代谢控制和育种..

4.2 抗分解调节突变株的选育
2. 解除氮源分解调节突变株的选育


氮源分解调节：指含氮产物的酶受快速利用的氮源阻遏。
类型：细菌、酵母、霉菌等微生物对初级代谢产物的氮降 解物具有调节作用。次级代谢的氮降解物的阻遏主要指铵 盐和其他快速利用的氮源对抗生素生物合成具有分解调节 作用。

实例：筛选芽孢杆菌中耐氨基酸菌株，是提高蛋白酶产量 的一种有效方法。
① 加强初级代谢，推迟抗生素合成的起始； ② 改变糖类分解代谢途径，磷酸盐有利于糖酵解，从而 降低戊糖途径的活力，导致某些以戊糖途径为先导的抗生 素合成受抑制；



③ 限制抗生素合成的诱导物；
④ 抑制或阻遏磷酸脂酶类的合成。
(2) 磷酸盐对ATP调节：磷酸盐可能通过调节细胞内的效应 物cAMP、ATP等来控制抗生素的基因表达。
4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
(4) 葡萄糖结构类似物

① 特性：2-dG和3-mG既不被微生物代谢又具有分解阻遏作用， 因此可用来筛选抗分解阻遏的突变株。
2-dG
3-mG
4.葡萄糖结构类似物-------（1）筛选方法
出发菌株 诱变 涂琼脂平板
抗2-dG或 3-mG

分解代谢阻遏现象：在初级或次级代谢中都存在，其含义 是指代谢过程中酶的合成往往受高浓度的葡萄糖或其他易 分解利用的碳源或氮源所抑制。 选育抗分解调节突变株(如碳源、氮源或磷酸盐分解调节)， 其实就是筛选合成酶的产生不受碳、氮、磷的代谢阻遏或 抑制的突变株，使抗生素提前到菌体生长期开始合成，延 长产抗期以提高产量。
7 工业微生物代谢控制育种
第四节 代谢调节控制育种
第四节
代谢调节控制育种
代谢调节控制育种通过特定突变型的选育，达到改变代谢通路、降低支 路代谢终产物的产生或切断支路代谢途径及提高细胞膜的透性，使代谢流 向目的产物积累方向进行。
抗反馈调节突 变株选育
4.1 组成型突变株的选育

1. 概念：指操纵基因或调节基因突变引起酶合成诱导机制失灵，菌
含有葡萄糖 的琼脂平板
(2) 鉴别性培养基
喷上O-硝基苯酚β-D-半乳糖苷 (ONPG)
突变型
野生型
4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
(3) 特殊氮源

用葡萄糖为碳源，受阻遏酶的底物作为惟一氮源 配制成培养基，连续移接诱变后的产气杆菌 (Aerobacters aerogenes)，可以筛选出不受葡 萄糖阻遏的组氨酸酶突变株。
2. 筛选方法及实例
(2) 循环培养
含有诱导物 的培养基
交 替 连 续 循 环 培 养
不含诱导物 的培养基
由于组成型突变株在两种培养基上 都能产酶，生长逐渐占优势
4.1 组成型突变株的选育
2. 筛选方法及实例
涂布诱 变孢子 悬液
甘油作惟一 碳源 喷上O-硝基苯酚β-D-半乳糖苷 (ONPG)
(3) 鉴别性培养基的利用
筛选方法与实例

4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
(1) 循环培养法
交 替 培 养
快速利用的 碳源培养基
慢速利用的 碳源培养基
突变型解除了阻遏现象，在乳糖的 培养基上比野生型生长速度快，
4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
涂布诱 变后的 菌体
4.1 组成型突变株的选育
2. 筛选方法及实例
(1) 限量诱导物恒化培养
将野生型菌种经诱变后移接到低浓度 诱导物的恒化器中连续培养
由于底物浓度低到对野 生型不发生诱导作用， 所以诱导型的野生菌不 能生长
突变株由于不经诱导即 可产生诱导酶而利用底 物，因而得以生长成为 组成型菌株
4.1 组成型突变株的选育
株不经诱导也能合成酶、或不受终产物阻遏的调节突变型。
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调节基因突变，致使不能形成活性化的阻抑物；
操纵基因突变，丧失和阻抑物结合的亲和力。
因此，可以利用一些易同化碳源或价廉易得的碳源作为基质生产所 需的诱导酶类。

2. 筛选方法及实例

(1) (2) (3) (4)
限量诱导物恒化培养 循环培养 鉴别性培养基的利用 筛选

二、抗分解调节突变株的选育
抗分解阻遏、抗分解抑制
（一）解除碳源调节突变株的选育
（二）……氮源……
（三）……磷酸盐……
4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
筛选此类突变株的目的

由于葡萄糖分解产物的积累，阻遏抗生素合成的关键酶，从而抑 制抗生素的合成。在实际生产中，采用流加葡萄糖或应用混合碳 源可以控制分解中间产物的累积来减少不利影响，但最根本的办 法则是筛选抗碳源分解调节突变株，以解除上述调节机制，达到 增产的目的。 (1) (2) (3) (4) 循环培养法 鉴别性培养基 特殊氮源 葡萄糖结构类似物
二、抗分解调节突变株的选育 （三）解除磷酸盐调节突变株的选育 初级代谢必须
过量时影响次级代谢
磷酸盐基本耗竭，抗生素合成开始 发酵工业中，磷酸盐常被控制在亚适量。
4.2 抗分解调节突变株的选育
3. 解除磷酸盐调节突变株的选育
（A）磷酸盐对次生产物的调节机制

(1) 通过初级代谢的变化影响次级代谢

组成型 诱导型
4.1 组成型突变株的选育
2. 筛选方法及实例
(4) 筛选

经诱变剂处理后的菌体移接到含有诱导能力低，但能作 为良好碳源的诱导物的培养基中培养，突变体能良好生 长，野生型不能生长。

例如：利用苯-β-半乳糖(PG)筛选β-半乳糖苷酶组成型突变 株。
4.2 抗分解调节突变株的选育

概念：抗分解阻遏和抗分解抑制的突变株。
4.2 抗分解调节突变株的选育
3. 解除磷酸盐调节突变株的选育
（B） 发酵过程中对磷酸盐的控制

其添加浓度要严格限制在亚适量的水平，但最主要的目标是选育解 除磷酸盐调节突变株。
低浓度2-dG或3-mG 一种特殊碳源
菌落优势生长
经诱导酶水解才能利用 野生型菌株淘汰
4.2 抗分解调节突变株的选育
1. 解除碳源调节突变株的选育
(4) 葡萄糖结构类似物


② 筛选方法 培养基要求含低浓度 2-dG或3-mG及一种生长碳源，该碳源必须经相 应的诱导酶水解才能被微生物同化利用。 ③ 抗性突变株的性质 应用2-dG或3-mG不仅可以定向选育分解阻遏脱敏突变株，也可有效 地分离到高产菌株。