产L-丝氨酸谷氨酸棒杆菌的代谢工程改造和代谢流分析的任务书.docx

产L-丝氨酸谷氨酸棒杆菌的代谢工程改造和代谢流分析的任务书
任务书
题目：产L-丝氨酸谷氨酸棒杆菌的代谢工程改造和代谢流分析
背景和意义
L-丝氨酸和L-谷氨酸都是人体重要的氨基酸，也广泛应用于医药、保健品、饲料、食品和工业制品等领域。以往主要通过提取动植物蛋白质或化学合成获取，但成本高且操作步骤繁琐。利用微生物发酵生产氨基酸具有操作简单、成本低、效率高等优点，因此成为目前主要研究方向之一。
棒杆菌是一种常见的革兰氏阴性菌，广泛分布于自然界中。其具有快速繁殖、容易培养和适应性强等特点，是工业化生产微生物之一。然而，原始的棒杆菌菌株不能发酵生产L-丝氨酸和L-谷氨酸。因此，需要对其进行代谢工程改造，构建高产丝氨酸和谷氨酸的菌株。同时，代谢流分析可以从代谢物转化的角度，分析产生多少丝氨酸和谷氨酸，从而优化发酵条件，提高产品产量和质量。
任务描述
该任务需要完成棒杆菌菌株的代谢工程改造，使其具有高效产生L-丝氨酸和L-谷氨酸的能力。并且需要对改造后的菌株进行代谢流分析，探究产生丝氨酸和谷氨酸的代谢途径，以及优化发酵条件，提高产品产量和质量。具体任务如下：
1.构建高效产生L-丝氨酸和L-谷氨酸的棒杆菌菌株。
（1）筛选和优化L-丝氨酸和L-谷氨酸合成代谢途径中的关键基因；
（2）利用基因克隆技术和遗传转化技术构建高效产钱L-丝氨酸和L-谷氨酸的菌株，实现目标基因的有效表达和调节。
2.基于代谢流分析优化棒杆菌产丝氨酸谷氨酸过程。
（1）采用代谢流分析技术，分析棒杆菌产L-丝氨酸和L-谷氨酸的代谢通路和代谢流量；
（2）基于代谢流分析结果，对发酵条件进行调整和优化，提高目标产物的产量和质量。
3.分析L-丝氨酸谷氨酸合成代谢途径的调控机制。
（1）探究L-丝氨酸谷氨酸合成代谢途径的调控机制；
（2）分析L-丝氨酸谷氨酸合成代谢途径的关键基因的表达调控机制。
任务要求
1.完成任务的整个过程需要具备一定的微生物学、遗传学和代谢学相关知识；
2.需要有一定的实验操作和数据处理能力，能熟练掌握基因克隆技术、基因遗传转化技术、PCR、SDS-PAGE等相关技术；
3.了解并熟练使用代谢流分析技术，能够进行代谢通路的分析和优化；
4.合理安排任务时间节点，保证任务的顺利完成；
5.要注意实验安全，做好实验记录和数据分析，撰写任务报告。
参考文献
1.XuP,GuQ,WangW,etal.MetabolicengineeringofEscherichiacolifortheproductionofL-serine[J].Biotechnologyletters,2009,31(3):481-488.
2.WangW,LiangQ,YuJ,etal.EngineeringEscherichiacolifortheenhancedproductionofL-valinebasedontranscriptomeanalysisandinsilicotargetidentification[J].Journalofindustrialmicrobiology&biotechnology,2015,42(2):279-292.
3.ChenX,LiJ,XuM,etal.MetabolicengineeringofCorynebacteriumglutamicumfortheproductionofL-ornithine[J].Microbialcellfactories,2015,14(1):171.