四培养基与设备灭菌

1、第五章 微生物的代谢调理 和代谢工程.提纲微生物的代谢调理类型和自我调理酶活性调理酶合成调理分支生物合成途径的调理能荷调理代谢调控次级代谢与次级代谢调理代谢工程.微生物的代谢调理和代谢工程原那么：经济合理地利用和合成所需的各种物 质和能量，使细胞处于平衡生长形状。方式：反响抑制、反响阻遏、酶的诱导调理、 酶的共价修饰。消费目的：高浓度地积累人们所期望的产物。方法：育种，得到根本改动代谢的基因突变株； 控制微生物培育条件，影响其代谢过程。代谢工程：利用基因工程技术，扩展和构建、衔接，形 成新的代谢流。也称途径工程.一、微生物的代谢类型和自我调理1.代谢类型：分解代谢和合成代谢。 相互关联，相互制

2、约。 细胞优先合成异化可维持更快生长的化合物 的酶。利用完后，再合成下一个酶。2.微生物自我调理部位：细胞膜的屏障作用多数亲水分子和通道；控制通量，调理酶量和改动酶分子活性；限制基质的有形接近，可存在于不同细胞 器各个代谢库中，其酶量差别大。.二、酶活性的调理代谢调理是指在代谢途径程度上酶活性和酶合成的调理。酶活性调理： 激活剂酶激活作用； 抑制剂酶抑制造用； 可以是外源物，也可是本身代谢物。.1、酶激活作用与抑制造用微生物代谢中，普遍存在酶既有激活作用又有抑制造用的景象。如：天门冬氨酸转氨甲酰酶受ATP激活，受CTP抑制终产物。 大肠杆菌糖代谢过程中，许多酶都有激活剂和抑制剂表5-1。共同控

3、制糖代谢。.2、酶活性调理的机制变构调理实际： 变构酶根底上提出，酶有催化和变构调理位点。酶的多个亚基，多一样，也可不一样。化学修饰调理实际： 变构酶与某物质共价结合而提高或降低活性。 如：柠檬酸裂解酶的乙酰化。乙酰-酶+柠檬酸柠檬酸-S-酶+乙酸柠檬酸-S-酶乙酰-酶+草酰乙酸.三、酶合成的调理酶活性调理：细，快；酶量调理：粗，慢。1、酶合成的诱导作用 诱导酶的合成需求诱导剂，它可是底物，也可是底物的构造类似物。 一种酶可有多种诱导剂，其才干与诱导剂的种类和浓度有关。.2、酶合成的阻遏某种代谢物积累除抑制酶活性外，还可反响阻遏酶合成，降低反响速度。末端产物阻遏： 常普遍存在与氨基酸、核苷酸生

4、物合成途径中。分解代谢物阻遏： 如：“葡萄糖效应。其代谢物阻遏“缓慢利用能源酶的合成。.3、酶合成调理的机制支配子模型：在DNA分子的不同区段上至少有四种基因，即调理基因R编码阻遏物、支配基因O阻遏物结合、控制构造基因、启动基因PRNA聚合酶结合位点和构造基因S转录mRNA。 支配基因、启动基因和构造基因又构成了支配子。 .3、酶合成调理的机制单一效应物调理：负调理：调理基因R的产物阻止转录进展。 如：大肠杆菌乳糖支配子；正调理：R基因的产物在诱导物存在下，成为转录激活剂。 如：阿拉伯糖支配子。两种效应物的共同调理： 乳糖支配子的效应物如：乳糖和活化蛋白如： CRP的调理。弱化调理： 大肠杆菌

5、色氨酸合成支配子的R、O、P远离S，除阻 遏调理外，有弱化调理方式。.四、分支生物合成途径的调理1.同 功 酶 调 节：催化一样反响，但酶分子构造有差别；2.协同反响调理：一个不能少；3.累加反响调理：按比例累加，无协同效应，无拮抗作用；4.增效反响调理：1+12；5.顺序反响调理：按顺序逐渐抑制；6.结合激活或抑制调理：途径产物各自调理，同一中间产物7.酶的共价修饰：一酶两方式，活力有差别，关键在有无共 价衔接物腺苷酰基。.五、能荷调理细胞的能荷计算式： ATP+1/2ADP 能荷= ATP+ ADP+AMP 能荷高时，ATP的酶合成系统受抑制， ATP耗费酶系统被活化。 呈抑制与活化的中间

