代谢控制原理与方法ppt课件
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第六章 微生物代谢调控育种(4-29)
9、条件突变株的选育
10、营养缺陷型 ●生物素缺陷型 ●油酸缺陷型 ●甘油缺陷型
细胞膜渗透性
11、温度敏感菌株
34
8.3.1、组成型突变株的选育
1、限量诱导物恒化培养 2、循环培养 3、弱诱导型底物 4、诱导抑制剂 5、鉴别性培养基
35
组成酶变异株的筛选 许多水解酶是诱导酶，只有在含有底物或底 物类似物的培养环境中，微生物才会合成这些 酶类，所以，诱导酶的生产不仅需要诱导物， 而且受到诱导物的种类、数量以及分解产物的 影响。 具体的筛选方法有恒化器法、循环培养法和 诱导抑制物法。
第8章 推理育种
8.1 微生物代谢
一、代谢产物的分类
1、初级代谢产物
分解代谢体系的酶及产物
素材性生物合成体系的酶及底物
结构性生物合成体系的酶及产物
2、次级代谢产物 根据其作用，可将其分为 抗生素、激素、 生物碱、毒素及维生素色素等类型。
2
8.1.1、次级代谢产物与次级代谢调节
1.初级代谢和次级代谢
初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消 耗的代谢类型。 生存必需；始终生产；不同种，相同；环境敏感性小； 酶专一。 次级代谢：某些生物为避免某种代谢物积累造成不利作 用而产生的一类有利生存的代谢。 根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素 及维生素色素等类型。 并非必需，但有一定价值；某一时产；不同种，不同； 受环境敏影响大；酶专一性不强。
成酶的阶段，两类菌株的生长就不同步，组成酶变异株所占的
比例将逐渐增大。
３、组成型突变株筛选
诱导型依赖诱导物。组成型不依赖诱导物。
突变发生在调节基因或操纵基因,解除对 诱导物的依赖,可获组成型突变株。 筛选方法：设计条件使组成型优势生长， 或通过菌落分辨。
代谢控制工程复习题2
代谢控制发酵利用遗传学的方法或生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核苷酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用目的产物大量生成、积累发酵。
关键酶:参与代谢调节的酶的总称。
作为一个反应链的限速因子，起限速作用。
变构酶:有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，催化活性改变。
诱导酶:在环境中有诱导物存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶。
调节子:就是指接受同一调节基因所发出信号的许多操纵子。
温度敏感突变株：通过诱变可以得到在低温下生长，而在高温下却不能生长繁殖的突变株。
碳分解代谢物阻遏：可被迅速利用的碳源抑制作用于含碳底物的酶的合成。
营养缺陷型突变菌株：原菌株由于发生基因突变，致使合成途径中某一步骤发生缺陷，从而丧失了合成某些物质的能力，必须在培养基中外源补加该营养物质才能生长的突变菌株。
渗漏突变株：由于遗传性障碍的不完全缺陷，使它的某一种酶的活性下降而不是完全丧失。
因此，渗漏突变菌株能少量的合成某一种代谢最终产物，能在基本培养基上进行少量的生长。
代谢互锁：分支途经上游的某个酶收到另一条分支途经的终产物，甚至于本分支途经互不相关的代谢中间产物的抑制或者激活，使酶的活力受到调节。
平衡合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E与G，由于a酶活性远远大于b酶，结果优先合成E。
E过量后就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G过量后，就会拮抗或逆转E的反馈抑制作用，结果代谢流转向又合成E，如此循环。
优先合成：底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G，由于a酶的活性远远大于b酶的活性，结果优先合成E。
E合成达到一定浓度时，就会抑制a酶，使代谢转向合成G。
G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。
代谢工程：指通过某些生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或利用重组DNA 技术来创造新的化合物。
