代谢控制发酵777
一、名词解释
1、constitutive enzyme：组成酶与生长发育条件无关，常进行定量合成的酶，其存在不依微生物的
代谢状态而转移。
2、concerted endproduct inhibition：协作反馈抑制当一条代谢途径中有两个以上终产物时，任何
一个终产物都不能单独抑制途径第一个共同的酶反应，但当两者同时过剩时，他们协同抑制第一个酶反应。
3、transduction：转导转导作用就是利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，
从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。
4、protoplast fusion：原生质体融合通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融
合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
5、condition lethal mutation：条件致死突变因环境条件的不同能显示野生型特性又能显示突变型
特性的突变，称为条件致死突变。即条件突变。
1、switching enzyme：关键酶是参与代谢调节的酶的总称，作为一个反应链的限速因子，对整个反
应起限速作用。这些酶在代谢流的枢纽之处形成支柱，不论对代谢流的质和量都起着制约的作用。
2、cooperative feedback inhibition：合作反馈抑制当任何一个终产物单独过剩时，只部分地反馈抑
制第一个酶的活性，只有当两条支路的两个终产物同时过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和。
3、preference synthesis：优先合成P46
4、auxotrophic mutant：营养缺陷型突变菌株野生型菌株经诱变剂处理后，由于发生了丧失某酶合
成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长，这类突变菌株称为营养缺陷型突变菌株。
5、transformation：转化转化就是指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞
内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。
1、induced enzyme：诱导酶诱导酶是在环境中有诱导物（通常是酶的底物）存在的情况下，由诱导物
诱导而生成的酶。
2、balanced synthesis：平衡合成P44
3、sequential feedback inhibition：顺序反馈抑制P21
4、metabolic interlock：代谢互锁就是从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，
它只是在高浓度下才发生，而且这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。
5、Induced Mutation：诱发突变利用物理或化学因素处理微生物细胞菌体，促使其中少数细胞中的
遗传物质（主要是DNA）的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。
二、填空题
1、在脂肪酸β-氧化途径中，中间产物都是（1）辅酶A的衍生物，而在脂肪酸合成途径中的中间产物，
则都是（2）酰基载体蛋白的衍生物，这是脂肪酸分解与合成的根本性区别。
2、营养缺陷型菌株的筛选，一般分为（3）诱变处理、（4）中间培养、（5）淘汰野生型、（6）缺陷型
的检出和鉴定等步骤。
3、获得有活力、去壁较为完全的原生质体是原生质体融合育种技术的先决条件。在细菌和放线菌中，
制备原生质体主要采用（7）溶菌酶；在酵母菌和霉菌中一般可用（8）蜗牛酶和（9）纤维素酶等酶制剂。
4、营养缺陷型突变菌株的检出方法主要有（10）逐个检出法、（11）夹层培养法（12）限量补充法
和（13）影印接种法等。
5、TCA循环的关键酶是（14）柠檬酸合成酶。它催化（15）草酰乙酸与（16）乙酰CoA合成柠檬酸
的反应，该反应是TCA循环中的限速反应。
6、乙醛酸循环中的关键酶是（17）异柠檬酸裂解酶和（18）苹果酸合成酶。
7、乙酰CoA在脂肪酸合成中起着重要的作用。在（19）线粒体内，由糖酵解产生的丙酮酸被氧化生
成（20）乙酰CoA。脂肪酸的β-氧化作用在（21）线粒体中进行，而脂肪酸的合成却在（22）细胞质中进行。因为脂肪酸合成所需要的碳源来自（21）乙酰CoA，而乙酰CoA不能透过（22）线粒体膜进入到（23）细胞质中，所以从（24）线粒体向（25）细胞质供给乙酰coA的反应成为脂肪酸合成的前提条件。
1、原生质体融合育种一般包括标记（1）标记菌株的筛选；（2）原生质体的制备；（3）原生质体的
再生；（4）原生质体的融合；（5）融合子的选择；（6）实用性菌株的筛选。
2、在脂肪酸β-氧化过程中，所有反应并不是以游离型的脂肪酸进行的，而是带有（7）CoA的脂酰
CoA的衍生物，即β-氧化过程中所有中间产物都是CoA的衍生物。催化这些反应的酶全部存在于（8）线粒体中。β-氧化的重要作用之一，是生成（9）NADH+H+和（10）FADH2，进而进入（11）呼吸链进行（12）氧化磷酸化，参与生成A TP。
3、谷氨酸发酵是控制（13）磷脂合成代谢的典型例子，在谷氨酸发酵过程中一般通过控制（14）生物
素亚适量、添加吐温60或青霉素等手段来调节（15）细胞膜的渗透性，使细胞允许谷氨酸从细胞内渗透到细胞外。
4、TCA循环的速度取决于（16）柠檬酸合成酶酶促反应的速度，而这个酶促反应的速度又决定于（17）
草酰乙酸和（18）乙酰CoA这2个底物的浓度和（19）柠檬酸合成酶的活性。
5、乙酰CoA和草酰乙酸在（20）线粒体内为柠檬酸合成酶所催化，合成柠檬酸。柠檬酸可以自由地
透过（21）线粒体膜，进入细胞质中，为（22）ATP-柠檬酸裂解酶催化分解，重新生成（23）乙酰CoA，参与（24）脂肪酸合成。通过这个途径，由线粒体向细胞质供给的乙酰基约占80%的比例。此外，还有以（25）乙酰肉毒碱通过线粒体膜供给乙酰基的方式。
1、已知在大肠杆菌中，cAMP的胞内水平是由三种不同的过程决定的；cAMP是通过（1）腺苷酸环
化酶催化从A TP合成的，cAMP可为（2）磷酸二酯酶所降解，cAMP（3）透过细胞膜分泌到外部介质里。
