1、氨基酸工藝學第二章谷氨酸發酵機制第1頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五第一節 谷氨酸發酵機制1.谷氨酸的作用：谷氨酸(g1utamate，Glu，C5H9O4N)是中樞神經系統中一種最重要的興奮性神經遞質，主要分布于大腦皮質、海馬、小腦和紋狀體，在學習、記憶、神經元可塑性及大腦發育等方面均起重要作用。此外，谷氨酸對心肌能量代謝和心肌保護起著重要作用。 第2頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五一、谷氨酸生物合成途徑 生物體內合成谷氨酸的前體物質是a-酮戊二酸，是三羧酸循環(TCA循環)的中間產物，由糖質原料生物合成谷氨酸的途徑包括糖酵解途徑(EMP途徑)

2、、三羧酸循環、乙醛酸循環、CO2的固定反應(伍德一沃克曼反應)等。第3頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（一）、葡萄糖的糖酵解、三羧酸循環和乙醛酸循環 1.糖酵解途徑（EMP途徑）將一分子葡萄糖分解成兩分子丙酮酸,并且發生氧化(脫氫)和生成少量ATP。 葡萄糖6-磷酸葡萄糖3-磷酸甘油醛丙酮酸6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖HMP途徑EMP途徑2.戊糖磷酸途徑（HMP途徑）可以生成酵解途徑的中間產物6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。第4頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五肌肉中的葡萄糖代謝情況第5頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五3.三

3、羧酸循環（TCA循環）谷氨酸（胞內）轉移到胞外草酰乙酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸蘋果酸丙酮酸乙酰CoA乙醛酸+CO2乙醛酸循環中的兩個關鍵酶異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合成酶。 異檸檬酸脫氫酶 NH4-酮戊二酸脫氫酶 第6頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（二）谷氨酸合成的理想途徑在發酵產酸期，EMP所占比例更大，約為74。 生物素充足菌EMP所占比例約為62； 第7頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（三）由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑 3.在谷氨酸發酵的菌體生長期，由于三羧酸循環中的缺陷(喪失a-酮戊二酸脫氫酶氧化能力或氧化能力微弱

4、)，谷氨酸產生菌采用乙醛酸循環途徑進行代謝，提供四碳二羧酸及菌體合成所需的中間產物等。2.此代謝途徑至少有16步酶促反應。1.谷氨酸生產菌株為缺陷型，生產過程分為菌體生長期和谷氨酸積累期。第8頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 4. 在菌體生長期之后，進入谷氨酸生成期，封閉乙醛酸循環，積累-酮戊二酸，就能夠大量生成、積累谷氨酸。 因此在谷氨酸發酵中，菌體生長期的最適條件和谷氨酸生成積累期的最適條件是不一樣的。 第9頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五5. 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑第10頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 （

5、1）在谷氨酸生成期，假如四碳二羧酸是100通過C02固定反應供給，在生長期之后，理想的發酵按如下反應進行：1mol葡萄糖可以生成1mol的谷氨酸，谷氨酸對葡萄糖的質量理論轉化率為：6.葡萄糖對谷氨酸的轉化率第11頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（2）在谷氨酸生成期，若 CO2固定反應完全不起作用，丙酮酸在丙酮酸脫氫酶的催化作用下，脫氫脫羧全部氧化成乙酰CoA，通過乙醛酸循環供給四碳二羧酸。反應如下：3C6H12O66丙酮酸6乙酰CoA乙醛酸循環：4乙酰CoA +4H2O2琥珀酸+4CoASH6乙酰CoA +2NH3+3O22谷氨酸+2CO2+6H2O第12頁，共68頁，

6、2022年，5月20日，0點13分，星期五3mol葡萄糖可以生成2mol的谷氨酸，谷氨酸對葡萄糖的質量理論轉化率為：(3)實際轉化率：處于二者之間，即54.4%81.7%。CO2固定反應、乙醛酸循環的比率等對轉化率影響較大。乙醛酸循環活性越高，谷氨酸越不易生成與積累。 第13頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五7.醋酸或正石蠟原料發酵谷氨酸的推測途徑 在醋酸發酵谷氨酸或石油發酵谷氨酸時，卻只能經乙醛酸循環供給四碳二羧酸，四碳二羧酸經草酰乙酸又轉化為檸檬酸。第14頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五二、谷氨酸生物合成的代謝調節機制 在工業上，通過對微生物代

