《代谢控制和育种》PPT课件
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《代谢控制和育种》课件
代谢控制与育种目标的实现
1
代谢控制技术在育种过程中具有重要的应用价值 ，可以帮助育种家实现更高效的育种目标。
2
通过代谢控制技术，可以缩短育种周期、提高育 种效率、降低育种成本，为现代农业的发展提供 有力支持。
3
代谢控制技术还可以与其他育种技术相结合，如 基因编辑、基因转移等，进一步提高育种水平， 为人类创造更多的价值。
基因组学在育种中的应用
基因组学研究植物或动物的整个 基因组，帮助科学家了解基因的 结构和功能，以及基因之间的相
互作用。
通过基因组学研究，科学家可以 发现与特定性状相关的基因，并 利用这些信息来预测和选择具有
所需性状的个体。
基因组学还可以用于研究植物或 动物的进化过程，以及不同品种 之间的亲缘关系，为育种提供更
多选择和可能性。
代谢组学在育种中的应用
代谢组学研究生物体内代谢产物的组成和变化 ，帮助科学家了解生物体的代谢过程和生理状 态。
通过代谢组学研究，科学家可以发现与特定性 状相关的代谢物，并利用这些信息来预测和选 择具有所需性状的个体。
代谢组学还可以用于研究植物或动物在不同环 境条件下的适应性，以及不同品种之间的代谢 差异，为育种提供更多选择和可能性。
04 代谢控制育种的未来展望
代谢控制育种的发展趋势
基因编辑技术的广泛应用
随着基因编辑技术的发展，代谢控制育种将 更加精准和高效，能够更快地培育出具有优 良性状的新品种。
智能化育种
利用大数据和人工智能技术，实现代谢控制育种的 智能化，提高育种效率和准确性。
生物信息学在育种中的应 用
通过生物信息学手段，解析基因组、转录组 和蛋白质组等多层次信息，为代谢控制育种 提供更全面的数据支持。
脂类代谢和控制PPT讲稿
脂类代谢和控制课件
当前你正在浏览到的事第一页PPTT，共七十四页。
概述
• 脂类，也称脂质或类脂，是一类低溶于水而
高溶于非极性溶剂的生物有机分子。
• 对大多数脂类而言，其化学本质是脂肪酸和醇
所形成的酯类及其衍生物。
• 参与脂类组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元
羧酸，醇成分包括甘油（丙三醇）、鞘胺醇、 高级一元醇和固醇。
中的b-酮基被NADPH＋H＋还原为醇，形成Db-羟丁酰-ACP。
当前你正在浏览到的事第三十一页PPTT，共七十四页。
⑷脱水
• 在b-羟酰基-ACP脱水酶的催化下，D-b-羟丁
酰 -ACP 脱 水 ， 生 成 带 有 双 键 的 反 式 丁 烯 酰 ACP。 ⑸还原
• 烯酰基-ACP还原酶催化反式丁烯酰-ACP还原为 丁酰-ACP，NADPH为辅酶。
一、γ-亚麻酸发酵的代谢控制育种
• 1919年德国的药理学家Hei-duschKa博士从月见草中发
现与亚油酸相似的高级多不饱和脂肪酸，被命名为γ亚麻酸。
• γ-亚麻酸是人体内所必需的必需脂肪酸。如果人体一旦缺乏
了必需脂肪酸，心脑血管、生殖、内分泌等系统就会出现异 常，发生紊乱，从而引起高血脂，高血压，血栓病、动脉粥
料等领域，因此世界各国开展了多饱和脂肪酸的微生物育 种、发酵提取工艺以及发酵动力学等方面的研究。
当前你正在浏览到的事第三十八页PPTT，共七十四页。
• 多不饱和脂肪酸的自然来源主要是动植物，但
含量最丰富的是微生物，特别是藻类、真菌、 细菌等，且主要以储存油和膜脂的形式存在， 尤其是ω-3多不饱和脂肪酸。
第二节 多不饱和脂肪酸发酵 的代谢控制育种
• 多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFAs）
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概述
• 脂类，也称脂质或类脂，是一类低溶于水而
高溶于非极性溶剂的生物有机分子。
• 对大多数脂类而言，其化学本质是脂肪酸和醇
所形成的酯类及其衍生物。
• 参与脂类组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元
羧酸，醇成分包括甘油（丙三醇）、鞘胺醇、 高级一元醇和固醇。
中的b-酮基被NADPH＋H＋还原为醇，形成Db-羟丁酰-ACP。
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⑷脱水
