微生物细胞催化合成gamma;-氨基丁酸的研究
摘要：本文通过微生物生产的方法，利用大肠杆菌产生脱羧酶（GAD），对底物L-谷氨酸钠或L-谷氨酸进行催化反应生成gamma;-氨基丁酸（GABA）。为了能够获得更高的转化率，我们必须探索出最适的反应条件。本实验通过对pH、温度、酶浓度、诱导过程中加入辅酶PN的含量等因素的改变来探究其最优反应条件。用这种微生物生产的方法生产gamma;-氨基丁酸（GABA）相较于传统的化学合成法、植物富集法等方法具有更高的安全性、产率高、成本低、发酵周期短等优点。
关键词：微生物生产；高安全性；谷氨酸钠；gamma;-氨基丁酸（GABA）
一、文献综述
通过对各篇文献的了解，我们认识到gamma;-氨基丁酸（GABA）又称氨酪酸，是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，广泛地存在于动植物体内。在动物中，主要存在于动物大闹中。在植物中分布较为广泛，例如番茄、南瓜、葡萄等植物都含有GABA。是目前研究较为深入的一种用于抑制神经的递质，具有较高的生理活性。
GABA有多种生理功能，如：降低血压，延缓大脑衰老，治疗神经疾病，降低血氨，抗心律失常，改善更年期综合症、醒酒、利肾健肝、预防肥胖等功效。已经成为一种新型活性因子，广泛地应用于食品与医药领域。研究开发新型GABA抑制剂实验以及分子生物学方面的研究成功，使GABA作为一种靶标，从而引起了昆虫毒理学家和农药学家的重视，可以被用作一种饲料添加剂用来提高畜禽的生产能力。因此，加强相关产品的安全性能及其副产品的研制开发，将丰富饲料添加剂的种类，有益于畜牧业的可持续发展。
当今制备GABA的方法主要有3种，分别是化学合成法、植物富集法和微生物发酵法。但是传统的化学合成法安全性差且成本较高，植物富集法成本高且浪费资源。所以我们必须研究开发微生物发酵法，与前两者相比，微生物发酵法具有高产率、高安全性等优点。因此，利用微生物发酵法的方法制备GABA具有重要的研究意义。
微生物发酵法合成GABA的基本原理是以L-谷氨酸钠或者L-谷氨酸为底物，利用生物内的谷氨酸脱羧酶（GAD），经脱羧反应生成gamma;-氨基丁酸。与化学合成法相比，使用生物法制备的GABA更加安全，且具有反应条件温和、环境友好等优点，是更具发展前景的GABA制备方法。
与其他微生物相比较，大肠杆菌具有生长迅速、可人工调控外源蛋白表达等优点，E.coli系统是目前应用最为广的外源基因表达系统。因此本实验将在分析数个谷氨酸脱羧酶系统的基因结构及组成基础上，采用PCR技术扩增获得了编码GAD的基因，通过构建重组载体pET28a-GAD及重组菌株E.coli BL21(DE3)，实现GAD在大肠杆菌中的过量表达。
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