7、謝途徑的控制來滿足生產的需要，提高生產效益。所以，研究微生物代謝調節機制有極其重要的意義。 合成代謝將分解代謝產生的能量和中間體合成氨基酸、核酸、蛋白質等物質。微生物的代謝分解代謝：合成代謝：從環境中攝取營養物質，把它們轉化為自身物質，以此來提供能源和小分子中間體；第15頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 1糖代謝(EMP途徑和HMP途徑)的調節 糖代謝可分為分解與合成兩方面。糖分解代謝包括酵解與三羧酸循環；（提供能量）合成代謝包括糖的異生、糖原與結構多糖的合成等，中間代謝還有磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等。（消耗能量） 第16頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分

8、，星期五(1)能荷的調節腺嘌呤核苷三磷酸，又叫三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)，簡稱為ATP。 其結構簡式是：APPP，其相鄰的兩個磷酸基之間的化學鍵非常活躍，水解時可釋放約30.54kJ/mol的能量，因此稱為高能磷酸鍵。第17頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五能荷調節是通過ATP、ADP和AMP分子對某些酶分子進行變構調節來實現的。Atkinson提出了能荷的概念。認為能荷是細胞中高能磷酸狀態的一種數量上的衡量，能荷大小可以說明生物體中ATPADPAMP系統的能量狀態。能荷的大小決定于ATP和ADP的多少。第18頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 能荷逐

9、漸升高時，即細胞內的能量水平逐漸升高，這一過程中AMP、ADP轉變成ATP。 ATP的增加會抑制糖分解代謝，抑制如檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶等酶的活性，并激活糖類合成的酶，加速糖原的合成。 糖酵解主要受三個酶調節：磷酸果糖激酶、己糖激酶、丙酮酸激酶，其中磷酸果糖激酶是限速酶，己糖激酶控制酵解的入口，丙酮酸激酶控制出口；三羧酸循環的調控由三個酶調控，即檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶。兩者都與能荷的控制調節相關。 第19頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 當生物體內生物合成或其它需能反應加強時，細胞內ATP分解生成ADP或AMP，ATP減少，能荷降低，就會激

10、活某些催化糖類分解的酶(糖原磷酸化酶、磷酸果糖激酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶等)或解除ATP對這些酶的抑制，并抑制合成糖原的酶(NN合成酶、果糖-1，6二磷酸酯酶等)，從而加速酵解、TCA循環產生能量，通過氧化磷酸化作用生成ATP。第20頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 (2)生物素對糖代謝速率的調節 生物素對糖代謝的調節與能荷的調節是不同的，能荷是對糖代謝流的調節，而生物素能夠促進糖的EMP、HMP途徑、TCA循環。第21頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 谷氨酸產生菌大多為生物素缺陷型。許多研究表明，生物素對從糖開始到丙酮酸為止的糖降解途徑

11、的比例并沒有顯著的影響，主要作用是對糖降解速率的調節。 原因：碳水化合物、脂肪和蛋白質代謝中的許多反應都需要生物素。 生物素的主要功能是在脫羧-羧化反應和脫氨反應中起輔酶作用，并和碳水化合物與蛋白質的互變、碳水化合物以及蛋白質向脂肪的轉化有關。 在碳水化合物代謝中，生物素酶能催化脫羧和羧化反應。碳水化合物代謝中依賴生物素的特異反應有：丙酮酸轉化生成草酰乙酸；蘋果酸轉化為丙酮酸；琥珀酸與丙酮酸的互變；草酰琥珀酸轉化為-酮戊二酸。第22頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五2三羧酸循環(TCA循環)的調節 谷氨酸產生菌在代謝途徑中，三羧酸循環的調節主要是通過5種酶的調節進行的。這

