1、第五章第五章 氨基酸發酵機制氨基酸發酵機制第一節 氨基酸生物合成的調節機制（一）反饋抑制與優先合成（一）反饋抑制與優先合成ABCDE反饋抑制反饋抑制反饋阻遏反饋阻遏氨基酸生物合成調節機制的基本模式氨基酸生物合成調節機制的基本模式ABCDEFG優先合成優先合成反饋抑制反饋抑制在合成途徑分枝點處的優先合成在合成途徑分枝點處的優先合成 （二）其他特殊的控制機制 1.多終產物控制 催化分支合成途徑共同部分的初始酶，在僅一種氨基酸終產物過剩時，完全不受或微弱或部分地反饋抑制（或阻遏），只是在多數終產物共存下才強烈地控制。有以下幾種情況： 協同（或多價）反饋抑制： 合作（或增效）反饋抑制： 同功酶控制：

2、積累反饋抑制：2.順序控制：順序控制：ABCDEFGABCD3.平衡合成：平衡合成：4.代謝互鎖：從生物合成途徑看，是受一種代謝互鎖：從生物合成途徑看，是受一種完全無關的氨基酸的控制。它只是在很高濃完全無關的氨基酸的控制。它只是在很高濃度下（與生理學濃度相比）才能體現抑制作度下（與生理學濃度相比）才能體現抑制作用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。B BC CD DE EF FG G第二節谷氨酸的發酵機制第二節谷氨酸的發酵機制一、谷氨酸的生物合成途徑及調節機制一、谷氨酸的生物合成途徑及調節機制1 1、EMPEMP途徑、途徑、HMPHMP途徑途徑 谷氨酸生產菌存

3、在著兩種代謝途徑：EMP、HMP ；EMP/HMP=10/90。2 2、TCATCA、DCADCA和和CO2CO2固定作用固定作用 1）.TCA環（三羧酸循環） 2）.DCA環（乙醛酸循環） 3）.CO2固定 PEP+CO2+GDP 草酰乙酸+GDP CO2 丙酮酸 蘋果酸 草酰乙酸 CO2 NAD+ NADH+H+PEPPEP羧化酶羧化酶蘋果酸酶蘋果酸酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶3 3、氨的導入、氨的導入 -酮戊二酸還原氨基化谷氨酸 氨的導入有三種方式氨的導入有三種方式 谷氨酸合成酶途徑二、二、 細胞膜通透性控制細胞膜通透性控制 -酮戊二酸脫氫酶活性極低或缺失 細胞膜對谷氨酸的通透性高 第三節

4、第三節 賴氨酸生物合成途徑及代謝調節機制賴氨酸生物合成途徑及代謝調節機制一、賴氨酸生物合成途徑一、賴氨酸生物合成途徑( (見見P77P77頁）頁）二、細菌中賴氨酸生物合成的調節機制二、細菌中賴氨酸生物合成的調節機制黃色短桿菌賴氨酸生物合成機制要簡單黃色短桿菌賴氨酸生物合成機制要簡單些（誘變育種容易一些，實際應用較多）些（誘變育種容易一些，實際應用較多）葡萄糖葡萄糖磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACoA草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸檸檬酸檸檬酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸反饋抑制反饋抑制 優先合成優先合成 增強反饋抑制增強反饋抑制 逆轉反饋抑制逆轉反饋抑制 O-琥珀酸琥

5、珀酸高絲氨酸高絲氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸-半醛半醛高絲氨酸高絲氨酸二氫吡啶二氫吡啶-2，6-二羧酸二羧酸賴氨酸賴氨酸高絲氨酸高絲氨酸磷酸磷酸蘇氨酸蘇氨酸蛋氨酸蛋氨酸異亮氨酸異亮氨酸優先合成優先合成反饋抑制反饋抑制阻遏阻遏出發菌株的選擇出發菌株的選擇 代謝調節比較簡單的細代謝調節比較簡單的細菌（如黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌、乳糖發菌（如黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌、乳糖發酵短桿菌等）酵短桿菌等）1 1、優先合成的轉換：滲漏缺陷型的選育、優先合成的轉換：滲漏缺陷型的選育 如果降低高絲氨酸脫氫酶活性，則優先合成賴如果降低高絲氨酸脫氫酶活性，則優先合成賴氨酸。氨酸。2 2

6、、切斷支路代謝：營養缺陷型的選育、切斷支路代謝：營養缺陷型的選育3 3、抗結構類似物突變株（代謝調節突變株）、抗結構類似物突變株（代謝調節突變株） 類似物中，以類似物中，以AECAEC效果最佳。效果最佳。 通過誘變，使編碼天冬氨酸激酶的結構基因發生突變，使通過誘變，使編碼天冬氨酸激酶的結構基因發生突變，使天冬氨酸激酶對賴氨酸及結構類似物不敏感，既使蘇氨酸過天冬氨酸激酶對賴氨酸及結構類似物不敏感，既使蘇氨酸過量，該激酶也不與賴氨酸或類似物結合，但酶的活性中心不量，該激酶也不與賴氨酸或類似物結合，但酶的活性中心不變。變。4 4、解除代謝互鎖、解除代謝互鎖 在乳糖發酵短桿菌中，賴氨酸的生物合成在乳糖

7、發酵短桿菌中，賴氨酸的生物合成與亮氨酸之間存在代謝互鎖，賴氨酸生物合與亮氨酸之間存在代謝互鎖，賴氨酸生物合成分支的第一個酶（成分支的第一個酶（DDPDDP合成酶）受亮氨酸的合成酶）受亮氨酸的阻遏。阻遏。解除這一代謝互鎖的方法解除這一代謝互鎖的方法: :選育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗選育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗AECAEC的賴的賴氨酸的生產菌為出發菌株，經誘變得抗氨酸的生產菌為出發菌株，經誘變得抗AECAEC兼兼亮氨酸缺陷型菌株亮氨酸缺陷型菌株選育抗亮氨酸結構類似物突變株選育抗亮氨酸結構類似物突變株從遺傳上解除亮氨酸對從遺傳上解除亮氨酸對DDPDDP合成酶的阻遏合成酶的阻遏選育對苯醌或喹啉衍生物敏感株選育對苯醌或喹啉衍生物敏感株5.5.增加前體物的合成和阻塞副產物的生成增加前體物的合成和阻塞副產物的生成前體：前體：丙酮酸、丙酮酸、 草酰乙酸、草酰乙酸、 天冬氨酸天冬氨酸關鍵酶：關鍵酶：天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶方法：方法：選育丙氨酸缺陷型選育丙氨酸缺陷型選育抗天冬氨酸結構類似物突變株選育抗天冬氨酸結構類似物突變株選育適宜的選育適宜的活性比突變株活性比突變株COCO2 2固定酶固定酶TCATCA循環酶循環酶6.6.改善細胞膜的透過性改善細胞膜的透過性7.7.選育溫度