2、在微生物产量性状诱变育种中，诱变剂的作用，一是提高（4）突变频率，二是扩大（5）产量变异
幅度，三是使（6）产量变异朝正向突变的方向移动。
3、影响原生质体制备的因素很多，主要有（7）菌体的前处理、（8）菌体的培养时间、（9）酶浓度、
（10）酶解温度、（11）酶解时间、（12）渗透压稳定剂，除此之外，破壁时的pH值、培养基成分、培养方式、离子强度和种类对原生质体的形成也有一定的影响。
4、酵母菌有性杂交的方法主要有（13）孢子杂交法、（14）群体交配法以及（15）单倍体细胞杂交法
等三种。
5、基因工程常用的工具酶有（16）限制性内切酶、（17）DNA连接酶、（18）末端转移酶和（19）反
转录酶等多种酶。
6、生物体内大分子的核酸是由（20）单核苷酸作为原料聚合而成的。这种原料的合成可以通过两条完
全不同的途径来完成：（21）全合成途径，也称为“从无到有途径”，由（22）磷酸戊糖先同尚未完成的（23）嘌呤或嘧啶环结合，在这未完成的环上逐渐加上必要的部分，然后闭合成环。（24）补救途径，也称分段合成，由食物中取得完整的嘌呤或嘧啶和戊糖、磷酸，通过酶的作用直接合成（25）单核苷酸。
三、填表题
30页表
22页
四、简述题
1、理想的细菌质粒载体应具备哪些特点？P108
2、诱变育种时，对微生物菌株进行诱变处理后，为什么要进行中间培养？为什么进行饥饿培养和2倍氮源培养？P65 67
3、脂肪酸的分解为什么又称为β-氧化作用？脂肪酸的β-氧化作用具有哪些要点？P257 259
4、谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等中的天冬氨酸族氨基酸的代谢调节机制主要包括哪些几方面？P290
1、在原核细胞分子克隆中，宿主细胞必须什么特点？P122
2、酶活力调控的实质是什么？调节酶具有哪些特性？P16
3、为什么在生长期中负责合成抗生素的酶受到阻遏？P409
4、如何进行原生质体再生？P80
1、当难于找到合适类似物或多重抗性交叉难以增加抗性标记，或反馈调节很复杂时，为什么可以采用由营养缺陷型选育回复突变株的方法来选育高产菌？P39-40
2、抗生素的生产期与菌体细胞的生长期之间如何划分？P407
3、能荷是如何进行代谢的调节的？P243
4、谷氨酸的发酵控制与氮代谢之间有何关系P280
五、论述题
1、什么是cAMP？以大肠杆菌降解其他碳源的酶系受葡萄糖阻遏为例子，说明cAMP是如何控制酶的合成？P27 27
2、什么是初级代谢产物？什么是次级代谢产物？两者之间存在什么样的关系？P399 400
3、哪些原因可能造成抗生素的合成酶在生长期中明显地被阻遏？P409
1、根据D-核糖的生物合成途径及代谢调节机制，阐述D-核糖高产菌的育种思路。P248
2、要使微生物产生大量的发酵产品，就要控制微生物的代谢作用。微生物发酵生产中的代谢控制主要有哪些有效措施？P50
3、多不饱和脂肪酸已经广泛用于医药、食品、化妆品、饲料等领域，尤其是生物油脂的开发对人类的身体健康具有重要的意义。以γ-亚麻酸为例，试应用代谢调节控制理论论述γ-亚麻酸产生菌的育种思路。
P271
1、四环类抗生素生物合成的代谢调节主要包括那几个方面？P436
2、简述L-色氨酸的代谢调控机制，并论述L-色氨酸高产菌的育种思路，选育L-色氨酸高产菌应注意的问题？几种？P327
3、抗生素产生菌的代谢调节机制主要有哪些？P403
代谢控制发酵试题库
1脱敏作用：变构酶经特定处理后，不丧失酶活性而失去对变构效应物的敏感性。 2分解代谢物阻遏：当细胞具有一优先利用的底物时，很多其他分解反应途径受到阻遏 3限量补充培养法：将经适当稀释的浓缩处理液涂布于含有微量蛋白胨或0.1%完全培养基成分的基本培养基平板上。经培养后，野生型细胞迅速生长成较大菌落，而缺陷型细胞生长缓慢只能形成小菌落。这些小菌落大多数为营养缺陷型，将其转接到完全培养基斜面保存待测。 5代谢互锁:从生物合成途径来看，酶受一种与此代谢途径完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。 6代谢工程:应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作。 7积累反馈抑制:每个分支途径的末端产物都独立于其他末端产物，以一定百分比控制该途径第一个共同的酶所催化的反应。当几个末端产物同时存在时，它们对酶反应的抑制是累积的。各末端产物之间既无协同效应，也无拮抗作用。 8原生质融合:是一个人工实验系统，将遗传性状不同的两个细胞融合，通过基因重组，形成有新的、优良性状的新细胞的过程。 9转导:利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。 10营养缺陷型：指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型菌株。 11基因工程：指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 12诱变：指利用物理或化学因素处理微生物细胞群体，促使其中少数细胞中的遗传物质(主要是DNA)的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记设法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。 13.转化：指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。 14合作反馈抑制：当任何一种终产物单独过剩时，只部分的反馈抑制第一个酶的活性，只有当终产物同时过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和 15增强子：指增加同它连锁的基因转录频率的DNA序列（能强化转录起始的一段DNA序列）。 16回复突变株：由突变型菌株经再突变而恢复原初野生型性状的菌株。 17渗漏突变型：指因突变所产生的不完全遗传障碍，其基因所控制的反应程度不象野生型，但多少还能进行，称这种现象为渗漏，具有这种性质的突变型就称为渗漏突变型
微生物代谢工程