12、五種酶是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、檸檬酸合成酶、異檸檬酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶。 谷氨酸比天冬氨酸優先合成，谷氨酸合成過量后，谷氨酸抑制谷氨酸脫氫酶的活力并阻遏檸檬酸合成酶的合成，使代謝轉向天冬氨酸的合成。 草酰乙酸+谷氨酸谷氨酸轉氨酶天冬氨酸+-酮戊二酸第23頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶受天冬氨酸的反饋抑制，受谷氨酸和天冬氨酸的反饋阻遏。檸檬酸合成酶是三羧酸循環的關鍵酶，除受能荷調節外，還受谷氨酸的反饋阻遏和烏頭酸的反饋抑制。反饋抑制：是指最終產物抑制作用，即在合成過程中有生物合成途徑的終點產物對該途徑的酶的活性調節，所引起的抑

13、制作用。反饋抑制與反饋阻遏的區別在于：反饋阻遏是轉錄水平的調節，產生效應慢，反饋抑制是酶活性水平調節，產生效應快。此外，前者的作用往往會影響催化一系反應的多個酶，而后者往往只對是一系列反應中的第一個酶起作用。 第24頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五異檸檬酸脫氫酶活力強，而異檸檬酸裂解酶活力不能太強，這就有利于谷氨酸前體物-酮戊二酸的生成，滿足合成谷氨酸的需要。 異檸檬酸脫氫酶催化的異檸檬酸脫氫脫羧生成酮戊二酸的反應和谷氨酸脫氫酶催化的-酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸的反應是一對氧化還原共軛反應，細胞內酮戊二酸的量與異檸檬酸的量需維持平衡，當酮戊二酸過量時，對異檸檬脫氫酶發

14、生反饋抑制作用，停止合成酮戊二酸。第25頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 在谷氨酸的生物合成中，谷氨酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶在銨離子存在下，兩者非常密切地偶聯起來，形成強固的氧化還原共軛體系，不與NADPH2的末端氧化系相連接，使酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸。 沿著由檸檬酸至酮戊二酸的氧化途徑，谷氨酸產生菌有兩種NADP專性脫氫酶，即異檸檬酸脫氫酶和L-谷氨酸脫氫酶。第26頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 由于谷氨酸產生菌的谷氨酸脫氫酶比其它微生物強大得多，所以由三羧酸循環所得的檸檬酸的氧化中間物就不再往下氧化，而以谷氨酸的形式積累起來。 谷氨酸

15、對谷氨酸脫氫酶存在著反饋抑制和反饋阻遏。若銨離子進一步過剩供給時，發酵液偏酸性，pH在5.56.5，谷氨酸會進一步生成谷氨酰胺。第27頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五在谷氨酸產生菌中，酮戊二酸脫氫酶先天性缺失或微弱，對導向谷氨酸形成具有重要意義，這是谷氨酸產生菌糖代謝的一個重要特征。谷氨酸產生菌的酮戊二酸氧化力微弱，尤其在生物素缺乏的條件下，三羧酸循環到達酮戊二酸時即受到阻擋，這有利于酮戊二酸的積累，然后生成谷氨酸。第28頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 3乙醛酸循環(DCA循環)的調節 乙醛酸循環中的關鍵酶是異檸檬酸裂解酶和蘋果酸酶。通過乙醛酸

16、循環異檸檬酸裂解酶的催化作用使琥珀酸、延胡索酸和蘋果酸的量得到補足，其反應如下： 葡萄糖和琥珀酸等對異檸檬酸裂解酶起著阻遏作用。第29頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 在生物素亞適量條件下，琥珀酸氧化力降低，積累的琥珀酸會反饋抑制異檸檬酸裂解酶活性，并阻遏該酶的生成，DCA循環基本處于封閉狀態，異檸檬酸高效率地轉化為酮戊二酸，再生成谷氨酸。 在生物素充足的條件下，異檸檬酸裂解酶活性增大，通過DCA循環提供能量，進行蛋白質的合成，不僅異檸檬酸轉化生成谷氨酸的反應減弱使得谷氨酸減少，而且生成的谷氨酸在轉氨酶的催化作用下又轉成其它氨基酸，也不利于谷氨酸積累。 (1)以糖質為原

