第八章 天冬氨酸族氨基酸发酵机制

1.目前国内谷氨酸提取工艺主要有；等电点法、离子交换法和等电点-离子交法。

2.谷氨酸等电点为pH3.22 ，其溶解度受温度影响较大（较大、较小），其结晶型有2种，分为α-型结晶和β-型结晶，其中不易沉降分离的是β-型结晶型。

3.国内谷氨酸生产的碳源原料主要有淀粉糖和糖蜜两类，国内谷氨酸产生菌大多数为生物素（维生素H 或VH）缺陷型4.在生物合成氨基酸途径中，谷氨酸是谷氨酰胺（Gln）/鸟氨酸（Orn）/瓜氨酸（Cit）/精氨酸（Arg）（填氨基酸的名称，一种即可，下同）的前体，苏氨酸是异亮氨酸（Ile）的前体;.分枝酸是色氨酸（Trp）的前体。

5.谷氨酸的实际生产中，要求上柱发酵液的pH值控制在5.0～5.5 即可；上柱时，逆上柱流速控制在2～3 m3/(m3·h)，顺上柱流速控制在1.5～2. 0 m3/(m3·h)，同时注意控制流出的谷氨酸的量不要超过0.2 %，避免漏吸现象的发生。

6.氨基酸发酵产生菌种选育时，常规育种中一采用黄色短杆菌和谷氨酸棒杆菌为出发菌株。

7.要提高谷氨酸发酵产率，可以从选育高产菌种、采用流加液氨培养二级种子、采用大种量、高生物素、高初糖、连续流加高浓度糖的发酵工艺、通电发酵法、改进发酵设备、应用先进的计量和自控技术实现在线显示及自动操作等几个方面进行。

8.天冬氨酸族氨基酸生物合成共同途径上的第一个关键酶是天冬氨酸激酶（AK），在E.coli中，此酶由 3 种同工酶组成；从合成调节机制上看，天冬氨酸族氨基酸优先合成蛋氨酸（Met）；在苏氨酸合成途径中，苏氨酸反馈抑制高丝氨酸脱氢酶（HD）三.名词解释（每题2分，共12分）1.末端产物阻遏:是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。

2.代谢调控:在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的某一代谢产物，常人为地打破微生物细胞内的自动代谢调节机制，使代谢朝人们所希望的方向进行。

⽣物⼯艺原理习题集《⽣物⼯艺原理》⼀、名词解释（共5题，每题3分，共15分）诱变选育⾃然选育⽣理碱性物质⽣理酸性物质前体⽣长因⼦产物促进剂代谢控制发酵巴斯德效应葡萄糖效应初级代谢产物次级代谢产物临界溶氧浓度发酵热⼆、填空题（，共20空，每空0.5分，共10分）1．⾃然界分离微⽣物的⼀般操作是_______________、_______________、________________、_________________________________。

2．从环境中分离⽬的微⽣物时，进⾏富集的⽬的是________________________________。

3．菌种选育分⼦改造的⽬的是_______________、______________、_________________、_____________、_________________。

4．培养基成分选择的原则是________________、________________、______________________、______________________________。

5．种⼦扩⼤培养的⽬的是_____________、_______________________、_______________________与要求__________________、_________________、_________________、____________________________。

6．种⼦扩⼤培养的⼀般步骤__________________、_________________、_______________________、_____________________________________。

7．在酿酒过程中影响杂醇油⽣成的原因是___________________、____________________、_______________________________________。

