第八章脂類代謝與控制

1、第八章第八章 脂類代謝與控制脂類代謝與控制 目的目的 掌握脂類代謝途徑、脂類代謝的調(diào)節(jié)方式；掌握 多不飽和脂肪酸、谷氨酸發(fā)酵的生物合成途徑、 發(fā)酵機(jī)制、代謝控制育種 內(nèi)容內(nèi)容 脂類代謝途徑和調(diào)節(jié)方式；多不飽和脂肪酸、谷 氨酸發(fā)酵的生物合成途徑、發(fā)酵機(jī)制、代謝控制 育種 重點(diǎn)重點(diǎn) 多不飽和脂肪酸、谷氨酸發(fā)酵的生物合成途徑 難點(diǎn)難點(diǎn) 谷氨酸發(fā)酵的生物合成途徑、發(fā)酵機(jī)制 學(xué)時學(xué)時 3第一節(jié)第一節(jié) 脂類代謝與調(diào)節(jié)脂類代謝與調(diào)節(jié)一、脂肪酸的氧化分解一、脂肪酸的氧化分解 脂肪酸在有充足氧供給的情況下，可氧化分解為CO2和H2O，釋放大量能量，因此脂肪酸是機(jī)體主要能量來源之一。脂肪酸氧化最主要的氧化形式是-

2、氧化。( (一一) )脂肪酸的脂肪酸的-氧化過程氧化過程此過程可分為活化，轉(zhuǎn)移，-氧化共三個階段。1.脂肪酸的活化脂肪酸的活化 R RCOOH+ATP+HS-CoACOOH+ATP+HS-CoA脂酰CoA合成酶R-CO-SCoA+AMP+ PPiR-CO-SCoA+AMP+ PPiMg+ 2.2.脂酰脂酰CoACoA進(jìn)入線粒體進(jìn)入線粒體：催化脂肪酸-氧化的酶系在線粒體基質(zhì)中，但長鏈脂酰CoA不能自由通過線粒體內(nèi)膜，要進(jìn)入線粒體基質(zhì)就需要載體轉(zhuǎn)運(yùn)，這一載體就是肉毒堿，即3羥4三甲氨基丁酸。 長鏈脂肪酰CoA和肉毒堿反應(yīng)，生成輔酶A和脂酰肉毒堿，脂肪?；c肉毒堿的3-羥基通過酯鍵相連接。 肉毒堿脂

3、酰轉(zhuǎn)移酶 脂肪酰CoA-肉毒堿 脂肪酰肉毒堿 + HSCOA 3.-3.-氧化的反應(yīng)過程：氧化的反應(yīng)過程：脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進(jìn)入氧化要經(jīng)過四步反應(yīng)，即脫氫、加水、再脫氫和硫解，生成一分子乙酰CoA和一個少兩個碳的新的脂酰CoA。 脂肪酸脂肪酸-氧化反應(yīng)步驟氧化反應(yīng)步驟脂肪酸脂肪酸CoA-SH脂酰脂酰-CoA反式反式2烯脂酰烯脂酰-CoAL-3-羥脂酰羥脂酰-CoA-酮脂酰酮脂酰-CoA乙酰乙酰-CoA脂酰脂酰-CoA硫激酶ATPAMPPPi脂肪酸活化脂肪酸活化脂酰-CoA脫氫酶FADH2烯脂酰-CoA水合酶H2O羥脂酰-CoA脫氫酶NADH硫解酶（脫下了兩個碳原子） ( (二二) )脂肪

4、酸脂肪酸-氧化的生理意義氧化的生理意義 脂肪酸-氧化是脂肪酸分解的主要途徑，脂肪酸氧化可以供應(yīng)機(jī)體所需要的大量能量，以十八個碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例，其-氧化的總反應(yīng)為： CH3(CH2)15COSCoA+8NAD+CoASH+8H2O9CH3COSCoA+8ADH2+8NADH + 8H+ 8分子FADH216分子ATP，8分子NADH24分子ATP，9分子乙酰CoA完全氧化提供108個分子ATP，因此一克分子硬脂酸完全氧化共提供148克分子ATP。硬脂酸的活化過程消耗1克分子ATP，所以一克分子硬脂酸完全氧化可凈生成147克分子ATP。 二、脂肪酸的合成二、脂肪酸的合成 ( (一一)

