代谢控制发酵复习 doc

2026/1/15 12:29:34

试卷题型:

⑴、 名词解释:10×4' ⑵、 简答题:3×10' ⑶、 综合题:2×15'

第一章 绪论

1、代谢控制发酵:就是利用遗传学的方法或其他生物化学方法,人为地在

脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上,改变和控制微生物的代谢,使有用目的产物大量生成、积累的发酵。P2

2、代谢控制发酵的关键:取决于微生物代谢控制机制是否能够被解除,

能否打破微生物正常的代谢调节,人为地控制微生物的代谢。P2

3、代谢工程的具体思路:P3

1、改变代谢流: (1)、加速速度限制反应;(2)、改变分支代谢途径的流向;(3)、构建代谢旁路;(4)、改变能量代谢途径。

2、扩展代谢途径和构建新的代谢途径: (1)、引入外源基因,延伸代谢途径;(2)、利用新的底物,构建新的生物合成途径。

第二章 代谢控制发酵的基本思想

1、微生物细胞的调节机制:P7-9

(1)、通过控制基因的酶生物合成的控制机制:

①诱导——促进酶的合成;

②阻遏——抑制酶的合成,包括:

1)终产物阻遏,2)分解代谢物阻遏。

(2)、酶活性的控制机制:

①终产物抑制或激活,

②通过辅酶水平的活性调节, ③酶原的活化, ④潜在酶的活化。 (3)、通过细胞渗透性的控制:(根据酶在代谢调节中作用不同分类)

①调节酶:变构酶、同功酶、多功能酶。

②静态酶 ③潜在酶

2、脱敏作用:变构酶经特定处理后,不丧失酶活性而失去对变构效应物的

敏感性。

注:处理方法:①使变构酶解聚,②基因突变。P15

3、反馈抑制的调节类型可以分为以下几种:P18-21 图略

(1)、单功能途径中酶活性的调节类型:①前体激活,②补偿性激活。 (2)、多功能途径中酶活性的调节类型:

①协作反馈抑制或称多价反馈抑制, ②合作反馈抑制, ③积累反馈抑制, ④顺序反馈抑制,

⑤假反馈抑制:指结构类似物的反馈抑制, ⑥同功酶

4、分解代谢物阻遏:当细胞具有一优先利用的底物(通常是,但并不总

是葡萄糖)时,很多其他分解反应途径受到阻遏。P27 (注:根据葡萄糖效应理解)

5、突破微生物的自我调节控制机制,使代谢产物大量积累的有效措施:P31

(1)、应用营养缺陷型菌株。 (2)、选育抗反馈调节的突变株。 (3)、选育细胞膜通透性突变株:使终产物在细胞内不能大量积累而引起反馈调节。 (4)、利用营养缺陷型回复突变株或条件突变株的方法,解除终产物对关键酶的调节。 (5)、应用遗传工程技术,创造理想的超微生物(构建目的工程菌株)。 (6)、发酵的环境条件的优化。

6、营养缺陷型:就是指原菌株由于发生基因突变,致使合成途径中某一步

骤发生缺陷,从而丧失了合成某些物质的能力,必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。P32 最典型例子:高丝氨酸营养缺陷型(Hom﹣)或苏氨酸营养缺陷型(Thr﹣)菌株达到赖氨酸的积累。

7、渗漏缺陷型:就是指遗传性障碍不完全的缺陷型。(注:这种突变只是

其中某一种酶的活性降低,而不是完全丧失。不能合成过量的最终产物,故不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累。)P33 8抗代谢结构类似物突变株:所谓结构类似物抗性菌株,即是那些在含有类似物的环境中,其生长不被抑制的菌株,这种抗性菌株是由于变构酶结构基因或调节

基因发生突变的结果,使结构类似物不能与结构发生了变化的阻遏蛋白或变构酶结合,细菌生长不受抑制,但合成终产物被抑制。

9营养缺陷型回复突变株:原菌株发生基因突变,致使合成途径中某一步骤发生缺陷,从而丧失了合成某些物质的能力,必须在培养中外源补加该营养物质才能生长的突变型菌株。

10、代谢互锁:从生物合成途径来看,似乎是受一种完全无关的终产物的控制,它是在较高浓度下才发生,而且这种抑制(阻遏)作用是部分性的,不完全的。分支途径上游的某个酶G——H受到另一分支途径的终产物,甚至与本分支途径几乎不相关的代谢中间代谢物的抑制或激活,使酶的活力受到调节。

