天冬氨酸族氨基酸发酵机制

5.增加前体物的生物合成资料仅和供参考,阻不当之处塞，请联产系改正。物的生成：
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； 1.通过TCA循环
葡萄糖→丙酮酸→草酰乙酸→天冬氨酸 赖氨酸
2.通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应
葡萄糖→磷酸烯醇式丙酮酸→草酰乙酸→天冬氨酸 丙酮酸 赖氨酸
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3.乳糖发酵短杆菌赖氨酸合成调节 P75，图65
1）存在代谢优先向苏氨酸和蛋氨酸方向进行。 2）与黄色短杆菌区别： AK受赖氨酸+苏氨酸的反馈抑制 存在代谢互锁，DDP合成酶的合成受亮氨酸
阻遏。DDP还原酶受半胱氨酸和丙氨酸抑制。
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3.抗结构类似物突变株的选育（代谢调节突变）。
优点：突变株遗传性地解除了终产物对自身合成 途径的酶的调节控制，不受培养基中所要求物 质浓度的影响，生产较稳定。
通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因发生 突变，对赖氨酸及结构类似物不敏感，即使有 过量苏氨酸存在，该酶也不与赖氨酸或结构类 似物结合，但酶活性中心不变。
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6.改变细胞膜的透过性 7.选育温度敏感突变株
天冬氨酸系分枝代谢途径中，末端产 物种类多，调节机制复杂，为高效率生 产赖氨酸，可以采取顺次解除各种调节 机制的诱变育种，获得多重标记的突变 株。
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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 选育遗传性稳定的菌株 定向赋加生产菌多个遗传标记 菌种培养和保藏时，培养基要丰富，尤其有足
AKⅠ:受苏氨酸、异亮氨酸的多价抑制和阻遏 天冬氨酸激酶 AKⅡ：受蛋氨酸专一性抑制和阻遏
AKⅢ：受赖氨酸专一性抑制和阻遏
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②天冬氨酸-β-半醛脱氢酶 专一性的受赖氨酸不完全的抑制
③二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶（赖氨酸分 支的第一个酶）
DDP合成酶受赖氨酸反馈抑制。 二氨基庚二酸（DAP）脱羧酶受赖氨酸阻遏
1.优先合成的转换：渗漏缺陷型的选育。 降低高丝氨酸脱氢酶活性，使代谢流转向优 先合成赖氨酸。 高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型。
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2.切断支路代谢：营养缺陷型的选育。 黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌，对天冬
氨酸激酶的反馈抑制是赖氨酸+苏氨酸的协 同作用，通过诱变使高丝氨酸脱氢酶缺失， 切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流，控制 高丝氨酸（或苏氨酸+蛋氨酸）量，降低苏 氨酸浓度，解除协同反馈作用，过量积累 赖氨酸。
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④高丝氨酸脱氢酶（HD）（通向苏氨酸、蛋 氨酸分支的第一个酶） HD HDⅠ：受苏氨酸反馈抑制 HDⅡ：受蛋氨酸阻遏
⑤苏氨酸脱氨酶（异亮氨酸合成途径的酶） 受异亮氨酸的反馈抑制和阻遏
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2.黄色短杆菌
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4.解除代谢互锁
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，经诱变得到抗 AEC兼抗亮氨酸缺陷型菌株。
②选育抗亮氨酸结构类似物的突变株，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菌株，这是 一种寻找亮氨酸渗漏缺陷型菌株的有效方法。
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第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制
重点：天冬氨酸族氨基酸生物合成途径及代谢
调节机制；天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢 调节机制；酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径 和调节机制；赖氨Biblioteka Baidu生产菌的育种途径；
难点：天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢
调节机制；
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天冬氨酸族氨基酸合成可以以草酰乙酸或 天冬氨酸为原料，合成苏氨酸、异亮氨酸、 蛋氨酸和赖氨酸。
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葡萄糖 EMP丙酮酸
CO2
固定、氧化
草酰乙酸
天冬氨酸激酶
天冬氨酸 天冬氨酸β-半醛脱天氢酶冬氨酸β-半醛
氨基化反应
二氢吡啶二羧酸（DDP赖）合氨成酸酶 高丝氨酸脱氢高酶丝氨酸
其赖氨酸生物合成调节机制比大肠杆菌简 单，其天冬氨酸激酶只有一种，该酶具有两 个变构部位，可以与终产物结合，当只有一 种终产物（赖氨酸或苏氨酸）与酶结合，酶 活性不受影响。当两种终产物（赖氨酸和苏 氨酸）同时过量时，与酶的两个变构部位结 合，该酶活性受到抑制，这种终产物的反馈 抑制称为协同反馈抑制。P74图6-3
㈢天冬氨酸族（草酰乙酸族） 包括：天冬氨酸、天冬酰胺、苏氨酸和异亮氨
酸； ㈣磷酸甘油酸族
包括：甘氨酸、丝氨酸和半胱氨酸； ㈤芳香族
包括：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸； 另外，组氨酸的合成为单独的一条途径。
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第一节 生物合成途径（天冬氨酸族） 及代谢调控机制
一、生物合成途径
琥珀酰高丝氨
酸合成酶
蛋氨酸
高丝氨酸激酶
苏氨酸 苏氨酸脱异氨亮酶 氨酸
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天冬氨酸族生物合成的代谢调节机制 二、
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在细菌中，虽然天冬氨酸族氨基酸生物 合成途径是相同的，但是其代谢调节机制 是多种多样的。
1.大肠杆菌K12
①天冬氨酸激酶（ AK）
氨基酸本身的合成在不同生物体中，有较大的差异， 然而许多氨基酸的合成途径在不同生物体中也有 共同之处。
按照起始物可将氨基酸的合成分成几个家族：
㈠谷氨酸族（α-酮戊二酸族）
包括：谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、赖氨酸和脯 氨酸； ㈡丙酮酸族
包括：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸；
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三、酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和 调节机制
所谓同型TCA循环途径进行，但生物合 成酶与TCA循环酶完全两样。
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第二节 赖氨酸生产菌的育种途径
出发菌株的选择：要求代谢比较简单的细 菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵 短杆菌等）