5、)軟脂酸的生成軟脂酸的生成 脂肪酸的合成首先由乙酰CoA開始合成，產(chǎn)物是十六碳的飽和脂肪酸即軟酯酸。 1.1.乙酰乙酰CoACoA的轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移 乙酰CoA可由糖氧化分解或由脂肪酸、酮體和蛋白分解生成，生成乙酰CoA的反應(yīng)均發(fā)生在線粒體中。 脂肪酸的合成部位是胞漿。 乙酰CoA必須由線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)至胞漿。 乙酰CoA不能自由通過線粒體膜。 乙酰CoA通過線粒體膜，需要通過一個稱為檸檬酸檸檬酸- -丙酮丙酮酸循環(huán)酸循環(huán)來完成乙酰CoA由線粒體到胞漿的轉(zhuǎn)移。 首先在線粒體內(nèi)，乙酰CoA與草酰乙酸經(jīng)檸檬酸合成酶催化，縮合生成檸檬酸 再由線粒體內(nèi)膜上相應(yīng)載體協(xié)助進(jìn)入胞液，在胞液內(nèi)存在的檸檬酸裂解酶可使檸檬酸

6、裂解產(chǎn)生乙酰CoA及草酰乙酸。 前者即可用于生成脂肪酸，后者可返回線粒體補(bǔ)充合成檸檬酸時的消耗。 草酰乙酸也不能自由通透線粒體內(nèi)膜，故必須先經(jīng)蘋果酸脫氫酶催化，還原成蘋果酸再經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的載體轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體，經(jīng)氧化后補(bǔ)充草酰乙酸。 也可在蘋果酸酶作用下，氧化脫羧生成丙酮酸，同時伴有NADPH的生成。 丙酮酸可經(jīng)內(nèi)膜載體被轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體內(nèi)，此時丙酮酸可再羧化轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜帷?每經(jīng)檸檬酸丙酮酸循環(huán)一次，可使一分子乙酸CoA由線粒體進(jìn)入胞液，同時消耗兩分子ATP。 2.2.丙二酰丙二酰CoACoA的生成的生成 乙酰CoA由乙酰CoA羧化酶催化轉(zhuǎn)變成丙二酰CoA反應(yīng)如下： 乙酰CoA羧化酶CHCH3 3

7、COSCOA + HCOCOSCOA + HCO- -3 3 + ATP + ATP CHCH3 3COSCOACOSCOA COOHCOOH 乙酰CoA羧化酶存在于胞液中，其輔基為生物素，在反應(yīng)過程中起到攜帶和轉(zhuǎn)移羧基的作用。 由乙酰CoA羧化酶催化的反應(yīng)為脂肪酸合成過程中的限速步驟。此酶為一變構(gòu)酶，檸檬酸與異檸檬酸抑制該酶活性。乙酰CoA羧化酶還可通過依賴于cAMP的磷酸化及去磷酸化修飾來調(diào)節(jié)酶活性。同時乙酰CoA羧化酶也是誘導(dǎo)酶，長期高糖低脂飲食能誘導(dǎo)此酶生成，促進(jìn)脂肪酸合成；反之，高脂低糖飲食能抑制此酶合成，降低脂肪酸的生成。 3.3.軟脂酸的生成軟脂酸的生成 軟脂酸的合成實(shí)際上是一個

