微生物發(fā)酵工程4代謝控制發(fā)酵和育種4代謝控制發(fā)酵和育種4.4次級代謝的調(diào)節(jié)控制一.次級代謝產(chǎn)物的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)二.次級代謝產(chǎn)物營養(yǎng)物含量調(diào)節(jié)微生物分化階段的產(chǎn)物營養(yǎng)物的含量不但會(huì)影響微生物的生長速度，并且都會(huì)對結(jié)構(gòu)基因的抒發(fā)形成影響，因而在藥物發(fā)酵中具有舉足輕重的地位。營養(yǎng)物含量調(diào)節(jié)碳分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)?碳分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)氮分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)機(jī)制？在真菌、霉菌和動(dòng)物中次級代謝產(chǎn)物的生物合成經(jīng)常遭到乙酸鹽的控制。乙酸鹽控制的機(jī)理通常是通過對酶合成的阻遏影響藥物的生物合成。三．次級代謝反饋調(diào)節(jié)自身產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)四．細(xì)胞膜透性的調(diào)節(jié)4.5代謝調(diào)節(jié)控制育種代謝控制育種：通過特定突變型的選育，達(dá)到改變代謝通路、降低大道代謝終產(chǎn)物的形成或切斷大道代謝途徑及提升細(xì)胞膜透性，使代謝流向目的產(chǎn)物積累方向進(jìn)行。組成形突變株是指操縱基因或調(diào)節(jié)基因突變導(dǎo)致酶合成誘導(dǎo)機(jī)制失靈，弧菌不經(jīng)誘導(dǎo)也能合成酶，或不受終產(chǎn)物阻遏的調(diào)節(jié)突變型，稱為組成形突變株因?yàn)槠湓诤铣赏緩街心骋徊襟E發(fā)生障礙，使得終產(chǎn)物不能積累，因而也就遺傳性的解除了終產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)，致使中間產(chǎn)物或另一分支途徑的末端產(chǎn)物得以累積，另外，還可以起到節(jié)約碳源的作用。
漏水缺陷型就是指遺傳性代謝障礙不完全的缺陷型。因?yàn)檫@些突變是使它的某一種酶的活性增長而不是完全失去，因而，漏水缺陷型才能少量合成某一種代謝終產(chǎn)物，能在基本培養(yǎng)基上進(jìn)行少量生長。既不產(chǎn)生反饋抑制又不用添加限量的缺陷營養(yǎng)物包括抗分解阻遏和抗分解抑制。微生物的抗分解代謝阻遏現(xiàn)象指代謝過程中酶的合成常常受高含量的獼猴桃糖或其他易被迅速分解借助的碳源或氮源及乙酸鹽所抑制。篩選藥物合成酶的形成不受碳、氮、磷的代謝阻遏或抑制的突變株，使藥物提早到菌體生長期開始合成，進(jìn)而延長了產(chǎn)抗期而提升產(chǎn)值。2-脫氧獼猴桃糖和3-氧酰基藍(lán)莓糖等結(jié)構(gòu)與獼猴桃脂類似，她們不被微生物代謝也不抑制微生物的生長；并且她們的結(jié)構(gòu)類似藍(lán)莓糖，和藍(lán)莓糖一樣會(huì)阻遏誘導(dǎo)酶的合成。因而，用富含她們的瓊脂培養(yǎng)基可以篩選抗分解阻遏的突變株。方式:培養(yǎng)基富含氮源，無機(jī)鹽，生長因子，低含量的藍(lán)莓脂類似物及一種須經(jīng)相應(yīng)的誘導(dǎo)酶酯化才會(huì)被微生物同化的生長碳源。四、抗反饋調(diào)節(jié)突變株的選育抗反饋調(diào)節(jié)突變株機(jī)制可抗反饋調(diào)節(jié)突變型的選育可以通過：從遺傳上解除反饋調(diào)節(jié)，如各類抗性和耐性育種，恢復(fù)突變子的應(yīng)用；截流或減輕終產(chǎn)物堆積，如利用營養(yǎng)缺陷型或采用漏水缺陷型；移去終產(chǎn)物細(xì)胞膜透性，如利用膜透性的改變。
