发酵机制-赖氨酸发酵机制13-14节
天冬氨酸
↓天冬氨酸激酶
天冬氨酸-β-半醛
高丝氨酸脱氢酶↙ ↘DDP合成酶
高丝氨酸
↘
高丝氨酸激酶↙ ↓琥珀酰高丝氨酸↘
L-苏氨酸↙ ↓合成酶
赖氨酸
苏氨酸脱H酶↙
↓
L-异亮氨酸 L- 蛋氨酸
赖氨酸育种途径
微生物产生赖氨酸机制复杂，多样. 1. 渗漏缺陷型(不完全切断支路代谢) ，即
降低不需要的酶活,而进一步提高所需要的 酶活. 2. 切断支路代谢—选育高丝氨酸缺陷型 (完全切断支路代谢). 3.选育抗结构类似物突变株遗传性地解除 代谢过程的抑制或阻遏作用.
细菌赖氨酸生物合成途径
二、赖氨酸发酵机理
在大肠杆菌中有三种AK同功酶,代谢调控复杂,生 产上一般不用大肠杆菌.
以黄色短杆菌合成赖氨酸为例:β-半醛
高丝氨酸脱氢酶↙ ↘DDP合成酶
高丝氨酸
↘
高丝氨酸激酶↙ ↓琥珀酰高丝氨酸↘
L-苏氨酸↙ ↓合成酶
赖氨酸
苏氨酸脱H酶↙
当异亮氨酸过剩，反馈抑制苏氨酸脱氢酶, 积累苏氨酸.
当苏氨酸过剩，反馈抑制高丝氨酸脱氢酶， 转向合成赖氨酸.
当赖氨酸过剩和苏氨酸协同反馈抑制天冬 氨酸激酶，而终止整个反应.
赖氨酸发酵机理分析
在大肠杆菌中有三种AK同功酶,代谢调控复杂,生 产上一般不用大肠杆菌.
以黄色短杆菌合成赖氨酸为例:
赖氨酸育种
4.解除代谢互锁, 例如赖氨酸合成受亮氨酸阻遏. 故采用亮氨酸缺陷菌株,抗亮氨酸突变菌株或用苯 醌等处理得到亮氨酸渗漏缺陷型菌株.
5.增加前体物合成和阻塞副产物生成, 从生产速度 和提高产率角度分析,可应用合适的前体物合成途 径.
6.改善细胞膜的透性, 选育主动运输性强的菌株。 在此利用谷氨酸发酵改善细胞膜的透性方法是否可 行? GA棒杆菌以糖蜜发酵赖氨酸时，加入红霉素， 产量从40.1g/L升至55.8g/L。
7. 温度敏感突变株,即高温使分支途径酶失活而促 进主产物的合成.
赖氨酸育种
8. 用细胞工程、原生质体融合技术.得到耗 糖快,发酵速度快,可提高赖氨酸产量的菌株.
基因工程, 提高关键酶活性,促进产物合成
9. 防止赖氨酸菌回复突变的措施： （1）选择性能稳定的菌株; （2）增加遗传标记,如缺陷型采用二个以上 的缺陷,抗性采用两个以上的抗性;
（3）缺陷型菌种保藏与培养时，保 证所缺的营养要丰富; （4）抗性菌要在培养基中添加所抗的 类似物；
（5） 利用生产菌耐某些抗生素的特 性，添加一定的抗生素防止回复突变.
⑧琥珀酰高丝氨酸合成酶活性高于 ⑨高丝氨 酸激酶而优先合成蛋氨酸
5.图5-13的逆转反馈抑制(代谢互锁):乙酰 CoA解除 磷酸烯醇丙酮酸羧化酶受草酰乙 酸的抑制, 即存在分支途径的一种产物，能 够解除另一分支途径中其产物对自身酶的反 馈抑制
黄色短杆菌中天冬氨酸的合成机制
故当蛋氨酸过剩，阻遏琥珀酰高丝氨酸合 成酶，合成转向苏氨酸方向.
