代謝控制育種

關(guān)于代謝控制育種第1頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)節(jié)體系育種措施誘導(dǎo)分解阻遏分解抑制1組成型突變株的選育2抗分解調(diào)節(jié)突變株的選育解除碳、氮、磷源分解調(diào)節(jié)突變株反饋?zhàn)瓒舴答佉种茽I(yíng)養(yǎng)缺陷突變株滲漏缺陷突變株回復(fù)突變株耐自身代謝產(chǎn)物突變株抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類(lèi)似物耐前體物突變株條件突變株細(xì)胞膜滲透性營(yíng)養(yǎng)缺陷突變株生物素、油酸、甘油缺陷型溫敏突變株第2頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、組成型突變株的選育

組成型突變株是指操縱基因或調(diào)節(jié)基因突變引起酶合成誘導(dǎo)機(jī)制失靈，菌株不經(jīng)誘導(dǎo)也能合成酶、或不受終產(chǎn)物阻遏的調(diào)節(jié)突變型。這兩種突變株在工業(yè)上都可能得到應(yīng)用，特別是在微生物酶制劑工業(yè)上。RegulatorygenerepressorNOoperatorrepressorNOoperator第3頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月篩選方法1、限量誘導(dǎo)物法誘變恒化器低乳糖濃度

突變株不需誘導(dǎo)物也能合成β-半乳糖苷酶，把乳糖分解成葡萄糖和半乳糖作為能源和代謝原料，而迅速生長(zhǎng)。野生型菌株因缺少誘導(dǎo)物和相應(yīng)的誘導(dǎo)酶，不能利用乳糖而淘汰。第4頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、循環(huán)培養(yǎng)法

誘變不含誘導(dǎo)物不含誘導(dǎo)物含誘導(dǎo)物含誘導(dǎo)物第5頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、鑒別性培養(yǎng)基的應(yīng)用誘變后的孢子以甘油為唯一碳源涂布向菌落上噴射O-硝基苯酚-β-D-半乳糖苷組成型突變株誘導(dǎo)型原理：組成型菌株在沒(méi)有誘導(dǎo)物的作用下仍能合成β－半乳糖苷酶，將無(wú)色試劑水解，放出O－硝基苯酚。第6頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、篩選

將處理后的菌體移接到含有誘導(dǎo)能力低，但能作為良好碳源的誘導(dǎo)物的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，突變體能良好生長(zhǎng)，野生型不能生長(zhǎng)。例：β-半乳糖苷酶組成突變株的篩選底物采用苯-β-半乳糖第7頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、抗分解調(diào)節(jié)突變株的選育

抗分解調(diào)節(jié)突變株：指抗分解阻遏和分解抑制的突變（一）解除碳源調(diào)節(jié)突變株的選育（二）解除氮源分解調(diào)節(jié)突變株的選育（三）解除磷酸鹽調(diào)節(jié)突變株的選育選育有關(guān)抗分解調(diào)節(jié)的突變株，其實(shí)就是篩選合成酶產(chǎn)生不受碳、氮、磷的代謝阻遏或抑制的突變株，使抗生素提前到菌體生長(zhǎng)期開(kāi)始合成，從而延長(zhǎng)了產(chǎn)抗期而提高產(chǎn)量。第8頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）解除碳源調(diào)節(jié)突變株的選育

在次級(jí)代謝中，高濃度的葡萄糖對(duì)青霉素轉(zhuǎn)酰酶、鏈霉素轉(zhuǎn)咪基酶和放線菌色素合成酶等抗生素的關(guān)鍵酶均有分解阻遏作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，采用流加葡萄糖或應(yīng)用混合碳源可以控制中間代謝產(chǎn)物的積累，來(lái)減少不利影響。根本的解決辦法是篩選抗碳源分解調(diào)節(jié)突變株。第9頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月篩選方法：1、循環(huán)培養(yǎng)法

2、鑒別培養(yǎng)基噴ONPG，抗分解阻遏的菌落呈黃色，野生型是白色。3、特殊氮源組氨酸酶突變株葡萄糖+組氨酸分解代謝抑制物+唯一必須被分解的氮源O-硝基苯酚-β-D-半乳糖苷（一）解除碳源調(diào)節(jié)突變株的選育葡萄糖

