五++氨基酸发酵机制课件

五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。五++氨基酸发酵机制五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。第五章氨基酸发酵机制全世界AA的年需求量以10%的速度增长，年总产量120万吨以上，而其需求量达800万吨，作为食品添加剂占40%，饲料添加剂占40%，医药保健品占20%。年产值已接近600亿美元。氨基酸主要用于食品、医药、农业、化妆品等方面。在食品工业上的应用：甘氨酸、丙氨酸具有甜味，天冬氨酸、谷氨酸具有酸味，谷氨酸钠、天冬氨酸钠具有鲜味，它们都可用作食品添加剂。赖氨酸、蛋氨酸等人体必需的氨基酸常作为食品添加剂，用以提高食品的营养价值。饲料工业作为饲料添加剂的氨基酸有蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酸钠、甘氨酸、丙氨酸和苏氨酸7种。新型甜味剂-蛋白糖kk108/zz3-12.htm

新型甜味剂阿斯巴甜又名蛋白糖，是天门冬氨酸和苯丙氨酸合成的二肽甜味剂，是一种相当蔗糖甜度200倍的低热值高甜度的新型甜味剂。它具有安全、易吸收、不致龋齿等优点，可供糖尿病患者及忌糖者的婴幼儿食用，是老年营养食品和保健食品的优良甜味剂；可以制成新型糖的替代品直接加入饮料或食品中；大量用于饮料，果酱、口香糖、乳制品、罐头、蜜饯婴幼儿食品等多种食品中，至今已有3000多种食品使用阿斯巴甜。该产品在法国首次批准使用，目前世界已有80余个国家和地区批准使用，仅欧美国家年需求量约6000-7000吨，据预测近期世界市场每年将以20％的速度增长。我国80年代开始了该项目研究工作，亚运会期间在我国首次将国产阿斯巴甜用于“真珠陈皮”的唯一甜味剂，取得成功。一、开发初中作文校本教材的背景1.文本教材的缺失：我们的语文课有作文教学的任务，却没有可依据的作文教材。现行初中语文教材（人教版）中的作文文体在淡化，只是每个单元给了许多话题材料，作文之法要靠学生自己“摸着石头过河”。作文教学无章可循使得一线教师深感作文教学之难！2．教师在作文教学上的“无序”状态：初中三年，不少教师对于作文教学没有系统性的训练规划，随意拿个作文题目丢给学生，只要学生写了作文就行了。训练系统的缺乏致使作文教学难上加难。3．学生写作素材的匮乏：绝大部分中学生阅历少，视野窄，阅读量不够，写起文章来总是重复一些小学用过的陈谷子烂芝麻，毫无新鲜感，且思维的层次停滞于幼稚阶段，对一些现象不能进行深刻分析，没有自己独特的见解。这成了作文教学中的一个顽疾。二、开发初中作文校本教材的策略1．凸显实用性。校本教材中的题目必须能激发学生写作的兴趣，让学生看到题目就有迫切表达的欲望。孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”这需要教师充分关注课堂中学生的兴趣所在，抓住精彩的课堂瞬间，捕捉课堂阅读教学的灵感，从课堂中把握学生表达的兴趣点所在，精心设计作文题目，创设良好的写作情境，让学生在“不吐不快”的氛围中欣然动笔。指导作文最忌大而空，因此作文校本教材必须找准作文训练的抓手，找准抓手就能把门打开，就能登堂入室。中学语文教材中的选文有经典的名家名作，也有大量的优美时文。这些文章有着极强的生命力，它们是骨架和血肉融合的整体，我们要积极鼓励学生大胆取法，敢于“拿来”。如《爱莲说》的托物言志，《芦花荡》的情景交融，《天上的街市》的联想和想象，《列夫•托尔斯泰》的描写……从教材文本中“取法”就是最有效的抓手，让学生在阅读中收获作文章法，在训练中尝到写作带来的生命愉悦，突破作文训练的痼疾。2．具有可操作性。作文校本教材编写的主要目的和价值就是在实践中运用，因此教材中的作文章法一定要实实在在、具体有效，这样的校本教材才具有可操作性。应注重挖掘作文的章法技巧，引导学生熟悉行文的基本格式，快速打开行文的思路，在学“规矩”的基础上再形成技巧。3.遵循循序渐进的规律。作文教学是语文教育系统中的一部分，它是由教学目标、教学内容、一定的方法手段等要素组成的。作文教材中内容的确定要遵循学生语文学习的一般规律，从简单到复杂，由易到难，从模仿到创新。一般来说，七年级以模仿为主，注重表达技巧的训练。八年级以积累归类为主，九年级以评价赏析、创新表达为主，做到三年一贯，循序渐进。三、开发初中作文校本教材的方法1.挖掘课文中的写作素材，设计片段作文训练系列。每学习一篇课文，都可以把作文指导和课文教学有机结合起来，将学习写作与分析课文融会贯通，让每一篇课文都成为学生写作的练兵场。给学生提供可以参照的典型、能够模仿的范例，或进行句式仿写，或学一点写作技巧，或模仿篇章布局，或再加工改造等。2.以教材中的单元作文训练为依托，结合学生的学情，设计大作文训练体系。现行（人教版）初中语文教材在编排体系上，非常注重阅读与写作的密切照应，在内容上互相勾连，阅读部分由浅入深，写作部分也是循序渐进的。要求教师在教学实践中汇聚集体的力量研究作文章法，指导学生的写作训练，在训练中又不断修正、完善，最后把有效的训练方法巩固下来，即历经探究“法”――运用“法”――完善“法”――积累“法”这样螺旋上升的过程，让作文教学有“法”可依，克服随意性；而依据教材编排的体系去探究作文之法，从七年级到九年级，由简单到复杂，形成系统性。3.开展综合性学习活动，设计综合性学习与写作相结合的训练体系。语文教师最高的境界是给学生搭建一个语文学习的平台，综合性学习无疑就是这样的一个好平台。学生在整个综合性学习过程中，通过亲身体验、采集资料、剪辑制作、成果展示等一系列活动，从课内走向了课外，从被动走向了主动，由个体转向了合作，语文知识综合运用，听说读写能力整体发展。一次成功的综合性活动会给学生带来许多第一手的写作素材，学生因此会一改“巧妇难为无米之炊”的被动局面，变“苦”学为“乐”学。教师在学生处于展示成果喜悦中时，适时指导学生写作，来强化学习过程的情感体验和认识，学生在这样的教学模式中学会了观察与描写，也学会了体验生活，增强了乐于表达真实情感的愿望。校本教材的开发是一个循序渐进的过程，也是一项浩繁的工程，它对管理者、教师提出了更高的要求，尤其要求教师必须具备现代意识和信息素养，必须具备现代的学习意识和学习能力，才能真正编好、用好校本教材。因此，教师要不断加强学习，进行校本教研，坚持走专业化发展之路，让校本教材跟上时代的步伐，从而更有效地发挥它的积极作用。小学语文课前预习有效性调查研究一、调查背景及价值探寻在农村小学语文教学实践中，我们会发现学生在学习语文课前如果能做好课前的有效预习，则学生课堂便能积极主动的参与“教”与“学”的过程之中，大胆发言，主动探究，学习效率事半功倍。