代谢控制发酵
代谢控制发酵名词解释
代谢控制发酵名词解释代谢控制是指通过调控细胞内多个代谢途径的活性，以达到对生物体生理状态的调节。
在发酵过程中，代谢控制是实现产物合成和细胞能量供应的关键。
下面我将针对代谢控制和发酵的相关名词进行解释。
1. 代谢（Metabolism）：代谢是指生物体内发生的一系列物质转化过程，涉及能量的产生与消耗以及有机物的合成与降解等。
代谢包括两个相互依赖的过程，即合成（Anabolism）和降解（Catabolism）。
2. 代谢途径（Metabolic pathways）：代谢途径是由一系列相互连接的酶催化反应组成的网络。
它们能够协同合作，将底物转化为产物，并产生能量或合成特定产物。
3. 代谢调节（Metabolic regulation）：代谢调节是通过对代谢途径中关键酶的活性进行调控，以适应环境条件和维持生理平衡的过程。
代谢调节能够使细胞对外部信号做出响应，从而合理分配代谢物，调节能量产生和物质合成。
4. 酶（Enzyme）：酶是催化生物体内化学反应的蛋白质。
在发酵过程中，酶能够加速底物转化的速率，从而促进产物的合成。
5. 代谢产物（Metabolites）：代谢产物是在代谢过程中生成的化学物质。
在发酵中，代谢产物可以是所需的产品（如酒精、酸类），也可以是副产物（如乳酸、CO2等）。
6. 基因调控（Gene regulation）：基因调控是通过对基因表达的调控，实现细胞代谢活动的调节。
在发酵中，通过操纵产物代谢途径上的关键基因，可以调节特定发酵产物的产生。
7. 底物浓度（Substrate concentration）：底物浓度是指代谢途径中反应底物的浓度。
底物浓度的增加或减少会影响酶催化反应的速率，进而影响代谢途径的活性和产物的合成。
8. 产物抑制（Product inhibition）：产物抑制是指在代谢过程中，产物的积累对酶的活性产生抑制作用。
产物抑制是一种重要的负反馈调控机制，可以通过抑制产物合成途径上的酶活性，调节代谢活动。
代谢控制发酵
第一章绪论1、代谢控制发酵：就是利用遗传学的方法或其他生物化学方法，人为地在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累的发酵。
P22、代谢控制发酵的关键：取决于微生物代谢控制机制是否能够被解除，能否打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。
P23、代谢工程的具体思路：P31、改变代谢流：（1）、加速速度限制反应；（2）、改变分支代谢途径的流向；（3）、构建代谢旁路；（4）、改变能量代谢途径。
2、扩展代谢途径和构建新的代谢途径：（1）、引入外源基因，延伸代谢途径；（2）、利用新的底物，构建新的生物合成途径。
第二章代谢控制发酵的基本思想1、微生物细胞的调节机制：P7-9（1）、通过控制基因的酶生物合成的控制机制：①诱导——促进酶的合成；②阻遏——抑制酶的合成，包括：1）终产物阻遏，2）分解代谢物阻遏。
（2）、酶活性的控制机制：①终产物抑制或激活，②通过辅酶水平的活性调节，③酶原的活化，④潜在酶的活化。
（3）、通过细胞渗透性的控制：（根据酶在代谢调节中作用不同分类）①调节酶：变构酶、同功酶、多功能酶。
②静态酶③潜在酶2、脱敏作用：变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性。
注：处理方法：①使变构酶解聚，②基因突变。
P153、反馈抑制的调节类型可以分为以下几种：P18-21 图略（1）、单功能途径中酶活性的调节类型：①前体激活，②补偿性激活。
（2）、多功能途径中酶活性的调节类型：①协作反馈抑制或称多价反馈抑制，②合作反馈抑制，③积累反馈抑制，④顺序反馈抑制，⑤假反馈抑制：指结构类似物的反馈抑制，⑥同功酶4、分解代谢物阻遏：当细胞具有一优先利用的底物（通常是，但并不总是葡萄糖）时，很多其他分解反应途径受到阻遏。
P27 (注：根据葡萄糖效应理解)5、突破微生物的自我调节控制机制，使代谢产物大量积累的有效措施：P31 （1）、应用营养缺陷型菌株。
代谢控制发酵
磷酸盐调节(高于10mmol/L抑制许多抗生素合成)
A抑制酶的作用；B导致细胞能荷变化；C竞争某些金属离子的作用。
代谢工程
• 代谢网络理论：
将细胞的生化反应以网络整体来考虑，而不 是孤立地来考虑。将代谢网络分流处的代谢产物 称为节点，对终产物合成起决定作用的少数节点 称主节点。根据节点下游分支的可变程度，节点 分为柔性、半柔性和刚性三类。 1.改变代谢途径 2.扩展代谢途径 3.转移或构建新的代谢途径
