第7章脂類代謝與控制

概述脂類，也稱脂質(zhì)或類脂，是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。對(duì)大多數(shù)脂類而言，其化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。參與脂類組成的脂肪酸多是4碳以上的長(zhǎng)鏈一元羧酸，醇成分包括甘油（丙三醇）、鞘胺醇、高級(jí)一元醇和固醇。脂類元素組成主要是碳、氫、氧，有些含有氮、磷及硫等。目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)第一節(jié)脂類的代謝與調(diào)節(jié)一、脂肪酸的分解（β-氧化作用）1904年，F(xiàn)ranzKnoop將末端碳連有苯基的一些奇數(shù)碳和偶數(shù)碳脂肪酸衍生物喂狗，然后分離狗尿中的苯化合物。Knoop發(fā)現(xiàn)，當(dāng)奇數(shù)碳脂肪酸衍生物被降解時(shí)，尿中檢測(cè)出的是馬尿酸（苯甲酸和甘氨酸的結(jié)合物）；如果是偶數(shù)碳，則尿中排出的是苯乙尿酸（苯乙酸和甘氨酸的結(jié)合物）。因此Knoop認(rèn)為，脂肪酸的氧化發(fā)生在β-碳原子上，即每次從脂肪酸鏈上降解下來的是2碳單位，也就是后來所謂的脂肪酸β-氧化。目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的降解過程可以分為3個(gè)階段：⑴脂肪酸在細(xì)胞質(zhì)中活化為脂酰CoA；⑵脂酰CoA通過轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)入線粒體基質(zhì)；⑶以2碳單位降解——β-氧化。目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)1、脂肪酸的活化

長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行（原核生物在細(xì)胞溶膠中進(jìn)行），脂肪酸先與CoA形成硫酯鍵。胞液中的脂肪酸可以在脂酰CoA合成酶的催化下，與乙酰CoA酯化，生成脂酰CoA。細(xì)胞中有4種不同的脂酰CoA合成酶，它們分別對(duì)帶有短的（<C6）、中等長(zhǎng)度的（C6～12）、長(zhǎng)的（>C12）和更長(zhǎng)的（>C16）碳鏈的脂肪酸具有催化的特異性。目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)2、脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體

——肉毒堿（carnitine）穿梭機(jī)制目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)肉毒堿穿梭機(jī)制包括以下步驟：⑴在脂酰肉毒堿轉(zhuǎn)移酶I（carnitineacyltransferaseI，CATI）催化下，脂酰CoA中的脂?；D(zhuǎn)移到L-肉毒堿上，形成脂酰肉毒堿。⑵脂酰肉毒堿在肉毒堿：脂酰肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn)酶的作用下，與游離的肉毒堿交換后進(jìn)入線粒體基質(zhì)。⑶在線粒體基質(zhì)中，脂酰肉毒堿在與膜結(jié)合的脂酰肉毒堿轉(zhuǎn)移酶II（CATII是CATI的同功酶）的催化下，重新生成脂酰CoA和肉毒堿（CATI催化反應(yīng)的逆反應(yīng)）。目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)3、脂肪酸的β-氧化

脂肪酸的β-氧化發(fā)生于線粒體中，脂酰CoA氧化生成乙酰CoA涉及4個(gè)基本反應(yīng)：第一次氧化反應(yīng)（oxidation）；水化反應(yīng)（hydration）；第二次氧化反應(yīng)（oxidation）；硫解反應(yīng)（cleavage）。目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)4、脂肪酸的其他氧化分解方式奇數(shù)碳鏈脂肪酸的分解氧化產(chǎn)生n-1個(gè)乙酰CoA和1個(gè)丙酰CoA，丙酰CoA與ATP、CO2反應(yīng)，生成甲基丙二酸單酰CoA，經(jīng)分子重排成琥珀酰CoA，進(jìn)入TCA循環(huán)。脂肪酸的ω-氧化脂肪酸ω位的碳原子首先氧化，生成二羧酸，再通過β-氧化作用脫下二碳化合物。目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)5、能量代謝脂肪酸代謝的能量產(chǎn)生分為三個(gè)階段：長(zhǎng)鏈脂肪酸經(jīng)β-氧化降解為乙?；ㄒ阴oA）。乙?；?jīng)檸檬酸循環(huán)氧化為CO2。前面兩個(gè)階段產(chǎn)生的NADH和FADH2經(jīng)呼吸鏈氧化，合成ATP。目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)二、脂肪酸的生物合成對(duì)微生物、動(dòng)植物細(xì)胞合成脂肪酸的研究證明，脂肪酸的合成并不是脂肪酸β-氧化的逆反應(yīng)，而是通過另外的途徑合成。