而缺乏课前的有效预习，则很难与“教”与“学”合拍，很难产生共鸣，直接制约着新课的学习效率。2011年版《语文课程标准》倡导要改变学生的学习方式，着力培养学生的自主学习能力，提升语文教学的有效性。课前预习是培养学生自主学习语文的重要路径。基于这样的认识笔者作为一线语文教师觉得有必要对农村小学生语文课前预习活动进行相关的研究。二、调查对象江苏省如皋磨头镇大高小学三、四、五、六年级部分年级中的部分学生。三、调查形式本次调查以无记名问卷调查的形式进行问卷调查。一共发放问卷180份，收回有效问卷180份，回收率100%。四、调查结果分析1.你觉得课前预习有这个必要性吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多能认识到课前预习的必要性，大多认为有必要对新课进行课前预习。2.语文新课前，你会进行必要的预习吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多数对预习的价值所在不够重视，未能养成主动的良好的预习习惯。3.你真正进行课前预习的出发点是什么？针对本题的调查，我们会发现农村小学生有大多数学生的预习目的性是比较明确的、积极的、主动的，能认识到有效的预习有利于培养自己的自主学习能力，有利于对语文新课的学习。但也有不少农村小学生则将预习当作是为了完成老师布置的一项任务，一种负担。这样的预习态度显然是不利于良好的预习习惯的培养。4.当老师没有布置有关课前预习的任务时，你也会进行课前预习吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多数课前预习的目的性还是很强的，但令人遗憾的是我们也会惊奇地发现还有部分学生被动预习甚至不进行预习的现象仍然存在着。5.当你预习中出现疑惑、困难，你是如何解决的？针对本题的调查，我们会31.25%的农村小学生在预习过程出现疑惑、困难时会主动去请教他人（包括教师、家长、学生同伴等）或者是查阅资料，表明这类农村小学生有主动的、积极的解决预习中出现疑惑、困难的意识，语文学习的主动性比较强。50.73%的农村小学生能主动的将预习出现的疑惑、困难自己做上记号，通过语文课堂上自主有目的有意识的学习自主加以解决。但我们会发现仍然有18.02%的农村小学生在课前预习中无论遇到什么疑惑、困难则放之任之，置之不理。这类学生缺乏主动学习的意识，只是被动地接受知识而已。6.你在课前预习中使用过《课课通》之类的教学参考书籍了吗？针对本题的调查，我们会发现不少农村小学生在预习中出现疑惑、困难时总是习惯性地翻阅语文《课课通》之类的教学参考书籍去翻阅翻案，而是缺乏主动探究问题的意识，拿来主义思想严重，对语文《课课通》之类的教学参考书籍患上了过度依赖症。7.你使用教学参考书的目的是为了什么？针对本题的调查，我们会发现有58.05%的农村小学生使用教学参考书是为了语文课堂上能够正确回答教师提出的问题。足见，农村小学生对自主在语文课堂的自主表现还是比较重视的。但我们也发现有30.36%农村小学生是为了将老师布置的语文作业做正确而已，并非是?榱搜盗纷约憾懒⑺伎迹?独立解决问题的自主学习能力，这样的出发点不利于农村小学生课前预习习惯的养成。8.你觉得自主课前预习可以解决哪些问题？针对本题的调查，我们会发现大多数农村小学生觉得自己能认识生字词，能读通、读懂语文课文的内容，能够理解语文课文中的重点词句等。五、调查结论通过调查，我们发现农村小学生在课前预习方面存在着不重视预习、不讲究预习方法，不重视预习质量，不善于内化、吸收等方面的问题。六、调查引发的对农村小学语文课前预习有效性的思考从以上调查情况分析，我们认为可以从以下几方面提升农村小学语文课前预习的有效性：1.努力激发农村小学生语文课前预习的主体精神，并着力通过多种多样的方法、策略、手段激发小学生语文课前预习的意识。教师应多与小学生进行沟通、进行交流，及时了解小学生在语文课前预习中出现的困惑，鼓励小学生进行发散式思维的训练，对预习中发现的问题进行多层面多方位的探究，多发表自己独特的见解。2.努力激发农村小学生语文课前预习的兴趣与热情。教师应为农村小学生的语文课前预习构建平台，教师应成为农村小学生语文课前预习的引领者、点拨者、指导者，只有学生才是预习活动的主人。教师应对小学生语文课前预习情况及时进行评价，及时进行赞赏，及时进行鼓励，并注重评价方式的多元化。3.重视对农村小学生语文课前预习方法的指导，可以是对小学生预习内容的指导，可以是对小学生预习步骤的指导，让小学生自主探究到语文课前预习的要求与目标。通过教师的指导，使农村小学生语文课前预习更具实效性。4.应尊重农村小学生的个性差异性。中年级与高年级的预习的要求应存在着差异性，同时，同一个年级的学生间也应存在着差异性。教师应尊重这些差异性，对农村小学生语文课前预习实施分层性的要求，以真正体现因材施教的原则，力求让不同层次的学生在语文课前预习中都有不同的收获，从而获得不同的发展。五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。五++氨基酸1五++氨基酸发酵机制课件2五++氨基酸发酵机制课件3五++氨基酸发酵机制课件4五++氨基酸发酵机制课件52、降低反馈作用物的浓度：谷氨酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰-Y-谷氨酰磷酸鸟氨酸反馈抑制瓜氨酸精氨酸谷氨酸棒杆菌缺乏将鸟氨酸转化为瓜氨酸的酶，消除反馈抑制，可用于生产鸟氨酸。2、降低反馈作用物的浓度：63、控制细胞渗透性：谷氨酸发酵：当细胞内生物素水平高时，谷氨酸不能透过细胞膜，需加入表面活性剂或青霉素，提高细胞膜通透性。4、控制发酵的环境：氨基酸发酵是人为控制环境的结果，见表5-15、促进ATP的积累以利氨基酸的生物合成：氨基酸的合成需要能量，ATP的积累有利于氨基酸的生物合成。3、控制细胞渗透性：7第二节谷氨酸发酵机制

谷氨酸，学名：α-氨基戊二酸；其单钠盐：谷氨酸钠，商品名称味精，是重要的调味品。目前我国味精的年产量已达100万吨，产销量占世界第一位。早期生产谷氨酸的方法有两种，一是提取法：甜菜厂付产物糖蜜中含有焦谷氨酸，用强碱处理可得到谷氨酸；二是蛋白质水解法：将面筋加酸水解，再分离提纯。1957年发酵法生产谷氨酸在日本协和发酵公司投产。五++氨基酸发酵机制课件8谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导致，而是：

