代谢控制发酵复习.doc

试卷题型 试卷题型 1 名词解释 名词解释 10 4 2 简答题 简答题 3 10 3 综合题 综合题 2 15 第一章第一章 绪论绪论 1 代谢控制发酵 就是利用遗传学的方法或其他生物化学方法 人为地 在脱氧核糖核酸 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 P2 2 代谢控制发酵的关键 取决于微生物代谢控制机制是否能够被解除 能否打破微生物正常的代谢调节 人为地控制微生物的代谢 P2 3 代谢工程的具体思路 P3 1 改变代谢流 1 加速速度限制反应 2 改变分支代谢途径的流向 3 构建代谢 旁路 4 改变能量代谢途径 2 扩展代谢途径和构建新的代谢途径 1 引入外源基因 延伸代谢途径 2 利用新的底物 构建新的生物合 成途径 第二章第二章 代谢控制发酵的基本思想代谢控制发酵的基本思想 1 微生物细胞的调节机制 P7 9 1 通过控制基因的酶生物合成的控制机制 诱导 促进酶的合成 阻遏 抑制酶的合成 包括 1 终产物阻遏 2 分解代谢物阻遏 2 酶活性的控制机制 终产物抑制或激活 通过辅酶水平的活性调节 酶原的活化 潜在酶的活化 3 通过细胞渗透性的控制 根据酶在代谢调节中作用不同分类 调节酶 变构酶 同功酶 多功能酶 静态酶 潜在酶 2 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 注 处理方法 使变构酶解聚 基因突变 P15 3 反馈抑制的调节类型可以分为以下几种 P18 21 图略 1 单功能途径中酶活性的调节类型 前体激活 补偿性激活 2 多功能途径中酶活性的调节类型 协作反馈抑制或称多价反馈抑制 合作反馈抑制 积累反馈抑制 顺序反馈抑制 假反馈抑制 指结构类似物的反馈抑制 同功酶 4 分解代谢物阻遏 当细胞具有一优先利用的底物 通常是 但并不总 是葡萄糖 时 很多其他分解反应途径受到阻遏 P27 注 根据葡萄糖效应理 解 5 突破微生物的自我调节控制机制 使代谢产物大量积累 的有效措施 P31 1 应用营养缺陷型菌株 2 选育抗反馈调节的突变株 3 选育细胞膜通透性突变株 使终产物在细胞内不能大量积累而引起反馈 调节 4 利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法 解除终产物对关键酶 的调节 5 应用遗传工程技术 创造理想的超微生物 构建目的工程菌株 6 发酵的环境条件的优化 6 营养缺陷型 就是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 必须在培养中外源补加该营 养物质才能生长的突变型菌株 P32 最典型例子 高丝氨酸营养缺陷型 Hom 或苏氨酸营养缺陷型 Thr 菌株达到赖氨酸的积累 7 渗漏缺陷型 就是指遗传性障碍不完全的缺陷型 注 这种突变只是 其中某一种酶的活性降低 而不是完全丧失 不能合成过量的最终产物 故不 会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累 P33 8 抗代谢结构类似物突变株 所谓结构类似物抗性菌株 即是那些在含有类似 物的环境中 其生长不被抑制的菌株 这种抗性菌株是由于变构酶结构基因或 调节基因发生突变的结果 使结构类似物不能与结构发生了变化的阻遏蛋白或 变构酶结合 细菌生长不受抑制 但合成终产物被抑制 9 营养缺陷型回复突变株 原菌株发生基因突变 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 必须在培养中外源补加该营养物质 才能生长的突变型菌株 10 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 分支途径上游的某个酶 G H 受到另一分支途径的终产物 甚至与本分支途 径几乎不相关的代谢中间代谢物的抑制或激活 使酶的活力受到调节 11 优先合成 生物合成有分支途径时 在分支点后 其中一个终产物优先合 