氨基酸合成路径解析氨基酸是构成蛋白质的基本单位，对于生命活动至关重要。

了解氨基酸的合成路径不仅有助于我们深入理解生物化学的基本原理，还在医学、农业等领域具有重要的应用价值。

氨基酸的合成可以分为两大类：从头合成和补救合成。

从头合成是指利用简单的前体物质，如碳水化合物、无机氮等，通过一系列酶促反应逐步合成氨基酸。

补救合成则是利用已有的氨基酸或其降解产物重新合成所需的氨基酸。

首先来谈谈一些常见氨基酸的从头合成路径。

比如，丙氨酸的合成相对简单。

它可以由丙酮酸在谷丙转氨酶的催化下，与谷氨酸进行转氨基反应而生成。

谷氨酸的合成较为复杂。

在植物和微生物中，谷氨酸是通过谷氨酸脱氢酶催化α酮戊二酸的还原氨基化反应来合成的。

这个过程中，需要氨作为氮源，同时还原型辅酶Ⅱ（NADPH）提供氢。

赖氨酸的合成路径则涉及多个步骤和多种酶。

在细菌中，赖氨酸的合成起始于天冬氨酸，经过一系列反应生成高丝氨酸，然后再转化为二氨基庚二酸，最终形成赖氨酸。

对于芳香族氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，它们的合成前体是赤藓糖-4-磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸。

这两种物质经过一系列复杂的反应，逐步形成芳香环结构，最终合成相应的氨基酸。

在氨基酸的合成过程中，关键的因素包括前体物质的供应、酶的活性以及代谢调节。

前体物质的充足供应是保证氨基酸合成的基础。

而酶的活性则直接影响反应的速率和效率。

代谢调节在氨基酸合成中起着至关重要的作用。

细胞通过多种方式对氨基酸的合成进行调节，以确保合成的氨基酸能够满足需求，同时避免过度合成造成浪费。

例如，通过反馈抑制机制，当细胞内某种氨基酸的浓度达到一定水平时，会抑制其合成途径中关键酶的活性，从而减少该氨基酸的合成。

除了从头合成，补救合成也在维持细胞内氨基酸的平衡中发挥着作用。

例如，嘌呤核苷酸循环可以将天冬氨酸转化为延胡索酸和氨，氨可以用于合成其他氨基酸。

在医学领域，对氨基酸合成路径的研究有助于理解某些疾病的发病机制，并为药物研发提供靶点。

§第七章天冬氨酸族氨基酸发酵机制第一节天冬氨酸族氨基酸生物合成途径及代谢调节机制一、天冬氨酸族氨基酸生物合成途径GlucoseEMP丙酮酸草酰乙酸Asp天冬氨酸激酶(AK)天冬氨酰磷酸（asp-p）天冬氨酸β-半醛DDP合成酶（PS）高丝氨酸脱氢酶（HD）二羟吡啶羧酸（DDP）高丝氨酸（Hos）琥珀酰高丝氨酸合成酶高丝氨酸激酶二氨基庚二酸（DAP）琥珀酰高丝氨酸ThrLys 苏氨基酸脱氨酶Met Ile二、天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制1、大肠杆菌中天冬氨酸族氨基酸生物合成的调节机制GlucoseEMP丙酮酸草酰乙酸Asp(天冬氨酸激酶AK，同功酶)天冬氨酸磷酸（asp-p）天冬氨酸β-半醛（同功酶）二羟吡啶羧酸高丝氨酸（Hos）Lys琥珀酰高丝氨酸 O-磷酸高丝氨酸Met Thr大肠杆菌天冬氨酸族氨基酸代谢特点：生物合成途径要比黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌的代谢调控要复杂，其过程如下：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：几种在同一细胞中催化同一反应的酶，但其活性受不同代谢产物体调节。

2、谷氨酸棒杆菌，黄色短杆菌天冬氨酸族氨基酸生物合成的调控GlucoseEMP丙酮酸草酰乙酸Asp(天冬氨酸激酶，AK)天冬氨酸磷酸（asp-p）天冬氨酸β-半醛二羟吡啶羧酸高丝氨酸LysO-琥珀酰高丝氨酸 O-磷酸高氨酸Met Thr黄色短杆菌与大肠杆菌（E.coli）的区别：（1）天冬氨酸激酶（AK），在黄色短杆菌中是一个变构酶，并有两个活性中心，分别受Lys、Thr的协同反馈抑制（2）黄色短杆菌中，存在两个分支点的优先合成机制:P75如图所示），即优先合成Hos，然后再优先合成Met，当Met过量时，阻遏：催化Hos 琥珀酰高丝氨酸所需要的酶的合成（即，琥珀酰高丝氨酸合成酶），使代谢流向合成Thr的方向进行，当Thr过量时，反馈抑制：Asp-β-半醛 Hos所需要的酶的的活性（即高丝氨酸脱氢酶），使代谢流向Lys的合成上。