页数：127页文件大小：4.09 MB来源： 微生物工程工艺原理ppt课件
本课件以谷氨酸、赖氨酸、色氨酸等为代表，讲解氨基酸产生菌的代谢途径与调节机制，说明切断支路代谢、抗结构类似物突变株选育、改变细胞膜通透性等代谢控制发酵的典型育种思路。
蛋白质酸水解生产氨基酸1850年：化学合成氨基酸1956年：分离到谷氨酸棒状杆菌，日本协和采用微生物发酵法工业化生产谷氨酸成功1957年生产谷氨酸钠（味精）商业化从此推动了氨基酸生产的大发展。目前绝大多数应用发酵法或酶法生产，极少数为天然提取或化学合成法生产。
%的速度增长，年总产量120万吨以上，而其需求量达800万吨，年产值已接近600亿美元。作为占20%。医药保健品20%食品添加剂40%饲料添加剂40%食品：甘氨酸、丙氨酸、阿巴斯甜：甜味天冬氨酸、谷氨酸：酸味谷氨酸钠、天冬氨酸钠：鲜味赖氨酸、蛋氨酸：营养品农业：蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酸钠、甘氨酸、丙氨酸和苏氨酸7种：饲料添加剂，加速生长，改善肉质
宇航员、飞行员的补品。化妆品：氨基酸及其衍生物与皮肤的成分相似，具有调节皮肤pH和保护皮肤的功能，现已广泛用于配制各种化妆品。例如，胱氨酸用于护发素中，丝氨酸用于面霜中。
1956年，谷氨酸发酵生产成功 谷氨酸学名：α-氨基戊二酸其单钠盐：谷氨酸钠，商品名称味精，是重要的调味品。早期生产谷氨酸的方法：一是提取法：甜菜厂付产物糖蜜中含有焦谷氨酸，用强碱处理可得到谷氨酸；二是蛋白质水解法：将面筋加酸水解，再分离提纯。
谷氨酸产品
在日本协和发酵公司投产。日本在谷氨酸发酵生产方面居世界领先地位。味之素、协和等均是其中代表。我国近年的发展也比较快;如河南的莲花味精公司，目前味精产量已从1983年的400吨上升到目前拥有30万吨味精的年生产能力。
能够在体外积累菌体最大生长需要量300多倍的谷氨酸 大量积累是由于：①代谢调节控制；②细胞膜通透性的特异调节；③发酵条件的适合；
氨酸发酵机制 葡萄糖经EMP途径或HMP途经生成丙酮酸，再氧化成乙酰CoA，然后进入TCA，再通过乙醛酸循环、CO2固定作用，生成a-酮戊二酸，a-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
存在着两种代谢途径：EMP、HMP；EMP/HMP=90/10。
.TCA环（三羧酸循环）P69表5-2：谷氨酸是通过三羧酸循环途径合成的；为此：α-酮戊二酸之前的代谢必须畅通；α-酮戊二酸脱氢酶活性丧失或很小；
酮酸乙酰CoA磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富马酸苹果酸CO2Fe2+CO26-P-葡萄糖酸5-P-核糖①②③④⑤⑥HMP乙酰CoA乙醛酸①②③④⑤⑥CO2谷氨酸NADPH+H+NADPNADP排出细胞DCACO2柠檬酸合成酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶
这是菌体生成并积累α-KGA的关键，从上图可以看出，α-KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，在α-KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，只有当体内α-KGA脱氢酶活性很低时，TCA循环才能够停止，α-KGA才得以积累。在有NH4＋存在下，由谷氨酸脱氢酶催化还原氨基化生成谷氨酸。
果酸延胡索酸乙酰CoA乙酸乙醛酸乙酰CoA烃类β氧化CoAICH2.DCA环（乙醛酸循环）：关键酶——异柠檬酸裂解酶。调节酶，别构酶通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA循环的封闭是实现GA发酵的首要条件。Kma-KGA