17、料的谷氨酸發酵中生物素對DCA循環的影響第30頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五以醋酸為原料發酵谷氨酸時，醋酸濃度要低，高濃度的醋酸易被完全氧化。當菌體內的有機酸濃度低到一定程度，DCA循環啟動，此時異檸檬酸裂解酶催化生成的乙醛酸與細胞內的草酰乙酸共同抑制異檸檬酸脫氫酶，TCA循環轉為DCA循環，不利于谷氨酸生成與積累；當DCA循環運轉使得TCA循環包含的某些有機酸過剩時，異檸檬酸裂解酶被抑制，乙醛酸濃度下降，解除對異檸檬酸脫氫酶的抑制，TCA循環運轉。(2)以醋酸為原料的谷氨酸發酵對DCA循環的影響第31頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 4CO2

18、固定反應的調節 CO2固定反應主要通過以下途徑完成：C02的固定反應的作用：補充草酰乙酸；在谷氨酸合成過程中，糖的分解代謝途徑與C02固定的適當比例是提高谷氨酸對糖收率的關鍵問題。 第32頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五5NH4+的調節 谷氨酸脫氫酶也能催化谷氨酸氧化脫氨反應，脫氨過程以NAD+作為輔酶，該酶催化的反應雖然偏向氨合成谷氨酸一邊，但是脫氫過程產生的NADH被氧化成NAD+，同時產生的NH3很容易被除去。 脫氨反應被NH4+和酮戊二酸所抑制，這對于谷氨酸的積累也起到了很好的作用。第33頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 在谷氨酸發酵生產

19、中，生物素缺陷型菌在NH4+存在時，葡萄糖消耗速率快而且谷氨酸收率高； NH4+不存在時，葡萄糖消耗速率很慢，生成物是酮戊二酸、丙酮酸等物質，不產生谷氨酸。 第34頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五四、細胞膜通透性的調節 對谷氨酸發酵的重要性：當細胞膜轉變為有利于谷氨酸向膜外滲透的方式，谷氨酸才能不斷地排出細胞外，這樣既有利于細胞內谷氨酸合成反應的優先性、連續性，也有利于谷氨酸在胞外的積累。第35頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五細胞膜是在細胞壁與細胞質之間的一層柔軟而富有彈性的半滲透性膜，磷脂雙分子層為其基本結構，在雙分子層中鑲嵌蛋白質。 第36頁

20、，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五一種是通過控制脂肪酸和甘油的合成，實現對磷脂合成的控制，使得細胞不能形成完整的細胞膜；一種是通過干擾細菌細胞壁的形成，使得細胞不能形成完整的細胞壁，喪失了對細胞膜的保護作用。在膜內外滲透壓差等因素影響下，細胞膜物理性損傷，增大膜的通透性。根據細胞膜的結構特性，控制細胞膜通透性的方法主要有兩種：第37頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五1控制細胞膜的形成 利用生物素缺陷型菌株進行谷氨酸發酵時，限制發酵培養基中生物素的濃度。 生物素參與了脂肪酸的生物合成，進而影響了磷脂的合成和細胞膜的形成。 生物素是催化脂肪酸合成起始反應的

21、關鍵酶乙酰CoA羧化酶的輔酶，對脂肪酸的形成起促進作用。選育生物素缺陷型菌株，阻斷生物素合成，亞適量控制生物素添加，抑制不飽和脂肪酸的合成，使得細胞膜不完整，提高了細胞膜對谷氨酸的通透性。第38頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五利用生物素過量的糖蜜原料進行谷氨酸發酵時，添加表面活性劑或飽和脂肪酸。 在生物素過量的條件下，添加表面活性劑或飽和脂肪酸仍能進行谷氨酸發酵，其原因在于這些物質對生物素起拮抗作用，抑制不飽和脂肪酸的合成，導致油酸合成量減少，磷脂合成不足，使得細胞膜不完整，提高了細胞膜對谷氨酸的通透性。常用的表面活性劑有吐溫-60、吐溫-40等。常用的飽和脂肪酸有十七

