氨基酸生产(3)(1)
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氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 4、降低反馈作用物的浓度
控制反馈作用物浓度，克服反馈 抑制和阻遏，使氨基酸的生物合成反 应能够顺利进行。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
¡ 化学工业
¡ 十二烷基谷氨酸钠肥皂-无皮肤刺激洗 涤剂
¡ 焦谷氨酸钠-润肤剂 ¡ 聚谷氨酸人造革、人造纤维和涂料
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用 ¡ 农业
¡ 特殊的氨基酸农药如N-月桂酰-L-异戊 氨酸，能防治稻瘟病，又能提高稻米 的蛋白质含量。氨基酸烷基酯及N-长 链酰基氨基酸能提高农作物对病害的 抵抗力，具有和一般杀虫剂一样的效 果。
营养缺陷型回复突变株发酵。
氨基酸生产(3)(1)
¡ （2）添加前体的发酵：通过添加氨基酸的前体或中间产物， 以避免生物合成途径中的反馈抑制，如以吲哚为前体，利用 麦角菌生产色氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸的生产方法
2、酶法：利用酶来制造氨基酸。应用完整 菌体或从微生物细胞抽提的酶类合成氨基酸。 天冬氨酸已于1973年应用完整菌体固定化 进行生产，这是世界上最早应用固定化菌体 的例子。赖氨酸、色氨酸、丙氨酸也可以生 产。
氨基酸生产(3)(1)
E D
A
B
C
F G
优先合成
反馈抑制
在合成途径分枝点处的优先合成
氨基酸生产(3)(1)
¡ 25.2.1.1其他特殊的控制机制 ¡ 1.多终产物控制 ¡ 催化分支合成途径共同部分的初始酶，在仅一种
氨基酸终产物过剩时，完全不受或微弱或部分地反 馈抑制（或阻遏），只是在多数终产物共存下才强 烈地控制。有以下几种情况：
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的生产方法
第三类用抗氨基酸结构类似物突变株，如利用乳糖发酵
短杆菌 的S-(2-氨基乙基）-L-半胱氨酸（AEC,赖氨酸结构类食物） 抗性菌株生产赖氨酸。利用黄色短杆菌的5-甲基色氨酸（5-MT，酪 氨酸结构类似物）抗性菌株生产酪氨酸。
第四类抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型 菌株，如利用乳糖发酵短杆菌的抗AEC腺嘌呤、鸟 嘌呤缺陷型生产赖氨酸。
5、消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用，是通过 使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行。
例：利用抗性突变株消除S－（β－氨基乙酸）－L －半胱氨酸（即AEC）（赖氨酸的结构类似物）与 L－苏氨酸的协同抑制。
氨基酸生产(3)(1)
2020/11/22
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
➢ 近40多年来，国内外在研究、开发和应用氨基酸方面均
取得重大进展，新发现的氨基酸种类和数量已由20世纪 60年代50种左右，发展到20世纪80年代的400种，目 前已达1000多种。其中用于药物的氨基酸及氨基酸衍 生物的品种达100多种。
阻遏蛋白与操纵子基因结合,不 转录mRNA 开关控制 迟缓，粗控制 超高效益
酶活性 终产物浓度 酶构象变化 终产物与控制酶构 象的部位亲和 酶构型变化，活性
中心失活 酶活性大小 迅速，精控制
高效益
氨基酸生产(3)(1)
2、解除反馈阻遏、反馈抑制突变株的选育
诱变
野生型菌株
解除反馈调节突变株
AR-或AOAR-＋AO酶基因突变
（1）生物素、油酸和表面活性剂，引起细胞膜的 脂肪酸成分的改变。
（2）青霉素：抑制细胞壁的合成，由于细胞内外 的渗透压的差异使谷氨酸泄漏出来。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 3、控制旁路代谢
例如：L－异亮氨酸的生物合成 可由L－苏氨酸改为D－苏氨酸途径， 即采用旁路代谢。
解除反馈调节突变株可以大量积累末端产物 筛选方法：
解除Lys反馈调节突变株筛选
野生型菌株 诱变
正常反馈调节型 菌细胞
解除反馈调节突变型
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
25.2.1.1反馈抑制与优先合成
A
B
C
D
E
反馈抑制
反馈阻遏
氨基酸生物合成调节机制的基本模式
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的国内外生产概况