3.CO2固定苹果酸酶苹果酸脱氢酶CO2草酰乙酸CO2NAD+NADH+H+PEPGDPCO2GTPPEP羧化酶丙酮酸苹果酸草酰乙酸+++实验表明：草酰乙酸靠CO2的固定来补充；已发现的途径有二条：
调节；PEP羧化酶的Km较高；
①α-酮戊二酸还原氨基化→谷氨酸(谷氨酸脱氢酶)②天冬氨酸或丙氨酸通过氨基转移，将氨基转给α-酮戊二酸(ALT, AST)③谷氨酸合成酶途径，该酶Km仅谷氨酸脱氢酶的1/10，且不被谷氨酸抑制。氨是氨基酸基本结构之一，氨的导入是氨基酸合成中的基本过程。
性
的主要生化特点：①α-酮戊二酸脱氢酶活性极低或缺失②谷氨酸脱氢酶活性很高，不被低浓度的谷氨酸抑制③细胞膜对谷氨酸的通透性高
开始有GA的产生，这是如果能够大量的把产物及时的排泄到细胞膜外，可以解除GA对L—谷氨酸脱氢酶活性的抑制作用，从而实现由Glucose到GA的高效率转化。
的必须物质，不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。因此，可以通过控制生物素的浓度，来实现对菌体细胞膜通透性的调节。生物素对细胞膜合成的影响主要是通过对细胞膜的主要成分——磷脂中的脂肪酸的生物合成来实现的，当限制了菌体脂肪酸的合成时，细胞就会形成一个细胞膜不完整的菌体。
(佶抗)C18酸C16酸油酸C18(限量)n-石蜡α-KGAα-磷酸甘油脂肪酸生物素磷脂质磷酸二羟丙酮青霉素心磷脂磷脂酰甘油磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇二甘露糖酸乙酰CoA3-磷酸甘油醛葡萄糖葡萄糖生物素乙酸细胞膜细胞壁L-GAL-GA柠檬酸聚氧乙二醇十七酸盐
使细胞膜受损（如表面活性剂）青霉素损伤细胞壁，间接影响细胞膜通过油酸的合成通过甘油合成直接控制磷脂合成提高细胞膜的谷氨酸通透性控制磷脂含量
1.从生物素入手：菌种选育模型及控制方法CH2-CO～SCoA + CO2+ ATP (乙酰CoA)生物素Mg2+乙酰CoA羧化酶COOH-CH2CoA + ADP + Pi(丙二酰CoA)生物素是羧化酶的辅酶，促进脂肪酸合成，再合成磷脂。
供应（适量～贫乏）↓磷脂↓↓细胞膜结构不完整↓细胞膜对谷氨酸通透性↑抑制不饱和脂肪酸合成磷脂
抑制细胞壁的合成 .选育油酸缺陷型3.选育甘油缺陷型
4.选育温度敏感型突变株由于磷脂结构复杂，又是细胞膜的必要成分，所以磷脂合成障碍必须是条件型突变，如温度敏感型突变株才能存活，反之，从温度敏感型突变株中可以找到细胞膜合成有缺陷的突变株。5其他，如营养缺陷型；药物抗性突变株；敏感型突变株等
利用谷氨酸的突变株选育细胞膜渗透性好的突变株选育强化CO2固定反应的突变株选育减弱乙醛酸循环的突变株选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到-酮戊二酸代谢的突变株选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株选育强化能量代谢的突变株选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株谷氨酸发酵的代谢控制育种策略（进通节堵出）
ary metabolite微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。第二节微生物代谢调节及代谢工程 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素特征：不同的微生物初级代谢产物基本相同；初级代谢产物合成过程是连续不断的，与菌体的生长呈平行关系。
