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中山大学硕士学位论文谷氨酰胺合成酶的基因表达和谷氨酰胺代谢途径的定向进化姓名：杜云平申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：刘建忠20070607 中山大学２００７届硕士学位论文杜云平了定向进化。
经亚硝基胍（ＮＴＧ）和紫外线诱变后，选用谷氨酰胺的结构类似物磺胺胍（ｓＧ）以及硫酸铵（（ＮＨ，）：Ｓ０，）筛选出四株具有两重抗性标记的谷氨酰胺高产菌株（产量分别为３１．３４９／Ｌ，３０．２８９／Ｌ，３０．６２ｇ／Ｌ和３１．８１ｇ／Ｌ）。
然后在青霉素Ｇ为０．６Ｕ，处理３ｈ的条件下去除谷氨酸棒杆菌的细胞壁，运用原生质体融合技术使具有不同正突变的多个全基因组进行随机重组。
经三轮的基因组重排，谷氨酰胺的产量达到４７．３５ｇ／Ｌ，提高４８．８５％，菌株命名为ｃｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ．ＳＨＵ３。
最后，我们对所获菌株：Ｃ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ－ＸＫ９９Ｅ－（ｉＳ和ＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ．ＳＨＵ３进行了５．Ｌ发酵罐的发酵实验。
在采用搅拌速率为８５０ｒｐｍ，通气量为１．５ＶＶＭ的条件下和初期脲量为１．５ｇ／Ｌ（摇瓶初脲量的３０％），在发酵中后期流加４５％的尿素达到控制ｐＨ维持在６．２左右，同时达到补充氮源的双重目的。
Ｃ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ－Ｘ１０９Ｅ－ＧＳ５－Ｌ发酵产量提高到６３．００ｇ／Ｌ，发酵周期缩短为２８ｈ，产率为２．Ｌ．２５ｇ．１／ｈ。
而ＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ＝ＳＨＵ３发酵产量提高到７４．８２９／Ｌ，发酵周期缩短为３６ｈ，产率为２．０８舀Ｌ．１／ｌＩ。
关键词：谷氨酸棒杆菌谷氨酰胺合成酶定向进化表达基因组重排Ⅱ中山大学２００７届硕士学位论文杜云平ＣｌｏｎｉｎｇａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅｇｅｎｅａｎｄｄｉｒｅｃｔｅｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｐａｔｈｗａｙｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｉｎＣｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＡＵＴＨＯＲ：ＹＵＮ．ＰＩＮＧＤＵＳＵＰＥＲⅥＯＲ：ＡＳＳＯＣＵⅡ１ＥＰｒｏｆ．Ｊ¨蝌．ＺＨＯＮＧＵＵ心ＯＲ：ＭＩＣＲＯＢＩＯＬＯＧＹＬ－Ｇｈｔａｍｉｎｅ（Ｌ－Ｇｈ）ｗａｓａｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｌｙｅｓｓｅｎｔｉａｌａｍｉｎｏａｃｉｄｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｏｃｕｒｅｔｈｅｄｉｓｅａｓｅｏｆｄｉｇｅｓｔｉｖｅｕｌｃｅｒａｎｄｔｈｅｂｒａｉｎｎｅｒｖｅａｓｏｎｅｋｉｎｄｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｎｕｔｒｉｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｍｉｓｉｎｇｍｅｄｉｃｉｎｅ．Ｓｉｎｃｅ１９７７，ＧｌｕｔａｍｉｎｅｈａｄｂｅｅｎｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎＪａｐａｎａｎｄＫｏｒｅａ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｈｔａｍｉｎｅｈａｄｒｅａｃｈｅｄｔｏ６０９．Ｌ－１ｉｎＪａｐａｎａｎｄ５０ｇ．Ｌ１ｉｎＫｏｒｅａｓｉｎｃｅｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆ１９９０ｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｈｔａｍｉｎｅｃｏｕｌｄｎｏｔｒｅａｃｈａｔｔｈｅｓｅｌｅｖｅｌｓｉｎＣｈｉｎａ．