流量控制系数：单位酶的变化量所引起的某一分支稳态代谢流量的变化，用来衡量某一步酶反应对整个反应体系的控制程度。
弹性系数：酶促反应的速率对代谢物浓度的敏感性，即浓度对V的影响。
代谢工程概述-PPT
作
（1）基因工程技术的应用 （2）常规诱变技术的应用
2、 生物合成途径的代谢调控
（1）生物合成中间产物的定量生物测定 （2）共合成法在生物合成中的应用 （3）酶的诱导合成和分解代谢产物阻遏
19
3、研究生物合成机制的常用方法
（1）刺激实验法 （2）同位素示踪法 （3）洗涤菌丝悬浮法 （4）无细胞抽提法 （5）遗传特性诱变法
28
• 1. 生物能支撑观点 • 微生物细胞是工业发酵产物的生产者，微生物细胞的
生长和维持需要由其自身的能量转换机构或从其他形 式的能量转化形成的生物能来支撑。因此，工业发酵 具有生物学属性。
• 2. 代谢网络观点 • 由生化反应网络和跨输送步骤组成的代谢网络既没有
绝对的起点，也没有绝对的终点。代谢网络中任何一 种中间产物(或可借助生物学、化学方法与代谢网络联 网的任何一种化合物)都可能被开发成为工业发酵的目 的产物或原料。
简而言之，代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的 的修饰。
代谢工程要解决的主要问题就是改变某些途径中的碳 架物质流量或改变碳架物质流在不同途径中的流量分布。 其目标就是修饰初级代谢，将碳架物质流导入目的产物 的载流途径以获得产物的最大转化率。
14
代谢工程的主要特征就是利用DNA重组技术， 重建代谢网络，改变代谢流及分支代谢速度， 以改进代谢产物及蛋白类产品，由于外源 DNA的引入扩展了固有的代谢途径，获得了 新的化学物质。改变转化蛋白的过程，减少 不必要的废物。例如，谷氨酸发酵
“中心途径”和“离心途径”等连续的代谢途径的代谢，才能在胞内生成目的
产物，最后，目的产物跨过细胞质膜排出细胞回到培养介质中。
32
1、胞外酶对原料的降解及营养物质进入细 胞的过程 2、经胞内降解代谢途径汇入中心代谢途径 3、中心代谢途径及其控制 4、合成代谢流及其控制 5、目的产物的跨膜及其控制
（1）基因工程技术的应用 （2）常规诱变技术的应用
2、 生物合成途径的代谢调控
（1）生物合成中间产物的定量生物测定 （2）共合成法在生物合成中的应用 （3）酶的诱导合成和分解代谢产物阻遏
19
3、研究生物合成机制的常用方法
（1）刺激实验法 （2）同位素示踪法 （3）洗涤菌丝悬浮法 （4）无细胞抽提法 （5）遗传特性诱变法
28
• 1. 生物能支撑观点 • 微生物细胞是工业发酵产物的生产者，微生物细胞的
生长和维持需要由其自身的能量转换机构或从其他形 式的能量转化形成的生物能来支撑。因此，工业发酵 具有生物学属性。
• 2. 代谢网络观点 • 由生化反应网络和跨输送步骤组成的代谢网络既没有
绝对的起点，也没有绝对的终点。代谢网络中任何一 种中间产物(或可借助生物学、化学方法与代谢网络联 网的任何一种化合物)都可能被开发成为工业发酵的目 的产物或原料。
简而言之，代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的 的修饰。
代谢工程要解决的主要问题就是改变某些途径中的碳 架物质流量或改变碳架物质流在不同途径中的流量分布。 其目标就是修饰初级代谢，将碳架物质流导入目的产物 的载流途径以获得产物的最大转化率。
14
代谢工程的主要特征就是利用DNA重组技术， 重建代谢网络，改变代谢流及分支代谢速度， 以改进代谢产物及蛋白类产品，由于外源 DNA的引入扩展了固有的代谢途径，获得了 新的化学物质。改变转化蛋白的过程，减少 不必要的废物。例如，谷氨酸发酵
“中心途径”和“离心途径”等连续的代谢途径的代谢，才能在胞内生成目的
产物，最后，目的产物跨过细胞质膜排出细胞回到培养介质中。
32
1、胞外酶对原料的降解及营养物质进入细 胞的过程 2、经胞内降解代谢途径汇入中心代谢途径 3、中心代谢途径及其控制 4、合成代谢流及其控制 5、目的产物的跨膜及其控制
能量代谢测定的原理和方法
能量代谢测定的原理和方法热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少。
这是所有形式的能量（动能、热能、电能入化学能）互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律。
机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。
因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所消耗的能量）。