當(dāng)具有突變型基因的個(gè)體通過再突變又成為野生型的表型，此過程稱為回復(fù)突變。分為原有基因的回復(fù)突變和非原有基因的回復(fù)突變。這些回復(fù)突變體表型雖與原養(yǎng)型相像細(xì)胞膜透性，而且基因型不同。他不是原有結(jié)構(gòu)基因的恢復(fù)，而是反饋調(diào)節(jié)變構(gòu)酶的調(diào)節(jié)中心發(fā)生突變導(dǎo)致的。突變后的調(diào)節(jié)中心與活性中心互相影響，催化位點(diǎn)得以恢復(fù)酶活力，而且調(diào)節(jié)位點(diǎn)已發(fā)生突變，他不能再和阻遏物結(jié)合，因而，回復(fù)突變解除了反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，使有效代謝產(chǎn)物大量積累。微生物控制中級代謝產(chǎn)物的反饋機(jī)制是相當(dāng)嚴(yán)格的。對次生產(chǎn)物，反饋調(diào)節(jié)機(jī)制也起重要作用。要使這種產(chǎn)物適量生產(chǎn)，必須繞開這種調(diào)節(jié)機(jī)制。通常，弧菌的生產(chǎn)能力與耐自身藥物的含量成正相關(guān)。選育抗類似物突變株，是目前代謝控制發(fā)酵育種的主流。選育抗類似物突變株由于代謝調(diào)節(jié)可被遺傳性地解除，在發(fā)酵時(shí)可不再受培養(yǎng)基成分的影響，生長較為穩(wěn)定。另外，抗類似物突變株不易發(fā)生回復(fù)突變，因而在發(fā)酵生產(chǎn)上被廣泛采用。正常的合成代謝的最終產(chǎn)物對于有關(guān)酶的合成有阻遏作用，對于合成途徑的第一個(gè)酶具有反饋抑制作用。代謝拮抗物因?yàn)榕c代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相像，所以同樣能與阻遏物以及變構(gòu)酶相結(jié)合，他們在細(xì)胞中的含量不會(huì)增加，因而與阻遏物以及變構(gòu)酶的結(jié)合是不可逆的。
這就使有關(guān)酶不可逆地停止了合成，或是酶的催化作用不可逆地被抑制。變構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)基因突變添加了結(jié)構(gòu)類似物的培養(yǎng)基就像一個(gè)篩子，可以將解除了反饋控制的突變株篩選下來。只要選定結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株，就有可能得到解除了反饋調(diào)節(jié)的突變株。以多肽代謝為例，正常情況下，代謝未端產(chǎn)物多肽A是菌體蛋白質(zhì)的必需組成成份，它能反饋?zhàn)瓒艋蛞种坪铣伤挠嘘P(guān)酶。它的結(jié)構(gòu)類似物A1達(dá)到一定含量后，一方面A1能起反饋控制作用，制止A的正常合成，另一方面A1又未能取代A參與正常蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而導(dǎo)致正常的細(xì)胞因缺少A而饑餓死亡。但突變株假如解除了反饋控制，A1的殘害作用就表現(xiàn)不下來，弧菌得以生存出來。4．累積前體物和耐前體突變株的選育根本方式是篩選耐前體突變株。D-色谷氨酸抗性株是硝吡啶菌素量為原株3倍的突變株改變細(xì)胞膜滲透性，把原產(chǎn)物反饋控制因子的終產(chǎn)物迅速的不斷地排出于細(xì)胞外，不使終產(chǎn)物累積到導(dǎo)致反饋調(diào)節(jié)的含量，可以防治反饋調(diào)節(jié)。選育個(gè)別營養(yǎng)缺陷型突變株，鞏固控制發(fā)酵培養(yǎng)基中個(gè)別物理成份，達(dá)到控制磷脂、細(xì)胞膜的生物合成，使細(xì)胞處于異常的生理狀態(tài)，以解除滲透障礙。營養(yǎng)缺陷型丙二酸脂肪酸灰黃霉素紅霉素制霉菌素漏水突變株的應(yīng)用三．抗分解調(diào)節(jié)突變株的選育解除碳源調(diào)節(jié)突變株的選育循環(huán)培養(yǎng)法特殊氮源獼猴桃糖結(jié)構(gòu)類似物鑒定性培養(yǎng)基解除是一種解除合成代謝反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的突變型菌種。
