赖氨酸生物合成途径

天冬氨酸
①
天冬氨酰磷酸
天冬氨酸-β-半醛 ② ③ 二氢吡啶-2，6高丝氨酸 二羧酸
④
高丝氨酸 磷酸 苏氨酸
⑤
O-琥珀酸 高丝氨酸
赖氨酸
蛋氨酸
反馈抑制 阻遏
异亮氨酸
优先合成
三、赖氨酸生产菌的育种途径
出发菌株的选择 — 代谢调节比较简单的细 菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发 酵短杆菌等） 1、优先合成的转换：渗漏缺陷型的选育
如果降低高丝氨酸脱氢酶活性，则优先合成赖 氨酸。
2、切断支路代谢：营养缺陷型的选育
3、抗结构类似物突变株（代谢调节突变株） 类似物中，以AEC效果最佳。
通过诱变，使编码天冬氨酸激酶的结构基因发生突变，使
天冬氨酸激酶对赖氨酸及结构类似物不敏感，既使苏氨酸过
量，该激酶也不与赖氨酸或类似物结合，但酶的活性中心不 变。
4、解除代谢互锁 在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成 与亮氨酸之间存在代谢互锁，赖氨酸生物合 成分支的第一个酶（DDP合成酶）受亮氨酸的 阻遏。 解除这一代谢互锁的方法:
①选育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗AEC的赖 氨酸的生产菌为出发菌株，经诱变得抗AEC兼 亮氨酸缺陷型菌株
②选育抗亮氨酸结构类似物突变株 从遗传上解除亮氨酸对DDP合成酶的阻遏 ③选育对苯醌或喹啉衍生物敏感株 5.增加前体物的合成和阻塞副产物的生成
第五章
氨基酸发酵机制
第一节
氨基酸生物合成的调节机制
（一）反馈抑制与优先合成
ALeabharlann Baidu
B
C
D
E
反馈抑制
反馈阻遏
氨基酸生物合成调节机制的基本模式
E D
A
B
C
F G
优先合成
反馈抑制
在合成途径分枝点处的优先合成
• （二）其他特殊的控制机制 • 1.多终产物控制 • 催化分支合成途径共同部分的初始酶，在仅
一种氨基酸终产物过剩时，完全不受或微弱或
前体：丙酮酸、 草酰乙酸、 天冬氨酸 关键酶：天冬氨酸激酶
方法： ①选育丙氨酸缺陷型
②选育抗天冬氨酸结构类似物突变株
③选育适宜的
CO2固定酶 TCA循环酶
活性比突变株
6.改善细胞膜的透过性 7.选育温度敏感突变株 8.应用细胞工程和遗传工程育种
9.防止高产菌株回复突变
• 作业： • 选育高产高丝氨酸生产菌的育种途径 （包括出发菌株的选择、生物合成途径、 代谢调控机制、育种的遗传标记等）
第二节谷氨酸的发酵机制 一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制
1、EMP途径、HMP途径 谷氨酸生产菌存在着两种代谢途径：EMP、HMP ； EMP/HMP=10/90。 2、TCA、DCA和CO2固定作用 1）.TCA环（三羧酸循环） 2）.DCA环（乙醛酸循环） 3）.CO2固定 PEP+CO2+GDP PEP羧化酶 草酰乙酸+GDP CO2 苹果酸脱氢酶 苹果酸酶 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 CO2 NAD+ NADH+H+
第三节
赖氨酸生物合成途径及代谢调节机制
一、赖氨酸生物合成途径(见P77页） 二、细菌中赖氨酸生物合成的调节机制 黄色短杆菌赖氨酸生物合成机制要简单 些（诱变育种容易一些，实际应用较多）
葡萄糖 磷酸烯醇丙酮酸 ① 丙酮酸 草酰乙酸
②
乙酰CoA 天冬氨酸 柠檬酸
α-酮戊二酸 ③
谷氨酸
反馈抑制 增强反馈抑制 优先合成 逆转反馈抑制
3、氨的导入
①α-酮戊二酸还原氨基化→谷氨酸
氨的导入有三种方式 ②由天冬氨酸或丙酮酸通过氨基 转移，将氨基转给α-酮戊二酸 ③谷氨酸合成酶途径
二、
细胞膜通透性控制
①α-酮戊二酸脱氢酶活性极低或缺失 ②谷氨酸脱氢酶活性很高， 不被低浓度的谷氨酸抑制 ③细胞膜对谷氨酸的通透性高
谷氨酸生产菌的 主要生化特点
部分地反馈抑制（或阻遏），只是在多数终产
物共存下才强烈地控制。有以下几种情况：
• ①协同（或多价）反馈抑制： • ②合作（或增效）反馈抑制： • ③同功酶控制： • ④积累反馈抑制：
2.顺序控制：
A
B
C
D F
E
G
A
B
C
D
3.平衡合成： E D B C F
×
G
4.代谢互锁：从生物合成途径看，是受一种 完全无关的氨基酸的控制。它只是在很高浓 度下（与生理学浓度相比）才能体现抑制作 用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。