为什么使用营养缺陷型微生物发酵生产氨基酸

为什么使用营养缺陷型微生物发酵生产氨基酸

这个问题比较复杂。简单地以氨基酸为例说明一下。
正常的微生物（通常称为“野生型”）细胞内各种氨基酸合成的控制机制相当完备，不会多合成一点，也不会少合成一点，即使有多余的某种氨基酸合成，也不会轻易地排放于细胞外。但微生物发酵法生产氨基酸，需要让微生物尽可能多地合成某种氨基酸，并顺利地排出细胞到发酵液中，这就需要打破微生物原有的氨基酸合成控制机制，这就是营养缺陷型微生物的育种原理。
以赖氨酸为例。赖氨酸属于天冬氨酸族氨基酸，与蛋氨酸、苏氨酸在同一条合成链中，且赖氨酸位于合成链的最底端。要用发酵法得到赖氨酸，一是必须打断合成链中通往蛋氨酸和苏氨酸合成的支链，让合成链只通往赖氨酸合成。二是解除合成链中对赖氨酸合成的反馈抑制和反馈阻遏，让赖氨酸的合成能持续进行。
那么具体来说，一是要让合成链中通往蛋氨酸和苏氨酸合成的支链关键酶－－高丝氨酸脱氢酶不能合成或活性降低，就使合成链向赖氨酸方向延伸了。这种通过人工方法培育成的菌种就是蛋氨酸和苏氨酸营养缺陷型菌株（或高丝氨酸营养缺陷型菌株）。这种菌株在缺乏蛋氨酸和苏氨酸的培养基上不能生长或生长极弱。
二是解除合成链中对赖氨酸合成的反馈抑制和反馈阻遏，即在菌体内有超过需要量的赖氨酸存在时，赖氨酸不对合成链中关键酶形成抑制（酶活性降低）和阻遏（停止酶的合成）。可通过人工方法，让菌株对赖氨酸的结构类似物－－S－（2－氨基乙基）－L－半胱氨酸不敏感，从而解除对赖氨酸合成链中关键酶的反馈抑制和反馈阻遏（这种酶的名字忘了）。