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微生物代谢工程答案
1.微生物代谢工程定义、研究内容与研究手段。
定义:
通过某些特定生化反应得修饰来定向改善细胞得特性功能,运用重组DNA技术来创造新得化合物。
研究内容:
生物合成相关代谢调控与代谢网络理论;代谢流得定量分析;代谢网络得重新设计;中心代谢作用机理及相关代谢分析;基因操作。
研究手段:
代谢工程综合了基因工程、微生物学、生化工程等领域得最新成果。
因此,在研究方法与技术方面主要有下列三大常用手段:
(1)检测技术:
常规得化学与生物化学检测手段都可用于代谢工程得研究,如物料平衡、同位素标记示踪法、酶促反应动力学分析法、光谱学法、生物传感器技术。
(2)分析技术:
采用化学计量学、分子反应动力学与化学工程学得研究方法并结计算机技术,阐明细胞代谢网络得动态特征与控制机理,如稳态法、扰动法、组合法与代谢网络优化等。
(3)基因操作技术:
在代谢工程中,代谢网络得操作实质上可以归结为基因水平上得操作:
涉及几乎所有得分子生物学与分子遗传学实验技术,如基因与基因簇得克隆、表达、调控,DNA得杂交检测与序列分析,外源DNA得转化,基因得体内同源重组与敲除,整合型重组DNA在细胞内得稳定维持等。
2.代谢改造思路与代谢设计原理。
代谢改造思路:
根据微生物得不同代谢特性,常采用改变代谢流、扩展代谢途径与构建新得代谢途径三种方法。
(1)改变代谢途径得方法:
加速限速反应,增加限速酶得表达量,来提高产物产率。
改变分支代谢途径流向,提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力,使其在与其它得分支代谢途径得竞争中占据优势,从而提高目得代谢产物得产量。
(2)扩展代谢途径得方法:
在宿主菌中克隆与表达特定外源基因,从而延伸代谢途径,以生产新得代谢产物与提高产率。
扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身得酶或酶系消耗原来不消耗得底物。
(3)转移或构建新得代谢途径:
通过转移代谢途径、构建新得代谢途径等方法来实现。
代谢设计原理:
现存代谢途径中改变增加目得产物代谢流:
增加限速酶编码基因得拷贝数;强化关键基因得表达系统;提高目标途径激活因子得合成速率;灭活目标途径抑制因子得编码基因;阻断与目标途径相竟争得代谢途径;改变分支代谢途径流向;构建代谢旁路;改变能量代谢途径;
在现存途径中改变物流得性质:
利用酶对前体库分子结构得宽容性;通过修饰酶分子以拓展底物识别范围;
在现存途径基础上扩展代谢途径:
在宿主菌中克隆、表达特定外源基因可以延伸代谢途径,从而生产新得代谢产物、提高产率。
3、微生物得基因操作技术有哪些?
(举两例说明)
微生物得基因操作技术有:
核酸得凝胶电泳、核酸得分子杂交技术、DNA序列分析、基因得定点诱变、细菌得转化、利用DNA与蛋白质得相互作用进行核酸研究、PCR技术等。
基因定点突变(site-directedmutagenesis):
通过改变基因特定位点核苷酸序列来改变所编码得氨基酸序列,用于研究氨基酸残基对蛋白质得结构、催化活性以及结合配体能力得影响,也可用于改造DNA调控元件特征序列、修饰表达载体、引入新得酶切位点等。
主要采用两种PCR方法,包括重叠延伸技术与大引物诱变法。
在硫化细菌核苷水解酶对底物专一性得研究中,采用定点突变技术,对编码221位与228位氨基酸得DNA序列进行突变,改变两个位点得氨基酸,从而研究氨基酸残基对底物结合得影响。
基因敲除(geneknock-out):
又称基因打靶,通过外源DNA与染色体DNA之间得同源重组,进行精确得定点修饰与基因改造,具有专一性强、染色体DNA可与目得片段共同稳定遗传等特点,可分为完全基因敲除与条件型基因敲除。
在谷氨酸棒杆菌生产缬氨酸得研究中,采用基因敲除得方法进行高产菌株构建。
