4.3 代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用 工业发酵的目的：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。 代谢的人工控制：人为地打破微生物的代谢控制体系，使代谢 朝着人们希望的方向进行。 人工控制代谢的手段： 改变微生物遗传特性(遗传学方法）； 控制发酵条件（生物化学方法）； 改变细胞膜透性；
4.3 代谢的人工控制及其在发酵工业中的应用 工业发酵的目的：大量积累人们所需要的微生物代谢产物。 代谢的人工控制：人为地打破微生物的代谢控制体系，使代谢 朝着人们希望的方向进行。 人工控制代谢的手段： 改变微生物遗传特性(遗传学方法）； 控制发酵条件（生物化学方法）； 改变细胞膜透性；
工业发酵的目的——大量地积累人们所需要的微生物代谢产物。 在正常生理条件下 微生物通过其代谢调节系统吸收利用营养物质用于合 成细胞结构，进行生长和繁殖，它们通常不浪费原料和 能量，也不积累中间代谢产物 代谢的人工控制 人为地打破微生物的代谢控制体系，就有可能使代谢朝 着人们希望的方向进行
工业发酵的目的——大量地积累人们所需要的微生物代谢产物。 在正常生理条件下 微生物通过其代谢调节系统吸收利用营养物质用于合 成细胞结构，进行生长和繁殖，它们通常不浪费原料和 能量，也不积累中间代谢产物 代谢的人工控制 人为地打破微生物的代谢控制体系，就有可能使代谢朝 着人们希望的方向进行
• （1）对于直线式代谢途径：选育营养缺 陷性突变株只能积累中间代谢产物 • • A a B b C c D d E • 4.3.1.1营养缺陷型菌株的应用 末端产物E对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给E， 使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制）， 这样才能有利于菌株积累中间产物C 。 4.3.1.遗传学方法
• （1）对于直线式代谢途径：选育营养缺 陷性突变株只能积累中间代谢产物 • • A a B b C c D d E • 4.3.1.1营养缺陷型菌株的应用 末端产物E对生长乃是必需的，所以，应在培养基中限量供给E， 使之足以维持菌株生长，但又不至于造成反馈调节（阻遏或抑制）， 这样才能有利于菌株积累中间产物C 。 4.3.1.遗传学方法
(2) 分支代谢途径：情况较复杂，可利 用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制 积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵 生产中间产物 A B C D E F G
(2) 分支代谢途径：情况较复杂，可利 用营养缺陷性克服协同或累加反馈抑制 积累末端产物，亦可利用双重缺陷发酵 生产中间产物 A B C D E F G
各图成立的条件：1. 限量添加E；2.限量添加E；3. 限量添加E和G；4.限量添加E和G；5.限量添加I “┄”表示营养缺陷突变位置；“≠”表示反馈调节解除 要根据其不同反馈控制机制
各图成立的条件：1. 限量添加E；2.限量添加E；3. 限量添加E和G；4.限量添加E和G；5.限量添加I “┄”表示营养缺陷突变位置；“≠”表示反馈调节解除 要根据其不同反馈控制机制
谷氨酸棒杆菌的代谢调节与赖氨酸生产 E：表示反馈抑制；R：表示反馈阻遏 天冬氨酸激酶（AK) 高丝氨酸脱氢酶（HSDH） 赖氨酸生产菌: 高丝氨酸缺陷型
谷氨酸棒杆菌的代谢调节与赖氨酸生产 E：表示反馈抑制；R：表示反馈阻遏 天冬氨酸激酶（AK) 高丝氨酸脱氢酶（HSDH） 赖氨酸生产菌: 高丝氨酸缺陷型
分支途径——① 赖氨酸发酵:谷氨酸棒杆菌的Hom–
分支途径——① 赖氨酸发酵:谷氨酸棒杆菌的Hom–
分支途径——②肌苷酸发酵 （IMP合成途径的代谢调控） 调控理论的实践应用
分支途径——②肌苷酸发酵 （IMP合成途径的代谢调控） 调控理论的实践应用
4.3.1.2抗反馈控制突变株的应用 ★抗反馈控制突变株——是指对反馈抑制不敏感或对 阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。 ★抗反馈控制突变株可以从终产物结构类似物抗性突 变株和营养缺陷性回复突变株中获得。 ★获得方法及其原理：
4.3.1.2抗反馈控制突变株的应用 ★抗反馈控制突变株——是指对反馈抑制不敏感或对 阻遏有抗性，或两者兼有之的菌株。 ★抗反馈控制突变株可以从终产物结构类似物抗性突 变株和营养缺陷性回复突变株中获得。 ★获得方法及其原理：
目标产物 结构类似物 赖氨酸 S-（2氨基乙基）-L半 胱氨酸-(AEC) 苏氨酸 -氨基--羟基戊酸 （AHV) 异亮氨酸 乙硫氨酸 精氨酸 D-精氨酸 苯丙氨酸 对氟苯丙氨酸
目标产物 结构类似物 赖氨酸 S-（2氨基乙基）-L半 胱氨酸-(AEC) 苏氨酸 -氨基--羟基戊酸 （AHV) 异亮氨酸 乙硫氨酸 精氨酸 D-精氨酸 苯丙氨酸 对氟苯丙氨酸