Lys代谢控制发酵
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被检测 氨基酸 Ala Arg Asp Leu Ser 抑制剂 L-氨基乙基磺酸 氨基乙基磺酸 高丝氨酸 β－羟基天冬氨酸 － 2-氨基 甲基乙酸 氨基-4-甲基乙酸 氨基 α－氨基丝氨酸 － 指示菌 普通变形杆菌 E.coli B 胚芽乳杆菌ATCC 8014 胚芽乳杆菌 E.coli ATCC 9723 啤酒足球菌ATCC 8042 啤酒足球菌
原理：指示菌在抑制剂存在条件下生长， 原理：指示菌在抑制剂存在条件下生长，证明存在解除抑 制剂；指示菌不生长，证明不存在解除抑制剂。 制剂；指示菌不生长，证明不存在解除抑制剂。用氨基酸的结 构类似物作指示菌生长抑制剂， 构类似物作指示菌生长抑制剂，通过指示菌是否生长而判断是 否存在解除抑制剂氨基酸。 否存在解除抑制剂氨基酸。
合成酶反馈阻遏互锁调节） （加Hse，限量加 ，限量加Leu，免除 ，免除Leu对DDP合成酶反馈阻遏互锁调节） 对 合成酶反馈阻遏互锁调节
3. Lys 代谢控制发酵
菌种的遗传改造 (1)切断支路代谢 切断支路代谢——Hse营养缺陷型(Hse-)菌 Hse营养缺陷型 (1)切断支路代谢 Hse营养缺陷型(Hse 株筛选 选育Hse脱氢酶缺失的Hse 菌株， Hse脱氢酶缺失的 选育Hse脱氢酶缺失的Hse-菌株，使代 谢流向Lys合成，控制Hse添加量， Lys合成 Hse添加量 谢流向Lys合成，控制Hse添加量，既满足 菌体对Met Thr和Ile生长需要又不形 Met、 生长需要又不形Thr 菌体对Met、Thr和Ile生长需要又不形Thr Lys对Asp激酶的协同反馈抑制 积累Lys 激酶的协同反馈抑制， 和Lys对Asp激酶的协同反馈抑制，积累Lys 长出菌落 -菌株选育解除Lys反馈抑制突变株 (2)用 菌株选育解除Lys Lys反馈抑制突变株 (2)用HseHse Lys反馈抑制 (Hse-, AECr) 反馈抑制
(4) Lys 生产菌种遗传标记及 生产菌种遗传标记及Lys产量 产量
谷氨酸棒杆菌 Hse－ Hse－AECR 42g/L K.Nakyama 13g/L 中山清（日本） 中山清（日本）
黄色短杆菌 Hse－AECRCSIFps I.shiio 51g/L (CSI:柠檬酸合成酶抑制；Fps：氟代丙酮酸敏感 柠檬酸合成酶抑制； 氟代丙酮酸敏感) 柠檬酸合成酶抑制 黄色短杆菌 AIII Hse-AECr 55g/L 徐所维 50-
3. Lys 代谢控制发酵
菌种的遗传改造 (1)切断支路代谢 切断支路代谢——Hse营养缺陷型(Hse-)菌 Hse营养缺陷型 (1)切断支路代谢 Hse营养缺陷型(Hse 株筛选 选育Hse脱氢酶缺失的Hse 菌株， Hse脱氢酶缺失的 选育Hse脱氢酶缺失的Hse-菌株，使代 谢流向Lys合成，控制Hse添加量， Lys合成 Hse添加量 谢流向Lys合成，控制Hse添加量，既满足 菌体对Met Thr和Ile生长需要又不形 Met、 生长需要又不形Thr 菌体对Met、Thr和Ile生长需要又不形Thr Lys对Asp激酶的协同反馈抑制 积累Lys 激酶的协同反馈抑制， 和Lys对Asp激酶的协同反馈抑制，积累Lys 长出菌落 -菌株选育解除Lys反馈抑制突变株 (2)用 菌株选育解除Lys Lys反馈抑制突变株 (2)用HseHse Lys反馈抑制 (Hse-, AECr) 反馈抑制
1、营养缺陷型补充营养检测法 、