测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。
（一）直接测热法直接测热法（direct calormetry）是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。
此总热量就是能量代谢率。
如果在测定时间内做一定的外功，应将外功（机械功）折算为热量一并计入。
图7-1是本世纪初Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。
它是由隔热密封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。
用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热量因传导而丧失。
这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。
根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考虑在内，就可测出水所吸收的热量。
当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发（参看第二节）量中，这在计算时也要加进去。
受试者呼吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。
此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和CO2。
管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补给。
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。
一般都采用间接测热法。
图7-1 直接测热装置示意图（二）间接测热法在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，这就是定比定律。
例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6mo lCO2和6molH2O,并释放一定量的能。
减肥及代谢手术ppt课件
减重及代谢手术
Bariatric & Metabolic Surgery
手术成功减肥，马拉多纳告诉你
2005年，阿根廷足球明星──迭戈·阿曼多·马拉多纳 在哥伦比亚成功接受了胃旁路减肥手术 体重从术前的120余公斤减至70余公斤
代谢术后，成功减肥的明星们
ABC电视台THE VIEW主播、名律师 Star Jones 接受胃旁路手术，成功减肥160磅
患者体位：头高足低仰卧位
术者：位于患者两腿之间或右侧
减重手术缓解2型糖尿病的机制
Ghrelin：
Ghrelin 主要由胃底的X/A样细胞分泌，它是目前已知唯一可以在外周刺 激食欲的胃肠激素, 具有促进摄食、减少脂肪利用、增加体重和减少能量 消耗的作用。
胃旁路术后，Ghrelin水平下降被认为是肥胖患者降低食欲，体重 下降的一个重要因素。
Business Unit or Department I Confidential – For Internal Use Only I Enter date in Footer dialogue box13I
起源：减重手术在全球发展迅速
• 始于上世纪50年代中期，60年陆续应用过10余种术式,目前主要有： 胃旁路手术、袖状胃切除术、可调节胃束带术
美国偶像裁判 Randy Jackson 2003年因2型糖尿病、肥胖接受
胃旁路手术，成功减肥110磅
著名的Wilson Phillips 组合 成员之一的Carnie Wilson 1999年接受胃旁路手术后，
健康减肥150磅
为什么要大力发展减重和糖尿病手术？
➢ 服务更多病患： 肥胖患者（6500万） & 糖尿病患者（>1亿） ➢ 学术热点/亮点：国内外各大会议（外科、内科）必有专题 ➢ 绝对高产术式： 美国爱惜龙的最大产出手术（>20万例/年）
Bariatric & Metabolic Surgery
手术成功减肥，马拉多纳告诉你
2005年，阿根廷足球明星──迭戈·阿曼多·马拉多纳 在哥伦比亚成功接受了胃旁路减肥手术 体重从术前的120余公斤减至70余公斤
代谢术后，成功减肥的明星们
ABC电视台THE VIEW主播、名律师 Star Jones 接受胃旁路手术，成功减肥160磅
患者体位：头高足低仰卧位