乳糖突變株野生株有半乳糖酶第10頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、葡萄糖結(jié)構(gòu)類(lèi)似物CH2OHCHOOHOHOHHHHHHOCH2OHCHOHOHOHHHHHHOCHOOHOOHOHHHHHH3C-OCH2OH葡萄糖2-脫氧－葡萄糖3－O－甲基－葡萄糖第11頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特性：1、結(jié)構(gòu)與葡萄糖類(lèi)似。

2、不被微生物代謝，也不阻抑微生物生長(zhǎng)。

3、和葡萄糖一樣會(huì)阻遏誘導(dǎo)酶的合成，其阻遏作用甚至比葡萄糖還要強(qiáng)。第12頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月篩選方法：不含阻遏物涂布誘變后的菌株培養(yǎng)基含有氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、低濃度的2－dG或3－mG及一種生長(zhǎng)碳源，該碳源需誘導(dǎo)酶才能利用驗(yàn)證含阻遏物比較第13頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如：桔林油脂酵母合成淀粉酶：玉米淀粉、酵母膏、蛋白胨及含有0.01%2dG的瓊脂平板。木霉合成纖維素酶：含酸膨脹纖維素、蛋白胨、無(wú)機(jī)鹽、膽汁、防菌擴(kuò)展劑、2-dG的瓊脂平板。第14頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗性突變株的性質(zhì)在2-dG或3-mG平板上生長(zhǎng)的菌落接入斜面，對(duì)它們?cè)诤瓒粑锖筒缓瓒粑锱囵B(yǎng)基中的產(chǎn)酶能力比較，結(jié)果表明，大部分變株是抗分解阻遏突變型，并發(fā)現(xiàn)它們?cè)谌コ瓒粑锏呐囵B(yǎng)基中酶活力往往高于野生型菌株。含葡萄糖

不含葡萄糖含淀粉第15頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）解除氮源分解調(diào)節(jié)突變株的選育次級(jí)代謝的氮降解物的阻遏主要指銨鹽和其他快速利用的氮源對(duì)抗生素生物合成具有分解調(diào)節(jié)作用。篩選芽孢桿菌中耐氨基酸菌株，是提高蛋白酶產(chǎn)量的一種有效方法。因?yàn)楦邼舛劝被釙?huì)抑制芽孢的形成，并且阻遏蛋白酶的合成。氨基酸1.5mg/ml水解蛋白10mg/ml第16頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）磷酸鹽對(duì)次級(jí)代謝的調(diào)節(jié)

