微生物工程生產(chǎn)舉例的剖析

1、微生物工程生產(chǎn)舉例的剖析提綱第一節(jié) 抗生素生產(chǎn)工藝第二節(jié) 檸檬酸生產(chǎn)工藝第三節(jié) 啤酒生產(chǎn)工藝第四節(jié) 氨基酸生產(chǎn)工藝第五節(jié) 污水的生物處理第一節(jié) 抗生素生產(chǎn)工藝重點(diǎn)： 抗生素的生物合成；微生物的次級(jí)代謝與初級(jí)代謝的關(guān)系；抗生素生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制；細(xì)胞生長(zhǎng)期到抗生素產(chǎn)生期的過(guò)渡；酶的誘導(dǎo)作用；分解代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)控制。 難點(diǎn)： 抗生素生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制；分解代謝產(chǎn)物的調(diào)節(jié)控制。概 述 抗生素是微生物產(chǎn)生的具有生物活性的物質(zhì)，它不但可以抑制其他微生物的發(fā)育與代謝，有的還可以抑制癌的發(fā)育與代謝，及具有抗血纖維蛋白溶酶作用。 抗生素是人們使用最多的藥物，也是制藥工業(yè)中利潤(rùn)最高的產(chǎn)品。世界各國(guó)由發(fā)酵

2、法生產(chǎn)的抗生素約400種，廣泛應(yīng)用的僅120種，其他主要是毒性大、成本高，無(wú)商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。 抗生素生產(chǎn)為近代微生物技術(shù)中最大產(chǎn)業(yè)之一，世界產(chǎn)量超過(guò)35000噸，不但在經(jīng)濟(jì)上占有重要位置，且為人類健康作了出巨大貢獻(xiàn)。 一、抗生素的分類按生物來(lái)源、作用、化學(xué)結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制、合成途徑可分為：表22-1二、抗生素生產(chǎn)工藝生產(chǎn)方法： 1、生物合成法： 傳統(tǒng)方法 “工程菌”制造法 細(xì)胞融合技術(shù)法 2、化學(xué)合成法； 3、生物合成加化學(xué)合成法。 二、抗生素生產(chǎn)工藝 1、生物合成法： 傳統(tǒng)方法 大多數(shù)抗生素是由放線菌和霉菌產(chǎn)生的。菌種是通過(guò)從土壤中分離、篩選獲得，一般采用深層通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐生產(chǎn)。 傳統(tǒng)方法目前存

3、在很多不足，因此，人們采用基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)，對(duì)抗生素產(chǎn)生菌進(jìn)行了改造和重新設(shè)計(jì)，不僅可以制造出許多高效低毒的新型抗生素，還可改革工藝，使抗生素產(chǎn)量成倍地增長(zhǎng)。 二、抗生素生產(chǎn)工藝1、生物合成法： “工程菌”制造法 第一次由“工程菌”制造的全新抗生素麥迪紫紅素A，是美國(guó)報(bào)道的。他們將產(chǎn)放線紫紅素的部分基因插入產(chǎn)麥迪霉素的放線菌中，構(gòu)建的“工程菌”產(chǎn)生了全新的抗生素。 我國(guó)新構(gòu)建的生產(chǎn)丁胺卡那霉素的“工程菌”，就是把?；富蚩寺〉娇敲顾禺a(chǎn)生菌中獲得的。新的“工程菌” 生產(chǎn)的新抗生素毒副作用小，對(duì)耐卡那霉素、慶大霉素致病菌臨床療效顯著。二、抗生素生產(chǎn)工藝1、生物合成法：細(xì)胞融合技術(shù)法 對(duì)抗