1.改变代谢途径
• 改变分支途径流向，阻断其他产物合成，提高目标 产物产量。 ①加速限速反应
如：头孢霉素C的代谢工程菌的构建。青霉素N积累，下一酶克隆、导
入、产量上升25％；
②改变分支途径流向
提高目的产物支路的酶活性，占据优势、提高产量；
③构建代谢旁路
将抑制物分解或转化成影响小的其他物质；如：乙酸→乙醇（乳酸）。
3.菌种遗传特性的改变
• 抗反馈调节突变株；
抗反馈调节突变株是指一种对反馈抑制不敏 感或对阻遏有抗性的组成型菌株，或兼而有之的 菌株。如苏氨酸发酵：
• 组成型突变株； • 抗性突变株。
次级代谢与次级代谢调节
• 主要包括：抗生素、刺激素、生物碱、 维生素、色素、毒素等。 1.初级代谢和次级代谢
初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消 耗的代谢类型。 生存必需；始终产；不同种，相同；环境敏感性 小；酶专一。 次级代谢：某些生物为避免某种代谢物积累造成不利作 用而产生的一类有利生存的代谢。 并非必需，但有一定价值；某一时产；不同种，不 同；受环境敏影响大；酶专一性不强。
2.次级代谢的调节类型
①酶合成的诱导调节 有些酶也是诱导酶，以底物或底物类似物（内 源、外源）为诱导剂。 ②反馈调节 次级代谢物的自身反馈抑制和反馈阻遏
代谢控制发酵
《代谢控制发酵》复习题1．名词解释代谢控制发酵：所谓代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核苷酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累发酵。
关键酶：参与代谢调节的酶的总称。
作为一个反应链的限速因子，对整个反应起限速作用。
变构酶：有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，使催化活性改变，称为变构酶。
诱导酶：诱导酶是在环境中有诱导物（通常是酶的底物）存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶。
调节子：就是指接受同一调节基因所发出信号的许多操纵子。
温度敏感突变株：通过诱变可以得到在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。
碳分解代谢物阻遏：可被迅速利用的碳源抑制作用于含碳底物的酶的合成，就称为碳分解代谢阻遏。
氮分解代谢物阻遏：可被迅速利用的氮源抑制作用于含氮底物的酶的合成，就称为氮分解代谢阻遏。
营养缺陷型突变菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变菌株。
渗漏突变株：由于遗传性障碍的不完全缺陷，使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失。
因此，渗漏突变菌株能少量的合成某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。
代谢互锁：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而受这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。
平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远远大于b 酶，结果优先合成E。
E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流转向又合成E，如此循环。
（P45图）优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G，由于a酶的活性远远大于b酶的活性，结果优先合成E。
E合成达到一定浓度时，就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。
代谢控制发酵知识点
15、抗生素法：有青霉素法和制霉菌素法等素种。青霉素法适用于细菌，青霉素的抑制细菌细胞壁的生物合成，杀死正在繁殖的野生型细菌，但无法杀死正处于休止状态的营养缺陷型细菌。制霉菌素法则适用于真菌，制霉菌素可与真菌细胞膜上的甾醇作用，从而引起膜的损伤，也是只能杀死生长繁殖着的酵母菌或霉菌。在基本培养基中加入抗生素，野生型生长被杀死，营养缺陷型不能再基本培养基中生长而被保留下来得以浓缩。