术者：位于患者两腿之间或右侧
减重手术缓解2型糖尿病的机制
Ghrelin：
Ghrelin 主要由胃底的X/A样细胞分泌，它是目前已知唯一可以在外周刺 激食欲的胃肠激素, 具有促进摄食、减少脂肪利用、增加体重和减少能量 消耗的作用。
胃旁路术后，Ghrelin水平下降被认为是肥胖患者降低食欲，体重 下降的一个重要因素。
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起源：减重手术在全球发展迅速
• 始于上世纪50年代中期，60年陆续应用过10余种术式,目前主要有： 胃旁路手术、袖状胃切除术、可调节胃束带术
美国偶像裁判 Randy Jackson 2003年因2型糖尿病、肥胖接受
胃旁路手术，成功减肥110磅
著名的Wilson Phillips 组合 成员之一的Carnie Wilson 1999年接受胃旁路手术后，
健康减肥150磅
为什么要大力发展减重和糖尿病手术？
➢ 服务更多病患： 肥胖患者（6500万） & 糖尿病患者（>1亿） ➢ 学术热点/亮点：国内外各大会议（外科、内科）必有专题 ➢ 绝对高产术式： 美国爱惜龙的最大产出手术（>20万例/年）
人卫版病理生理学之脂代谢紊乱教学护理课件
脂代谢紊乱的分类与原因
高脂血症
血浆中甘油三酯、胆固醇等脂类 物质水平升高，可导致动脉粥样 硬化、冠心病等心血管疾病。主 要原因包括饮食不当、肥胖、遗
传因素等。
脂肪肝
肝脏内脂肪堆积过多，可导致肝 功能异常。常见原因是酗酒、肥
胖、糖尿病等。
血脂异常症
血脂水平异常，可导致动脉粥样 硬化、冠心病、脑血管疾病等。 主要原因是遗传因素、饮食不当、
缺乏运动等。
脂代谢紊乱对人体的影响
对心血管系统的影响
动脉粥样硬化
脂代谢紊乱导致血液中低密度脂蛋白和胆固醇水平升高，沉积在血管内皮上， 形成动脉粥样硬化的斑块，引起血管狭窄、堵塞，增加心脑血管疾病的风险。
冠心病
脂代谢紊乱是冠心病的重要危险因素之一，长期血脂异常可导致冠状动脉粥样 硬化，引起心肌缺血、心肌梗死等疾病。
脂类物质概述
脂类物质是生物体内重要的组成部分， 包括脂肪、磷脂和固醇等。
磷脂是构成生物膜的主要成分，参与 细胞结构和功能的维持。
脂肪是生物体内储存能量的主要形式， 同时具有保温和保护内脏器官的作用。
固醇类物质包括胆固醇、性激素和维 生素D等，对生物体的生殖、神经传 导和钙磷代谢等具有重要作用。
脂类物质代谢过程
本课件以人卫版病理生理学教材为基础，针对脂代谢紊乱这一主题进行深入浅出的 讲解，旨在帮助护理专业学生更好地理解和掌握相关知识点。
学习目标
01
02
03
04
掌握脂代谢的基本概念、 原理和过程。
了解脂代谢紊乱的发生 机制和影响因素。
掌握脂代谢紊乱与相关 疾病的关系及其临床意义。
学会运用所学知识解决 实际问题，提高分析和 解决问题的能力。
脂代谢紊乱的预防与护理
代谢的调节和控制
在负调控系统中，调节基因产物是抑 负调控系统中 制基因转录和翻译成阻遏蛋白， 制基因转录和翻译成阻遏蛋白，并与 操纵基因结合，结构基因无法转录； 操纵基因结合，结构基因无法转录； 有诱导物乳糖存在时， 有诱导物乳糖存在时，可与阻遏蛋白 结合， 结合，造成阻遏蛋白不能与操纵基因 结合，结构基因转录和翻译成3种酶 种酶， 结合，结构基因转录和翻译成 种酶， 这就是负控诱导调节。 这就是负控诱导调节。
核苷酸
颗粒内质网 核酸 核孔 核
蛋白质 核酸
t t
蛋 白 质 生 物 合 成
氨基酸
糖 酵 解 乙酰辅酶A
草酰乙酸 柠檬酸
α -酮 戊 二 酸 酮 三 羧 酸 循 环
脂 肪 脂 肪 酸 脊 线粒体内膜 线粒体外膜 脂 肪 酸 生 物 合 成
第一节
酶活性的调控
一、变构调节 所谓变构调节，指酶受外界因子影响后， 所谓变构调节，指酶受外界因子影响后， 酶的空间构象发生变化，导致酶活性变化， 酶的空间构象发生变化，导致酶活性变化， 从而改变代谢的速度和方向。 从而改变代谢的速度和方向。这是调节酶 调控代谢的分子基础， 调控代谢的分子基础，不管代谢途径多么 复杂或酶的来源如何， 复杂酶的活性高低，往往是通过 这种最直接的形式表现出来。 这种最直接的形式表现出来。
调节基因产物阻遏蛋白， 调节基因产物阻遏蛋白，过量色氨酸与 之结合，成为有活性的阻遏物； 之结合，成为有活性的阻遏物；色氨酸 浓度降低时， 浓度降低时，调节基因产物阻遏蛋白无 活性， 活性，即基因转录受一种转录衰减作用 的精细调节， 的精细调节，是通过转录和翻译偶联实 现的。调节作用的部位称衰减子， 现的。调节作用的部位称衰减子，是位 于结构基因上游前导区的终止子， 于结构基因上游前导区的终止子，前导 区编码mRNA的前导序列，合成的小肽 的前导序列， 区编码 的前导序列 前导肽） （前导肽）可在转录水平上控制前导区 转录的终止。氨基酸缺乏时， 转录的终止。氨基酸缺乏时，前导肽不 能合成。 能合成。