如ilvA基因敲除,使苏氨酸脱氨酶得合成减少,降低异亮氨酸合成得前体,从而减少异亮氨酸得合成,增加缬氨酸得生成。
4、什么就是酶得反馈抑制,以缬氨酸代谢途径来举例说明。
酶得反馈抑制:
指最终产物抑制作用,即在合成过程中有生物合成途径得终点产物对该途径得酶得活性调节,所引起得抑制作用,包括顺序反馈抑制、同工酶得反馈抑制、协同反馈抑制、累积反馈抑制、增效反馈抑制。
以缬氨酸为例:
缬氨酸由丙酮酸合成,涉及四个反应,分别由四个酶催化,依次为乙酰羟酸合酶(AHAS)、乙酰羟酸同分异构酶(AHAIR)、二羟酸脱水酶(DHAD)与支链氨基酸转氨酶(TA)。
首先,由AHAS将两分子丙酮酸缩合成2-乙酰乳酸;其次,AHAIR将2-乙酰乳酸转化为双羟基异戊酸;再次,由DHAD将双羟基异戊酸脱水形成2-酮异戊酸;最后,TA将2-酮异戊酸转化为L-缬氨酸。
L-缬氨酸与L-异亮氨酸得合成共享AHAS、AHAIR、DHAD与TA等4种酶。
如AHAS以丙酮酸为底物则合成L-缬氨酸,而用丙酮酸与2-酮丁酸为底物则合成L-异亮氨酸。
缬氨酸合成反馈抑制得主要对象就是其合成途径上得第一个关键酶乙酰羟酸合酶(AHAS),同时缬氨酸与异亮氨酸得合成酶系受三个末端产物缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸得多价阻遏。
因此,如果解除AHAS得反馈抑制与缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸生物酶系得阻遏,必将大大提高缬氨酸得积累。
为此可选育缬氨酸结构类似物抗性突变株来解除缬氨酸得反馈调节。
如抗缬氨酸突变株得获得,或者利用分子手段对关键酶基因进行定点突变。
5、微生物酶得自动调节方式(举两例说明)。
微生物并不就是在所有空间、时间内合成它所能合成得全部酶,在一定生理条件下只合成它当时所需要得酶,且酶得活力受到控制。
微生物主要在转录水平、翻译水平、蛋白质水平、不同空间分布与细胞水平上进行酶得调节,此外对信号传导得响应也起到调节作用。
(1)以转录水平上营养阻遏机制为例来说明酶得调节:
转录水平上得调节就是通过调节酶量进行得。
在细胞培养过程中,当培养基中含有能被细胞迅速利用得碳源(如葡萄糖)时,其在降解过程中得某代谢产物阻遏了其余降解酶系得合成,这种现象被称为“降解物阻遏”。
环腺苷酸受体蛋白(CRP)能与环腺苷酸(cAMP)结合形成cAMP-CRP复合物。
当cAMP-CRP结合于DNA时,能促进RNA聚合酶与启动子结合,从而促进转录。
葡萄糖分解代谢物能抑制腺苷酸环化酶活性并活化磷酸二酯酶,从而降低cAMP浓度,不能形成cAMP-CRP复合物,降低了各种酶蛋白基因得转录,起到调节相关代谢酶得作用。
(2)以蛋白质水平上酶得共价修饰为例来说明酶得调节:
酶得共价修饰时调节酶活性得重要方式,通过其她酶对多肽链上某些基团进行可逆得共价修饰,使处于活性与非活性得互变状态,从而调节酶得活性,如磷酸化、腺苷酰化、甲基化等。
磷酸化酶激酶催化得反应既可以就是通过磷酸化作用使无活性得磷酸化酶b转化为有活性得磷酸化酶a,也可以就是通过磷酸化酶磷酸酶得水解作用使磷酸化酶a脱去磷酸而转化为无活性得磷酸化酶b。
6、微生物基因水平得调控策略,请举例说明
基因调控就是生物体内控制基因表达得机制。
基因表达得主要过程就是基因得转录与信使核糖核酸(mRNA)得翻译。
基因调控主要发生在三个水平上,即①DNA水平上得调控、转录控制与翻译控制;②微生物通过基因调控可以改变代谢方式以适应环境得变化,这类基因调控一般就是短暂得与可逆得;③多细胞生物得基因调控就是细胞分化、形态发生与个体发育得基础,这类调控一般就是长期得,而且往往就是不可逆得。
基因调控得研究有广泛得生物学意义,就是发生遗传学与分子遗传学得重要研究领域。
原核生物得基因调控主要发生在转录水平上。
根据调控机制得不同可分为负转录调控与正转录调控。
真核生物得基因调控比原核生物复杂得多。
