《生物工藝學(xué)下》復(fù)習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上生物工藝學(xué)下復(fù)習(xí)題1 生物下游加工過(guò)程的特點(diǎn)是什么？生物產(chǎn)品特點(diǎn)： 產(chǎn)物濃度低的水溶液 (原因：a 氧傳遞限制；b 細(xì)胞量;c 產(chǎn)物抑制 組分復(fù)雜(a 大分子;b 小分子;c 可溶物;d 不可溶物;e 化學(xué)添加物由于起始濃度低，雜質(zhì)又多，所以提取步驟多，常導(dǎo)致收率低，成本高。發(fā)酵液的產(chǎn)品濃度與價(jià)格成反比。P3圖13.1. 產(chǎn)物穩(wěn)定性差(a 化學(xué)降解(pH , 溫度);b 微生物降解 （酶作用， 染菌）c剪切力（影響空間結(jié)構(gòu)、使分子降解） 由于分批操作和微生物變異，發(fā)酵液每批不盡相同，提取方法要有彈性。選擇提取方法要考慮放罐時(shí)間、雜菌污染、加入添加物等，質(zhì)量要求高 （藥

2、品或食品）2 生物下游加工過(guò)程的一般工藝流程和階段是什么？ 預(yù)處理和固液分離技術(shù): 絮凝，離心，過(guò)濾，微過(guò)濾。 細(xì)胞破碎技術(shù): 球磨，高壓勻漿，化學(xué)破碎技術(shù) 初步純化技術(shù)（目的在于濃縮): 鹽析法，萃取，有機(jī)溶劑沉淀，化學(xué)沉淀，大孔吸附樹(shù)劑，膜分離技術(shù) 高度純化技術(shù)(精制）: 各類層析，親和，疏水，聚焦，離子交換 最后純化-成品加工 噴霧干燥，氣流干燥，沸騰干燥，冷凍干燥，結(jié)晶3 凝聚和絮凝是兩種方法，兩個(gè)概念。凝聚：指在投加的化學(xué)物質(zhì)（鋁、鐵的鹽類）作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚集成 mm 大小塊狀凝聚體的過(guò)程。絮凝：指使用絮凝劑（天然的和合成的大分子量聚電解質(zhì)）將膠體粒子交聯(lián)成網(wǎng)，形成10

3、mm大小絮凝團(tuán)的過(guò)程。其中絮凝劑主要起架橋作用。4 凝聚的機(jī)理：1）中和粒子表面電荷 2）消除雙電層結(jié)構(gòu)3）破壞水化膜5 常用的凝聚劑電解質(zhì)有硫酸鋁 Al2(SO4)318H2O（明礬）；氯化鋁 AlCl36H2O;三氯化鐵 FeCl3;硫酸亞鐵 FeSO4·7H2O ；石灰；ZnSO4；MgCO36 絮凝的機(jī)理架橋作用7 工業(yè)常用的絮凝劑分為三類：人工合成有機(jī)高分子聚合物、天然有機(jī)高分子聚合物、無(wú)機(jī)高分子聚合物1）目前常用的是人工合成有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚乙烯亞胺衍生物；聚丙烯酸類和聚苯乙烯類衍生物。2）天然有機(jī)高分子絮凝劑 天然有機(jī)高分子改性絮凝劑根據(jù)其原料來(lái)

4、源不同可分為淀粉類、纖維素類、植物膠類和聚多糖類。其中淀粉改性絮凝劑的研究開(kāi)發(fā)最引人注目。3）無(wú)機(jī)高分子聚合物 有聚合鐵系和鋁系兩大類8 高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除方法1. Ca2+ 草酸、草酸鈉，形成草酸鈣沉淀（注意回收草酸） ；2. Mg2+三聚磷酸鈉，形成三聚磷酸鈉鎂可溶性絡(luò)合物；3. Fe2+ 黃血鹽，普魯士蘭沉淀9 預(yù)處理的目的：促進(jìn)從懸浮液中分離固形物的速度，提高固液分離的效率：改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)，包括增大懸浮液中固體粒子的尺寸，降低液體黏度。 相對(duì)純化，去除發(fā)酵液中的部分雜質(zhì)（高價(jià)無(wú)機(jī)離子和雜蛋白質(zhì)），以利于后續(xù)各步操作。盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)入便于后處理的一相中（多數(shù)是液相）；10 常見(jiàn)的固