41、磷酸盐的作用：①提供某些蛋白质、核酸、ADP、ATP所需磷元素；②缓冲作用。
42、复合反应是可逆的，影响复合反应的条件有：①葡萄糖浓度；②淀粉乳浓度（生产中一般采用10~12°Be18~21％ 这时糖化液纯度90~92％，复合糖7％左右）③酸度和酸的种类。
43、无机酸的选择和用量：目前国内普遍采用催化效能最高的盐酸进行淀粉水解。
4、代谢控制发酵技术：是指应用动态生物化学的知识和遗传学的理论选育微生物突变株，从DNA分子水平上，控制微生物的代谢途径，进行最合理的代谢，积累大量有用发酵产物的技术。
5、发酵工程技术的发展趋势：①利用基因工程等先进技术，人工选育和改良菌种，实现发酵产品产量和质量的提升；②采用发酵技术进行高等动植物细胞培养，具有诱人的的前景；③随着酶工程的发展，固定化技术被广泛应用；④不断开发和采用大型节能高效的发酵装置，计算机自动控制将成为发酵生产控制的主要手段；⑤发酵法生产单细胞蛋白，将是产量最大、最具广阔前景的产业，寄希望于解决人类未来粮食问题；⑥应用代谢控制技术，发酵生产氨基酸、核苷酸；⑦将生物技术更广泛的用于环境工程。
1、生物材料：包括来自自然界的微生物，基因重组微生物，各种来源的动植物细胞，因此，发酵工程是生物工程的主要基础和支柱。
2、初级代谢产物：是指微生物产生的，生长和繁殖所必须的物质。如蛋白质，核酸等。
代谢控制发酵1(1)
从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然 发酵过程，如古代的酿酒技术、酱油、食醋酿造技术等；现代微 生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵，如有机酸发酵工业、 酶制剂工业、生物医药工业等
抗生素发酵也属于代谢控制发酵的范畴，但目前许多发酵试 验还具有很大的盲目性，大部分试验都是靠经验及推测来设计， 通过结果来进行验证。主要原因是由于抗生素属于次级代谢产物， 生物合成途径比较复杂，代谢机理有的目前还没有搞清楚；其次 是由于中间代谢产物种类繁多且时刻处于动态变化之中，而且每 种物质的流向不止一条，这就使得微生物的即时代谢状态很难被 把握，即检测手段缺乏的问题。 如目前我们在头孢菌素C的发酵试验及生产中，常用的一些 检测指标如：PH、总糖、氨氮、溶氧、菌浓、还原糖、空气流 量、罐压、转速等，都与头C的生产速率及最终产量没有直接的 关联，只能作为一种参考指标，不到发酵结束很难准确预测发酵 结果的好坏。例如有些批次效价很低，但各种消耗并不低，各项 检测指标也正常，发酵失败的原因就很难分析（营养物质没有用 于产物的合成）。
代谢控制发酵
1.关于代谢控制发酵的几个概念 2.研究代谢控制发酵的意义 3.主要代谢底物的代谢途径及其联系 4.自然发酵实例 5.代谢控制发酵实例
一.代谢控制发酵的几个概念 1.代谢
代谢也叫新陈代谢，是细胞内发生的各种化学反应的总称， 包括合成代谢和分解代谢两大方面。分解代谢又称异化作用，是指 由复杂的营养物质分解成简单化合物的过程；合成代谢也称同化作 用，是指由简单化合物合成复杂的细胞物质的过程。
利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium aceto-butylicum)在严格嫌气 条件下进行发酵时，其生成途径由葡萄糖发酵生成乙酸、丁酸、 二氧化碳和氢气，当pH值下降至4-4.5时，还原生成丙酮、正丁 醇和乙醇。通常以玉米为原料，利用生产菌分泌的淀粉酶进行边 糖化边发酵。溶剂比例因菌种、原料、发酵条件不同而异。正常 情况下丙酮、丁醇和乙醇的比例为3:6:1。近年来选出的菌种，可 使丁醇产量提高至70%。按发酵方法可分为间隙发酵和连续发酵，
代谢控制发酵
第一章：微生物代谢小结：1、能量代谢是生物新陈代谢的核心2、化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段，依据受体的不同将生物氧化分为三种：呼吸、无氧呼吸和发酵3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP，产能少，生长得率极低4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP，包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和紫膜光合磷酸化三种5、微生物具有固氮作用复习题：1、名词解释：生物氧化：在生物体内，从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。
有氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以分子氧作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程无氧呼吸：微生物在降解底物过程中，将释放出电子传给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，在经电子传递系统传给外源电子受体，以氧化型化合物作为最终电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。
电子传递链（呼吸链）：多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。
生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢，大多由辅酶接受，这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链，逐步传送到氧分子而生成水。
此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。
植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子，完成光合作用中水分解出氧，形成NADPH的过程。
光和磷酸化（循环/非循环）：一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生ATP的磷酸化反应，由于它是一种在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化，故称循环光合磷酸化。
生物固氮：生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。
自生/共生/联合固氮菌：自生固氮菌：独立进行固氮，但并不将氨释放到环境中，而是合成氨基酸；固氮效率较低。
代谢控制发酵
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代谢控制发酵的未来发展趋势
代谢控制发酵的研究热点和难点
代谢调控机制的研究 微生物代谢网络的研究 代谢工程的应用研究 微生物发酵过程的优化和控制
代谢控制发酵的研究趋势和发展方向
代谢控制发酵技术的深入研究：通过基因工程、蛋白质工程等手段，对代谢途径进行精确调 控，提高发酵产物的产量和纯度。
智能化和自动化技术的应用：利用人工智能、大数据等技术手段，实现代谢控制发酵过程的 智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
代谢控制发酵
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代谢控制发酵的基本概念 代谢控制发酵的研究进展
代谢控制发酵的基本概念
代谢控制发酵的定义
代谢途径：控制微生物生长繁殖的过程 发酵过程：利用微生物生产产品的过程 代谢控制发酵：通过控制代谢途径来优化发酵过程 目的：提高产品产量、质量或降低成本等
代谢控制发酵的目的和意义
目的：通过控制代谢过程，提高微生物产品的产量和收率
生物能源和生物材料的研究：利用代谢控制发酵技术，生产生物能源和生物材料，降低对传 统能源和材料的依赖，促进可持续发展。
拓展应用领域：将代谢控制发酵技术应用于医疗、环保等领域，开发新型药物、生物催化剂 等，推动相关领域的发展。
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意义：实现微生物发酵过程的优化和控制，提高生产效率和产品质量 与传统发酵相比的优势：能够更好地控制发酵过程，提高产品纯度和稳 定性 应用领域：医药、食品、化工等领域
代谢控制发酵的研究进展
代谢控制发酵的研究现状
代谢控制发酵的原理介绍
代谢控制发酵的应用案例
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添加标题代谢控制发酵Fra bibliotek技术手段添加标题
代谢控制发酵名词解释
代谢控制发酵名词解释代谢控制发酵是在发酵过程中通过调控代谢途径，使得微生物产物合成提高、副产物减少或消失的一种控制策略。