8、重復(fù)循環(huán)的過程，由1分子乙酰CoA與7分子丙二酰CoA經(jīng)轉(zhuǎn)移、縮合、加氫、脫水和再加氫重復(fù)過程，每一次使碳鏈延長兩個碳，共7次重復(fù)，最終生成含十六碳的軟脂酸。 在原核生物(如大腸桿菌中)催化此反應(yīng)的酶是一個由7種不同功能的酶與一種?；d體蛋白（ACP)聚合成的復(fù)合體。在真核生物催化此反應(yīng)是一種含有雙亞基的酶，每個亞基有7個不同催化功能的結(jié)構(gòu)區(qū)和一個相當(dāng)于ACP的結(jié)構(gòu)區(qū)，因此這是一種具有多種功能的酶。 脂肪酸合成需消耗ATP和NADPH ，NADPH主要來源于葡萄糖分解的磷酸戊糖途徑。此外，蘋果酸氧化脫羧也可產(chǎn)生少量NADPH。 脂肪酸合成過程不是-氧化的逆過程，它們反應(yīng)的組織，細(xì)胞定位，轉(zhuǎn)移載

9、體，?；d體，限速酶，激活劑，抑制劑，供氫體和受氫體以及反應(yīng)底物與產(chǎn)物均不相同。 脂肪酸合成的反應(yīng)步驟脂肪酸合成的反應(yīng)步驟乙酰乙酰-CoA乙酰乙酰-ACP乙酰乙酰-合酶合酶啟動啟動乙酰-CoA：ACP 轉(zhuǎn)酰酶ACP脂肪酸合酶脂肪酸合酶丙二酸單酰丙二酸單酰-CoA丙二酸單酰丙二酸單酰-ACP丙二酸單酰CoA:ACP轉(zhuǎn)酰酶裝裝 載載縮合縮合乙酰乙酰乙酰乙酰-ACP-羥丁酰羥丁酰-ACP-烯丁酰烯丁酰-ACP+丁酰丁酰-ACP-酮酰-ACP 合成酶-酮酰-ACP 還原酶-羥酰-ACP 脫水酶 烯酰-ACP 還原酶NADPHNADPHH2OC2O還原還原還原還原脫水脫水軟脂酸軟脂酸軟脂酰軟脂酰-ACP

10、硫脂酶釋放釋放 三、脂類代謝的調(diào)節(jié)以及與糖代謝的相互脂類代謝的調(diào)節(jié)以及與糖代謝的相互關(guān)系關(guān)系 （一）運(yùn)送乙?；ㄒ唬┻\(yùn)送乙?；?乙酰CoA在脂肪酸臺成中起著重要的作用。 在線粒體內(nèi)，由糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸被氧化生成乙酰CoA。脂肪酸的氧化作用在線粒體中進(jìn)行，而脂肪酸的合成卻在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。因?yàn)橹舅岷铣伤枰奶荚磥碜砸褻oA，而乙酰CoA不能透過線粒體膜進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中所以從線粒體向細(xì)胞質(zhì)供給乙酰CoA的反應(yīng)成為肪脂酸合成的前提條件。 （二）限速反應(yīng)（二）限速反應(yīng) 脂肪酸合成是以乙酰CoA為引物、通過對脂肪酸合成起限速作用的反應(yīng)進(jìn)行的。此反應(yīng)需要生物素作輔酶，乙酰coA羧化酶為關(guān)鍵酶 乙酰coA

11、羧化酶受長鏈脂CoA的反饋抑制，為檸檬酸所激活。 為了增加微生物的脂肪酸生物合成，可以從以下幾方面考慮。 (1)選育乙酰CoA羧化酶活力強(qiáng)的菌株，設(shè)法解除終產(chǎn)物(脂酰COA及脂肪酸)的反饋抑制。例如： 選育抗代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物突變株(抗脂肪酸結(jié)構(gòu)類似物)。 選育營養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株或選育條件突變株，解除生物細(xì)胞正常的自我調(diào)節(jié)，使脂肪酸得以積累。 (2)選育易生成并大量積累檸檬酸的菌株。 (3)以石油為碳源發(fā)醇脂肪酸時，應(yīng)強(qiáng)化烴氧化酶氧化酶系。 （三）能荷調(diào)節(jié)（三）能荷調(diào)節(jié) 脂肪酸分解與合成的速度受TCA循環(huán)中異檸檬酸脫氫酶的調(diào)節(jié)。 細(xì)胞內(nèi)ATP水平高，異檸檬酸脫氫酶活性受抑制，檸檬酸得以積累