5、液分離方法 過(guò)濾 filtration離心 Centrifugation 膜分離 membrane separation雙水相萃取 ATPS 擴(kuò)張床吸附 EBA11 錯(cuò)流過(guò)濾 又稱切向流過(guò)濾（Cross-Flow Filtration）傳統(tǒng)過(guò)濾時(shí)過(guò)濾液體垂直于過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾阻力主要來(lái)之濾餅。錯(cuò)流過(guò)濾打破了傳統(tǒng)過(guò)濾的機(jī)制，即液體的流向和濾膜相切。12 細(xì)胞破碎（cell rupture）技術(shù) 是指利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)包括目的產(chǎn)物成分釋放出來(lái)的技術(shù)。13 機(jī)械破碎法又可分為 高壓勻漿破碎法（homogenization） 高速珠研磨破碎法（bead grinding） 超聲波破

6、碎法（ultrasonication）14 非機(jī)械方法很多（1 酶解（2 化學(xué)法溶胞 （3 物理法 滲透壓沖擊 凍結(jié)和融化 干燥法其中酶法和化學(xué)法溶胞應(yīng)用最廣。15 基因工程包涵體的純化方法收集菌體細(xì)胞 細(xì)胞破碎 包涵體的洗滌 目標(biāo)蛋白的變性溶解 目標(biāo)蛋白的復(fù)性16 常用包涵體蛋白變性劑： 5-8 mol/L鹽酸胍和6-8 mol/L尿素, 作用：破壞離子間相互作用；表面活性劑如1-2 SDS， 作用：破壞蛋白質(zhì)肽鏈間的疏水相互作用。PH>9.0的堿溶液和有機(jī)溶劑，使用較少。影響變性因素：時(shí)間、pH、離子強(qiáng)度、變性劑種類和濃度。17 包涵體蛋白的復(fù)性原理：在變性劑溶液中，溶解的蛋白質(zhì)呈變

7、性狀態(tài)，即蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，但一級(jí)結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵沒(méi)有破壞。當(dāng)部分變性劑被除去后，蛋白質(zhì)會(huì)重新折疊成具有活性的正確構(gòu)型，該過(guò)程稱復(fù)性。復(fù)性方法：稀釋法除變性劑 加入大量水或緩沖液。膜分離法除變性劑 透析、超濾、電滲析。層析法：凝膠層析，高效疏水層析 18 沉淀法的分類 根據(jù)所加入的沉淀劑的不同，沉淀法可以分為：（1）鹽析法；（2）等電點(diǎn)沉淀法；（3）有機(jī)溶劑沉淀法；（4）非離子型聚合物沉淀法；（5）聚電解質(zhì)沉淀法；（6）復(fù)合鹽沉淀法等（7）親和沉淀法（8） 選擇性沉淀法。19 鹽析 在高濃度的中性鹽存在下，蛋白質(zhì)（酶）等生物大分子物質(zhì)在水溶液中的溶解度降低，產(chǎn)生沉淀的過(guò)程。20 鹽析法機(jī)理（1

8、）破壞水化膜，分子間易碰撞聚集， 將大量鹽加到蛋白質(zhì)溶液中，高濃度的鹽離子有很強(qiáng)的水化力，于是蛋白質(zhì)分子周圍的水化膜層減弱乃至消失，使蛋白質(zhì)分子因熱運(yùn)動(dòng)碰撞聚集。（2）破壞水化膜，暴露出憎水區(qū)域，由于憎水區(qū)域間作用使蛋白質(zhì)聚集而沉淀，憎水區(qū)域越多，越易沉淀。（3）中和電荷，減少靜電斥力， 中性鹽加入蛋白質(zhì)溶液后，蛋白質(zhì)表面電荷大量被中和，靜電斥力降低，導(dǎo)致蛋白溶解度降低，使蛋白質(zhì)分子之間聚集而沉淀。21 Cohn經(jīng)驗(yàn)式蛋白質(zhì)溶解度與鹽濃度的關(guān)系 S=-s S蛋白質(zhì)的溶解度，g/L; I離子強(qiáng)度， I=1/2mizi2 mi離子 i的摩爾濃度；Zi所帶電荷；常數(shù)，圖中截距Ks鹽析常數(shù)，圖中直線斜