国内生产主要氨基酸生产厂： 天津氨基酸公司、湖北八峰氨基酸公司 生产 规模及产品质量与国外大厂有较大差距。 在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和 发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术， 1991年销售量为二千万瓶，1996年达六千万瓶， 主要厂家有无锡华瑞，北京费森尤斯，昆明康普莱 特，但生产原料都依赖进口。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种
反馈调节作用
1、终产物反馈阻遏和反馈抑制
野生型菌株“A”氨基酸合成操纵子模型
AR
P
O
A结构基因
RNA聚合酶
反馈阻遏
无活性 repressor
A
活性 超过生理需要量
A合成酶系（E1,E2…） 反馈抑制
A
野生型菌株酶合成水平的反馈阻遏
氨基酸生产(3)(1)
增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸。 甜味剂：苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量 二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年 获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸的应用
食品工业：
大豆蛋白的氨基酸组 成影响其营养效价。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸发酵受菌种的生理特性和环境条件的影响，对专性 需氧菌来说环境条件的影响更大。 谷氨酸产生菌因环境条件的影响会引起发酵的转换，生成各 种不同的产物。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
溶解氧：乳酸或琥珀酸←→谷氨酸←→α－酮戊二酸
（通气不足） （适中） （通气过量、转速过快）
NH4+： α－酮戊二酸←→谷氨酸←→谷酰胺
氨基酸生产(3)(1)
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
¡ 氨基酸生物合成的基本调节机制有反馈控 制和在合成途径分支点处的优先合成。
¡ 反馈控制机制如上图，催化合成途径最初 反应A→B的初始酶受终产物E的反馈抑制， 同时，合成途径上各种酶的合成受终产物 E的阻遏。
氨基酸生产(3)(1)
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
¡ ③同功酶控制： 同功酶是指能催化相同的生化反
应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同
存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理
化特性上却存在着差别。 ¡ 同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支代
谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是 由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产 物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用而不致过 剩
¡ 氨基酸的应用
医药工业：
多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢 失调
苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对 骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述 ¡ 氨基酸的应用 ¡ 饲料工业：
¡ 不可缺少的营养性添加剂，一般生长 期添加赖氨酸，产蛋期添加蛋氨酸， 饲料配制时必需计算氨基酸平衡。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
3、提取法：蛋白质水解液中提取。胱氨酸、半胱氨 酸和酪氨酸。 4、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙 氨酸，蛋氨酸和甘氨酸现在仍大量应用合成法。 传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的 成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。近 年来，由于微生物代谢调控理论的研究，使得大部 分氨基酸得以发酵生产。
氨基酸生产(3)(1)
顺序控制：
A
BDEBiblioteka CFGA
B
C
D
氨基酸生产(3)(1)
3.平衡合成：
B
C
E
D×
F G
经分支合成途径生产两种终产物E和G，E和
G取平行合成。E优先合成，E过剩时，反馈
控制与优先合成有关的催化C→D的酶，转
而合成G。G过剩时，可逆转E的反馈控制，
即E的反馈控制为G所抑制，又转为优先合成
野生型菌株酶活性水平的反馈抑制
Gene编码酶
效应物位点 过量A 酶活中心