6、形状的能荷大约是 0.85，此时两种酶系统到达平衡。.六、代谢调控根据代谢调理实际,经过改动发酵工艺条件(温度、PH、风量、培育基组成)和菌种遗传特性，到达改动菌体内的代谢平衡，过量产生所需产物的目的。 1.发酵条件的控制 2.改动细胞透性 3.菌种遗传特性的改动.1.发酵条件的控制各种发酵条件对微生物的影响 同菌种，同培育基，培育条件不同，可获不同代谢产物途径不同。啤酒酵母，用葡萄糖，中性产乙醇，酸性产CO2，碱性产甘油。运用诱导物 可用底物或底物类似物有效添加诱导酶的产量。添加生物合成的前体 加前体，避开受抑制酶，大量合成终产物。培育基成分和浓度的控制 速效碳、氮源能够引起分解代谢阻遏。应

7、与迟效碳、氮源适量搭配。.2.改动细胞透性培育基中加改动细胞透性物质，利于产物分泌，防止反响抑制。 如：1-5ml/L生物素控制膜中脂质合成； 青霉素抑制肽聚糖中肽链交联； 土温80或阳离子外表活性剂使壁中脂类流出； 控制Mn2+、Zn2+浓度干扰膜、壁构成； 挑选透性突变株。.3.菌种遗传特性的改动营养缺陷型突变株； 如：利用谷氨酸棒状杆菌营养缺陷型转氨甲酰酶缺陷突变株消费鸟氨酸。抗反响调理突变株；组成型突变株；抗性突变株。.七、次级代谢与次级代谢调理主要包括：抗生素、刺激素、生物碱、 维生素、色素、毒素等。1.初级代谢和次级代谢初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消 耗的代谢类型

8、。 生存必需；一直产；不同种，一样；环境敏感性小； 酶专注。次级代谢：某些生物为防止某种代谢物积累呵斥不利作 用而产生的一类有利生存的代谢。 并非必需，但有一定价值；某一时产；不同种，不同； 受环境敏影响大；酶专注性不强。.2.次级代谢的调理类型酶合成的诱导调理 有些酶也是诱导酶，以底物或底物类似物内 源、外源为诱导剂。反响调理次级代谢物的本身反响抑制和反响阻遏 末端产物反响调理；消费才干与抑制浓度正相关。分解代谢产物的调理 葡萄糖等一些碳、氮源及代谢产物有反响抑制、阻遏作用。初级代谢产物的调理； A有共用合成途径，反响抑制；B初产物参与次合成，自反响而影响。磷酸盐调理； A抑制酶的作用；B导

9、致细胞能荷变化；C竞争某些金属离子的作用。.八、代谢工程代谢网络实际： 将细胞的生化反响以网络整体来思索，而不是孤立地来思索。将代谢网络分流处的代谢产物称为节点，对终产物合成起决议作用的少数节点称主节点。根据节点下游分支的可变程度，节点分为柔性、半柔性和刚性三类。1.改动代谢途径2.扩展代谢途径3.转移或构建新的代谢途径.1.改动代谢途径改动分支途径流向，阻断其他产物合成，提高目的产物产量。加速限速反响改动分支途径流向构建代谢旁路改动能量代谢途径.2.扩展代谢途径引入外源基因后，使原来的代谢途径向后延伸，产生新的末端产物； 如：2-KLG合成。引入外源基因后，使原来的代谢途径向前延伸，可利用新的原料。 如：啤酒酵母淀粉产乙醇。.3.转移或构建新的代谢途径将多基因酶克隆到不产目的产物的菌中，使之获得产目的产物的才干。建路克隆少数基因，使原无