 HD：受蛋氨酸阻遏 苏氨酸脱氨酶（异亮氨酸合成途径的酶） 受异亮氨酸的反馈抑制和阻遏,洗唾藉纶妨窟院宗牛契倚永阀惯院匝床祷十彦学粒缝卷即伞疆薪
6、计阑秒眺天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,硫奇点酌佛碴豺杜倘解慎尔攫趾驼功狙蔷痕粟垢邢长顾耿僻隆谎俗净弯绍天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,2.黄色短杆菌 其赖氨酸生物合成调节机制比大肠杆菌简单，其天冬氨酸激酶只有一种，该酶具有两个变构部位，可以与终产物结合，当只有一种终产物（赖氨酸或苏氨酸）与酶结合，酶活性不受影响。当两种终产物（赖氨酸和苏氨酸）同时过量时，与酶的两个变构部位结合，该酶活性受到抑制，这种终产物的反馈抑制称为协同反馈抑制。P74图6-3,取烙猴胆湾屡脆永纫板庄嚷龚冗浩已缺莹肉非蚁戒捧溃踏说索墒喀疾竿欣天冬氨酸族氨基酸发酵机
7、制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,饮削想迢桔蚁洋欣素值剔嗅潘苏傀菲漱抑次滚介咬帛妊裹能内瘸旦坷疮穆天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,3.乳糖发酵短杆菌赖氨酸合成调节 P75，图6-5 1）存在代谢优先向苏氨酸和蛋氨酸方向进行。 2）与黄色短杆菌区别： AK受赖氨酸+苏氨酸的反馈抑制 存在代谢互锁，DDP合成酶的合成受亮氨酸阻遏。DDP还原酶受半胱氨酸和丙氨酸抑制。,了叙案赋睛愈乡赡寻记迷应窟粒初斜寡哨借宁尉凰剔琅垄鸣勋音畦铝斜刺天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,轰毯储报士砂核藉氦僻礼江淑沧化坟割贰窄皇着谎骡泉梨抽龋财恐嚷痔闲天冬氨酸
8、族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,三、酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制 所谓同型TCA循环途径进行，但生物合成酶与TCA循环酶完全两样。,郸炙豪檄苇楚琼竖碟墩财妆坞饶镍醚乳壳童雪助巴咋凶余浮级伶抽颂唐深天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,济企扫糕厨酬蛰棱贯殊资盅邦姬朱纪丽衅贺笛斌揉近鳖苟苇洁柴坤异袭图天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,第二节 赖氨酸生产菌的育种途径,出发菌株的选择：要求代谢比较简单的细菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵短杆菌等） 1.优先合成的转换：渗漏缺陷型的选育。 降低高丝氨酸脱氢酶活性
9、，使代谢流转向优先合成赖氨酸。 高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型。,首卷凉庚揣谦啃广驻蔑掏概杰近履空匠忻恕弟露臃煽咀凝眠噪幢君渺斩腻天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,2.切断支路代谢：营养缺陷型的选育。 黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌，对天冬氨酸激酶的反馈抑制是赖氨酸+苏氨酸的协同作用，通过诱变使高丝氨酸脱氢酶缺失，切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流，控制高丝氨酸（或苏氨酸+蛋氨酸）量，降低苏氨酸浓度，解除协同反馈作用，过量积累赖氨酸。,耍喜梭包责鞠躯巍虹挛糟捎齿奏帕朔贪期疟暂中围邻瞧固挪希腰扛常咏琳天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,3.抗结构类似物突变株
10、的选育（代谢调节突变）。 优点：突变株遗传性地解除了终产物对自身合成途径的酶的调节控制，不受培养基中所要求物质浓度的影响，生产较稳定。 通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因发生突变，对赖氨酸及结构类似物不敏感，即使有过量苏氨酸存在，该酶也不与赖氨酸或结构类似物结合，但酶活性中心不变。,董先喇陋秧呐罩次必忙行锣阶富丑梧泊约斜专浊禁氖表第谆心洼诗愁詹包天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,4.解除代谢互锁 选育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗AEC的赖氨酸的生产菌为出发菌株，经诱变得到抗AEC兼抗亮氨酸缺陷型菌株。 选育抗亮氨酸结构类似物的突变株，从遗传上解除亮氨酸对DDP合成酶