abolite微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。 特征：不同的微生物次级代谢产物不同；次级代谢产物的通常在菌体的生长后期合成；在多数情况下，增加前体是有效的。抗生素、毒素、激素、色素
位： 细胞膜的屏障作用和通道2限制基质与酶的接近，细胞器3控制通量，调节酶量或改变酶活
粗调”----酶的合成量“细调”----酶活两者密切配合和协调，以达到最佳调节效果。
在酶分子水平上，通过改变现成的酶分子活性来调节代谢。包括：抑制激活
1.酶活性的激活常见的酶活性的激活是前体激活，多发生在分支代谢途径，即代谢途径中的后面的反应可被较前面的一种代谢中间产物所促进。 前体激活补偿激活
2.酶活性的抑制竞争性抑制反馈抑制-----主要反馈抑制：反应途径中某些中间产物或末端产物对该途径中前面反应的影响。有正反馈和负反馈之分。
抑制
分支上的产物过多时不致同时影响另一分支上产物的供应，微生物已发展出多种调节方式。 .同工酶调节2.协同反馈抑制3.累积反馈抑制4.增效反馈抑制5.顺序反馈抑制
应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特性上却存在着差别。如：大肠杆菌天冬氨族氨基酸合成途径中，有三个同功酶：天冬氨酸激酶ⅠⅡ Ⅲ，分别受赖氨酸、苏氨酸、硫氨酸反馈调节。
（多价反馈抑制）分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶。 E、G不能单独抑制，同时过量才可
氨酸↓AK↓天冬氨酰磷酸↓天冬氨酸半醛PS↙↘HD二氨基庚二酸(DAP)高丝氨酸（Hom)↓↙HK↘赖氨酸(Lys)苏氨酸(Thr)蛋氨酸(Met)↓异亮氨酸AK天冬氨酸激酶；PS二氢吡啶二羧酸合成酶HD高丝氨酸合成酶；HK高丝氨酸激酶
催化分支合成途径第一步反应的酶有几种末端产物抑制物，但每一种如过量，按一定百分率单独抑制共同途径中的第一个酶活性，总的抑制效果是累加的，各末端产物所起的抑制作用互不影响，只影响这个酶促反应的速率。
同时存在时，可以起着比一种末端产物大得多的反馈抑制作用。
代谢途径中任何一种末端产物过量时，仅部分抑制共同途径中的第一个酶活性，但两个末端产物同时过量时，其抑制作用可超过各产物存在的抑制能力的总和。
每个分支末端产物抑制分支后的第一个酶，产生部分抑制作用。通过逐步有顺序的方式达到的调节。
（酶量）这是一种在基因表达水平上的调节。分诱导和阻遏调节。间接而缓慢的调节方式。优点：通过阻止酶的过量合成，有利于节约生物合成的原料和能量。在正常代谢途径中，酶活性调节和酶合成调节两者是同时存在且密切配合、协调进行的。
1.诱导诱导酶：某些酶只有在它们催化的底物（或底物的结构类似物）存在时才能合成，此种酶称为诱导酶。诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。
它可以是该酶的底物，也可以是难以代谢的底物类似物或是底物的前体物质。外源诱导物：外源加入的内源诱导物：菌体代谢途径的某些中间产物也能诱导该途径的某些酶系的合成，这些中间产物称为内源诱导物。
某些诱导酶的正常底物和高效诱导物
同时诱导:当诱导物加入后，微生物能同时或几乎同时诱导几种酶的合成，它主要存在于短的代谢途径中。例如，将乳糖加入到E.coli培养基中后，即可同时诱导出β-半乳糖苷透性酶、β-半乳糖苷酶和半乳糖苷转乙酰酶的合成顺序诱导:先合成能分解底物的酶，再依次合成分解各中间代谢物的酶，以达到对较复杂代谢途径的分段调节。
