1、第五章 氨基酸發(fā)酵機(jī)制（四、五、六） 第四節(jié) 色氨酸發(fā)酵機(jī)制一、色氨酸的合成途徑包括色氨酸在內(nèi)的芳香族氨基酸都是經(jīng)過(guò)分枝酸進(jìn)一步合成的。 以色氨酸為代表的芳香族氨基酸微生物發(fā)酵法分為微生物直接發(fā)酵法、添加中間體（吲哚、氨茴酸等）的微生物轉(zhuǎn)化法和微生物酶轉(zhuǎn)化法（將吲哚、絲氨酸等轉(zhuǎn)化而成）。第五章 氨基酸發(fā)酵機(jī)制（四、五、六） 第四節(jié) 色氨酸發(fā)酵機(jī)PEP +4-磷酸赤蘚糖DAHP合成酶3-脫氧-D-阿拉伯糖型庚酮糖酸-7-磷酸（DAHP）莽草酸分支酸預(yù)苯酸（PPA）PPA脫氫酶苯丙酮酸苯丙氨酸對(duì)羥基苯丙酮酸酪氨酸PPA脫水酶維生素K輔酶Q氨茴酸色氨酸氨茴酸合成酶色氨酸合成酶PRPP氨茴酸轉(zhuǎn)移酶表示

2、優(yōu)先合成PEP +4-磷酸赤蘚糖DAHP合成酶3-脫氧-D-阿拉伯糖二、色氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制DAHP分支酸預(yù)苯酸苯丙酮酸苯丙氨酸PEP+E-4-P酪氨酸對(duì)羥基苯丙氨酸鄰氨基苯甲酸5-P-核糖鄰氨基苯甲酸吲哚-3-甘油磷酸色氨酸DAHP合成酶分支酸變位酶PPA脫氫酶PPA脫水酶氨茴酸合成酶大腸桿菌中芳香族氨基酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制反饋?zhàn)瓒舴答佉种仆っ?第一步反應(yīng))二、色氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制DAHP分支酸預(yù)苯酸苯丙酮酸苯丙1、 大腸桿菌DAHP合成酶的調(diào)節(jié)DHAP合成酶催化合成芳香族氨基酸的共同途徑中第一步反應(yīng)DAHP合成酶（DS）有三種同工酶。DS受苯丙氨酸反饋抑制DS受色氨酸反饋?zhàn)瓒鬌S受

3、酪氨酸反饋抑制 枯草芽孢桿菌中只有一種DAHP合成酶，受順序反饋抑制。1、 大腸桿菌DAHP合成酶的調(diào)節(jié)DHAP合成酶2、分支酸變位酶調(diào)節(jié)催化苯丙氨酸和酪氨酸生物合成的分支途徑第一步反應(yīng)分支酸變位酶（CM），也有兩個(gè)同工酶CM受苯丙氨酸反饋抑制CM受苯丙氨酸反饋抑制2、分支酸變位酶調(diào)節(jié)3、色氨酸生物合成分支途徑中催化第一步反應(yīng)的酶的調(diào)節(jié)鄰氨基苯甲酸（氨茴酸）合成酶（AS）受色氨酸反饋抑制同時(shí)色氨酸對(duì)自身合成途徑中的酶的合成有阻遏作用。3、色氨酸生物合成分支途徑中催化第一步反應(yīng)的酶的調(diào)節(jié)谷氨酸棒桿菌色氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制DAHP分支酸預(yù)苯酸苯丙酮酸苯丙氨酸PEP+E-4-P酪氨酸對(duì)羥基苯丙氨酸

4、鄰氨基苯甲酸5-P-核糖鄰氨基苯甲酸吲哚-3-甘油磷酸色氨酸DAHP合成酶分支酸變位酶氨茴酸合成酶 PPA脫氫酶 PPA脫水酶大腸桿菌中芳香族氨基酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制反饋?zhàn)瓒舴答佉种撇糠忠种萍せ罟劝彼岚魲U菌色氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制DAHP分支酸預(yù)苯酸苯丙受調(diào)控的關(guān)鍵酶DAHP合成酶（DS）分支酸變位酶（CM）預(yù)苯酸脫氫酶（PD）預(yù)苯酸脫水酶（PT）氨茴酸合成酶（AS）受調(diào)控的關(guān)鍵酶DAHP合成酶（DS）DAHP合成酶（DS）:受L-Phe和L-Tyr的協(xié)同反饋抑制。L-Trp能增強(qiáng)這種作用。三種氨基酸同時(shí)存在最大抑制作用接近90%。DAHP合成酶（DS）:受L-Phe和L-Tyr的協(xié)同反饋抑分支

