例如，葡萄糖-脯氨酸琼脂就可用来选择鼠伤寒沙门菌的突变体，因为脯氨酸氧化酶一般受葡萄糖的阻遏，野生型细胞在此培养基上不能生长，只有抗分解阻遏的突变株能够氧化脯氨酸，并从该物质去的氮源进而生长
    3、抗反馈调节突变：突变的菌株不受反馈调节的影响，对反馈抑制不敏感，或是对反馈阻遏有抗性，因而能大量合成终产物
    代谢调节被遗传性的解除，酶的合成不受产物的影响，使变构酶（关键酶）或者阻遏物发生突变，使得终产物不能与之结合。因而在终产物过量时，酶的合成仍然不受影响，继续合成终产物。选育抗类似物突变株。
    选育原理和积累机制：可以对菌株进行诱变，使其细胞的变构酶基因发生突变，使变构部位不能再与抗代谢物结合，而其活性部位不变，或是调节基因发生突变，使调节蛋白不能再与抗代谢物结合，那么正常代谢的终产物不能与结构发生改变的变构酶或阻遏物结合，因而在细胞中大量合成终产物时仍能继续不断合成有关的。或者选育抗类似物的突变株（梯度培养法，通过使代谢物浓度呈梯度分布，而达到从敏感菌中选出抗性菌株）
4、营养缺陷突变：指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，必须在培养基中外源补加该营养物质才能正常生长的突变类型
对菌株诱变后，培养于缺乏对应营养物的缺陷培养基和完全培养基、补充培养基（添加了该营养物），能在完全培养基上生长而无法生长于缺陷培养基，但可以生长于添加了所缺陷合成的营养物的补充培养基上的菌落即为营养缺陷型，它们无法自身合成所需营养物，必须外源添加才可生长。因而也就不会反馈抑制或者阻遏代谢途径的酶的活性或产生，在适量添加营养物的条件下可以大量积累所需的产物
5、渗漏突变：是一种不完全遗传障碍营养缺陷型，能自己合成微量的某一代谢终产物但达不到反馈调节的浓度，所以不会造成反馈抑制而影响中间代谢产物的积累，与营养缺陷型的不同是不需要外源添加所渗漏缺陷的物质。是一种不完全遗传障碍的营养缺陷型，可以自己合成少量的代谢终产物，但是达不到反馈抑制的浓度，所以不会反馈抑制而影响中间代谢产物的积累，与营养缺陷型不同的是不需要外援添加渗漏缺陷的物质。
8. 从突变的机制看在微生物菌种选育中能否实现定向突变？请给予说明。
    见前沿35题DNAshufling技术和代谢工程技术。
★9. 根据你所掌握的知识，如何将微生物发酵生理学的理论和技术应用到微生物菌种选育的研究中，并作初步的说明。
    菌种的选育需要经过多个步骤才能实现，微生物生理学包括了各种关于微生物的基础理论和实验操作技术，在菌种选育中起到了重要的作用。首先从环境中采集样品后需要通过选择培养基让所需菌种得到富集，接下来通过平板划线培养来纯化菌株，再对纯化后的菌株进行各种指标的检验与测定，确定菌株的特性和分类属，接下来进行摇瓶发酵培养，使菌株大量的增殖，再筛选，进行菌株的发酵中随时要注意各项指标的检测，以期得到性状最优的菌种。如需对菌种进行诱变，诱变后的菌株同样需经历各种筛选过程，以确保菌株性状的稳定，适宜于投产。
选育种微生物的无菌操作技术、划线培养、菌落的挑选与富集、后期的放大培养以及性状检测均利用了微生物生理的基本理论与各种操作技术
10. 已知纤维素酶的合成是操纵子的阻遏机制，如何利用这一机理设计和选育纤维素酶高产菌？
    根据原核的基因调控系统进行分析，在没有诱导物的情况下，调节基因可以产生阻遏蛋白，阻遏蛋白结合在操纵基因上阻止mRNA的转录，从而当环境中没有诱导物的存在时不会继续该酶的合成，因此选育高产菌的关键在于调节基因或（和）操纵基因的缺失，使得阻遏物不能结合到操纵基因上，从而使纤维素酶在没有诱导物的存在情况下仍然能大量合成。
    具体的操作步骤为：菌种培养至对数期时，收集菌体进行诱变或者基因操作；在不含有诱导物的的培养基平板上筛选调节基因或（和）操纵基因缺失的菌株，其特征为在没有诱导物的培养基中仍然大量合成纤维素酶

第六章     氨基酸发酵与控制
1. 以烷烃为原料发酵生产谷氨酸，应采用哪些代谢调控措施来控制谷氨酸的分泌？
