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  • 1 # 98年的工地小夥

    一般改變微生物代謝調節的方法有如下幾種:      

      第一種 是採用物理化學誘變,獲得營養缺陷型

      第二種方法是應用抗反饋調節突變法。

      第三種就是控制發酵條件,改變細胞的滲透性。

      一、應用營養缺陷型菌株以解除正常的反饋調節

      這是氨基酸生產菌育種的最有效的辦法。營養缺陷型是指某菌種失去合成某種物質的能力,即合成途徑中某一步發生突變,使合成反應不能完成,最終產物不能積累到引起反饋調節的濃度,從而有利於中間產物的積累。例如,用高絲氨酸缺陷型生產菌進行賴氨酸發酵。一般在形成賴氨酸的過程中有3種產物生成,只有賴氨酸和蘇氨酸都達到一定濃度時,才能形成反饋抑制,從高絲氨酸切斷這兩個分支後,不能形成蘇氨酸,也就不能形成反饋抑制。最後使賴氨酸的大量積累,這是打破代謝調節的第一種方法。 

      在直線式的合成途徑中,營養缺陷型突變株只能累積中間代謝物而不能累積最終代謝物。

      在分支代謝途徑中,透過解除某種反饋調節,就可以使某一分支途徑的末端產物得到累積。

      二、應用抗反饋調節的突變株解除反饋調節

      抗反饋調節突變菌株,指對反饋抑制不敏感或對阻遏有抗性的組成型菌株,或兼而有之的菌株。在這類菌株中,因其反饋抑制或阻遏已解除,或是反饋抑制和阻遏已同時解除,所以能分泌大量的末端代謝產物。

      例如,當把(鈍齒棒桿菌)培養在含蘇氨酸和異

      亮氨酸的結構類似物ahv(α-氨基-β-羥基戊酸)的培養基上時,由於ahv可干擾該菌高絲氨酸脫氫酶、蘇氨酸脫氫酶以及二羧酸脫水酶,所以抑制了該菌的正常生長。如果採用誘變(如用亞硝基胍作為誘變劑)後所獲得的抗ahv突變株進行發酵,就能分泌較多的蘇氨酸和異亮氨酸。這是因為,該突變株的高絲氨酸脫氫酶或蘇氨酸脫氫酶和二羧酸脫水酶的結構基因發生了突變,故不再受蘇氨酸或異亮氨酸的反饋抑制,於是有大量的蘇氨酸和異亮氨酸的累積。如進一步再選育出甲硫氨酸缺陷型菌株,則其蘇氨酸產量還可進一步提高,原因是甲硫氨酸合成途徑上的兩個反饋阻遏也被解除了。

      

      三、控制細胞膜的滲透性

      微生物的細胞膜對於細胞內外物質的運輸具有高度選擇性。 細胞內的代謝產物高濃度累積著,並自然地透過反饋阻遏限制了它們的進一步合成。採取生理學或遺傳學方法,改變細胞膜的透性,使細胞內的代謝產物迅速滲漏到細胞外。這種解除末端產物反饋抑制作用的菌株,可以提高發酵產物的產量。

      1.透過生理學手段控制細胞膜的滲透性在穀氨酸發酵生產中,生物素的濃度對穀氨酸的累積有著明顯的影響,只有把生物素的濃度控制在亞適量情況下,才能分泌出大量的穀氨酸。

      生物素影響細胞膜滲透性的原因,是由於它是脂肪酸生物合成中乙醯coa羧化酶的輔基此酶可催化乙醯coa的羧化並生成丙二酸單醯輔酶a,進而合成細胞膜磷脂的主要成分——脂肪酸。因此,控制生物素的含量就可以改變細胞膜的成分,進而改變膜的透性和影響穀氨酸的分泌。當培養液內生物素含量很高時,只要新增適量的青黴素也有提高穀氨酸產量的效果。其原因是青黴素可抑制細菌細胞壁肽聚糖合成中轉肽酶的活性,結果引起其結構中肽橋間無法進行交聯,造成細胞壁的缺損。這種細胞的細胞膜在細胞膨壓的作用下,利於代謝產物的外滲,並因此降低了穀氨酸的反饋抑制和提高了產量。

      2.透過細胞膜缺損突變而控制其滲透性應用穀氨酸產生菌的油酸缺陷型菌株,在限量新增油酸的培養基中,也能因細胞膜發生滲漏而提高穀氨酸的產量。這是因為油酸是一種含有一個雙鍵的不飽和脂肪酸(十八碳烯酸),它是細菌細胞膜磷脂中的重要脂肪酸。油酸缺陷型突變株因其不能合成油酸而使細胞膜缺損。另一種可以利用石油發酵產生穀氨酸的corynebacteriumhydrocarbolastus(解烴棒桿菌)的甘油缺陷型突變株,由於缺乏a-磷酸甘油脫氫酶,故無法合成甘油和磷脂。其細胞內的磷脂含量不到親株含量的一半,但當供應適量甘油(200μg/ml)時,菌體即能合成大量穀氨酸(72g/l),且不受高濃度生物素或油酸的干擾。

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