12、。檸檬酸透過線粗體膜，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞質(zhì)中合成乙酰CoA，被利用于脂肪酸的生物合成 當(dāng)ATP水平低時，在線粒體內(nèi)積累AMP，異檸檬酸脫氫酶活性明顯增加，結(jié)果導(dǎo)致丁C入循環(huán)整體活性升高，檸檬酸被氧化，幾乎看不到檸檬酸從線粒體向細(xì)胞質(zhì)游離，脂肪酸不再合成。 從能荷調(diào)節(jié)的角度出發(fā)，增加脂肪酸的合成可從以下幾方面考慮 (1) 提高能荷，即提高微生物細(xì)胞內(nèi)ATP的水平，將有利于脂肪酸的合成。 (2) 選育喪失或只具有微弱檸檬酸脫氫酶活力的突變抹，如異檸檬酸脫氫酶的滲漏突變抹等。 (3)考慮有利于檸檬酸合成而不利于檸檬酸降解的突變株或條件，如添加異檸檬酸脫氫酶抑制劑或選育對抑制劑敏感的突變株，均有利于

13、脂肪酸的大量積累。 第二節(jié)第二節(jié) 多不飽和脂肪酸發(fā)酵的代謝育種控制多不飽和脂肪酸發(fā)酵的代謝育種控制 一、概述一、概述 多不飽和脂肪酸的概念：多不飽和脂肪酸指含有兩個或兩個以上雙鍵且C原子數(shù)在1622的直鏈脂肪酸。 多不飽和脂肪酸主要有：亞麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸EPA 、二十二碳六烯酸（DHA） 亞油酸、-亞麻酸、-亞麻酸、花生四烯酸、多存在于植物油中，如紅花、月見草、大豆、玉米、棉籽、亞麻、葵花籽菜籽等油脂中。多不飽和脂肪酸在人體內(nèi)易于乳化、輸送和代謝，不易在動脈壁上沉淀，有著良好的降血脂作用。近來有報道談到過高的攝入多不飽和脂肪酸會在降低膽固醇的同時，將對人體有益的高密度脂蛋白膽固醇

14、也給降低了。所以不提倡過多地食入，但不可缺少。尤其對高血脂人群來講，適量食用是有益的。 DHA和EPA主要存在于魚油中，尤其是深海冷水魚油中含量較高。DHA很容易通過大腦屏障進(jìn)入腦細(xì)胞，存在于腦細(xì)胞及腦細(xì)胞突起中。人腦細(xì)胞脂質(zhì)中有10是DHA，因此 DHA對腦細(xì)胞的形成和生長起著重要的作用，對提高記憶力、延緩大腦衰老有著積極的意義。 二、二、亞麻酸發(fā)酵的代謝育種控制亞麻酸發(fā)酵的代謝育種控制（一）（一）亞麻酸的生物合成途徑亞麻酸的生物合成途徑見下圖見下圖 葡萄糖葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰乙酰COA丙二酸單酰丙二酸單酰ACP硬脂酸硬脂酸 油酸油酸亞油酸亞油酸-亞麻酸亞麻酸亞麻酸亞麻

15、酸花生四烯酸花生四烯酸二十碳五烯酸二十碳五烯酸二高二高亞麻酸亞麻酸前列腺素前列腺素(二二)亞麻酸發(fā)酵的代謝育種亞麻酸發(fā)酵的代謝育種1.育種思路育種思路2.出發(fā)菌株選擇出發(fā)菌株選擇 一般采用孢霉、毛霉、紅酵母、小克銀漢霉等3.切斷或減弱支路代謝切斷或減弱支路代謝 采用亞麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸缺陷突變株4解除反饋調(diào)節(jié)解除反饋調(diào)節(jié) 選育抗性突變株、耐高濃度亞麻酸突變株可解除反饋調(diào) 5強(qiáng)化能量代謝強(qiáng)化能量代謝 提高細(xì)胞內(nèi)ATP水平 6.增加前體物的合成增加前體物的合成 增高HMP途徑 7選育選育6-脫氫酶活力強(qiáng)的突變株脫氫酶活力強(qiáng)的突變株 8選育低溫生長突變株選育低溫生長突變株 9選育耐高糖的

