通过代谢工程改造大肠杆菌以乙酸为唯一碳源生产异丁醇

发布时间：2024-06-28 00:36

　　为了满足全球日益增长的能源需求,减少对环境的负面影响,寻找传统化石燃料的替代品显得尤为重要。以高级醇为代表的生物燃料作为传统汽油、柴油的潜在替代品越来越被人们关注。异丁醇作为高级醇中的代表,是一种C4醇,常用于汽油的调和及橡胶的合成。异丁醇与乙醇以及其他醇类相比,有较低的蒸气压与吸湿性和较高的能量密度,其辛烷值也高于一般燃料,这些特性使得异丁醇成为极具发展潜力的一种生物燃料。目前利用重组大肠杆菌生产异丁醇最常用的碳源是葡萄糖,而乙酸作为市面上最常见的一种挥发性脂肪酸,与葡萄糖相比成本更低,且在大肠杆菌体内存在清晰的代谢途径,因而乙酸具备替代葡萄糖成为大肠杆菌廉价碳源的潜力。为了利用乙酸作为唯一碳源合成异丁醇,本论文对野生型大肠杆菌BW25113进行了系统的代谢工程改造。首先对竞争性支路进行阻断,依次敲除了乳酸脱氢酶Ldh A、丙酮酸脱氢酶PoxB、乙醇脱氢酶AdhE以及丙酮酸-甲酸裂解酶PflB,得到菌株BWΔPPAL。之后,为了提高大肠杆菌异丁醇合成途径关键酶的表达水平,利用共存质粒pTrc99a和pCL1920过量表达了2-酮酸脱羧酶Kivd、乙醇脱氢酶AdhA、乙酰乳酸异构还原酶...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1利用大肠杆菌体内Ehrlich途径生产醇类

济南大学硕士学位论文5图1.1利用大肠杆菌体内Ehrlich途径生产醇类1.4.2异丁醇生物合成相关酶及其调控机制2008年，Atsumi等[8]等人利用缬氨酸合成的前体物质2-酮异戊酸，通过2-酮酸脱羧酶（KDC）和醇脱氢酶（ADH）两步催化即可生成异丁醇。该代谢途径涉及五种酶....

图1.2利用葡萄糖合成异丁醇的途径

济南大学硕士学位论文5图1.1利用大肠杆菌体内Ehrlich途径生产醇类1.4.2异丁醇生物合成相关酶及其调控机制2008年，Atsumi等[8]等人利用缬氨酸合成的前体物质2-酮异戊酸，通过2-酮酸脱羧酶（KDC）和醇脱氢酶（ADH）两步催化即可生成异丁醇。该代谢途径涉及五种酶....

图1.3乙酸转化为乙酰辅酶A

通过代谢工程改造大肠杆菌以乙酸为唯一碳源生产异丁醇8图1.3乙酸转化为乙酰辅酶A1.8还原力平衡的调控对大肠杆菌异丁醇合成的影响还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）是异丁醇合成过程中必需的还原力，酮酸还原异构酶和醇脱氢酶都是NADPH依赖型，并且丙酮酸转化为异丁醇需要两分....

图1.4大肠杆菌PTSGlc系统及其他葡萄糖转运系统

通过代谢工程改造大肠杆菌以乙酸为唯一碳源生产异丁醇10图1.4大肠杆菌PTSGlc系统及其他葡萄糖转运系统1.10本论文的目的意义异丁醇作为前景非常广阔的一种生物燃料，目前主要依赖化学合成，然而其工艺繁琐、催化剂价格高、易造成污染等缺点难以克服，因而利用微生物合成异丁醇越来越受到....

本文编号：3996181