好氧發(fā)酵產(chǎn)物積累機(jī)制(編輯修改稿)
2025-06-18 21:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 氨酸能夠源源不斷被優(yōu)先合成。 影響谷氨酸產(chǎn)生菌細(xì)胞膜通透性的物質(zhì)可分為兩大類： 一類是 生物素、油酸和表面活性劑 ，其作用是引起細(xì)胞膜的脂肪酸成分或量的改變，尤其是改變油酸含量，從而改變細(xì)胞膜通透性； 另一類是 青霉素 ，其作用是抑制細(xì)胞壁肽聚糖合成中肽鏈的交聯(lián)，由于細(xì)胞膜失去細(xì)胞壁的保護(hù)，細(xì)胞膜受到物理損傷，從而使?jié)B透性增強。 另外，代謝控制還包括控制支路代謝，消除終產(chǎn)物的反饋抑制和反饋阻遏等等。 三、現(xiàn)有谷氨酸生產(chǎn)菌的主要特征 從細(xì)菌的鑒定和分類的結(jié)果來看，現(xiàn)有谷氨酸生產(chǎn)菌分屬于捧狀桿菌屬、短桿菌屬、小桿菌屬及節(jié)桿菌屬，但是它們在形態(tài)及生理方面仍有許多共同的特征。歸納起來主要有以下特征。 （ 1）細(xì)胞形態(tài)為球形，棒形以至短桿形。 （ 2）革蘭氏染色陽性，無芽孢，無鞭毛，不能運動。 （ 3）都是需氧型微生物。 （ 4）都是生物素缺陷型。 （ 5）脲酶強陽性。 （ 6）不分解淀粉、纖維素、油脂、酪蛋白及明膠等。 （ 7）發(fā)酵中菌體發(fā)生 明顯的形態(tài)變化 ，同時發(fā)生細(xì)胞膜滲透性的變化。 （ 8） CO2固定反應(yīng)酶系活力強。 （ 9）異檸檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循壞弱。 （ 10） α 酮戊二酸氧化能力缺失或微弱。 （ 11）還原型輔酶 Ⅱ （ NADPH2）進(jìn)入呼吸鏈能力弱。 （ 12）檸檬酸合成酶、烏頭酸梅、異檸檬酸脫氫酶以及谷氨酸脫氫酶活力強。 （ 13）能利用醋酸，不能利用石蠟。 （ 14）具有向環(huán)境中泄漏谷氨酸的能力。 （ 15）不分解利用谷氨酸，并能耐高濃度的谷氨酸，產(chǎn)谷氨酸 5%以上。 第五節(jié) 抗生素發(fā)酵機(jī)制 次級代謝產(chǎn)物 (secondary metabolite) 分解代謝 ：將從環(huán)境中吸收的各種碳源、氮源等物質(zhì) 降解 ，為細(xì)胞的生命活動提供 能源 和 小分子中間體。 如 TCA、 EMP和 HMP等 。 合成代謝 ：利用分解代謝的能量和中間體 合成 氨基酸、核酸等 單體物質(zhì)，及 蛋白質(zhì)、核酸、多糖等 多聚物。 代謝類型 初級代謝和次級代謝 初級代謝： 與生物生存有關(guān)的 ，涉及 能量產(chǎn)生 和 能量消耗 的代謝類型。產(chǎn)物都是有機(jī)體生存 必不可少 的物質(zhì)，如單糖、核苷酸、脂肪酸，以及蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等。 次級代謝：某些微生物為了避免代謝過程中，某種代謝產(chǎn)物的積累造成的不利作用，而產(chǎn)生的一類 有利于生存的代謝類型，通常是在 生長后期 產(chǎn)生。產(chǎn)物種類很多，最著名的是 抗生素 ， 其它還有氨基糖、香豆素、麥角生物堿、吲哚衍生物、核苷、肽、喹啉等。 一、 次級代謝產(chǎn)物的特征 １、次級代謝產(chǎn)物是由微生物產(chǎn)生，不參與微生物的生長與繁殖。 ２、次級代謝產(chǎn)物的生物合成最少也要有一部分取決于與初級代謝產(chǎn)物無關(guān)的遺傳物質(zhì)，并與由這類遺傳信息形成的酶所催化的代謝途徑有關(guān)。 ３、它的生產(chǎn)大多數(shù)是基于 菌種的特異性 來完成的。 ４、次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵經(jīng)歷兩個階段，即 營養(yǎng)增殖期和產(chǎn)物形成期 。如在菌體活躍增殖階段幾乎不產(chǎn)生抗生素。待到細(xì)胞停止生長，進(jìn)入到恒定期才開始活躍地合成抗生素，成為生產(chǎn)期。 ５、一般都同時產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上相類似的多中副組分。 ６、生產(chǎn)能力受微量金屬離子（ Fe2+、 Fe3+、 Mn2+、 Co2+、Zn2+）和 磷酸鹽等無機(jī)離子的影響。 ７、 在多數(shù)條件下，增加前體是有效的。 ８、 次級代謝酶的底物特異性在某種程度上說是比較廣的。若提供底物結(jié)構(gòu)類似物，則可得到與天然物不同的次級代謝物。 ９、培養(yǎng)溫度過高或菌種移植次數(shù)過多，使抗生素生產(chǎn)能力下降，可能的原因是參與抗生素合成的菌種的質(zhì)粒脫落。 １０、一種產(chǎn)物可由多種中間體和途徑來取得。 二、生物合成抗生素與初級代謝的關(guān)系 ： 許多抗生素的基本結(jié)構(gòu)是由少數(shù)幾種初級代謝產(chǎn)物構(gòu)成的，所以 次級產(chǎn)物是以初級產(chǎn)物為母體衍生出來的 ，次級代謝途徑并不是獨立的，而是與初級代謝途徑有密切聯(lián)系的。 糖代謝的中間體，即可以來合成初級代謝產(chǎn)物，又可以來合成次級代謝產(chǎn)物，這種中間體叫 分叉中間體 ，如丙二酰 CoＡ。 G 乙酰 CoＡ 丙二酰 CoA 脂肪酸（初級） 四環(huán)素或其他抗生素（次級） 初級代謝和次級代謝的分叉中間體 分叉中間體 初級終點產(chǎn)物 次級終點產(chǎn)物 氨基己二糖 賴氨酸 青霉素 ,頭孢酶素 丙二酰 CoＡ 脂肪酸 四環(huán)素族 ,利福霉素族 乙酰 CoＡ 大環(huán)內(nèi)酯族 ,多烯族抗生素 莽草酸 對氨基苯丙氨酸 氯霉素 ,綠膿菌素 苯丙氨酸 ,酪氨酸 新生霉素 由初級代謝產(chǎn)物衍生的次
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