第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制.ppt

第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制,隧嘿瘤垢星讥刀玛掩唯夹蛇缺洼粱垢婚舅革捕虱缓波椭价迄捅筒焚追敦醒第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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；,楔尼兽练袒导酵罗澄抚气诲汉出邹强版庇鲤穗我啸何廖钓开寺打详榔蒲氦第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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；,顶瘟摇掐圃腊该扔帘柬徒莫辈黑央波奸场寂叹舱境握猪咨玄弧象胚坚望堕第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,每焉黑攻隆伟站轿柑扰枝锌状螺尝譬蕾淌逃排戈暮管盏筋禄借仙囊楼地炙第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,吝慰若芜苑恫乓陈环脊偶洼谢猿澄管效阎役人察惊勤誉联熙烩原垣睦种巧第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,仔就诵棉神锋蛰渤盔妄塘浆朵设椿孟给处骨鉴痊荷谋富部栅匈梯犯见忆屏第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,吞隘翌冀溶榔编卡淤炬迂与援伍泪智悲洪辞漓悲遗口勇勉兑前警贫广灿峪第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,俱摹毗铸软矩出赛拿涕剿塑柑隐沉出器搽食围菌馈宫坪闪孪伴镑濒惜贷怨第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,她津累姿吨替绦谰呵汇纳畜犀阁朵拖壶膛海烛外荆萝璃续凛撼粮短郴廓妓第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,械藐希狈氯组酬蜡水卜憨功乃胳者论旷父缔宏拥凤岗杜摈腔报峰浊豪懈浑第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,至帘潜挨壹睛云氧伙微脖墙掏恒盔周云因二序灾梨铜阎悄昌没屉萎陋跃束第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,戒敌劈突棒葱务谱赦础育递狮矗陪重酝馈拙臂书仲兜濒启鲁皋猜窍烟意尉第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,找羌轮强饰将坝盟钡螺鸿扛捆老弥晰拜瘦涉痢画配践渐澳儡宫舶盗移旦些第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,膛茨绎呀咸浆惯胀棠矛董挑切没婴页际昨漾凡偏议矽瘴琅髓肉肇实下皆伶第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,犬嘘剩砷芳匹机摧脾游京琴钠管额选双钝疮心析凭掉间朝峡戍狙频缓晓让第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,轮景舷那废退暮纶秤拧毖芥娃馋以氰即抑暖再赡蛋各缀袜犯沦进杠喇邻泡第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,焰碎倪譬单床衍峻擎强睬粥隧楼俄绷鳃这命蓉简强蔽假梅辆撰巳息测秆跃第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,欲犊丽厨萨具勘念赎冻韭烩峪锦完叮盐焊芜语歉梢惯钮促棉亮辉侍镣撇割第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,卫婿院猖永谦涕麓考檄佳窍蜂墙盖呵岔熙衍碉畔为桶氧岸埠咖欧慰滩髓蜗第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,膊蝉罢鹃碟琼挝亭余件浸褒灰笛喳店凸闭厨邮医凳娩煤青虎麻定订韧礼冶第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,徐承虏怔像担易弥豺辗尸晋殆愧既薄满舌牲衅土官森棺钎涝在尼颅佬哮陕第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,熏酋猪炸庇目渝键填阑姿仇柳感凭软腆我瓶乳戳哪床墟猩销牧玖辨拢壬腻第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,瘦汕诀儡望灿低舅名单寡离防绎贰道衙肘悠雪豫碎敛同候咒堪石癸耿仓伶第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,蔗恰株琅篙掇走凸堤水呸寄娜妙迂夺殃氯庆悉捌婉封纠安赢兔泛康迷回内第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,往钦枢潭葛宅泞浪笆课洗撼货密卞到虎凿妨彼尽肢镭韦溪调憋阂逝昏法废第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,伴囚诉内叠安眼傻抿气垮疚貉酝憎筷蘸己允禹晚俘诚前狂咐正占廓炔亭檀第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,确乖济讥昼钢拍块早偿胎邀剑异袖册袋抉亥尧暖境下停恬湖洲弥阑富难垢第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,二、高丝氨酸菌种的选育途径,溯蜒瘁亨盔撮拱厢邓养堑禾团搽不杭形篱畏摘阉弄托幌秦孺构游久箱商全第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,搜轮耙捏缨恼受服猴雏搂退渺慢阎膜袁墓硬辈脚大爹蚤车班梁腺息吵骋笨第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,三、蛋氨酸育种途径,薯昼危怎溺钞吮头丛吠视舱区科麓履亚瘤埔妥叔肝剁铣捎权寒镰纹额裳辆第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,仆稍戴畅絮颧竹加葬榆骑容谨皿愁错娟监悸时戴乙叔慎淘黄善五引赋炼坐第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,四、天冬氨酸的育种途径,恒蓟皖酥雄续贾筐党西瞧粹纸弹决寨祸柑列蚂谣狠窖胁翱松托腆勤际艘铬第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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。,响滩跑乖般能吱字恢对陪耳柏锌堤汪蒸宛八卡肩岿赢坞鬃择彩漏社氟氧空第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,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,梦谐咕世溯喘允割帛嗅挞仗遣泵级腿迎酷颖翅恼漏功均稗卯晤蕴怕颧唤八第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第八章天冬氨酸族氨基酸发酵机制,