本文研究了培养基组成对大肠杆菌BL21发酵生产PNPase的影响,重点研究了复合培养基及合成培养基的影响。在复合培养基中,C/N比3:1为菌体生长及蛋白表达的最优碳氮比,K离子对菌体生长、目的蛋白含量及发酵液酶活有明显促进作用,有机氮无机氮比例的变化对菌体生长无明显影响,但对蛋白表达影响较大,呈现出有机氮越少,蛋白表达越差的趋势。在合成培养基中,微量元素是实现高密度培养必不可少的,菌体生长及蛋白表达的最优碳氮比为10:1。在复合培养基和合成培养基的对比中发现,两种培养基最优碳氮比条件下菌体生长相近,但蛋白表达相差较大。考虑到有机氮无机氮的差异造成的,故以有机氮无机氮为着眼点进行了对比,发现无机氮是高密度培养中不可或缺的,无无机氮时大肠杆菌无法高密度生长,随之目的蛋白的高表达也不能达到。有了无机氮菌体生长不受影响,但必须有合适量的有机氮(有机氮无机氮比合理)才能实现重组蛋白的高表达。为深入研究营养(特别是氮源)供给与菌体生长蛋白表达的关系,建立了分析细胞内关键代谢物α-酮戊二酸的方法。在此基础上监控了不同培养基条件下α-酮戊二酸含量的变化,结果表明α-酮戊二酸可以通过自身的变化(积累或维持一定水平)来反映营养条件(相对缺乏或丰富)的变化,也验证了John A and Jeremy Aα-酮戊二酸是氮源调节信号分子的结论。