機(jī)制1.通過(guò)初級(jí)代謝的變化影響次級(jí)代謝加強(qiáng)初級(jí)代謝，推遲抗生素合成的起始。磷酸鹽是許多初級(jí)代謝反應(yīng)酶的效應(yīng)物。2.改變糖類(lèi)分解代謝途徑：磷酸鹽有利于糖酵解，從而降低了戊糖途徑的活力，導(dǎo)致以戊糖途徑為先導(dǎo)的抗生素合成受抑制。例如：四環(huán)素、金霉素、土霉素、竹桃霉素第17頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.限制抗生素合成的誘導(dǎo)物甲硫氨酸是頭孢霉素和磷霉素的誘導(dǎo)物色氨酸是麥角堿的誘導(dǎo)物，而磷酸鹽是色氨酸合成酶等的抑制劑；4.抑制或阻遏磷酸酯酶類(lèi)的合成鏈霉素、紫霉素、新霉素等生物合成中某些中間代謝產(chǎn)物需經(jīng)磷酸化，因此從中間產(chǎn)物到終產(chǎn)物需由磷酸酯酶類(lèi)，而磷酸鹽抑制或阻遏磷酸酯酶的合成。例如磷酸鹽明顯抑制鏈霉素的生物合成通過(guò)抑制形成鏈霉胍的三步磷酸鹽分解反應(yīng)。第18頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磷酸鹽對(duì)ATP調(diào)節(jié)：cAMPATP例如：灰色鏈霉菌靜息細(xì)胞研究磷酸鹽對(duì)殺假絲菌素合成的影響。當(dāng)加入10mol//L磷酸鹽后，5minATP增加5倍，15min抗生素合成受抑制。發(fā)酵中磷酸鹽濃度控制在亞適量水平。第19頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解除（抗）磷酸鹽調(diào)節(jié)突變株的選育底部加浸潤(rùn)250mm/L磷酸鹽的濾紙灰色鏈霉菌誘變后涂布于瓊脂平板含10mol/LNa3PO4不含Na3PO4脫敏感突變敏感菌第20頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、營(yíng)養(yǎng)缺陷型在代謝調(diào)節(jié)育種中的應(yīng)用生物遺傳學(xué)上：闡述代謝途徑工業(yè)微生物代謝控制育種上：篩選到解除反饋的菌株。第21頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）在初級(jí)代謝調(diào)節(jié)育種的應(yīng)用阻斷代謝流或切斷支路代謝，使代謝途徑朝著有益產(chǎn)物合成方向進(jìn)行。還可以通過(guò)營(yíng)養(yǎng)缺陷型解除協(xié)同反饋效應(yīng)，降低終產(chǎn)物的數(shù)量，以累積支路代謝中某一末端產(chǎn)物。第22頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、在直線式生物合成途徑中谷氨酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰-γ-谷氨酸磷酸N-乙酰谷氨酸半醛N-乙酰鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸精氨酰琥珀酸精氨酸利用氨基酸缺陷型突變株進(jìn)行鳥(niǎo)氨酸發(fā)酵第23頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、在分支生物合成途徑中葡萄糖乙酰輔酶A檸檬酸α酮戊二酸谷氨酸硫胺素生物素脂肪酸谷氨酸棒桿菌營(yíng)養(yǎng)缺陷型產(chǎn)生L谷氨酸的生物合成途徑第24頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5-磷酸核糖焦磷酸次黃嘌呤核苷酸琥珀酸腺核苷酸腺核苷酸黃嘌呤核苷酸鳥(niǎo)核苷酸酶缺失例：谷氨酸棒桿菌的腺核苷酸、鳥(niǎo)核苷酸合成代謝途徑協(xié)同反饋第25頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天冬氨酸天冬氨酸半醛高絲氨酸蘇氨酸天冬酰胺賴氨酸高絲氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株賴氨酸的合成途徑高絲氨酸脫氫酶協(xié)同反饋抑制DES同工酶第26頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）在次級(jí)代謝育種中的應(yīng)用丙二酰CoA灰黃霉素四環(huán)素制霉菌素脂肪酸抗生素產(chǎn)量受脂肪酸代謝途徑的影響脂肪酸缺陷型第27頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氯霉素產(chǎn)生菌初級(jí)代謝途徑中的色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸中的任何一個(gè)氨基酸發(fā)生營(yíng)養(yǎng)缺陷突變，都會(huì)使氯霉素產(chǎn)量增加。營(yíng)養(yǎng)缺陷菌株還可以產(chǎn)生新品種。金霉素第六個(gè)碳原子是由蛋氨酸供應(yīng)，若獲得蛋氨酸缺陷型，結(jié)果產(chǎn)生去甲基金霉素。四環(huán)素合成中，甲基化酶缺失，便形成了去甲基四環(huán)素。第28頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2赤蘚糖4磷酸+磷酸烯醇式丙酮酸莽草酸預(yù)苯酸L-蘇對(duì)氨基苯絲氨酸DAPH分支酸L-對(duì)氨基苯丙氨酸氯霉素酪氨酸鄰氨基苯甲酸色氨酸PABA殺假絲菌素苯丙氨酸其它例子見(jiàn)p235第29頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、滲漏缺陷型在代謝調(diào)節(jié)育種的應(yīng)用滲漏缺陷型：遺傳代謝障礙不完全的突變型特點(diǎn)：酶活力下降，但不完全喪失，能在基本培養(yǎng)基上少量生長(zhǎng)。篩選方法：營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株基本培養(yǎng)基第30頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月天冬氨酸天冬氨酸半醛高絲氨酸蘇氨酸天冬酰胺賴氨酸高絲氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株賴氨酸的合成途徑高絲氨酸脫氫酶協(xié)同反饋抑制高絲氨酸脫氫酶活力下降，沒(méi)有完全喪失第31頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、抗反饋調(diào)節(jié)突變株的選育

抗反饋調(diào)節(jié)突變株是一種解除合成代謝反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的突變型菌株。其特點(diǎn)是所需產(chǎn)物不斷積累，不會(huì)因其濃度超量而終止生產(chǎn)。

“抗反饋抑制突變型”

“抗阻遏突變型”StructuregeneproductEnzyme調(diào)節(jié)中心NORegulatorygeneproteinproductNOoperator第32頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在實(shí)際應(yīng)用中，解除反抗調(diào)節(jié)可由以下方面：從遺傳上解除反饋調(diào)節(jié)