发酵过程的代谢控制
生产规模放大
在大型发酵罐规模进行试验。将小型发
酵罐的优化条件在大型反应器上得以实
现,达到产业化的实现。
第二节
发酵过程的中间分析
发酵过程的中间分析是生产控制的眼睛。 这些代谢参数又称为状态参数，因为它们反映 发酵过程中菌的生理代谢状况，如pH，溶氧， 尾气氧，尾气二氧化碳，粘度，菌浓度等
代谢参数按性质分可分三类： 物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流
一、温度对生长的影响
每种微生物对温度的要求可用最适温度、最 高温度、最低温度来表征。
微生物受高温的伤害比低温的伤害大，即超
过最高温度，微生物很快死亡；低于最低温
度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死
亡。这就是菌种保藏的原理。
二、温度对发酵的影响
1、温度影响反应速率
发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。 从阿累尼乌斯方程式可以看到 dlnKr/dt=E/RT2
培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内
的酶系进行代谢作用，产生热量不多。
2、搅拌热Q搅拌
搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算： Q搅拌＝P×860×4186.8（焦耳/小时） P——搅拌轴功率 4186.8——机械能转变为热能的热功当量
电机功率P=
3EI cos
E——额定电压 I——额定电流 cosφ ——功率因素，1千瓦时＝860×4186.8焦耳
一般在发酵中后期为保证产生次级代谢产物， 有意使菌体处于半饥饿状态。 后期的补料控制是关键。
3、糖含量
微生物生长和产物合成与糖代谢有密切关系。
糖的消耗 反映产生菌的生长繁殖情况
反映产物合成的活力
糖含量测定包括总糖和还原糖。
总糖指发酵液中残留的各种糖的总量。
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一、代谢控发酵的定义
代谢控制发酵：微生物正常代谢调节，不过量积累 初级代谢产物；人为解除正常代谢调节，而大量积 累初级代谢产物的发酵方式。
代谢控制发酵方法： 1、发酵条件控制 2、菌种遗传改造
二、分解代谢降解物阻遏
1、分解代谢降解物阻遏
分解代谢降解物阻遏：几种底物同时存在时，易利用对难 利用或利用快对利用慢底物分解的抑制作用。
氨基酸中有8种氨基酸人体本身不能合成，只能从食
物的蛋白质中摄取，称为必需氨基酸，它们是L-赖氨 酸、L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L异亮氨酸、L-苯丙氨酸和L-蛋氨酸。
还有两种半必需氨基酸，即精氨酸和酪氨酸。
氨基酸的生产方法
抽提法（水解蛋白质） 化学合成法 生物法（包括直接发酵法和酶转化）
AR-或AO诱变
野生型菌株
解除反馈调节突变株
AR-＋AO-
酶基因突变
解除反馈调节突变株可以大量积累末端产物 筛选方法： 解除Lys反馈调节突变株筛选
野生型菌株
诱变
正常反馈调节型 菌细胞 解除反馈调节突变型
第三节 谷氨酸的生物合成途径
生产谷氨酸的主要菌株
生成谷氨酸的主要酶反应
谷氨酸生物合成的理想途径 谷氨酸发酵的代谢途径
氨基酸发酵的现状
自从发酵法生产谷氨酸成功以后，世界各国纷纷 开展氨基酸发酵的研究与生产，产量增长很快。 2000年氨基酸产量达237万吨，销售额接近45亿 美元，占生物技术产品销售额的7％。 目前氨基酸产业发展较快的国家是美国、日本和 中国。
我国氨基酸发酵的发展
我国氨基酸生产最早在1922年用酸法水解面筋生产谷氨 酸钠即味精，在上海开办了天厨味精厂，该味精的制造方 法曾向美、英、法申请专利，并取得了专利权。并先后建 立了沈阳味精厂、青岛味精厂和天津味精厂，规模均很小， 1949年全国味精总产量不到500吨。 1965年发酵法生产味精取得成功，带动了其他氨基酸的 研究开发。 1965年以后，我国味精生产全部采用以淀粉质或糖蜜为 原料的微生物发酵工艺，大大的促进了生产的发展，到 1985年全国味精生产企业达到140家。随着酶制剂的应 用和生产工艺及装备的改进，技术水平不断提高，进一步 推动了味精生产的快速发展。 发酵法L-赖氨酸生产起步于20世纪70年代，当时仅有上 海天厨味精厂少量生产，以实用为主，1981年在广西建 成年产100吨食品级L-赖氨酸试验工厂，于1987年投产。