微生物代谢工程 1.代谢控制发酵 代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或生物化学方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，使得目的产物大量的生成、积累的发酵。 代谢控制发酵的核心：解除微生物代谢控制机制，打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。 2.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段 定义：应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。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。 研究内容： (1)代谢流的定量和定向 (2)细胞对底物的吸收和产品的释放模型及分析 (3)研究胞内代谢物浓度的反应工程方法 (4)用13C标记实验进行胞内稳态流分析 研究手段 (1)采用遗传学手段的遗传操作 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。④无机磷对生物合成的调节。 (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。 3. 工业发酵的五字策略（图示加文字说明） ①进，在育种和发酵控制方面都要促进细胞对碳源营养物质的吸收； ②通，在育种方面解除对某些酶的反馈调节，在发酵控制方面，诱导这些酶的合成或激活这些酶，从而使来自各代谢物流（除碳架物流外海包括其他支持生物合成的物流）能够畅通的注入载流途径，汇入代谢主流，流向目的产物，特别是当发酵进入目的产物合成阶段后，必需确保载流路径通畅，代谢主流优势明显 ③节，采用育种或发酵控制手段，节制与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物。这里所谓的“节制”是指封闭或削弱以目的产物合成途径的起始底物或以中间产物为起始底物的分支途径； ④堵，采用育种或发酵手段消除或削弱目的产物进一步代谢的途径，包括目的产物参与的分解代谢和合成代谢，为了消除或削弱目的产物的进一步分解代谢，就必须降解目的产物进一步代谢的酶活力或酶量，甚至使这些酶不再合成或不起作用； ⑤出，促进目的产物向胞外空间分泌。在育种和发酵控制发面可通过调节细胞对目的产物的通透性，增加输送目的产物的载体蛋白的量，为目的产物输送代谢能的方法，使目的产物尽快转移出细胞。 4. 酶的阻遏机制，以大肠杆菌色氨酸或组氨酸操纵子为例来说明（图示加文字说明） 终端产物对其自身合成途径的酶的合成的反馈阻遏和弱化的机制反馈阻遏：
发酵法生产色氨酸
发酵法生产色氨酸的研究 刘辉 047111230 摘要：色氨酸是人和动物生命活动中8种必需氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着非常重要的作用。随着市场需求的不断增加，提高色氨酸生产能力成为全球热点。本文综述了色氨酸应用及生产技术包括发酵生产色氨酸的菌种选育、发酵培养基原料和发酵工艺等方面的研究进展。 关键词：发酵法色氨酸 1、发酵法生产色氨酸过程中的菌种选育 生产菌种选育是发酵工业中最为关键的工作,受到普遍的重视。过去发酵法生产色氨酸采用的是在培养基中添加吲哚或邻氨基苯甲酸的方法,此法因必须采用高价的吲哚或邻氨基苯甲酸做前体物质,使色氨酸的生产存在着成本高的缺点。而且由于这些前体物质对微生物的生长有毒害作用,故不能大量使用[1]。目前,利用糖质原料直接发酵生产色氨酸的国内外报道不多[2-3],主要是因为色氨酸在微生物体内代途径较长且存在着多种严格的调节机制,致-色氨酸的生产菌种产酸较低,达不到工业化生产的要求。色氨酸的生产菌种有谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutanicum)、黄色短杆菌(Bre-vibacteriumflavum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sub-tilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)、产朊假丝酵母(Candida utilis)等,其中绝大多数为细菌[1]。 2、发酵法生产色氨酸过程中的发酵条件的选择 色氨酸发酵过程中菌种的质粒稳定性对发酵水平高低有严重影响，维持发酵高产酸就要保证发酵过程菌种质粒稳定。在培养过程可以通过调节适当罐压、培养温度、溶氧控制水平、底料中酵母抽提物添加量等方面进行控制，保证发酵过程中不发生质粒丢失现象。 色氨酸发酵液中乙酸浓度高时对色氨酸生产菌的生长和产酸均有抑制作用，发酵过程中可以通过调节溶氧控制水平、初始葡萄糖浓度、发酵葡萄糖浓度及控制菌体比生长速率等方面进行控制，减少发酵液中乙酸的生成。 色氨酸发酵过程中产大量的热，为了维持发酵温度的稳定，必须采取适当的降温措施，在发酵罐外部加上冷却盘管，采用冰水降温,控制发酵温度33℃左右。 色氨酸发酵过程中由于无机盐的消耗及产酸引起PH 变化，所以发酵过程中适当流加氨水或液氨调节PH，控制最佳PH 值在 6.9 左右。 色氨酸发酵为耗氧发酵，并且产酸过程中用氧量比较大，溶氧的多少直接影响着代谢的方向，进而影响产酸和转化率，溶氧低于20%容易发生菌体自溶、乙酸产量增加，所以在主发酵过程中必须控制溶氧大于20%，这要求我们采用先进的通风搅拌装置，设计合理的发酵罐径高比，增加通气量提高溶解氧。 色氨酸发酵过程中，采用高糖流加技术，使发酵糖浓度始终处于低浓度，从而有效减少残糖对发酵产生的抑制作用，避免发酵后期产生乙酸上升的现象，保证高产酸及转化率。此外，色氨酸发酵生产可采用先进的培养基连消技术，高精度空气膜滤技术，使发酵污染程度控制最低水平，确保发酵产酸水平；对发酵车间的环境定期进行消毒，提高环境清洁度，对排污要控制，对排污口要用漂白粉处理，对空气过滤系统要定期清理，减少染菌机率。［4］3、发酵法生产色氨酸过程代谢控制 芳香族氨基酸的生物合成存在着特定的代谢调节机制,因此不可能从自然界中找到大量积累色氨酸的菌株，但是可以黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等为出发菌株,设法得到从遗传角度解除了芳香族氨基酸生物合成正常代谢调节机制的突变菌株,用微生物直接发酵法生产色氨酸"这些方法包括:解除菌体自身反馈调节、切断支路代谢、增加前体物的合成等。[5] 4、发酵法生产色氨酸产物提取工艺
发酵调控学完整版
