葡萄糖氧化途径是一种存在于细胞周质空间的葡萄糖利用途径。本论文对克雷伯肺炎杆菌葡萄糖氧化途径进行了研究。通过基因同源重组的方法,构建了葡萄糖氧化途径以及下游代谢途径相关的20多株单基因突变和双基因突变菌株。考察突变株以葡萄糖、葡萄糖酸以及2-酮基葡萄糖酸为唯一碳源的在有氧和无氧条件下的生长情况。研究发现,在有氧条件下,葡萄糖在细胞内主要通过氧化途径后进入磷酸戊糖途径,部分葡萄糖通过酵解途径进行代谢,这两个途径相互补充。同时阻断这两个代谢途径,葡萄糖也可通过ED途径进行代谢,但是生长状况受到抑制。葡萄糖酸主要通过磷酸戊糖途径代谢,其次也可通过ED途径进行代谢。2-酮基葡萄糖酸在细胞内只有唯一的代谢途径,即戊糖磷酸途径,阻断该代谢途径后,菌体不再生长。在无氧条件下,葡萄糖通过酵解途径代谢,葡萄糖酸在细胞内有三条相互补充的代谢途径,即ED途径、戊糖磷酸途径以及酵解途径。2-酮基葡萄糖酸主要通过戊糖磷酸途径,其次还可以通过酵解途径进行代谢。课题组前期研究发现,克雷伯肺炎杆菌发酵生产2-酮基葡萄糖酸是一个p H依赖的过程,在酸性条件下可以大量积累2-酮基葡萄糖酸。本论文对2-酮基葡萄糖酸的产生机理进行了研究,发现在中性培养条件下,2-酮基葡萄糖酸也大量合成,但是被转运蛋白转入胞内代谢。而在酸性条件下,抑制了2-酮基葡萄糖酸激酶的活性,从而使2-酮基葡萄糖酸得到大量积累。研究发现,葡萄糖酸脱氢酶gad基因失活的突变株kpΔgad,阻断了葡萄糖酸生成2-酮基葡萄糖酸的代谢途径,细胞可以大量积累葡萄糖酸。发酵条件优化发现葡萄糖转化生产葡萄糖酸的最适p H为4.5~5,质量转化率可以达到1g/g。菌体浓度对发酵速率影响不大,而溶氧对发酵影响最大。溶氧越高,发酵速率越快,副产物越少,转化率越高。但是溶氧过高,导致菌体提前衰老,发酵持续时间短,葡萄糖酸终产量降低。流加葡萄糖发酵97h产生了422g/L葡萄糖酸,转化率约为1:1。表明突变株kpΔgad发酵生产葡萄糖酸有很大的优势和商业化潜力。