His产生菌 产生菌 影印接种 大量UV照射 大量 照射 细胞死亡 鉴定生长区
丰富细菌 培养基平板分离
产氨基酸培养基
基本培养基 E. coli His－ 混合上层培养基
鉴定菌： 鉴定菌：E.coli各种氨基酸营养缺陷型 各种氨基酸营养缺陷型
2、可逆抑制测定法 、
不生长 β-2-噻吩丙氨酸（抑制剂） 噻吩丙氨酸（抑制剂） 噻吩丙氨酸 ＋ 培养基 L-苯丙氨酸（解除抑制剂） 苯丙氨酸（解除抑制剂） 苯丙氨酸 枯草杆菌 指示菌） （指示菌） 生长
Asp 天冬氨酸 Asp 激酶 天冬氨酸-P
天冬氨酸-β –半醛 Hse脱氢酶 DDP合成酶 高丝氨酸 合成酶 O-琥珀酰-高丝氨酸 高丝氨酸-P 二氢吡啶-2,6-二羧酸
赖氨酸(Lys) 苏氨酸 （Thr） Thr脱氢酶
蛋氨酸 (Met)
异亮氨酸（Ile）
(1) Asp三分支途径优先合成 三分支途径优先合成Met，后合成 三分支途径优先合成 ，后合成Thr、 、 Ile，最后合成 ，最后合成Lys (2) Thr和Lys对Asp激酶有协同反馈抑制 和 对 激酶有协同反馈抑制 (3) Thr对Hse脱氢酶有反馈抑制 对 脱氢酶有反馈抑制 (4) Ile对Thr脱氢酶有反馈抑制 对 脱氢酶有反馈抑制 (5) Met对O-琥珀酰高丝氨酸合成酶有反馈阻 对 琥珀酰高丝氨酸合成酶有反馈阻 遏
-ห้องสมุดไป่ตู้
Hse-
诱变
Hse-抗Lys反馈抑制 反馈抑制 基本培养基＋ 高浓度)＋ 基本培养基＋Hse(高浓度 ＋ 高浓度 AEC(Lys结构类似物 结构类似物) 结构类似物
Hse-, AECr：解除 激酶反馈抑制的Hse营养缺陷型 ：解除Lys对Asp激酶反馈抑制的 对 激酶反馈抑制的 营养缺陷型 双突变株，不论添加Hse浓度高低，皆不会出现 浓度高低， 双突变株，不论添加 浓度高低 皆不会出现Thr+Lys协 协 同反馈抑制，大量积累Lys 同反馈抑制，大量积累
(4) Lys 生产菌种遗传标记及 生产菌种遗传标记及Lys产量 产量
谷氨酸棒杆菌 Hse－ Hse－AECR 42g/L K.Nakyama 13g/L 中山清（日本） 中山清（日本）
黄色短杆菌 Hse－AECRCSIFps I.shiio 51g/L (CSI:柠檬酸合成酶抑制；Fps：氟代丙酮酸敏感 柠檬酸合成酶抑制； 氟代丙酮酸敏感) 柠檬酸合成酶抑制 黄色短杆菌 AIII Hse-AECr 55g/L 徐所维 50-
枯草杆菌生长区 L-丙氨酸产生菌 丙氨酸产生菌 上层培养基 有指示菌 影印接种 有抑制剂
丰富细菌 培养基平板分离
产氨基酸培养基
枯草杆菌生长区对 应菌落目的菌
可逆抑制测定方法： 可逆抑制测定方法：
根据特异性解除抑制剂对指示菌生长抑制， 根据特异性解除抑制剂对指示菌生长抑制，让指示 菌生长而检测氨基酸的方法 适用于检测氨基酸的可逆性抑制剂测定法
Glc
CO2 CO2 AC-coA 丙酮酸 草酰乙酸 羧化酶 天门冬氨酸 （Asp） ）
合成酶 柠檬酸
反 反 馈 阻 遏
异柠檬酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 氨酸 Glu 酶 酶 顺乌头酸
馈 抑 制
二、生物素对代谢的调控作用
• Glu产生菌主要生理生化特性 Glu产生菌主要生理生化特性
