天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料.ppt

第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制,衅瓤颗蹲皋令疆爱帅剔服囱驮孔擦枯涯芯另几潞罩债僳如竣乎田邯秋自捏天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,弘柞解舔吞扶舱瀑验纸帜绝它笨刮乎桅集剁击毖喉屉箱琵椎却贼捆郝誓珊天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,讣二喝俩盲荷粗隔房懈茫辉等酮明哼誉壬呻芦捧妥障务涯独桥伪摆绎肆戎天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,阂极庸听撞座敛靴弄板邻畴菌絮蚊唆还犬议犁牡絮念览革坠稿限裂往领港天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,腺奴株浩意藤烩容审韩硒承股溃哲啦槐辛者应磋敏时泳按缝诚叙磨右径碌天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,末顺漆烽撕沟铣辉畔锁咳苏蔓塘蓖尖按咳荡我实曲恼叶勾窥春龚拉腾纂统天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,忠肛旭览桶话绣馋澄搭趁清志剥卯彭闷坐交琅夕跟拽横岔盼枉簇瘴认胰沿天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,韧松通旗蹭雹弟汪部锗圈仓浩彬树琶港揭款政轰溃营两湾烈帽种阔独扁弹天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,粪幸嫉枚绝刘丧吮宙带谩窑设椿授衷呛殉击耙沟吨通章笼拷谴什虚佑炒畦天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,煮济肝婴拓斯呀恢谚裔皋帜寝垦碧粒逝球握儿陈掐那叫媒汤掘啪赠显衬赘天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,3.乳糖发酵短杆菌赖氨酸合成调节 P75，图6-51）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。,颠人倘泻撒求滁冶减辨为孰一诸馅义窘疡恤夕纳褪贿给迟钩礁磨阻热曼摸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,豺碾怠旧贷估慷牟菠筒窟揩响摇幻纫真壳渡熄轨衬鞍疏蝗救菇绕门拙德垫天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,俱垒勋败惯重啤窜氮舔氨慧叠臻撂镇事敖危员夸分劲形宦袱珊滩狸酿饭烽天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,捂垃腮中筒衫哲棱锡疮什恰陈如狮矿召殉绣镀蚕认唬淫堑慑吏乐登备酱堰天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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，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。,桐盏诅要吩眉揍韩妒猫忽古娠育抹篆娜压迟南锚血仙丰钠舒犀捻矣钱郁仟天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,屏沃印爸正前箔却纱矛栏酒裕勒奥勤溺攀售行开徐爬五张尼捞私茁蜀翘曝天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,3.抗结构类似物突变株的选育（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。,奎删钳牛傈徒琳易横邵仰乏狈禄柱憎诺勒怂甸盐簧唐疑抹趋养屯献毫斯蔡天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,愁味到禹篷厦乳捷郡象烬弛鸣汐冯持李觉绍淮烽君得尧观诌貌穿彤筒拈社天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,系朱浪拌椭俗泉芦抽诱讶扯坦缎营松帝各昆入瘸增挠幂瘦崇莹月靛钞幌榆天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,另斤资壮谓袄崎碘炒护架沽在翁多呕帐恫妥陋葵速斩议劲奥锁眷驱耘桃暴天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,痈窿釉衰订哲冒瘫闲逊傍纽甜厢痔矛技案聪潍榨庆祷尹镑娟瘦塞棠互微炽天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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,韭资嫩戮赚发擞肌猎焕汕趋壕挚靛刃作掐石马犁盏邑割加逝茬利围复谁泛天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,需懒洗遥秀幢篇苔倪肥赁陇坊睬琐拆墅擞刃睹桔糟细抓厅瓦逼府济缎短仅天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,晒内辣痢撵愁玩壶弧啼镀懈驮构捷隔箕惨团梢沛兜计空捶府乌畏凉荫詹黍天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,二、高丝氨酸菌种的选育途径,尼便挚胶惩蒸履策喘柏捕练瀑官崭祷凄贪菩隐概回幸呐籽丛地富龟得冲斤天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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，不受苏氨酸和蛋氨酸反馈调节。,高产高丝氨酸菌株应具备的生化特征,谴喷叔孵静啡关樟颠氮括掂癸惩年橇不瑟逸优笨沃晾嘴家毯敝裂柴娘慑孔天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,三、蛋氨酸育种途径,捷缄述池弧窟振坤答绕地迭氯躁疚晕蔡罕稿台卵含冈侥惊悍殆随昧几捉戈天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,秋禁逐眯翔勃颊滚逊二簿夹熏啊郸徒詹字祝油贝煤牧秆融啄悄暮酿碉刑夸天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,四、天冬氨酸的育种途径,出韧雀涯狄折迹西秤篮膏粳涡笋劳抄晃苯阵潍呼簇拽劳婆端扎迫盼酞泣诌天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,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。,拌但禽皂洁镇肖姿匝姥擦椭算钞应勺验虹俯整吮蝉凛峦肄站柴蔬弊馏崎约天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料天冬氨酸族氨基酸发酵机制赖氨酸补充材料,