大肠杆菌(Escherichiacoli)是应用最广泛的外源基因表达系统之一。E.coliDH5α由于转化率高是基因工程中最常用的宿主菌之一，但其在基本培养基中生长差，对乙酸敏感，难以实现高密度培养，本实验室筛选的DH5α的耐乙酸突变株DA19，在基本培养基中的生长大大改善，乙酸产生减少。但是DH5α和DA19代谢差异，尤其是DA19乙酸产量降低的原因仍不清楚，DA19的调控发生了哪些变化也是未知。而搞清楚这些问题对于应用代谢工程方法改造菌种以便进行高密度发酵提高蛋白表达水平具有直接的指导意义。本论文主要研究了DH5α和DA19在基本培养基中和复合培养基中分批培养以及在基本培养基中连续培养的代谢特性，并结合物料和能量衡算以及酶活分析、双向电泳和质谱等蛋白质组分析工具探讨了DH5α和DA19代谢调控的不同。 在M培养基中分批培养，DA19的最大比生长速率(μm)大大提高，为DH5α的3倍，2g/L葡萄糖的发酵时间缩短了约58h；菌体关于葡萄糖的得率(YX/G)增加了50﹪，而以菌体为基准的乙酸生产(YA/X)降低了78.6﹪。建立了DH5α和DA19的发酵动力学模型，计算结果表明DA19能量代谢效率高于DH5α，因此YX/G增加。碳源平衡的结果表明DA19三羧酸循环/电子传递链的能力提高导致其乙酸产量降低。添加腺嘌呤可以显著改善DH5α的生长，使其μm增大至原来的2.2倍，YA/X降低了40﹪，而对DA19的作用不明显。 在复合培养基中分批培养，DA19仍然比DH5α具有较高的YX/G和较低的YA/X。能量衡算结果显示，在碳源限制的复合培养基中有机氮源通过异化代谢提供能量，其中间代谢物进入乙酸形成途径产生大量乙酸。在碳源过剩的复合培养基中，DH5α产生的乙酸来源于葡萄糖和有机氮源，DA19产生的乙酸主要来源于葡萄糖。在葡萄糖限制的复合培养基中可能是由于氨基酸对三羧酸循环的酶的阻遏作用，使乙酰CoA(部分来源于有机氮源的异化代谢)不能畅通地进入三羧酸循环，乙酸产量高于基本培养基。 在氮源限制基本培养基中对DH5α和DA19进行了连续培养，与DH5α相比，相近比生长速率下DA19中心代谢途径的几种关键酶的酶活有明显差异。磷酸戊糖途径的6-磷酸葡萄糖脱氢酶酶活增加，而EMP途径的磷酸果糖激酶活性降低；乙酸形成途径的乙酸激酶活性降低，而TCA循环的异柠檬酸脱氢酶活性增加。表明DA19磷酸戊糖途径流量比DH5α增加，而形成乙酸的碳流减少，因此菌体得率提高。 对氮源限制条件下连续培养的DH5α和DA19进行了菌体蛋白双向电泳和质谱分析，结果表明，相近比生长速率下，DH5α和DA19胞浆蛋白的差异不显著，而膜蛋白的差异很大。与DH5α相比，DA19gnd和atpA表达水平提高，尤其是编码ATP合成酶F1部分α亚基的atpA表达提高非常显著，而ackA和NADH周转途径的yahK的表达降低，表明DA19能量代谢效率提高，进入磷酸戊糖途径的碳流量增加，atpA表达水平的提高是DA19三羧酸循环和电子传递链能力提高的一个直接证据。在氮源限制条件下，DA19与氮源利用相关基因yddS和glnK的表达增加，表明其摄取氮源的能力增强。添加乙酸钠后，DH5α由胁迫条件调节的基因hchA和ydcW表达都显著降低，尤其是ydcW没有表达；而DA19hchA表达增加，虽然ydcW表达也降低，但仍远远高于DH5α，并且在MNAd培养基中DA19的ompR表达比DH5α增加，表明DA19可以通过调节因子的调节有效抵抗胁迫条件。没有外源腺嘌呤时，DA19嘌呤核苷酸从头合成途径的purH表达高于DH5α，而添加腺嘌呤后二者表达水平相当，表明DA19嘌呤核苷酸从头合成能力比DH5α高，二者均可以利用现有的腺嘌呤满足生长。