9、率22 和Ks的物理意義代表截距，即當(dāng)離子強(qiáng)度為零，也就是純水中的假想溶解度的對(duì)數(shù)。與蛋白質(zhì)種類、溫度、pH值有關(guān)，與鹽無(wú)關(guān)；Ks鹽析常數(shù)，代表圖中直線的斜率；從一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ks與溫度和pH無(wú)關(guān)，但和蛋白質(zhì)與鹽的種類有關(guān)。但這種變化不是很大，例如以硫酸銨作為沉淀劑時(shí)，Ks值對(duì)不同的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，其變化不會(huì)超過(guò)1倍。23 鹽析法分為兩類，第一類叫Ks分段鹽析法，在一定PH和溫度下通過(guò)改變離子強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)，（固定pH, 溫度，改變鹽濃度），由于蛋白質(zhì)對(duì)離子強(qiáng)度的變化非常敏感，易產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象，用于早期的粗提液；第二種叫分段鹽析法，在一定離子強(qiáng)度下通過(guò)改變PH和溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，（固定離子強(qiáng)度，改變pH及

10、溫度），由于溶質(zhì)溶解度變化緩慢，且變化幅度小，因此分辨率更高，用于后期進(jìn)一步分離純化和結(jié)晶。24 等電點(diǎn)沉淀法在低的離子強(qiáng)度下，調(diào)pH至等電點(diǎn)，使蛋白質(zhì)所帶凈電荷為零，降低了靜電斥力，而疏水力能使分子間相互吸引，形成沉淀的操作稱為等電點(diǎn)沉淀25 有機(jī)溶劑沉淀法概念：在含有溶質(zhì)的水溶液中加入一定量親水的有機(jī)溶劑，降低溶質(zhì)的溶解度，使其沉淀析出。26 有機(jī)溶劑沉淀法機(jī)理A 降低溶劑介電常數(shù)（介電常數(shù)D有機(jī) < D水） ，減小溶劑的極性，從而削弱了溶劑分子與蛋白質(zhì)分子間的相互作用力，增加了酶、蛋白質(zhì)、核酸等帶電粒子之間的作用力，因相互吸引而聚合沉淀。B 破壞水化膜：由于使用的有機(jī)溶劑與水互溶，

11、它們?cè)谌芙庥谒耐瑫r(shí)從蛋白質(zhì)分子周圍的水化層中奪走了水分子，破壞水化層，降低蛋白質(zhì)分子的溶劑化能力，破壞蛋白質(zhì)的水化層，使蛋白質(zhì)沉淀。C 相反力：疏水基團(tuán)暴露并與有機(jī)溶劑疏水基團(tuán)結(jié)合形成疏水層27膜分離技術(shù) 概念：用半透膜作為選擇障礙層，利用膜的選擇性（孔徑大?。阅さ膬蓚?cè)存在的能量差作為推動(dòng)力，允許某些組分透過(guò)而保留混合物中其它組分，從而達(dá)到分離目的的技術(shù)。28常見(jiàn)膜分離方法按分離粒子大小分類：（1 透析（Dialysis，DS） （2 微濾（Microfiltration，MF） （3 超濾（Ultrafiltration，UF） （4 納濾（Nanofiltration，NF） （5

12、反滲透（Reverse osmosis，RO） （6 電滲析（Electrodialysis，ED）（7 滲透氣化（Pervaporation，PV）29對(duì)于不同種類的膜材料的基本要求：（1 耐壓：膜孔徑小，要保持高通量就必須施加較高的壓力，一般模操作的壓力范圍在0.10.5MPa，反滲透膜的壓力更高，約為110MPa （2 耐高溫:高通量帶來(lái)的溫度升高和清洗的需要 （3 耐酸堿：防止分離過(guò)程中，以及清洗過(guò)程中的水解； （4 化學(xué)相容性：保持膜的穩(wěn)定性； （5 生物相容性：防止生物大分子的變性； （6 成本低。30 影響截留率的因素： （1 分子形狀：線狀分子易透過(guò)，s線 < s球；（2