• 在b-羟酰基-ACP脱水酶的催化下，D-b-羟丁
酰 -ACP 脱 水 ， 生 成 带 有 双 键 的 反 式 丁 烯 酰 ACP。 ⑸还原
• 烯酰基-ACP还原酶催化反式丁烯酰-ACP还原为 丁酰-ACP，NADPH为辅酶。
一、γ-亚麻酸发酵的代谢控制育种
• 1919年德国的药理学家Hei-duschKa博士从月见草中发
现与亚油酸相似的高级多不饱和脂肪酸，被命名为γ亚麻酸。
• γ-亚麻酸是人体内所必需的必需脂肪酸。如果人体一旦缺乏
了必需脂肪酸，心脑血管、生殖、内分泌等系统就会出现异 常，发生紊乱，从而引起高血脂，高血压，血栓病、动脉粥
料等领域，因此世界各国开展了多饱和脂肪酸的微生物育 种、发酵提取工艺以及发酵动力学等方面的研究。
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• 多不饱和脂肪酸的自然来源主要是动植物，但
含量最丰富的是微生物，特别是藻类、真菌、 细菌等，且主要以储存油和膜脂的形式存在， 尤其是ω-3多不饱和脂肪酸。
第二节 多不饱和脂肪酸发酵 的代谢控制育种
• 多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFAs）
5第五章 代谢调控育种
⑷利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法， 解除终产物对关键酶的调节；
⑸应用遗传工程技术，创造理想微生物（即构建目 的工程菌株）。
此外，发酵条件如pH值、NH3的供应、溶氧水平、 营养浓度控制及表面活性剂的使用等也非常重要。
一. 切断支路代谢
1. 营养缺陷突变株的应用
营养缺陷型即菌株发生基因突变，合成途径中某一 步骤发生缺陷，丧失了合成某些物质的能力，必须在 培养基中添加该营养物质才能生长。
第五章 微生物 代谢控制育种
第一节 代谢控制育种的基础
代谢控制发酵理论的建立
代谢控制发酵理论最开始是应用于氨基酸高产菌株 的选育中；随后，核苷类物质发酵生产菌也以代谢控 制理论去选育，并奋起直追成为后起之秀。
随着研究的深入，代谢控制发酵理论的作用，已由 野生型菌株的发酵向高度人为控制的发酵转移，由依 赖于微生物分解代谢的发酵向依赖于生物合成代谢的 发酵，即向代谢产物大量积累的发酵转移。
一个菌株经过突变和回复突变后，某一结构基因 编码的酶会经历失活→恢复活性的过程，但酶的调节 部位的结构常常并没有恢复。所以经过此过程后，该 酶的反馈抑制被解除或削弱。因此可以利用营养缺陷 型的回复突变来获得解除反馈抑制从而提高产量的菌 株。
例如，先将金霉素生产菌绿链霉菌诱变成蛋氨酸 缺陷型，然后再回复突变成原养型，结果其中有85% 的回复突变株的金霉素产量提高了1.2~3.2倍。
通过选育某些营养缺陷型或结构类似物抗性突变株 以及克隆某些关键酶的基因，也可以使目的产物前体 的合成增加，从而有利于目的产物的大量积累。
1. 在分支合成途径中，切断控制共用酶的非目的终 产物的分支合成途径，增多目的产物的前体，使目的 产物的产量提高。
在谷氨酸棒状杆菌、北京棒状杆菌、黄色短杆菌、 大肠杆菌等微生物中，Lys、Thr、Met的合成关键酶是 天冬氨酸激酶，该酶受Lys、Thr的协同反馈抑制，即 天冬氨酸激酶在Lys或Thr单独存在时不受抑制，仅当 两者同时过量时才引起抑制作用。因此，在Thr限量培 养时，即使Lys过剩，也能进行由天冬氨酸生成天冬酰 磷酸的反应（即第一步反应）。
《代谢控制和育种》课件
了解育种的基本概念，以及如何通过育种来改 善作物品质和提高农业生产。
代谢控制
1
代谢通路的类型
介绍不同类型的代谢通路，如合成代谢、分解代谢和转运代谢，以及它们在植物 生理中的重要性。
2
代谢通路的调节机制
探讨植物中代谢通路的调控机制，包括基因调控、酶活性调节以及信号传导。
3
代谢控制在农业生产中的应用
介绍利用代谢控制技术改良作物特性以提高农业生产效益的实际案例。
探讨科学家将在代谢控制和育种领域继续研 究的方向，以推动农业的可持续发展。
育种
基础遗传学知识
了解育种背后的基本遗传学原 理，如基因传递、基因型和表 型。
育种方法的分类和特点
探讨不同育种方法的优缺点， 如自交育种、杂交育种和转基 因技术。
新一代育种技术与应用
介绍新兴的育种技术，如基因 编辑和组织培养，以及它们在 农业领域的前景。