各種抗性和耐性育種，回復(fù)突變子的應(yīng)用截流或減少終產(chǎn)物堆積借助營(yíng)養(yǎng)缺陷型或采用滲漏缺陷型移去產(chǎn)物借助膜透性突變第33頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗反饋調(diào)節(jié)突變株獲得途徑（一）回復(fù)突變引起的抗反饋調(diào)節(jié)突變株（二）耐自身產(chǎn)物突變株選育（三）抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株的選育（四）累積前體和耐前體突變株的選育第34頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）回復(fù)突變引起抗反饋調(diào)節(jié)突變株

正向突變：微生物從野生型經(jīng)自然突變或人工誘變突變成有益突變型?；貜?fù)突變：當(dāng)具有突變型基因的個(gè)體通過(guò)再突變又變成野生型表型。噬菌體敏感野生型噬菌體抗性突變株噬菌體敏感野生型表型前后表型同，但實(shí)質(zhì)有區(qū)別第35頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、回復(fù)突變的原因（1）原有基因的回復(fù)突變（2）非原有基因的回復(fù)突變?cè)谢蛭稽c(diǎn)消除A基因C基因B基因ACBACB原有基因不同位點(diǎn)不同基因不同位點(diǎn)基因內(nèi)抑制突變真正回復(fù)突變抑制基因突變第36頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

區(qū)別基因回復(fù)突變和抑制基因突變，可以將回復(fù)突變菌株和野生菌株進(jìn)行回交試驗(yàn)或雜交重組試驗(yàn)來(lái)觀察它們的子代是否有突變型出現(xiàn)：雜交結(jié)果有同樣的突變型重新出現(xiàn)，說(shuō)明回復(fù)突變和原來(lái)突變型不在同一座位上而是分開(kāi)的，屬于抑制回復(fù)突變。反之，如果雜交后代沒(méi)有產(chǎn)生突變型，表明回復(fù)突變的座位與原突變型基因位點(diǎn)相同，是真正的回復(fù)突變。第37頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月回復(fù)突變的測(cè)定回復(fù)突變常發(fā)生在遺傳物質(zhì)沒(méi)有明顯獲得或缺失的點(diǎn)突變。蘇氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型基本培養(yǎng)基第38頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗鏈霉素細(xì)菌的回復(fù)突變依賴性突變株：抗鏈霉素突變株中有少數(shù)必須在有鏈霉素存在的時(shí)候才能生長(zhǎng)。誘變后的菌株含鏈霉素含鏈霉素不含鏈霉素含鏈霉素不含鏈霉素依賴性突變株第39頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、回復(fù)突變引起的抗反饋調(diào)節(jié)突變株的篩選（1）初級(jí)代謝途徑障礙性回復(fù)突變型原養(yǎng)型營(yíng)缺型原養(yǎng)型誘變誘變酶活力恢復(fù)，但調(diào)節(jié)中心已發(fā)生改變，不能與阻遏物結(jié)合，因此解除了反饋調(diào)節(jié)機(jī)制第40頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5-磷酸核糖焦磷酸次黃嘌呤核苷酸琥珀酸腺核苷酸腺核苷酸酶活力恢復(fù)，調(diào)節(jié)中心改變鳥(niǎo)核苷酸酶缺失例：黃嘌呤核苷酸第41頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）次級(jí)代謝途徑障礙性回復(fù)突變抗生素回復(fù)突變株零變株：完全喪失產(chǎn)生抗生素的能力，但回復(fù)突變株的產(chǎn)量往往比親株高。原養(yǎng)型營(yíng)缺型原養(yǎng)型誘變誘變?cè)B(yǎng)型零變株原養(yǎng)型誘變誘變例如金霉素、鏈霉素第42頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

一個(gè)共同的趨勢(shì)：發(fā)生障礙性突變的營(yíng)養(yǎng)缺陷型，抗生素產(chǎn)量都比親株抵，而回復(fù)突變株往往比原養(yǎng)型親株高。

