好氧發(fā)酵產(chǎn)物積累機(jī)制(參考版)
2025-05-17 21:40本頁面
【正文】 四 抗生素的生物合成機(jī)制 青霉素、頭孢霉素的生物合成機(jī)制 青霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 帶?；膫?cè)鏈和 6－氨基青霉烷酸 頭孢霉素的化學(xué)結(jié)構(gòu) 氨基己二酸側(cè)鏈和 7－氨基頭孢霉烷酸 Q： 試從代謝途徑說明如何提高檸檬酸的產(chǎn)量？ 谷氨酸生物合成途徑 . 谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制 . 谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中 ,生物素如何影響細(xì)胞膜的滲透性？ ？什么是次級代謝產(chǎn)物？兩者有何關(guān)系？ ？ ？請簡單說明？ 。產(chǎn)物的形成是在某些營養(yǎng)成分從培養(yǎng)基中耗竭時(shí)開始的。 10 營養(yǎng)期（生長期）與分化期（生產(chǎn)期）的關(guān)系 次級代謝的一個(gè)特征是次級代謝物通常是 在生長階段（營養(yǎng)期）之后的生產(chǎn)階段（分化期）合成 。 次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵過程需要 適量的溶解氧 ，溶解氧的降低影響次級代謝產(chǎn)物的生物合成。 ★ 有些金屬離子（如 Mg 2+和 Ca 2+等）可 解除產(chǎn)生菌 （卡那霉素、新生霉素和鏈霉素等產(chǎn)生菌）對所產(chǎn)抗生素的特異性吸附作用，使抗生素從菌絲上游離下來，促進(jìn)產(chǎn)物分泌。 9 金屬離子和溶解氧的調(diào)節(jié) ★ 在多數(shù)情況下， 微量的金屬離子是參與次級代謝產(chǎn)物合成酶的活化因子 ，甚至有時(shí)在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯水平上起作用。誘變選育出來的青霉素高產(chǎn)菌株中，有些突變株就是因?yàn)?改變了細(xì)胞膜的通透性 ，使硫酸鹽更容易透過細(xì)胞膜，提高了胞內(nèi)硫酸鹽濃度，進(jìn)而促進(jìn)了青霉素 前體物半胱氨酸 的合成，最終提高了青霉素的產(chǎn)量。如果細(xì)胞對某種物質(zhì)不能運(yùn)輸，或是運(yùn)輸功能發(fā)生了障礙，將導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)合成代謝的產(chǎn)物不能分泌出去，影響發(fā)酵產(chǎn)物的生成和收獲；或者是細(xì)胞外的營養(yǎng)物質(zhì)不能進(jìn)入菌體或進(jìn)入很少，從而影響產(chǎn)生菌的生長和產(chǎn)物的合成，造成產(chǎn)量下降。 8 細(xì)胞膜通透性調(diào)節(jié) 次級代謝中也存在著膜通透性調(diào)節(jié)。 ★另一方面，初級代謝和次級代謝途徑是緊密相連的，初級代謝受到的反饋調(diào)節(jié) ， 也必然影響抗生素的合成。 在抗生素的合成途徑中， ★一方面是 抗生素本身的過量積累 ，存在著與初級代謝相似的反饋調(diào)節(jié)現(xiàn)象。 反饋抑制 (feedback inhibition)： 作用于分子水平，控制酶的活性，是合成途徑的終點(diǎn)產(chǎn)物抑制該過程中第一步酶的活性作用。 7 反饋調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié)包括 反饋?zhàn)瓒艉头答佉种啤? 誘導(dǎo)酶合成的誘導(dǎo)劑有些需外源加入，而有些是菌體代謝過程中自身產(chǎn)生的。 誘導(dǎo)物起誘導(dǎo)作用，能提高次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。 在次級代謝過程中，有些參與次級代謝產(chǎn)物合成的酶為誘導(dǎo)酶，如鏈霉素生物合成中的轉(zhuǎn)脒基酶、甘露糖鏈霉素酶等。而 草酰乙酸 是三羧酸（ TCA）循環(huán)中的重要中間產(chǎn)物， 催化其形成的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的合成受ATP和過量磷酸鹽的強(qiáng)烈抑制 ，從而降低了草酰乙酸的生成，最終降低了四環(huán)素生物合成前體丙二酰 CoA的濃度，影響四環(huán)素的生物合成。在四環(huán)素的生物合成中， ATP水平對四環(huán)素合成起調(diào)節(jié)作用。 ★ 磷酸鹽還能 使處于非生長狀態(tài)的、產(chǎn)抗生素的菌體逆轉(zhuǎn)成生長狀態(tài)的、不產(chǎn)抗生素的菌體 。磷酸鹽起始濃度高，耗盡時(shí)間長，合成期就向后拖延。 磷酸鹽濃度 ≥ 10mmol/L 往往對次級代謝產(chǎn)物的合成有抑制作用 例如， 10mmol/L的磷酸鹽就能完全抑制殺假絲菌素的合成。 ★ 已發(fā)現(xiàn)過量磷酸鹽對四環(huán)素類、氨基糖苷類、多烯類和大環(huán)內(nèi)酯類等 32種抗生素的生物合成產(chǎn)生阻抑作用。 4 磷酸鹽的調(diào)節(jié) 磷酸鹽不僅是菌體生長的主要限制性營養(yǎng)成分，還是調(diào)節(jié)次級代謝產(chǎn)物生物合成的重要因素。對不同氮源的研究發(fā)現(xiàn)， 黃豆餅粉等利用較慢的氮源 ，可以防止和減弱氮代謝物的阻遏作用， 有利于次級代謝產(chǎn)物的合成 ；而以無機(jī)氮或簡單的有機(jī)氮等容易利用的氮作為氮源（銨鹽、硝酸鹽、某些氨基酸）時(shí)，能促進(jìn)菌體的生長，卻 不利于次級代謝產(chǎn)物的合成 。 已知有許多次級代謝產(chǎn)物，如麥角生物堿、頭孢菌素 C、螺旋霉素、紫色桿菌素、嘌呤霉素、吲哚霉素、絲裂霉素、桿菌肽、新生霉素、放線菌素和香豆素等的生物合成都受到葡萄糖的阻遏，因而 在這些產(chǎn)物的發(fā)酵過程中常采用其他碳源 。 20世紀(jì) 40年代初期就發(fā)現(xiàn)，青霉素發(fā)酵過程中，雖然 葡萄糖 被菌體利用最快，但 對青霉素合成并不適宜 。 這種抑制作用并不是由于快速利用碳源直接作用的結(jié)果，而是由于其代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物引起的。 如賴氨酸和青霉素的生物合成過程中有共同中間體α氨基己二酸，當(dāng)培養(yǎng)液中賴氨酸過量時(shí)，則抑制 α氨基己二酸的合成，進(jìn)而影響到青霉素的合成。因此，微生物的初級代謝對次級代謝具有調(diào)節(jié)作用。 1 初級代謝對次級代謝的調(diào)節(jié) 次級代謝產(chǎn)物的合成途徑并不是獨(dú)立存在的，而是與初級代謝產(chǎn)物合成途徑間存在著 緊密的聯(lián)系 。但次級代謝的調(diào)節(jié)也有其獨(dú)特的一面。 三 抗生素生產(chǎn)菌的主要代謝調(diào)節(jié)
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