过量A作用效应物位点，酶构型变化，影响酶活性中心而失活
氨基酸生产(3)(1)
反馈阻遏与反馈抑制比较
反馈阻遏
反馈抑制
控制对象 控制量
控制水平 控制装置
控制装置的 动作
形成控制 控制反应 细胞经济
酶合成 终产物浓度
转录水平 终产物与阻遏蛋白亲和
➢ 氨基酸分为两大类，即蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸。 ➢ 氨基酸中有8种氨基酸人体本身不能合成，只能从食物
的蛋白质中摄取，称为必需氨基酸，它们是L-赖氨酸、 L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨 酸、L-苯丙氨酸和L-蛋氨酸。
➢ 还有两种半必需氨基酸，即精氨酸和酪氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
¡ ①协同（或多价）反馈抑制： 协同反馈抑制： 指
分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共 同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式
氨基酸生产(3)(1)
¡ ②合作（或增效）反馈抑制： 系指两种末端
产物同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多 的反馈抑制作用。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
25.1.2氨基酸的生产方法
1、发酵法 （1）直接发酵
第一类用野生菌株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸，如 谷氨酸、丙氨酸和缬氨酸。
第二类用营养缺陷型突变株直接由糖和铵盐发酵生产氨 基酸，如谷氨酸棒状杆菌的高丝氨酸缺陷型生产赖氨酸； 酪氨酸缺陷型生产苯丙氨酸；苯丙氨酸缺陷型生产亮氨酸； 亮氨酸缺陷型生产缬氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
¡ ④积累反馈抑制： 每一分支途径的末端产 物按一定百分率单独抑制共同途径中前面 的酶，所以当几种末端产物共同存在时， 它们的抑制作用是累积的。
¡
氨基酸生产(3)(1)
2、顺序反馈抑制：当E过多时，可抑制C→D，这
时由于C的浓度过大而促使反应向F、G方向进行，结果 又造成了另一末端产物G浓度的增高。由于G过多就抑 制了C→F，结果造成C的浓度进一步增高。C过多又对 A→B间的酶发生抑制，从而达到了反馈抑制的效果。 这种通过逐步有顺序的方式达到的调节，称为顺序反 馈抑制
（缺乏） （适量） （过量）
pH： 谷酰胺，N－乙酰谷酰胺←→谷氨酸
（pH5－8， NH4+过多） （中性或微碱性）
磷酸：
缬 氨 酸←→谷氨酸
（高浓度磷酸盐）
生物素： 乳酸或琥珀酸←→谷氨酸
（过量） （限量）
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
2、控制细胞渗透性
代谢产物的细胞透性是氨基酸发酵的重要因 素，只有使细胞内的氨基酸渗透到细胞外，才能大 量积累氨基酸。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
25.1.3氨基酸的国内外生产概况
日本和德国为世界主要氨基酸生产国。日本的 味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生 产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸，可直接 用于输液制剂的生产。日本在美国、法国等建立了 合资的氨基酸生产厂家，生产氨基酸和天冬甜精等 衍生物。
E。
氨基酸生产(3)(1)
¡ 4.代谢互锁：从生物合成途径看，是受一 种完全无关的氨基酸的控制。它只是在很 高浓度下（与生理学浓度相比）才能体现 抑制作用，而且是部分性的抑制（阻遏） 作用。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种 25.2.2生产中代谢控制的措施
1、控制发酵的环境条件
¡ 在途径分支点处优先合成的调节机制如下 图，在分支点后，其中的一个终产物E优 先合成，优先合成的关键酶，即催化 C→D反应的酶受E的反馈控制，催化 A→B共用酶受第二个终产物G的反馈控制。 首先，E比G优先合成，E过剩时，反馈抑 制C→D反应的酶，转换为合成G。G过剩 时，催化A→B反应的酶，就会为G所控制。 假如人为让特定氨基酸如G过剩，就会因E 的合成不足而影响细菌生长。
25.1 概述
25.1.1氨基酸的应用
1、食品工业：营养强化剂；鲜味剂；甜味剂。 2、饲料工业：营养强化剂。 3、医药工业：氨基酸输液；氨基酸衍生物；氨基 酸盐。 4、化学工业：洗涤剂；护肤品；人造革。 5、农业：无公害农药。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
食品工业：
