氨基酸工艺学..pptVIP

* 谷氨酸生产菌的育种及扩大培养 110603010 张迎丰 谷氨酸的育种：依据谷氨酸生物合成途径和代谢调节机制及 高产谷氨酸应具备的生化特征，筛选出我们所需要的菌 株，从而加入到生产中 谷氨酸的育种大致可分为两类： 一、通过不同培养条件，经过检测后，筛选出有用的菌株， 称之为代谢控制育种； 二、随着分子生物学和分子遗传学的发展，原生质体融合法、 重组DNA技术等一系列新的育种方法被开发，这也为谷 氨酸的选育带来了另外一方面的生机，将其称为生物工 程新技术选育。 一、代谢控制育种 代谢控制育种有多个方向，可以根据谷氨酸生物本身应具备的生化特征、谷氨酸生物合成途径、谷氨酸代谢调节机制等多种方向 1.按其本身所应具备的生化特征需进行以下的几种方法 （1）日常菌种工作： 定期分纯：筛选出产酸高、生长快的纯菌 小剂量诱变刺激：淘汰部分菌株，激发溶原性噬 菌体再次提纯 高产菌制作安瓿管：保存 （2）选育耐高渗透压菌种：能够在高糖、高谷氨酸（高渗 透压）的培养基中正常生长、代谢的能力 （3）选育不分解利用谷氨酸的突变株：尽量减弱α-酮戊二酸 被氧化。以谷氨酸为同一碳源的菌体不能生长或生长微弱 （4）选育细胞膜渗透性好的突变株：通过改变谷氨酸生产 菌膜的渗透性，使谷氨酸不断从细胞内渗透到细胞外 抗Vp类的衍生物：通过药物遗传性的改变细胞膜的通透性 选育溶菌酶敏感性突变株，选育二氨基庚二酸缺陷突变株： 改变细胞壁的保护作用，渗透性增大 选育温度敏感突变株：可通过控制温度来控制谷氨酸的合成 以上为高产谷氨酸应具备的生化特征的菌株的筛选条件、要求及方法 2.谷氨酸生物合成途径和代谢调节机制的筛选方法 通过谷氨酸的合成途径来控制谷氨酸合成菌的合成 EMP HMP CO2的 固定 反馈抑制 A T P ? （1）选育强化CO2固定反应的突变株 通过CO2固定产生四碳二羧酸，比乙醛酸循环提供，对糖的理论转化率要高。因此，强化CO2固定反应能提高菌种的谷氨酸产酸率及糖酸转化率。 ①用以琥珀酸为唯一碳源的培养基； ②选育氟丙酮酸敏感性突变株：抑制丙酮酸向乙酰CoA的转化； ③选育丙酮酸缺陷、天冬氨酸缺陷突变株； ④克隆丙酮酸羧化酶基因 （2）选育减弱乙醛酸循环的突变株 四碳二羧酸是由CO2固定反应和乙醛酸循环所提供的，减弱乙醛酸循环，CO2固定就会增大，谷氨酸的产率就高。（与上个方法相似） ①选育琥珀酸敏感型突变株：降低异柠檬酸裂解酶的合成能力 ②选育不利用乙酸的突变株：以醋酸为唯一碳源 ③利用基因工程技术，降低异柠檬酸裂解酶的的活力 （3）选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的突变株 可选育柠檬酸合成酶强的突变株；选育抗氟乙酸、氟化钠、氮丝氨酸和氟柠檬酸等的突变株 （4）选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株 α-酮戊二酸会能够合成谷氨酸和天冬氨酸，谷氨酸优先合成，可当谷氨酸达到一定的量后会反馈抑制谷氨酸脱氢酶，使反应合成天冬氨酸 可选育酮基丙二酸抗性突变株；选育耐高谷氨酸突变株；选育谷氨酸结构类似物抗性突变株；选育谷氨酰胺抗性突变株 （5）选育强化能量代谢的突变株 以下两点使谷氨酸发酵的能量不足： ①α-酮戊二酸不再向下反应，之后产生能量的途经消失； ②TCA循环途径前面部分反应缓慢 可选育呼吸抑制剂抗性突变株；选育ADP磷酸化抑制剂抗性突变株；选育抑制能量代谢的抗生素的抗性突变株 （6）选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株 HMP途径的后半段会生成一些其他非谷氨酸的代谢产物，加快了葡萄糖的消耗 可选育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促进生长的突变株；选育抗嘌呤、嘧啶类似物的突变株；选育抗核苷酸类抗生素突变株。 二、生物工程新技术选育 过去人们经常采用紫外线照射和化学诱变剂诱变等方法选育菌种，但工作量大、盲目性大，不易成功。而在近年来，分子生物学和分子遗传学的发展，许多新技术得到发展，如：原生质体融合法、转化、转导、重组DNA技术等，给微生物选育带来的新的希望。 *