在脂肪酸β氧化途徑中，中間產(chǎn)物都是輔酶A（CoASH）的衍生物；在脂肪酸的生物合成途徑中，則都是?；d體蛋白（ACP）的衍生物。這是兩者之間的根本性區(qū)別。目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)ACP：不同生物體中的ACP十分相似，E.coli中的ACP是一個(gè)由77個(gè)aa組成的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)，在第36位Ser的側(cè)鏈上，連有輔基4‘-磷酸泛酰巰基乙胺。目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要CO2和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。真核生物中脂肪酸的生物合成包括三個(gè)過程：⑴乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)（檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)）。⑵丙二酸單酰CoA的生成。⑶脂肪酸的合成。目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)1、乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)（檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)）由糖代謝產(chǎn)生的乙酰CoA可以通過檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)中，供給脂肪酸的合成。首先在檸檬酸合成酶催化下，線粒體中的乙酰CoA和草酰乙酸縮合形成檸檬酸。生成的檸檬酸經(jīng)檸檬酸——二羧酸載體轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體。目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)進(jìn)入到胞液內(nèi)的檸檬酸經(jīng)檸檬酸裂解酶催化，裂解生成乙酰CoA和草酰乙酸，裂解反應(yīng)需要CoA-SH和消耗ATP。檸檬酸裂解生成的草酰乙酸在細(xì)胞質(zhì)中的蘋果酸脫氫酶催化下還原為蘋果酸，同時(shí)NADH氧化為NAD＋。蘋果酸在蘋果酸酶催化下脫羧生成丙酮酸，NADP＋還原為NADPH。目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)2、丙二酸單酰CoA的生成

細(xì)胞質(zhì)中的乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶催化下羧化，形成丙二酸單酰CoA。乙酰CoA羧化酶的輔基是生物素，其反應(yīng)機(jī)理類似丙酮酸羧化酶。目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)3、脂肪酸的合成脂肪酸的合成是在脂肪酸合成酶復(fù)合體的作用下完成的。E.coli的脂肪酸合成酶復(fù)合體包含7種酶，而哺乳動(dòng)物的脂肪酸合成酶只有一條肽鏈，但具有多種催化活性。另外，脂肪酸的合成還需要?；d體蛋白（ACP：acylcarrierprotein）來轉(zhuǎn)移酰基基團(tuán)。

目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)

包括5個(gè)反應(yīng)步驟：前體負(fù)載，前體縮合，還原，脫水和進(jìn)一步還原。⑴負(fù)載乙酰CoA在乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；傅拇呋?，將其乙?；D(zhuǎn)移到ACP上，形成乙酰-ACP。丙二酸單酰CoA在丙二酸單酰-ACP轉(zhuǎn)?；傅拇呋?，將丙二酸單?；D(zhuǎn)移到ACP上，形成丙二酸單酰-ACP。E.Coli中脂肪酸的合成目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)⑵縮合酮酰基-ACP合成酶接受乙酰-ACP的乙?；?，釋放HS-ACP。酮?；?ACP合成酶催化乙酰基轉(zhuǎn)移到丙二酸單酰-ACP上，形成乙酰乙酰-ACP，并釋放一分子CO2。⑶還原在酮酰基－ACP還原酶催化下，乙酰乙酰-ACP中的b-酮基被NADPH＋H＋還原為醇，形成D-b-羥丁酰-ACP。目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)⑷脫水在b-羥?；?ACP脫水酶的催化下，D-b-羥丁酰-ACP脫水，生成帶有雙鍵的反式丁烯酰-ACP。⑸還原烯酰基-ACP還原酶催化反式丁烯酰-ACP還原為丁酰-ACP，NADPH為輔酶。目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)4、脂肪酸β-氧化和合成的主要區(qū)別從上述脂肪酸合成途徑可以看出，脂肪酸合成和降解是通過完全不同的兩條途徑進(jìn)行的。下表歸納了軟脂酸β-氧化和合成的主要區(qū)別。