①代谢调节控制；

②细胞膜通透性的特异调节；

③发酵条件的适合；综合调控的结果。谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量309一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰COA），然后进入三羧酸循环，生成α－酮戊二酸。α－酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途径包括EMP、HMP、TCA循环、DCA循环和CO2固定作用等。一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制谷氨酸的生物合成途径大致是10五++氨基酸发酵机制课件11五++氨基酸发酵机制课件12一）EMP途径、HMP途径

谷氨酸生产菌存在着两种代谢途径：EMP、HMP；EMP/HMP=90/10，生物素量增加，HMP途径增加（26%，38%）。二）TCA、DCA和CO2固定作用

1.TCA环（三羧酸循环）

α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。在有NH4＋存在下，由谷氨酸脱氢酶催化还原氨基化生成谷氨酸。一）EMP途径、HMP途径13

2.DCA环（乙醛酸循环）菌体内必须有乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶。该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA循环的封闭是实现GA发酵的首要条件。3.CO2固定体系中如果不存在CO2固定反应，则有：

五++氨基酸发酵机制课件14则3/2C6H12O6+NH4+==C5H9O4N+4CO2产率：147/（180*3/2）==54.4%则3/2C6H12O6+NH4+==15体系中存在CO2固定反应，则有：

体系中存在CO2固定反应，则有：16则有：C6H12O6+NH4+==C5H9O4N+CO2产率：147/180==81.7%可见，在GA的生物合成过程中，CO2固定反应对于产率的提高有着多么重要的作用。在许多微生物发酵的过程中，通常需要检测反应器尾气的组成，特别是尾气中CO2的含量，其主要目的就在于分析产物合成期间菌体的代谢途径，有利于指导生产。则有：17三）氨的导入

有三种方式：①α－酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸。GA产生菌有强烈的L—谷氨酸脱氢酶活性α—KGA+NH4++NADPH==GA+NADP②由天冬氨酸或丙氨酸通过氨基转移作用将氨基转给α－酮戊二酸而生成GA。但是谷氨酸产生菌中天冬氨酸转氨酶(GOT)和丙氨酸转氨酶(GPT)活力很低，转氨途径并不重要。③谷氨酸合成酶途径。谷氨酸合成酶对NH4＋的亲和力比谷氨酸脱氢酶强得多，当环境中NH4＋浓度很低时，可由谷氨酸合成酶途径合成谷氨酸。细胞内谷氨酸浓度很高时，反馈抑制谷氨酸脱氢酶活性，但不抑制谷氨酸合成酶。

三）氨的导入18二细胞膜通透性控制细胞膜通透性的调节对于GA发酵时非常重要的，当菌体进入产物合成期时，开始有GA的产生，这是如果能够大量的把产物及时的排泄到细胞膜外，可以解除GA对L—谷氨酸脱氢酶活性的抑制作用，从而实现由Glucose到GA的高效率转化。可见，改善细胞膜通透性的重要性，如何进行呢？

二细胞膜通透性控制19

通常谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而生物素又是菌体细胞膜合成的必须物质，生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。因此，可以通过控制生物素的浓度，来实现对菌体细胞膜通透性的调节。生物素对细胞膜合成的影响主要是通过对细胞膜的主要成分——磷脂(结构见图5-8)中的脂肪酸的生物合成来实现的，当限制了菌体脂肪酸的合成时，细胞就会形成一个细胞膜不完整的菌体。生物体内脂肪酸的合成途径如下：通常谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而20五++氨基酸发酵机制课件21三、菌种选育模型与控制方法

控制磷脂的合成使细胞膜受损（如表面活性剂）青霉素损伤细胞壁，间接影响细胞膜

通过油酸的合成

控制磷脂含量

通过甘油合成

直接控制磷脂合成提高细胞膜的谷氨酸通透性三、菌种选育模型与控制方法提高细胞膜的22谷氨酸产生菌的选育：1.选育生物素缺陷型

生物素是脂肪酸生物合成中乙酰－CoA羧化酶的辅酶，生物素促进脂肪酸合成，再由脂肪酸合成磷脂。选育生物素缺陷型菌株，阻断生物素合成，最终导致磷脂合成不足，细胞膜结构不完整，提高细胞膜的谷氨酸通透性。因此，控制生物素的含量可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。表面活性剂对生物素有拮抗作用，阻断不饱和脂肪酸的合成，使磷脂合成受阻。青霉素的直接作用在于抑制细胞壁的合成。细胞膜失去细胞壁的保护而发生继发性变化。谷氨酸产生菌的选育：232.选育油酸缺陷型：不饱和脂肪酸是磷脂的组成部分。选育油酸缺陷型，阻断不饱和脂肪酸的合成，并限制外源供给量，就可限制磷脂的合成。3.选育甘油缺陷型：该菌株缺失α－磷酸甘油脱氢酶，由磷酸二羟丙酮合成α－磷酸甘油的途径被阻断。

4.选育温度敏感型突变株：找到高温下细胞膜合成有缺损的突变株。5.其他，如营养缺陷型；药物抗性突变株；敏感型突变株等。表5-5，表5-62.选育油酸缺陷型：24第三节赖氨酸发酵机制一、行业介绍：Lys是人体所必需的8种氨基酸之一，（ThrValLeuILePheMetLystry，苏、颉、亮、异亮、苯丙、蛋、赖、色），Lys主要来自于动物蛋白质。发酵法赖氨酸的生产最早起源于日本，我国80年代中期相继有赖氨酸的发酵生产厂家。80年代赖氨酸食品曾经非常盛行。globalbiochem/chi/lysine.html第三节赖氨酸发酵机制一、行业介绍：25我国的Lys生产与国外的差距主要表现在：（1）菌种性能的差异，Lys是菌体代谢过程中的中间性产物，但不是主链上的产物，其生成机制很复杂，对菌种的要求很高，国内菌种的产酸水平为：35—55g/L，转化率为：20—25%，远低于国外的生产水平；（2）提取率较低；（3）生产规模较小。我国的Lys生产与国外的差距主要表现在：26二、赖氨酸生物合成途径目前已知的赖氨酸生物合成途径有两条，一条以细菌类为主、另一条以酵母菌为主。由于酵母菌体内的赖氨酸的生物合成产率要低于细菌类的，因此，目前的赖氨酸发酵生产都是采用细菌为生产菌种。

二、赖氨酸生物合成途径目前已知的赖氨酸生物合27细菌类发酵与酵母菌发酵的比较：优点：（1）菌体体积较小，相对增殖所用的底物较少，产率高。（2）细菌的繁殖速度快，在合适的生长条件下，其繁殖速度只有十几分钟，而酵母的增殖速度最少在一个小时以上，这就为细菌发酵缩短发酵周期创造了条件。（3）细菌的细胞膜的通透性易于调节，对于胞外产品，可以通过其细胞膜的通透性控制来促进产物的分泌，例如，GA的发酵；对于胞内产物，其细胞壁比酵母的细胞壁易于破碎。