(1)负控诱导系统:
大肠杆菌得laci基因与乳糖操纵子(lactoseoperon)得作用就是典型得负控诱导系统。
在这个系统中,i基因就是调节基因,当它得产物——阻遏蛋白与操纵区(lacO)结合时,RNA聚合酶便不能转录结构基因,因此,在环境中缺乏诱导物(乳糖或IPTG)时,乳糖操纵子就是受阻得。
而当环境中有乳糖时,进入细胞得乳糖在细胞内尚存在得极少量得β-半乳糖苷酶得作用下而发生分子重排,由乳糖变成异乳糖,异乳糖作为诱导物与阻遏蛋白紧密结合,使后者得构型发生改变而不能识别lacO,也不能与之结合,因而RNA聚合酶能顺利转录结构基因,形成大分子得多顺反子mRNA,继而在翻手水平上合成三种不同得蛋白质:
β-半乳糖苷酶、透性酶以及乙酰基转移酶。
(2)负控阻遏系统:
大肠杆菌色氨酸操纵子(tryptophanoperon)含有5个结构基因,编码色氨酸生物合成途径中得5种酶。
这些基因从一个启动子起始转录出一条多顺反子得mRNA,与lac操纵子一样,这个启动子受毗邻得操纵区顺序控制。
转录就是通过操纵区与阻遏蛋白控制得,它得效应物分子就是色氨酸,也就就是由trρ操纵子得基因所编码得生物合成途径中得末端产物。
当色氨酸很丰富时,它结合到游离得阻遏物上诱发变构转换,从而使阻遏物紧紧结合在操纵区。
另一方面,当色氨酸供应不足时,阻遏物失去了所结合得色氨酸,从操纵区上解离下来,trρ操纵子得转录就此开始。
色氨酸起着trρ操纵子得辅阻遏物功能。
(3)染色质丢失:
在发育过程中一些体细胞失去了某些基因,这些基因便永不表达,这就是一种极端形式得不可逆得基因调控。
在某些线虫、原生动物、甲壳动物发育过程中得体细胞有遗传物质丢失现象。
在这些生物中,只有生殖细胞才保留着该种生物基因组得全套基因。
例如在马副蛔虫(Ascarismegacephala)卵裂得早期就发现有染色体得丢失现象。
蜜蜂得工蜂与蜂后就是二倍体,而单倍体则发育成为雄蜂。
这也可以认为就是一种通过染色体丢失得基因调控。
7、如何采用代谢工程进行缬氨酸育种?
答案一
缬氨酸生物合成过程分别由四个酶催化,分别为乙酰羟酸合酶(AHAS,ilvBN基因产物)、乙酰羟酸同分异构酶(AHAIR,ilvC基因产物)、二羟酸脱水酶(DHAD,ilvD基因产物)与支链氨基酸转氨酶(TA,ilvE基因产物)。
1)缬氨酸生物合成得调节,通常采取得方法就是用多拷贝质粒表达ilvBNC、ilvD与ilvE基因。
2)运用启动子得强弱来控制基因得表达。
这个策略避免了两个极端,避免了太强得基因过表达会对给菌体本身带来压力,也避免了通过基因敲除会彻底切断支路或者相互竞争得路径带来得麻烦。
运用不同强度得启动子,能够保证涉及生物合成得所有基因都会表达在最适宜得代谢流量。
3)切断或改变平行代谢途径:
缬氨酸与异亮氨酸得生物合成途径就是平行进行得,缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸得生物合成途径中公用了三种酶:
即乙酰乳酸合成酶、乙酰乳酸异构还原酶与二羟基脱水酶。
选育亮氨酸、异亮氨酸营养缺陷型突变株可以使用于合成三种氨基酸得公用酶系完全用于缬氨酸得生物合成,进而提高缬氨酸得产量。
4)解除菌体自身得反馈抑制:
缬氨酸合成中得第一个限速酶—乙酰乳酸合成酶受缬氨酸得反馈抑制,同时缬氨酸与异亮氨酸得合成酶系受三个末端:
即缬氨酸、异亮氨酸与亮氨酸得多价阻遏。
因此,如果解除乙酰乳酸合成酶得反馈抑制与缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物酶系得阻遏,必将大大提高缬氨酸得积累。
为此可选育缬氨酸结构类似物抗性突变株来解除缬氨酸得反馈调节。
5)增加前体物质得合成:
生物合成得前体物质就是丙酮酸,为了积累更多得缬氨酸,必须提高丙酮酸得产量。
通过筛选丙酮酸脱氢酶(PDHC)缺陷菌株或者抑制醌氧化还原酶(PQO)与丙酮酸羧化酶(PCx)得活性都可以来增加丙酮酸得积累。