2.阻遏当代谢途径中某末端产物过量时，通过阻遏作用来阻碍代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的生物合成，从而更彻底地控制代谢和减少末端产物的合成。
代谢终产物达到一定浓度时，反馈阻遏该代谢途径的一种或几种酶的生物合成。阻遏的类型主要有两种:末端代谢产物阻遏分解代谢产物阻遏。
末端产物阻遏的情况较为简单，即产物作用于代谢途径中的各种酶，使之合成受阻遏。
情况较复杂。每种末端产物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的酶。多价阻遏：有两种或两种以上的末端产物的分支代谢途径中，当分支代谢途径中的几种末端产物同时过量就反馈阻遏其分支点以前的共同途径的“公共酶”的合成，仅一种产物过量无阻遏作用。
同时有两种分解底物（如碳源）或其分解产物存在时，被菌体迅速利用的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。
并非由于快速利用的底物本身直接作用的结果，而是通过其分解过程中所产生的中间代谢物所引起。即：代谢反应链中，某些中间代谢物或末端代谢物的过量累积而阻遏代谢途径中一些酶的合成。如葡萄糖效应。
节控制酶活性，不涉及酶量变化通过酶量的变化控制代谢速率调节对象不同点快速、精细相对缓慢调节效果酶分子水平调节，调节酶活性基因水平调节，调节控制酶合成调节机制细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行。相同点
ATP合成系统；U代表ATP消耗系统
如磷酸果糖激酶、柠檬酸合成酶等。U曲线消耗ATP的酶系，柠檬酸裂解酶、磷酸核糖焦磷酸合成酶等。 当能荷≥0.75，合成受到抑制，酶活性急速下降，消耗ATP的酶活性急速上升。两系统在0.85处交叉，酶系达到平衡。这种现象存在于许多生长状态的细胞中。细胞通过调节腺苷酸的比例，来协调分解代谢与合成代谢的代谢速率。
可以通过自我调节使机体内的代谢途径与代谢类型互相协调与平衡，通常不会过量积累初级代谢产物。在某种条件下，过量积累的中间代谢产物也能够被诱导酶转化为次级代谢产物。但在人为条件的控制下，可以使微生物过量产生各种初级代谢产物和次级代谢产物。
一般只需要营养条件即可生成。通过改变发酵工艺条件如pH、温度、培养基组成和微生物遗传特性等，达到改变菌体内的代谢平衡，过量产生所需要产物的目的。实践中，通过以下途径来实现：发酵条件控制改变细胞的渗透性改变菌种的遗传特性
1.控制旁路代谢2.降低反馈作用物的浓度3.消除终产物的反馈抑制与阻遏作用4.控制细胞渗透性5.控制发酵的环境6.促进ATP的累积以利氨基酸的生物合成
啤酒酵母在中性和酸性条件下培养，可将葡萄糖氧化生成乙醇和二氧化碳；当在培养基中加入亚硫酸氢钠或在碱性条件下培养时，则并不产生乙醇，而是产生甘油。
2.使用诱导物如：在木霉发酵生产纤维素酶中，加入槐糖可以诱导纤维素酶的产生；木糖可以诱导半纤维素酶的生成。青霉素酰化酶可用苯乙酸为诱导物。
3.添加生物合成的前体
4.培养基成分和浓度的控制培养基即要保证微生物机体生长需要，又要利于代谢产物的合成，其组成和浓度应避免引起分解代谢阻遏（采用适当的速效和迟效碳源、氮源及配比）。如，用甘油代替果糖作为碳源培养嗜热脂肪酵母，可以使淀粉酶的产量提高25倍以上；用甘露糖代替乳糖作为培养荧光假单胞菌的碳源，使纤维素酶产量提高1500倍以上。
影响细胞膜通透性,有利于代谢产物的分泌，可以避免末端产物反馈抑制。如，利用棒状杆菌的α-酮戊二酸脱氢酶缺失突变株，在葡萄糖培养基中发酵生产谷氨酸，当谷氨酸浓度达到50mg/g(干细胞)时，由于反馈调节作用，谷氨酸的合成便终止。
特性，即改变酶的活性或酶的合成系统，使之对反馈调节不敏感，达到过量生产代谢产物的目的。