代谢（Metabolism）指的是一个生物体对外界物质的摄取、吸收、转化和排泄等一系列化学反应的总和。
代谢可分为两个主要部分：合成代谢和能量代谢。
合成代谢是指生物体从较简单的物质合成复杂的有机物质，如蛋白质、核酸、多糖等。
能量代谢则是指生物体通过氧化降解有机物质释放能量。
在酿酒或发酵过程中，发酵菌通过能量代谢将碳源转化为酒精和二氧化碳，同时合成一些副产物或其他附属物质。
控制是指通过调控代谢途径和操作条件，使得发酵过程中所需产物的合成产率和选择性提高，产物分离纯化步骤简化，副产物减少或消失的手段。
代谢控制是通过操作微生物的代谢途径和条件来控制发酵过程中所需产物和副产物的产生和积累情况。
其核心目标是寻找并调控关键代谢途径，使得所需产物的合成路径得到加强、其他途径得到抑制，从而改善产物的产率和质量，减少副产物的生成。
代谢控制包括以下几个主要方面：1.反应物选择性控制：通过调节发酵中的反应物浓度、比例和添加时间，来控制产物和副产物的生成。
这一策略主要是通过供应还原剂、控制氧气浓度、碳源的选择和添加等手段来实现。
2.酶活性和基因表达的调控：通过改变酵母菌或细菌内部关键酶的活性或调节相关基因的表达，并使用遗传工程技术来调控发酵过程中的代谢途径。
例如，通过过表达某一限速酶或降低副产物相关基因的表达，从而提高所需产物的产率。
3.代谢通路调控：通过改变微生物内部代谢途径的通路结构、酶的组合或代谢流量分布，来控制产物的选择性合成。
例如，通过改变代谢通路的路线，将副产物产生的分支途径阻断，从而增加所需产物的合成。
4.发酵条件的优化：通过调节发酵过程中的温度、pH值、搅拌速度、氧气含量等操作参数，来控制发酵过程的代谢行为。
例如，通过调节温度和pH值来改变酵母菌的生长速率和代谢活性，从而影响产物的生成。
代谢控制发酵的原理及应用
代谢控制发酵的原理及应用1. 引言发酵作为一种重要的工业生产过程，广泛应用于食品工业、制药工业、化工工业等领域。
控制发酵过程中的代谢反应是提高发酵产物得率和质量的关键。
本文将介绍代谢控制发酵的原理及其在实际应用中的意义。
2. 代谢控制发酵的原理2.1 代谢途径代谢途径是细胞内各种代谢酶反应所组成的网络。
通过对代谢途径进行控制，可以实现对发酵过程中代谢产物的合成与降解的调控。
•代谢途径的分类：–糖代谢途径：通过调节糖酵解和糖异生途径的活性，实现对碳源代谢的控制。
–脂肪代谢途径：调节脂肪酸合成和降解途径，影响发酵产物的合成。
–氨基酸代谢途径：调控氨基酸的合成和降解，影响蛋白质合成和产物生成。
–核苷酸代谢途径：控制DNA和RNA的合成，对生物体的生长和发育起到重要作用。
2.2 代谢调控策略代谢调控策略是通过对代谢途径内关键酶的调控，实现对代谢产物合成和降解速率的调控。
•调控策略的分类：–底物浓度调控：通过调节底物浓度，影响酶催化反应速率，进而控制代谢产物的生成。
–反馈抑制：通过代谢产物对酶活性的抑制，调节代谢途径内各个酶的活性，从而控制代谢产物的生成。
–遗传调控：通过改变生物体内部基因表达水平，调节代谢途径内酶的含量，进而影响代谢产物的合成速率。
–外部条件调控：例如温度、pH值等环境条件的调控，对代谢产物合成有重要影响。
3. 代谢控制发酵的应用3.1 食品工业在食品工业中，利用代谢控制发酵技术可以实现食品添加剂、发酵食品等的生产。
•食品添加剂的生产：通过控制微生物发酵过程中的代谢途径和代谢产物的合成，可以高效生产食品添加剂，如谷氨酰胺、谷氨酰胺钠等。
•发酵食品的生产：利用代谢控制发酵技术，可以生产出口感好、品质优良的发酵食品，如酸奶、面包等。
3.2 制药工业代谢控制发酵技术在制药工业中有着广泛应用。
•抗生素的生产：通过调控微生物发酵过程中底物浓度、代谢途径和酶活性，可提高抗生素的产量和质量。
•生物药物的生产：通过遗传调控和代谢途径调控，可以实现生物药物的高效合成，如重组人胰岛素和重组人生长激素等。
发酵工程名词简答
发酵工程名词解释与简答一.名词解释：1.发酵工程：是指采用现代工程技术手段，运用微生物旳某些特定功能，或直接把微生物应用于工业生产过程，为人类生产有用产品旳一种技术。
2.代谢控制发酵：人为地变化微生物旳代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累，这种发酵称为代谢控制发酵。
3.次级代谢产物是指微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体物质，合成某些对微生物旳生命活动无明确功能旳物质过程，这一过程旳产物，即为次级代谢产物。