特性所需產(chǎn)物不斷積累，不會(huì)因其含量超量而終止生產(chǎn)。若是因?yàn)檎{(diào)節(jié)基因突變導(dǎo)致調(diào)節(jié)蛋白不能和反饋抑制產(chǎn)物相結(jié)合而喪失阻遏作用的，稱為抗阻遏突變。倘若因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)基因突變而使變構(gòu)酶成為不能和代謝終產(chǎn)物相結(jié)合的，便是喪失了反饋抑制的突變，稱為抗反饋突變變形。操縱基因突變也能導(dǎo)致阻遏作用，形成類似于組成形突變的現(xiàn)象結(jié)構(gòu)基因突變調(diào)節(jié)基因突變操縱基因突變耐自身產(chǎn)物回復(fù)突變抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物累積前體和耐前體突變抗反饋調(diào)節(jié)突變株1.回復(fù)突變導(dǎo)致的抗反饋調(diào)節(jié)突變株2．耐自身產(chǎn)物突變株選育3．抗終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物突變株使變構(gòu)酶的調(diào)節(jié)部位不能再與代謝拮抗物相結(jié)合，并且活性中心都不變。正常代謝最終產(chǎn)物因?yàn)榕c代謝拮抗物的結(jié)構(gòu)相類似，所以在這一突變型中也不與結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的變構(gòu)酶相結(jié)合。調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變使阻遏物不能再與代謝拮抗物結(jié)合，這些突變型也將是一個(gè)代謝拮抗物的抗性突變株，同時(shí)也是一個(gè)抗阻遏突變型。產(chǎn)生代謝拮抗物抗性弧菌的兩個(gè)途徑。終產(chǎn)物大量積累篩選機(jī)理造成反饋造成毒性參入合成前體5、細(xì)胞膜透性突變株的選育*4代謝控制發(fā)酵和育種序言微生物的代謝調(diào)節(jié)操作流程次級代謝的調(diào)節(jié)控制討論糖代謝與調(diào)節(jié)中級代謝的調(diào)節(jié)控制代謝控制發(fā)酵育種1次級代謝產(chǎn)物的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)2次級代謝產(chǎn)物營養(yǎng)物含量調(diào)節(jié)3次級代謝反饋調(diào)節(jié)4細(xì)胞膜透性的調(diào)節(jié)誘導(dǎo)物剌激影響中級代謝引起代謝流的改變,大量生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物；代謝流12誘導(dǎo)物剌激代謝物合成酶的合成,大量生產(chǎn)次生代謝物。
酶的合成色谷氨酸及甲基色谷氨酸剌激麥角堿合成。甘氨酸提升頭胞霉素C的產(chǎn)量實(shí)例但凡調(diào)節(jié)和控制分化過程的誘因就會(huì)對藥物的生物合成形成影響.如孢子產(chǎn)生和氣生菌絲的產(chǎn)生還會(huì)影響藥物的產(chǎn)值發(fā)酵過程可以分辨為生長和生產(chǎn)階段對于極大多數(shù)藥物生產(chǎn)菌而言，若在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，只有當(dāng)生長完全停止時(shí)，就會(huì)開始積累次級代謝產(chǎn)物.