强化食品：谷物中缺赖氨酸，苏氨酸，色氨酸、 蛋氨酸。
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 4、降低反馈作用物的浓度
控制反馈作用物浓度，克服反馈 抑制和阻遏，使氨基酸的生物合成反 应能够顺利进行。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
¡ 化学工业
¡ 十二烷基谷氨酸钠肥皂-无皮肤刺激洗 涤剂
¡ 焦谷氨酸钠-润肤剂 ¡ 聚谷氨酸人造革、人造纤维和涂料
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用 ¡ 农业
¡ 特殊的氨基酸农药如N-月桂酰-L-异戊 氨酸，能防治稻瘟病，又能提高稻米 的蛋白质含量。氨基酸烷基酯及N-长 链酰基氨基酸能提高农作物对病害的 抵抗力，具有和一般杀虫剂一样的效 果。
营养缺陷型回复突变株发酵。
氨基酸生产(3)(1)
¡ （2）添加前体的发酵：通过添加氨基酸的前体或中间产物， 以避免生物合成途径中的反馈抑制，如以吲哚为前体，利用 麦角菌生产色氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸的生产方法
2、酶法：利用酶来制造氨基酸。应用完整 菌体或从微生物细胞抽提的酶类合成氨基酸。 天冬氨酸已于1973年应用完整菌体固定化 进行生产，这是世界上最早应用固定化菌体 的例子。赖氨酸、色氨酸、丙氨酸也可以生 产。
氨基酸生产(3)(1)
E D
A
B
C
F G
优先合成
反馈抑制
在合成途径分枝点处的优先合成
氨基酸生产(3)(1)
¡ 25.2.1.1其他特殊的控制机制 ¡ 1.多终产物控制 ¡ 催化分支合成途径共同部分的初始酶，在仅一种
氨基酸终产物过剩时，完全不受或微弱或部分地反 馈抑制（或阻遏），只是在多数终产物共存下才强 烈地控制。有以下几种情况：
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的生产方法
第三类用抗氨基酸结构类似物突变株，如利用乳糖发酵
短杆菌 的S-(2-氨基乙基）-L-半胱氨酸（AEC,赖氨酸结构类食物） 抗性菌株生产赖氨酸。利用黄色短杆菌的5-甲基色氨酸（5-MT，酪 氨酸结构类似物）抗性菌株生产酪氨酸。
第四类抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型 菌株，如利用乳糖发酵短杆菌的抗AEC腺嘌呤、鸟 嘌呤缺陷型生产赖氨酸。
5、消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用，是通过 使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行。
例：利用抗性突变株消除S－（β－氨基乙酸）－L －半胱氨酸（即AEC）（赖氨酸的结构类似物）与 L－苏氨酸的协同抑制。
氨基酸生产(3)(1)
2020/11/22
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
➢ 近40多年来，国内外在研究、开发和应用氨基酸方面均
取得重大进展，新发现的氨基酸种类和数量已由20世纪 60年代50种左右，发展到20世纪80年代的400种，目 前已达1000多种。其中用于药物的氨基酸及氨基酸衍 生物的品种达100多种。
阻遏蛋白与操纵子基因结合,不 转录mRNA 开关控制 迟缓，粗控制 超高效益
酶活性 终产物浓度 酶构象变化 终产物与控制酶构 象的部位亲和 酶构型变化，活性
中心失活 酶活性大小 迅速，精控制
高效益
氨基酸生产(3)(1)
2、解除反馈阻遏、反馈抑制突变株的选育
诱变
野生型菌株
解除反馈调节突变株
AR-或AOAR-＋AO酶基因突变
（1）生物素、油酸和表面活性剂，引起细胞膜的 脂肪酸成分的改变。
（2）青霉素：抑制细胞壁的合成，由于细胞内外 的渗透压的差异使谷氨酸泄漏出来。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 3、控制旁路代谢
例如：L－异亮氨酸的生物合成 可由L－苏氨酸改为D－苏氨酸途径， 即采用旁路代谢。
解除反馈调节突变株可以大量积累末端产物 筛选方法：
解除Lys反馈调节突变株筛选
野生型菌株 诱变
正常反馈调节型 菌细胞
解除反馈调节突变型
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
25.2.1.1反馈抑制与优先合成
A
B
C
D
E
反馈抑制
反馈阻遏
氨基酸生物合成调节机制的基本模式
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的国内外生产概况
国内生产主要氨基酸生产厂： 天津氨基酸公司、湖北八峰氨基酸公司 生产 规模及产品质量与国外大厂有较大差距。 在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和 发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术， 1991年销售量为二千万瓶，1996年达六千万瓶， 主要厂家有无锡华瑞，北京费森尤斯，昆明康普莱 特，但生产原料都依赖进口。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种
