化学微生物学第六章氨基酸谷发酵演示文稿
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将一种或多种异源的或改造后的酶基因与调节 元件一起克隆进目标生物;
使调节元件的作用及培育条件最优化。
氨基酸发酵的代谢控制
控制发酵的条件 控制细胞渗透性 控制旁路代谢 降低反馈作用物的浓度 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用 促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成
这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸 发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵， 还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。
2.3 类似物抗性变异株的方法
用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似 的化合物加入培养基内，使其发生控制作 用，从而抑制微生物的生长。这样，就可 以得到在这种培养基中能够生长的变异株， 而这种变异株正是解除了调控机制的，能 够生成过量的氨基酸。
2.1 用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生 产的一种方来自百度文库。
典型的例子就是谷氨酸发酵。 改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离
子浓度、磷酸浓度，使谷氨酸转向谷氨酰 胺和缬氨酸发酵
2.2 用营养缺陷变异株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成 某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生 物合成在中途停止，不让最终产物起控制 作用。
在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发 酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术 和仿造产品,1991年销售量为二千万瓶,1996年达 六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆 明康普莱特,但生产原料都依赖进口。
据专家估计,到2000年,世界氨基酸产值可达45亿 美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值可 达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。
化学微生物学第六章
氨基酸谷发酵演示文 稿
化学微生物学第六章 氨基酸谷发酵
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白成分 大约20种L-氨基酸构成了数目庞大的各种肽类和蛋
白质，以及生命体。其中8种氨基酸是人体所必需，它们 分别是L-赖氨酸、 L-苏氨政、 L-异亮氨酸、 L-蛋氨酸、 L-苯丙氨酸、L-色氨酸、 L-亮氨酸和L-缬氨酸；另一方面， D-氨基酸也在细菌细胞壁、肤类抗生素和植物中发现。
的基础上发展为营养缺陷变异株、抗药性菌株的育种。 随着重组DNA技术的发展,接合、转导、转染、细胞融
合等手段首先用于体内基因重组,是早期用基因重组方 法构建生产菌株的尝试。 随着载体、受体系统的构建及体外基因重组技术的日 益完善,氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发展。 苏氨酸等的生产菌株被成功地构建并应用于工业化生 产。
调
苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨 髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
4.化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸 纤维。
氨基酸的生产方法
发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷
型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株 发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养 缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株 发酵。
添加前体法
酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制 造氨基酸。
提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨 酸、半胱氨酸和酪氨酸
合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙 氨酸。
传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物 的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目 的。
生产氨基酸的大国为日本和德国。
目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。
氨基酸
α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。 侧链不同，氨基酸的性质不同。
上述氨基酸结构通式具有两个特点：①具有酸性的一 C则O具O有H和不碱对性称的碳一原N子H，2，因为此两是性光电学解活质性；物①质如。果甘R氨≠酸H， (分子式中R＝H)无不对称碳原子，因而无D-型及L-型 之分，其余α-氨基酸的α-碳原子皆为不对称碳，故都有 D-型及L-型2种异构体。氨基酸的D—则或L别是以L-甘 油醛或L-乳酸为参考的。凡α-位上的构型与L-甘油醛 (或L-乳酸)相同的氨基酸皆为L-型，相反者为D-型。
氨基酸的用途
1.食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦
中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二
肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品 1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万 吨。
2.饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3.医药工业： 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失
利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异 亮氨酸、组氨酸和精氨酸。
2.4 体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管内的体外 基因重组方法。
体内基因重组在应用上又称为杂交育种，主要方法 包括：转化、转染、接合转移、转导和细胞融合等， 这都是在细胞内暂时地产生染色体的局部二倍体， 在两条DNA链之间引起两次以上的交叉，是遗传性 重组现象。
氨基酸发酵生产发展的历史回顾
所谓氨基酸发酵,就是以糖类和铵盐为主要 原料的培养基中培养微生物,积累特定的氨 基酸。
这些方法成立的一个重要原因是使用选育 成的氨基酸生物合成高能力的菌株。
菌株的育种
从自然界中筛选有产酸能力的菌株,并建立其培养条件. 在确立突变技术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制
细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在同种或有 近缘关系的微生物之间进行并较难成功。
代谢工程在阐明代谢途径及其调控规律的基础 上，应用重组DNA技术可以改变代谢途径分支 点上的流量或引入新的代谢步骤与构建新的代 谢网络。
其主要步骤为: 鉴定目标代谢途径涉及的酶(特别是限速酶);
取得酶基因，必要时可用蛋白质工程技术，如 定点诱变，基因剪接等，使蛋白具有新的特点 (增强活性或稳定性、解除反馈抑制等);
日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙 是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产 高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生 产。
日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸 生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司, 湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产 品质量还难于与国外抗衡。
