代谢控制发酵复习

试卷题型：
⑴、名词解释：8×4＇
⑵、填空题：22×1＇
⑶、简答题：3×8＇
⑷、综合题：2×11＇
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。

P2
2、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。

P2
3、代谢工程的具体思路：P3
1、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。

P15
3、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。

（2）、选育抗反馈调节的突变株。

（3）、选育细胞膜通透性突变株：使终产物在细胞内不能大量积累而引起反馈调节。

（4）、利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法，解除终产物对关键酶的调节。

（5）、应用遗传工程技术，创造理想的超微生物（构建目的工程菌株）。

（6）、发酵的环境条件的优化。

6、营养缺陷型：就是指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，必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。

P32 最典型例子：高丝氨酸营养缺陷型（Hom﹣）或苏氨酸营养缺陷型（Thr﹣）菌株达到赖氨酸的积累。

7、渗漏缺陷型：就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。

（注：这种突变只是其中某一种酶的活性降低，而不是完全丧失。

不能合成过量的最终产物，故不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累。

）P33
8、代谢控制发酵的基本思想：
⑴、切断支路代谢：①选育营养缺陷型突变株，②选育渗漏缺陷突变株。

⑵、解除菌体自身的反馈调节：
①选育抗类似物突变株（代谢拮抗物抗性突变株）——形成途径：1）变构酶结构基因突变，2）调节基因突变。

P35
②酶活性的利用
③营养缺陷型回复突变株的应用
⑶、增加前体物的合成
⑷、去除终产物
⑸、特殊调节机制的利用：①多种产物控制机制的利用，②平衡合成的利用，
③代谢互锁的利用，④优先合成的变换。

⑹、条件突变株的应用
⑺、选育不生成副产物的菌株
⑻、选育生产代谢拮抗物质的菌株
第三章代谢控制发酵育种的基本技术
1、诱变育种中的几个问题：P61-65
①出发菌株的选择：⑴出发菌株对诱变剂的效应，⑵染色体组倍数对诱变剂的效应。

②细胞悬浮液的制备：⑴同步培养，⑵菌龄，⑶细胞悬浮液浓度，⑷细胞悬浮液的制备。

③诱变剂的选择及处理方法的选择：⑴诱变剂的选择，⑵诱变剂量的选择，⑶诱变剂处理
方法的选择。

④中间培养
2、营养缺陷型的浓缩的方法有：
①青霉素法，②D-环丝氨酸法，③五氯酚法，
④亚硫酸法，⑤制霉菌素法，⑥2-脱氧葡萄糖法，
⑦过滤法，⑧差别杀菌法
注：为了达到淘汰野生型、浓缩缺陷型细胞的目的，不论应用上述哪一种方法，均需对诱变处理后经中间培养的培养物进行如下处理：①饥饿培养，②2倍氮源培养。

3、营养缺陷型菌株的检出方法：①逐个检出法，②夹层培养法，③限量补充法，④影印接种法p68
4、原生质体融合育种的一般步骤：P77
①标记菌株的筛选，
②原生质体的制备：影响因素：
⑴菌体的前处理，⑵菌体的培养时间（一般选择对数生长期的菌体），
⑶酶浓度，⑷酶解温度（一般控制在20-40℃），⑸酶解时间，⑹渗透压稳定剂。

③原生质体的再生，
④原生质体的融合，
⑤融合子的选择，
⑥实用性菌株的筛选。

5、转导：转导作用就是利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。

其中必须具有3个组成部分，即供体，转导噬菌体和受体。

P88
6、转化：转化就是指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。

包括3个步骤，即供体DNA的制备，受体细胞对DNA的吸收及转化子的选择。

P92
第七章糖代谢与控制
1、D-核糖发酵的代谢控制育种：图略（P248）
①出发菌株的选择，
②转酮酶缺陷突变株的分离：
⑴选育不利用D-葡萄糖酸或L-阿拉伯糖的突变株，
⑵选育莽草酸缺陷突变株，
⑶选育L-色氨酸缺陷、L-酪氨酸缺陷、L-苯丙氨酸缺陷、CoQ缺陷、维生素K缺陷或
叶酸缺陷突变株。

③其他标记，
④利用基因工程技术构建核糖工程菌株，
⑤发酵控制。

2、γ-亚麻酸发酵的代谢控制育种思路：图略P271-273
①出发菌株的选择，
②切断或减弱支路代谢，
③解除反馈调节，
④强化能量代谢，
⑤增强前体物的合成，
⑥选育Δ6-脱氢酶活力强的突变株，
⑦选育低温生长突变株，
⑧选育耐高糖的突变株。

第九章氨基酸的代谢控制与发酵
1、赖氨酸发酵：图略P292
①切断或减弱支路代谢，
②解除反馈调节，
③解除代谢互锁，
④改善膜的通透性，
⑤增加前体物的合成，
⑥选育温度敏感突变株，
⑦选育脲酶回复突变株，
⑧利用基因工程技术构建赖氨酸工程菌株。

2、色氨酸发酵：
①切断支路代谢，
②解除自身反馈调节，
③增加前体物，
④切断进一步代谢，
⑤利用基因工程技术构建色氨酸工程菌株，
⑥其他标记。

第十章核酸类物质的代谢控制与发酵
肌苷发酵的代谢控制育种：P366
①出发菌株的选择，
②增加前体物质，
③切断支路代谢：⑴选育Ade﹣菌株，⑵选育Xan﹣或Gu﹣菌株，⑶选育Thi﹣或His﹣
菌株，⑷选育核苷磷酸化酶弱的菌株。

④解除菌体自身的反馈调节：
⑴选育抗腺嘌呤及鸟嘌呤结构类似物突变株，如8-氮腺嘌呤、8-氮鸟嘌呤等抗性突变株，
⑵选育抗腺嘌呤或黄嘌呤的突变株，
⑶选育抗磺胺类药物突变株，如磺胺嘧啶、磺胺哒嗪抗性突变株。

1.什么是操纵子？主要包括那些基因？
2.什么是分解代谢物阻遏？其实质是什么？
3.cAMP是怎样控制酶合成的水平呢？
4.葡萄糖是如何调节细胞内cAMP水平呢？
5.什么是变构酶？简述别构酶调节的机制。

6.什么是脱敏作用？
7.什么是共价调节酶？举例说明共价调节酶对酶活性的调节。

8.反馈抑制（feedback inhibition）
9.反馈阻遏（feedback repression）
10.协同反馈抑制（concerted feedback inhibition）
11.积累反馈抑制（cumulation inhibition）
12.同工酶调节（isoenzyme inhibition）
13.平衡合成（balanced synthesis）
14.优先合成（preferenced synthesis）
15.代谢互锁（metabolic interlack）
16.基本培养基/补充培养基
17.根据D-核糖的生物合成途径及代谢调节机制，阐述D-核糖高产菌的育种思路
18.简述L-色氨酸的代谢调控机制，并论述L-色氨酸高产菌的育种思路，在发酵条件控制中应注意的问题？
19.根据Lys的生物合成途径及代谢调节机制，阐述Lys高产菌的育种思路。