细菌类发酵与酵母菌发酵的比较：28缺点：1）细菌菌体较小，当需要从发酵液中把菌体分离出来（有利于产物的结晶提出，或产物就是菌体或菌体内的胞内物），细菌比酵母菌难以分离。2）细菌发酵过程中的无菌程度要求非常严格，发酵过程中大部分的细菌对于溶氧的要求也很高，这就增加了细菌发酵的生产成本。3）细菌发酵易感染噬菌体。缺点：29大肠杆菌中的Lys的生物合成与代谢调控

大肠杆菌中的Lys的生物合成与代谢调控30五++氨基酸发酵机制课件31五++氨基酸发酵机制课件32五++氨基酸发酵机制课件33大肠杆菌赖氨酸代谢特点：关键酶：天冬氨酸激酶是一个同功酶，分别受三个代谢产物的抑制，这三个终产物分别是：Lys、Met和Thr，只有当这三个代谢产物同时过量时，Asp激酶的活性才能完全被抑制。同功酶：天冬氨酸激酶1，天冬氨酸激酶2，天冬氨酸激酶3，三个酶催化同一反应，但其活性受不同代谢产物体调节的酶。

大肠杆菌赖氨酸代谢特点：34根据上述代谢特点，要使菌体合成并积累Lys，可以选育高丝氨酸脱氢酶缺陷型Hos-，这样的话，既可以解除β—天冬氨酸的代谢支路，使代谢流向Lys的方向进行，提高了从底物葡萄糖到产物的转化率；更重要的是由于Hos-，使得代谢过程中不可能产生过量的Met、Thr，尽管产生了大量的Lys，Lys可以抑制关键酶——天冬氨酸激酶3，但是天冬氨酸激酶1、2的活性由于Met、Thr的限量，并没有受到抑制，也就是说，天冬氨酸β—半醛，仍可以大量的生成，这就保证了Lys的生物合成途径的畅通无阻。根据上述代谢特点，要使菌体合成并积累Lys，可以选育高丝氨酸35三、赖氨酸生产菌的育种途径首先，选择出发菌株。不同微生物的赖氨酸生物合成的调节机制不同，应该选择代谢调节机制比较简单的细菌作为出发菌株，如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌和乳糖发酵短杆菌等。其次，根据菌株特性选育赖氨酸产生菌。方法有：①优先合成的转换－选育渗漏缺陷型选育高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型，此突变株的高丝氨酸脱氢酶活性仅为野生株的1/30，于是合成的苏氨酸少，不足以与赖氨酸共同对天冬氨酸激酶活性产生协同反馈抑制作用，就可以过量积累赖氨酸。需要注意，活性很低的高丝氨酸脱氢酶容易受苏氨酸抑制和蛋氨酸阻遏，相应地造成苏氨酸或蛋氨酸缺乏，而抑制生长。三、赖氨酸生产菌的育种途径36②切断支路代谢－选育营养缺陷型诱变选育高丝氨酸缺陷型（高丝氨酸脱氢酶缺失），切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流，同时控制培养液中高丝氨酸（或苏氨酸＋蛋氨酸）量，降低苏氨酸浓度，解除赖氨酸＋苏氨酸对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制作用，从而过量积累赖氨酸。②切断支路代谢－选育营养缺陷型37③选育抗结构类似物突变株通过诱变使编码天冬氨酸激酶的结构基因发生突变，使天冬氨酸激酶对赖氨酸及其结构类似物（S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸，AEC）不敏感，即使在过量苏氨酸存在时，该酶也不与赖氨酸或其结构类似物结合，但酶的活性中心不变。这种突变株遗传性地解除了终产物对自身合成途径的酶的调节控制，不受培养基中所要求的物质浓度影响。只有抗性的菌株其赖氨酸产量不高，而具有抗性兼有营养缺陷型的菌株，赖氨酸产量大为提高。③选育抗结构类似物突变株38④解除代谢互锁在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成与亮氨酸的生物合成之间存在代谢互锁。赖氨酸生物合成分支途径的第一个酶—二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶的合成受亮氨酸阻遏，使丙酮酸通向赖氨酸的代谢受阻，而流向丙氨酸、缬氨酸。解除这种代谢互锁的方法有：选育亮氨酸缺陷型菌株；选育抗亮氨酸结构类似物（2－噻唑丙氨酸）突变株；选育对苯醌或喹啉衍生物敏感株（即亮氨酸渗漏缺陷型菌株）。④解除代谢互锁39⑤增加前体物的合成和截断副产物生成：增加天冬氨酸浓度，天冬氨酸激酶与底物的亲和力协同性增大，能够抵消变构抑制剂的影响，使前体物（丙酮酸、草酰乙酸、天冬氨酸等）充分地用于合成赖氨酸。增加前体物合成可采用的方法有：A.选育丙氨酸缺陷型；B.选育抗天冬氨酸结构类似物（天冬氨酸氧亏酸，ASPHX）突变株；C.选育适宜的CO2固定酶／TCA循环酶活性比突变株。⑥改善细胞膜的透过机理⑤增加前体物的合成和截断副产物生成：40⑦选育温度敏感突变株：如果突变位置发生在为亮氨酸合成酶系编码的基因中，使翻译出来的酶对温度敏感，则高温时就不能合成亮氨酸，即成为亮氨酸缺陷型，可解除代谢互锁。有实用价值的赖氨酸高产菌株多为营养缺陷、敏感性、结构类似物抗性等性状的双重、三重或多重标记的突变株。⑧应用细胞工程和遗传工程育种把依靠诱变技术取得的优良特性通过重组DNA技术加以组合和应用。⑦选育温度敏感突变株：如果突变位置发生在为亮氨酸合成酶系编码41⑨防止高产菌株回复突变防止菌株回复突变至关重要。其方法除了经常进行菌种纯化、检查遗传标记、减少传代次数、不用发酵液作为种子外，还可采用以下方法：A.选育遗传性稳定的菌株；B.定向赋加生产菌多个遗传标记。对抗性菌株，尽量育成多重抗性，增加抗回复突变，使生产性能稳定；C.菌种培养和保藏时，培养基要丰富，尤其有足够的要求营养物。对抗性菌株，应添加所耐的类似物；D.在培养突变株时添加抗生素（如红霉素、氯霉素），抑制恢复突变株生长，使其达到分离纯化的目的。⑨防止高产菌株回复突变42第四节芳香族氨基酸发酵机制

芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的分子中都含有苯环结构，所以称作芳香族氨基酸。这三种氨基酸在结构上的另一个共同点，是其直链都是丙氨酸。第四节芳香族氨基酸发酵机制芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪43人体的酪氨酸是由苯丙氨酸转化而得。苯丙氨酸、色氨酸是必需氨基酸，用作氨基酸输液。因为色氨酸是玉米中所缺乏的氨基酸，故又用于饲料添加剂，另外，苯丙氨酸是二肽甜味剂的原料。人体的酪氨酸是由苯丙氨酸转化而得。苯丙氨酸、色氨酸是必需氨基44DAHP合成酶（DS）DAHP合成酶（DS）45分支酸变位酶（CM）分支酸变位酶（CM）46芳香族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成的调节机制：1、DAHP合成酶（DS）：有三种同功酶，DS1受苯丙氨酸反馈控制，DS2受色氨酸反馈控制，DS3受酪氨酸反馈控制。图5-21酶1。2、分支酸变位酶（CM）：有两种同功酶，CM1受苯丙氨酸反馈控制，CM2受酪氨酸反馈控制。图5-21酶13。芳香族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成的调节机制：47第四节分枝氨基酸分枝链氨基酸（异亮氨酸，亮氨酸，缬氨酸）：有甲基侧链。图5－25分支链氨基酸的生物合成途径P94第四节分枝氨基酸分枝链氨基酸（异亮氨酸，亮氨酸，缬氨酸48第四节精氨酸的发酵机制精氨酸族氨基酸（鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸）：以谷氨酸为前体。鸟氨酸瓜氨酸第四节精氨酸的发酵机制精氨酸族氨基酸（鸟氨酸、瓜氨酸49精氨酸是具有胍基的碱性氨基酸，它和组氨酸一起，称为半必需氨基酸，在幼小动物的营养上，有重要价值。瓜氨酸是西瓜和柿子中的游离氨基酸。鸟氨酸以肽的形式，存在于细菌中。在医药上，除作试剂和输液以外，通常，精氨酸和鸟氨酸一起，用作保肝、强身、解毒剂之类药剂的原料。瓜氨酸有利尿作用。精氨酸是具有胍基的碱性氨基酸，它和组氨酸一起，称为半必需氨基50瓜氨酸+可由转氨基作用提供*天冬氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶,Mg2+ATPAMP+PPi精氨酸代琥珀酸精氨酸的合成瓜氨酸+可由转氨基*天冬氨酸精氨酸代琥珀酸合成酶,Mg251精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸+延胡索酸精氨酸代琥珀酸裂解酶精氨酸+延胡索酸52氨基酸发酵机制小结1、掌握谷氨酸的生物合成途径及调节机制。2、了解赖氨酸的生物合成途径及调节机制。3、了解芳香氨基酸、分支氨基酸及精氨酸的生物合成途径。氨基酸发酵机制小结1、掌握谷氨酸的生物合成途径及调节机制。53思考题1、柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？2、简述二氧化碳固定反映对于提高柠檬酸产率的意义。3、写出谷氨酸发酵的最理想途径，说明CO2固定化反应的重要性。4、谷氨酸产生菌之所以能够合成、积累并分泌大量的GA，其菌种内在的原因有哪些？5、谷氨酸发酵过程中，生物素（VH）作用表现在那几个方面？思考题1、柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？5426、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭

27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰

28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子

29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇

30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华谢谢！5526、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。五++氨基酸发酵机制五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。第五章氨基酸发酵机制全世界AA的年需求量以10%的速度增长，年总产量120万吨以上，而其需求量达800万吨，作为食品添加剂占40%，饲料添加剂占40%，医药保健品占20%。年产值已接近600亿美元。氨基酸主要用于食品、医药、农业、化妆品等方面。在食品工业上的应用：甘氨酸、丙氨酸具有甜味，天冬氨酸、谷氨酸具有酸味，谷氨酸钠、天冬氨酸钠具有鲜味，它们都可用作食品添加剂。赖氨酸、蛋氨酸等人体必需的氨基酸常作为食品添加剂，用以提高食品的营养价值。饲料工业作为饲料添加剂的氨基酸有蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酸钠、甘氨酸、丙氨酸和苏氨酸7种。新型甜味剂-蛋白糖kk108/zz3-12.htm