生物素对CO2固定反应的影响 生物素对CO2固定反应的影响 CO2 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2 CO2固 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2固 定反应，据报道，生物素大过量时（100µg/L以 定反应，据报道，生物素大过量时（100µg/L以 ），CO2固定反应可提高30% CO2固定反应可提高30%。 上），CO2固定反应可提高30%。
(3) Hse脱氢酶渗漏缺陷型突变株 脱氢酶渗漏缺陷型突变株 亚硝基胍 日本椎尾等人 黄色短杆菌 突变株
• • • • Hse脱氢酶活性仅为 野生型菌株的 脱氢酶活性仅为 野生型菌株的1/30 Met，Thr合成量很少，仅满足菌体生长 合成量很少， ， 合成量很少 代谢流转向Lys大量合成 代谢流转向 大量合成 Thr合成量少，和Lys形不成协同反馈抑制， 合成量少， 形不成协同反馈抑制， 合成量少 形不成协同反馈抑制 大量积累Lys，产量达 大量积累 ，产量达25g/L
(5) 乳糖发酵短杆菌 乳糖发酵短杆菌Lys代谢控制发酵 代谢控制发酵 Lys合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌。 黄色短杆菌。 特殊调控： 特殊调控：代谢互锁调控机制 互锁调节： 互锁调节：Lys合成受其它氨基酸合成途径 合成受其它氨基酸合成途径 产物反馈调节 Lys生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量 Hse－AECRLeu－ Hse－AECRLeu－α-TARAla－ 110g/L 110g/L
(5) 乳糖发酵短杆菌 乳糖发酵短杆菌Lys代谢控制发酵 代谢控制发酵 Lys合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌。 黄色短杆菌。 特殊调控： 特殊调控：代谢互锁调控机制 互锁调节： 互锁调节：Lys合成受其它氨基酸合成途径 合成受其它氨基酸合成途径 产物反馈调节 Lys生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量 Hse－AECRLeu－ Hse－AECRLeu－α-TARAla－ 110g/L 110g/L
需氧，生物素缺陷型bio 需氧，生物素缺陷型bio-,有乙醛酸 循环，羧化酶活性强（bio作为辅酶 作为辅酶） 循环，羧化酶活性强（bio作为辅酶） 柠檬酸、异柠檬酸、 柠檬酸、异柠檬酸、谷氨酸脱氢酶活 性高，Glu合成中存在正常反馈阻遏和反馈 性高，Glu合成中存在正常反馈阻遏和反馈 抑制。菌体细胞膜通透性差，不利于Glu Glu胞 抑制。菌体细胞膜通透性差，不利于Glu胞 外分泌。 外分泌。
总 结
氨基酸高产菌株代谢控制发酵基本规律
α-酮戊二酸脱氢酶的调节 酮戊二酸脱氢酶的调节
在谷氨酸产生菌中， 酮戊二酸脱氢酶活性微 在谷氨酸产生菌中，α-酮戊二酸脱氢酶活性微 弱
谷氨酸脱氢酶的调节
谷氨酸对谷氨酸脱氢酶存在着反馈抑制和反 馈阻遏 α-酮戊二酸合成后由于 酮戊二酸脱氢酶活性 酮戊二酸合成后由于α-酮戊二酸脱氢酶活性 酮戊二酸合成后由于 微弱，谷氨酸脱氢酶的活力很强， 微弱，谷氨酸脱氢酶的活力很强，故优先合成谷 氨酸
Lys代谢控制发酵 第五节 Lys代谢控制发酵