16、突變株選育耐高糖的突變株三、花生四烯酸發(fā)酵的代謝育種三、花生四烯酸發(fā)酵的代謝育種(一一) 花生四烯酸的生物合成途徑花生四烯酸的生物合成途徑葡萄糖葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰乙酰COA丙二酸單酰丙二酸單酰ACP硬脂酸硬脂酸 油酸油酸亞油酸亞油酸-亞麻酸亞麻酸亞麻酸亞麻酸花生四烯酸花生四烯酸二十碳五烯酸二十碳五烯酸二高二高亞麻酸亞麻酸前列腺素前列腺素 (二二) 花生四烯酸發(fā)酵的育種思路花生四烯酸發(fā)酵的育種思路 1出發(fā)菌株的選擇出發(fā)菌株的選擇 多采用耳霉屬、被孢霉屬、毛霉屬和根霉屬等產(chǎn)油脂較多的真菌作為出發(fā)菌株。 2切斷或減弱支路代謝切斷或減弱支路代謝 選育亞麻酸缺陷、二十碳五烯酸缺陷

17、、DHA缺陷、前列腺素缺陷突變株，或者選育DHA滲漏、亞麻酸滲漏及前列腺素滲漏突變株。 3解除自身的反饋調(diào)節(jié)解除自身的反饋調(diào)節(jié) 通過選育脂肪酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株的方法來達(dá)到目的。另外，選育耐高濃度花生四烯酸的突變株，也有助于提高花生四烯酸的產(chǎn)量。 4增加前體物的合成增加前體物的合成 選育脫氫賴氨酸敏感、萘啶酮酸敏感、氟乙酸敏感、狹霉素C敏感、德夸菌素敏感突變株，均有利于加強(qiáng)HMP途徑，從而增加花生四烯酸生物臺成的前體物。 由于花生四烯酸的前體物是亞麻酸因此，凡能提高亞麻酸產(chǎn)量的遺傳標(biāo)記，也有利于花生四烯酸的大量積累。 5選育選育5脫飽和酶活性強(qiáng)的突變株脫飽和酶活性強(qiáng)的突變株 5脫飽和酶是花生

18、四烯酸生物合成中的關(guān)鍵酶之一，其活性的高低直接影響了花生四烯酸的產(chǎn)量。代謝控制育種中也可用TTC酶活測定法來反映A5脫飽和酶的活性。TTC酶促反應(yīng)的顏色(紅色)越深，表明體內(nèi)5脫飽和酶的活性越強(qiáng)，花生四烯酸的產(chǎn)量越高。6選育低溫生長突變株選育低溫生長突變株 在相對低溫條件下生長良好的突變株，有助于花生四烯酸產(chǎn)量的提高。 7挑選脂肪粒大、密度高的突變株挑選脂肪粒大、密度高的突變株 對菌株鏡檢，可觀察到菌絲體內(nèi)存在折光性很強(qiáng)的液滴脂肪粒。用蘇丹l對菌絲體染色，液滴呈紅色；用蘇丹黑對菌絲體染色，液灑呈深藍(lán)色。挑選脂肪粗大、密度高的突變株，有助于花生四烯酸產(chǎn)量的提高。8提高細(xì)胞內(nèi)的能荷水平提高細(xì)胞內(nèi)的