新型甜味剂阿斯巴甜又名蛋白糖，是天门冬氨酸和苯丙氨酸合成的二肽甜味剂，是一种相当蔗糖甜度200倍的低热值高甜度的新型甜味剂。它具有安全、易吸收、不致龋齿等优点，可供糖尿病患者及忌糖者的婴幼儿食用，是老年营养食品和保健食品的优良甜味剂；可以制成新型糖的替代品直接加入饮料或食品中；大量用于饮料，果酱、口香糖、乳制品、罐头、蜜饯婴幼儿食品等多种食品中，至今已有3000多种食品使用阿斯巴甜。该产品在法国首次批准使用，目前世界已有80余个国家和地区批准使用，仅欧美国家年需求量约6000-7000吨，据预测近期世界市场每年将以20％的速度增长。我国80年代开始了该项目研究工作，亚运会期间在我国首次将国产阿斯巴甜用于“真珠陈皮”的唯一甜味剂，取得成功。一、开发初中作文校本教材的背景1.文本教材的缺失：我们的语文课有作文教学的任务，却没有可依据的作文教材。现行初中语文教材（人教版）中的作文文体在淡化，只是每个单元给了许多话题材料，作文之法要靠学生自己“摸着石头过河”。作文教学无章可循使得一线教师深感作文教学之难！2．教师在作文教学上的“无序”状态：初中三年，不少教师对于作文教学没有系统性的训练规划，随意拿个作文题目丢给学生，只要学生写了作文就行了。训练系统的缺乏致使作文教学难上加难。3．学生写作素材的匮乏：绝大部分中学生阅历少，视野窄，阅读量不够，写起文章来总是重复一些小学用过的陈谷子烂芝麻，毫无新鲜感，且思维的层次停滞于幼稚阶段，对一些现象不能进行深刻分析，没有自己独特的见解。这成了作文教学中的一个顽疾。二、开发初中作文校本教材的策略1．凸显实用性。校本教材中的题目必须能激发学生写作的兴趣，让学生看到题目就有迫切表达的欲望。孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”这需要教师充分关注课堂中学生的兴趣所在，抓住精彩的课堂瞬间，捕捉课堂阅读教学的灵感，从课堂中把握学生表达的兴趣点所在，精心设计作文题目，创设良好的写作情境，让学生在“不吐不快”的氛围中欣然动笔。指导作文最忌大而空，因此作文校本教材必须找准作文训练的抓手，找准抓手就能把门打开，就能登堂入室。中学语文教材中的选文有经典的名家名作，也有大量的优美时文。这些文章有着极强的生命力，它们是骨架和血肉融合的整体，我们要积极鼓励学生大胆取法，敢于“拿来”。如《爱莲说》的托物言志，《芦花荡》的情景交融，《天上的街市》的联想和想象，《列夫•托尔斯泰》的描写……从教材文本中“取法”就是最有效的抓手，让学生在阅读中收获作文章法，在训练中尝到写作带来的生命愉悦，突破作文训练的痼疾。2．具有可操作性。作文校本教材编写的主要目的和价值就是在实践中运用，因此教材中的作文章法一定要实实在在、具体有效，这样的校本教材才具有可操作性。应注重挖掘作文的章法技巧，引导学生熟悉行文的基本格式，快速打开行文的思路，在学“规矩”的基础上再形成技巧。3.遵循循序渐进的规律。作文教学是语文教育系统中的一部分，它是由教学目标、教学内容、一定的方法手段等要素组成的。作文教材中内容的确定要遵循学生语文学习的一般规律，从简单到复杂，由易到难，从模仿到创新。一般来说，七年级以模仿为主，注重表达技巧的训练。八年级以积累归类为主，九年级以评价赏析、创新表达为主，做到三年一贯，循序渐进。三、开发初中作文校本教材的方法1.挖掘课文中的写作素材，设计片段作文训练系列。每学习一篇课文，都可以把作文指导和课文教学有机结合起来，将学习写作与分析课文融会贯通，让每一篇课文都成为学生写作的练兵场。给学生提供可以参照的典型、能够模仿的范例，或进行句式仿写，或学一点写作技巧，或模仿篇章布局，或再加工改造等。2.以教材中的单元作文训练为依托，结合学生的学情，设计大作文训练体系。现行（人教版）初中语文教材在编排体系上，非常注重阅读与写作的密切照应，在内容上互相勾连，阅读部分由浅入深，写作部分也是循序渐进的。要求教师在教学实践中汇聚集体的力量研究作文章法，指导学生的写作训练，在训练中又不断修正、完善，最后把有效的训练方法巩固下来，即历经探究“法”――运用“法”――完善“法”――积累“法”这样螺旋上升的过程，让作文教学有“法”可依，克服随意性；而依据教材编排的体系去探究作文之法，从七年级到九年级，由简单到复杂，形成系统性。3.开展综合性学习活动，设计综合性学习与写作相结合的训练体系。语文教师最高的境界是给学生搭建一个语文学习的平台，综合性学习无疑就是这样的一个好平台。学生在整个综合性学习过程中，通过亲身体验、采集资料、剪辑制作、成果展示等一系列活动，从课内走向了课外，从被动走向了主动，由个体转向了合作，语文知识综合运用，听说读写能力整体发展。一次成功的综合性活动会给学生带来许多第一手的写作素材，学生因此会一改“巧妇难为无米之炊”的被动局面，变“苦”学为“乐”学。教师在学生处于展示成果喜悦中时，适时指导学生写作，来强化学习过程的情感体验和认识，学生在这样的教学模式中学会了观察与描写，也学会了体验生活，增强了乐于表达真实情感的愿望。校本教材的开发是一个循序渐进的过程，也是一项浩繁的工程，它对管理者、教师提出了更高的要求，尤其要求教师必须具备现代意识和信息素养，必须具备现代的学习意识和学习能力，才能真正编好、用好校本教材。因此，教师要不断加强学习，进行校本教研，坚持走专业化发展之路，让校本教材跟上时代的步伐，从而更有效地发挥它的积极作用。小学语文课前预习有效性调查研究一、调查背景及价值探寻在农村小学语文教学实践中，我们会发现学生在学习语文课前如果能做好课前的有效预习，则学生课堂便能积极主动的参与“教”与“学”的过程之中，大胆发言，主动探究，学习效率事半功倍。而缺乏课前的有效预习，则很难与“教”与“学”合拍，很难产生共鸣，直接制约着新课的学习效率。2011年版《语文课程标准》倡导要改变学生的学习方式，着力培养学生的自主学习能力，提升语文教学的有效性。课前预习是培养学生自主学习语文的重要路径。基于这样的认识笔者作为一线语文教师觉得有必要对农村小学生语文课前预习活动进行相关的研究。二、调查对象江苏省如皋磨头镇大高小学三、四、五、六年级部分年级中的部分学生。三、调查形式本次调查以无记名问卷调查的形式进行问卷调查。一共发放问卷180份，收回有效问卷180份，回收率100%。四、调查结果分析1.你觉得课前预习有这个必要性吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多能认识到课前预习的必要性，大多认为有必要对新课进行课前预习。2.语文新课前，你会进行必要的预习吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多数对预习的价值所在不够重视，未能养成主动的良好的预习习惯。3.你真正进行课前预习的出发点是什么？针对本题的调查，我们会发现农村小学生有大多数学生的预习目的性是比较明确的、积极的、主动的，能认识到有效的预习有利于培养自己的自主学习能力，有利于对语文新课的学习。但也有不少农村小学生则将预习当作是为了完成老师布置的一项任务，一种负担。这样的预习态度显然是不利于良好的预习习惯的培养。4.当老师没有布置有关课前预习的任务时，你也会进行课前预习吗？针对本题的调查，我们会发现农村小学生大多数课前预习的目的性还是很强的，但令人遗憾的是我们也会惊奇地发现还有部分学生被动预习甚至不进行预习的现象仍然存在着。5.当你预习中出现疑惑、困难，你是如何解决的？针对本题的调查，我们会31.25%的农村小学生在预习过程出现疑惑、困难时会主动去请教他人（包括教师、家长、学生同伴等）或者是查阅资料，表明这类农村小学生有主动的、积极的解决预习中出现疑惑、困难的意识，语文学习的主动性比较强。50.73%的农村小学生能主动的将预习出现的疑惑、困难自己做上记号，通过语文课堂上自主有目的有意识的学习自主加以解决。但我们会发现仍然有18.02%的农村小学生在课前预习中无论遇到什么疑惑、困难则放之任之，置之不理。这类学生缺乏主动学习的意识，只是被动地接受知识而已。6.你在课前预习中使用过《课课通》之类的教学参考书籍了吗？针对本题的调查，我们会发现不少农村小学生在预习中出现疑惑、困难时总是习惯性地翻阅语文《课课通》之类的教学参考书籍去翻阅翻案，而是缺乏主动探究问题的意识，拿来主义思想严重，对语文《课课通》之类的教学参考书籍患上了过度依赖症。7.你使用教学参考书的目的是为了什么？针对本题的调查，我们会发现有58.05%的农村小学生使用教学参考书是为了语文课堂上能够正确回答教师提出的问题。足见，农村小学生对自主在语文课堂的自主表现还是比较重视的。但我们也发现有30.36%农村小学生是为了将老师布置的语文作业做正确而已，并非是?榱搜盗纷约憾懒⑺伎迹?独立解决问题的自主学习能力，这样的出发点不利于农村小学生课前预习习惯的养成。8.你觉得自主课前预习可以解决哪些问题？针对本题的调查，我们会发现大多数农村小学生觉得自己能认识生字词，能读通、读懂语文课文的内容，能够理解语文课文中的重点词句等。五、调查结论通过调查，我们发现农村小学生在课前预习方面存在着不重视预习、不讲究预习方法，不重视预习质量，不善于内化、吸收等方面的问题。六、调查引发的对农村小学语文课前预习有效性的思考从以上调查情况分析，我们认为可以从以下几方面提升农村小学语文课前预习的有效性：1.努力激发农村小学生语文课前预习的主体精神，并着力通过多种多样的方法、策略、手段激发小学生语文课前预习的意识。教师应多与小学生进行沟通、进行交流，及时了解小学生在语文课前预习中出现的困惑，鼓励小学生进行发散式思维的训练，对预习中发现的问题进行多层面多方位的探究，多发表自己独特的见解。2.努力激发农村小学生语文课前预习的兴趣与热情。教师应为农村小学生的语文课前预习构建平台，教师应成为农村小学生语文课前预习的引领者、点拨者、指导者，只有学生才是预习活动的主人。教师应对小学生语文课前预习情况及时进行评价，及时进行赞赏，及时进行鼓励，并注重评价方式的多元化。3.重视对农村小学生语文课前预习方法的指导，可以是对小学生预习内容的指导，可以是对小学生预习步骤的指导，让小学生自主探究到语文课前预习的要求与目标。通过教师的指导，使农村小学生语文课前预习更具实效性。4.应尊重农村小学生的个性差异性。中年级与高年级的预习的要求应存在着差异性，同时，同一个年级的学生间也应存在着差异性。教师应尊重这些差异性，对农村小学生语文课前预习实施分层性的要求，以真正体现因材施教的原则，力求让不同层次的学生在语文课前预习中都有不同的收获，从而获得不同的发展。五++氨基酸发酵机制6、露凝无游氛，天高风景澈。五++氨基酸56五++氨基酸发酵机制课件57五++氨基酸发酵机制课件58五++氨基酸发酵机制课件59五++氨基酸发酵机制课件602、降低反馈作用物的浓度：谷氨酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰-Y-谷氨酰磷酸鸟氨酸反馈抑制瓜氨酸精氨酸谷氨酸棒杆菌缺乏将鸟氨酸转化为瓜氨酸的酶，消除反馈抑制，可用于生产鸟氨酸。2、降低反馈作用物的浓度：613、控制细胞渗透性：谷氨酸发酵：当细胞内生物素水平高时，谷氨酸不能透过细胞膜，需加入表面活性剂或青霉素，提高细胞膜通透性。4、控制发酵的环境：氨基酸发酵是人为控制环境的结果，见表5-15、促进ATP的积累以利氨基酸的生物合成：氨基酸的合成需要能量，ATP的积累有利于氨基酸的生物合成。3、控制细胞渗透性：62第二节谷氨酸发酵机制