22、烷酸、硬脂酸等。第39頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五利用油酸缺陷型菌株進行谷氨酸發酵，限制發酵培養基油酸的濃度。 油酸缺陷型菌株喪失了自身合成油酸的能力，直接影響磷脂的合成，不能形成完整細胞膜，必須添加油酸才能生長，所以通過控制油酸的添加量，實現細胞膜對谷氨酸的通透性。 當油酸過量時，該菌株只長菌或產酸少；當油酸亞適量時，隨著油酸的耗盡，細胞膜結構與功能發生變化，使得谷氨酸的通透性提高。一種脂肪酸。分子式C18H34O2 第40頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五甘油缺陷型菌株不能自身合成磷酸甘油和磷脂，外界供給甘油才能使其生長，因此可以通過控制甘

23、油添加量來控制細胞膜對谷氨酸的通透性。 當甘油添加量過多時，磷脂正常合成，菌體正常生長，不產酸或產酸低； 當甘油添加量過少時，菌體生長不好，產酸低，所以控制甘油亞適量是控制的關鍵。利用甘油缺陷型菌株進行谷氨酸發酵，限制發酵培養基甘油的濃度。第41頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 2控制細胞壁的形成細胞壁的骨架結構是肽聚糖。對細胞壁形成的控制方法：添加青霉素、頭孢霉素C等-內酰胺類抗生素。 雙糖單位：N-乙酰胞壁酸（NAM）和N-乙酰葡萄糖胺（NAG） 第42頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五青霉素是糖肽末端結構(DAlaDAla)的類似物，與轉肽酶

24、的活性中心結合，使轉肽酶受到了不可逆的抑制，糖肽合成不能完成，結果形成不完整的細胞壁，使細胞膜處于無保護狀態，易于破損，增大谷氨酸的通透性。 轉肽酶功能：在蛋白質生物合成過程中肽鍵的形成具有必須的作用。轉肽酶識別特異多肽,催化不同的轉肽反應。 青霉素控制細胞壁形成的原因：第43頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五第二節 谷氨酸產生菌的選育主要是棒桿菌屬、短桿菌屬、小桿菌屬和節桿菌屬中的細菌。目前，我國企業使用的谷氨酸產生菌主要有：北京棒桿菌AS 1299；鈍齒棒桿菌AS 1542；天津短桿菌T6-13；它們的各種突變株。第44頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分

25、，星期五第45頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五第46頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五黃色短桿菌北京棒桿菌桿狀細菌第47頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 谷氨酸菌體的選育方法主要有五種，自然選育、誘變選育、雜交選育、代謝控制選育和基因工程選育。 第48頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五一、自然選育以基因自發突變為基礎。有利于谷氨酸產生菌保持純系良種，使谷氨酸生產具有相對穩定性，提高發酵水平。缺點：菌體自身存在著修復機制和某些酶的校正作用，使得自發突變率極低，導致選育耗時長、工作量大、效率低。也稱自然分離

26、，是指對微生物細胞群體不經過人工處理而直接進行篩選的育種方法。 第49頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五二、誘變選育 物理因素：紫外線、60Co、X射線、-射線、快中子、-射線、-射線、超聲波、He-Ne激光輻照、離子束等。化學因素：氮芥、亞硝基胍、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、亞硝基甲基脲、亞硝酸、5-氟尿嘧啶、5-溴尿嘧啶等。其它因素：生物誘導因子，如噬菌體誘發抗性突變等。 第50頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五例：王歲樓；張一震；李志。谷氨酸高產菌TZ-310的誘變選育及其發酵的研究。中國調味品，1997年 09期。 摘要：以天津短桿菌-為出發菌