调节氮分解产物调节磷酸盐调节反馈调节生长速度调节
某些酶也是诱导酶，在底物或底物的结构类似物存在时才会产生。
合成中有着重要的作用，包括:次级代谢产物的自身反馈调节；分解代谢产物调节；初级代谢产物的反馈调节；
存在与初级代谢相似的分解产物调节现象。在许多抗生素发酵中，都发现了葡萄糖的抑制作用。一般是在葡萄糖等速效碳源耗至一定浓度才开始才开始抗生素合成。除了葡萄糖外，凡能促进产生菌生长速度的碳源，对次级代谢产物生物合成都表现出抑制作用。次级代谢产物的合成速率与产生菌的生长速率呈相反关系。
和次级代谢产物的合成有一共同的合成途径当初级代谢产物积累时，反馈抑制了次级代谢途径某一反应的进行，而最终抑制了次级代谢产物的合成。 .初级代谢产物直接参与次级代谢产物的生物合成，即初级代谢产物是次级代谢产物的生物合成的前体，当此种初级代谢产物因为积累，反馈抑制了它自身的合成时，必然也同时影响了次级代谢产物的合成。
高浓度磷酸盐表现出较强的抑制作用，称为磷酸盐调节。磷是微生物生长繁殖的必需元素，浓度为0.3～300 mmol/L时，能支持微生物细胞的生长，但当浓度超过10mmol/L时，就能抑制许多抗生素的生物合成。
成过程中发现，产生菌体内的ATP水平调节着四环素的合成。
行的分批发酵动力学研究表明，大多数发酵过程都分为生长期和生产期。在生长期次级代谢产物合成酶受到阻抑作用，次级代谢产物不被合成。主要是一些抗生素合成酶受到抑制或阻遏。
1.酶合成的诱导调节2.反馈调节：次级代谢产物自身分解代谢产物的调节初级代谢产物的调节3.磷酸盐的调节：促进初级代谢，抑制次级代谢；4.ATP调节5.产生菌生长速率的调节
利用基因工程技术，定向地对细胞代谢途径进行修饰、改造，以改变微生物的代谢特性，并与微生物基因调控、代谢调控及生化工程相结合，构建新的代谢途径，生产新的代谢产物的工程技术领域。 改变代谢流扩展代谢途径构建新的代谢途径
己二酸中间产物克隆了编码脱乙酰氧基头孢霉素C合成酶基因cefEF青霉素N头孢霉素C限速步骤所得转化子头孢霉素C产量提高了25％，而青霉素N的积累量减少至原来的1/16。青霉素N是头孢霉素合成的中间体。用顶头孢发酵时，发现了青霉素N的积累，这表明下一步酶反应是头孢霉素合成代谢中的限速步骤。
提高代谢分支点的某一代谢途径酶系的活性，在与另外的分支代谢途径的竞争中占据优势。
选育解除反馈抑制和缺失高丝氨酸脱氢酶的突变株，提高了赖氨酸的产量。为了获得苏氨酸的高产菌株，以解除了反馈抑制的赖氨酸产生菌棒状杆菌为宿主，转入高丝氨酸脱氢酶基因，结果使原来不产生苏氨酸的赖氨酸产生菌的赖氨酸产量由65g/L下降至4g/L，而苏氨酸产量增加到52g/L，使赖氨酸产生菌转变成苏氨酸产生菌。
使原来的代谢途径向后延伸，产生新的末端产物。或使原来的代谢途径向前延伸，可以利用新的原料合成代谢产物。
列反应的多个酶基因克隆到微生物中，使之获得产生新的化合物的能力2.利用基因工程手段，克隆少数基因，使细胞原有无关的两条代谢途径联结起来，形成新的途径，产生新的代谢产物3.将催化某一代谢途径的基因组克隆到另一生物中，使之发生代谢转移，产生目的产物。
目前大多数还处于试验室研究阶段,研究前景十分广阔。
一、赖氨酸简介人体所必需的8种氨基酸之一，（苏、颉、亮、异亮、苯丙、蛋、赖、色），Lys主要来自于动物蛋白质。属天冬氨酸族（草酰乙酸族）包括：赖、蛋、异亮、苏、胱
大肠杆菌、黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌真菌类：酵母菌、霉菌由于后者生物合成产率要低于前者，因此，目前生产都是采用细菌为赖氨酸生产菌种。
优点：（1）菌体小，相对增殖用的底物少，产率高。（2）繁殖速度快，缩短发酵周期。（3）细菌的细胞膜的通透性易于调节，细胞壁比酵母的细胞壁易于破碎。