发酵调控学 生物工程学院 储炬 课程内容 1 微生物生长分化调节的规律 (1)细胞周期内有关生长的活动，DNA合成与细胞分裂的调节 (2)丝状菌生长分化的调节 2 初级代谢的调节机制 (1)调节的生化基础 (2)代谢调节的方式与内容：诱导、分解代谢物调节、反馈调节 课程内容 3 次级代谢物的生物合成的调节 (1)次级代谢物的概念 (2)生物合成的前体 (3)次级代谢物的生物合成 (4)抗生素生物合成的控制 课程内容 4 发酵过程控制 (1)控制的策略 (2)参数的指导作用 (3)参数相关分析 (4)过程控制的评价 主要参考书 ?现代工业发酵调控学，储炬，李友荣，化学工业出版社，北京。2002年1月?Biotechnology, 2nd ed. Vol.1; Biological Fundamentals. Rehm H-JB ?Biotechnology, 3nd ed Vol.3;Bioprocessing. Rehm H-JB 微生物发酵代谢调控与发酵过程优化技术 ?代谢调控是研究内在的调节机制，而过程优化则是外在控制，是建立在相关参数的分析上的，这两个方向相辅相成，前者为后者的基础，而后者是使理论变为现实的手段。 1微生物生长与调节 为了控制菌体的生长，需要了解生长的方式，细胞分裂和调节的规律，测量微生物生长的各种办法，微生物生长繁殖的形式与工业生产的关系，环境变化对微生物生长的影响。因此，研究微生物的生长分化规律无疑是发酵调控原理的一个重要组成部分。 细胞周期 对于个体细胞行为，主要关心 ?染色体启动、复制和分离 ?新细胞壁材料的合成与插入 ?协调染色体复制和细胞分裂的信号 细胞周期 细胞周期(Cell cycle)： 细胞的一系列可鉴别的周而复始的生长活动。这些活动的顺序不变, 完成一个活动后才能进行下一个活动。 图1 细胞周期 细胞周期
组氨酸代谢控制发酵
组氨酸代谢控制发酵 11生工（1）班郝瑶 20110801111 摘要：L-组氨酸是含咪唑核的碱性氨基酸，是人体和动物体内的半必需氨基酸。L-组氨酸具有多种生理功能，应用广泛，尤其在医药领域中的应用日益受到重视，是市场上急需的氨基酸品种之一。文中简要介绍了发酵法生产L-组氨酸及产物检测方法，通过对L-组氨酸生物合成途径的分析指出了大量合成L-组氨酸的关键控制点及选育的基本思路，并重点概括了国内外对L-组氨酸高产菌株选育方案的研究。 关键词：L-组氨酸；发酵；代谢途径；选育方法 引言 L-组氨酸（L-Histidine）化学名为L-α-氨基-β-咪唑丙酸，是分子中含有咪唑核的碱性氨基酸[1]。L-组氨酸具有多种生理功能，广泛用于医药、饲料及食品行业。尤其在医药领域的作用日益受到重视，目前，其主要应用于氨基酸输液及综合氨基酸制剂方面，已成为中国医疗最常用的药物之一，用量逐年递增。但目前L-组氨酸生产的先进技术主要掌握在欧、美、日等发达国家手里，主要采用发酵法。日本在20世纪70年代就开展发酵生产组氨酸的研究，而国内在这方面还仅处于实验室研究阶段[2-3]。因此加快研究发酵法生产L-组氨酸具有非常重要的意义。 1发酵法生产L-组氨酸 发酵法借助微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对组氨酸产生菌进行诱变，选育出营养缺陷型及组氨酸结构类似物抗性突变株，以解除代谢调节中的反馈抑制和反馈阻遏，从而达到过量积累L-组氨酸的目的[4]。其具有原料成本低，反应条件温和极易实现大规模生产等优点，是一种非常经济有效的生产方法[5]。 1.1L-组氨酸的产生菌 目前发现的组氨酸产生菌有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢杆菌和粘质赛氏杆菌。已投入工业化生产的有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌和粘质塞氏杆菌，其产酸水平分别为15.4g/L、12.5g/L和17.0g/L，糖酸转化率分别为15.4%、12.5%、10.0%[6]。 1.2发酵过程中pH值的控制 大部分组氨酸发酵培养基中的氮源是硫酸铵，当铵离子被利用之后，剩余的硫酸根离子会导致发酵液的pH值下降，从而对发酵产生影响。可以考虑在发酵培养基中添加碳酸钙，因为碳酸钙可以中和硫酸根离子，通过优化试验确定碳酸钙的最佳添加量。 1.3生物素对L-组氨酸发酵的影响 作为L-组氨酸的主要产生菌，谷氨酸棒杆菌是生物素缺陷型菌，生物素是细胞生长的必需因子，同时还是多种羧化酶的辅酶，在CO2固定反应中起重要作用，可影响糖酵解速度，改变发酵代谢流向。添加适量的生物素可以增加单磷酸己糖支路（HMP）途径的代谢流量，有利于L-组氨酸的产生[7]。
代谢调控理论在微生物发酵中的应用
代谢调控理论在微生物发酵中的应用 参考文献 贾红华，韦萍，何冰芳.L苯丙氨酸生产的代谢工程研究.生物加工过程.2004,2(2)：8-12 目的 使得更加理性的改造菌株成为可能，促进发酵法的广泛应用 方法 目前至少已发现 7种微生物的苯丙氨酸合成途径，且均非常相似。 由于野生菌不会直接大量产生L-苯丙氨酸，高效的L-苯丙氨酸生产菌株多采用诱变和基因工程手段相结合来改变野生菌的芳香族氨基酸生物合成的相关代谢流量而获得。研究人员对L-苯丙氨酸生物合成途径中相关基因及其酶进行调控，并对中央代谢途径进行一定的改造，在芳香族氨基酸生物合成支路中也进行特定的修饰。 相关基因及其酶进行调控 PEP和E4P合成DAHP的反应由3个DAHP合成酶同工酶所催化。分别受L-色氨酸(由aroH表达)、L-苯丙氨酸(由aroG表达)和L-酪氨酸(由aroF)反馈抑制。作为关键反应之一的分支酸转化为预苯酸的反应依赖于两个不同的分支酸变位酶(分别由phoA，tyrA表达)，并分别受L-苯丙氨酸和L-酪氨酸反馈抑制。而莽草酸脱氢酶则受其产物莽草酸抑制。 中央代谢途径改造 中央代谢途径是控制中间产物的代谢流量、产物的形成速率及产率的关键步骤。为高效生产目的产品，必须对中央代谢途径的相关步骤进行调节控制。 芳香族氨基酸生物合成途径的共同前体PEP和E4P均来自中央代谢途径(如图2所示)。糖酵解途径会产生PEP，而E4P则由磷酸戊糖途径供应。通过对E.coli 的中央代谢途径的计量分析显示，当该菌生长在以葡萄糖作为唯一碳源的限制性培养基上时，大约有30%的G6P会进入磷酸戊糖途径，但仅有3%的PEP用于芳香族氨基酸的生物合成。 研究表明：仅有当量PEP供应时，L-苯丙氨酸的理论产率为30%，当PEP 的供应量加倍时，其理论产率将增加到56%。为改善芳香族氨基酸的生产，研究人员采用分子生物学手段对该两个生物合成途径进行基因构建及改造，且取得了满意的成绩。
代谢控制发酵试题库