13、 吸附作用：溶質(zhì)吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直徑 （3 濃差極化作用：高分子溶質(zhì)在膜面沉積，使膜阻力­，較小分子溶質(zhì)的截留率­，分離性能¯。 （4 溫度/濃度，T­ C¯，使¯s，因?yàn)槟の阶饔?#175;； （5 錯(cuò)流速度­，¯s，因?yàn)闈獠顦O化作用¯； （6 pH、離子強(qiáng)度影響蛋白質(zhì)分子構(gòu)型，影響s31 截?cái)喾肿恿?（molecular weight cut-off，MWCO）相當(dāng)于一定截留率(通常為90或95)的分子量，隨廠商而異32 超濾 是以壓力為推動(dòng)力，利用超濾膜不同孔徑對(duì)液體中溶質(zhì)進(jìn)行分離的物

14、理篩分過(guò)程。其截?cái)喾肿恿恳?般為6000到 50萬(wàn)，孔徑為幾十nm，操作壓0.2-0.6MPa。 33 反滲透 利用反滲透膜選擇性的只能通過(guò)溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)性質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力，克服滲透壓，使溶劑通過(guò)反滲透膜實(shí)現(xiàn)對(duì)液體混合物進(jìn)行分離的過(guò)程。操作壓差一般為1.510.5MPa，截留組分為小分子物質(zhì)。34 萃?。寒?dāng)含有生化物質(zhì)的溶液與互不相溶的第二相接觸時(shí)，生化物質(zhì)傾向于在兩相之間進(jìn)行分配，當(dāng)條件選擇得恰當(dāng)時(shí)，所需提取的生化物質(zhì)就會(huì)有選擇性地發(fā)生轉(zhuǎn)移，集中到一相中，而原來(lái)溶液中所混有的其它雜質(zhì)（如中間代謝產(chǎn)物、雜蛋白等）分配在另一相中，這樣就能達(dá)到某種程度的提純和濃縮。35

15、液液萃取是以分配定律為理論基礎(chǔ) 分配定律：一定T、P下，溶質(zhì)在兩個(gè)互不相溶的溶劑中分配，平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中濃度之比為常數(shù)。K=C1/C2=萃取相的溶質(zhì)濃度/萃余相的溶質(zhì)濃度K-分配系數(shù) 常溫常壓下，K為常數(shù)，應(yīng)用前提條件：A稀溶液，B溶質(zhì)對(duì)溶劑互溶沒(méi)有影響，C溶質(zhì)分子為同一分子類型，不發(fā)生締合或解離36 分離因素 表示有效成分A與雜質(zhì)B的分離程度。=KA/ KB =1，KA = KB，分離效果不好；>1，KA > KB，分離效果好；越大，KA 越大于KB，分離效果越好。37 弱電解質(zhì)的表觀分配系數(shù)弱酸的表觀分配系數(shù)：K=K0 /(1 10 pH pK )弱堿的表觀分配系數(shù)： K=

16、K0 /(1 10 pK pH )K0只與T、P有關(guān)； K與T、P和pH有關(guān)K可通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出，而K0不能，可由公式求出。38 超臨界流體萃取 利用超臨界流體的特殊性質(zhì)，使其在超臨界狀態(tài)下，與待分離的物料(液體或固體)接觸，萃取出目的產(chǎn)物，然后通過(guò)降壓或升溫的方法，使萃取物得到分離。39 雙水相分配技術(shù) 利用物質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配系數(shù)的差異來(lái)進(jìn)行萃取的方法。如葡聚糖與聚乙二醇按一定比例與水混合，靜置平衡后，分成互不相溶的兩個(gè)水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖 40 離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)由三部分組成：（1）.不溶性的三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的樹(shù)脂骨架，使樹(shù)脂具有化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；（2

17、）.是與骨架相聯(lián)的功能基團(tuán)；（3）.是與功能基團(tuán)帶相反電荷的可移動(dòng)的離子，稱為活性離子，它在樹(shù)脂骨架中的進(jìn)進(jìn)出出，就發(fā)生離子交換現(xiàn)象?；钚噪x子為陽(yáng)離子，稱陽(yáng)離子交換樹(shù)脂， 與陽(yáng)離子發(fā)生交換活性離子為陰離子，稱陰離子交換樹(shù)脂， 與陰離子發(fā)生交換41 離子交換樹(shù)脂的理化性能 各種離子交換樹(shù)脂滴定曲線42 離子交換操作方式靜態(tài)：操作簡(jiǎn)單、但是分批操作，交換不完全動(dòng)態(tài)：離子交換柱，交換、洗脫、再生等步驟均在柱內(nèi)進(jìn)行，亦稱為離子交換層析法, 操作連續(xù)、交換完全，適宜多組份分離柱式固定床（FixedBed）模擬移動(dòng)床（SMB）43 吸附 是利用吸附劑對(duì)液體或氣體中某一組分具有選擇吸附的能力，使其富集在吸附