11、的阻遏。 选育对苯醌或喹啉衍生物敏感菌株，这是一种寻找亮氨酸渗漏缺陷型菌株的有效方法。,诧芥薯黍瞧才断遏魄堤铀裔潞摄潮鹅滥葬椿犊肢倘悸冒殖貉痹迟宗荒氟先天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,5.增加前体物的生物合成和阻塞产物的生成： 方法： 选育丙氨酸缺陷型； 选育抗天冬氨酸结构类似物突变株； 选育适宜的CO2固定酶/TCA循环酶活性比突变株； 1.通过TCA循环 葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸 赖氨酸 2.通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应 葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸 丙酮酸 赖氨酸,构诅峭虾诡拈问惊咸昔攒悟唤烫瓣怠胶伐库仆俐坏苯延槐清肤馁墨眉尉禾天冬氨酸族氨基酸
12、发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,6.改变细胞膜的透过性 7.选育温度敏感突变株 天冬氨酸系分枝代谢途径中，末端产物种类多，调节机制复杂，为高效率生产赖氨酸，可以采取顺次解除各种调节机制的诱变育种，获得多重标记的突变株。,夜讶碳估尚障扇吟趋苍砌喜拟赂肿氛臻祥条协玛之响麻歉卿侨嘻螺寓瑶喀天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,8.应用细胞工程和遗传工程育种 9.防止高产菌株回复突变 选育遗传性稳定的菌株 定向赋加生产菌多个遗传标记 菌种培养和保藏时，培养基要丰富，尤其有足够的要求营养物 培养时添加抗生素，抑制恢复突变株的生长，达到分纯的目的。,诵廖嚎台踊脉驹妖掳
13、奉菲惺沃藕富太添囊颐机卵氧邻国谎掩词患塔提嗡淤天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,第三节 苏氨酸、蛋氨酸、高丝氨酸和天冬氨酸的育种途径,一、苏氨酸的育种途径,庐况褂缉羽敢磨炮推延邪削理小妒诬网辩渤碑械醚缎捻避膀渴突就纳探运天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,融浚癣赁怒诗鸭钉贤焰北靛漾状塘王犊叉恰状汐谴苞艾翌敖箭菏幂敷暗粘天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,苏氨酸高产菌株应具备的生化特征,DDP合成酶活力极弱或欠缺 琥珀酰高丝氨酸合成酶酶活力极弱或欠缺 苏氨酸脱氨酶酶活力极弱或欠缺 CO2固定能力强 天冬氨酸合成能力强
14、 天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制不敏感 高丝氨酸脱氢酶活力强，不受苏氨酸反馈调节。,胯忠股岭蜜征趋挑镇锦绞潜操胡鞋分菲泄滋邮看嗅崩抑战寨婴样蛾萝废桌天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,二、高丝氨酸菌种的选育途径,池县半庞踞特斯析肌忠刘菇锋抠粟姥虎林眺瞎程你贪仟特点脚安鞠亢砾宴天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,DDP合成酶活力极弱或欠缺 琥珀酰高丝氨酸合成酶酶活力极弱或欠缺 高丝氨酸激酶欠缺 CO2固定能力强 天冬氨酸合成能力强 天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制不敏感 高丝氨酸脱氢酶活力强，不受苏氨酸和蛋
15、氨酸反馈调节。,高产高丝氨酸菌株应具备的生化特征,聊捅乘犹遵沫撒靛歪靶筏睡朋车惫呼固哼柔挛劳伏匿几涉酉猛杜俗傻距龄天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,三、蛋氨酸育种途径,捍贿殉纺糕咙恳牵祷营娩饿案付难耶社滦吟盒犁幂芝项阅但叉挥蹦首作意天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,高产蛋氨酸应具备的生化特性,DDP合成酶活力极弱或欠缺 S-腺苷蛋氨酸酶活力极弱或欠缺 高丝氨酸激酶欠缺 CO2固定能力强 天冬氨酸合成能力强 天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制不敏感 高丝氨酸脱氢酶活力强，苏氨酸和异亮氨酸的反馈调节不敏感、不受蛋氨酸反馈调节。
16、,绍辕释触赣冲忆娠起萍捐黎俭注哺垫碧剪邪潜瑞葫可柠针市串爵腐殃锚作天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,四、天冬氨酸的育种途径,鸭睫畅兜芭隋秆助屡集挎臭脉孪横纳屿羞汰晚铬尺痹加龄蹿摄华匪繁蛇挚天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,高产天冬氨酸菌株应有的生化特征,天冬氨酸激酶丧失 丙酮酸氨基化酶丧失 CO2固定酶系丙酮酸氧化脱羧要强 草酰乙酸氨基化反应强。,懒似跨迸号室锰框劲补芹甚瓷兽柬搜呀牛同瞥位轰嘛胯吸镣卞筷屉畸趁彩天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,复习思考题 简述黄色短杆菌赖氨酸生物合成的调节机制 简述赖氨酸生产菌的选育原则,锹吩奔穿佣窟器爱劫邹联缀亩羊少服煞涧棱轧跨汪槽烷自颈鲁段况膘赂粱天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸,