精氨酸容星易方勇肖軍

精氨酸精氨酸英文名arginine;縮寫(xiě)：Arg學(xué)名：2-氨基-5-胍基-戊酸L-精氨酸是蛋白質(zhì)合成中的編碼氨基酸，哺乳動(dòng)物必需氨基酸和生糖氨基酸。而D-精氨酸在自然界中尚未發(fā)現(xiàn)。精氨酸是一種α氨基酸，亦是20種普遍的自然氨基酸之一。一種復(fù)雜的氨基酸，在幼兒生長(zhǎng)期，精氨酸是一種必需氨基酸。精氨酸結(jié)構(gòu)式L―精氨酸的作用1.營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑，調(diào)味劑2.有一定的解毒作用3.有特殊的香味物質(zhì)4.可促進(jìn)傷口的愈合5.有免疫調(diào)節(jié)功能L-精氨酸提取的常用兩種方法強(qiáng)酸水解提取工藝生物發(fā)酵工藝

強(qiáng)酸水解提取法：以人、動(dòng)物（主要是豬）的毛發(fā)或者豬血原料。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、在國(guó)內(nèi)的毛發(fā)來(lái)源便宜、伴有胱氨酸同時(shí)產(chǎn)出（成本低）

缺點(diǎn)：對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、使用強(qiáng)酸等化學(xué)原料、有動(dòng)物性來(lái)源雜質(zhì)。

我國(guó)國(guó)內(nèi)都是采用的水解法提取精氨酸1.特殊沉淀法2.電滲析法3.離子交換法從毛發(fā)水解后制取的胱氨酸母液中提取L-精氨酸生物發(fā)酵工藝：以葡萄糖和玉米槳等為主原料優(yōu)點(diǎn)：采用全天然農(nóng)作物為原料，不使用動(dòng)物源材料、大規(guī)模生產(chǎn)具有成本優(yōu)勢(shì)。

缺點(diǎn)：技術(shù)含量高，工藝要求比較嚴(yán)格，投資相對(duì)較大。

L-精氨酸的生物合成途徑及代謝調(diào)節(jié)機(jī)制L-精氨酸代謝沒(méi)有分支途徑，從中間代謝產(chǎn)物谷氨酸直接合成終產(chǎn)物精氨酸共需8步反應(yīng)。目前，L-精氨酸合成路徑有3條：Ⅰ型途徑：在大腸桿菌、枯草芽孢桿菌中在氨基甲酰磷酸和天冬氨酸作用下生成L-精氨酸。此途徑的第1個(gè)酶為關(guān)鍵酶，受L-精氨酸的反饋抑制和阻遏，其他的酶受其阻遏。Ⅱ型途徑與Ⅰ型途徑不同處是多了1個(gè)乙?；h(huán)反應(yīng)。該途徑的關(guān)鍵酶是第2個(gè)酶——N-乙酰谷氨酸激酶，受終產(chǎn)物精氨酸的反饋抑制和阻遏。精氨酸合成途徑關(guān)鍵處是氨基甲酰磷酸合成。氨基甲酰磷酸合成的關(guān)鍵酶——氨基甲酰磷酸合成酶有3個(gè)獨(dú)立的酶活位點(diǎn)，受UMP和鳥(niǎo)嘌呤的變構(gòu)調(diào)節(jié)。合成精氨酸的第3條途徑，為典型的鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)移酶依賴(lài)途徑。N-乙酰鳥(niǎo)氨酸和氨基甲酰磷酸在氨基甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶作用下，生成N-乙酰瓜氨酸，再經(jīng)脫乙?；晒习彼?，進(jìn)而合成精氨酸。發(fā)酵的代謝控制育種策略高產(chǎn)菌育種要點(diǎn)：1.解除菌體自身的反饋調(diào)節(jié)2.增加前體物的合成3.切斷進(jìn)一步代謝的途徑由突變菌種發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸1.好田，谷氨酸棒桿菌的突變株；2.久保田，黃色短桿菌等抗性株；3.木柱，枯草桿菌誘變出ArgHxr突變株4.路志強(qiáng)，鈍齒棒桿菌誘變鈍齒棒桿菌的選育材料與方法：1.菌株，培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件2.誘變方法和突變株的篩選4.有機(jī)酸的測(cè)定（采用高效液相色譜儀）5.氨基酸的測(cè)定（采用氨基酸分析儀）代謝途徑的的分析及育種策略1.代謝途徑分析2.育種策略的提出3.高產(chǎn)Arg的突變株YDM403的獲得4.菌株YD8與菌株YDM403的發(fā)酵過(guò)程的比較5.SMC抗性篩選Arg高產(chǎn)突變株的育種機(jī)制由轉(zhuǎn)導(dǎo)子發(fā)酵生產(chǎn)精氨酸發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：

1，精氨酸生物合成酶系受阻遏

2，N-乙酰谷氨酸合成酶活性受抑制

3，乙酰鳥(niǎo)氨酸分解能力受阻

4，缺陷型菌株利用性受阻分析問(wèn)題：

選育在賴(lài)氨酸存在時(shí)能夠利用乙酰賴(lài)氨酸生長(zhǎng)的Lysˉ菌株。則其精氨酸生物合成酶系的阻遏能解除。另外，野生菌株能夠以精氨酸或其脫羧產(chǎn)物---鯡精胺作唯一氮源生長(zhǎng)。Sr4(野生菌種)Arg分解能力缺失PA10212(ArD)PA2028(ArDˉ,LysA)Arg存在下，利用Nɑ―乙酰賴(lài)氨酸生長(zhǎng)PA3179（ArDˉ，LysA，ArgR）ArgA的轉(zhuǎn)導(dǎo)LysˉAT404(ArD,ArgR,ArgA)RA4240(proA/B,ArgD,ArgR,proA)ProˉPA1083(proA/B)RA2090(proA/B,ArgD)RA3236(proA/B,ArgD,ArgR)Proˉ回復(fù)ArgˉArg存在下的pro分泌（由黏質(zhì)賽氏桿菌轉(zhuǎn)導(dǎo)獲得精氨酸產(chǎn)生菌）解決問(wèn)題：

兩種突變菌株（PA3179，RA4240）各自具備生產(chǎn)菌株必備的部分性質(zhì)。PA3179具有兩個(gè)性質(zhì)，精氨酸分解能力欠缺性和精氨酸合成酶系解阻遏性。RA4240則具有對(duì)氨基酸反饋抑制脫羧的N-乙酰谷氨酸合成酶。這些特性的基因集中在一個(gè)菌株中，選育出優(yōu)良的精氨酸生產(chǎn)菌株。于是采用轉(zhuǎn)導(dǎo)法，以PA3179作受體菌株，以作供體菌株，以賴(lài)氨酸缺陷性作為標(biāo)記，進(jìn)行結(jié)構(gòu)基因Arg的轉(zhuǎn)導(dǎo)。

基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)精氨酸一：克隆基因，重組質(zhì)粒，導(dǎo)入宿主構(gòu)建出精氨酸工程菌株二：構(gòu)建穿梭質(zhì)粒，缺陷型菌株轉(zhuǎn)入遺傳信息國(guó)外氨基酸生產(chǎn)菌的研究傳統(tǒng)技術(shù)選育：日本最早開(kāi)始選育精氨酸生產(chǎn)菌，以傳統(tǒng)誘變選育為主，誘變方法多為化學(xué)誘變，前期主要用亞硝基胍（NTG）誘變，后期多用復(fù)合誘變選育。通過(guò)選育抗性結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，獲得精氨酸高產(chǎn)菌株。以黃色短桿菌或谷氨酸棒桿菌為出發(fā)菌株。國(guó)外精氨酸產(chǎn)生菌研究進(jìn)展1傳統(tǒng)選育技術(shù)選育：以化學(xué)誘變?yōu)橹鳎捌谥饕肗TG誘變，后期多用復(fù)合誘變選育。通過(guò)選育抗性就夠類(lèi)似物獲得精氨酸高產(chǎn)菌株。2基因工程育種：（1）Caldara等利用芯片雜交技術(shù)和PCR技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)的…

（2）Shi等用凝膠過(guò)濾色譜分析研究NAGS，第一次從晶體結(jié)構(gòu)分析它。（3）Ikeda等以三株谷氨酸棒桿菌突變株為