5、酸變位酶（CM）：第一個(gè)分支點(diǎn)處 受L-Phe和L-Tyr的部分抑制，（0.1mmol/L時(shí)的抑制作用分別達(dá)到90%和50%）。為L(zhǎng)-Phe所阻遏（0.1mmol/L Phe和L-Tyr同時(shí)存在時(shí)完全抑制該酶） 。L-Trp能激活該酶，并能恢復(fù)由前兩者抑制的活性。對(duì)分支酸的Km=2.910-3 mol，低于氨茴酸合成酶對(duì)分支酸的Km（6.2510-3 mol）分支酸變位酶（CM）：第一個(gè)分支點(diǎn)處 受L-Phe和L-Ty氨茴酸合成酶（AS）：第一個(gè)分支點(diǎn)處 受L-Trp的強(qiáng)烈抑制為L(zhǎng)-Trp所阻遏L-TrP與分支酸是競(jìng)爭(zhēng)性的，與谷氨酰胺是非競(jìng)爭(zhēng)性的。氨茴酸合成酶（AS）：第一個(gè)分支點(diǎn)處 受L-T

6、rp的強(qiáng)烈抑制黃色短桿菌芳香族氨基酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制 DHAP分支酸預(yù)苯酸氨茴酸對(duì)羥基苯丙酮酸苯丙酮酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸PEP+E-4-P反饋抑制部分反饋抑制優(yōu)先合成激活DAHP合成酶分支酸變位酶氨茴酸合成酶 PPA脫氫酶 PPA脫水酶黃色短桿菌芳香族氨基酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制 DHAP分支酸預(yù)苯酸調(diào)節(jié)特點(diǎn):優(yōu)先合成 第一個(gè)分支點(diǎn)處分支酸變位酶(CM)的活性= 2倍氨茴酸合成酶(AS)活性。氨茴酸合成酶(AS)對(duì)分支酸親和力100倍分支酸變位酶(CM) 。第二個(gè)分支點(diǎn)處預(yù)苯酸脫水酶活性=預(yù)苯酸脫氫酶(PD)活性2倍。對(duì)預(yù)苯酸的親和性預(yù)苯酸脫氫酶(PD)方向大10倍。Trp優(yōu)先合成61倍Tyr優(yōu)先

7、合成5倍調(diào)節(jié)特點(diǎn):優(yōu)先合成 第一個(gè)分支點(diǎn)處Trp優(yōu)先合成61倍Tyr小結(jié) 第一個(gè)分支點(diǎn)處的分支酸變位酶所受的正負(fù)調(diào)控機(jī)制調(diào)節(jié)了L-Trp與L-Tyr、L-Phe的平衡合成第二個(gè)分支點(diǎn)處的預(yù)苯酸脫水酶所受的正負(fù)調(diào)控機(jī)制調(diào)節(jié)了L-Tyr、L-Phe的平衡合成進(jìn)而所產(chǎn)生的芳香族氨基酸又協(xié)同抑制了芳香族氨基酸合成途徑的初始酶DHAP合成酶的活性。小結(jié) 第一個(gè)分支點(diǎn)處的分支酸變位酶所受的正負(fù)調(diào)控機(jī)制調(diào)節(jié)了L本節(jié)思考題 解釋谷氨酸棒桿菌（Phe-+Tyr-）雙重缺陷型菌株在限量添加L-Phe和L-酪氨酸時(shí)培養(yǎng)基中分泌積累L-Trp和氨茴酸。分別說(shuō)明L-Trp、 L- Phe、 L- Tyr生產(chǎn)菌的育種思路