Ｉｎｏｕｒｓｔｕｄｙ，ａｆｔｅｒｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｎｇｔｈｅｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ（ＧＳ）ｇｅｎｅ，ｇｅｎｏｍｅｓｈｕｆｆｌｉｎｇｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｈｔａｍｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｗｅａｍｐｌｉｆｉｅｄｇＧＳｇｅｎｅｂｙＰＣＲａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｈｏｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｇｈｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅｇｅｎｅｏｆＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐｕｂｌｉｓｈｅｄｂｙＪａｋｏｂｙ．ＡｆｔｅｒｃｌｏｎｉｎｇｉｎｔｏｔｈｅｖｅｃｔｏｒｐＥＣ－ＸＫ９９Ｅ，ｔｈｅⅢ中山大学２００７届硕士学位论文牡云平ｒｅｓｕｌｔａｎｔｐｌａｓｍｉｄｗａｓｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｔｏＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｂｙｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎｆｏｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆ３％ｇｌｙｃｉｎｅａｎｄ２．５ｈｐｒｅ·ｃｕｌｔｕｒｅｔｉｍｅ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｔｗｏａｄｄｉｔｉｏｎａｌｆｒｅｅｚｅ／ｔｈａｗｃｙｃｌｅｓｏｆｃｅｌｌｓ，ｐｒｉｏｒｔｏｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｉｍｅｒｅａｃｈｅｄａｔ２４ｈ，ｗｅａｄｄｅｄ０．５ｍＭＩＰＴＧｆｏｒｉｎｄｕｃｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＧＳｇｅｎｅ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅｗａｓｅｎｈａｎｃｅｄｕｐｔｏ２６４％．ＴｈｉｓｂａｃｔｅｒｉｕｍｗａｓｎａｍｅｄＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ—ＸＫ９９Ｅ－ＧＳ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｄｉｒｅｃｔｅｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｐａｔｈｗａｙｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｉｎＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＷａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｇｅｎｏｍｅｓｈｕｆｆｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｃｅｌｌｓｗｅｒｅｍｏｓｔｌｙｇｒｏｗｎｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆ０．６ＵｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎＧｆｏｒ３ｈｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｔｈｅｃｅｌｌｗａｌｌｂｅｆｏｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｌｙｓｏｚｙｍｅ．ＴｈｅｎｗｅｆｕｓｅｄｔｈｅｐｒｏｔｏｐｌａｓｔｓｏｆＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｍｕｔａｇｅｎｉｚｅｄｗｉｔｈｎｉｔｒｏｓｏｇｕａｎｉｄｉｎｅａｎｄｔｈｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｇｌｕｔａｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｌｅｖｅｌｓｏｆ３１．３４ｇ／Ｌ，３０．２８ｇ／Ｌ，３０．６２ｇ／Ｌａｎｄ３１．８１ｇ／Ｌ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ａｆｔｅｒｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓｇｅｎｏｍｅｓｈｕｆｆｌｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｒｅａｃｈｅｄｔｏ４７．３５ｇ／ＬａｎｄＷａｓｅｎｈａｎｃｅｄｕｐｔｏ４８．８５％．ＴｈｉｓｂａｃｔｅｒｉｕｍＷａｓｎａｍｅｄＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ—ＳＨＵ３．Ｌａｓｔｂｕｔｎｏｔｌｅａｓｔ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｇｌｕｔａｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ－ＸＫ９９Ｅ－ＧＳａｎｄＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ—ＳＨＵ３ｉｎｔｈｅ５一Ｌｆｅｒｍｅｎｔｏｒｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｏｃｏｎｔｒｏｌｐＨｉｎｔｈｅｌａｔｅａｇｅｏｆＩＶ中山大学２００７届硕士学位论文杜云平ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｌａｙｅｄａｌｌｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｇｌｕｔａｍｉｎｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＷｈｅｎｐＨｏｆｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍｗａｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔａｂｏｕｔ６．２ｂｙｆｅｅｄｉｎｇ４５％ｕｒｅａａｆｔｅｒｉｔｎａｔｕｒａｌｌｙｄｒｏｐｐｅｄｔｏｔｈｉｓｐＨ，ｇｌｕｕａｍ〕ｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｄｔｏ６３．００ｇ／ＬｉｎＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ－ＸＫ９９Ｅ—ＧＳａｎｄ７４．８２ｇ／ＬｉｎＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ－ＳＨＵ３．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ’ｔｈｅｔｉｍｅｓｆｏｒｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ５０ｈｏｕｒｓｉｎｔｈｅＥｒｌｅｎｍｅｙｅｒｆｌａｓｋｔｏ２８ｈｏｕｒｓｉｎＣｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｐＥＣ－ＸＫ９９Ｅ－ＧＳａｎｄ３６ｈｏｕｒｓｉｎＣ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍＧ－ＳＨＵ３．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ，Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ，ｇｌｕｔａｍｉｎｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ（ＧＳ）。
植物乳杆菌Lp-G18谷氨酰胺合成酶活力发酵工艺优化徐煜;蒋德意;韩迪【摘要】植物乳杆菌是一种具有多种生物活性的益生菌,其中缓解肌肉疲劳和损伤能力的运动保健功能引起了市场的关注,这与其谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)的活力相关,目前尚缺乏对植物乳杆菌GS发酵工艺研究的报道.通过在培养基中添加L-谷氨酸、调整碳源以及改变金属离子质量浓度等方式提高植物乳杆菌Lp-G18发酵后的GS活力.得到优化培养基组成为:葡萄糖40 g/L(222 mmol/L)、七水硫酸镁4.92 g/L(20 mmol/L)、一水硫酸锰0.025 g/L、L-谷氨酸8.82 g/L(60 mmol/L)、蛋白胨10 g/L、牛肉浸粉10 g/L、酵母膏5 g/L、磷酸氢二钾2 g/L、柠檬酸氢二胺2 g/L、乙酸钠5 g/L、吐温-801 g/L.采用优化培养基发酵得到的GS活力比原基础MRS培养基培养条件下的酶活力提高了1.4倍.【期刊名称】《乳业科学与技术》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】5页(P13-17)【关键词】植物乳杆菌;谷氨酰胺;合成酶活力;发酵【作者】徐煜;蒋德意;韩迪【作者单位】润盈生物工程(上海)有限公司,上海 200436;润盈生物工程(上海)有限公司,上海 200436;润盈生物工程(上海)有限公司,上海 200436【正文语种】中文【中图分类】TS252.1乳杆菌是一类传统的、普遍被认为安全的益生菌，在酸乳、饮料、菌粉或泡菜中都有使用[1] 。
植物乳杆菌是常见的益生菌之一，具有良好的耐酸、耐胆盐能力，并具有许多益生功能，如调节肠道健康、抗氧化、抗真菌、预防便秘和腹泻、防治上呼吸道感染、抑制致病菌侵入和调节人体免疫等作用[2] 。
同时，植物乳杆菌还具有运动保健功能，具有缓解肌肉疲劳和损伤的能力[3] 。
植物乳杆菌缓解肌肉疲劳及损伤的能力与其谷氨酰胺的合成能力相关。
谷氨酰胺研究进展L-谷氨酰胺( Gln)是由L-谷氨酸和氨化合而成的, 与谷氨酸一样也是20种氨基酸中的一种。
1883年Schulze从甜菜汁中发现了Gln。
后来又先后从发芽种子及蛋白质中检出。
1935 年, Hans Kerbs首次发现哺乳动物肾脏合成和分解L-Gln的能力, 人们开始逐渐了解它的作用。
并在随后的研究中, Kerbs强调多数氨基酸都有多种功能, 但L-Gln的功能是最丰富的。
1955年, Harry Eagle综述了哺乳动物细胞的G ln营养需要, 并强调了它是一种很重要的营养素。
近年来, 随着人们对L-Gln的生理、生化、临床等方面研究的深入和发展,Gln对生命的重要性正日渐突出, 被认为是目前所知道的最重要的氨基酸之一, 并被称之为条件性必需氨基酸, 也是一种极有发展前途的新药。
L-谷氨酰胺的理化性质L-谷氨酰胺(L-glutamine，L-Gln)是L-谷氨酸的γ-羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸（图1），相对分子质量146.15，熔点185℃(分解)，晶体呈白色斜方或粉末状，结晶状态下稳定，无臭，稍有甜味，溶于水(水溶液呈酸性) ，等电点5.65，几乎不溶于乙醇和乙醚。
L-Gln 属中性氨基酸，在偏酸、偏碱及较高温度下易分解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸。
图1 L-谷氨酰胺分子结构L-谷氨酰胺的生理特性L-谷氨酰胺是构成人体蛋白质所必需的20种氨基酸之一, 是机体含量最丰富的氨基酸, 占全部游离氨基酸60%以上，主要储存在脑、骨骼肌和血液中, 具有很广泛的生理作用: (1)维持机体免疫功能。
现有资料表明谷氨酰胺不仅是淋巴细胞和巨噬细胞的重要能量物质, 甚至可能是各种免疫细胞的主要能源物质。
小肠作为人体重要的最大免疫器官, 是利用L-谷氨酰胺的主要器官, 它的吸收细胞以很高的速率利用谷氨酰胺, 说明谷氨酰胺在机体免疫中发挥着十分重要的作用。
(2)调节蛋白质的合成和分解。
谷氨酰胺是蛋白质合成的重要调节剂, 在运动中可以调节蛋白质合成和降低肌肉蛋白质的分解, 从而维持机体的生理功能。
微生物谷氨酰胺转胺酶（MTG）发酵中试条件优化的研究在本文中,以10升生物反应器为研究基础,对影响微生物谷氨酰胺转胺酶（MTG）合成的操作条件如搅拌和转速以及发酵条件的影响因子如溶解氧和pH 值进行一定的研究,在此研究基础上进行了初步的葡萄糖补料和放大实验研究,最后根据本实验室的发酵体系,在优化好的条件基础上建立了一个包括三个数学方程的MTG分批发酵的动力学模型,其主要结果如下: 1.在摇瓶的基础上,用不同培养基来研究MTG分批发酵的动力学关系,研究表明,MTG分批发酵中细胞生长与产物合成是一种偶联与非偶联的复合模型,产物合成与底物（碳源）消耗是一种直接利用的关系,为进一步的实验研究提供了一定的理论参考。
2.在10升的生物反应器上,对搅拌转速和通气量进行了一定的研究,在本文中350rpm的搅拌转速对细胞生长和产物合成是比较有利的,1.0vvm左右的通气量对细胞生长和产物合成是比较有利的。
最后对通气量和搅拌转速进行了一定的混合,在10升的生物反应器上,在0h-8h前搅拌转速为250rpm,通气为0.6vvm左右,在8h-32h之间,搅拌转速为350rpm,通气为1.0vvm左右,在32h后,搅拌转速为250rpm,通气为0.7vvm左右。