①烷烃作为碳源时，其浓度不宜过高，会因渗透压大或碳源本身的抑制作用对菌体生长不利，而导致碳源转化为氨基酸的转化率较低。②在正常的情况下谷氨酸不会积累，这是由于谷氨酸合成过量时会反馈抑制谷氨酸脱氢酶，使草酰乙酸转向天冬氨酸，天冬氨酸过量反馈抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，停止了由PEP向草酰乙酸的合成。可以有以下的途径控制其分泌：生物素亚适量（生物素是乙酰辅酶A羧化酶的辅基，控制乙酰辅酶A合成丙二酰辅酶A是脂肪酸合成的限速步骤，限制它的量，就会导致脂肪酸合成量下降，导致细胞膜结构不完整，谷氨酸分泌。）限制脂肪酸的合成，使得膜的结构不完全，导致谷氨酸外渗）；利用油脂缺陷型的菌株（油脂和甘油都是磷脂的组成成分，他们的存在会限制谷氨酸的分泌，所以选育油脂和甘油缺陷型菌株。）油脂是磷脂的组分，与生物素有相同的作用）；应用表面活性剂（它的饱和脂肪酸可以拮抗不饱和脂肪酸的生物合成，导致形成不完全的细胞膜）；应用甘油缺陷型菌株（甘油是磷脂的组分，也会影响细胞膜的完整性）；添加青霉素（青霉素主要是作用与细胞壁中肽聚糖的生成，导致细胞膜缺乏细胞壁的保护造成机械损伤，从而使谷氨酸分泌。）其机制是它可以抑制细胞壁后期合成，使细菌细胞壁及细胞膜的合成受到损伤，谷氨酸分泌容易）
谷氨酸高产突变株的选育：
   1切断代谢支路：选育α-酮戊二酸脱氢酶的活性，使得代谢流向谷氨酸，从而使谷氨酸得到积累；选育减弱HMP途径后半段酶活性和DCA循环的突变株；选育不分解利用谷氨酸的突变株，阻止谷氨酸的进一步代谢。
    2.解除谷氨酸自身的反馈调节：选育耐高渗透压的菌株，使菌种能在高糖和高谷氨酸的培养基中仍能生长、代谢；选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈调节的突变株，菌体就会不断的合成谷氨酸。
    3.增加前体物的合成：选育强化TCA循环从柠檬酸到α-酮戊二酸的突变株；选育强化CO2固定反应的突变株。
    4.选育温度敏感突变株：里面可能存在细胞膜合成有缺损的突变株，开创了不受生物素影响的谷氨酸生产新方法。
    5.DNA重组也是一种方法。
2. 假如以糖蜜为原料发酵生产谷氨酸，应采用哪些代谢调控措施来控制谷氨酸的分泌？
3. 从代谢调控角度，以谷氨酸产生菌为出发菌株，改造成赖氨酸生产菌，是否合理可行？为什么？请拟出育种方案？
    可以，工业生产中赖氨酸的生产菌株主要就是选择谷氨酸产生菌为出发菌株诱变选育得到，因为赖氨酸是属于天冬氨酸族的氨基酸，其生成可以由天冬氨酸转化得来，而谷氨酸生产菌的代谢途径中就有天冬氨酸的合成支路，当谷氨酸合成过量时，草酰乙酸就会转向天冬氨酸的合成，可以把这两条途径联系起来进行赖氨酸的生产。
  选育方案:
⑴彻底解除有关的代谢调节机制：①选育营养缺陷型菌株：切断支路代谢是积累Lys的有效措施，在苏氨酸缺陷型中，天冬氨酸半醛进一步转变为赖氨酸和高丝氨酸；高丝氨酸缺陷型由于丧失高丝氨酸脱氢酶，使得天冬氨酸半醛全部转成Lys。②选育抗类似物突变体：得到AK对反馈调节脱敏的突变株。③选育营养缺陷型与抗类似物多重突变株，可以进一步解除反馈调节，提高氨基酸的产量。④变换优先合成：选育高丝氨酸渗漏缺陷型和苏氨酸温度敏感型突变株，可以改变优先合成，积累赖氨酸。
⑵增加前体物的合成：①选育丙氨酸缺陷型菌株：丙酮酸和天冬氨酸是赖氨酸和丙氨酸的共同前体，选育丙氨酸缺陷型，可增强生物合成天冬氨酸的代谢流，提高赖氨酸的产量。②增加前体物天冬氨酸的合成。③应用柠檬酸合成酶低活性突变株或者磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶高活性突变株。
⑶解除代谢互锁：lys和leu生物合成之间存在代谢互锁，即二氢吡啶-2,6-二羧酸合成酶被亮氨酸所阻遏，应设法解除。①选育亮氨酸缺陷型②选育抗亮氨酸累死物突变株
⑷选育温度敏感性突变株
