微生物的代謝調(diào)控理論及其在食品發(fā)酵與釀造中的應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-01-13 23:48本頁(yè)面
【正文】 代謝反應(yīng)供能的高能磷酸鍵的量度。 能荷的大小與細(xì)胞中 ATP、 ADP和 AMP的相對(duì)含量有關(guān)。當(dāng)細(xì)胞中全部腺苷酸均以 ATP形式存在時(shí)，則能荷最大，為 100%，即能荷為滿載。當(dāng)全部以AMP形式存在時(shí)，則能荷最小，為零。當(dāng)全部以ADP形式存在時(shí)，能荷居中，為 50%。若三者并存時(shí)，能荷則隨三者含量的比例不同而表現(xiàn)不同的百分值。 三、能荷調(diào)節(jié) 巴斯德效應(yīng)： 氧氣的存在可以使酵母細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用而乙醇的產(chǎn)量顯著下降。 機(jī)理： (1) 氧氣增加， ATP 含量增加。大量的 TCA代謝產(chǎn)物抑制 PFK （ 2）無(wú)機(jī)磷和 ADP 激活 PFK 和 HK,有氧時(shí)降低無(wú)機(jī)磷和 ADP （ 3） G6P積累使 HK 抑制 第三節(jié) 代謝調(diào)控在工業(yè)發(fā)酵中的應(yīng)用 正常情況下，微生物代謝產(chǎn)物由于反饋抑制和反饋?zhàn)瓒羰遣粫?huì)大量積累的。但自然界里常發(fā)現(xiàn)一些微生物產(chǎn)生了過(guò)量的代謝產(chǎn)物，這主要是由于這些微生物代謝機(jī)制失調(diào)造成的，在工業(yè)發(fā)酵上，可運(yùn)用遺傳的和環(huán)境的控制和人為的代謝調(diào)節(jié)，使其產(chǎn)物大量積累。 如氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)就是在代謝調(diào)節(jié)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。目前已經(jīng)能夠在轉(zhuǎn)錄和翻譯上控制微生物的代謝，使微生物工業(yè)發(fā)酵進(jìn)入了一個(gè)嶄新階段，即代謝控制發(fā)酵階段。所謂的代謝控制發(fā)酵，就是人為地在 DNA分子水平上改變和控制微生物的代謝活動(dòng)，使目的產(chǎn)物大量生成、積累。 一般改變微生物代謝調(diào)節(jié)的方法有如下幾種 : 第一種 是采用物理化學(xué)誘變，獲得營(yíng)養(yǎng)缺陷型 第二種方法是應(yīng)用抗反饋調(diào)節(jié)突變法。 第三種就是控制發(fā)酵條件，改變細(xì)胞的滲透性。 一、應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株以解除正常的反饋調(diào)節(jié) 這是氨基酸生產(chǎn)菌育種的最有效的辦法。營(yíng)養(yǎng)缺陷型是指某菌種失去合成某種物質(zhì)的能力，即合成途徑中某一步發(fā)生突變，使合成反應(yīng)不能完成，最終產(chǎn)物不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，從而有利于中間產(chǎn)物的積累。例如，用高絲氨酸缺陷型生產(chǎn)菌進(jìn)行賴氨酸發(fā)酵。一般在形成賴氨酸的過(guò)程中有 3種產(chǎn)物生成，只有賴氨酸和蘇氨酸都達(dá)到一定濃度時(shí)，才能形成反饋抑制，從高絲氨酸切斷這兩個(gè)分支后，不能形成蘇氨酸，也就不能形成反饋抑制。最后使賴氨酸的大量積累，這是打破代謝調(diào)節(jié)的第一種方法。 天冬氨酸 黃色短桿菌的代謝過(guò)程 甲硫氨酸 蘇氨酸 賴氨酸 中間產(chǎn)物 Ⅰ 天冬氨酸激酶 中間產(chǎn)物 Ⅱ 抑制 高絲氨酸 高絲氨酸 脫氫酶 天冬氨酸 人工控制黃色短桿菌的代謝過(guò)程生產(chǎn)賴氨酸 中間產(chǎn)物 Ⅰ 天冬氨酸激酶 中間產(chǎn)物 Ⅱ 甲硫氨酸 蘇氨酸 高絲氨酸 高絲氨酸 脫氫酶 不能合成 可以大量積累 賴 氨 酸 人工誘變的 菌種不能產(chǎn)生 二、應(yīng)用抗 反饋調(diào)節(jié)的突變株解除反饋調(diào)節(jié) 抗反饋調(diào)節(jié)突變菌株，指對(duì)反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐缘慕M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(shí)解除，所以能分泌大量的末端代謝產(chǎn)物。 三、 控制細(xì)胞膜的滲透性 微生物的細(xì)胞膜對(duì)于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸具有高度選擇性。 細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物高濃度累積著，并自然地通過(guò)反饋?zhàn)瓒粝拗屏怂鼈兊倪M(jìn)一步合成。 采取生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，改變細(xì)胞膜的透性，使細(xì)胞內(nèi)的代謝產(chǎn)物迅速滲漏到細(xì)胞外。這種解除末端產(chǎn)物反饋抑制作用的菌株，可以提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。
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