↓
L-异亮氨酸 L- 蛋氨酸
黄色短杆菌中天冬氨酸的合成机制
赖氨酸合成调节机制
1. 天冬氨酸激酶(AK)为关键酶，在大肠杆菌中有 三种同功酶？。
AK1 受苏氨酸和异亮氨酸的协调反馈抑制和阻遏； AK2 受 蛋氨酸反馈阻遏； AK3 受 赖氨酸反馈抑制和阻遏。 2. 天冬氨酸-β-半醛脱氢酶受赖氨酸不完全抑制 二氢吡啶二羧酸合成酶(DDP)等受赖氨酸反馈
抑制 二氨基庚二酸脱羧酶受赖氨酸阻遏 3. 高丝氨酸脱氢酶（HD）为两种同功酶, HD1受
苏氨酸反馈抑制, HD2受蛋氨酸阻遏。且AK1与 HD1, AK2与HD2为同一蛋白携带的双功能酶？
赖氨酸合成调节机制
4. 异亮氨酸合成途径中，异亮氨酸反馈抑制 和阻遏苏氨酸脱氨酶
⑦高丝氨酸脱氢酶活性比⑥二氢吡啶二羧酸 合成酶高15倍，使代谢优先向合成高丝氨酸 方向
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赖氨酸的生产工艺
1.赖氨酸概述 2
赖氨酸广泛存在于动物蛋白质中,赖氨酸 的生产最早是用酸水解酪素,经分离谷氨 酸后制得,其后又从血粉中提取 猪血粉中 赖氨酸含量约9%～10% ,但这种方法,工艺 比较复杂,产量受到限制,
1.赖氨酸概述 3
1960年以来,日本用营养缺陷型的谷氨酸 菌株直接发酵生产赖氨酸,其产量不断扩 大,
2.赖氨酸的性质 1
赖氨酸盐酸盐的化学式为C6H14O2N2·HCl, 含氮量为15.34%,相对分子质量182.65,
由于游离的赖氨酸易吸收空气中的二氧化 碳,故制取结晶比较困难，一般商品都是 赖氨酸盐酸盐的形式，
2. 赖氨酸的性质 2
赖氨酸的化学名为2,6-二氨基己酸,具有 不对称的α-碳原子,故有两种光学活性 的异构体 L/D型 ,
氨水+氯化铵洗脱
通过调节氨水与氯化铵的物质的量之比为 1:1,可直接使赖氨酸成单盐酸盐形式存在, 不需在中和,
洗脱剂 3
3 氢氧化钠洗脱 特点是没有氨味,容 易操作,但在洗脱液中Na+含量较高,影响 赖氨酸的提纯精制,
洗脱剂 4
洗脱剂的浓度对洗脱效果有影响,一般来 讲,为了分离只能用适当浓度的洗脱剂， 如果洗脱剂浓度太高,达不到洗脱目的， 如果洗脱剂浓度太低,洗脱时间长,收集不 集中,赖氨酸浓度低，
赖氨酸发酵工艺及控制要点 8
生物素对赖氨酸生物合成的影响 在以葡 萄糖,丙酮酸为唯一碳源的情况下,添加过 量生物素 200～500μg/L ,赖氨酸积累量 显著增加,因为生物素量增加,促进了草酰 乙酸的合成,增加了天冬氨酸供给，
生物素对赖氨酸生物合成的影响 续
另一方面,过量生物素使细胞内合成的谷 氨酸对谷氨酸脱氢酶起反馈抑制作用,抑 制谷氨酸的大量合成,使代谢流转向合成 天冬氨酸的方向进行,
赖氨酸发酵工艺学
第二节 赖氨酸的代谢机制 • 一、赖氨酸的代谢途径
– 二氨基庚二酸途径，主要存在于细菌、 绿藻、原生虫、高等植物中。 –α-氨基已二酸途径，主要存在于酵 母、霉菌中。
细菌合成赖氨酸的二氨基庚二酸途径
天冬氨酸
①
天冬氨酰磷酸
②
天冬氨酸-β-半醛（ASA)
③
2,3 -二氢吡啶-2,6-二羧酸（DDP)
第二节 赖氨酸的代谢机制
• 二 代谢调解机制 • 微生物体内的赖氨酸代谢调解机制具有 多样性的特征。 • 大肠杆菌、枯草杆菌等的赖氨酸调解十 分复杂。 • 黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵 短杆菌等的赖氨酸调解机制相对简单。
第二节 赖氨酸的代谢机制
• 1、黄色短杆菌的赖氨酸调解机制
– 赖氨酸在天冬氨酸系氨基酸中不是优先合成，菌 体完成蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸的合成后才会 合成赖氨酸。 – AK受到来自苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制。
– 通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因突变， 使天冬氨酸激酶对赖氨酸或其类似物不敏感，即 使在过量存在苏氨酸时，该酶的活性也不受影响。 可以解决应用营养缺陷型和渗漏缺陷型生产赖氨 酸时，产率受所要求物质影响过大，生产不稳定 的问题。 – 实例：黄色短杆菌FA-I-23，可积累赖氨酸32g/L
• 单纯抗性菌产量一般不高，而兼有营养缺陷 型的菌株，产量会大幅提高。
