生物合成途径的代谢调控

末端产物E对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给E， 使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制）， 这样才能有利于菌株积累中间产物C 。
(2) 分支代谢途径：情况较复杂，可利 用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制 积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵 生产中间产物
E A B C D F G
工业发酵的目的：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。 代谢的人工控制：人为地打破微生物的代谢控制体系，使 代谢朝着人们希望的方向进行。 人工控制代谢的手段： 改变微生物遗传特性(遗传学方法）； 控制发酵条件（生物化学方法）；
改变细胞膜透性；
1.遗传学方法
1.1营养缺陷型菌株的应用
• （1）对于直线式代谢途径：选育营养缺 陷性突变株只能积累中间代谢产物 • d • A a B b C c D E •
分支途径——① 赖氨酸发酵:谷氨酸棒杆菌的Hom–
调控理论的实践应用
分支途径——②肌苷酸发酵 （IMP合成途径的代谢调控）
1.2 抗反馈控制突变株的ห้องสมุดไป่ตู้用
★抗反馈控制突变株——是指对反馈抑制不敏感或 对阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。
★抗反馈控制突变株可以从终产物结构类似物抗性 突变株和营养缺陷性回复突变株中获得。 ★获得方法及其原理：
目标产物 赖氨酸
结构类似物 S-（2氨基乙基）-L半胱 氨酸-(AEC) -氨基--羟基戊酸 （AHV) 乙硫氨酸 D-精氨酸 对氟苯丙氨酸
苏氨酸 异亮氨酸
精氨酸 苯丙氨酸
1.3选育组成型突变株和超产突变株
如果调节基因发生突变，以至产生无效的阻遏物而 不能和操纵基因结合，或操纵基因突变，从而造成 结构基因不受控制的转录，酶 的生成将不再需要 诱导剂或不再被末端产物或分解代谢物阻遏，这样 的突变株称为 组成型突变株。少数情况下，组成 型突变株可产生大量的、比亲本高的多的酶，这种 突变株称为超产突变株。
（二）生物化学方法
1. 添加前体绕过反馈控制点：亦能使某种代谢产物大量产生 D B C E
(-) (-)
(-)
A
F
2. 添加诱导剂：从提高诱导酶合成量来说，最好的诱导剂往往 不是该酶的底物，而是底物的衍生物，
3. 发酵与分离过程耦合：
4. 控制发酵的培养基成分：
（三）控制细胞膜渗透性
• 使胞内的代谢产物迅速渗漏出去,解除末端产物的反馈抑制。 1. 用生理学手段—— 直接抑制膜的合成或使膜受缺损 • 如: 在Glu发酵中把生物素浓度控制在亚适量可大量分泌Glu； • 控制生物素的含量可改变细胞膜的成分，进而改变膜透性； • 当培养液中生物素含量较高时采用适量添加青霉素的方法； • 再如：产氨短杆菌的核苷酸发酵中控制因素是Mn2+； Mn2+的 作用与生物素相似。 2. 利用膜缺损突变株 ——油酸缺陷型、甘油缺陷型 • 如:用谷氨酸生产菌的油酸缺陷型，培养过程中，有限制地添 加油酸，合成有缺损的膜，使细胞膜发生渗漏而提高谷氨酸 产量。 • 甘油缺陷型菌株的细胞膜中磷脂含量比野生型菌株低，易造 成谷氨酸大量渗漏。应用甘油缺陷型菌株，就是在生物素或 油酸过量的情况下，也可以获得大量谷氨酸。
(二)、分解途径的代谢调控： • 1、酶的诱导（enzyme induction):
• • 底物或其结构类似物活化与降解有关的酶。 乳糖操纵子学说。
• 2、分解代谢产物阻遏（catabolite repression) ： • 葡萄糖阻遏大量其他诱导酶的合成。
三、代谢的人工控制及其在发酵 工业中的应用