18、劑表面，而從混合物中的分離的的過(guò)程。44 常用的吸附劑 大網(wǎng)格聚合物吸附劑：活性碳：助濾，脫色，去熱原。使用:偏酸性(pH 5-7),加熱(50-60)。攪拌30min?；钚园淄粒好摻M胺類過(guò)敏物，脫色。硅藻土：助濾，澄清45 基因不穩(wěn)定性的原因 分離丟失、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性、宿主細(xì)胞調(diào)節(jié)突變 46 工程菌的比生長(zhǎng)速率往往遠(yuǎn)小于宿主菌的原因：（1 重組菌攜帶外源基因，加重代謝負(fù)擔(dān)，生長(zhǎng)緩慢（2 重組蛋白不能分泌到胞外，外源蛋白在菌體內(nèi)合成后就會(huì)造成積累。高表達(dá)的外源蛋白尤其是高度疏水性蛋白對(duì)菌體有害，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)有抑制作用，甚至?xí)?dǎo)致細(xì)胞中毒或死亡, 因此工程菌的比生長(zhǎng)速率往往遠(yuǎn)小于宿主菌。47 甲醇營(yíng)

19、養(yǎng)型酵母宿主系統(tǒng)的特點(diǎn)1）甲醇營(yíng)養(yǎng)型酵母的重要特性是能利用甲醇作為唯一的碳源和能量來(lái)源。因?yàn)榧状寄苷T導(dǎo)其表達(dá)甲醇代謝所需的酶，如醇氧化酶（Alcohol Oxidase,AOX）二羥丙酮合成酶（Dihydroxy-acetone synthase,DHAS）和過(guò)氧化氫酶（Catalase），表達(dá)的DHAS的含量甚至可達(dá)到總細(xì)胞蛋白的60-80%。而當(dāng)以葡萄糖、甘油或乙醇作為碳源時(shí)，AOX幾乎不表達(dá)。進(jìn)一步研究表明，AOX的表達(dá)是轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的，其啟動(dòng)子能非常有效地控制外源基因的表達(dá)。已經(jīng)在P.pastoris染色體中鑒定了二個(gè)AOX基因（AOX1和AOX2），AOX1編碼的蛋白質(zhì)與AOX2編碼

20、的蛋白質(zhì)有97%的同源性，但AOX1基因的啟動(dòng)子（PAOX1）受甲醇強(qiáng)烈誘導(dǎo)，而PAOX2則很弱。H.polymorpha染色體只有一個(gè)AOX基因，也受甲醇調(diào)節(jié)。2）甲醇營(yíng)養(yǎng)性酵母的另一個(gè)特點(diǎn)是甲醇代謝所需的三種酶被分揀轉(zhuǎn)運(yùn)入過(guò)氧化物酶體中，形成區(qū)域化。在葡萄糖為碳源時(shí)，菌體中只有一個(gè)或幾個(gè)很小的過(guò)氧化物酶體，而在甲醇作碳源時(shí)，過(guò)氧化物酶體幾乎占到整個(gè)細(xì)胞體積的80%，里面的蛋白質(zhì)主要AOX和DHAS。48 為了提高外源表達(dá)蛋白在酵母細(xì)胞中的穩(wěn)定性，免受蛋白酶的降解，通常采用以下幾種方法：一是在培養(yǎng)液中補(bǔ)加一些富含氨基酸的組分如胃蛋白酶水解物或酪蛋白水解物，提高給酵母細(xì)胞蛋白酶過(guò)量的底物，以減