• 随后，赖氨酸的生产一直采用提取法， 由于工艺复杂，成本较高，限制了赖氨 酸的使用。 • 1960年，发酵法在日本诞生，使其产量 大幅度上升。 • 1977年，化学合成与酶法结合生产赖氨 酸在日本诞生。
• 赖氨酸在食品添加剂和营养补剂中是最 重要的一种氨基酸。
– 赖氨酸是人体必需的八种氨基酸之一（Lys、 Met、Ile、Lue、Thr、Val、Phe、Trp）。 – 赖氨酸是唯一的只有L型光学异构体才能被 有效利用的氨基酸。 – 在谷类蛋白中，赖氨酸是第一限制氨基酸。
氨基酸发酵机制及过程
④沿着由柠檬酸至α–酮戊二酸的氧化途径，谷氨酸产 生菌有两种NADP专性脱氢酶，即异柠檬酸脱氢酶和L谷氨酸脱氢酶。 在谷氨酸的生物合成中，谷氨酸脱氢酶和异柠檬 酸脱氢酶在铵离子存在下，两者非常密切地偶联起 来，形成强固的氧化还原共轭体系，不与NADPH2 的末端氧化系相连接，使α–酮戊二酸还原氨基化生 成谷氨酸。
2．三羧酸循环(TCA循环)的调节
谷氨酸产生菌在代谢途径中，三羧酸循环的调节主要 是通过5种酶的调节进行的。这五种酶是磷酸烯醇式丙酮 酸羧化酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢 酶和α-酮戊二酸脱氢酶。
草酰乙酸+谷氨酸
谷氨酸转氨酶
天冬氨酸+α -酮戊二酸
谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活力并阻遏柠檬酸合成酶 的合成，使代谢转向天冬氨酸的合成。
在谷氨酸发酵生产中，生物素缺陷型菌在 NH4+存在时，葡萄糖消耗速率快而且谷氨酸收率 高； NH4+不存在时，葡萄糖消耗速率很慢，生 成物是α–酮戊二酸、丙酮酸等物质，不产生谷氨 酸。
四、细胞膜通透性的调节
对谷氨酸发酵的重要性： 当细胞膜转变为有利于谷 氨酸向膜外渗透的方式， 谷氨酸才能不断地排出细 胞外，这样既有利于细胞 内谷氨酸合成反应的优先 性、连续性，也有利于谷 氨酸在胞外的积累。
4．CO2固定反应的调节
CO2固定反应主要通过以下途径完成：
C02的固定反应的作用：补充草酰乙酸； 在谷氨酸合成过程中，糖的分解代谢途径与C02固定 的适当比例是提高谷氨酸对糖收率的关键问题。
5．NH4+的调节
谷氨酸脱氢酶也能催化谷氨酸氧化脱氨反应，脱 氨过程以NAD+作为辅酶，该酶催化的反应虽然偏向 氨合成谷氨酸一边，但是脱氢过程产生的NADH被氧 化成NAD+，同时产生的NH3很容易被除去。 脱氨反应被NH4+和α–酮戊二酸所抑制，这对于谷 氨酸的积累也起到了很好的作用。
氨基酸发酵机制PPT课件
一种氨基酸终产物过剩时，完全不受或微弱或 部分地反馈抑制（或阻遏），只是在多数终产 物共存下才强烈地控制。有以下几种情况：
2020/10/13
4
• ①协同（或多价）反馈抑制： • ②合作（或增效）反馈抑制： • ③同功酶控制： • ④积累反馈抑制：
2020/10/13
5
2.顺序控制：
A
B
DE
C
F
7.选育温度敏感突变株
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
2020/10/13
17
谢谢您的指导
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
G
A
B
C
D
2020/10/13
6
3.平衡合成：
B
C
E
D×
F G
4.代谢互锁：从生物合成途径看，是受一种 完全无关的氨基酸的控制。它只是在很高浓 度下（与生理学浓度相比）才能体现抑制作 用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。
2020/10/13
7
第二节谷氨酸的发酵机制 一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制
2020/10/13
14
4、解除代谢互锁 在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成
与亮氨酸之间存在代谢互锁，赖氨酸生物合 成分支的第一个酶（DDP合成酶）受亮氨酸 的阻遏。
解除这一代谢互锁的方法:
2020/10/13
15
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，经诱变得抗AEC兼 亮氨酸缺陷型菌株 ②选育抗亮氨酸结构类似物突变株
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• ①协同（或多价）反馈抑制： • ②合作（或增效）反馈抑制： • ③同功酶控制： • ④积累反馈抑制：