实例分析
代谢控制与作物品质改良
通过代谢控制技术优化植物的营 养组成、香味和色泽，提供更高 品质的农产品。
《代谢控制和育种》PPT 课件
欢迎来到《代谢控制和育种》PPT课件。通过本课件，我们将带你深入了解代 谢控制和育种领域的基本原理、调节机制以及最新的育种技术与应用。让我 们开始探索这个引人入胜的话题吧！
概述
代谢控制的基本原理
探索植物代谢通路的类型和调节机制，揭示代 谢控制在植物生长中的重要作用。
育种的目的和意义
育种方法在病虫害抗性育 种中的应用
探索如何利用育种方法培育具有 抗病虫害特性的作物品种，提高 农业生产的稳定性。
新一代育种技术对粮食生 产的影响
分析新兴育种技术对粮食产量、 品质和可持续性的影响，展望农 业未来的发展方向。
代谢控制
1
代谢通路的类型
介绍不同类型的代谢通路，如合成代谢、分解代谢和转运代谢，以及它们在植物 生理中的重要性。
2
代谢通路的调节机制
探讨植物中代谢通路的调控机制，包括基因调控、酶活性调节以及信号传导。
3
代谢控制在农业生产中的应用
介绍利用代谢控制技术改良作物特性以提高农业生产效益的实际案例。
探讨科学家将在代谢控制和育种领域继续研 究的方向，以推动农业的可持续发展。
育种
基础遗传学知识
了解育种背后的基本遗传学原 理，如基因传递、基因型和表 型。
育种方法的分类和特点
探讨不同育种方法的优缺点， 如自交育种、杂交育种和转基 因技术。
新一代育种技术与应用
介绍新兴的育种技术，如基因 编辑和组织培养，以及它们在 农业领域的前景。
实例分析
代谢控制与作物品质改良
通过代谢控制技术优化植物的营 养组成、香味和色泽，提供更高 品质的农产品。
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概述
代谢控制的基本原理
探索植物代谢通路的类型和调节机制，揭示代 谢控制在植物生长中的重要作用。
育种的目的和意义
育种方法在病虫害抗性育 种中的应用
探索如何利用育种方法培育具有 抗病虫害特性的作物品种，提高 农业生产的稳定性。
新一代育种技术对粮食生 产的影响
分析新兴育种技术对粮食产量、 品质和可持续性的影响，展望农 业未来的发展方向。
第8章 代谢控制育种
第8章代谢控制育种概念：在了解代谢产物生物合成途径、遗传控制和代谢调节机制的基础上，设计对特定突变型的筛选（定向选育），选育出解除正常代谢调节、或绕过微生物正常代谢途径的突变株，从而人为地使有用代谢产物选择性地大量合成和积累1 初级代谢的调节控制1.1 酶合成的调节诱导（induction）：促进酶合成的调节阻遏(repression)：阻碍酶合成的调节组成酶(constitutive enzyme)：细胞完成基本生物功能常备的酶类诱导酶(induced enzyme)：细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类1.1.1 酶合成调节的类型1.1.1.1 诱导诱导物：能促进诱导酶产生的物质，是酶的底物或其结构类似物同时诱导：当诱导物存在时，微生物同时合成几种诱导酶顺序诱导：当诱导物存在时，微生物先合成能分解此物的酶，再依次合成分解各种中间产物的酶1.1.1.2 阻遏1.当代谢途径中某物质过量时，通过阻碍代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的合成，从而彻底地控制代谢和减少该物质的合成。
2.末端产物阻遏（end-product repression）:由于某代谢途径末端产物过量积累而引起的阻遏3.分解代谢物阻遏（catabolite repression）:当有两种C/N源分解底物同时存在时，细胞优先利用分解快的底物，并阻遏合成利用慢的底物的相关酶的合成4.分解代谢物阻遏实质是分解代谢反应链中的某些中间代谢物或末端产物过量积累而阻遏代谢途径中一些酶合成的现象5.葡萄糖效应：当葡萄糖和乳糖同时存在时，微生物优先利用葡萄糖，并于葡萄糖耗尽后，才开始利用乳糖，出现“二次生长”。
葡萄糖的存在阻遏了分解乳糖酶系的合成1.1.2 酶合成调节的机制1.操纵子：一组功能上相关且紧密连锁的基因。