8、。本節(jié)思考題 解釋谷氨酸棒桿菌（Phe-+Tyr-）雙重缺陷型第五節(jié) 亮氨酸發(fā)酵機(jī)制 一、亮氨酸生物合成途徑CH3-CH-CH2-CH-COOHCH3NH2亮氨酸CH3-CH2-CH-CH-COOHCH3NH2異亮氨酸CH3 CH-CH-CH-COOHCH3 NH2纈氨酸分支鏈氨基酸第五節(jié) 亮氨酸發(fā)酵機(jī)制 一、亮氨酸生物合成途徑CH3NH2亮第五節(jié) 亮氨酸發(fā)酵機(jī)制 一、亮氨酸生物合成途徑葡萄糖天冬氨酸蘇氨酸-酮基丁酸,-二羥基-甲基戊酸丙酮酸-乙酰乳酸活性乙醛 酮基異戊酸乙酰羥基丁酸異亮氨酸,-羥基異戊酸 酮基-甲基戊酸纈氨酸 異丙基蘋果酸 異丙基蘋果酸酮基異己酸亮氨酸123465798234

9、5分支鏈氨基酸的生物合成途徑 1蘇氨酸脫氨酶；2乙酰乳酸合成酶；3二羥基酸還原異構(gòu)酶；4二羥基酸脫水酶；5支連鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶；6 -異丙基蘋果酸合成酶；7 異丙基蘋果酸異構(gòu)酶；8 -異丙基蘋果酸脫氫酶；9支連鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶優(yōu)先合成第五節(jié) 亮氨酸發(fā)酵機(jī)制 一、亮氨酸生物合成途徑葡萄糖天冬氨酸生物合成合成途徑小結(jié)L-蘇氨酸是異亮氨酸的直接前體丙酮酸是纈氨酸的直接前體由纈氨酸合成途徑的中間體-酮基異戊酸分支合成亮氨酸異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸生物合成途徑中的最后一步轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)都是由分支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶催化的有4步反應(yīng)的酶是共用的乙酰乳酸合成酶(2)乙酰乳酸異構(gòu)還原酶(3)二羥基脫水酶(4)分支鏈氨基酸轉(zhuǎn)

10、氨酶(5)生物合成合成途徑小結(jié)L-蘇氨酸是異亮氨酸的直接前體有4步反應(yīng)代謝調(diào)節(jié)機(jī)制L-蘇氨酸脫氨酶受異亮氨酸的反饋抑制。-乙酰乳酸合成酶存在三種同工酶。同工酶、受纈氨酸的強(qiáng)烈抑制，也受異亮氨酸抑制；同工酶受纈氨酸+亮氨酸阻遏同工酶受亮氨酸阻遏同工酶對(duì)三種氨基酸不敏感（僅對(duì)阻遏作用而言）-異丙基蘋果酸合成酶受亮氨酸的反饋抑制和阻遏-乙酰乳酸合成酶對(duì)-酮基丁酸的親和力比對(duì)丙酮酸高，調(diào)節(jié)-酮基丁酸的生成可間接調(diào)節(jié)纈氨酸和亮氨酸的合成（優(yōu)先合成異亮氨酸） 。由-酮基異戊酸分別合成纈氨酸和亮氨酸的兩種酶中，-異丙基蘋果酸合成酶比分支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶的親和力高10倍（優(yōu)先合成亮氨酸） 優(yōu)先合成的順序應(yīng)該是異

11、亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸分支鏈氨基酸合成酶系的各個(gè)酶的生成，受這3種末端氨基酸的多價(jià)阻遏。代謝調(diào)節(jié)機(jī)制L-蘇氨酸脫氨酶受異亮氨酸的反饋抑制。亮氨酸高產(chǎn)菌株育種途徑亮氨酸生物合成途徑中的關(guān)鍵酶是乙酰乳酸合成酶（ AS ）和異丙基蘋果酸合成酶（ IS ）。 纈氨酸反饋抑制 三種分支鏈氨基酸的多價(jià)阻遏 后者受：亮氨酸的反饋抑制和阻遏實(shí)例：粘質(zhì)賽氏桿菌S-11可解除對(duì)AS和IS的反饋?zhàn)瓒艉蛯?duì)IS的反饋抑制能積累亮氨酸1015mg/mL。乳酸發(fā)酵短桿菌的2TA r、Met -、Ile -的突變株No.218由13%葡萄糖生成28mg/mL亮氨酸由No.218進(jìn)一步育成具有羥基亮氨酸抗性的菌株BHL r，生