代谢控制发酵试题库 名词解释 1.代谢工程指应用重组DNA技术和应用分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。 2.积累反馈抑制指每个分支途径的末端产物都独立于其他末端产物，以一定百分比控制该途径第一个共同的酶所催化的反应。当几个末端产物同时存在时，它们对酶反应的抑制是累积的。各末端产物之间既无协同效应，也无拮抗作用。 3.代谢互锁指从生物合成途径来看，酶受一种与此代谢途径完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的，不完全的。 4.原生质融合指是一个人工实验系统，是将遗传性状不同的两个细胞融合，通过基因重组，形成具有新的、优良性状的新细胞的过程。 5.转导指利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分DNA导入受体菌中，从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。 6.代谢控制发酵：是指利用遗传学方法或其它生物化学方法，人为地在脱氧核苷酸（DNA）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、积累的发酵。 7.营养缺陷型：指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型菌株。 8.基因工程：基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 9.诱变：指利用物理或化学因素处理微生物细胞群体，促使其中少数细胞中的遗传物质(主要是DNA)的结构发生改变，从而引起微生物的遗传性状发生变化，然后通过目的选择标记设法从群体中筛选出少数性状优良的突变菌株的过程。 10.转化：指相当大的游离的供体细胞的DNA片段被直接吸收到受体细胞内，并整合于受体细胞的基因组中，从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。 11.合作反馈抑制：指当任何一种终产物单独过剩时，只部分的反馈抑制第一个酶的活性，只有当终产物同时过剩存在时，才能引起强烈抑制，其抑制程度大于各自单独存在的和。12.分子克隆：指对目的DNA分子进行切割，并连接到合适的载体上进行体外重组。 判断 1.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是受体存在差异。 ×，转导需要载体，而转化不需要载体。 2.紫外线照射后的菌悬液，不能移至可见光下进行筛选和检出。 √，由于光复活作用，不能移至可见光下 3.酶的诱导和酶的阻遏都是指终产物对酶合成过程的促进或阻碍。 ×，酶诱导是底物对酶合成的促进，酶阻遏是产物对酶合成的抑制 4.一个操纵子中的结构基因通过转录、转译控制蛋白质的合成，而操纵基因和启动基因通过转录、转译控制结构基因的表达。 ×，操纵基因和启动基因只起调节作用，本身不表达。 5.诱变处理的菌液进行中间培养主要是为了克服表型延迟。 √，解释表型延迟。 6.转化和转导都是将外源基因导入受体细胞的方法，只是供体存在差异。
发酵工程 举例说明如何通过代谢调控提高微生物产物产量
举例说明如何通过代谢调控提高微生物产物产量 2013.6.16 微生物有着一整套可塑性极强和极精确的代谢调节系统，以保证上千种酶能正确无误、有条不紊地进行极其复杂的新陈代谢反应。从细胞水平上来看，微生物的代谢调节能力要超过复杂的高等动植物。这是因为，微生物细胞的体积极小，而所处的环境条件却十分多变，每个细胞要在这样复杂的环境条件下求得生存和发展，就必须具备一整套发达的代谢调节系统。在长期进化过程中，微生物发展出一整套十分有效的代谢调节方式，巧妙地解决了这一矛盾。 通过代谢调节微生物可最经济地利用其营养物，合成出能满足自己生长、繁殖所需要的一切中间代谢物，并做到既不缺乏也不剩余任何代谢物的高效“经济核算”。 正常情况下，微生物代谢产物由于反馈抑制和反馈阻遏是不会大量积累的。但自然界里常发现一些微生物产生了过量的代谢产物，这主要是由于这些微生物代谢机制失调造成的，在工业发酵上，可运用遗传的和环境的控制和人为的代谢调节，使其产物大量积累。 如氨基酸发酵生产就是在代谢调节研究的基础上发展起来的。目前已经能够在转录和翻译上控制微生物的代谢，使微生物工业发酵进入了一个崭新阶段，即代谢控制发酵阶段。所谓的代谢控制发酵，就是人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢活动，使目的产物大量生成、积累。 一般改变微生物代谢调节的方法有如下几种: 第一种是采用物理化学诱变，获得营养缺陷型 第二种方法是应用抗反馈调节突变法。 第三种就是控制发酵条件，改变细胞的渗透性。 一、应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节 这是氨基酸生产菌育种的最有效的办法。营养缺陷型是指某菌种失去合成某种物质的能力，即合成途径中某一步发生突变，使合成反应不能完成，最终产物不能积累到引起反馈调节的浓度，从而有利于中间产物的积累。例如，用高丝氨酸缺陷型生产菌进行赖氨酸发酵。一般在形成赖氨酸的过程中有3种产
发酵优化与控制
发酵过程的优化与控制 1.举例说明反馈控制系统是如何工作、间接优化发酵性能的。 答：以《应用溶氧反馈控制高密度培养重组大肠杆菌过程中乙酸的产生》为例简介如下： 在供氧充足的条件下，当大肠杆菌比摄糖速率q g≥临界值q g crit时(图1A)，就会产生乙酸，溶氧信号pO2在产生乙酸时为图1B中的2，不产生乙酸为图1B中的1； 在葡萄糖限制培养的条件下，脉冲补入葡萄糖，当q g≤q g crit时，大肠杆菌比摄氧速率q o升高，pO2值降低。 脉冲过后，葡萄糖浓度的下降，q g下降，pO2值也逐渐回升(图1B)。 当脉冲补入的葡萄糖过多，大肠杆菌的摄糖速率超过临界值时，大肠杆菌的摄氧能力处于饱和状态，pO2值的响应就不会随着葡萄糖的脉冲补入而产生振荡变化(图1B)。 如图：在补料的前阶段(15~28h)，以对数增加的流速补入葡萄糖时，pO2值随着葡萄糖脉冲补入而上下振荡；加入IPTG开始诱导(26h)重组大肠杆菌表达人表皮生长因子后，在接近30h时，振荡的幅度变小，这标志着重组菌的比摄糖速率逐渐接近产生乙酸的临界比摄糖糖速率(q g crit)，而此后降低补料速率则又使pO2的振荡幅度有所增加。根据pO2值的振荡变化来控制葡萄糖的补料速率(30~44h)，能使重组大肠杆菌继续保持较高的生长速率，同时发酵液中的乙酸和葡萄糖的浓度也维持在较低的水平，大肠杆菌的细胞干重在44h时达到48g/L，人表皮生长因子的表达量比第二批提高45％。