4.营养缺陷型突变株：指某一菌株丧失了合成某种营养物质旳能力，在培养基中若不外加这种营养成分就不能正常生长旳变异菌株。
5.酶活性调整：通过变化酶分子旳活性来调整代谢速度旳调整方式称为酶活性旳调整，是发生在蛋白质水平上旳调整。
6.初级代谢产物：是指微生物从外界吸取多种营养物质，通过度解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要旳物质和能量旳过程。
这一过程旳产物即为初级代谢产物。
7.产物增进剂：是指那些非细胞生长所必须旳营养物，又非前体，但加入后却能提高产量旳添加剂。
8.DE值（葡萄糖值）：体现淀粉水解程度及糖化程度，指葡萄糖（所有测定旳还原糖都当作葡萄糖来计算）占干物质旳百分率。
9.前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去，而其自身旳构造并没有多大变化，不过产物旳产量却因加入前体而有较大旳提高。
9.培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需旳一组营养物质和原料。
同步培养基也为微生物培养提供除营养外旳其他所必须旳条件。
10.发酵生长因子：从广义上讲，但凡微生物生长不可缺乏旳微量旳有机物质，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等均称生长因子11.临界氧浓度：微生物旳耗氧速率受发酵液中氧旳浓度旳影响，多种微生物对发酵液中溶氧浓度有一种最低规定，这一溶氧浓度叫做临界氧浓度。
12.介质过滤除菌：是使空气通过经高温灭菌旳介质过滤层，将空气中旳微生物等颗粒阻截13.发酵热：引起发酵过程温度变化旳原因是发酵过程所产生旳热量，称为发酵热。
代谢控制发酵-第六章 代谢控制发酵实例
(2) 选育渗漏缺陷型突变株 苯丙氨酸和酪氨酸双营养缺陷(或预苯酸缺陷)使得菌株生长
缓慢，因此可选育预苯酸渗漏缺陷型突变株 渗漏缺陷型是一种不完全营养缺陷型，它不会产生过量的末
端产物，因而可以避开反馈调节 但它又能合成微量的末端产物，用来进行生物合成 在培养这种突变体时，可不必在培养基中添加相应的物质，
弱化子
p 解除反馈调节，增强色氨酸合成途径代谢流(通) 解除色氨酸抑制作用：
(1) 选育色氨酸结构类似物(5-氟色氨酸、5-甲基色氨酸) 抗性突变株
变构，失活
酶
色氨酸
问题：诱变后存活的微生物 包括正向突变(想要的)、负 向突变(不想要的)，怎么把 正向突变的筛选出来？
5-氟色氨酸 5-甲基色氨酸
四、青霉素发酵
生物合成途径
四、青霉素发酵
代谢调节
碳分解代谢产物的影响
Ø 青霉素的生物合成受碳分解代谢产物阻遏，如ACV合成 酶，IPN合成酶，酰基转移酶就被阻遏
Ø 葡萄糖可以刺激菌体生长，使作为赖氨酸和青霉素合 成中间体的α-氨基己二酸转向合成赖氨酸，抑制青霉 素的合成
Ø 葡萄糖降低青霉素生物合成的速率和得率还由于葡萄 糖与6-APA之间形成复合物，从而减少了可用于合成青 霉素的中间产物。
Ø 选育单氟乙酸、三氟乙酸敏感突变株 抑制乌头酸梅和异柠檬酸脱氢酶活性。若菌体对药品 敏感，说明该突变株的乌头酸酶和异柠檬酸酶活力低或 含量少
Ø 选育强化CO2固定反应的突变株 氟丙酮酸敏感、天冬氨酸缺陷、羧化酶基因克隆
Ø 强化柠檬合成酶
一、柠檬酸发酵
发酵控制
Ø 控制Mn2+和NH4+浓度，解除柠檬酸对PFK的抑制，使EMP 畅通无阻
第二章：代谢控制发酵的基本思想
• 2．平衡合成的利用
底物 A经分支合成途径生成两种终产物 E与 G，由于酶 a活 性远远大于酶b，结果优先合成E。E过量就会抑制酶a，使 代谢转向合成G。G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制 作用，结果代谢流转向又合成E。
• 3．代谢互锁的利用 • 所谓代谢互锁．就是从生物合成途径来看，似乎 是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较 高浓度下才发生，而且这种抑制作用是部分性的， 不完全的。
第二章：代谢控制发酵的基本思想
• 目的 了解微生物细胞的调节机制、掌握代谢 控制发酵的基本思想及微生物代谢控制 发酵的措施 • 内容 微生物细胞的调节机制、代谢控制发酵 基本思想及微生物代谢控制发酵措施 • 重点 反馈反馈抑制与反馈阻遏、反馈调 节的解除 • 难点 反馈反馈抑制与反馈阻遏 • 学时 3
• 二 酶合成的调节机制 • 1、 反馈阻遏与诱导作用的概念 • 反馈阻遏：在微生物合成体系中，代谢产物抑制 酶的生物合成。 • 诱导作用：在微生物合成体系中，代谢产物诱导 酶的生物合成。
