基因工程菌生长代谢的特点

质粒存在对菌体代谢的影响： 中等拷贝质粒（ 56 拷贝）的工程菌中， 与前体合成有关的酶增加，这些酶的基因大多 受终产物的反馈调节。
高拷贝质粒的工程菌（240拷贝）中，生 长速率和菌体总蛋白合成均减少。这与工程菌 大量前体被利用引起前体不足，从而产生“严 紧反应”有关。
“严紧反应”是当氨酰tRNA不足时, 核糖体在密码子上停留 , 并合成被称为 魔点的ppGpp的结果。
基因工程菌生长代谢的特点
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基因工程菌：将目的基因导入细菌体内使其表达，产
生所需要的蛋白的细菌称为基因工程菌
工程菌培养可通过选用不同的碳源控制
补料和稀释速率等方法来控制菌体的生长。
控制菌体的生长对提高质粒的稳定性、 减少代谢副产物积累、提高外源蛋白产率有 重要意义。
大肠杆菌的蛋白 / 菌体量的比值是基 本恒定的，因而菌体的生长速度反映了蛋 白质的合成速度。
胞，阻止乙酸产生，可提高产量。
二、菌体生长与前体供应的关系 前体：细胞从外界吸收的或在代谢途径中 形成的，可被进一步转变成终点产物的化合物。 在基础培养基中加入氨基酸（小分子前体） 能使菌体比生长率提高，蛋白合成增加。
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基因表达在各个水平的竞争是各个基因互
相竞争共同的前体和催化结构的结果。 基因工程菌质粒的表达需与宿主细胞竞争 共同的前体和催化结构，导致工程菌生长速率 降低。
培养基营养成分 供氧水平 补料 稀释速率 能量代谢 小分子前体的供应 生物大分子的合 成和菌体的生长
• 一、菌体的生长与能量的关系
• 二、菌体生长与前体供应的关系
一、菌体的生长与能量的关系 碳源物质是组成培养基的主要成分。 1.碳源物质为细胞提供能量，当菌体生长 所需能量大于菌体有氧代谢提供的能量时， 菌体会产生乙酸，导致培养基的 pH值下降， 从而影响菌体的生长。适当提高 pH，可减少 乙酸的抑制作用。
2. 分批培养中选择不同的碳源，连续
培养中控制稀释速率等都能一定范围内控制 菌体的生长，从而控制乙酸的产生，减少它
的抑制作用。
3.加入甲硫氨酸和酵母提取物都能减少 乙酸的产生。
4.大肠杆菌中克隆携氧能力的 VHB蛋白
的基因，以提高菌体的氧摄取能力，可提高 菌体比生长速率和菌体密度。
5.采用磷酸乙酰化酶缺陷株作为宿主细
养基中加入小分子前体控制菌体的生长。
ppGpp是一个重要的调控分子。 它的浓度增加会导致在合成mRNA和rRNA时 RNA聚合酶在模板上的移动产生停顿，RNA链延 长速度减慢，使游离的 RNA 聚合酶浓度降低， 严紧控制的启动子如rrnA等的转录减少。
也可能ppGpp 是通过干扰 RNA聚合酶与PL 启 动子专一识别反应。
• 菌体的生长与能量的关系 • 能量不足时，菌体代谢产生乙酸抑制菌体生长。调控 操作参数以控制菌体的生长。适当提高pH值、培养方式、 培养基、代谢工程的方法。 • 菌体生长与前体供应的关系 • 各个基因互相竞争共同的前体和催化结构。在基础培