1. 生产菌种 谷氨酸棒杆菌（C.glutamicum） 谷氨酸棒杆菌（C.glutamicum） 黄色短杆菌(B. 黄色短杆菌(B. flavum) 乳糖发酵短杆菌(B.lactofermentum) 乳糖发酵短杆菌(B.lactofermentum) 谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌Lys Lys合成途径 2、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌Lys合成途径 及正常调控机制
合成酶反馈阻遏互锁调节） （加Hse，限量加 ，限量加Leu，免除 ，免除Leu对DDP合成酶反馈阻遏互锁调节） 对 合成酶反馈阻遏互锁调节
Asp Asp激酶 Asp-P
协 同 反 馈 抑 制
Hse
Asp-β –半醛 半醛 DDP
酶
Leu
DDP DDP
酶
Ala
Met
Thr
Lys
Ile
产氨基酸菌种的分离、 第六节 产氨基酸菌种的分离、检测原理 与方法
(3) Hse脱氢酶渗漏缺陷型突变株 脱氢酶渗漏缺陷型突变株 亚硝基胍 日本椎尾等人 黄色短杆菌 突变株
• • • • Hse脱氢酶活性仅为 野生型菌株的 脱氢酶活性仅为 野生型菌株的1/30 Met，Thr合成量很少，仅满足菌体生长 合成量很少， ， 合成量很少 代谢流转向Lys大量合成 代谢流转向 大量合成 Thr合成量少，和Lys形不成协同反馈抑制， 合成量少， 形不成协同反馈抑制， 合成量少 形不成协同反馈抑制 大量积累Lys，产量达 大量积累 ，产量达25g/L
-
Hse-
诱变
Hse-抗Lys反馈抑制 反馈抑制 基本培养基＋ 高浓度)＋ 基本培养基＋Hse(高浓度 ＋ 高浓度 AEC(Lys结构类似物 结构类似物) 结构类似物
Hse-, AECr：解除 激酶反馈抑制的Hse营养缺陷型 ：解除Lys对Asp激酶反馈抑制的 对 激酶反馈抑制的 营养缺陷型 双突变株，不论添加Hse浓度高低，皆不会出现 浓度高低， 双突变株，不论添加 浓度高低 皆不会出现Thr+Lys协 协 同反馈抑制，大量积累Lys 同反馈抑制，大量积累
原理：指示菌在抑制剂存在条件下生长， 原理：指示菌在抑制剂存在条件下生长，证明存在解除抑 制剂；指示菌不生长，证明不存在解除抑制剂。 制剂；指示菌不生长，证明不存在解除抑制剂。用氨基酸的结 构类似物作指示菌生长抑制剂， 构类似物作指示菌生长抑制剂，通过指示菌是否生长而判断是 否存在解除抑制剂氨基酸。 否存在解除抑制剂氨基酸。
合成酶反馈阻遏互锁调节） （加Hse，限量加 ，限量加Leu，免除 ，免除Leu对DDP合成酶反馈阻遏互锁调节） 对 合成酶反馈阻遏互锁调节
3. Lys 代谢控制发酵
菌种的遗传改造 (1)切断支路代谢 切断支路代谢——Hse营养缺陷型(Hse-)菌 Hse营养缺陷型 (1)切断支路代谢 Hse营养缺陷型(Hse 株筛选 选育Hse脱氢酶缺失的Hse 菌株， Hse脱氢酶缺失的 选育Hse脱氢酶缺失的Hse-菌株，使代 谢流向Lys合成，控制Hse添加量， Lys合成 Hse添加量 谢流向Lys合成，控制Hse添加量，既满足 菌体对Met Thr和Ile生长需要又不形 Met、 生长需要又不形Thr 菌体对Met、Thr和Ile生长需要又不形Thr Lys对Asp激酶的协同反馈抑制 积累Lys 激酶的协同反馈抑制， 和Lys对Asp激酶的协同反馈抑制，积累Lys 长出菌落 -菌株选育解除Lys反馈抑制突变株 (2)用 菌株选育解除Lys Lys反馈抑制突变株 (2)用HseHse Lys反馈抑制 (Hse-, AECr) 反馈抑制
(4) Lys 生产菌种遗传标记及 生产菌种遗传标记及Lys产量 产量