答案二
目前,世界利用发酵生产缬氨酸得出发菌株有北京棒杆菌(Corynebacteriumpekineise),谷氨酸棒杆菌[(Corynebacteriumglutacium),乳糖发酵短杆(Brevibacteriumlactofermentum),大肠杆菌属(Escherichiacoli),黄色短杆菌(Brevibacteriumflavum),粘质赛氏杆菌(Serratiamarcescens)等,这些菌株均可以作为出发菌株选育出L-缬氨酸生产菌。
工业发酵若想获得较高产量得目得产物,必须突破(或解除)微生物细胞自我调节控制机制,最常用且最有效得方法就就是从遗传得角度选育解除微生物正常代谢调节机制得突变株。
L-缬氨酸发酵生产得代谢调控育种得基本途径有:
切断或改变平行代谢途径(选育营养缺陷型突变株),解除菌体自身得反馈抑制(选育抗反馈调节突变株),选育营养缺陷型恢复突变株,增加前体物质得合成,切断进一步代谢途径与利用基因工程技术构建缬氨酸工程菌。
(1)切断或改变平行代谢途径
由图,缬氨酸与异亮氨酸得生物合成途径就是平行进行得,缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸得生物合成途径中公用了三种酶:
即乙酰乳酸合成酶、乙酰乳酸异构还原酶与二羟基脱水酶。
选育亮氨酸、异亮氨酸营养缺陷型突变株可以使用于合成三种氨基酸得公用酶系完全用于缬氨酸得生物合成,进而提高缬氨酸得产量。
同时α-乙酰异戊酸就是合成缬氨酸与亮氨酸得共同前体物。
切断亮氨酸得合成途径不仅可以节省碳源而且解除了菌体生成缬氨酸酶系得反馈抑制与多价阻遏,使α-异丙基苹果酸合成酶脱敏显著提高缬氨酸得产量。
通过抑制醌氧化还原酶(PQO)与丙酮酸羧化酶(PCx)得活性来切断与缬氨酸合成无关得代谢流分支对碳源得消耗。
使碳架物质相对集中地流向缬氨酸。
2)解除菌体自身得反馈抑制
缬氨酸合成中得第一个限速酶—乙酰乳酸合成酶受缬氨酸得反馈抑制,同时缬氨酸与异亮氨酸得合成酶系受三个末端:
即缬氨酸、异亮氨酸与亮氨酸得多价阻遏。
因此,如果解除乙酰乳酸合成酶得反馈抑制与缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物酶系得阻遏,必将大大提高缬氨酸得积累。
为此可选育缬氨酸结构类似物抗性突变株来解除缬氨酸得反馈调节。
常用得缬氨酸结构类似物有2-噻唑丙氨酸(2-TA)、α-氨基丁酸(α-AB)、氟亮氨酸、缬氨酸等。
(3)增加前体物质得合成
由图可以瞧出生物合成得前体物质就是丙酮酸,为了积累更多得缬氨酸,必须提高丙酮酸得产量。
通过筛选丙酮酸脱氢酶(PDHC)缺陷菌株或者抑制醌氧化还原酶(PQO)与丙酮酸羧化酶(PCx)得活性都可以来增加丙酮酸得积累。
根据上述选育突变株得几条途径可选育组合型突变株,如营养缺陷型突变株与抗性结构类似物双重突变株,以提高目得产物得产量。
8、简述工业发酵得五字策略。
(结合研究实例说明)
工业发酵得五字策略为“进、通、节、堵、出”,含义分别为:
进,促进细胞对碳源等营
养物质得吸收;通,使来自代谢流上游与各个“注入分支”得碳架物质能畅通地流向目得产物;节,阻塞与目得产物得形成无关或关系不大得代谢支流,使碳架物质相对集中地流向目得产物;堵,消除或削弱目得产物进一步代谢得途径;出,促进目得产物向胞外空间分泌。
通:
缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸得生物合成途径中公用了三种酶,即乙酰乳酸合成酶、乙酰乳酸异构还原酶与二羟基脱水酶。
选育亮氨酸、异亮氨酸营养缺陷型突变株可以使用于合成三种氨基酸得公用酶系完全用于缬氨酸得生物合成,进而提高缬氨酸得产量。
节:
通过筛选丙酮酸脱氢酶(PDHC)缺陷菌株来增加缬氨酸前提物质丙酮酸得积累。
通过敲出编码苏氨酸脱氢酶得ilvA基因,可以阻断亮氨酸与泛酸得合成,她们与缬氨酸竞争前体物质酮异戊酸。