2、实现发酵过程优化的目标有哪些？如何根据发酵过程的特点实现这些目标 的相对统一？举一例进行表述。 答： ⑴实现发酵过程优化的目标： 使细胞生理调节、细胞环境、反应器特性、工艺操作条件与反应器控制之间这种复杂的相互作用尽可能的简化，并对这些条件和相互关系进行优化，使之最适于特定发酵过程的进行，以达到高产量（提高设备利用率；降低产品提取费用），高转化率（降低原料成本；减少环境污染），高生产强度（缩短生产周期；降低设备投资）的目的。 ⑵举例说明实现发酵目标相对统一：《L-组氨酸发酵优化》 ①L-组氨酸测定方法的研究 产物的快速测定，可以帮助生产者及时知道发酵过程进行的水平。快速测定方法的建立不仅给生产带来方便，也节约了生产成本。 本研究中应用“Paully试剂比色法”对发酵液中L-组氨酸进行了定量分析研究，确立了L-组氨酸定量测定条件和计算方法，并对其精确度进行研究，证明Paully试剂比色法能够快速，准确的测定发酵液中L-组氨酸含量。 ②L-组氨酸发酵条件的优化 组氨酸工业优生产的关键是发酵，发酵水平的高低是决定产品成本的主要因素。提离发酵水平的途径有二条：一是选育适合工业化生产的优良菌种，二是获得与生产菌种相匹配的最佳发酵工艺条件和控制手段。前者是建立在代谢控制发酵研究基础上的现代菌种选育技术，后者是建立在生化反应工程基础上的发酵过程技术。只有二者紧密结合才能最终实现发酵生产的高水平。 本研究中进行了分批发酵和补料分批发酵的条件优化，通过研究培养方式、营养条件控制、无机盐影响、生长因子影响以及环境条件控制对于L-组氨酸发酵的影响，从而提高了组氨酸的产量。 如图3-1所示为不同碳源对种子培养基的影响，从种子活力分析，以葡萄糖和果糖作为碳源，菌体浓度较高，而蔗糖作为碳源时种子活力最低。从产酸角度看，蔗糖产酸最高，葡
L-色氨酸
L-色氨酸的生产及其代谢控制育种 摘要本文综述了利用微生物生产L-色氨酸的各种方法和L-色氨酸的生物合成 途径及其代谢调控机制，并介绍了利用重组DNA技术选育L-色氨酸高产菌的研究现状。 L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，为白色或略带黄色叶片状结晶或粉末，水中溶解度1.l4g(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内，从-色氨酸出发可合成5-羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质，可预防和治疗糙皮病，同时具有消除精神紧张、改善睡眠效果等功效。色氨酸代谢失凋会引起糖尿病和神经错乱，因此在医学上被用作氨基酸注射液和复合氨基酸制剂。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用它强化食品和做饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.色氨酸的生产方法 色氨酸的生产最早主要依*化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 1.1微生物转化法 亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的抗性突变株来提高前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶液共2L，经120h后可生产色氨酸9.6g/L。微生物转化法的不足在于当转化液中前体物浓度较高时，转化率有所下降。另外，前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。 1.2酶法
色氨酸发酵工艺原理及工业生产
湖北大学 发酵工程与设备课程设计 题目色氨酸发酵工艺 专业年级 08生物工程 学生姓名赵雄峰 学号 2008221107100168 指导老师李亚东 2011 年 6 月 4 日
目录 1前言------------------------------------------------3 2发酵机制--------------------------------------------6 3发酵工艺及特点--------------------------------------7 4菌种的制备及种子的扩大培养--------------------------9 5培养基的组成及制备----------------------------------12 6无菌空气制备系统-----------------------------------13 7部分工艺计算----------------------------------------15 8三废处理--------------------------------------------17 9参考文献---------------------------------------------18
一. 前言 L-色氨酸是种重要的氨基酸,广泛应用于医药、食品和饲料等行业。近年来,各行业对L-色氨酸的需求量日益增加,而现有产量远不能满足国内外市场的需求。因此,开发微生物酶法生产L-色氨酸的工艺路线具有广阔的应用前景。 目前我国市场上销售的[色氨酸主要依靠进口，我国国务院已于2004、 2007年将I 色氨酸生产列入"鼓励外商投资产业目录"之中。直接发酵法生产[色氨酸的研究，对发展我国氨基酸发酵工业具有重大的意义。本文对发酵液中色氨酸的快速测定、出发菌株的生理特征和产酸特性、I 色氨酸高产菌株的选育及发酵条件的优化进行了重点研究。 1.1色氨酸的理化性质 色氨酸属于中性芳香族氨基酸，结构中含有吲哚基，在生物体中，色氨酸以结 合态或游离态存在。其结构式如图1-1所示：色氨酸是手性化合物，有[型和0型两种镜像结构。[色氨酸是人体必须氨基酸，它参与人体与动物的蛋白质合成和代谢网络调节，并广泛的存在于自然界中； 0-色氨酸不能合成蛋白质，在人体内几乎不发生代谢作用。 L-色氨酸化学名为L-2-氨基-3-吲哚基丙酸，别名为L-氨基吲哚丙酸、胰化蛋白氨基酸。其分子式为C 11H 12O 2N 2，相对分子量为204.21，熔点为289℃，等电点PI 为5.89， pKa （25℃）为2.38及9.39， 微苦、呈绢丝光泽六角片状白色结晶，在水中溶解度1.147％ （25℃）2.80％（75℃）, 微溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿，在碱液中稳定，在强酸中易分解。 1.2 L-色氨酸的用途 L-色氨酸在生物体内不能自然合成，需要从食物中摄取，是动物和一些真菌生命活动中的必须氨基酸。L-色氨酸在蛋白质中含量很低，平均含量约1％或更少。L-色氨酸能调节蛋白质的合成、调节免疫及消化功能，增加 5-羟色胺代谢作用以图1-1色氨酸的结构式
