发酵机制-赖氨酸发酵机制13-14节.ppt

细菌赖氨酸生物合成途径,二、赖氨酸发酵机理,在大肠杆菌中有三种AK同功酶,代谢调控复杂,生产上一般不用大肠杆菌.以黄色短杆菌合成赖氨酸为例:天冬氨酸 天冬氨酸激酶（AK）天冬氨酸-半醛 高丝氨酸脱氢酶 DDP合成酶 高丝氨酸 高丝氨酸激酶 琥珀酰高丝氨酸 L-苏氨酸 合成酶 赖氨酸 苏氨酸脱H酶 L-异亮氨酸 L-蛋氨酸,黄色短杆菌中天冬氨酸的合成机制,赖氨酸合成调节机制,1.天冬氨酸激酶(AK)为关键酶，在大肠杆菌中有三种同功酶？。AK1 受苏氨酸和异亮氨酸的协调反馈抑制和阻遏；AK2 受 蛋氨酸反馈阻遏；AK3 受 赖氨酸反馈抑制和阻遏。2.天冬氨酸-半醛脱氢酶受赖氨酸不完全抑制 二氢吡啶二羧酸合成酶(DDP)等受赖氨酸反馈抑制 二氨基庚二酸脱羧酶受赖氨酸阻遏3.高丝氨酸脱氢酶（HD）为两种同功酶,HD1受苏氨酸反馈抑制,HD2受蛋氨酸阻遏。且AK1与HD1,AK2与HD2为同一蛋白携带的双功能酶？,赖氨酸合成调节机制,4.异亮氨酸合成途径中，异亮氨酸反馈抑制和阻遏苏氨酸脱氨酶高丝氨酸脱氢酶活性比二氢吡啶二羧酸合成酶高15倍，使代谢优先向合成高丝氨酸方向琥珀酰高丝氨酸合成酶活性高于 高丝氨酸激酶而优先合成蛋氨酸5.图5-13的逆转反馈抑制(代谢互锁):乙酰CoA解除 磷酸烯醇丙酮酸羧化酶受草酰乙酸的抑制,即存在分支途径的一种产物，能够解除另一分支途径中其产物对自身酶的反馈抑制,黄色短杆菌中天冬氨酸的合成机制,故当蛋氨酸过剩，阻遏琥珀酰高丝氨酸合成酶，合成转向苏氨酸方向.当异亮氨酸过剩，反馈抑制苏氨酸脱氢酶,积累苏氨酸.当苏氨酸过剩，反馈抑制高丝氨酸脱氢酶，转向合成赖氨酸.当赖氨酸过剩和苏氨酸协同反馈抑制天冬氨酸激酶，而终止整个反应.,赖氨酸发酵机理分析,在大肠杆菌中有三种AK同功酶,代谢调控复杂,生产上一般不用大肠杆菌.以黄色短杆菌合成赖氨酸为例:天冬氨酸 天冬氨酸激酶 天冬氨酸-半醛 高丝氨酸脱氢酶 DDP合成酶 高丝氨酸 高丝氨酸激酶 琥珀酰高丝氨酸 L-苏氨酸 合成酶 赖氨酸 苏氨酸脱H酶 L-异亮氨酸 L-蛋氨酸,赖氨酸育种途径,微生物产生赖氨酸机制复杂，多样.1.渗漏缺陷型(不完全切断支路代谢)，即降低不需要的酶活,而进一步提高所需要的酶活.2.切断支路代谢选育高丝氨酸缺陷型(完全切断支路代谢).3.选育抗结构类似物突变株遗传性地解除代谢过程的抑制或阻遏作用.,赖氨酸育种,4.解除代谢互锁,例如赖氨酸合成受亮氨酸阻遏.故采用亮氨酸缺陷菌株,抗亮氨酸突变菌株或用苯醌等处理得到亮氨酸渗漏缺陷型菌株.5.增加前体物合成和阻塞副产物生成,从生产速度和提高产率角度分析,可应用合适的前体物合成途径.6.改善细胞膜的透性,选育主动运输性强的菌株。在此利用谷氨酸发酵改善细胞膜的透性方法是否可行?GA棒杆菌以糖蜜发酵赖氨酸时，加入红霉素，产量从40.1g/L升至55.8g/L。7.温度敏感突变株,即高温使分支途径酶失活而促进主产物的合成.,赖氨酸育种,8.用细胞工程、原生质体融合技术.得到耗糖快,发酵速度快,可提高赖氨酸产量的菌株.基因工程,提高关键酶活性,促进产物合成9.防止赖氨酸菌回复突变的措施：（1）选择性能稳定的菌株;（2）增加遗传标记,如缺陷型采用二个以上的缺陷,抗性采用两个以上的抗性;,（3）缺陷型菌种保藏与培养时，保证所缺的营养要丰富;（4）抗性菌要在培养基中添加所抗的类似物；（5）利用生产菌耐某些抗生素的特性，添加一定的抗生素防止回复突变.,