微工+核酸类物质的发酵机制剖析.pptVIP

核苷酸分泌 ： 核苷酸不易分泌出胞外，实验证明Mn2+对产氨短杆菌核苷酸分泌起关键作用。 Mn2+可引起细胞形态的变化，在IMP发酵中，控制Mn2+（限量）造成细胞膨胀的不规则形态，膜产生异常，非常专一性的膜透性被破坏，核苷酸生物合成补救途径酶系[PRPP激酶、Hx（次黄嘌呤）焦磷酸化酶]及Hx和R-5-P都分泌于体外，在体外大量生物合成IMP。但当Mn2+过量时，菌体呈小球状，抑制了这些物质的分泌。 二、鸟苷酸的发酵 鸟苷酸由鸟嘌呤、核糖和磷酸三部分组成。 1960年，日本科学家发现5‘－鸟苷酸钠具有强烈的鲜味。1961年又证实了香味极浓的著名菇类－香菇含有大量的鸟苷酸，从此开始研究GMP的生产方法。 鸟苷酸的生产方法： （1）由酵母细胞提取出核酸，再以酶法降解； （2）直接发酵法生产鸟苷酸； （3）以化学法磷酸化发酵生产的鸟苷； （4）双菌混合发酵法。利用5 ?一黄苷酸或黄苷酸生产菌与能将黄苷酸或黄苷转化为鸟苷酸的菌株混合培养。 （一）二步法 （常用） 1.选用二步法的原因： （1）GMP的细胞膜透性很差（限Mn2+） 微生物中普遍存在鸟苷酸的降解酶系（加高浓度磷盐）,培养条件较复杂。 （2）直接发酵法产酸率不高，因GMP是嘌呤核苷酸生物合成的终产物，使鸟苷酸的自身合成受阻。 （3）鸟苷的溶解度低，容易析出，相对减弱了反馈调节的强度，使积累鸟苷成为可能。 2.鸟苷生产菌的选育（鸟苷高产菌株应具备的条件） （1）丧失腺苷酸琥珀酸合成酶活性，即切断肌苷酸到腺 苷酸的通路。 （2）鸟苷分解酶的活性微弱。 （3）解除鸟苷酸的反馈抑制与阻遏。 （4）由肌苷酸脱氢酶、鸟苷酸合成酶催化的反应，比核 苷酸酶催化的反应优先进行，从而抑制肌苷的产生。 按上述要求，利用枯草芽孢杆菌腺嘌呤缺陷型加以诱变获得。 * * * * * * 从IMP开始有两个分支途径分别合成AMP和GMP,催化该反应的酶分别为IMP脱氢酶（催化IMP→XMP）和SAMP合成酶（催化IMP→SAMP)。IMP脱氢酶受GMP 反馈抑制，被鸟嘌呤阻遏。SAMP合成酶受AMP、ADP、ATP反馈调节。 * * * 2、 腺苷酸及鸟苷酸的合成： IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMP-S），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下，由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。 AMP-S AMP IMP XMP GMP * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 枯草杆菌 产氨短杆菌 * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 3、三磷酸嘌呤核苷酸的合成： * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 嘌呤核苷酸生物合成过程的特点： ①合成过程是在5’－磷酸核糖基础上进行的； ②组成嘌呤环的各元素是逐个垒加到核糖的C1上去的，先合成咪唑环，随着嘌呤环的生成， 5’-核苷酸应运而生。第一个被合成的核苷酸是IMP。 ③AMP、GMP是由IMP转化而生成的。 * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 嘌呤环上各原子的来源 来自谷氨酰胺的酰胺氮 来自“甲酸盐” 来自天冬氨酸 来自甘氨酸 来自CO2 来自“甲酸盐” * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 采用同位素标记法 （二）补救合成途径： 又称再利用合成途径。指利用分解代谢产生的自由嘌呤碱合成嘌呤核苷酸的过程。这一途径可在大多数组织细胞中进行。其反应为： 核苷酸磷酸化酶 ：Base + 1-PR 核苷 + Pi 核苷酸焦磷酸化酶 ：Base+ PRPP 5’-核苷酸 + PPi 核苷酸磷酸激酶 : Base + ATP 5’-核苷酸 + ADP * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * HGPRT活性高 APRT活性低 二、嘧啶嘌呤核苷酸的合成途径 两条途径： 一条全合成途径（主要途径）: 是在尚未完成的嘧啶环上接上磷酸核糖，然后再转变为嘧啶核苷酸 一条补救途径: 是由已经完成的嘧啶来合成核苷酸。 * 第六章 核酸类物质的发酵机制 * 全合成途径： ①首先以CO2和谷氨酰胺为原料合成氨基甲酰磷酸 ②氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合生成氨甲酰天冬氨酸，再脱水、脱氨生成乳清酸 ③乳清酸接受PRPP的5’-磷酸核糖生成乳清酸核苷酸，再进一步脱羧生成尿嘧啶核苷酸（U