组氨酸发酵条件及高产菌株选育研究进展
2010No．9Serial No．222 China Brewing L-组氨酸（L-Histidine ）化学名为L-α-氨基-β-咪唑丙酸，是分子中含有咪唑核的碱性氨基酸[1]。L-组氨酸具有多种生理功能，广泛用于医药、饲料及食品行业。尤其在医药领域的作用日益受到重视，目前，其主要应用于氨基酸输液及综合氨基酸制剂方面，已成为中国医疗最常用的药物之一，用量逐年递增。但目前L-组氨酸生产的先进技术主要掌握在欧、美、日等发达国家手里，主要采用发酵法。日本在20世纪70年代就开展发酵生产组氨酸的研究，而国内在这方面还仅处于实验室研究阶段[2-3]。因此加快研究发酵法生产L-组氨酸具有非常重要的意义。1发酵法生产L-组氨酸 发酵法借助微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对组氨酸产生菌进行诱变，选育出营养缺陷型及组氨酸结构类似物抗性突变株，以解除代谢调节中的反馈抑制和反馈阻遏，从而达到过量积累L-组氨酸的目的[4-5]。其具有原料成本低，反应条件温和极易实现大规模生产等优点，是一种非常经济有效的生产方法[6]。1.1L-组氨酸的产生菌 目前发现的组氨酸产生菌有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、枯草芽孢杆菌和粘质赛氏杆菌。已投入工业化生产的有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌和粘质塞氏杆菌，其产酸水平分别为15.4g/L 、12.5g/L 和17.0g/L ，糖酸转化率分别为15.4%、12.5%、10.0%[7]。1.2发酵过程中pH 值的控制 大部分组氨酸发酵培养基中的氮源是硫酸铵，当铵离子被利用之后，剩余的硫酸根离子会导致发酵液的pH 值下降，从而对发酵产生影响。可以考虑在发酵培养基中添加碳酸钙，因为碳酸钙可以中和硫酸根离子，通过优化试验确定碳酸钙的最佳添加量。1.3生物素对L-组氨酸发酵的影响 作为L-组氨酸的主要产生菌，谷氨酸棒杆菌是生物素缺陷型菌，生物素是细胞生长的必需因子，同时还是多种羧化酶的辅酶，在CO 2固定反应中起重要作用，可影响糖酵解速度，改变发酵代谢流向。添加适量的生物素可以增加单磷酸己糖支路（HMP ）途径的代谢流量，有利于L-组氨酸的产生[8]。 1.4柠檬酸钠对L-组氨酸发酵的影响 在发酵初期添加柠檬酸钠能够改变L-组氨酸生物合成途径的关键节点6-磷酸葡萄糖、丙酮酸及乙酰辅酶A 的代谢流分布，保持糖酵解途径、三羧酸循环与HMP 之间代谢流量平衡[9-11]。在发酵培养基中添加适量的柠檬酸钠后葡萄糖的酵解途径EMP 被抑制，使碳架流向HMP 途径，有利于组氨酸的生成[12]。 影响组氨酸发酵的因素还有许多，可以通过正交试验或响应面法进行优化试验。2L-组氨酸的测定方法 对L-组氨酸含量测定的研究较少，建立一种简便可行的测定方法，对组氨酸的生产具有指导意义。目前较常用 组氨酸发酵条件及高产菌株选育研究进展 孙希叶，杨平平，李 旋，王燕* （山东轻工业学院食品与生物工程学院，山东济南250353） 摘要：L-组氨酸是含咪唑核的碱性氨基酸，是人体和动物体内的半必需氨基酸。L-组氨酸具有多种生理功能，应用广泛，尤其在医 药领域中的应用日益受到重视，是市场上急需的氨基酸品种之一。文中简要介绍了发酵法生产L-组氨酸及产物检测方法，通过对L-组氨酸生物合成途径的分析指出了大量合成L-组氨酸的关键控制点及选育的基本思路，并重点概括了国内外对L-组氨酸高产菌株选育方案的研究。关键词：L-组氨酸；发酵；代谢途径；选育方法中图分类号：TQ922 文献标识码：A 文章编号：0254-5071（2010）09-0028-03 Study Progress of fermentation conditions of L-histidine and screening of high productive strain SUN Xiye,YANG Pingping,LI Xuan,WANG Yan* (College of Food and Biological Engineering,Shandong Institute of Light Industry,Jinan 250353,China) Abstract:L-histidine is an alkalescency amino acid with an imidazole core.It's a semi-essential amino acid in human and animals.L-histidine has a variety of physiological functions,and has been widely used,especially in the field of medicine.It is one of the urgently needed amino acid on the market.Production of L-histidine by fermentation and concerned detecting methods was briefly introduced.Critical control points of high-level synthesis of L-histidine and the basic idea for screening of strains were summarized after analysis of biosynthetic pathways L-histidine,and approaches to screening of strains were emphasized,as well. Key words:L-histidine;fermentation;metabolic pathway;screening approaches 收稿日期：2009-11-22 作者简介：孙希叶（1986-）女，山东临沂人，在读硕士研究生，研究方向为微生物资源开发；王燕*，教授，通讯作者。 Forum and Summary 28··