目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)為增加脂肪酸生物合成，可從以下幾方面考慮：⑴選育乙酰-CoA羧化酶活力強(qiáng)的菌株，設(shè)法解除終產(chǎn)物（脂酰CoA及脂肪酸）的反饋抑制。選育抗代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似物突變株（抗脂肪酸結(jié)構(gòu)類似物），即抗反饋調(diào)節(jié)突變株。選育營(yíng)養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株或選育條件突變株，解除微生物細(xì)胞正常的自我調(diào)節(jié)，使脂肪酸得以積累。三、脂肪酸生物合成的代謝控制育種目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)⑵選育易生成并大量積累檸檬酸的菌株或有利于檸檬酸合成而不利于檸檬酸降解的突變株。⑶選育喪失或只具有微弱檸檬酸脫氫酶活力的突變株。如異檸檬酸脫氫酶的滲漏突變株等。目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)第二節(jié)多不飽和脂肪酸發(fā)酵

的代謝控制育種多不飽和脂肪酸（polyunsaturatedfattyacids,PUFAs）是指含2個(gè)或2個(gè)以上雙鍵且碳原子數(shù)為16～22的直鏈脂肪酸，包括γ-亞麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）等。由于多不飽和脂肪酸可廣泛用于醫(yī)藥、食品、化妝品、飼料等領(lǐng)域，因此世界各國開展了多飽和脂肪酸的微生物育種、發(fā)酵提取工藝以及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)等方面的研究。目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)多不飽和脂肪酸的自然來源主要是動(dòng)植物，但含量最豐富的是微生物，特別是藻類、真菌、細(xì)菌等，且主要以儲(chǔ)存油和膜脂的形式存在，尤其是ω-3多不飽和脂肪酸。藻類、真菌、細(xì)菌擁有重新合成多種ω-3多不飽和脂肪酸所需的系列脫飽和酶和連接酶，它們是自然界中這些化合物的初始生產(chǎn)者，而高等植物和動(dòng)物則很少含有ω-3多不飽和脂肪酸。目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前商業(yè)上ω-3多不飽和脂肪酸主要是從深海魚油中提取，工藝復(fù)雜、成本高、穩(wěn)定性差，還受氣候條件和資源的限制。微生物具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)繁殖迅速、生長(zhǎng)周期短、易培養(yǎng)、不受原料產(chǎn)地限制等特點(diǎn)，所以利用微生物生產(chǎn)多不飽和脂肪酸是一條重要途徑。目前，日本、英國等國家已先后問世了γ-亞麻酸、雙高γ-亞麻酸、花生四烯酸等發(fā)酵產(chǎn)品，而EPA、DHA等仍處于研究階段。目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)一、γ-亞麻酸發(fā)酵的代謝控制育種1919年德國的藥理學(xué)家Hei-duschKa博士從月見草中發(fā)現(xiàn)與亞油酸相似的高級(jí)多不飽和脂肪酸，被命名為γ-亞麻酸。γ-亞麻酸是人體內(nèi)所必需的必需脂肪酸。如果人體一旦缺乏了必需脂肪酸，心腦血管、生殖、內(nèi)分泌等系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)異常，發(fā)生紊亂，從而引起高血脂，高血壓，血栓病、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、加速衰老等一系列疾病，γ-亞麻酸特別對(duì)腦組織的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前四十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)當(dāng)γ-亞麻酸的生物活性含量達(dá)到15%以上，就能起到顯著的藥理治療作用。由此可見，γ-亞麻酸是人類的生命之寶。從植物中提取γ-亞麻酸受到諸多因素的限制，植物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，種子采集較難，油含量不穩(wěn)定，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。1948年，Bernhard和Alberch首次從布拉克須霉的菌體脂肪中鑒定出含有γ-亞麻酸，揭開了微生物發(fā)酵γ-亞麻酸的序幕，大量的研究隨之展開。目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)γ－亞麻酸（GLA）為全順式6，9，12－十八碳三烯酸，非共軛立體構(gòu)型，分子式為C18H30O2，由于其高度的不飽和性在空氣中不穩(wěn)定，在堿性條件下易發(fā)生雙鍵位置及構(gòu)型的異構(gòu)化反應(yīng)，形成共軛多烯酸。