乙醛酸循环(glyoxylate cycle)
丙酮酸羧化支路（CO2固定反应）等
谷氨酸生物合成的理想途径
由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径：A？B？
谷氨酸发酵的代谢途径
生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱 氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA，另一部分经CO2固定反应生 成草酰乙酸或苹果酸，催化CO2固 定反应的酶有丙酮酸羧化酶、苹果 酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。
微生物对生长、发育、分化不同生理时期的代谢调节 2、适应调节
微生物对细胞内外环境的变化作出应答性调节
微生物的经济化学与合目的性 Economic Biochemistry（经济化学）：微生物利于 生存发生的所有生化反应皆有精确计算，有很高经济效 益 Telenomic （合目的性）：微生物按需要有目的进行物 质合成的能力
无活性 repressor A 超过生理需要量
A合成酶系（E1,E2…）
反馈抑制 A
野生型菌株酶合成水平的反馈阻遏
野生型菌株酶活性水平的反馈抑制
效应物位点 过量A
Gene编码酶
酶活中心
过量A作用效应物位点，酶构型变化，影响酶活性中心而失活
反馈阻遏与反馈抑制比较
2、解除反馈阻遏、反馈抑制突变株的选育
2、解除分解代谢降解物阻遏的技术与方法
发酵条件控制 加入安慰诱导物：如Lac结构类似物IPTG 抗降解物阻遏突变株的选育 加入高浓度底物筛选仍产生大量目的产物的突变株
反馈调节作用
1、终产物反馈阻遏和反馈抑制 野生型菌株“A”氨基酸合成操纵子模型
AR P RNA聚合酶 O 反馈阻遏 A结构基因
活性
Glu发酵常用菌种 谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum) 北京棒杆菌(C.peiking AS.1229) 黄色短杆菌(Brevibacterium flavum) 乳糖发酵短杆菌(ctofermentum)
谷氨酸的生物合成包括
糖酵解作用（glycolysis, EMP途径） 戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway， HMP途径） 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）
第一节 氨基酸工业现状及发展方向
近40多年来，国内外在研究、开发和应用氨基酸方面
均取得重大进展，新发现的氨基酸种类和数量已由20 世纪60年代50种左右，发展到20世纪80年代的400种， 目前已达1000多种。其中用于药物的氨基酸及氨基酸 衍生物的品种达100多种。 酸。
氨基酸分为两大类，即蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基
目前绝大多数氨基酸是以发酵法或酶法生产的
谷氨酸发酵的历史
1866年德国化学家里豪森利用硫酸水解小麦面筋， 分离到一种酸性氨基酸，依据原料的取材，将此氨基 酸命名为谷氨酸 1872年赫拉西维茨等用酪蛋白也制取了谷氨酸 1890年沃尔夫利用α -酮戊酸经溴化后合成DL-谷氨 酸。日本池田菊苗教授在探讨海带汁的鲜味时，提取 了谷氨酸，并在1908年开始制造商品味之素 1910年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。1936 年美国从甜菜废液(司蒂芬废液)中提取谷氨酸。
氨基酸发酵的发展动向
新技术和工艺的开发应用 1.现代生物技术在氨基酸工业中的应用 2.生物化工技术在氨基酸工业中的应用 新产品的开发、新应用领域的拓展 1.医药中间体 2.肽类 3.多聚氨基酸 4.氨基酸系表面活性剂
第二节 微生物代谢控制发酵
微生物代谢调节
1、时序调节(temporal regulation)
代谢控制原理与方法
课程教学的基本要求
了解氨基酸发酵行业发展现状与中国氨基酸行业存 在问题，氨基酸发酵行业发展方向 掌握谷氨酸的生物合成途径和谷氨酸发酵调节机制， 掌握谷氨酸细胞膜渗透性的控制方法 了解谷氨酸生产菌的主要特征以及谷氨酸生产菌在 发酵过程中的形态变化，掌握谷氨酸发酵的代谢控 制育种策略