但當(dāng)營養(yǎng)物的含量遭到限制時(shí)，這兩個(gè)階段也會(huì)相互覆蓋。231碳分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)氮分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)乙酸鹽調(diào)節(jié)是指能迅速被借助的碳源對其代謝中的酶的調(diào)節(jié)作用。被迅速借助的碳源常指的是藍(lán)莓糖，獼猴桃糖效應(yīng)。碳分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)獼猴桃糖是菌體生長的優(yōu)質(zhì)碳源和能源，但過量獼猴桃糖或其它被迅速借助的碳源對許多藥物具有增加產(chǎn)量的作用，因而，藍(lán)莓糖在次級代謝發(fā)酵中，有時(shí)不做為主要碳源和能源，或者有限制性地作用。葡萄糖分解產(chǎn)物對個(gè)別酶類合成的抑制，稱為分解產(chǎn)物阻遏阻遏12分解產(chǎn)物對某些酶活性的抑制，稱為分解產(chǎn)物抑制抑制定義？在中級代謝中曾發(fā)覺氮分解代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)，即可被迅速借助的氮源（非常是氨）抑制作用于含氮底物的酶（蛋白酶，硫酸鹽還原酶，丙酯酶，甘氨酸酶和尿酶）的合成。
藥物合成遭到高含量氨離子的抑制是一個(gè)普遍現(xiàn)象。為此用平緩借助的氮源取代氨可以明顯降低藥物產(chǎn)值。依據(jù)對S.生產(chǎn)阿莫西林菌素過程的研究，氨離子的作用不是抑制酶的活性，而是直接阻遏酶的合成，但阻遏的機(jī)理尚不非常清楚.在霉菌中，氨離子會(huì)抑制許多與氮源借助有關(guān)的酶乙酸鹽生長限制性營養(yǎng)調(diào)節(jié)抗生素合成高含量抑制產(chǎn)抗生預(yù)產(chǎn)期出現(xiàn)的早晚乙酸鹽調(diào)節(jié)阻抑藥物合成,亞適量乙酸鹽調(diào)節(jié)間接作用直接作用乙酸酯酶和前體產(chǎn)生中的某種酶的活性.調(diào)節(jié)胞內(nèi)其它效應(yīng)劑（如ATP、腺苷酸能量負(fù)荷和環(huán)-AMP）可能機(jī)制？藥物的合成乙酸轉(zhuǎn)移酶參與甲基香豆素的產(chǎn)生。在抗生素的生物合成途徑中，首先合成的是乙酸化的無活性中間產(chǎn)物。之后經(jīng)過酶催化脫去乙酸官能團(tuán)而生成最終的活性產(chǎn)物乙酸酶12許多反應(yīng)中正乙酸既不是底物，也不是產(chǎn)物，而且催化該反應(yīng)的酶仍有可能遭到乙酸鹽的阻遏。合成酶類藥物對自身產(chǎn)物的抑制規(guī)律：抑制特定形成菌合成藥物所需含量與生產(chǎn)水平具有相關(guān)性。紅霉素、青霉素分支代謝中中級代謝物的反饋調(diào)節(jié)12中級代謝的終產(chǎn)物作為前體合成次生產(chǎn)物。
因?yàn)檫@種終產(chǎn)物是受中級代謝反饋調(diào)節(jié)的，因此也必然影響到旁邊的藥物的合成次級途徑和中級途徑具有共同的分叉中間體，由分叉中間體形成的中級代謝終產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)可能影響次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生細(xì)胞膜產(chǎn)物分泌營養(yǎng)的吸收定義？組成形突變株的選育營養(yǎng)缺陷突變株的應(yīng)用抗分解調(diào)節(jié)突變株的選育抗反饋調(diào)節(jié)突變株的選育農(nóng)牧業(yè)的急劇增產(chǎn)代謝調(diào)節(jié)控制育種一．組成形突變株的選育組成形突變株的篩選方式辨別性培養(yǎng)基的借助直接篩選限量誘導(dǎo)物恒化培養(yǎng)循環(huán)培養(yǎng)法二.營養(yǎng)缺陷突變株的應(yīng)用