11、优先合成:生物合成有分支途径时,在分支点后,其中一个终产物优先合成 底物A经分支合成途径生成两种终产物E和G,由于a酶的活性远远大于b酶的活性,结果优先合成E。E合成达到一定浓度时,就会抑制a酶,使代谢转向合成G。G合成达到一定浓度时就会对c酶产生抑制作用。

平衡合成:经分支合成途径生成两种终产物EG,E和G取平衡合成。E为优先合成,当E过剩时,E反馈抑制与优先合成途径有关的C到D酶,转而合成G,当G过剩时,可逆转E的反馈抑制,即E的反馈抑制被G所逆转,又转化优先合成E 。

11、能荷 :是细胞内能量状态的一个认为假设参数指细胞内含有的核苷酸中相当于ATP的数量百分比。能荷=[(ATP)+1/2(ADP)]/[(ATP)+(ADP)+(AMP)] 12、代谢控制发酵的基本思想:

⑴、切断支路代谢:①选育营养缺陷型突变株,②选育渗漏缺陷突变株。 ⑵、解除菌体自身的反馈调节:

①选育抗类似物突变株(代谢拮抗物抗性突变株)——形成途径:1)变构酶结构基因突变,2)调节基因突变。P35

②酶活性的利用

③营养缺陷型回复突变株的应用 ⑶、增加前体物的合成 ⑷、去除终产物

⑸、特殊调节机制的利用:①多种产物控制机制的利用,②平衡合成的利用,

③代谢互锁的利用,④优先合成的变换。

⑹、条件突变株的应用

⑺、选育不生成副产物的菌株

⑻、选育生产代谢拮抗物质的菌株

第三章 代谢控制发酵育种的基本技术

1、诱变育种中的几个问题:P61-65

① 出发菌株的选择:⑴出发菌株对诱变剂的效应,⑵染色体组倍数对诱变剂的效应。 ② 细胞悬浮液的制备:⑴同步培养,⑵菌龄,⑶细胞悬浮液浓度,⑷细胞悬浮

液的制备。 ③ 诱变剂的选择及处理方法的选择:⑴诱变剂的选择,⑵诱变剂量的选择,⑶诱变剂处理方法的选择。 ④ 中间培养

2、营养缺陷型的浓缩的方法有:

① 青霉素法,②D-环丝氨酸法,③五氯酚法, ④亚硫酸法,⑤制霉菌素法,⑥2-脱氧葡萄糖法, ⑦过滤法,⑧差别杀菌法

注:为了达到淘汰野生型、浓缩缺陷型细胞的目的,不论应用上述哪一种方法,均需对诱变处理后经中间培养的培养物进行如下处理:①饥饿培养,②2倍氮源培养。

3、营养缺陷型菌株的检出方法:①逐个检出法,②夹层培养法,③限

量补充法,④影印接种法 p68

4、原生质体融合育种的一般步骤:P77 ① 标记菌株的筛选, ② 原生质体的制备:影响因素:

⑴菌体的前处理,⑵菌体的培养时间(一般选择对数生长期的菌体), ⑶酶浓度,⑷酶解温度(一般控制在20-40℃),⑸酶解时间,⑹渗透压稳定剂。 ③ 原生质体的再生, ④ 原生质体的融合, ⑤ 融合子的选择, ⑥ 实用性菌株的筛选。

5、转导:转导作用就是利用转导噬菌体为媒介而将供体菌的部分

DNA导入

受体菌中,从而使受体菌获得部分遗传性状的现象。其中必须具有3个组成部分,即供体,转导噬菌体和受体。P88

6、转化:转化就是指相当大的游离的供体细胞的

DNA片段被直接吸收到受

体细胞内,并整合于受体细胞的基因组中,从而使受体细胞获得供体细胞部分遗传性状的现象。包括3个步骤,即供体DNA的制备,受体细胞对DNA的吸收及转化子的选择。P92

7原生质体融合 :原生质体融合是一个人工实验系统,它可以将遗传性状不同的两个细胞融合为一个新细胞。

第七章 糖代谢与控制

1、D-核糖发酵的代谢控制育种:图略(P248)

① 出发菌株的选择, ② 转酮酶缺陷突变株的分离:


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