由启动基因、操纵基因和结构基因组成2.启动基因(promoter):依赖于DNA的RNA聚合酶结合位点3.操纵基因(operator):能与调节蛋白结合，阻遏转录4.结构基因(structural gene): 编码多肽基因5.调节基因（regulator gene):位于相应操纵子附近，编码组成型调节蛋白(regulatory protein),此蛋白为变构蛋白，存在与操纵基因结合的位点，以及与效应物结合的位点6.效应物(effector):一类低分子量的信号物质，如诱导物（inducer)和辅阻遏物（corepressor）7.调节蛋白有两类,一类称为阻遏物(repressor),他能与操纵基因结合，阻遏转录，但当与诱导物结合时，则不能与操纵基因结合，转录发生；另一类称为阻遏物蛋白（aporeperssor）,只有与辅阻遏物结合后，才能与操纵基因结合，阻遏转录8.诱导型操纵子：当诱导物存在时，其转录频率才最高，并随后转译出大量诱导酶，出现诱导现象，如乳糖、半乳糖和阿拉伯糖分解代谢操纵子9.阻遏型操纵子：只有当缺乏辅阻遏物时，其转录频率才最高。
代谢控制和育种.ppt
4.5 抗反馈调节突变株的选育
在实际应用中，抗反馈调节突变株的选育可以通过以 下几个方面：
➢ 从遗传上解除反馈调节 (如各种抗性和耐性育种、回复突变 子的应用等)
➢ 截流或减少终产物堆积 (如借助营养缺陷型或采用渗漏缺陷 型等)
➢ 移去终产物 (借助膜透性的突变等)
4.5 抗反馈调节突变株的选育
将回复突变菌株和野生型菌株进行回交试验或杂交重组 试验，观察它们的子代是否有突变型出现：
▪ ① 有同样的突变型重新出现，说明回复突变和原来突变型不在 同一位置而是分开的，属于抑制基因回复突变株；
▪ ② 如果杂交后代没有产生突变型，表明回复突变的位置与原突 变型位点相同，是真正的回复突变。
4.5.1 回复突变引起的抗反馈调节突变株
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。
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
不含诱导物
循
的培养基
环
培
养
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 (3) 鉴别性培养基的利用
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. 回复突变引起的抗反馈调节突变株的筛选
(1) 初级代谢途径障碍性回复突变型
《代谢的调节控制》课件
详细描述
负反馈是指某一生理指标出现偏差时，调节机构会发出纠正指令，使该指标向正常范围回归；正反馈 是指某一生理指标未达到正常范围时，调节机构会发出指令，使该指标继续升高或降低；前馈是在生 理过程发生异常变化时，通过前馈控制预先采取措施防止异常继续发展。
代谢调节控制的类型
总结词
代谢调节控制主要分为酶的调节、激素调节和神经调节三种类型。
蛋白质对代谢的调节
总结词
蛋白质在代谢调节中发挥重要作用。
VS
详细描述
蛋白质是细胞生长和修复所必需的，同时 也是多种激素和酶的组成成分。例如，胰 岛素是一种蛋白质激素，对糖代谢具有重 要调节作用。此外，蛋白质还参与了细胞 信号转导和基因表达等复杂过程，对代谢 的精细调控至关重要。
维生素和矿物质对代谢的调节
激素对脂肪代谢的调节控制
胰岛素
促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取和利用，同时抑制脂肪 分解和酮体生成。
胰高血糖素
促进脂肪分解和酮体生成，同时抑制脂肪细胞对葡萄 糖的摄取。
肾上腺素
促进脂肪分解和脂肪酸氧化，同时抑制脂肪细胞对葡 萄糖的摄取。
激素对蛋白质代谢的调节控制
胰岛素
促进蛋白质合成，同时抑制蛋白质分解。
胰高血糖素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成。
糖皮质激素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成，同时参 与炎症反应和免疫应答等生理过程。
03
神经系统对代谢的调节控 制
神经系统的结构与功能
神经元
是神经系统的基本单位，具有感受刺激、传递 信息、处理信息的功能。
神经胶质细胞
支持、保护、营养神经元的作用，还参与构成 髓鞘和神经纤维。
《代谢的调节控制 》ppt课件
目 录
负反馈是指某一生理指标出现偏差时，调节机构会发出纠正指令，使该指标向正常范围回归；正反馈 是指某一生理指标未达到正常范围时，调节机构会发出指令，使该指标继续升高或降低；前馈是在生 理过程发生异常变化时，通过前馈控制预先采取措施防止异常继续发展。