4、生素產(chǎn)生菌采用細(xì)胞融合技術(shù)的成果更為突出。橄欖色無(wú)孢小單孢菌細(xì)胞融合株抗生素產(chǎn)率比原菌株提高100倍。 目前DNA重組技術(shù)已廣泛用于紅霉素、鏈霉素等20多種抗生素的育種工作，可以預(yù)見不久將來(lái)會(huì)有更多的由“工程菌”生產(chǎn)的新型抗生素問(wèn)世。二、抗生素生產(chǎn)工藝2、化學(xué)合成法 根據(jù)某種抗生素的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，通過(guò)化學(xué)合成的方法，可生產(chǎn)部分抗生素。 如：氯霉素、磷霉素等。 經(jīng)過(guò)化學(xué)合成方法和控制條件的不斷深入研究，越來(lái)越多的抗生素可用化學(xué)合成法生產(chǎn)。二、抗生素生產(chǎn)工藝 3、生物合成加化學(xué)合成法 許多細(xì)菌逐漸出現(xiàn)了抗藥性，已經(jīng)證實(shí)某些抗藥性因子位于細(xì)菌內(nèi)的質(zhì)粒上，質(zhì)?？梢栽诩?xì)菌之間轉(zhuǎn)移，結(jié)果抗性菌日益增多，

5、抗生素療效就越來(lái)越低。 為了對(duì)付細(xì)菌的抗藥性，科學(xué)家對(duì)原有的抗生素進(jìn)行了“整容手術(shù)”，細(xì)菌因再無(wú)法識(shí)別改頭換面的抗生素而被抑制或殺死。 現(xiàn)在已能使用克隆了?；富虻摹肮こ叹保ù竽c桿菌）高效率的生產(chǎn)半合成抗生素。臨床現(xiàn)在使用的貴重特效藥物先鋒霉素（頭孢菌素類）、氨芐青霉素，就是這類半合成抗生素類藥物。國(guó)外已有幾十種這類藥物在實(shí)驗(yàn)室研制成功。三、青霉素生產(chǎn)工藝三、青霉素生產(chǎn)工藝三、青霉素生產(chǎn)工藝1、菌種：產(chǎn)黃青霉生長(zhǎng)發(fā)育分六個(gè)階段：期：菌絲生長(zhǎng)期，適宜做種子；期：青霉素分泌期；期：菌絲體自溶期。三、青霉素生產(chǎn)工藝 2、培養(yǎng)基： 碳源：乳糖、蔗糖、葡萄糖等； 氮源：玉米漿、麩皮粉、無(wú)機(jī)氮源； 前

6、體：苯乙酸或苯乙酰胺；（一次0.1） 無(wú)機(jī)鹽：S、P、Ga、Mg、K等。 鐵離子有害， 控制在30g/mL。三、青霉素生產(chǎn)工藝3、發(fā)酵條件控制補(bǔ)糖：殘?zhí)墙抵?.6（PH上升）；補(bǔ)氮：氨氮0.05，補(bǔ)硫銨、氨水或尿素； PH：6.46.6，加糖、加酸、加堿調(diào)節(jié)；溫度：前期，25-26；后期， 23；通氣比：1：0.8；溶氧：氧飽和溶解度的30；消沫劑：玉米油、豆油或化學(xué)合成消沫劑。三、青霉素生產(chǎn)工藝4、青霉素的分離純化 過(guò)濾：板框、真空轉(zhuǎn)鼓； 萃?。捍姿岫≈?，2-3次； 脫色：活性碳，150-200g/10億單位； 結(jié)晶：濃縮結(jié)晶或直接結(jié)晶； 洗滌 干燥第二節(jié) 檸檬酸生產(chǎn)工藝重點(diǎn)： 檸檬酸生物合

7、成途徑；檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)；三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)。 難點(diǎn)： 檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)；糖酵解及丙酮酸代謝的調(diào)節(jié)。一、檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝（一）檸檬酸合成途徑檸檬酸又名枸櫞酸，學(xué)名-羥基丙烷三羧酸，是生物體主要代謝產(chǎn)物之一。 檸檬酸合成途徑： 丙 乙酰COA葡萄糖 酮 檸檬酸 酸 草酰乙酸氧化脫羧羧化EMP（二 ）檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)1、糖酵解及丙酮酸代謝的調(diào)節(jié) 1）在正常情況下，檸檬酸、ATP對(duì)磷酸果糖激酶有抑制作用，而ATP、無(wú)機(jī)磷、銨離子對(duì)該酶則有激活作用，特別是還能解除檸檬酸、ATP對(duì)磷酸果糖激酶的抑制作用。 2）比較底物錳充足、錳缺乏時(shí)分批培養(yǎng)物的最大活力時(shí)發(fā)現(xiàn)，錳缺乏時(shí)黑曲霉的組