MTG在47小时达到4.36(u.ml<sup>-1</sup>),生物得率系数为1.545(g.g<sup>-1</sup>)。
3.在对MTG自然分批发酵时溶解氧浓度的变化情况分析下,在本文中,在发酵前期高的溶解氧浓度（30%）对细胞的生长和产物的合成都是比较有利的,在发酵后期,低的溶解氧浓度（10%）对提高MTG的量和延长微生物细胞的代谢时间是有效的。
最后对整个发酵过程的溶解氧浓度进行一定的分阶段控制的策略,结果表明,把DO分阶段的控制（前32小时控制在30%左右,32小时后控制在10%左右）这一组合比较合适。
谷氨酸的代谢与调控谷氨酸是一种常见的氨基酸，在人体代谢中扮演重要的角色。
它的代谢和调控涉及到多个生化通路和物质，如谷氨酰胺、谷酰胺和氨基酸转运体等。
本文将从谷氨酸的合成、降解和利用等方面介绍其代谢与调控。
谷氨酸的合成路径涉及到多个步骤，其中最重要的是谷氨酸合成酶的催化作用。
该酶能够将谷氨酰胺和α-酮戊二酸反应生成谷氨酸和谷酰胺。
谷氨酸合成酶需要蛋白激酶A、活性多肽和NADPH等协同作用，才能够保持其正常的催化活性。
除了合成，谷氨酸的降解也是人体代谢中的一个重要环节。
人体中谷氨酸降解主要通过转化成脱氨酶谷酰胺酶的作用完成，该酶能够将谷氨酸转化成α-酮戊二酸和氨基氮。
在这个过程中，谷氨酸转运体则扮演了重要的运输作用，将谷氨酸转运到靶细胞或组织中，完成降解反应的催化。
谷氨酸的利用主要体现在人体代谢中的多个生化通路中。
例如，谷氨酸可以参与氧化应激反应和葡萄糖产生反应，后者主要发生在肝脏和小肠等组织中。
谷氨酸还可以参与尿素循环和酮体生成等反应，这些反应通常发生在骨骼肌和肝脏等组织中。
除了谷氨酸的基本代谢通路，人体中还存在多种调控因子，可以调节谷氨酸合成和降解的速率。
例如，蛋白激酶A可以激活谷氨酸合成酶，从而增加谷氨酸合成速率；而一些激素和细胞因子则可以抑制谷氨酸合成酶和谷氨酸转运体的活性，从而减缓谷氨酸的利用速率。
此外，环境和生活方式也会对谷氨酸的代谢和调控产生影响。
例如，人体遭受长期的营养不良和蛋白质饥饿时，谷氨酸合成会增加，而降解则相应减少。
另外，体育锻炼和运动也会对谷氨酸的代谢和调控产生影响，可以增加其利用速率和降解速率。
综上所述，谷氨酸的代谢和调控是人体代谢中的重要环节。
在人体不同的组织和生化通路中，其功能各异，但均与谷氨酸的合成、降解和利用密切相关。
人体内存在多种调控因子，可以影响谷氨酸的代谢速率和方向，这些调控因子不仅来自于体内的生物学过程，也受到环境和生活方式的影响。
水稻谷氨酸合成途径调控机制研究水稻作为我国主要的粮食作物之一，其高产、优质的培育一直是农业科技工作者们不断探索的方向。
其中，水稻谷氨酸的合成是影响水稻产量和质量的关键环节之一。
本文将详细探讨水稻谷氨酸合成途径的调控机制研究。
一、水稻谷氨酸的合成途径谷氨酸是水稻中重要的生理活性物质之一，具有促进植物的生长发育、提高植物对环境逆境的抗性和改善植物对环境污染物的耐受力等多种生理功能。
水稻谷氨酸的合成是一个复杂的代谢过程，包括多个关键酶和中间产物参与其中。
水稻谷氨酸合成的途径如下图所示：（图片）在水稻谷氨酸的合成途径中，谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）是两个重要的酶，分别推动谷氨酸途径中的第一阶段和第二阶段反应。
GS参与了谷氨酰胺的合成，是水稻植物体内氨基氮的主要来源。
而GOGAT则利用从GS反应中生成的谷氨酰胺回收氨，同时将谷氨酸合成所需的碳源和氮源连接起来。
此外，谷氨酸同源物转移酶（GPT）和谷氨酸脱氨酶（GDH）等也参与了谷氨酸合成途径中的反应过程。
二、水稻谷氨酸合成途径的调控机制水稻谷氨酸的合成途径受到多种因素的调控，包括内源和外源因素。
内源因素主要指水稻本身激素、信号分子等内源物质对谷氨酸合成途径的调节，外源因素则包括环境温度、光质、营养等外部因素对谷氨酸合成途径的调控。
1.内源调控内源因素对水稻谷氨酸合成途径的调控机制复杂多样。
目前，研究表明ABA是水稻干旱胁迫时调控谷氨酰胺代谢途径的重要激素之一。
ABA能够通过抑制GS和GOGAT的表达，从而降低谷氨酰胺的合成和谷氨酸的转化。
此外，茉莉酸、γ-氨基丁酸和乙烯等激素也参与了水稻谷氨酸合成途径的调控。
2.外源调控水稻谷氨酸合成途径的外源调控主要包括温度、光质和营养等因素。
水稻的生长和谷氨酸代谢是受温度影响很大的代谢过程之一。
研究表明，低温对于水稻GS的表达和活性具有抑制作用，而高温则会提高水稻GS的活性和转化率。
此外，水稻中光质也对谷氨酸合成途径产生影响。