目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)㈠發(fā)酵法生產(chǎn)γ－亞麻酸的菌種目前發(fā)現(xiàn)能積累γ－亞麻酸的微生物主要是一些真菌和微藻，其中真菌研究較多的有被孢霉屬、毛霉屬、枝酶屬、根霉屬等；藻類的研究主要集中在螺旋藻。藻類的培養(yǎng)受外界條件的影響較大，生產(chǎn)多不飽和脂肪酸有一定難度，真菌在自然界分別廣且易培養(yǎng)，目前利用真菌發(fā)酵生產(chǎn)γ－亞麻酸已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)絲狀真菌利用葡萄糖合成γ-亞麻酸的代謝途徑如下圖所示。從圖中可以看出，γ-亞麻酸的生物合成機(jī)制比較復(fù)雜，從葡萄糖到γ-亞麻酸需涉及20多步酶促反應(yīng)。關(guān)于其代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，目前尚不清楚。㈡γ-亞麻酸的代謝途徑分析目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)脂肪酸合成的前體物質(zhì)，一是乙酰CoA，為脂肪酸的合成提供碳骨架；二是NADPH，為脂肪酸的合成提供還原力。NADPH主要由胞質(zhì)轉(zhuǎn)氫酶循環(huán)產(chǎn)生，限速酶為蘋果酸酶。當(dāng)蘋果酸酶的活性受到抑制或者表達(dá)上被削弱時(shí)，胞質(zhì)中的NADPH將減少，脂肪酸的合成也將隨之減少。因此，胞內(nèi)NADPH與乙酰CoA的水平對(duì)微生物合成GLA至關(guān)重要。目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)㈢γ-亞麻酸產(chǎn)生菌的育種思路可歸納如下：目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)根據(jù)上述育種思路，要選育γ-亞麻酸高產(chǎn)菌株，可以從以下幾方面著手：1、出發(fā)菌株的選擇γ-亞麻酸產(chǎn)生菌多采用被孢霉（Mortierella）、毛霉（Mucor）、紅酵母（Rhodotorula）、小克銀漢霉（Cunninghamella）等產(chǎn)油脂較高的真菌作為出發(fā)菌株。目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)誘變育種及其篩選方法目前，用于產(chǎn)GLA微生物誘變的方法主要有物理誘變和化學(xué)誘變，物理誘變包括：紫外誘變、激光誘變、低能Ｎ＋離子注入等；常用的化學(xué)誘變方法有：硫酸二乙酯、亞硝基胍、氯化鋰和亞硝酸鹽誘變等。然而，產(chǎn)生正突變的概率通常較小，因此需要一種簡(jiǎn)單易行的篩選方法不僅可以減輕工作量，還可以提高篩選效率，減小盲目性。目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)蘇丹黑染色法篩選：其原理是菌體用蘇丹黑染色后，油脂被染成藍(lán)黑色，原生質(zhì)為淡紅色，在顯微鏡下觀察菌體的顏色，藍(lán)黑色深者說明菌體內(nèi)的油脂含量較多。于愛群等利用蘇丹黑染色法篩選獲得１株GLA產(chǎn)生菌EM10，通過搖瓶培養(yǎng)，其生物量達(dá)11.882g\L，菌絲體油脂含量達(dá)18.86％，進(jìn)一步鑒定該菌株，表明該菌為毛霉屬。劉陽等通過紫外-硫酸二乙酯復(fù)合誘變深黃被孢霉AS3.3410，用蘇丹黑染色初篩，得到突變株H3.3410-5，其GLA含量較原始菌株提高了14.4％。目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)2、切斷或減弱支路代謝通過切斷或減弱非γ-亞麻酸生物合成的支路代謝，使更多的磷酸烯醇式丙酮酸、乙酰CoA、亞油酸生成γ-亞油酸，從而提高γ-亞油酸的產(chǎn)量。據(jù)報(bào)道，采用α-亞油酸缺陷型、花生四烯酸缺陷型、二十碳五烯酸缺陷型，均有助于γ-亞油酸產(chǎn)量的提高。另外，選育花生四烯酸滲漏、二十碳五烯酸滲漏突變株，也可使γ-亞麻酸的產(chǎn)量得到提高。目前五十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)3、解除反饋調(diào)節(jié)選育脂肪酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株（如LTBr）、耐高濃度γ-亞麻酸突變株，均能不同程度地解除γ-亞麻酸的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，使得代謝更加流暢，從而提高γ-亞麻酸的產(chǎn)量。目前五十四頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)4、強(qiáng)化能量代謝提高菌體細(xì)胞內(nèi)ATP的水平，有利于脂肪酸的合成。因此，選育呼吸抑制劑（丙二酸、氰化鉀、亞砷酸等）抗性突變株、ADP磷酸化抑制劑（羥胺、2,4-二硝基酚等）抗性突變株、抑制能量代謝的抗生素（寡霉素、纈氨霉素等）抗性突變株，均有助于γ-亞麻酸產(chǎn)量的提高。目前五十五頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)5、增加前體物的合成菌體生物合成γ-亞麻酸與HMP、EMP途徑直接相關(guān)。