通过抑制醌氧化还原酶(PQO)与丙酮酸羧化酶(PCx)得活性来阻断与缬氨酸合成无关得碳硫分支对碳源得消耗。
阻塞与缬氨酸形成无关或关系不大得代谢支流,使碳架物质相对集中地流向缬氨酸
堵:
缬氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌得育种过程中,筛选终产物分解抑制菌株,达到提高产物得目得。
出:
通过抑制相应运输载体蛋白基因得表达,从而抑制缬氨酸向胞内运输载体蛋白得表达,促进目得产物向胞外空间分泌。
9简述微生物基因克隆得方法与流程
答案一:
1、鸟枪法:
将某种微生物得全部基因组切成大小适宜得DNA片段,分别连接到载体DNA上,转化受体细胞,形成一套重组克隆,从而筛选出含有目得基因得期望重组子。
基本程序1)目得基因DNA片段得制备,有机械法与限制性内切酶切割法2)外源DNA片段全克隆3)期望重组子得筛选4)目得基因得定位
2、cDNA法:
将供体生物细胞得mRNA分离出来,利用逆转录酶在体外合成cDNA,并将之克隆在受体细胞内,通过筛选获得含有目得基因编码序列得重组克隆。
基本程序:
1)mRNA得分离纯化双链cDNA得克隆3)cDNA重组克隆得筛选
3、PCR扩增法:
在DNA单链模板、引物、DNA聚合酶以及缓冲体系中,根据生物DNA复制原理在体外合成DNA。
操作步骤:
1)将待扩增双链DNA加热变性,形成单链模板2)加入两种不同得单链DNA引物,并分别与两条单链DNA模板退火3)DNA聚合酶从两个引物得3’羟基端按照模板要求合成新生DNA链,构成一轮复制反应重复上述操作n次,即可从1分子得双链DNA扩增到2n个分子。
4、化学合成法:
对于几十个碱基得小片段目得基因序列,可以分别直接合成气两条互补链,然后退火即可。
而大片段双链DNA或目得基因合成通常采用单链小片段DNA模块拼接得方法,有三种基本形式,小片段粘接法、补丁延长法与大片段酶促法。
5、基因文库法:
将微生物得全部基因分成若干DNA片段,分别与载体DNA在体外拼接成重组分子,然后导入受体细胞中,形成一套含有微生物全基因组得DNA片段克隆,即基因文库。
这样就可以从基因文库中点出其中任何得DNA片段或目得基因。
答案二
方法:
基因克隆就是指应用酶学得方法,在体外将目得基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力得DNA分子(重组体),继而通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目得基因得转化子细胞,再进行扩增、提取获得大量相同得DNA分子拷贝。
流程:
1)目得基因得制备:
1 基因文库;
2 cDNA文库。
2)载体得选择与制备:
基本要求:
①、复制单位;②、克隆位点(多个单克隆位点);③、筛选标记;④、分子量尽可能小;④、分子量尽可能小;⑤、外源DNA插入后不影响载体本身得复制能力、
3)载体与目得基因得连接---构建重组体:
粘性末端连接法(连接效率高)、去5’磷酸连接法、人工接头法、同聚物接尾法
4)将重组DNA导入宿主细胞:
1 •转化:
通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养得受体细胞获得新得遗传表型得过程。
2 •感染(infaction):
由噬菌体与细胞病毒介导得遗传信息转移过程
3 •转染(transfection):
真核细胞主动摄取或被动导入外源DNA片段而获得新得表型得过程。
5)目得基因得筛选与鉴定:
①免疫学方法;②分子杂交(探针);③原位杂交;④PCR;
⑤限制性酶切图谱;⑥遗传学方法–插入灭活法(insertioninactivation):
抗药性标志选择(蓝白斑筛选)。
10、工业生物技术中亟待解决得技术问题有哪些,请举例说明
答案一