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谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数摘要：谷氨酸非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，谷氨酸能与血氨结合生成谷酰胺，接触组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，另外谷氨酸单钠盐有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
关键词：谷氨酸发酵影响因素工艺控制谷氨酸发酵主要原料有淀粉、甘蔗蜜糖、甜菜蜜糖等，国内多以淀粉为原料生产谷氨酸。
谷氨可通过谷氨酸生产菌在代谢过程中合成，这是一个复杂的过程，第一步是将原料淀粉水解成糖，即糖化作用，第二步是将糖在谷氨酸菌的作用下发酵成谷氨酸。
由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径：一、谷氨酸的生物合成途径主要有EMP途径、HM途径、TCA途径、乙醛酸循环、伍德—沃克反应等。
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。
当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。
因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。
二、谷氨酸生产菌的生化特征有：1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶；2、a—酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有利于a—酮戊二酸的蓄积；3、异柠檬酸脱氢酶活力很强，而异柠檬酸裂解酶的活性不能太强，这样有利于谷氨酸前提物a—酮戊二酸的合成，满足合成谷氨酸的需要；4、谷氨酸脱氢酶的活力高，这样有利于谷氨酸的合成；5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化的能力要求弱；6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，利于谷氨酸的蓄积。
三、谷氨酸发酵工艺谷氨酸生产菌能在菌体外大量积累谷氨酸是由于菌体代谢调节处于异常状态，只有具特异性生理特征的菌体才能大量积累谷氨酸，这样的菌体对环境条件是敏感。
谷氨酸发酵是建立在容易变动的代谢平衡上，是受多种条件支配的。
代谢控制发酵的原理及应用1. 引言发酵作为一种重要的工业生产过程，广泛应用于食品工业、制药工业、化工工业等领域。
控制发酵过程中的代谢反应是提高发酵产物得率和质量的关键。
本文将介绍代谢控制发酵的原理及其在实际应用中的意义。
2. 代谢控制发酵的原理2.1 代谢途径代谢途径是细胞内各种代谢酶反应所组成的网络。
通过对代谢途径进行控制，可以实现对发酵过程中代谢产物的合成与降解的调控。
•代谢途径的分类：–糖代谢途径：通过调节糖酵解和糖异生途径的活性，实现对碳源代谢的控制。
–脂肪代谢途径：调节脂肪酸合成和降解途径，影响发酵产物的合成。
–氨基酸代谢途径：调控氨基酸的合成和降解，影响蛋白质合成和产物生成。
–核苷酸代谢途径：控制DNA和RNA的合成，对生物体的生长和发育起到重要作用。
2.2 代谢调控策略代谢调控策略是通过对代谢途径内关键酶的调控，实现对代谢产物合成和降解速率的调控。
•调控策略的分类：–底物浓度调控：通过调节底物浓度，影响酶催化反应速率，进而控制代谢产物的生成。
–反馈抑制：通过代谢产物对酶活性的抑制，调节代谢途径内各个酶的活性，从而控制代谢产物的生成。
–遗传调控：通过改变生物体内部基因表达水平，调节代谢途径内酶的含量，进而影响代谢产物的合成速率。
–外部条件调控：例如温度、pH值等环境条件的调控，对代谢产物合成有重要影响。
3. 代谢控制发酵的应用3.1 食品工业在食品工业中，利用代谢控制发酵技术可以实现食品添加剂、发酵食品等的生产。
•食品添加剂的生产：通过控制微生物发酵过程中的代谢途径和代谢产物的合成，可以高效生产食品添加剂，如谷氨酰胺、谷氨酰胺钠等。
•发酵食品的生产：利用代谢控制发酵技术，可以生产出口感好、品质优良的发酵食品，如酸奶、面包等。
3.2 制药工业代谢控制发酵技术在制药工业中有着广泛应用。
•抗生素的生产：通过调控微生物发酵过程中底物浓度、代谢途径和酶活性，可提高抗生素的产量和质量。
•生物药物的生产：通过遗传调控和代谢途径调控，可以实现生物药物的高效合成，如重组人胰岛素和重组人生长激素等。