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2.顺序控制：
A
B
DE
C
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7.选育温度敏感突变株
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
2020/10/13
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谢谢您的指导
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3.平衡合成：
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4.代谢互锁：从生物合成途径看，是受一种 完全无关的氨基酸的控制。它只是在很高浓 度下（与生理学浓度相比）才能体现抑制作 用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。
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第二节谷氨酸的发酵机制 一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制
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4、解除代谢互锁 在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成
与亮氨酸之间存在代谢互锁，赖氨酸生物合 成分支的第一个酶（DDP合成酶）受亮氨酸 的阻遏。
解除这一代谢互锁的方法:
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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，经诱变得抗AEC兼 亮氨酸缺陷型菌株 ②选育抗亮氨酸结构类似物突变株
发酵过程优化与控(第四章、赖氨酸发酵过程优化)
3、初糖浓度对发酵的影响 表4-5的结果表明：初糖浓度13%时发酵的转化率最高， 进一步提高初糖浓度对发酵不利，当初糖浓度为18%时， FB31几乎不产酸，说明菌株不具备耐高糖的特性。 4、发酵培养基的优化 在固定葡萄糖、磷酸氢二钾、七水合硫酸镁和碳酸钙用 量基础上，对玉米浆、豆饼水解液、硫酸铵等氮源物质通过 正交实验，得出发酵培养基的最适组成为（g/L）： 葡萄糖130 玉米浆 30 豆饼水解液 10 硫酸铵 40 磷酸氢 二钾 1 七水合硫酸镁 0.5 碳酸钙 45 用该培养基发酵72h，产酸为42g/L，和FB21（70g/L） 相比产酸性能下降很多。结合遗传标记的改变、发酵产酸水 平和耐糖能力的降低，表明FB31发生了回复突变。
在畜、禽类的饲料中添加少许的赖氨酸，对家禽、家畜的日增
重、料肉比、家禽的产卵量等方面效果尤为显著。
一、发酵法生产赖氨酸技术的发展 1、赖氨酸的生产方法 水解法(已淘汰)、合成法、酶法和直接发酵法。 合成法：以己内酰胺、二氢吡喃、环己酮、呱啶为原料合 成L-赖氨酸已有报道，但还没有大规模的生产报道，主要是合
其中90%以上的企业采用发酵法生产。
2、发酵法生产赖氨酸 微生物的赖氨酸合成途径在1950年以后逐渐被阐明。
对结肠芽孢杆菌、黄色短杆菌和乳糖发酵短杆菌的赖氨酸
合成途径解析后发现：赖氨酸的合成与其它氨基酸不同，存在
两条途径即：二氨基二酸途径和α-氨基乙二酸途径，前者存在 于细菌、绿藻、原生质、高等植物中，后者存在于酵母菌、霉
综上所述，国内赖氨酸研究起步较早，但高产菌实现工业
化比例低；另外，研究多局限于菌种改良和优化发酵的环境条 件，对各种培养条件下的优化控制研究不多，或与实际生产脱 节。 3、我国赖氨酸发酵工业现状 20世纪80年代初，国内开始进行赖氨酸发酵中试，并兴建 赖氨酸发酵厂，特点是产酸水平和转化率低、规模小。“七五” 期间，国家在广西南宁、福建泉州、湖北武汉及吉林九站建了4
天冬氨酸族氨基酸发酵机制---赖氨酸(补充材料)
一、苏 氨酸的 育种途 径
苏氨酸高产菌株应具备的生化特征
DDP合成酶活力极弱或欠缺 琥珀酰高丝氨酸合成酶酶活力极弱或欠缺 苏氨酸脱氨酶酶活力极弱或欠缺 CO2固定能力强 天冬氨酸合成能力强 天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协 同反馈抑制不敏感 高丝氨酸脱氢酶活力强，不受苏氨酸反馈调节。