27、株，經射線、紫外線和硫酸二乙酯復合誘變并經高溫馴化，獲得一株琥珀酸和生物素雙營養缺陷型突變株。該菌株具有耐高糖、耐高谷氨酸（）、不分解利用及耐高溫（）的優點。第51頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五原生質體融合就是將兩個親株的細胞壁分別通過酶解作用加以剝除，制得原生質體或原生質球，在高滲條件下混合，由聚乙二醇(PEG)助融，促使原生質體凝集、融合，兩個基因組之間接觸、交換、遺傳重組，在再生細胞中獲得重組體。 三、雜交育種雜交育種常規雜交原生質體融合第52頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五谷氨酸產生菌的前處理因為其有著特殊的細胞壁結構，對溶菌酶一般不敏

28、感。方法：加入EDTA（乙二胺四乙酸 ）、甘氨酸、青霉素和D-環絲氨酸等，這些物質可以使細胞壁變得疏松，便于溶菌酶處理。如，李蒲興等將6株谷氨酸產生菌以甘氨酸、青霉素和溶菌酶的不同組合處理，對其原生質體形成進行比較，在最佳條件下，原生質體形成率可達95100。 第53頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五 張蓓等以谷氨酸產生菌天津短桿菌T6-13為出發菌株，獲得了具有目的遺傳標記寡霉素抗性(Orm)和氟乙酸抗性(FEAr)的突變株TN63和TN115。然后，分別以TN63和TN115為親株，通過原生質體融合，獲得了具有Orm +FEAr標記的融合子FTN9108，其原生質體融

29、合頻率為2.610-3。OrmFEAr+OrmFEArOrmFEAr第54頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五四、代謝控制選育 以誘變育種為基礎，獲得各種解除或繞過微生物正常代謝途徑的突變株，從而人為地使有用產物選擇性地大量生成積累。 Glu產生菌誘變育種突變株代謝控制發酵大量積累Glu第55頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五第56頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五1.選育耐高糖、高谷氨酸的菌株 如選育在含2030葡萄糖的平板上生長良好的耐高糖突變株；在含15 20味精的平板上生長良好的耐高谷氨酸突變株；在20的葡萄糖加15味精的

30、平板上生長良好的耐高糖、耐高谷氨酸的菌株。第57頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五2.選育能強化谷氨酸合成代謝、削弱或阻斷支路代謝的菌株（1）選育不分解利用谷氨酸的突變株 選育在以谷氨酸為唯一碳源培養基上不長或生長微弱的突變株 。谷氨酸谷氨酰胺鳥氨酸瓜氨酸精氨酸第58頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（2）選育強化CO2固定反應的突變株 a.選育以琥珀酸或蘋果酸為唯一碳源，生長良好的菌株。因為細胞內碳代謝必須走四碳二羧酸的脫羧反應，該反應與C02固定反應是相同酶所催化，C02固定反應相應地加強。第59頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，

31、星期五b.選育氟丙酮酸敏感突變株。因為氟丙酮酸是丙酮酸脫氫酶的抑制劑，即抑制丙酮酸向乙酰CoA轉化，相應地CO2固定反應加強。突變株對氟丙酮酸越敏感，效果越理想。c.選育減弱乙醛酸循環的突變株。乙醛酸循環減弱不僅能使C02固定反應比例增大，而且異檸檬酸也能高效率地轉化為-酮戊二酸，再生成谷氨酸。常見的該突變株有琥珀酸敏感型突變株和不分解利用乙酸的突變株。第60頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（3）選育解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶反饋調節的突變株 有酮基丙二酸抗性突變株、谷氨酸結構類似物抗性突變株和谷氨酰胺抗性突變株。草酰乙酸谷氨酸轉氨酶天冬氨酸+-酮戊二酸谷氨酸-酮戊二酸NH3谷氨酸脫氫酶第61頁，共68頁，2022年，5月20日，0點13分，星期五（4）選育強化能量代謝的突變株 原因：使TCA循環前一段代謝加強，谷氨酸合成速率加快。a.選育呼吸鏈抑制劑抗性突變株 如可選育丙二酸、氧化丙二酸、氰化鉀、氰化鈉抗性突變株來實現。b.選育ADP磷酸化抑制劑抗性突變株 如可選育2,4-二硝基酚、羥胺、砷、胍等抗性突變株來實現。c.選育抑制能量代謝的抗生素的抗性突變株 如可