營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株中，幾種不能合成的氨基酸與抗生素合成有關(guān)?；蛲蛔兊慕Y(jié)果，使菌體喪失了合成這些氨基酸的某種酶的活力，導(dǎo)致抗生素產(chǎn)量下降。而回復(fù)突變導(dǎo)致合成氨基酸的酶的調(diào)節(jié)中心變化，氨基酸能大量合成?？股卮罅亢铣伞７治鲈虬被峥股氐?3頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月甲硫氨酸金霉素亮氨酸纈氨酸放線菌素第44頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）耐自身產(chǎn)物突變株選育自身產(chǎn)物：初級(jí)代謝產(chǎn)物次級(jí)代謝產(chǎn)物大多數(shù)抗生素都受本身的反饋調(diào)節(jié)，特別是氨基糖苷類(lèi)抗生素。提高耐受性就意味著提高抗生素的產(chǎn)量。選育對(duì)抗生素不敏感、鈍化酶活性高的菌株。篩選：涂布于含自身抗生素的平板上，逐級(jí)提高抗生素的濃度。第45頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從土壤中篩選Aurdox20-40mg/L改良培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件500mg/L紫外線誘變，零突變0mg/L紫外線誘變，回復(fù)突變600mg/L耐自身抗生素1.6-2.5g/L第46頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

除耐受自身產(chǎn)物之外，還可以考慮與以下情況結(jié)合進(jìn)行：1、抗Mg2+離子突變，根據(jù)以氨基糖苷類(lèi)抗生素為材料的研究，Mg2+可提高產(chǎn)生菌的耐受性，以此設(shè)想篩選抗高濃度Mg2+的突變株，如卡那霉素、新霉素、鏈霉素等培養(yǎng)基中加入5~20mmol/LMg2+能顯著提高產(chǎn)生菌自身耐受性。2、設(shè)想篩選高活性鈍化酶的變株，其自身耐受性也會(huì)提高。第47頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株的