8、成（合成）代謝受損傷，這與檸檬酸的積累有關(guān)。 3）丙酮酸激酶是EMP途徑的第2個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)，在某些真菌得到證實(shí)，但黑曲霉未被證實(shí)。（二 ）檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)2、檸檬酸生物合成代謝調(diào)節(jié)的特點(diǎn)： 1）TCA環(huán)的起始酶：檸檬酸合成酶是一種調(diào)節(jié)酶。但在黑曲霉中，檸檬酸合成酶沒(méi)有調(diào)節(jié)作用，這是黑曲霉TCA環(huán)的第一個(gè)特點(diǎn)。 2）第二個(gè)特點(diǎn)：黑曲霉菌體內(nèi)-酮戊二酸脫氫酶缺失或活力很低（TCA環(huán)被阻斷）。 3）氧和pH值對(duì)檸檬酸發(fā)酵的影響很大。（二 ）檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)3、檸檬酸積累的原因：Mn2+缺乏抑制蛋白合成NH4 有一條呼吸活動(dòng)強(qiáng)的不產(chǎn)生ATP的側(cè)呼吸鏈；由于丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調(diào)節(jié)控

9、制。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA和CO2的固定兩個(gè)反應(yīng)的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了合成檸檬酸的能力。由于順烏頭酸水合酶在催化時(shí)建立了以下平衡： 檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：3：7 同時(shí)控制Fe2+含量時(shí)，順烏頭酸酶活力降低，使檸檬酸積累。隨著檸檬酸積累，pH降低到一定程度時(shí)，使順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活，更有利于檸檬酸的積累及排出細(xì)胞外。（三）檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝（三）檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝 1、菌種： 黑曲霉。2、一級(jí)種子培養(yǎng)： 麥芽汁瓊脂斜面，351，培育5天； 麩皮三角瓶， 351，培育10天； 轉(zhuǎn)種子罐。（三）檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝3、種子罐培養(yǎng)：培養(yǎng)基：玉米淀粉水解糖+淀

10、粉水解濾渣；空消：種子罐、分過(guò)濾器，130，30分；實(shí)消：列管加熱至80，直接進(jìn)蒸汽至125， 15-20分；接種：冷卻至351，接麩曲種1；培養(yǎng)： 351，罐壓：0.1Mpa，風(fēng)量： 1：0.1- 0.16，時(shí)間16-30小時(shí)。（三）檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝4、發(fā)酵：培養(yǎng)基：玉米淀粉水解糖；空消：發(fā)酵罐、分過(guò)濾器，130，30分；實(shí)消：列管加熱至80，直接進(jìn)蒸汽至125， 15-20分；接種：冷卻至351，接種子罐菌種10；培養(yǎng)： 溫度：351， 罐壓：0.1Mpa， 風(fēng)量：1：0.1- 0.15，時(shí)間：50-60小時(shí)。二、檸檬酸提取生產(chǎn)工藝1、發(fā)酵液過(guò)濾： 帶式過(guò)濾機(jī)2、中和： 濾液中除含檸檬酸

11、外，還含可溶性的殘 糖以及蛋白質(zhì)、金屬離子等雜質(zhì)。利用檸檬酸鈣難溶于水的特點(diǎn)，與雜質(zhì)分離的過(guò)程。3、酸解： 中和所得鈣鹽經(jīng)過(guò)濾、洗滌，與硫酸反應(yīng)生成檸檬酸和硫酸鈣沉淀，過(guò)濾，濾液含較純的檸檬酸。三、檸檬酸精制生產(chǎn)工藝 1、離子交換： 陽(yáng)離子交換：主要除鈣離子、鐵離子； 陰離子交換：主要除硫酸根、氯離子；2、蒸發(fā)濃縮：外循環(huán)減壓蒸發(fā)，65；3、結(jié)晶分離：高溫連續(xù)或分批冷卻結(jié)晶；4、干燥包裝：離心、沸騰干燥、質(zhì)檢、裝袋、 封口。第三節(jié) 啤酒生產(chǎn)工藝啤酒生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介糖化 發(fā)酵 濾酒 包裝麥汁清酒待濾酒成品酒一、啤酒原料介紹水：203米深井水，并采用沙濾、炭濾、反滲透膜過(guò)濾等多道工藝處理；麥芽：青