⑸防止回复突变：生产菌株定期纯化，检查遗传标记；保存培养基和种子培养基营养丰富；定向附加遗传标记；添加药物抑制回复突变株的生长。
4. 试述苏氨酸生物合成的调节机制以及苏氨酸发酵生产菌种的选育方案。
    苏氨酸的合成途径（书本211、222）既是天冬氨酸族氨基酸分支途径的一种产物，又是异亮氨酸生物合成的前体物，苏氨酸还与赖氨酸协同反馈抑制天冬氨酸激酶（AK），同时苏氨酸对分支途径上的关键酶高丝氨酸脱氢酶（HD）实行反馈调节。
     菌种的选育可以从以下几个途径来进行考虑：1、设法遗传性地解除自身的反馈调节：解除苏氨酸自身对AK和HD的反馈调节，同时还需要切断蛋氨酸和赖氨酸的支路代谢，通过限量供应蛋氨酸和赖氨酸以解除他们对苏氨酸合成途径中关键酶的反馈调节，也可选育缺失苏氨酸脱氢酶的菌株，切断苏氨酸向后的支路代谢；2、增加前体物的生物合成，增加天冬氨酸的合成是苏氨酸得以大量积累的必要条件，可以通过选育天冬氨酸结构类似物抗性突变株来遗传性地解除天冬氨酸对PC(PEP羧化酶)的反馈抑制，使天冬氨酸可以大量合成。PEP-草酰乙酸-天冬氨酸。3、通过基因重组来选育单产苏氨酸的菌株。
5. 试述芳香族氨基酸的生物合成调节机制，并由此论述色氨酸发酵生产菌种的选育方向及发酵条件的控制依据。
    芳香族氨基酸的生物合成途径（书本223），
   调节机制：不同的微生物有所不同
积累色氨酸必须设法解除色氨酸对氨茴酸合成酶的反馈调节，为此必须选育调节突变株
   发酵条件的控制：以大肠杆菌作为生产菌株，在含有0.5g/L氨茴酸的葡萄糖酪蛋白水解液的培养基中加入10mg/L的四环素，培养开始后，在氨茴酸浓度降至0.3g/L后，以50mg/(L.h)的速度连续补充氨茴酸，在27h后积累色氨酸6.2g/L
 
第七章    核苷酸发酵与控制
1. 根据肌苷酸的生物合成途径，说明肌苷酸生产菌应具备哪些遗传特性？采取哪些措施来增加肌苷酸的积累量？
   必须具备：1）缺乏SAMP合成酶或者IMP脱氢酶；2）解除5’-肌苷酸生物合成途径中的反馈调节；3）缺乏5’-肌苷酸降解酶；4）选育细胞膜渗透性强的突变株。
    增加肌苷酸的积累量：1）由于关键酶PRPP转酰胺酶受腺嘌呤系化合物以及GMP的反馈抑制，又被腺嘌呤阻遏，因此一般采用腺嘌呤缺陷型突变株（Ade-），控制腺嘌呤亚适量，使5’-IMP积累。2）在上述基础上，增加Xan-标记（丧失IMP脱氢酶），可增加5’-IMP产量。3）控制发酵液中Mn2+亚适量，调节细胞膜对IMP的通透性。
2. 试述Mn2+和Ade对IMP发酵的调节机制及解除机制的对策。
    使用产氨短杆菌突变株进行IMP发酵时，Mn2+浓度对积累IMP影响很大。当发酵液的Mn2+浓度在亚适量时，R5P、PRPP和PRPP激酶等都可以从细胞内渗出。当培养基中有嘌呤碱基存在时，通过补救途径在胞外来合成核苷酸。当Mn2+过量时，就不发生这样的渗出，上述物质仍留在细胞内。从限量Mn2+会引起细胞形态变化来看，Mn2+与细胞膜或细胞壁的生物合成直接相关。故在IMP发酵中，控制Mn2+亚适量，调节细胞膜对IMP的通透性。或者选育Mn2+不敏感突变株或核苷酸膜透过性强的突变株。利用产氨短杆菌突变株直接发酵IMP时，腺嘌呤是控制IMP积累的重要因子。由于关键酶PRPP转酰胺酶受腺嘌呤系化合物以及GMP的反馈抑制，又被腺嘌呤阻遏，因此一般采用腺嘌呤缺陷型突变株（Ade-），控制腺嘌呤亚适量，使5’-IMP积累。
3. 在实际生产中，为什么一般都选用产氨短杆菌作为IMP的产生菌，而不是选用枯草杆菌？
    在选育肌苷酸生产菌时，一般应该选择核苷酸酶和磷酸酯酶活性较弱的菌株作为育种的出发菌株。由于枯草杆菌的核苷酸分解酶系统活力比较强，生成的核苷酸容易被酶分解为核苷，因此一般不适宜用来生产核苷酸。短杆菌属、棒杆菌属及链霉菌属等微生物，与芽孢杆菌属细菌不同，其降解核苷酸的磷酸酯酶活性较低。因此，实际上是常用产氨短杆菌、谷氨酸棒杆菌作为出发菌株进行选育。