氨基酸发酵PPT演示课件

.,1,发酵,氨基酸,.,2,目 录,丙氨酸发酵,脯氨酸发酵,谷胱酰胺发酵,组氨酸发酵,1,2,3,4,.,3,.,4,丙氨酸发酵,1,丙氨酸亦称-氨基丙酸，具有甜味，常用作调味料。,霉菌、酵母、细菌、放线菌等微生物都能够由糖类和无机氮源、有机氮源发酵生产L-丙氨酸。,发酵法生产L-丙氨酸，主要是以降解葡萄糖等碳源生成的丙酮酸为底物，经过氨基转移反应或还原氨基化反应完成的。,酶法是以L-天冬氨酸为底物，经过L-天冬氨酸-脱羧酶的反应，生成L-丙氨酸。,01,02,03,04,.,5,丙氨酸发酵,1,.,6,功能,简介,用途,2,3,1,点石演示,预防肾结石、协助葡萄糖的代谢，有助缓和低血糖，改善身体能量。,用于合成新型甜味剂及某些手性药物中间体的原料。,点石演示,点石演示,丙氨酸发酵,1,.,7,丙氨酸发酵,1,.,8,主要用于生化研究、组织培养、肝功能测定、增味剂、可增加调味品的调味效果、还可用作酸味矫正剂，改善有机酸的酸味。,L-丙氨酸,丙氨酸发酵,1,.,9,丙氨酸发酵,1,.,10,.,11,L-脯氨酸(L-Proline，L-Pro)是非必需氨基酸，具有特殊甜味，用于制作医药品、配制氨基酸输液、抗高血压药物甲巯丙脯氨酸等。工业制造L-脯氨酸，最早是用动物胶水解提取的。,据对黄色短杆菌No.14-5（异亮氨酸缺陷）代谢的研究，该菌株主要按上述途径合成L-脯氨酸，几乎没有鸟氨酸合成的乙酰化途径，也就是说几乎没有鸟氨酸-酮酸转氨酶的反应。,生物合成途径及调节机制谷氨酸-谷氨酰磷酸L-谷氨酸-半醛-吡哆啉-5-羧酸L-脯氨酸,脯氨酸发酵,2,.,12,发酵,脯氨酸发酵所用菌株大体分为两类，即从谷氨酸产生菌诱导而来的和由非谷氨酸产生菌诱导来的，见表l5-1。,脯氨酸发酵,2,注：Ile异亮氨酸，His组氨酸，Pro脯氨酸，Ser丝氨酸，Orn鸟氨酸，Glu谷氨酸，SG磺胺孤，Suc琥珀酸，DHPDL-3,4-脱氢脯氨酸，AZC铃兰氨酸，TAC噻唑烷-4-羧酸，Km卡那霉素，营养缺陷，g生长，r抗性,.,13,引入基因工程操作，主要是使从脯氨酸前体物谷氨酸到脯氨酸合成的酶系，或者说是使参与谷氨酸供给的酶增强，从而提高脯氨酸产量。伊藤等对乳糖发酵短杆菌缺失磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）的谷氨酸缺陷突变株，进行基因操作。,即以谷氨酸缺陷型的回复作为指标，把参与TCA循环草酰乙酸供给的PEPC基因克隆，得到重组质粒pAJ200，又使pAJ200自然发生缺失，获得了稳定的重组质粒pAJ201，然后将其导入乳糖发酵短杆菌的脯氨酸产生菌。结果PEPC活性提高1.5倍，使脯氨酸产量提高71%。,育种,脯氨酸发酵,2,用L-谷氨酸产生菌突变株发酵生产L-脯氨酸，培养基都是在L-谷氨酸发酵的基本培养基中，添加高浓度的(NH4)2SO4、充分生长所需要的生物素及所需氨基酸或营养物质（按限制生长的浓度）,.,14,.,15,谷氨酰胺,谷氨酰胺(L-Glutamine，L-Gln)是一种特殊的氨基酸，为快速繁殖细胞优先选择的呼吸燃料，如粘膜细胞和淋巴细胞；调节酸碱平衡；组织间的氮载体；核酸、核苷酸、氨基糖和蛋白质的重要前体。,大量的证据表明，谷氨酰胺是一种条件性必需氨基酸。在应急情况下，机体对谷氨酰胺的需要超过其合成能力。因此，可以通过肠外营养或饲料中添加谷氨酰胺以营养凋控的方式加速动物体的康复。,谷氨酰胺也是一种极有发展前途的新药。作为药物，有增进脑神经机能的作用，可以用来治疗神经衰弱，改善脑出血后的记忆障碍，促进智力低下儿童的智力发育，防治癫痫病发作，治疗帕金森氏综合症。谷氨酰胺也是治疗胃溃疡、慢性胃炎的有效药物。,谷氨酰胺发酵,3,.,16,谷氨酰胺发酵,3,（1）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，（2）丙酮酸激酶，（3）丙酮酸脱氢酶，（4）异柠檬酸脱氢酶，（5）谷氨酸脱氢酶，（6）谷氨酰胺合成酶,.,17,谷氨酰胺发酵,3,.,18,谷氨酰胺发酵,3,.,19,NH4浓度必须超过用来生产谷氨酸时的量；,发酵的pH，24h前维持在7.2左右，24h后直到发酵结束控制在5.66.5。,必须供给Mg2、Mn2和Zn2；,谷氨酰胺发酵,3,.,20,.,21,化学名为L-氨基-咪唑丙酸，是分子中含有咪唑核的碱性氨基酸。,L-组氨酸,广泛用于医药、饲料及食品行业，尤其在医学研究中的作用日益受到重视。,生理功能,以葡萄糖为原料合成L-组氨酸涉及到EMP途径、TCA循环和HMP途径等。,组氨酸生物合成途径及调节机制,组氨酸发酵,4,.,22,合成途径,由HMP途径的中间产物D-核酮糖经磷酸戊糖异构酶生成D-核糖，再由磷酸核糖焦磷酸激酶作用下生成磷酸核糖焦磷酸（PRPP），然后进入L-组氨酸的合成途径。,磷酸核糖-ATP焦磷酸化酶，焦磷酸水解酶，核糖磷酸-AMP环水解酶，异构酶，谷氨酰胺酰胺基转移酶，咪唑甘油磷酸脱水酶，组氨醇磷酸氨基转移酶，组氨醇磷酸磷酸酯酶，组氨醇脱氢酶,组氨酸发酵,4,.,23,组氨酸发酵,4,.,24,组氨酸发酵,4,.,25,3增加前体物的合成PRPP不仅仅是组氨酸的前体物也是嘌呤和嘧啶的前体物，尤其是ATP，它还直接参与组氨酸的合成，所以利用嘌呤的结构类似物抗性突变株解除反馈调节可以达到增加组氨酸前体物的积累。,4增强HMP途径的流量在谷氨酸棒杆菌的糖代谢中，HMP途径处于劣势。根据EMP和HMP途径的调节可以知道，选育能以HMP途径上的代谢产物为碳源，生长良好的菌株可以达到增加HMP途径流量的目的。同时通过削弱EMP途径也能增加HMP途径的流量。,5HMP途径的阻断由于合成组氨酸需要HMP途径的中间代谢产物