代谢调节控制的类型
总结词
代谢调节控制主要分为酶的调节、激素调节和神经调节三种类型。
蛋白质对代谢的调节
总结词
蛋白质在代谢调节中发挥重要作用。
VS
详细描述
蛋白质是细胞生长和修复所必需的，同时 也是多种激素和酶的组成成分。例如，胰 岛素是一种蛋白质激素，对糖代谢具有重 要调节作用。此外，蛋白质还参与了细胞 信号转导和基因表达等复杂过程，对代谢 的精细调控至关重要。
维生素和矿物质对代谢的调节
激素对脂肪代谢的调节控制
胰岛素
促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取和利用，同时抑制脂肪 分解和酮体生成。
胰高血糖素
促进脂肪分解和酮体生成，同时抑制脂肪细胞对葡萄 糖的摄取。
肾上腺素
促进脂肪分解和脂肪酸氧化，同时抑制脂肪细胞对葡 萄糖的摄取。
激素对蛋白质代谢的调节控制
胰岛素
促进蛋白质合成，同时抑制蛋白质分解。
胰高血糖素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成。
糖皮质激素
促进蛋白质分解，同时抑制蛋白质合成，同时参 与炎症反应和免疫应答等生理过程。
03
神经系统对代谢的调节控 制
神经系统的结构与功能
神经元
是神经系统的基本单位，具有感受刺激、传递 信息、处理信息的功能。
神经胶质细胞
支持、保护、营养神经元的作用，还参与构成 髓鞘和神经纤维。
《代谢的调节控制 》ppt课件
目 录
代谢控制和育种..
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
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。
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
4.2 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
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
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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
4.1 组成型突变株的选育
2. 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
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。
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。
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
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
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
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。
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
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
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。
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。
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
株不经诱导也能合成酶、或不受终产物阻遏的调节突变型。
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
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