）菌体小，难以菌液分离。2）无菌程度要求严格，溶氧要求更高，增加发酵成本。3）易感染噬菌体。
1.大肠杆菌K12①天冬氨酸激酶（AK），同功酶AKⅠ:受苏氨酸、异亮氨酸的多价抑制和阻遏AKⅡ：受蛋氨酸专一性抑制和阻遏AKⅢ：受赖氨酸专一性抑制和阻遏②天冬氨酸-β-半醛脱氢酶专一性的受赖氨酸不完全的抑制③二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶（赖氨酸分支的第一个酶）DDP合成酶受赖氨酸反馈抑制。二氨基庚二酸（DAP）脱羧酶受赖氨酸阻遏
（HD）（通向苏氨酸、蛋氨酸分支的第一个酶）HD HDⅠ：受苏氨酸反馈抑制HDⅡ：受蛋氨酸阻遏⑤苏氨酸脱氨酶（异亮氨酸合成途径的酶）受异亮氨酸的反馈抑制和阻遏
2.黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌①天冬氨酸激酶与协同反馈抑制该酶具有两个变构部位，可与终产物结合当只有一种终产物（赖氨酸或苏氨酸）与酶结合，酶活性不受影响当两种终产物（赖氨酸和苏氨酸）同时过量时，与酶的两个变构部位结合，该酶活性受到抑制协同反馈抑制。
蛋氨酸异亮氨酸苏氨酸赖氨酸
3.乳糖发酵短杆菌1）存在代谢优先向苏氨酸和蛋氨酸方向进行。2）与黄色短杆菌区别：AK受赖氨酸+苏氨酸的累积反馈抑制存在代谢互锁：DDP合成酶的合成受亮氨酸阻遏DDP还原酶受半胱氨酸和丙氨酸抑制。
生化反应类似TCA循环，但酶系与TCA循环酶完全两样。α-氨基己二酸途径
要求代谢比较简单的细菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳酸发酵短杆菌等）1.优先合成的转换-----渗漏缺陷型的选育。降低高丝氨酸脱氢酶活性，使代谢流转向优先合成赖氨酸。高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型。三、赖氨酸生产菌的育种途径
又称渗漏突变型leaky mutant指因突变所产生的不完全遗传障碍，其基因所控制的反应程度不象野生型，但多少还能进行，称这种现象为渗漏（leakage），具有这种性质的突变型就称为渗漏突变型。它是处于野生型和营养缺陷型间的中间型，也叫缓慢生长型（bradytroph）。
2.切断支路代谢：营养缺陷型的选育黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌，对天冬氨酸激酶的反馈抑制是赖氨酸+苏氨酸的协同作用，通过诱变使高丝氨酸脱氢酶缺失，切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流，控制高丝氨酸（或苏氨酸+蛋氨酸）量，降低苏氨酸浓度，解除协同反馈作用，过量积累赖氨酸。
3.抗结构类似物突变株的选育（代谢调节突变）优点：突变株遗传性地解除了终产物对自身合成途径的酶的调节控制，不受培养基中所要求物质浓度的影响，生产较稳定。通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因发生突变，对赖氨酸及结构类似物不敏感，即使有过量苏氨酸存在，该酶也不与赖氨酸或结构类似物结合，但酶活性中心不变。
4.解除代谢互锁乳糖发酵短杆菌：①选育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗AEC的赖氨酸的生产菌为出发菌株，经诱变得到抗AEC兼抗亮氨酸缺陷型菌株。②选育抗亮氨酸结构类似物的突变株，从遗传上解除亮氨酸对DDP合成酶的阻遏。③选育对苯醌或喹啉衍生物敏感菌株，这是一种寻找亮氨酸渗漏缺陷型菌株的有效方法。