增加HMP途徑，NADPH的數(shù)量增多，有利于γ-亞麻酸產(chǎn)量的提高。選育異檸檬酸脫氫酶滲漏突變株，也有利于γ-亞麻酸產(chǎn)量的提高。目前五十六頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)6、選育Δ6-脫氫酶活力強(qiáng)的突變株Δ6-脫氫酶是生物合成γ-亞麻酸的關(guān)鍵酶之一，其活性的高低直接與γ-亞麻酸含量的高低密切相關(guān)，可采用TTC酶活測(cè)定法來反映Δ6-脫氫酶的活性。TTC為一種無色的氧化還原劑，能被Δ6-脫氫酶還原成紅色的物質(zhì)，紅色越深，表明菌體細(xì)胞內(nèi)的Δ6-脫氫酶活力越強(qiáng)，γ-亞麻酸的積累量也就越多。目前五十七頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)7、選育低溫生長(zhǎng)突變株細(xì)胞膜是重要的微生物細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)，由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。脂質(zhì)分子中不飽和脂肪酸的含量越高，其在低溫下細(xì)胞膜的流動(dòng)性也就越大，即微生物細(xì)胞生長(zhǎng)的溫度就越低。據(jù)報(bào)道，選育在相對(duì)低溫（15℃）條件下生長(zhǎng)良好的突變株，其γ-亞麻酸的產(chǎn)量提高1.4倍。目前五十八頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)8、選育耐高糖的突變株在代謝控制發(fā)酵中，常采用耐高滲透壓突變株。γ-亞麻酸發(fā)酵與培養(yǎng)基中糖濃度有密切關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，γ-亞麻酸的產(chǎn)量隨糖濃度的增加而增加，但糖濃度過高就會(huì)抑制菌體生長(zhǎng)，降低產(chǎn)物的積累。因此，通過選育耐高糖的突變株，可使菌體高效率地利用葡萄糖，從而提高γ-亞麻酸的產(chǎn)量。目前五十九頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)9、基因工程育種通過基因工程手段改造γ-亞麻酸生產(chǎn)菌，能大幅度提高菌種的γ-亞麻酸合成能力。Huang等從高山被孢霉中克隆得到Δ12和Δ6去飽和酶編碼基因的cDNA序列，并將它們分別克隆至啤酒酵母中。當(dāng)表達(dá)Δ12去飽和酶時(shí)，以油酸為底物，發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)其亞油酸的含量達(dá)到了25％，當(dāng)表達(dá)Δ6去飽和酶時(shí)，以亞麻酸為底物，其發(fā)酵產(chǎn)物GLA含量為10％。當(dāng)共同表達(dá)這兩個(gè)酶，在不添加前體脂肪酸的條件下，GLA的含量也能達(dá)到8％。目前六十頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)二、花生四烯酸發(fā)酵的代謝控制育種花生四烯酸(簡(jiǎn)稱AA)屬人體不可缺少的多不飽和脂肪酸，作為合成人體前列腺素、凝血噁烷以及白三烯的前體物質(zhì)，具有廣泛的生物活性，特別對(duì)嬰幼兒的腦和神經(jīng)發(fā)育有重要影響，對(duì)人體心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)具有重要的調(diào)節(jié)作用。動(dòng)物組織中花生四烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，約為0.2%，且來源非常有限；利用微生物發(fā)酵法是生產(chǎn)花生四烯酸的新途徑。目前六十一頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)利用腐霉(Pythium)通過發(fā)酵法生產(chǎn)的花生四烯酸(美國Martek生物科學(xué)公司)在1995年已獲得荷蘭健康部法規(guī)辦公室的安全認(rèn)可，1996年獲得英國毒理委員會(huì)的安全認(rèn)可，對(duì)于食品工業(yè)的研究有重要價(jià)值，因此從腐霉屬及近緣屬中尋找有價(jià)值的菌株是一個(gè)十分有希望的方向。目前對(duì)腐霉的育種研究較少，花生四烯酸生產(chǎn)菌的誘變育種局限于被孢霉屬的少數(shù)真菌。目前六十二頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)花生四烯酸又稱全順-5,8,11,14-二十碳四烯酸，其分子式為C20H32O2，結(jié)構(gòu)式為：目前六十三頁\總數(shù)七十一頁\編于四點(diǎn)花生四烯酸的生物合成途徑，即葡萄糖通過脂肪酸的生物合成途徑，先合成硬脂酸，硬脂酸經(jīng)脫氫酶作用生成油酸，油酸進(jìn)一步脫氫生成亞油酸。由亞油酸分出2個(gè)分支，一方面通過去飽和作用生成α-亞麻酸，另一方面在Δ6-脫氫酶的作用下生成γ-亞麻酸。γ-亞麻酸通過延長(zhǎng)