21、少目的蛋白的水解；二是由于P.pastoris能耐受較寬的pH范圍（pH3.0-7.0），因此可調(diào)培養(yǎng)液pH 值抑制蛋白水解酶活性；三是改造P.pastoris表達(dá)宿主菌株，缺失基因組中主要蛋白水解酶的基因，使目的蛋白穩(wěn)定。49 由于甲醇營(yíng)養(yǎng)型酵母表達(dá)系統(tǒng)具有一些特殊的優(yōu)點(diǎn)（1）應(yīng)用AOX啟動(dòng)子，轉(zhuǎn)錄效率高，易于誘發(fā)調(diào)控；（2）表達(dá)質(zhì)粒易于整合到基因組，不易丟失，適于高密度發(fā)酵，產(chǎn)量高；（3）表達(dá)產(chǎn)物分揀進(jìn)入過(guò)氧化物酶體等因此最近十幾年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越多的應(yīng)用它作為外源基因表達(dá)的系統(tǒng)。50 DNA重組藥物制造的主要步驟獲得目的基因DNA的體外重組（切與連）載體的選擇受體細(xì)胞的選擇重組DNA分子轉(zhuǎn)

22、化（轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)化子的篩選與鑒定（選）外源基因的大規(guī)模表達(dá)和分離純化產(chǎn)品的檢驗(yàn)和制劑制備51 Ins的性質(zhì)（1 MW：5700左右 PI：5.35.35（2 溶解度 Ins在pH 4.56.5范圍內(nèi)幾乎不溶于水，在乙醚中不溶，在90%以上乙醇或80%以上丙酮中難溶。易溶于稀酸或稀堿溶液，在80%以下乙醇中也可溶解。（3 在溶液中的狀態(tài) 胰島素在鋅鹽在pH 47時(shí)，聚合成不溶解狀態(tài)的沉淀；pH>9時(shí)解聚并失活（4 穩(wěn)定性 Ins在弱酸性水溶液中或混懸在中性緩沖液中較穩(wěn)定 ，還原劑及多種重金屬使Ins失活。紫外線、光氧化、超聲波會(huì)引起Ins變性。52 酸醇提取法提取動(dòng)物胰島素53 重組DNA技術(shù)制

23、造人胰島素 1）以人工合成的人胰島素A鏈和B鏈基因分別表達(dá)A鏈和B鏈，然后再組合起來(lái)。2）通過(guò)胰島素原的cDNA合成，表達(dá)產(chǎn)物是胰島素原，經(jīng)工具酶切開(kāi)，除去C-肽得人胰島素。54 氨基酸的生產(chǎn)方法A、發(fā)酵法（1）直接發(fā)酵 第一類用野生菌株直接由糖和銨鹽發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸，如谷氨酸、丙氨酸和纈氨酸。第二類用營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株直接由糖和銨鹽發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸，如谷氨酸棒狀桿菌的高絲氨酸缺陷型生產(chǎn)賴氨酸；酪氨酸缺陷型生產(chǎn)苯丙氨酸；苯丙氨酸缺陷型生產(chǎn)亮氨酸；亮氨酸缺陷型生產(chǎn)纈氨酸。第三類用抗氨基酸結(jié)構(gòu)類似物突變株，如利用乳糖發(fā)酵短桿菌 的S-(2-氨基乙基）-L-半胱氨酸（AEC,賴氨酸結(jié)構(gòu)類食物）抗性菌株生產(chǎn)

24、賴氨酸。利用黃色短桿菌的5-甲基色氨酸（5-MT，酪氨酸結(jié)構(gòu)類似物）抗性菌株生產(chǎn)酪氨酸。第四類抗氨基酸結(jié)構(gòu)類似物突變株的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，如利用乳糖發(fā)酵短桿菌的抗AEC腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤缺陷型生產(chǎn)賴氨酸。 營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株發(fā)酵。（2）添加前體的發(fā)酵：通過(guò)添加氨基酸的前體或中間產(chǎn)物，以避免生物合成途徑中的反饋抑制，如以吲哚為前體，利用麥角菌生產(chǎn)色氨酸。B、酶法：利用酶來(lái)制造氨基酸。應(yīng)用完整菌體或從微生物細(xì)胞抽提的酶類合成氨基酸。天冬氨酸已于1973年應(yīng)用完整菌體固定化進(jìn)行生產(chǎn)，這是世界上最早應(yīng)用固定化菌體的例子。賴氨酸、色氨酸、丙氨酸也可以生產(chǎn)。C、提取法：蛋白質(zhì)水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪

25、氨酸。D、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸，蛋氨酸和甘氨酸現(xiàn)在仍大量應(yīng)用合成法。 傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學(xué)合成法由于前體物的成本高,工藝復(fù)雜,難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。近年來(lái)，由于微生物代謝調(diào)控理論的研究，使得大部分氨基酸得以發(fā)酵生產(chǎn)。55 氨基酸生物合成的代謝互鎖：從生物合成途徑看，是受一種完全無(wú)關(guān)的氨基酸的控制。它只是在很高濃度下（與生理學(xué)濃度相比）才能體現(xiàn)抑制作用，而且是部分性的抑制（阻遏）作用。56 控制細(xì)胞滲透性 代謝產(chǎn)物的細(xì)胞透性是氨基酸發(fā)酵的重要因素，只有使細(xì)胞內(nèi)的氨基酸滲透到細(xì)胞外，才能大量積累氨基酸。（1）生物素、油酸和表面活性劑，引起細(xì)胞膜的脂肪酸成分的改變。

26、（2）青霉素：抑制細(xì)胞壁的合成，由于細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓的差異使谷氨酸泄漏出來(lái)。57 氨基酸產(chǎn)生菌的定向育種方法解除反饋調(diào)節(jié)-結(jié)構(gòu)類似物抗性株選育切斷支路代謝營(yíng)養(yǎng)缺陷型的選育優(yōu)先合成的轉(zhuǎn)換滲漏缺陷型的選育選育溫度敏感突變株改變細(xì)胞膜的通透性 把合成的氨基酸盡快排出細(xì)胞外，預(yù)防反饋抑制，大量合成氨基酸。如生物素缺陷型、油酸缺陷型和甘油缺陷型58 Glu發(fā)酵常用菌種 谷氨酸棒桿菌(C.glutamicum) 北京棒桿菌(C.peiking AS.1229) 黃色短桿菌(Brevibacterium flavum) 乳糖發(fā)酵短桿菌(B.lactofermentum)59 -酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前體

27、。-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶作用下經(jīng)還原氨基化反應(yīng)生成谷氨酸60 在菌體生長(zhǎng)期之后，進(jìn)入谷氨酸生成期，為了大量生成、積累谷氨酸 ，最好沒(méi)有異檸檬酸裂解酶催化反應(yīng)，封閉乙醛酸循環(huán)61 如何控制生物素添加量使菌種生產(chǎn)Glu 高濃度bio增強(qiáng)羧化酶活性，促進(jìn)羧化反應(yīng)利于Glu合成。低濃度bio降低裂解酶活性，使菌體生長(zhǎng)后關(guān)閉乙醛酸循環(huán)，使底物流向Glu合成，低濃度bio使膜磷脂合成缺陷，增加膜通透性，利于Glu胞外分泌，解除反饋調(diào)節(jié)，利于Glu合成并大量積累。添加亞適量，5-10g/L 培養(yǎng)基，生產(chǎn)Glu62 Hse-, AECr：解除Lys對(duì)Asp激酶反饋抑制的Hse營(yíng)養(yǎng)缺陷型雙突變株，不論添加Hs

28、e濃度高低，皆不會(huì)出現(xiàn)Thr+Lys協(xié)同反饋抑制，大量積累Lys63 發(fā)酵法生產(chǎn)天冬酰胺酶發(fā)酵法生產(chǎn)-以大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)。大腸桿菌種子級(jí)菌種加入玉米漿，發(fā)酵罐、37下培養(yǎng)7小時(shí)取發(fā)酵液，加入丙酮后壓濾濾餅風(fēng)干，得干菌體加入硼酸緩沖液，PH=8、37下提取得提取液，加醋酸調(diào)節(jié)PH=4。3，得沉淀物，即為干粗酶加入甘氨酸，60熱處理30分鐘得酶溶液，加入聚乙二醇，在不同的PH值下進(jìn)行精制得無(wú)熱源酶液凍干、無(wú)菌分裝得天門(mén)冬酰胺酶凍干制劑64 維生素B2（vitamin B2）的生產(chǎn)菌種 菌種很多，主要是棉病囊霉和阿氏假囊酵母65 VC工藝路線；兩步法第一步：發(fā)酵山梨醇制備山梨糖菌種：醋酸桿菌發(fā)酵條件：溫度26-30度，PH4.4-6.8