谷氨酸棒杆菌 Hse－ Hse－AECR 42g/L K.Nakyama 13g/L 中山清（日本） 中山清（日本）
黄色短杆菌 Hse－AECRCSIFps I.shiio 51g/L (CSI:柠檬酸合成酶抑制；Fps：氟代丙酮酸敏感 柠檬酸合成酶抑制； 氟代丙酮酸敏感) 柠檬酸合成酶抑制 黄色短杆菌 AIII Hse-AECr 55g/L 徐所维 50-
3. Lys 代谢控制发酵
菌种的遗传改造 (1)切断支路代谢 切断支路代谢——Hse营养缺陷型(Hse-)菌 Hse营养缺陷型 (1)切断支路代谢 Hse营养缺陷型(Hse 株筛选 选育Hse脱氢酶缺失的Hse 菌株， Hse脱氢酶缺失的 选育Hse脱氢酶缺失的Hse-菌株，使代 谢流向Lys合成，控制Hse添加量， Lys合成 Hse添加量 谢流向Lys合成，控制Hse添加量，既满足 菌体对Met Thr和Ile生长需要又不形 Met、 生长需要又不形Thr 菌体对Met、Thr和Ile生长需要又不形Thr Lys对Asp激酶的协同反馈抑制 积累Lys 激酶的协同反馈抑制， 和Lys对Asp激酶的协同反馈抑制，积累Lys 长出菌落 -菌株选育解除Lys反馈抑制突变株 (2)用 菌株选育解除Lys Lys反馈抑制突变株 (2)用HseHse Lys反馈抑制 (Hse-, AECr) 反馈抑制
1、营养缺陷型补充营养检测法 、
His产生菌 产生菌 影印接种 大量UV照射 大量 照射 细胞死亡 鉴定生长区
丰富细菌 培养基平板分离
产氨基酸培养基
基本培养基 E. coli His－ 混合上层培养基
鉴定菌： 鉴定菌：E.coli各种氨基酸营养缺陷型 各种氨基酸营养缺陷型
2、可逆抑制测定法 、
不生长 β-2-噻吩丙氨酸（抑制剂） 噻吩丙氨酸（抑制剂） 噻吩丙氨酸 ＋ 培养基 L-苯丙氨酸（解除抑制剂） 苯丙氨酸（解除抑制剂） 苯丙氨酸 枯草杆菌 指示菌） （指示菌） 生长
Asp 天冬氨酸 Asp 激酶 天冬氨酸-P
天冬氨酸-β –半醛 Hse脱氢酶 DDP合成酶 高丝氨酸 合成酶 O-琥珀酰-高丝氨酸 高丝氨酸-P 二氢吡啶-2,6-二羧酸
赖氨酸(Lys) 苏氨酸 （Thr） Thr脱氢酶
蛋氨酸 (Met)
异亮氨酸（Ile）
(1) Asp三分支途径优先合成 三分支途径优先合成Met，后合成 三分支途径优先合成 ，后合成Thr、 、 Ile，最后合成 ，最后合成Lys (2) Thr和Lys对Asp激酶有协同反馈抑制 和 对 激酶有协同反馈抑制 (3) Thr对Hse脱氢酶有反馈抑制 对 脱氢酶有反馈抑制 (4) Ile对Thr脱氢酶有反馈抑制 对 脱氢酶有反馈抑制 (5) Met对O-琥珀酰高丝氨酸合成酶有反馈阻 对 琥珀酰高丝氨酸合成酶有反馈阻 遏
-ห้องสมุดไป่ตู้
Hse-
诱变
Hse-抗Lys反馈抑制 反馈抑制 基本培养基＋ 高浓度)＋ 基本培养基＋Hse(高浓度 ＋ 高浓度 AEC(Lys结构类似物 结构类似物) 结构类似物
Hse-, AECr：解除 激酶反馈抑制的Hse营养缺陷型 ：解除Lys对Asp激酶反馈抑制的 对 激酶反馈抑制的 营养缺陷型 双突变株，不论添加Hse浓度高低，皆不会出现 浓度高低， 双突变株，不论添加 浓度高低 皆不会出现Thr+Lys协 协 同反馈抑制，大量积累Lys 同反馈抑制，大量积累
(4) Lys 生产菌种遗传标记及 生产菌种遗传标记及Lys产量 产量
谷氨酸棒杆菌 Hse－ Hse－AECR 42g/L K.Nakyama 13g/L 中山清（日本） 中山清（日本）