19、能荷水平 細(xì)胞內(nèi)ATP水平高時，在細(xì)胞質(zhì)中合成的乙酰CoA被用于脂肪酸的生物合成。若細(xì)胞內(nèi)ATP水平降低，則脂肪酸的生物合成終止，也就不可能合成花生四烯酸。要提高花生四烯酸的積累量，可采用寡霉素抗性、羥胺抗性、氧化丙二酸抗性、亞砷酸抗性等遺傳標(biāo)記。 第三節(jié)第三節(jié) 谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵 谷氨酸發(fā)酵是控制磷脂合成代謝的典型例子。在正常情況下，谷氨酸產(chǎn)生菌的細(xì)胞膜不允許谷氨酸從細(xì)胞內(nèi)滲透到細(xì)胞外。在谷氨酸發(fā)酵過程中，一般是通過控制生物素亞適量、添加吐溫60或青霉素等手段來調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的滲透性，使細(xì)胞允許谷氨酸從細(xì)胞內(nèi)滲透到細(xì)胞外。一谷氨酸生物合成途徑一谷氨酸生物合成途徑葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡

20、萄糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA檸檬酸檸檬酸順烏頭酸順烏頭酸異檸檬酸異檸檬酸a-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸乙醛酸乙醛酸乙酰乙酰CoA6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-磷酸核糖磷酸核糖CO2CO2EMPHMPTCADCA谷氨酸谷氨酸CO2CO2谷氨酸的生物合成由糖經(jīng)過酵解途徑（EMP）和單磷酸已糖途徑（HMP）生成丙酮酸。一方面，丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA；另一方面，經(jīng)CO2固定作用生成草酰乙酸；兩者合成檸檬酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)TCA），由三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物a-酮戊二酸，在谷氨酸脫氫酶的催化下，還原

21、氨基合成谷氨酸 二、谷氨酸發(fā)酵的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制二、谷氨酸發(fā)酵的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制 2. 1優(yōu)先合成優(yōu)先合成 谷氨酸比天冬氨酸優(yōu)先合成，谷氨酸合成過量后，抑制和阻遏自身的合成途徑，使代謝流轉(zhuǎn)向合成天冬氨酸。 2.2谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶(GDH)的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié) 谷氨酸對谷氨酸脫氫酶存在著反饋抑制和反饋?zhàn)瓒簟?2.3檸檬酸合成酶的調(diào)節(jié)檸檬酸合成酶的調(diào)節(jié) 檸檬酸合成酶受能荷調(diào)節(jié)、谷氨酸的反饋?zhàn)瓒艉晚槥躅^酸的反饋抑制。 2.4異檸檬酸脫氫酶的調(diào)節(jié)異檸檬酸脫氫酶的調(diào)節(jié) 細(xì)胞內(nèi)酮戊二酸的量與異檸檬酸的量需維持平衡。當(dāng)。戊二酸過量時，對異檸檬酸脫氫酶發(fā)生反饋抑制作用，停止合成酮戊二酸。 2.5酮戊二酸脫氫酶在谷氨酸

22、產(chǎn)生菌中先天酮戊二酸脫氫酶在谷氨酸產(chǎn)生菌中先天性地喪失或微弱。性地喪失或微弱。 2.6磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶受天冬氨酸的反饋磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶受天冬氨酸的反饋抑制，受谷氨酸和天冬氨酸的反饋?zhàn)瓒?。抑制，受谷氨酸和天冬氨酸的反饋?zhàn)瓒簟?2.7谷氨酸的合成與糖代謝、氮代謝的調(diào)節(jié)有關(guān)谷氨酸的合成與糖代謝、氮代謝的調(diào)節(jié)有關(guān)。 關(guān)于糖代謝的調(diào)節(jié)、主要有： 能荷控制：糖代謝的調(diào)節(jié)主要受能荷的控制，糖代謝最主要的生理功能是以ATP的形式提供能量。 生物素的影響：生物素對糖代謝的影響，主要是影響糖降解速度。在生物素充足的條件下，丙酮酸趨于生成乳酸的反應(yīng)，因而會引起乳酸的溢出。 關(guān)于氮代謝的調(diào)節(jié)，控制谷氨酸發(fā)