12、島啤酒采用進(jìn)口大麥生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)麥芽；大米（玉米淀粉）：采用新鮮的粳米和秈米，要求使用前儲(chǔ)存期不超過(guò)七天；酒花：成品酒花、顆粒酒花、酒花提取物二、生產(chǎn)流程（一）糖化麥芽粉碎 糖化 過(guò)濾洗糟 煮沸沉淀冷卻 大米粉碎糊化（一）糖化1、大米糊化大米粉碎（淀粉）+熱量-淀粉酶水可溶性的低聚糖和糊精（一）糖化2、麥芽糖化 糖化定義： 利用麥芽中含有的及輔助添加的各種水解酶類，在水和熱力的作用下，將麥芽和輔料中的高分子物質(zhì)及其分解產(chǎn)物（淀粉、蛋白質(zhì)、半纖維素、植酸鹽等及其中間分解產(chǎn)物），逐步分解并溶解于水的過(guò)程為什麥芽不需要糊化？ 制麥過(guò)程中麥芽已經(jīng)深度降解，僅20-30%的分解在糖化過(guò)程中完成（一）糖化3、

13、麥汁過(guò)濾糊化大米+麥芽糖化酶類、熱量可溶性低分子含C物質(zhì)（糖類）麥皮、未分解蛋白、淀粉、酶類、水、無(wú)機(jī)離子、其它雜質(zhì)麥汁過(guò)濾槽不溶性的麥糟（麥皮、淀粉、等物質(zhì)）澄清麥汁可溶性低分子含N物質(zhì)（FAN）（一）糖化4、麥汁煮沸 澄清麥汁通過(guò)煮沸的主要作用：酶的失活滅菌酒花有效成分的浸出和異構(gòu)化蒸發(fā)水分和濃縮麥汁蒸發(fā)掉影響啤酒風(fēng)味的易揮發(fā)物質(zhì)蛋白質(zhì)變性凝固改善風(fēng)味添加酒花的作用酒花苦味物質(zhì)的溶解和異構(gòu)化，賦予啤酒苦味； 賦予啤酒特有的酒花香味；酒花多酚的溶解，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性； 提高啤酒的生物穩(wěn)定性。（一）糖化5、回旋沉 煮沸后的定型熱麥汁在回旋沉淀槽內(nèi)通過(guò)麥汁回旋運(yùn)動(dòng)，在離心力和重力的作用下實(shí)

14、現(xiàn)熱凝固物、酒花糟與麥汁固液分離的過(guò)程。良好的回旋沉淀凝固物狀態(tài)示意圖（一）糖化6、麥汁冷卻 回旋沉淀處理后的熱麥汁，經(jīng)過(guò)冷熱交換，將熱麥汁冷卻至生產(chǎn)需要的溫度的過(guò)程。麥汁冷卻主要目的： 麥汁冷卻析出冷凝固物； 通過(guò)冷卻，達(dá)到發(fā)酵所需要的溫度。（二）發(fā)酵冷麥汁滿罐 主酵 后熟 降溫 冷貯添加酵母充氧（二）發(fā)酵發(fā)酵：酵母將麥汁中的可發(fā)酵性糖類分解為酒精和二氧 化碳，并產(chǎn)生大量熱量和一系列代謝副產(chǎn)物的過(guò)程。1、主酵過(guò)程： 酒精、CO2、風(fēng)味物質(zhì)（雙乙酰、乙偶因等） 主發(fā)酵過(guò)程中，溶解在麥汁中的氧備迅速消耗，酵母生長(zhǎng)變得緩慢當(dāng)糖度達(dá)到極限糖度以上的預(yù)定值（3.5P 左右）時(shí)，即主發(fā)酵結(jié)束。酵母麥汁（