• 2、 反馈阻遏和诱导作用理论（操纵子学说） • A 操纵子由细胞的操纵基因和结构基因组成。 • B 结构基因能转录遗传信息，合成相应的mRNA，进而 翻译合成特定的酶。 • C 操纵基因能控制结构基因作用的发挥 • D 调节基因能产生一种细胞质的阻遏物，该阻遏物与酶 促反应阻遏物（通常是终产物）结合时结构改变。和操 纵基因的亲和力变大，使有关的结构基因不能合成 mRNA，使酶的合成受到阻遏。 • E 诱导物也能和细胞质阻遏物结合，使其结构改变，减 少与操纵基因的亲和力，使操纵基因恢复自由，进而使 结构基因进行转录，合成相应的mRNA，进而翻译合成 特定的酶。
• 七、选育不生成副产物的菌株 工业上，为了选育优秀的生产菌株、除突破微生 物原来的代谢调节外,必要时还应附加如下突变. • (1)有共用前体物的其他分支途径或目的产物是其 他产物生物合成的前体物时，应附加营养缺陷型， 切断其他分支途径或目的产物向其他产物合成的 代谢流。 • (2)存在有目的产物分解途径时，应选育丧失目的 产物分解酶的突变株。 • (3)当有副生产物，持别是有不利于目的产物精制 的副生产物时，应设法切断副生产物的代谢流。 • 八、选育生产代谢拮抗物质的菌株
发酵制品学代谢调控发酵机制培训课件
有过量的NH4+ 存在，-酮戊二酸经氧化还原共轭氨基化反应而 生成谷氨酸却不形成蛋白质，从而分泌泄漏于菌体外；
同时，谷氨酸生产菌应不利用体外的谷氨酸，使谷氨酸成为最
终产物。
发酵制品学代谢调控发酵机制
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从前图还可以看出： 生产菌株还应该具有生物素合成缺陷、油酸合成
缺陷和甘油合成缺陷等特点。
发酵制品学代谢调控发酵机制
发酵制品学代谢调控发酵机制
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2. 谷氨酸代谢调节机制
①谷氨酸脱氢酶 ②-酮戊二酸脱氢酶 ③磷酸烯醇丙酮酸羧化酶 ④柠檬酸合成酶
NH4+
在黄色短杆菌中谷氨酸、天冬氨酸生物合成的调节机制
发酵制品学代谢调控发酵机制
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▪ 在微生物的代谢中，Glu比Asp优先合成； 合成过量时则抑制谷氨酸脱氢酶，使代谢转向合成Asp； Asp过量时反馈抑制PEP羧化酶的活力，停止合成草酰乙酸。
发酵制品学代谢调控发酵机制
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在黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等微生物中，AK是单一的， 并且受Lys 和 Thr的协同反馈抑制，反馈调节易于解除，使 育种简单化，所以常常被用作氨基酸发酵育种的出发菌株。
黄色短杆菌的AK受Lys和Thr协同反馈情况
发酵制品学代谢调控发酵机制
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▪ 乳糖发酵短杆 菌中赖氨酸及其 前体物生物合成 的代谢调节
▪ NH4+的导入不仅仅证明Glu是氮素同化发酵，它还会抑制 Glu生成的逆反应，因此当NH4+存在时，葡萄糖的消耗速度 很快， Glu的生成很高；但是当生物素充足时，NH4+几乎 不影响糖代谢。
发酵制品学代谢调控发酵机制
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• Glu生产菌大多是生物素缺陷型，发酵时控制生物素亚适 量，使细胞变形拉长，改变了细胞膜的通透性引起代谢失 调使Glu得以积累。
代谢控制发酵课程设计
代谢控制发酵课程设计1. 概述在本次课程设计中，我们将探索代谢控制发酵过程中的关键参数，以及如何通过调节这些参数来优化发酵生产。
代谢控制发酵是一种基于生物体的代谢特点来控制发酵生产的方法。
其中，掌握适宜的控制方法并优化调整参数，可以提高发酵的效率和纯度。
本次课程设计将包括以下内容：•代谢反应的基本概念•代谢物作为调节因素的作用•代谢监测和控制方法2. 代谢反应的基本概念代谢反应是生物体内化学反应的总称。
代谢反应分为两大类：异化和同化反应。
异化反应是将有机物质通过代谢将其转化为无机物或有机酸、酮，而同化反应是将有机物与无机物进行结合，即生物体合成新的有机物的化学反应。