工业生物技术就是指在工业规模生产过程中以微生物或酶为催化剂进行物质转化,大规模地生产人类所需得化学品、医药、能源、材料等产品得生物技术,它就是人类由化石经济向生物经济过渡得必要工具,就是解决人类目前面临得资源、能源及环境危机得有效手段。
工业生物技术存在着一些关键技术问题亟待解决,目标就是大大提高工业生物技术得效能。
1、微生物资源库与微生物功能基因组学技术:
微生物菌种或酶就是工业生物技术得基础。
从自然界中筛选所需要得菌种就是目前工业生物技术得主要特点,大部分成功得高产工业化菌株就是从自然界筛选得到得野生型菌株。
但就是目前人类筛选得范围十分有限,仅占微生物总数得0、1%~1%,需要拓展筛选得范围。
新型生物催化剂得来源就是工业生物技术发展得基础。
正如耐高温得DNA聚合酶得发现,才导致了PCR技术得诞生,从而才会有今天分子生物学得巨大成就,并且改变了人类得生活面貌。
2、生物催化剂快速定向改造新技术:
定向进化目前主要研究方向就是:
提高热稳定性、提高有机溶剂中酶得活性与稳定性,扩大底物得选择性,改变光学异构体得选择性等。
定向进化得核心技术为易错PCR技术、DNAshuffling技术及高通量筛选技术。
各类工业微生物得基因组学与蛋白质组学研究得飞速发展,产生了海量信息,随着高性能计算机与数据管理分析方法得进步,大大促进了工业微生物得生物信息学得发展,从而使得人们对酶得认识加深,使得应用传统得理性分子设计方法制造新得酶更加容易。
这些技术在增加酶得反应多样性、改变酶得各种性能等方面已有应用。
3.重要工业微生物得代谢工程:
随着对微生物代谢网络研究得深入及DNA重组技术得日趋完善,通过基因克隆技术改变微生物代谢途径得某些关键步骤,大大提高了产物产率;通过基因重组技术改变微生物得代谢途径,还生产出传统发酵工业无法获得得新产品。
微生物基因组学与代谢组学得快速发展,对代谢工程有极大得推动作用。
大量新生物化学合成途径得解析,为生产化学品创造了前所未有得特殊机会。
例如在分析代谢流得基础上,找到刚性节点,通过化学小分子调节关键酶,从而可以实现1,6-二磷酸果糖得超量生产。
在木素纤维素为原料得燃料酒精工艺中,美国学者利用基因工程手段,将五碳糖产乙醇得代谢途径与六碳糖产乙醇得代谢途径整合到一个微生物中,构建出优良得产乙醇重组菌(Zymomonasmobilis),能同时发酵利用五碳糖与六碳糖产乙醇,大大降低了燃料乙醇得生产成本。
答案二
工业生物技术中亟待解决得技术问题
1、目标产物产量得进一步提高——高产量
2、副产物含量得降低/消除——高转化率
3、尽可能短得时间内完成发酵过程——高生产强度
4、异源蛋白得高效合成与理性修饰
氨基酸前体供应系统
能量/辅因子系统
转录水平得优化——启动子设计与人工启动子
RNA加工(剪接、加尾……)
翻译水平得优化——核糖体为中心得翻译过程优化
密码子偏爱性得修饰——基因OR宿主
翻译后修饰——糖基化(真核生物:
适当得糖基化水平)、乙酰化……
伴侣蛋白共表达
蛋白质分泌系统优化——信号肽、前导肽
5、合成微生物原来不能合成得物质
萜类:
–单萜:
芳樟醇、柠檬烯、薄荷醇
–倍半萜:
青蒿素
–二萜:
紫杉醇
–三萜:
熊果酸
–四萜:
番茄红素、虾青素
黄酮:
–槲皮素、水飞蓟素、生松素
生物碱:
–咖啡因、长春新碱、乌头碱、吗啡、可待因
苯丙素类天然产物:
维生素:
–维生素A
–维生素K
动物多糖、功能糖
–肝素
–氨基葡萄糖
6、扩展底物利用范围
非常规底物得耐受性问题
高分子量底物得分解(蛋白质、多糖、脂类)
底物得修饰——磷酸化过程
吸收过程所需转运蛋白
降解所需要得转运蛋白
降解中间产物得耐受性问题
高效降解所需得额外能量供给
非常规底物降解得辅因子/氧化还原平衡问题
7、对极端环境得耐受性——更酸/更碱
对于有机酸而言,更低得最适发酵pH值,意味着更少得与剂得添加与产物分离过程中更少得强酸得消耗;
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