15、FAN、可發(fā)酵性糖組份）氧氣（二）發(fā)酵2、后熟階段（雙乙酰還原）： 壓力上升，酵母沉降，風(fēng)味物質(zhì)逐漸分解，剩余的可發(fā)酵性糖也在此階段逐漸分解。 當(dāng)雙乙酰含量降至0.06ppm以下，標(biāo)志后熟結(jié)束，發(fā)酵液開始降溫，對(duì)啤酒進(jìn)行冷卻以消除酵母的活性。降溫至0-1.5進(jìn)入冷貯期。 冷貯是為了促進(jìn)二氧化碳飽和，使冷凝固物進(jìn)一步析出，促進(jìn)啤酒澄清，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。貯酒時(shí)間至少7 天以上。后熟開始升溫12極限糖度以上2.0P封罐(三) 濾酒經(jīng)檢驗(yàn)、品評(píng)合格的待濾酒：待濾酒添加硅膠燭式過(guò)濾硅藻土添加劑稀釋機(jī)釀造水脫氧稀釋水添加CO2清酒（四） 包裝 經(jīng)檢驗(yàn)合格，且存放時(shí)間在624小時(shí)內(nèi)的清酒：啤酒瓶洗瓶

16、驗(yàn)瓶灌裝殺菌驗(yàn)酒清酒貼標(biāo)驗(yàn)標(biāo)裝箱入庫(kù)噴碼驗(yàn)碼三、啤酒的貯存及營(yíng)養(yǎng)功能啤酒的貯存條件： 525避光貯存(因?yàn)樵陉?yáng)光直射下，啤酒苦味成分會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響啤酒口感）啤酒的營(yíng)養(yǎng)功能： 解渴；提神；助消化；加快人體的代謝；減肥；預(yù)防高血壓等疾病。夏季啤酒的最佳飲用溫度為： 610（在此溫度下,啤酒的泡沫最豐富、既細(xì)膩又持久,香氣濃郁,口感舒適。） 要達(dá)到上面幾大功效，適量飲酒很重要！第四節(jié) 氨基酸生產(chǎn)工藝一、氨基酸生產(chǎn)工藝控制二、氨基酸生產(chǎn)工藝三、異亮氨酸、亮氨酸生產(chǎn)工藝概 述 氨基酸可用作食品、飼料添加劑和藥物。過(guò)去都采用動(dòng)植物蛋白提取和化學(xué)合成法生產(chǎn)，現(xiàn)18種氨基酸均可采用發(fā)酵法和酶法生產(chǎn)，不僅

17、成本下降、污染減少，還可組織大量生產(chǎn)，世界產(chǎn)量每年遞增510。 在氨基酸產(chǎn)生菌選育中，過(guò)去多采用誘變育種方法，誘變結(jié)果不易控制，現(xiàn)采用基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)，產(chǎn)量可成倍、甚至幾十倍增加，生產(chǎn)成本大大下降。 如用基因重組構(gòu)建的蘇氨酸、色氨酸“工程菌”，比原始菌株提高產(chǎn)量幾十倍（產(chǎn)酸達(dá)5060克/升），色氨酸成本從每公斤50美元降到23美元。用細(xì)胞融合構(gòu)建的精氨酸融合株，精氨酸產(chǎn)量達(dá)108克/升，比其他生產(chǎn)菌株高2倍多。 工業(yè)上重要氨基酸簡(jiǎn)介一、氨基酸生產(chǎn)工藝控制1、菌種： 細(xì)菌，野生型或營(yíng)養(yǎng)缺陷型、結(jié)構(gòu)類似物突變菌種；2、培養(yǎng)基： 碳 源：淀粉水解糖、糖蜜等； 氮 源：銨鹽、氨水或尿素，豆餅、麩

18、皮粉； 無(wú)機(jī)鹽：S、P、Ga、Mg、K等； 生物素：影響細(xì)胞膜透性，對(duì)氨基酸分泌影響很大，來(lái) 源：玉米漿、麩皮、糖蜜。一、氨基酸生產(chǎn)工藝控制3、發(fā)酵條件控制 P H ：通過(guò)流加氨水或尿素來(lái)控制； 溫 度：菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成最適溫度不同， 并隨菌種不同而異； 溶 氧：不同氨基酸發(fā)酵有不同要求； 消沫劑：玉米油、豆油或化學(xué)合成消沫劑。一、氨基酸生產(chǎn)工藝控制4、氨基酸分離純化 過(guò)濾：板框； 提?。旱入婞c(diǎn)沉淀； 脫色：活性碳，（過(guò)濾除活性碳）； 精制：離子交換或重結(jié)晶法。二、氨基酸（賴氨酸）生產(chǎn)工藝重點(diǎn)： 賴氨酸生物合成途徑及代謝調(diào)節(jié)機(jī)制； 酵母和霉菌的賴氨酸生物合成途徑和調(diào)節(jié)機(jī)制； 賴氨酸生產(chǎn)菌的育