在发酵过程中，分解代谢物——即异化作用——是产生最终产物的前提。
因此，了解代谢物的结构和分解途径，可以有效地提升发酵产量和产物纯度。
3. 代谢物作为调节因素的作用发酵过程中，代谢物的含量及其比例对发酵的特性有非常大的影响。
代谢物既可以影响发酵产物的种类和数量，也可以影响发酵细胞的生长和代谢。
因此，在发酵过程中，合理控制代谢物含量和比例，可以提高发酵效率和产物纯度。
在代谢物中，氮源、碳源和磷源是三个最重要的成分。
其中，氮源对于细胞代谢、细胞结构和产物形成都有重要影响；碳源则是发酵产物的主要成分，对于产物的纯度和数量也有巨大的影响；磷源在细胞质膜和核酸合成中扮演着重要角色，在代谢调控中也举足轻重。
4. 代谢监测和控制方法如何监测和控制代谢物含量和比例，是优化发酵生产的重要手段。
目前，常见的发酵监测方法有：•发酵过程中产物浓度的测定•细胞生长状态监测•关键代谢物质浓度的测定这些监测手段可以在发酵过程中实时监测关键参数，及时调整反应条件，保证发酵过程的高效率和稳定性。
关于监测手段的具体使用方法，则需要根据不同的发酵工艺和需求进行调整。
例如，在制酸发酵过程中，可采用光学密度、pH值、酸度和细胞干重等参数进行监测。
另外，在发酵过程中，控制发酵瓶内环境的温度、pH值和氧气含量也有重要作用。
代谢控制发酵名词解释
代谢控制发酵名词解释
代谢控制发酵是一种生物工程技术，旨在通过调控微生物的代谢过程，使其能够高效地生产目标化合物。
在传统的发酵过程中，微生物通常在一定的培养基中生长并产生代谢产物。
然而，由于微生物的代谢途径是非常复杂的，导致产物的产量和质量难以得到有效控制。
代谢控制发酵的目标是通过对微生物代谢过程的调控，实现产物的高产和高纯度。
这一技术的核心在于通过对微生物的基因组进行工程改造，调节关键酶的表达水平，从而改变代谢途径，提高目标产物的产量。
在代谢控制发酵中，首先需要对微生物的代谢途径进行深入的研究和了解，包括代谢产物的合成途径、限速酶等。
然后，通过基因工程技术对微生物基因组进行改造，例如通过插入外源基因或删除某些基因，从而改变微生物的代谢途径和产物的合成过程。
此外，还可以通过优化培养条件，如调整pH值、温度和培养基组分等，来进一步提高产物的产量和质量。
代谢控制发酵在生物制药、食品工业和能源生产等领域有着广泛的应用。
通过该技术，可以有效提高目标产物的产量和质量，降低生产成本，减少对环境的影响。
同时，代谢控制发酵也为新型生物材料和生物能源的开发提供了新的途径。
总之，代谢控制发酵是一种利用基因工程技术来调控微生物代谢过程的生物工程方法。
它可以通过改变微生物的基因组，调节代谢途径和培养条件，实现高效生
产目标产物的目标。
这一技术的应用前景广阔，对于提高生产效率、降低成本、保护环境等方面都具有重要的意义。
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第一章
1、
2、
3、研究任务：随机发酵~人为控制发酵
依赖分解代谢的发酵~依赖合成代谢的发酵
盲目育种~定向育种
4、五字策略：进、通、节、堵、出
5、代谢工程的概念：利用分子生物学原理系统分析代谢途径，设计合理的遗传修饰战略，从而优化
细胞生物学特征
第二章
6、代谢体系组成（及之间联系）：
7、辅酶（及辅酶再生）：
8、重要的辅酶：NAD——电子受体NADPH——提供还原力
FMN、FAD——电子传递泛酸、辅酶A——促乙酰化硫胺素（VB1）——脱羧吡哆醛（VB6）——转氨、脱羧、消旋生物素（VH）——羧化、CO2固定叶酸——转移一碳基团
9、发酵呼吸的区别：
10、途径（生理功能及在发酵上的作用）：
（1）EMP：
（2）HMP:
（3）ED：
？？？？？？？？？？？
11、呼吸作用和发酵作用（概念、区别）：
12、发酵（狭义）概念：↑
13、能量转换：
（1）底物水平磷酸化
（2）氧化磷酸化
13、呼吸链概念：
（氧化磷酸化中的计算？？？？？？？）14、耗能代谢：
（1）
（2）TCA
15、回补途径：
16、氨基酸合成（及前体）：
第三章
17、代谢调节概念：？？？？？
18、原核生物代谢调节位点：？？？？？
19、酶、细胞水平调节包括：
（1）酶合成的调节的概念、实质：（2）包括3种：
（3）操纵子概念：（4）正、负调控概念（了解）：
（5）正、负调控例子：
负调控：乳糖操纵子
正调控：麦芽糖操纵子
正、负调控：阿拉伯糖操纵子
（6）组合型突变株概念及筛选：
（7）分解代谢物阻遏概念、实质及如何克服：
20、弱化子概念：
21、酶活性调节概念：变构（别构）调节：。