谷氨酸，学名：α-氨基戊二酸；其单钠盐：谷氨酸钠，商品名称味精，是重要的调味品。目前我国味精的年产量已达100万吨，产销量占世界第一位。早期生产谷氨酸的方法有两种，一是提取法：甜菜厂付产物糖蜜中含有焦谷氨酸，用强碱处理可得到谷氨酸；二是蛋白质水解法：将面筋加酸水解，再分离提纯。1957年发酵法生产谷氨酸在日本协和发酵公司投产。五++氨基酸发酵机制课件63谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量300多倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导致，而是：

①代谢调节控制；

②细胞膜通透性的特异调节；

③发酵条件的适合；综合调控的结果。谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大生长需要量3064一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰COA），然后进入三羧酸循环，生成α－酮戊二酸。α－酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途径包括EMP、HMP、TCA循环、DCA循环和CO2固定作用等。一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制谷氨酸的生物合成途径大致是65五++氨基酸发酵机制课件66五++氨基酸发酵机制课件67一）EMP途径、HMP途径

谷氨酸生产菌存在着两种代谢途径：EMP、HMP；EMP/HMP=90/10，生物素量增加，HMP途径增加（26%，38%）。二）TCA、DCA和CO2固定作用

1.TCA环（三羧酸循环）

α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，只有当体内α—KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。在有NH4＋存在下，由谷氨酸脱氢酶催化还原氨基化生成谷氨酸。一）EMP途径、HMP途径68

2.DCA环（乙醛酸循环）菌体内必须有乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶。该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA循环的封闭是实现GA发酵的首要条件。3.CO2固定体系中如果不存在CO2固定反应，则有：

五++氨基酸发酵机制课件69则3/2C6H12O6+NH4+==C5H9O4N+4CO2产率：147/（180*3/2）==54.4%则3/2C6H12O6+NH4+==70体系中存在CO2固定反应，则有：

体系中存在CO2固定反应，则有：71则有：C6H12O6+NH4+==C5H9O4N+CO2产率：147/180==81.7%可见，在GA的生物合成过程中，CO2固定反应对于产率的提高有着多么重要的作用。在许多微生物发酵的过程中，通常需要检测反应器尾气的组成，特别是尾气中CO2的含量，其主要目的就在于分析产物合成期间菌体的代谢途径，有利于指导生产。则有：72三）氨的导入

有三种方式：①α－酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸。GA产生菌有强烈的L—谷氨酸脱氢酶活性α—KGA+NH4++NADPH==GA+NADP②由天冬氨酸或丙氨酸通过氨基转移作用将氨基转给α－酮戊二酸而生成GA。但是谷氨酸产生菌中天冬氨酸转氨酶(GOT)和丙氨酸转氨酶(GPT)活力很低，转氨途径并不重要。③谷氨酸合成酶途径。谷氨酸合成酶对NH4＋的亲和力比谷氨酸脱氢酶强得多，当环境中NH4＋浓度很低时，可由谷氨酸合成酶途径合成谷氨酸。细胞内谷氨酸浓度很高时，反馈抑制谷氨酸脱氢酶活性，但不抑制谷氨酸合成酶。

三）氨的导入73二细胞膜通透性控制细胞膜通透性的调节对于GA发酵时非常重要的，当菌体进入产物合成期时，开始有GA的产生，这是如果能够大量的把产物及时的排泄到细胞膜外，可以解除GA对L—谷氨酸脱氢酶活性的抑制作用，从而实现由Glucose到GA的高效率转化。可见，改善细胞膜通透性的重要性，如何进行呢？

二细胞膜通透性控制74

通常谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而生物素又是菌体细胞膜合成的必须物质，生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。因此，可以通过控制生物素的浓度，来实现对菌体细胞膜通透性的调节。生物素对细胞膜合成的影响主要是通过对细胞膜的主要成分——磷脂(结构见图5-8)中的脂肪酸的生物合成来实现的，当限制了菌体脂肪酸的合成时，细胞就会形成一个细胞膜不完整的菌体。生物体内脂肪酸的合成途径如下：通常谷氨酸发酵采用的菌种都是生物素缺陷型，而75五++氨基酸发酵机制课件76三、菌种选育模型与控制方法