19、種途徑。 難點(diǎn)： 天冬氨酸族氨基酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制。二、氨基酸生產(chǎn)工藝 氨基酸本身的合成在不同生物體中，有較大的差異，然而許多氨基酸的合成途徑在不同生物體中也有共同之處。 按照起始物可將氨基酸的合成分成幾個(gè)家族： 谷氨酸族（-酮戊二酸族） 包括：谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、賴氨酸和脯氨酸； 丙酮酸族 包括：丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸； 天冬氨酸族（早酰乙酸族） 包括：天冬氨酸、天冬酰胺、蘇氨酸和異亮氨酸； 磷酸甘油酸族 包括：甘氨酸、絲氨酸和半胱氨酸； 芳香族 包括：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸； 另外，組氨酸的合成為單獨(dú)的一條途徑。氨基酸的生物合成1、天冬氨酸族生物合成途徑 天冬氨酸族氨基酸合成

20、可以以草酰乙酸或天冬氨酸為原料，合成蘇氨酸、蛋氨酸和異亮氨酸。天冬酰氨 甲硫氨酸 琥珀酰高絲氨酸 合成酶草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸天冬氨酸-半醛高絲氨酸蘇氨酸 異亮氨酸 DAP合成酶 二氨基庚二酸賴氨酸2、天冬氨酸族生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制 在細(xì)菌中，雖然天冬氨酸族氨基酸生物合成途徑是相同的，但是其代謝調(diào)節(jié)機(jī)制是多種多樣的。1）大腸桿菌K12(同功酶調(diào)節(jié))天冬氨酸激酶(三個(gè))天冬氨酸-半醛脫氫酶(兩個(gè)) DDP合成酶（賴氨酸分支的第一個(gè)酶）高絲氨酸合成酶（HD）（通向蘇氨酸、蛋氨酸分支的第一個(gè)酶）2、天冬氨酸族生物合成的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制2）黃色短桿菌(協(xié)同反饋抑制) 其賴氨酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制比大腸

21、桿菌簡(jiǎn)單，其天冬氨酸激酶只有一種，該酶具有兩個(gè)變構(gòu)部位，可以與終產(chǎn)物結(jié)合，當(dāng)兩種終產(chǎn)物同時(shí)過(guò)量時(shí)，該酶活性受到抑制。3）乳糖發(fā)酵短桿菌賴氨酸合成調(diào)節(jié)3、酵母和霉菌的賴氨酸生物合成途徑 就賴氨酸合成途徑來(lái)講，不同種類的微生物途徑不同，可以歸納為兩條途徑： 1）為經(jīng)過(guò)二氨基庚二酸的生物合成途 徑，如細(xì)菌，DAP； 2）是AAA，酵母菌、霉菌經(jīng)過(guò)-氨基己 二酸AAA途徑合成賴氨酸。4、氨基酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制 反饋抑制與優(yōu)先合成 氨基酸生物合成的基本調(diào)節(jié)機(jī)制有反饋抑制與在合成途徑分支點(diǎn)處的優(yōu)先合成。 反饋抑制：ABCD E D 優(yōu)先合成：ABC F G5、其他特殊的控制機(jī)制 1）終產(chǎn)物控制 催化分支