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 平衡合成 经分支合成途径生成两种终产物 EG E 和 G 取平衡合成 E 为优先 合成 当 E 过剩时 E 反馈抑制与优先合成途径有关的 C 到 D 酶 转而合成 G 当 G 过剩时 可逆转 E 的反馈抑制 即 E 的反馈抑制被 G 所逆转 又转化 优先合成 E 11 能荷 是细胞内能量状态的一个认为假设参数 指细胞内含有的核苷酸中 相当于 ATP 的数量百分比 能荷 ATP 1 2 ADP ATP ADP AMP 12 代谢控制发酵的基本思想 切断支路代谢 选育营养缺陷型突变株 选育渗漏缺陷突变株 解除菌体自身的反馈调节 选育抗类似物突变株 代谢拮抗物抗性突变株 形成途径 1 变构 酶结构基因突变 2 调节基因突变 P35 酶活性的利用 营养缺陷型回复突变株的应用 增加前体物的合成 去除终产物 特殊调节机制的利用 多种产物控制机制的利用 平衡合成的利用 代谢互锁的利用 优先合成的变换 条件突变株的应用 选育不生成副产物的菌株 选育生产代谢拮抗物质的菌株 第三章第三章 代谢控制发酵育种的基本技术代谢控制发酵育种的基本技术 1 诱变育种中的几个问题 P61 65 出发菌株的选择 出发菌株对诱变剂的效应 染色体组倍数对诱变剂的 效应 细胞悬浮液的制备 同步培养 菌龄 细胞悬浮液浓度 细胞悬浮 液的制备 诱变剂的选择及处理方法的选择 诱变剂的选择 诱变剂量的选择 诱变剂处理方法的选择 中间培养 2 营养缺陷型的浓缩的方法有 青霉素法 D 环丝氨酸法 五氯酚法 亚硫酸法 制霉菌素法 2 脱氧葡萄糖法 过滤法 差别杀菌法 注 为了达到淘汰野生型 浓缩缺陷型细胞的目的 不论应用上述哪一种方法 均需对诱变处理后经中间培养的培养物进行如下处理 饥饿培养 2 倍氮 源培养 3 营养缺陷型菌株的检出方法 逐个检出法 夹层培养法 限量补充法 影印接种法 p68 4 原生质体融合育种的一般步骤 P77 标记菌株的筛选 原生质体的制备 影响因素 菌体的前处理 菌体的培养时间 一般选择对数生长期的菌体 酶浓度 酶解温度 一般控制在 20 40 酶解时间 渗透压稳定 剂 原生质体的再生 原生质体的融合 融合子的选择 实用性菌株的筛选 5 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 其中必须具有 3 个组成部 分 即供体 转导噬菌体和受体 P88 6 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 包括 3 个步骤 即供体 DNA 的制备 受体细胞对 DNA 的吸 收及转化子的选择 P92 7 原生质体融合 原生质体融合是一个人工实验系统 它可以将遗传性状不同 的两个细胞融合为一个新细胞 第七章第七章 糖代谢与控制糖代谢与控制 1 D 核糖发酵的代谢控制育种 图略 P248 出发菌株的选择 转酮酶缺陷突变株的分离 选育不利用 D 葡萄糖酸或 L 阿拉伯糖的突变株 选育莽草酸缺陷突变株 选育 L 色氨酸缺陷 L 酪氨酸缺陷 L 苯丙氨酸缺陷 CoQ 缺陷 维生 素 K 缺陷或叶酸缺陷突变株 其他标记 利用基因工程技术构建核糖工程菌株 发酵控制 2 亚麻酸发酵的代谢控制育种思路 图略 P271 273 出发菌株的选择 切断或减弱支路代谢 解除反馈调节 强化能量代谢 增强前体物的合成 选育 6 脱氢酶活力强的突变株 选育低温生长突变株 选育耐高糖的突变株 第九章第九章 氨基酸的代谢控制与发酵氨基酸的代谢控制与发酵 1 赖氨酸发酵 图略 P292 切断或减弱支路代谢 解除反馈调节 解除代谢互锁 改善膜的通透性 增加前体物的合成 选育温度敏感突变株 选育脲酶回复突变株 利用基因工程技术构建赖氨酸工程菌株 2 色氨酸发酵 切断支路代谢 解除自身反馈调节 增加前体物 切断进一步代谢 利用基因工程技术构建色氨酸工程菌株 其他标记 第十章第十章 核酸类物质的代谢控制与发酵核酸类物质的代谢控制与发酵 肌苷发酵的代谢控制