使调节元件的作用及培育条件最优化。
氨基酸发酵的代谢控制
控制发酵的条件 控制细胞渗透性 控制旁路代谢 降低反馈作用物的浓度 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用 促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成
这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸 发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵， 还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。
2.3 类似物抗性变异株的方法
用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似 的化合物加入培养基内，使其发生控制作 用，从而抑制微生物的生长。这样，就可 以得到在这种培养基中能够生长的变异株， 而这种变异株正是解除了调控机制的，能 够生成过量的氨基酸。
2.1 用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生 产的一种方来自百度文库。
典型的例子就是谷氨酸发酵。 改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离
子浓度、磷酸浓度，使谷氨酸转向谷氨酰 胺和缬氨酸发酵
2.2 用营养缺陷变异株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成 某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生 物合成在中途停止，不让最终产物起控制 作用。
在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发 酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术 和仿造产品,1991年销售量为二千万瓶,1996年达 六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆 明康普莱特,但生产原料都依赖进口。
据专家估计,到2000年,世界氨基酸产值可达45亿 美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值可 达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。
化学微生物学第六章
氨基酸谷发酵演示文 稿
化学微生物学第六章 氨基酸谷发酵
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白成分 大约20种L-氨基酸构成了数目庞大的各种肽类和蛋
白质，以及生命体。其中8种氨基酸是人体所必需，它们 分别是L-赖氨酸、 L-苏氨政、 L-异亮氨酸、 L-蛋氨酸、 L-苯丙氨酸、L-色氨酸、 L-亮氨酸和L-缬氨酸；另一方面， D-氨基酸也在细菌细胞壁、肤类抗生素和植物中发现。
的基础上发展为营养缺陷变异株、抗药性菌株的育种。 随着重组DNA技术的发展,接合、转导、转染、细胞融
合等手段首先用于体内基因重组,是早期用基因重组方 法构建生产菌株的尝试。 随着载体、受体系统的构建及体外基因重组技术的日 益完善,氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发展。 苏氨酸等的生产菌株被成功地构建并应用于工业化生 产。
调
苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨 髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
4.化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸 纤维。
氨基酸的生产方法
发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷
型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株 发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养 缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株 发酵。
添加前体法
酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制 造氨基酸。
提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨 酸、半胱氨酸和酪氨酸
合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙 氨酸。
传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物 的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目 的。
生产氨基酸的大国为日本和德国。
目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。
氨基酸
α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。 侧链不同，氨基酸的性质不同。
上述氨基酸结构通式具有两个特点：①具有酸性的一 C则O具O有H和不碱对性称的碳一原N子H，2，因为此两是性光电学解活质性；物①质如。果甘R氨≠酸H， (分子式中R＝H)无不对称碳原子，因而无D-型及L-型 之分，其余α-氨基酸的α-碳原子皆为不对称碳，故都有 D-型及L-型2种异构体。氨基酸的D—则或L别是以L-甘 油醛或L-乳酸为参考的。凡α-位上的构型与L-甘油醛 (或L-乳酸)相同的氨基酸皆为L-型，相反者为D-型。
氨基酸的用途
1.食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦
中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二
肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品 1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万 吨。
2.饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3.医药工业： 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失
利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异 亮氨酸、组氨酸和精氨酸。
2.4 体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管内的体外 基因重组方法。
体内基因重组在应用上又称为杂交育种，主要方法 包括：转化、转染、接合转移、转导和细胞融合等， 这都是在细胞内暂时地产生染色体的局部二倍体， 在两条DNA链之间引起两次以上的交叉，是遗传性 重组现象。
氨基酸发酵生产发展的历史回顾
所谓氨基酸发酵,就是以糖类和铵盐为主要 原料的培养基中培养微生物,积累特定的氨 基酸。
这些方法成立的一个重要原因是使用选育 成的氨基酸生物合成高能力的菌株。
菌株的育种
从自然界中筛选有产酸能力的菌株,并建立其培养条件. 在确立突变技术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制
细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在同种或有 近缘关系的微生物之间进行并较难成功。
代谢工程在阐明代谢途径及其调控规律的基础 上，应用重组DNA技术可以改变代谢途径分支 点上的流量或引入新的代谢步骤与构建新的代 谢网络。
其主要步骤为: 鉴定目标代谢途径涉及的酶(特别是限速酶);
取得酶基因，必要时可用蛋白质工程技术，如 定点诱变，基因剪接等，使蛋白具有新的特点 (增强活性或稳定性、解除反馈抑制等);
日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙 是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产 高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生 产。
日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸 生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司, 湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产 品质量还难于与国外抗衡。