三、蛋氨酸育种途径
高产蛋氨酸应具备的生化特性
DDP合成酶活力极弱或欠缺 S-腺苷蛋氨酸酶活力极弱或欠缺 高丝氨酸激酶欠缺 CO2固定能力强 天冬氨酸合成能力强 天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协同 反馈抑制不敏感 高丝氨酸脱氢酶活力强，苏氨酸和异亮氨酸的反 馈调节不敏感、不受蛋氨酸反馈调节。
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
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。
第八章 天冬氨酸族氨 基酸发酵机制
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
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。
葡萄糖
EMP
丙酮酸
CO2 固定、氧化
氨基化反应
草酰乙酸
天冬氨酸激酶
氨基酸类药物的发酵生产—赖氨酸的发酵生产
游离的赖氨酸易吸收空气中的二氧化碳，故 制取结晶比较困难。 一般商品都是赖氨酸盐酸盐的形式。
赖氨酸含有α-氨基及ε-氨基，只有在ε-氨基 为游离状态时，才能被动物机体所利用， 故具有游离ε-氨基的赖氨酸称为有效氨基酸 。故在提取浓缩中，要特别注意防止有效 赖氨酸受热破坏而影响其使用价值。
3.生产菌种 赖氨酸的生产方法有抽提法、化学合成法、酶 法以及发酵法，目前主要以发酵法生产为主， 由微生物发酵生产的赖氨酸都是L-赖氨酸。
– 选育亮氨酸缺陷型菌株，如(AECr+ +Leu–，赖氨 酸积累量可达41g/L)
– 选育抗亮氨酸结构类似物突变株，如抗AEC+丙氨 酸缺陷型+抗2-噻唑丙氨酸，赖氨酸积累量可达 110g/L
菌株 谷氨酸棒杆菌
遗传标记 Hse-
谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌
Hse-、AECr、2-TAr、 Urea-
清洗
上柱后，需用水洗去停留在树脂层的菌体、 残糖等杂质，直至洗涤水清亮，同时使树 脂疏松以利洗脱。
2.洗脱剂 从树脂上洗脱赖氨酸所采用的洗脱剂有氨水 、氨水十氯化铵或氢氧化钠等。
洗脱剂的浓度对洗脱效果有影响，一般来讲，为了浓 缩需要较高浓度的洗脱剂，为了分离只能用适当浓度 的洗脱剂。如果洗脱剂浓度太高，达不到纯化的目的 。如果洗脱剂浓度太低，洗脱时间长，收集不集中， 赖氨酸浓度低。
结晶析出的赖氨酸盐酸盐粗晶体含量约为 78%～84%，除含有一定水分（15%～20%） 外，还含有色素等杂质，制造食品级和医 药级赖氨酸盐酸盐需要进一步精制纯化。
单元四 氨基酸类药物的发酵生产
项目三 赖氨酸的发酵生产 任务一 赖氨酸基本知识
1.赖氨酸的简介
赖氨酸是人和动物营养的必需氨基酸，对机体的生 长有重要的影响，且在八种必需氨基酸中是唯一的 仅L型成分才能有效利用的基本氨基酸。
氨基酸发酵机制
三、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制
详见书《发酵工程原理与技术》147页以及148页。
四、天冬氨酸族氨基酸的生物合成途径
1、苏氨酸发酵机制 2、赖氨酸的发酵机制
赖氨酸生产菌的育种途径 菌等）出发菌株的选择 — 代谢调节比较简单的细菌（如黄色短杆菌、谷 氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌等） 1）、优先合成的转换：渗漏缺陷型的选育 如果降低高丝氨酸脱氢酶活性，则优先合成赖氨酸。 2）、切断支路代谢：营养缺陷型的选育 3）、抗结构类似物突变株（代谢调节突变株） 4）、解除代谢互锁 在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成与亮氨酸之间存在代谢互锁，赖氨 酸生物合成分支的第一个酶（DDP合成酶）受亮氨酸的阻遏。 5).增加前体物的合成和阻塞副产物的生成 关键酶：天冬氨酸激酶
Hale Waihona Puke 3、蛋氨酸发酵机制 4、异亮氨酸发酵机制 5、缬氨酸发酵机制
1）切断支路代谢，选育异亮氨酸、亮氨酸、生物素缺陷型突变株。 2)解除异亮氨酸、缬氨酸合成酶系的反馈阻遏。 3）解除缬氨酸对α -乙酰乳酸合成酶的反馈抑制。
The end,thank you!
