第十三章 异亮氨酸、亮氨酸与缬氨酸发酵 1 第十三章 异亮氨酸、亮氨酸与缬氨酸发酵 第一节 分支链氨基酸的生物合成途径和代谢调节机制 在 L 型异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）和缬氨酸（Val）的分子中，都具有由甲基侧链形成的分枝结构（见表 13-1），故称上述三种氨基酸为分枝链氨基酸（branched chain amino acids）。分枝链氨基酸是合成蛋白质的素材，可以作为生物体的能源，也作为生物体成分的前体。但是，高等动物不能合成这三种氨基酸，故 Ile、Leu、Val 称为必需氨基酸。目前，分枝链氨基酸主要用作氨基酸输液的原料。 表 13-1 分枝链氨基酸的结构 名称 结构式 分子式 分子量 异亮氨酸（Ile） C6H13O2N 131.18 亮氨酸（Leu） C6H13O2N 131.18 缬氨酸（Val） C5H11O2N 117.15 Ile 分子内有两个不对称碳原子，因而，Ile 存在着 D、L、D 别、L 别四种光异构体（表13-2）。很难用化学合成法，或用化学合成法与酶法相组合的方法，廉价制造纯度高的 L 型Ile。Leu 与 Val 分别只有两个光学异构体，能够用化工合成、酶法分割的方法，较廉价地制造。要廉价生产高纯度的 L 型 Ile，只有采用发酵法，因此，Ile 发酵就成了分枝链氨基酸发酵的中心问题。然而，从自然界中，只找到了分泌 Leu 或 Val 的菌株，却找不到分泌 Ile 的菌株。直到 20 世纪 60 年代后半期，随着氨基酸生物合成系反馈调节机制的全部搞清，可以通过选育目的氨基酸代谢拮抗物抗性株的方法，从遗传上解除原菌株的反馈调节机制，从而可以利用这种抗性菌株，由糖直接发酵生产 Ile（Leu 或 Val）。 表 13-2 Ile 的四种光学异构体 L-Ile D-Ile D-别 Ile L-别 Ile 一、生物合成途径 1960 年，经过用粗糙链孢霉、大肠杆菌的营养缺陷型突变株，及用放射性同位素标记第十三章 异亮氨酸、亮氨酸与缬氨酸发酵 2 的前体，进行研究的结果，确定了 Ile、Leu 及 Val 的生物合成途径（图 13-1）。出于 VaI 和Leu 的所有碳原子，都来自于丙酮酸，所以，Val 及 Leu 亦称丙酮酸族氨基酸。Ile 的六个碳原子中的四个碳原子来自于 ASP，所以，Ile 与 Thr、Ly s、Met 一起，亦称作 ASP 族氨甚酸。Umbarger 等研究的结果，清楚地说明，不仅 L-Thr 是 Ile 的前体，D-Thr 及 α-氨基丁酸也是Ile 的前体。并且指明，由 D-Thr 等物质生成 α-酮基丁酸的酶，不受反馈抑制。因此，可以用 D-Thr 或 α...