黄色短杆菌 Hse－AECRCSIFps I.shiio 51g/L (CSI:柠檬酸合成酶抑制；Fps：氟代丙酮酸敏感 柠檬酸合成酶抑制； 氟代丙酮酸敏感) 柠檬酸合成酶抑制 黄色短杆菌 AIII Hse-AECr 55g/L 徐所维 50-
枯草杆菌生长区 L-丙氨酸产生菌 丙氨酸产生菌 上层培养基 有指示菌 影印接种 有抑制剂
丰富细菌 培养基平板分离
产氨基酸培养基
枯草杆菌生长区对 应菌落目的菌
可逆抑制测定方法： 可逆抑制测定方法：
根据特异性解除抑制剂对指示菌生长抑制， 根据特异性解除抑制剂对指示菌生长抑制，让指示 菌生长而检测氨基酸的方法 适用于检测氨基酸的可逆性抑制剂测定法
Glc
CO2 CO2 AC-coA 丙酮酸 草酰乙酸 羧化酶 天门冬氨酸 （Asp） ）
合成酶 柠檬酸
反 反 馈 阻 遏
异柠檬酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 氨酸 Glu 酶 酶 顺乌头酸
馈 抑 制
二、生物素对代谢的调控作用
• Glu产生菌主要生理生化特性 Glu产生菌主要生理生化特性
生物素对CO2固定反应的影响 生物素对CO2固定反应的影响 CO2 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2 CO2固 生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2固 定反应，据报道，生物素大过量时（100µg/L以 定反应，据报道，生物素大过量时（100µg/L以 ），CO2固定反应可提高30% CO2固定反应可提高30%。 上），CO2固定反应可提高30%。
(3) Hse脱氢酶渗漏缺陷型突变株 脱氢酶渗漏缺陷型突变株 亚硝基胍 日本椎尾等人 黄色短杆菌 突变株
• • • • Hse脱氢酶活性仅为 野生型菌株的 脱氢酶活性仅为 野生型菌株的1/30 Met，Thr合成量很少，仅满足菌体生长 合成量很少， ， 合成量很少 代谢流转向Lys大量合成 代谢流转向 大量合成 Thr合成量少，和Lys形不成协同反馈抑制， 合成量少， 形不成协同反馈抑制， 合成量少 形不成协同反馈抑制 大量积累Lys，产量达 大量积累 ，产量达25g/L
(5) 乳糖发酵短杆菌 乳糖发酵短杆菌Lys代谢控制发酵 代谢控制发酵 Lys合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌。 黄色短杆菌。 特殊调控： 特殊调控：代谢互锁调控机制 互锁调节： 互锁调节：Lys合成受其它氨基酸合成途径 合成受其它氨基酸合成途径 产物反馈调节 Lys生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量 Hse－AECRLeu－ Hse－AECRLeu－α-TARAla－ 110g/L 110g/L
(5) 乳糖发酵短杆菌 乳糖发酵短杆菌Lys代谢控制发酵 代谢控制发酵 Lys合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌、 合成与调控机制基本同于谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌。 黄色短杆菌。 特殊调控： 特殊调控：代谢互锁调控机制 互锁调节： 互锁调节：Lys合成受其它氨基酸合成途径 合成受其它氨基酸合成途径 产物反馈调节 Lys生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量： 生产菌种遗传标记和产量 Hse－AECRLeu－ Hse－AECRLeu－α-TARAla－ 110g/L 110g/L