反馈调节作用
1、终产物反馈阻遏和反馈抑制
野生型菌株“A”氨基酸合成操纵子模型
AR
P
O
A结构基因
RNA聚合酶
反馈阻遏
无活性 repressor
A
活性 超过生理需要量
A合成酶系（E1,E2…） 反馈抑制
A
野生型菌株酶合成水平的反馈阻遏
氨基酸生产(3)(1)
增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸。 甜味剂：苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量 二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年 获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸的应用
食品工业：
大豆蛋白的氨基酸组 成影响其营养效价。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
氨基酸发酵受菌种的生理特性和环境条件的影响，对专性 需氧菌来说环境条件的影响更大。 谷氨酸产生菌因环境条件的影响会引起发酵的转换，生成各 种不同的产物。
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
溶解氧：乳酸或琥珀酸←→谷氨酸←→α－酮戊二酸
（通气不足） （适中） （通气过量、转速过快）
NH4+： α－酮戊二酸←→谷氨酸←→谷酰胺
氨基酸生产(3)(1)
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
¡ 氨基酸生物合成的基本调节机制有反馈控 制和在合成途径分支点处的优先合成。
¡ 反馈控制机制如上图，催化合成途径最初 反应A→B的初始酶受终产物E的反馈抑制， 同时，合成途径上各种酶的合成受终产物 E的阻遏。
氨基酸生产(3)(1)
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
¡ ③同功酶控制： 同功酶是指能催化相同的生化反
应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同
存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理
化特性上却存在着差别。 ¡ 同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支代
谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是 由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产 物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用而不致过 剩
¡ 氨基酸的应用
医药工业：
多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢 失调
苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对 骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述 ¡ 氨基酸的应用 ¡ 饲料工业：
¡ 不可缺少的营养性添加剂，一般生长 期添加赖氨酸，产蛋期添加蛋氨酸， 饲料配制时必需计算氨基酸平衡。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
3、提取法：蛋白质水解液中提取。胱氨酸、半胱氨 酸和酪氨酸。 4、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙 氨酸，蛋氨酸和甘氨酸现在仍大量应用合成法。 传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的 成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。近 年来，由于微生物代谢调控理论的研究，使得大部 分氨基酸得以发酵生产。
氨基酸生产(3)(1)
顺序控制：
A
BDEBiblioteka CFGA
B
C
D
氨基酸生产(3)(1)
3.平衡合成：
B
C
E
D×
F G
经分支合成途径生产两种终产物E和G，E和
G取平行合成。E优先合成，E过剩时，反馈
控制与优先合成有关的催化C→D的酶，转
而合成G。G过剩时，可逆转E的反馈控制，
即E的反馈控制为G所抑制，又转为优先合成
野生型菌株酶活性水平的反馈抑制
Gene编码酶
效应物位点 过量A 酶活中心
过量A作用效应物位点，酶构型变化，影响酶活性中心而失活