5.增加前体物的生物合成和阻遏副产物的生成：方法：①选育丙氨酸缺陷型；②选育抗天冬氨酸结构类似物突变株；③选育适宜的CO2固定酶/TCA循环酶活性比突变株；1.通过TCA循环葡萄糖→丙酮酸→草酰乙酸→天冬氨酸赖氨酸2.通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应葡萄糖→磷酸烯醇式丙酮酸→草酰乙酸→天冬氨酸丙酮酸赖氨酸
6.改变细胞膜的透过性7.选育温度敏感突变株天冬氨酸系分枝代谢途径中，末端产物种类多，调节机制复杂，为高效率生产赖氨酸，可以采取顺次解除各种调节机制的诱变育种，获得多重标记的突变株。
8.应用细胞工程和遗传工程育种9.防止高产菌株回复突变①选育遗传性稳定的菌株②定向赋加生产菌多个遗传标记③菌种培养和保藏时，培养基要丰富，尤其有足够的要求营养物④培养时添加抗生素，抑制恢复突变株的生长，达到分纯的目的。
一、简介芳香族氨基酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸 人体的酪氨酸是由苯丙氨酸转化而得苯丙氨酸、色氨酸是必需氨基酸，用作氨基酸输液因为色氨酸是玉米中所缺乏的氨基酸，故又用于饲料添加剂苯丙氨酸是二肽甜味剂的原料。
早期：蛋白酸水解、化学合成
二、芳香族氨基酸的生物合成途径
特点从4-磷酸赤藓糖与磷酸烯醇丙酮酸合成3-脱氧-D-阿拉伯糖型庚酮糖-7-磷酸（DAHP）到分枝酸，是Phe、Tyr和Trp的共同途径；从分枝酸到预苯酸（PPA），是Phe和Tyr的共同途径；在分枝酸处，倾向于优先合成氨茴酸；在预苯酸处，倾向于优先合成对羟苯丙酮酸。即优先合成顺序是：Trp-Tyr-Phe。
1、大肠杆菌中的代谢控制①DAHP合成酶②分支酸变位酶③PPA脱氢酶④PPA脱水酶⑤氨茴酸合成酶
2、在黄色短杆菌中芳香族氨基酸生物合成的调节机制 DS－DAHP合成酶CM－分支酸变位酶PD－预苯酸脱氢酶PT－预苯酸脱水酶AS－氨茴酸合成酶
苯丙氨酸代谢调控机制1、首先切断芳香族氨基酸生物合成向酪氨酸和色氨酸的代谢支路，选育色氨酸和酪氨酸双重缺陷型（tyr-+trp-）突变株；2、然后遗传性的解除苯丙氨酸自身对预苯酸脱水酶和分支酸变位酶的反馈抑制和阻遏，及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成酶的反馈调节；3、选育苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸多重结构类似物抗性突变株；4、发酵中限量添加酪氨酸和色氨酸，使苯丙氨酸大量积累。
酪氨酸代谢调控机制1、首先切断芳香族氨基酸生物合成向色氨酸和苯丙氨酸的代谢支路，选育；色氨酸和苯丙氨酸双重缺陷型（Phe-+trp-）突变株；2、然后遗传性的解除酪氨酸自身的反馈抑制和阻遏，及苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸对DAHP合成酶的反馈调节；3、选育苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸多重结构类似物抗性突变株；4、发酵中限量添加苯丙氨酸和色氨酸，使酪氨酸大量积累。
思考题1、柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？2、简述二氧化碳固定反应对于提高柠檬酸产率的意义。3、写出谷氨酸发酵的最理想途径，说明CO2固定化反应的重要性。4、谷氨酸产生菌之所以能够合成、积累并分泌大量的GA，其菌种内在的原因有哪些？5、谷氨酸发酵过程中，生物素（VH）作用表现在那几个方面？
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