22、合成途徑共同部分的初始酶，在僅一種氨基酸終產(chǎn)物過(guò)剩時(shí)，完全不受或微弱或部分地反饋抑制（或阻遏），只是在多數(shù)終產(chǎn)物共存下才強(qiáng)烈地控制。有以下幾種情況： 協(xié)同（或多價(jià)）反饋抑制 合作（或增效）反饋抑制 同功酶控制 積累反饋抑制5、其他特殊的控制機(jī)制2）順序控制： E D ABC F GA B C D6、賴氨酸生產(chǎn)菌的育種途徑出發(fā)菌株的選擇： 要求代謝比較簡(jiǎn)單的細(xì)菌（如黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌、乳酸發(fā)酵短桿菌等）1）優(yōu)先合成的轉(zhuǎn)換：滲漏缺陷型的選育。2）切斷支路代謝：營(yíng)養(yǎng)缺陷型的選育。3）抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的選育（代謝調(diào)節(jié)突變）。6、賴氨酸生產(chǎn)菌的育種途徑4）代謝互鎖 解除代謝互鎖的方法： 選育亮氨

23、酸缺陷型菌株，或者以抗AEC的賴氨酸的生產(chǎn)菌為出發(fā)菌株，經(jīng)誘變得到抗AEC兼亮氨酸缺陷型菌株。 選育抗亮氨酸結(jié)構(gòu)類似物的突變株，從遺傳上解除亮氨酸對(duì)DAP合成酶的阻遏。 選育對(duì)苯醌或喹啉衍生物敏感菌株，這是一種尋找亮氨酸滲漏缺陷型菌株的有效方法。6、賴氨酸生產(chǎn)菌的育種途徑5）增加前體物的生物合成和阻塞產(chǎn)物的生成： 方法： 選育丙氨酸缺陷型； 選育抗天冬氨酸結(jié)構(gòu)類似物突變株； 選育適宜的活性比突變株；6）改變細(xì)胞膜的透過(guò)性7）選育溫度敏感突變株8）應(yīng)用細(xì)胞工程和遺傳工程育種9）防止高產(chǎn)菌株回復(fù)突變7、賴氨酸生物合成途徑大腸桿菌的賴氨酸生物合成途徑：圖23-28、賴氨酸發(fā)酵條件控制溶氧：特別重要，

24、不足，會(huì)使賴氨酸 生產(chǎn)受到不可逆抑制；PH：通過(guò)補(bǔ)加氨水來(lái)控制；溫度：32；前體：甘氨酸或絲氨酸。（短小假單胞菌）三、異亮氨酸、亮氨酸生產(chǎn)工藝1、異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸的生物合成途徑： 圖23-4 2、異亮氨酸發(fā)酵兩種方法：添加前體發(fā)酵法和直接發(fā)酵法添加前體發(fā)酵法： 蘇氨酸脫水酶受異亮氨酸的反饋抑制； 添加前體物質(zhì)D-蘇氨酸、-酮基異戊酸； 繞過(guò)異亮氨酸對(duì)蘇氨酸脫水酶的反饋抑制。直接發(fā)酵法： 抗反饋調(diào)節(jié)突變株，解除對(duì)蘇氨酸脫水酶的反饋抑制。3、亮氨酸發(fā)酵亮氨酸高產(chǎn)菌株的選育：1）選育-酮基異丁酸抗性突變株，解除對(duì)異亮氨 酸、亮氨酸和纈氨酸生物合成酶系的阻遏作用；2）選育異亮氨酸缺陷型回復(fù)突變

25、株， 其-異丙基蘋果酸合成酶不再受亮氨酸的反饋抑制；3）-噻唑抗性兼蛋氨酸、異亮氨酸雙重缺陷型突變株，用于亮氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)。第五節(jié) 污水的生物處理污水包括：1、水體的污染富營(yíng)養(yǎng)化；2、傳染性病源體的污染；3、有毒化合物的污染；4、高分子難降解化合物的污染；5、重金屬如鉻、鎘、鉛、汞、硒等的污染；6、放射性物質(zhì)的污染。污水生物處理的主要方向 污水的處理有生物、化學(xué)和物理方法。 目前，污水生物處理的主要方向是富營(yíng)養(yǎng)化、有毒及高分子難降解化合物的污染。 水的富營(yíng)養(yǎng)化是危害最廣、最大的污染。 微生物處理法是最常用、最有效、最關(guān)鍵的處理方法，目前已在生活污水、生產(chǎn)污水的處理上得到廣泛應(yīng)用。 通過(guò)構(gòu)建具有多種特殊功能高效降解力的“工程菌”，過(guò)去一直公認(rèn)難被