控制磷脂的合成使细胞膜受损（如表面活性剂）青霉素损伤细胞壁，间接影响细胞膜

通过油酸的合成

控制磷脂含量

通过甘油合成

直接控制磷脂合成提高细胞膜的谷氨酸通透性三、菌种选育模型与控制方法提高细胞膜的77谷氨酸产生菌的选育：1.选育生物素缺陷型

生物素是脂肪酸生物合成中乙酰－CoA羧化酶的辅酶，生物素促进脂肪酸合成，再由脂肪酸合成磷脂。选育生物素缺陷型菌株，阻断生物素合成，最终导致磷脂合成不足，细胞膜结构不完整，提高细胞膜的谷氨酸通透性。因此，控制生物素的含量可以改变细胞膜的成分，进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。表面活性剂对生物素有拮抗作用，阻断不饱和脂肪酸的合成，使磷脂合成受阻。青霉素的直接作用在于抑制细胞壁的合成。细胞膜失去细胞壁的保护而发生继发性变化。谷氨酸产生菌的选育：782.选育油酸缺陷型：不饱和脂肪酸是磷脂的组成部分。选育油酸缺陷型，阻断不饱和脂肪酸的合成，并限制外源供给量，就可限制磷脂的合成。3.选育甘油缺陷型：该菌株缺失α－磷酸甘油脱氢酶，由磷酸二羟丙酮合成α－磷酸甘油的途径被阻断。

4.选育温度敏感型突变株：找到高温下细胞膜合成有缺损的突变株。5.其他，如营养缺陷型；药物抗性突变株；敏感型突变株等。表5-5，表5-62.选育油酸缺陷型：79第三节赖氨酸发酵机制一、行业介绍：Lys是人体所必需的8种氨基酸之一，（ThrValLeuILePheMetLystry，苏、颉、亮、异亮、苯丙、蛋、赖、色），Lys主要来自于动物蛋白质。发酵法赖氨酸的生产最早起源于日本，我国80年代中期相继有赖氨酸的发酵生产厂家。80年代赖氨酸食品曾经非常盛行。globalbiochem/chi/lysine.html第三节赖氨酸发酵机制一、行业介绍：80我国的Lys生产与国外的差距主要表现在：（1）菌种性能的差异，Lys是菌体代谢过程中的中间性产物，但不是主链上的产物，其生成机制很复杂，对菌种的要求很高，国内菌种的产酸水平为：35—55g/L，转化率为：20—25%，远低于国外的生产水平；（2）提取率较低；（3）生产规模较小。我国的Lys生产与国外的差距主要表现在：81二、赖氨酸生物合成途径目前已知的赖氨酸生物合成途径有两条，一条以细菌类为主、另一条以酵母菌为主。由于酵母菌体内的赖氨酸的生物合成产率要低于细菌类的，因此，目前的赖氨酸发酵生产都是采用细菌为生产菌种。

二、赖氨酸生物合成途径目前已知的赖氨酸生物合82细菌类发酵与酵母菌发酵的比较：优点：（1）菌体体积较小，相对增殖所用的底物较少，产率高。（2）细菌的繁殖速度快，在合适的生长条件下，其繁殖速度只有十几分钟，而酵母的增殖速度最少在一个小时以上，这就为细菌发酵缩短发酵周期创造了条件。（3）细菌的细胞膜的通透性易于调节，对于胞外产品，可以通过其细胞膜的通透性控制来促进产物的分泌，例如，GA的发酵；对于胞内产物，其细胞壁比酵母的细胞壁易于破碎。

细菌类发酵与酵母菌发酵的比较：83缺点：1）细菌菌体较小，当需要从发酵液中把菌体分离出来（有利于产物的结晶提出，或产物就是菌体或菌体内的胞内物），细菌比酵母菌难以分离。2）细菌发酵过程中的无菌程度要求非常严格，发酵过程中大部分的细菌对于溶氧的要求也很高，这就增加了细菌发酵的生产成本。3）细菌发酵易感染噬菌体。缺点：84大肠杆菌中的Lys的生物合成与代谢调控

大肠杆菌中的Lys的生物合成与代谢调控85五++氨基酸发酵机制课件86五++氨基酸发酵机制课件87五++氨基酸发酵机制课件88大肠杆菌赖氨酸代谢特点：关键酶：天冬氨酸激酶是一个同功酶，分别受三个代谢产物的抑制，这三个终产物分别是：Lys、Met和Thr，只有当这三个代谢产物同时过量时，Asp激酶的活性才能完全被抑制。同功酶：天冬氨酸激酶1，天冬氨酸激酶2，天冬氨酸激酶3，三个酶催化同一反应，但其活性受不同代谢产物体调节的酶。

大肠杆菌赖氨酸代谢特点：89根据上述代谢特点，要使菌体合成并积累Lys，可以选育高丝氨酸脱氢酶缺陷型Hos-，这样的话，既可以解除β—天冬氨酸的代谢支路，使代谢流向Lys的方向进行，提高了从底物葡萄糖到产物的转化率；更重要的是由于Hos-，使得代谢过程中不可能产生过量的Met、Thr，尽管产生了大量的Lys，Lys可以抑制关键酶——天冬氨酸激酶3，但是天冬氨酸激酶1、2的活性由于Met、Thr的限量，并没有受到抑制，也就是说，天冬氨酸β—半醛，仍可以大量的生成，这就保证了Lys的生物合成途径的畅通无阻。根据上述代谢特点，要使菌体合成并积累Lys，可以选育高丝氨酸90三、赖氨酸生产菌的育种途径首先，选择出发菌株。不同微生物的赖氨酸生物合成的调节机制不同，应该选择代谢调节机制比较简单的细菌作为出发菌株，如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌和乳糖发酵短杆菌等。其次，根据菌株特性选育赖氨酸产生菌。方法有：①优先合成的转换－选育渗漏缺陷型选育高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型，此突变株的高丝氨酸脱氢酶活性仅为野生株的1/30，于是合成的苏氨酸少，不足以与赖氨酸共同对天冬氨酸激酶活性产生协同反馈抑制作用，就可以过量积累赖氨酸。需要注意，活性很低的高丝氨酸脱氢酶容易受苏氨酸抑制和蛋氨酸阻遏，相应地造成苏氨酸或蛋氨酸缺乏，而抑制生长。三、赖氨酸生产菌的育种途径91②切断支路代谢－选育营养缺陷型诱变选育高丝氨酸缺陷型（高丝氨酸脱氢酶缺失），切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流，同时控制培养液中高丝氨酸（或苏氨酸＋蛋氨酸）量，降低