4、降低反馈作用物的浓
谷氨酸
N-乙酰谷氨酸
N-乙酰-Y-谷氨酰磷酸
鸟氨酸 反馈抑制
瓜氨酸
精氨酸 谷氨酸棒杆菌缺乏将鸟氨酸转化为瓜氨酸的酶，消除反馈抑制，可用于 生产鸟氨酸。
5、消除终产物的反馈抑制与阻遏作用 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用，是通过使用抗氨基酸结构类似 物突变出的方法来进行的。许多氨基酸发酵采用这种方法，并得到较 好的结果。 天冬氨酸 天冬氨酸激酶 天冬氨酰磷酸 天冬氨酸半缩醛 协同反馈抑制 高丝氨酸 苏氨酸 赖氨酸
氨基酸发酵机制
组员：潘艳萍 张友琴 喻莹 徐煜 马玉芳 李成芳 谢蓓安
发酵工程六PPT课件
.
24
二、人工控制微生物代谢的手段
（一）生物合成途径的遗传控制
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、降低支路代谢总产物的产生或切断代谢途径及提高 细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累方向进行。
1、代谢缺陷型菌株
2、利用抗代谢类似物的突变积累氨基酸
3、产物降解酶缺失突变株
4、细胞膜组分的缺失突变
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30
生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，生物素在低于亚适浓度之
前有，利例增于加谷1：生氨谷物酸氨素的酸有合棒利成杆于；菌丙（酮生酸物的素羧缺化陷产型生）草生酰产乙谷酸氨，酸进而
生物素是催化脂肪酸生物合成的初始酶乙酰辅酶A羧化酶的 辅酶，该酶催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酸单酰辅酶A，再 经一系列转化合成脂肪酸，而脂肪酸又是构成细胞膜磷脂 的主P要EP成分，因P此y生r 物素可间A接cC地o影A 响细胞膜的透性。
真核微生物细胞里，各种酶系被细胞器隔离分布，使
其代谢活动只能在特定的部位上进行，如与呼吸产能有 关的酶系集中于线粒体内膜上，DNA合成的某些酶位于 细胞核里。
.
5
（二）代谢流向的调控
微生物在不同条件下可以通过控制各代谢途径中某个酶促反应的速 率来控制代谢物的流向，从而保持机体代谢的平衡。
1、由一个关键酶控制的可逆反应
第六章 发酵机制及发酵动力学
第一节 发酵工程微生物的基本代谢及产物代谢 第二节 微生物代谢调节机制 第三节 糖代谢产物的发酵机制 第四节 氨基酸和核苷酸发酵机制 第五节 抗生素发酵机制 第六节 微生物发酵动力学
.
1
本章要求
掌握初级与次级代谢的产物 掌握微生物代谢调节的方式 掌握酶活性被抑制的方式 了解发酵产物的发酵机制及发酵动力学抑制来自抑制DE
氨基酸发酵PPT课件
.
25
9.2 赖氨酸的发酵生产来自赖氨酸是一种必需氨基酸，可以促进儿童 发育，增强体质，补充适量L-赖氨酸，可 大大提高蛋白质的利用率，L-赖氨酸被广 泛用于食品强化剂、饲料添加剂及医疗保 健、滋补饮料等方面，是一个具有广泛市 场的氨基酸产品。
目前全世界产量已达10万吨，而且还呈上 升趋势，其中日本占世界产量的60％，我 国赖氨酸生产水平还有待提高。
制备方法有化学合成法、发酵法和蛋白质水 解三种方法，其中以发酵法最为先进。
由微生物发酵生成的苏氨酸都是L-苏氨酸。
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40
目前作为苏氨酸直接发酵生产菌主要有大肠 杆菌、粘质沙雷氏杆菌和短杆菌三类。
L-苏氨酸发酵均采用基因工程菌生产，产酸 约在8％~10％，对糖转化率25％~30％，提 取收率85％。
.
3
化妆品生产中，胱氨酸用于护发素，丝氨 酸用于面霜中；谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸 与脂肪酸形成的表面活性剂，具有清洗、 抗菌等功能，用于护肤品、洗发剂中。
在农业中，苯丙氨酸和丙氨酸可用于治疗 苹果疮痂病；甘氨酸可制成除草剂。赖氨 酸、蛋氨酸添加在饲料中，能加速家畜、 家禽的生长，改善肉的质量。
.
4
从20世纪初期，氨基酸实现工业化生产以 来，氨基酸生产大体有蛋内质水解法、化学 合成法、微生物发酵法和酶法四种生产方法。
所以多选铵型强酸性阳离子交换树脂。
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35
.
36
①树脂的处理过程：
732# 阳离 子树脂
水洗
1mol/L 的 NaOH处理
水洗至 pH6.0
1Mol/L 的 HCl处理
水洗至 pH8.0
1Mol/L 的 氨水处理
水洗至 pH8.0
铵型树 脂（待用）