色氨酸的发酵代谢控制
L-色氨酸的发酵代谢控制 09生工（2）班20090806249 肖军 摘要：色氨酸化学名称为a一氨基一p-吲哚丙酸，有L和D型同分异构体，此外还有消旋体DL-色氨酸。L-色氨酸是人和动物的必需氨基酸，参与机体蛋白质合成和代谢网络调节，广泛存在于自然界。D-色氨酸则主要存在于微生物和绿色植物中，动物体内含量较少。色氨酸在人体内几乎不发生作用，也无毒性。L-色氨酸是继蛋氨酸、赖氨酸之后的第三代饲料添加剂，其使用效果是赖氨酸的3～4倍，具有十分广泛的应用前景，近年来在医药、化妆、食品、保健品等行业也得到广泛的应用。本文综述了利用微生物生产L-色氨酸的各种方法和L-色氨酸的生物合成途径及其代谢调控机制，并介绍了利用重组DNA技术选育L-色氨酸高产菌的研究现状。 关键字：色氨酸；发酵；代谢控制；生物合成；育种 目前年产量超过万吨的氨基酸还只有谷氨酸、赖氨酸和采用合成法的DL-甲硫氨酸，不言而喻，色氨酸又是一个很有吸引力的工业化商品。发展色氨酸的关键在于提高产率、降低成本。色氨酸是必需氨基酸。它与赖氨酸同是生物体内不足的氨基酸, 在营养上是十分重要的。色氨酸在饲料中良好的添加效果已引起了人们极大的重视, 饲养试验表明在玉米粉中添加0.4%赖氨酸, 可使蛋白质增重效率（PER）由0.85提高到1.08, 而再添加0.07%色氨酸后，PER可进一步提高到2.55。也就是说比单独使用赖氨酸时要高一倍以上。 1.色氨酸的生产方法 色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 1.1微生物转化法 亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的抗菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶
代谢控制发酵
《代谢控制发酵》复习题 1．名词解释 代谢控制发酵：所谓代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或其他生物化学的方法，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，对整个反应起限速作用。 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，使催化活性改变，称为变构酶。 诱导酶：诱导酶是在环境中有诱导物（通常是酶的底物）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，就称为碳分解代谢阻遏。 氮分解代谢物阻遏：可被迅速利用的氮源抑制作用于含氮底物的酶的合成，就称为氮分解代谢阻遏。 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：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而受这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。 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。（P45图）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。 能荷：[(ATP)+1/2(ADP)]/[(ATP)+(ADP)+(AMP)] 分叉中间体：糖代谢中间体既可以用来合成初级代谢产物，也可以用来合成次级代谢产物，这种中间体叫做分叉中间体。 质粒产物：有一部分代谢产物的形成取决于由质粒遗传信息所产生的酶所控制的代谢途径，这类物质称为质粒产物。 2．微生物细胞的代谢调节内容包括哪些？ （1）通过控制基因的酶生物合成的控制机制。 ①诱导——促进酶的合成
色氨酸总结
色氨酸 一、产品名称2010018055 中文名：色氨酸 英文名：tryptophan;tryptophane;简写为Trp 二、产品性质： 白色或微黄色结晶或结晶性粉末；无臭，味微苦。熔点281~282℃（右旋体），289℃分解，左旋体。外消旋体微溶于水（0.4%，25℃）和乙醇，溶于甲酸、稀酸和稀碱，不溶于氯仿和乙醚。0.2%的水溶液pH 为5.5~7.0。 三、产品用途及作用： L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内，从色氨酸出发可合成5-羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质，可预防和治疗糙皮病，同时具有消除精神紧张、改善睡眠效果等功效。色氨酸代谢失凋会引起糖尿病和神经错乱，因此在医学上被用作氨基酸注射液和复合氨基酸制剂。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用它强化食品和做饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 四、主要产品生产厂家、产品概况及产量： 世界上主要生产厂家是日本的昭和电工、协和发酵和三井化学公司，采用发酵法生产色氨酸，赢创德固赛则兼有发酵法和合成法生产色氨酸。
国内具备色氨酸生产能力的企业主要有杭州恒锐生物制品有限公司和浙江东阳市横店集团家园化工有限公司。 杭州恒锐建立于2001年，目前产品有D-色氨酸、DL-色氨酸、L-色氨酸，每月产量均在1吨左右，年产值上千万元。家园化工研制生产的L-色氨酸被科技部列入2003年度国家重点新产品计划。该公司与有关科研院所合作，利用基因工程酶法合成生产高纯度L-色氨酸，目前已有商业化产品销售。另外，上海、武汉、北京等地小规模少量生产气氨酸，用于药品。但尚无厂家生产饲料添加剂用的色氨酸。目前该产品生产技术和市场被日本三井化学、美国ADM等几家国际大公司垄断，我国每年要大量进口L-色氨酸，以满足市场所需。 五、产品生产方法： 色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 微生物转化法： 亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大