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肝素前体是由大肠杆菌K5和巴斯德菌A型D型合成的荚膜多糖，该多糖由重复的葡萄糖醛酸和葡萄糖胺二糖单元组成。在真核生物中，肝素前体是合成肝素和硫酸软骨素的合成前体，肝素和硫酸软骨素在抗凝血、抗病毒、抗感染、促进血管再生和抗癌具有重要作用。本论文以Escherichia coli BL21(DE3)为出发菌株，成功在细胞内表达了来自Escherichia coli K5菌株的肝素前体合成酶基因簇KfiA-D，并研究了不同基因组合对肝素前体合成的影响，分析了各个基因的功能；考察了不同培养模式对肝素前体产量的影响，有效提高了肝素前体的产量；对来自E. coli K5和工程菌的肝素前体的分子量分布和结构进行了分析。论文主要研究结果如下：（1）将来自E. coli K5的肝素前体合成酶基因KfiA和KfiC插入到pETDuet-1中，得到pKfiAC,转化E. BL21(DE3)，得到工程菌sAC。在1mM/L IPTG诱导下，实现了KfiA和KfiC基因的过量表达，使肝素前体的产量在诱导后24h达到了62mg/L。另外发现，单独表达KfiA或KfiC，并没有得到肝素前体。（2）将来自E. coli K5的肝素前体合成酶基因KfiB和KfiD分别插入到pRSFDuet-1，构建重组质粒pKfiB, pKfiD和pKfiBD，分别转化sAC，得到工程菌sACB、sACD、sABCD。由此考察了不同基因组合情况对肝素前体的产量的影响。通过摇瓶水平上的优化，使工程菌sABCD的产量达到了333.4mg/L，较E. coli K5提高78.3%。（3）以最高产菌株sABCD为研究对象，考察了不同培养模式对肝素前体合成的影响，包括分批培养、补料分批培养（pH-stat、DO-stat、恒速流加、拟指数流加）。确定了合适的诱导时机为诱导OD600=30，使肝素前体的产量达到了2.6g/L.（4）利用核磁共振技术和凝胶色谱考察了来源于野生菌E. coli K5和重组菌的肝素前体的结构和分子量分布，结果表明，两种肝素前体的结构相同，但分子量存在较大差异，除了sAC菌株外，sABC、sACD、sABCD菌株的肝素前体分子量要远大于E. coli K5。