23、酵的關(guān)鍵之就是降低蛋白質(zhì)的合成能力，使合成的谷氨酸不能轉(zhuǎn)化成其他氨基酸和參與蛋白質(zhì)合成。 在生物素亞適量的情況下，異檸檬酸裂解酶，琥珀酸氧化能力弱，蘋果酸和草酰乙酸脫羧反應(yīng)停滯。導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成活動停滯，在銨離子適量存在下，生成積累谷氨酸，生成的谷氨酸也不通過轉(zhuǎn)氨作用生成其他氨基酸和合成蛋白質(zhì)。 在生物素充足的條件下，異檸檬酸裂解酶增強(qiáng)，琥珀酸氧化能力增強(qiáng)，丙酮酸氧化力加強(qiáng)，乙醛酸循環(huán)的比例增加，草酰乙酸、蘋果酸脫羧反應(yīng)增強(qiáng)，蛋白質(zhì)合成增強(qiáng)谷氨酸減少，生成的谷氨酸通過轉(zhuǎn)氨作用生成的其他氨基酸量增加。 三、谷氨酸生產(chǎn)菌的育種思路三、谷氨酸生產(chǎn)菌的育種思路 3.13.1切斷或減弱支路代謝切斷或減弱支

24、路代謝 1減弱減弱酮戊二酸進(jìn)一步氧化酮戊二酸進(jìn)一步氧化 2選育減弱選育減弱HMP途徑后段酶活性的突變株途徑后段酶活性的突變株 在谷氨酸生物合成途徑中，從葡萄搪到丙酮酸的反應(yīng)是由EMP途徑和HMP途徑組成的。但是，通過HMP途徑也可生成核糖、核苷酸、莽草酸、芳香族氨基酸、輔酶Q、維生素K、葉酸等物質(zhì)。這些物質(zhì)的生成消耗了葡萄糖，使谷氨酸的產(chǎn)率降低，如果削弱或切斷這些物質(zhì)的合成，就會使谷氨酸的產(chǎn)率增加。 選育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促進(jìn)生長的突變株。 選育抗嘌吟、嘧啶類似物的突變株。 選育抗核苷酸類抗生素突變株，如德夸菌素性突變株。 3選育不分解利用谷氨酸的突變株選育不分解利用谷氨酸的突變

25、株 為了積累谷氨酸，就必須使菌種不能分解谷氨酸，切斷酮戊二酸繼續(xù)向下氧化的反應(yīng)，即選育以谷氨酸為唯一碳源，菌體不長或生長微弱的突變樣。 選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株四碳二羧酶是由CO2固定反應(yīng)和乙醛酸循環(huán)所提供的，減弱乙醛酸循環(huán)，固定反應(yīng)所CO2占的比例就會增大，谷氨酸的產(chǎn)量就高。 選育琥珀酸敏感型突變株。 選育不分解利用乙酸的突變株。 利用基因工程技術(shù)，使異檸檬酸裂解酶活力降低。 5阻止谷氨酸進(jìn)一步代謝阻止谷氨酸進(jìn)一步代謝 3.23.2解除自身的反饋調(diào)節(jié)解除自身的反饋調(diào)節(jié) 1選育耐高滲透壓的菌株選育耐高滲透壓的菌株 耐高糖突變株，選育在含20一30葡萄糖的平板上生長好的突變株。 耐高谷氨酸突變抹：選育在含15一20味精的平板上生長好的突變抹。 耐高糖、高谷氨酸突變株：選育在20葡萄糖加15味精的平板上生長好的突變株。 2選育解除谷氨孩對谷氨酸脫氫酶反饋調(diào)選育解除谷氨孩對谷氨酸脫氫酶反饋調(diào)節(jié)的突變株節(jié)的突變株 選育酮基丙二酸抗性突變株。 選育谷氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株。 選育谷氨酰胺抗性突變株。 3.33.3增加前體物的合成增加前體物的合成 1選育強(qiáng)化三羧酸