第六章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制.ppt

第六章天冬氨酸族氨基酸发酵机制
重点:天冬氨酸族氨基酸生物合成途径及代谢调节机制;天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制;酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制;赖氨酸生产菌的育种途径; 
难点:天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制;
氨基酸本身的合成在不同生物体中,有较大的差异,然而许多氨基酸的合成途径在不同生物体中也有共同之处。
按照起始物可将氨基酸的合成分成几个家族:
㈠谷氨酸族(α-酮戊二酸族)
包括:谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、赖氨酸和脯氨酸;
㈡丙酮酸族
包括:丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸;
㈢天冬氨酸族(早酰乙酸族)
包括:天冬氨酸、天冬酰胺、苏氨酸和异亮氨酸;
㈣磷酸甘油酸族
包括:甘氨酸、丝氨酸和半胱氨酸;
㈤芳香族
包括:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸;
另外,组氨酸的合成为单独的一条途径。
第一节生物合成途径(天冬氨酸族)及代谢调控机制
一、生物合成途径
天冬氨酸族氨基酸合成可以以草酰乙酸或天冬氨酸为原料,合成苏氨酸、蛋氨酸和异亮氨酸。
天冬酰氨甲硫氨酸
琥珀酰高丝氨酸合成酶
草酰乙酸→天冬氨酸→天冬氨酸磷酸→天冬氨酸-β-半醛→高丝氨酸→苏氨酸→异亮氨酸
DDP合成酶

二氨基庚二酸→赖氨酸
二、天冬氨酸族生物合成的代谢调节机制
在细菌中,虽然天冬氨酸族氨基酸生物合成途径是相同的,但是其代谢调节机制是多种多样的。

①天冬氨酸激酶
②天冬氨酸-β-半醛脱氢酶
③DDP合成酶(赖氨酸分支的第一个酶)
④高丝氨酸合成酶(HD)(通向苏氨酸、蛋氨酸分支的第一个酶)

其赖氨酸生物合成调节机制比大肠杆菌简单,其天冬氨酸激酶只有一种,该酶具有两个变构部位,可以与终产物结合,当两种终产物同时过量时,该酶活性受到抑制。P74图6-3
P75,图6-5
三、酵母和霉菌的赖氨酸生物合成途径和调节机制
就赖氨酸合成途径来讲,不同种类的微生物途径不同,可以归纳为两条途径:
,如细菌、DPA;
,酵母菌、霉菌经过α-氨基己二酸AAA途径合成赖氨酸。P76图6-6
补充:“氨基酸生物合成的调节机制”
㈠反馈抑制与优先合成
氨基酸生物合成的基本调节机制有反馈抑制与在合成途径分支点处的优先合成。
反馈抑制:A→B→C→D

E
D
优先合成:A→B→C
F
G
㈡其他特殊的控制机制

催化分支合成途径共同部分的初始酶,在仅一种氨基酸终产物过剩时,完全不受或微弱或部分地反馈抑制(或阻遏),只是在多数终产物共存下才强烈地控制。有以下几种情况:
①协同(或多价)反馈抑制
②合作(或增效)反馈抑制
③同功酶控制
④积累反馈抑制
:
E
D
A→B→C
F
G

A → B → C → D

E
D
B→C
F
G

第二节赖氨酸生产菌的育种途径
出发菌株的选择:要求代谢比较简单的细菌(如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵短杆菌等)
:渗漏缺陷型的选育。
:营养缺陷型的选育。
(代谢调节突变)。

解除代谢互锁的方法:
①选育亮氨酸缺陷型菌株,或者以抗AEC的赖氨酸的生产菌为出发菌株,经诱变得到抗AEC兼抗亮氨酸缺陷型菌株。
②选育抗亮氨酸结构类似物的突变株,从遗传上解除亮氨酸对DDP合成酶的阻遏。
③选育对苯醌或喹啉衍生物敏感菌株,这是一种寻找亮氨酸渗漏缺陷型菌株的有效方法。