氨基酸生产(3)(1)
反馈阻遏与反馈抑制比较
反馈阻遏
反馈抑制
控制对象 控制量
控制水平 控制装置
控制装置的 动作
形成控制 控制反应 细胞经济
酶合成 终产物浓度
转录水平 终产物与阻遏蛋白亲和
➢ 氨基酸分为两大类，即蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸。 ➢ 氨基酸中有8种氨基酸人体本身不能合成，只能从食物
的蛋白质中摄取，称为必需氨基酸，它们是L-赖氨酸、 L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨 酸、L-苯丙氨酸和L-蛋氨酸。
➢ 还有两种半必需氨基酸，即精氨酸和酪氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
¡ ①协同（或多价）反馈抑制： 协同反馈抑制： 指
分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共 同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式
氨基酸生产(3)(1)
¡ ②合作（或增效）反馈抑制： 系指两种末端
产物同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多 的反馈抑制作用。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
25.1.2氨基酸的生产方法
1、发酵法 （1）直接发酵
第一类用野生菌株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸，如 谷氨酸、丙氨酸和缬氨酸。
第二类用营养缺陷型突变株直接由糖和铵盐发酵生产氨 基酸，如谷氨酸棒状杆菌的高丝氨酸缺陷型生产赖氨酸； 酪氨酸缺陷型生产苯丙氨酸；苯丙氨酸缺陷型生产亮氨酸； 亮氨酸缺陷型生产缬氨酸。
氨基酸生产(3)(1)
氨基酸生产(3)(1)
¡ ④积累反馈抑制： 每一分支途径的末端产 物按一定百分率单独抑制共同途径中前面 的酶，所以当几种末端产物共同存在时， 它们的抑制作用是累积的。
¡
氨基酸生产(3)(1)
2、顺序反馈抑制：当E过多时，可抑制C→D，这
时由于C的浓度过大而促使反应向F、G方向进行，结果 又造成了另一末端产物G浓度的增高。由于G过多就抑 制了C→F，结果造成C的浓度进一步增高。C过多又对 A→B间的酶发生抑制，从而达到了反馈抑制的效果。 这种通过逐步有顺序的方式达到的调节，称为顺序反 馈抑制
（缺乏） （适量） （过量）
pH： 谷酰胺，N－乙酰谷酰胺←→谷氨酸
（pH5－8， NH4+过多） （中性或微碱性）
磷酸：
缬 氨 酸←→谷氨酸
（高浓度磷酸盐）
生物素： 乳酸或琥珀酸←→谷氨酸
（过量） （限量）
氨基酸生产(3)(1)
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
2、控制细胞渗透性
代谢产物的细胞透性是氨基酸发酵的重要因 素，只有使细胞内的氨基酸渗透到细胞外，才能大 量积累氨基酸。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
25.1.3氨基酸的国内外生产概况
日本和德国为世界主要氨基酸生产国。日本的 味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生 产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸，可直接 用于输液制剂的生产。日本在美国、法国等建立了 合资的氨基酸生产厂家，生产氨基酸和天冬甜精等 衍生物。
E。
氨基酸生产(3)(1)
¡ 4.代谢互锁：从生物合成途径看，是受一 种完全无关的氨基酸的控制。它只是在很 高浓度下（与生理学浓度相比）才能体现 抑制作用，而且是部分性的抑制（阻遏） 作用。
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25.2 氨基酸发酵的代谢控制与育种 25.2.2生产中代谢控制的措施
1、控制发酵的环境条件
¡ 在途径分支点处优先合成的调节机制如下 图，在分支点后，其中的一个终产物E优 先合成，优先合成的关键酶，即催化 C→D反应的酶受E的反馈控制，催化 A→B共用酶受第二个终产物G的反馈控制。 首先，E比G优先合成，E过剩时，反馈抑 制C→D反应的酶，转换为合成G。G过剩 时，催化A→B反应的酶，就会为G所控制。 假如人为让特定氨基酸如G过剩，就会因E 的合成不足而影响细菌生长。
25.1 概述
25.1.1氨基酸的应用
1、食品工业：营养强化剂；鲜味剂；甜味剂。 2、饲料工业：营养强化剂。 3、医药工业：氨基酸输液；氨基酸衍生物；氨基 酸盐。 4、化学工业：洗涤剂；护肤品；人造革。 5、农业：无公害农药。
氨基酸生产(3)(1)
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
食品工业：
强化食品：谷物中缺赖氨酸，苏氨酸，色氨酸、 蛋氨酸。