需氧，生物素缺陷型bio 需氧，生物素缺陷型bio-,有乙醛酸 循环，羧化酶活性强（bio作为辅酶 作为辅酶） 循环，羧化酶活性强（bio作为辅酶） 柠檬酸、异柠檬酸、 柠檬酸、异柠檬酸、谷氨酸脱氢酶活 性高，Glu合成中存在正常反馈阻遏和反馈 性高，Glu合成中存在正常反馈阻遏和反馈 抑制。菌体细胞膜通透性差，不利于Glu Glu胞 抑制。菌体细胞膜通透性差，不利于Glu胞 外分泌。 外分泌。
总 结
氨基酸高产菌株代谢控制发酵基本规律
α-酮戊二酸脱氢酶的调节 酮戊二酸脱氢酶的调节
在谷氨酸产生菌中， 酮戊二酸脱氢酶活性微 在谷氨酸产生菌中，α-酮戊二酸脱氢酶活性微 弱
谷氨酸脱氢酶的调节
谷氨酸对谷氨酸脱氢酶存在着反馈抑制和反 馈阻遏 α-酮戊二酸合成后由于 酮戊二酸脱氢酶活性 酮戊二酸合成后由于α-酮戊二酸脱氢酶活性 酮戊二酸合成后由于 微弱，谷氨酸脱氢酶的活力很强， 微弱，谷氨酸脱氢酶的活力很强，故优先合成谷 氨酸
Lys代谢控制发酵 第五节 Lys代谢控制发酵
1. 生产菌种 谷氨酸棒杆菌（C.glutamicum） 谷氨酸棒杆菌（C.glutamicum） 黄色短杆菌(B. 黄色短杆菌(B. flavum) 乳糖发酵短杆菌(B.lactofermentum) 乳糖发酵短杆菌(B.lactofermentum) 谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌Lys Lys合成途径 2、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌Lys合成途径 及正常调控机制
合成酶反馈阻遏互锁调节） （加Hse，限量加 ，限量加Leu，免除 ，免除Leu对DDP合成酶反馈阻遏互锁调节） 对 合成酶反馈阻遏互锁调节
Asp Asp激酶 Asp-P
协 同 反 馈 抑 制
Hse
Asp-β –半醛 半醛 DDP
酶
Leu
DDP DDP
酶
Ala
Met
Thr
Lys
Ile
产氨基酸菌种的分离、 第六节 产氨基酸菌种的分离、检测原理 与方法
(3) Hse脱氢酶渗漏缺陷型突变株 脱氢酶渗漏缺陷型突变株 亚硝基胍 日本椎尾等人 黄色短杆菌 突变株
• • • • Hse脱氢酶活性仅为 野生型菌株的 脱氢酶活性仅为 野生型菌株的1/30 Met，Thr合成量很少，仅满足菌体生长 合成量很少， ， 合成量很少 代谢流转向Lys大量合成 代谢流转向 大量合成 Thr合成量少，和Lys形不成协同反馈抑制， 合成量少， 形不成协同反馈抑制， 合成量少 形不成协同反馈抑制 大量积累Lys，产量达 大量积累 ，产量达25g/L
-
Hse-
诱变
Hse-抗Lys反馈抑制 反馈抑制 基本培养基＋ 高浓度)＋ 基本培养基＋Hse(高浓度 ＋ 高浓度 AEC(Lys结构类似物 结构类似物) 结构类似物
Hse-, AECr：解除 激酶反馈抑制的Hse营养缺陷型 ：解除Lys对Asp激酶反馈抑制的 对 激酶反馈抑制的 营养缺陷型 双突变株，不论添加Hse浓度高低，皆不会出现 浓度高低， 双突变株，不论添加 浓度高低 皆不会出现Thr+Lys协 协 同反馈抑制，大量积累Lys 同反馈抑制，大量积累