選育

抗代謝結(jié)構(gòu)類(lèi)似物育種是最早采用并取得顯著成效的代謝育種方法。從50年代以來(lái)在發(fā)酵工業(yè)上提高氨基酸、核苷酸、維生素產(chǎn)量已取得相當(dāng)成效，成為當(dāng)今初級(jí)代謝產(chǎn)物，尤其是氨基酸產(chǎn)生菌育種的主流。第48頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、結(jié)構(gòu)類(lèi)似物及性質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)似物：那些在結(jié)構(gòu)上和代謝終產(chǎn)物（氨基酸、嘌呤、維生素等）相似的物質(zhì)性質(zhì)：和變構(gòu)酶的調(diào)節(jié)中心結(jié)合引起阻抑反饋。假反饋抑制：終產(chǎn)物與酶結(jié)合是可逆的。類(lèi)似物不會(huì)摻入細(xì)胞結(jié)構(gòu)，酶活性不會(huì)恢復(fù)。不像氨基酸那樣摻入細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞中的濃度不變。對(duì)微生物具有致死或抑菌作用。含結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的培養(yǎng)基上，野生型菌株不能生長(zhǎng)，抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株能生長(zhǎng)。解除機(jī)制對(duì)結(jié)構(gòu)類(lèi)似物或?qū)K產(chǎn)物都是有效的第49頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月精氨酸刀豆氨酸異亮氨酸纈氨酸2噻唑丙氨酸蘇氨酸α氨基β羥基戊酸D精氨酸甲硫氨酸乙硫氨酸苯丙氨酸對(duì)氟苯丙氨酸組氨酸2噻唑丙氨酸酪氨酸對(duì)氟病丙氨酸瓜氨酸磺胺胍D酪氨酸尿嘧啶5氨尿嘧啶3氨基酪氨酸腺嘌呤26氨基嘌呤第50頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的確定（p242）生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)和敏感性試驗(yàn)“篩子”的設(shè)計(jì)劑量的確定篩選的具體方法的確定高產(chǎn)株的檢出3、結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株的獲得第51頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗性突變株的檢出A’增殖圈結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株合成氨基酸涂工具菌突變株能夠生長(zhǎng)，野生型不生長(zhǎng)第52頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗代謝類(lèi)似物的篩選方法，一般采用濃度梯度法：上層加入含異煙肼培養(yǎng)基下層不加含異煙肼培養(yǎng)基濃度逐漸降低高抗性菌落敏感菌落酵母生產(chǎn)吡多醇第53頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、較之營(yíng)養(yǎng)缺陷型有如下優(yōu)點(diǎn)（1）如果能找到適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類(lèi)似物，用此種育種方法簡(jiǎn)單易行且效果顯著；（2）采用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株發(fā)酵，解除代謝調(diào)節(jié)是通過(guò)控制培養(yǎng)基中所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并沒(méi)有從遺傳上根本解除代謝調(diào)節(jié)。由于所需求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量不易控制，往往使代謝產(chǎn)物不穩(wěn)定，而抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株的代謝調(diào)節(jié)被解除，生產(chǎn)操作方便，產(chǎn)量穩(wěn)定；（3）抗結(jié)構(gòu)類(lèi)似物突變株易于保存，而且不發(fā)生回復(fù)突變，只要在保存培養(yǎng)基中加適量結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，即可防止回復(fù)突變。第54頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月谷氨酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰-γ-谷氨酸磷酸N-乙酰谷氨酸半醛N-乙酰鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸精氨酰琥珀酸精氨酸直線合成途徑結(jié)構(gòu)類(lèi)似物：刀豆氨酸2-噻唑丙氨酸D-精氨酸19.6mg/mL第55頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蘇氨酸分支合成途徑天冬酰胺α－丙酮酸異亮氨酸天冬氨酸天冬氨酸半醛高絲氨酸賴氨酸天冬氨酸磷酸蛋氨酸結(jié)果：HD活性提高1300倍產(chǎn)量達(dá)14g/L雖有調(diào)節(jié)機(jī)制，但Thr優(yōu)先合成，Lys處于低濃度。2氨基乙基L半胱氨酸乙硫氨酸2氨基3羥基戊酸第56頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月舉例L-賴氨酸合成步驟天冬氨酸激酶2，3-二氫二羧酸合成酶第57頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從上圖可以看出，影響L-賴氨酸產(chǎn)量的因素表現(xiàn)在3個(gè)方面：一、L-賴氨酸和L-蘇氨酸都會(huì)抑制天冬氨酸激酶二、L-亮氨酸會(huì)抑制2，3-二氫二羧酸合成酶三、賴氨酸合成需要消耗大量的丙酮酸，而丙酮酸也是丙氨酸、亮氨酸等多種氨基酸的共同前體，因此丙氨酸等生成可減少賴氨酸的合成。第58頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月育種過(guò)程：（1）在含有SAEC（硫代賴氨酸，為賴氨酸的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物）的培養(yǎng)基上篩選出SAEC抗性的突變株，使菌株的天冬氨酸激酶對(duì)L-賴氨酸和L-蘇氨酸不敏感。為了進(jìn)一步的提高產(chǎn)量，接下來(lái)還有多種選擇：第59頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其一、在SAEC抗性調(diào)節(jié)突變菌株基礎(chǔ)上進(jìn)一步篩選L-亮氨酸缺陷型突變株，解除L-亮氨酸的2，3-二氫二羧酸合成酶的抑制。其二、在SAEC抗性突變菌株基礎(chǔ)上再進(jìn)一步篩選出L-丙氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株。其三，在SAEC抗性突變菌株基礎(chǔ)上，選育對(duì)SAEC、γ-甲基-L-丙氨酸（L-丙氨酸類(lèi)似物）和α-氯代己內(nèi)酰氨（L-亮氨酸的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物）具有多重抗性的L-丙氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，則L-賴氨酸產(chǎn)量會(huì)提高更多第60頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)上述步驟，賴氨酸的產(chǎn)量變化如下：第61頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5-磷酸核糖焦磷酸次黃嘌呤核苷酸琥珀酸腺核苷酸腺核苷酸鳥(niǎo)核苷酸酶缺失例：黃嘌呤核苷酸8氮鳥(niǎo)嘌呤第62頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月舉例：S-腺苷-L-蛋氨酸（SAM）SAM：是甲硫氨酸(Met)的活性形式。在動(dòng)植物體內(nèi)廣泛存在，它是由底物L(fēng)-甲硫氨酸和ATP經(jīng)S-腺苷甲硫氨酸合成酶酶促合成的。第63頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞內(nèi)存在兩種S-腺苷甲硫氨酸合成酶酶SAM1：其基因的轉(zhuǎn)錄在高濃度蛋氨酸存在下受到抑制SAM2：轉(zhuǎn)錄不受蛋氨酸的抑制據(jù)此，可大大提高SAM2在DNA的拷貝第64頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）累積前體和耐前體突變株的選育1、前體對(duì)抗生素生物合成的影響：（1）作為組成成分摻入生物合成（2）導(dǎo)致反饋調(diào)節(jié)（3）引起毒性解決辦法：篩選耐前體的突變株第65頁(yè)，課件共74頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、篩選方法（1）耐“毒性”前體突變株的選育（2