L-精氨酸的代谢生产研究

5、L-精氨酸对肿瘤诱导 及发生过程的抑制作用 （L-精氨酸可能是通过促 进机体对肿瘤识别和抗肿 瘤的反应来发挥作用）
二、精氨酸合成及调控研究
20 世纪六七十年代国外以酿酒酵母和粗糙 脉孢菌2 种模式生物作为研究对象，对 精氨酸合成做了广泛研究。 精氨酸的合成过程一般可分为3个主要部 分: 由谷氨酸经一系列酶作用形成鸟氨酸， 氨甲酰磷酸的合成，鸟氨酸与氨甲酰磷 酸合成精氨酸。
L-精氨酸的代谢生产研究
目
一. 二.
三.
录
L - 精氨酸简介
L-精氨酸合成及调控研究 L - 精氨酸发酵代谢控制育种
一、 L - 精氨酸简介
• L - 精氨酸是人体和动物体内的半必需氨基酸,也是生物 体尿素循环的一种重要中间代谢物,在食品和医药工业上 具有广泛的用途。 • 在生化方面，精氨酸是尿素循环及合成聚胺、肌酸的代 谢中间物，也是合成胞浆蛋白与核蛋白的前体。
• •
源自文库
1.乙酰谷氨酸合成酶 2.乙酰谷氨酸激酶
•
3.乙酰谷氨酸半醛脱 氢酶
4.乙酰鸟氨酸转氨酶 5.乙酰鸟氨酸酶 6.鸟氨酸转氨甲酰酶 7.精氨琥珀酸合成酶 8.精氨琥珀酸酶
• • • • •
• 1.鸟氨酸的合成 • 乙酰-CoA 被转移给谷氨酸后，便在精氨酸合成途径
中合成一系列的乙酰化的中间物，它们可被合成鸟氨酸的 酶特异性识别而进入精氨酸途径，非乙酰化的会进入脯氨 酸合成途径。
谢谢！
三、L - 精氨酸发酵代谢控制育种
• 根据精氨酸的生物合成途径及代谢调节 机制可知:精氨酸是非支路代谢途径的终产 物,并且精氨酸本身是其合成代谢的调节因 子,所以精氨酸发酵不能用阻断代谢流或选 育营养缺陷型菌种发酵方法。
A、解除菌体自身的反馈调节
• 精氨酸的生物合成受其自身的反馈抑制和反馈阻遏, 选育结构类似物抗性变异株,以解除精氨酸自身的反馈调 节,使精氨酸得以积累。 由图可以看出,谷氨酸是精氨酸生物合成的前体物,因 此,选育氟乙酸抗性、氟柠檬酸抗性、重氮丝氨酸抗性等 有利于谷氨酸积累的突变株,可增大谷氨酸的合成,从而有 利于精氨酸产量的提高。
• 2.氨甲酰磷酸的合成
• 利用氨基氮，2mol 三磷酸腺苷( ATP) Mg2 + ， 碳酸氢盐合成氨甲酰磷酸、无机磷酸和ADP。
• 3.鸟氨酸与氨甲酰磷酸合成精氨酸 • 鸟氨酸氨甲酰基转移酶催化氨甲酰磷酸的氨甲
酰基转移到鸟氨酸的δ-氨基上，生成瓜氨酸和无 机磷酸。 • 在精氨琥珀酸合成酶，进而释放出精氨酸琥珀 酸，精氨琥珀酸经一步裂解酶催化的可逆反应生 成精氨酸和延胡索酸。
L - 精氨酸合成途径的调控
• L - 精氨酸合成途径的调控体系是一个负控制 阻遏体系,与精氨酸生物合成有关的结构基因形成 精氨酸调节子,精氨酸合成有关的八个酶是由九个 基因所编码,这九个基因组成五个操纵子,它们可以 接受同一个调节基因argR 发出的信号,从而进行 协调活动。
•
调节基因argR 所编码的阻遏物蛋白必须与辅阻遏物 精氨酰- tRNA 结合才能被活化,活性的阻遏物蛋白复合 物阻遏精氨酸调节子的转录。 • 在大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等微生物中,精氨酸生 物合成途径中的第1 个酶—乙酰谷氨酸合成酶受精氨酸 的反馈抑制,其余各个酶均受精氨酸的反馈阻遏;而在谷 氨酸棒杆菌、酵母等微生物中,精氨酸生物合成途径中 的第2个酶—乙酰谷氨酸激酶受精氨酸的反馈抑制,其余 的酶受精氨酸的阻遏。
• B、增加前体物的合成
•
• C、切断进一步的代谢途径 • 由于精氨酸是生物体尿素循环的中间 代谢产物,所以精氨酸在精氨酸酶的作用下 进一步降解为瓜氨酸和尿素。要积累精氨 酸, 需切断或减弱精氨酸向下一步的代谢途 径,如选育丧失精氨酸分解能力的突变株。
精氨酸生产所存在的问题
• 优良的精氨酸高产菌株是发酵工业应用 的基础，因此选育高产菌是研究的重点。目 前，精氨酸发酵生产遇到了难以获得优良菌 株的瓶颈，传统选育手段已很难满足当前的 趋势。 • 国内也做了很多构建工程菌的研究，目 前产量仍然未达到工业应用水平。近些年真 菌资源已被广泛重视，很多真菌被应用于发 酵生产，在产精氨酸菌种选育的研究中很少 使用真菌，因此可以考虑以真菌来选育高产 精氨酸菌种是今后的研究方向。
在食品领域:
• 1、L-精氨酸-L-谷氨酸盐可以作为忌钠患 者的调味品； • 2、L-精氨酸可以添加到运动饮料中来提 高运动员的耐力、爆发力及快速反应能力 。 • 例：可口可乐公司推出的“阿格里乐”运 动饮料便是含0.02%精氨酸的饮品； • 3、以 L-精氨酸为原料制备的阳离子表面 活性剂具有抗菌性强，毒性低等特点，是 食品化妆品等的优良防腐剂
医药领域：
1、L-精氨酸是体内合成NO的前提物质 ，是血管舒张因子具有抗粥样动脉硬 化、调节血压的功能； 2、L-精氨酸是临床上复方氨基酸输液 的主要成分之一，广泛用于病毒性肝 炎的治疗，效果显著； 3、L-精氨酸还可以提高人体生长荷尔 蒙(HGH)延缓衰老; 4、L-精氨酸对几个内分泌腺具有强有 力地促进激素分泌作用;