12、成亮氨酸39mg/mL。前者受育種思路：解除這兩種酶的代謝調(diào)節(jié)亮氨酸高產(chǎn)菌株育種途徑亮氨酸生物合成途徑中的關(guān)鍵酶是乙酰乳酸第六節(jié) 精氨酸發(fā)酵機(jī)制一、精氨酸生物合成途徑 精氨酸精氨酸族氨基酸 鳥氨酸 瓜氨酸 型： N-乙酰鳥氨酸酶8個(gè)酶反應(yīng) 型：N-乙酰谷氨酸-乙酰鳥氨酸乙酰基轉(zhuǎn)移酶區(qū)別在于第五步：N-乙酰鳥氨酸鳥氨酸大腸桿菌枯草桿菌埃希氏桿菌棒桿菌假單孢菌酵母第六節(jié) 精氨酸發(fā)酵機(jī)制一、精氨酸生物合成途徑區(qū)別在于第五步大腸桿菌精氨酸生物合成途徑谷氨酸1、N-乙酰谷氨酸合成酶2、 N-乙酰谷氨酸激酶3、 N-乙酰谷氨酸半醛脫氫酶酶4、 N-乙酰鳥氨酸-氨基轉(zhuǎn)移酶5、 N-乙酰鳥氨酸酶6、 鳥氨酸氨

13、甲酰基轉(zhuǎn)移酶7、精氨酰琥珀酸合成酶8、精氨酰琥珀酸酶鳥氨酸瓜氨酸精氨酰琥珀酸精氨酸乙酰CoAATPADPNADPHNADP谷氨酸N-乙酰谷氨酸磷酸N-乙酰谷氨酸半醛N-乙酰鳥氨酸-酮戊二酸延胡索酸天冬氨酸氨甲酰磷酸乙酸12345786精氨酸反饋抑制N-乙酰谷氨酸精氨酸反饋?zhàn)瓒舸竽c桿菌精氨酸生物合成途徑谷氨酸1、N-乙酰谷氨酸合成酶鳥氨谷氨酸棒桿菌精氨酸生物合成途徑谷氨酸1、N-乙酰谷氨酸合成酶2、 N-乙酰谷氨酸激酶3、 N-乙酰谷氨酸半醛脫氫酶酶4、 N-乙酰鳥氨酸-氨基轉(zhuǎn)移酶5、 N-乙酰谷氨酸-乙酸鳥氨酸乙酰基轉(zhuǎn)移酶6、 鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶7、精氨酰琥珀酸合成酶8、精氨酰琥珀酸酶鳥氨酸

14、瓜氨酸精氨酰琥珀酸精氨酸乙?；鵄TPADPNADPHNADP谷氨酸N-乙酰谷氨酸磷酸N-乙酰谷氨酸半醛N-乙酰鳥氨酸-酮戊二酸延胡索酸天冬氨酸氨甲酰磷酸12345786精氨酸反饋抑制乙酰谷氨酸精氨酸反饋?zhàn)瓒艄劝彼岚魲U菌精氨酸生物合成途徑谷氨酸1、N-乙酰谷氨酸合成酶精氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制型生物合成途徑第一個(gè)酶N-乙酰谷氨酸合成酶受精氨酸反饋抑制。途徑中催化8個(gè)反應(yīng)的酶的合成均受精氨酸的反饋?zhàn)瓒簟Ｐ蜕锖铣赏緩降诙€(gè)酶N-乙酰谷氨酸激酶受精氨酸反饋抑制（有些菌株第一個(gè)酶N-乙酰谷氨酸合成酶也受精氨酸反饋抑制。 ）途徑中大部分酶的合成受精氨酸阻遏其他相關(guān)機(jī)制氨甲酰磷酸是精氨酸和嘧啶合成的共同前體，它的生成受嘧啶的反饋調(diào)節(jié)。精氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制型生物合成途徑精氨酸生產(chǎn)菌的育種途徑解除菌體自身的反饋調(diào)節(jié)分支途徑：阻斷代謝流的營(yíng)養(yǎng)缺陷型直線途徑：結(jié)構(gòu)類似物抗性株（）精氨酸氧肟酸鹽。ArgHxr選育營(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株（）如N-乙酰谷氨酸激酶缺陷型的回復(fù)突