氨基酸工藝學(xué)第二章谷氨酸發(fā)酵機(jī)制-文庫吧資料
2025-03-02 12:27本頁面
【正文】 ６０ Ｃｏ — γ 射線 、 紫外線 和 硫酸二乙酯 復(fù)合誘變并經(jīng)高溫馴化，獲得一株琥珀酸和生物素雙營養(yǎng)缺陷型突變株。谷氨酸高產(chǎn)菌 TZ310的誘變選育及其發(fā)酵的研究 。 其它因素 ：生物誘導(dǎo)因子，如噬菌體誘發(fā)抗性突變等。 二、誘變選育 物理因素 ：紫外線、 60Co、 X射線、 γ射線、快中子、 α射線、 β射線、超聲波、 HeNe激光輻照、離子束等。 缺點(diǎn)： 菌體自身存在著修復(fù)機(jī)制和某些酶的校正作用，使得自發(fā)突變率極低，導(dǎo)致選育耗時長、工作量大、效率低。 一、自然選育 以 基因自發(fā)突變 為基礎(chǔ)。 目前，我國企業(yè)使用的谷氨酸產(chǎn)生菌主要有： 北京棒桿菌 AS 1． 299； 鈍齒棒桿菌 AS 1． 542； 天津短桿菌 T613； 它們的各種突變株。轉(zhuǎn)肽酶識別特異多肽 ,催化不同的轉(zhuǎn)肽反應(yīng)。 雙糖單位： N乙酰胞壁酸（ NAM）和 N乙酰葡萄糖胺（ NAG） 青霉素是糖肽末端結(jié)構(gòu) (D—Ala—D—Ala)的 類似物 ，與轉(zhuǎn)肽酶的活性中心結(jié)合，使轉(zhuǎn)肽酶受到了不可逆的抑制，糖肽合成不能完成，結(jié)果形成不完整的細(xì)胞壁，使細(xì)胞膜處于無保護(hù)狀態(tài)，易于破損，增大谷氨酸的通透性。 2．控制細(xì)胞壁的形成 細(xì)胞壁的骨架結(jié)構(gòu)是肽聚糖。 當(dāng)甘油添加量 過多 時，磷脂正常合成，菌體正常生長，不產(chǎn)酸或產(chǎn)酸低； 當(dāng)甘油添加量 過少 時，菌體生長不好，產(chǎn)酸低，所以控制甘油亞適量是控制的關(guān)鍵。 一種脂肪酸。 油酸缺陷型菌株喪失了自身合成油酸的能力，直接影響磷脂的合成， 不能形成完整細(xì)胞膜 ，必須添加油酸才能生長，所以通過控制油酸的添加量，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膜對谷氨酸的通透性。常用的飽和脂肪酸有十七烷酸、硬脂酸等。 在生物素過量的條件下，添加表面活性劑或飽和脂肪酸仍能進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵，其原因在于 這些物質(zhì)對生物素起拮抗作用 ，抑制不飽和脂肪酸的合成，導(dǎo)致油酸合成量減少，磷脂合成不足，使得 細(xì)胞膜不完整 ，提高了細(xì)胞膜對谷氨酸的通透性。選育生物素缺陷型菌株，阻斷生物素合成，亞適量控制生物素添加， 抑制不飽和脂肪酸的合成 ，使得細(xì)胞膜不完整 ，提高了細(xì)胞膜對谷氨酸的通透性。 生物素參與了脂肪酸的生物合成，進(jìn)而影響了磷脂的合成和細(xì)胞膜的形成。在膜內(nèi)外滲透壓差等因素影響下， 細(xì)胞膜物理性損傷，增大膜的通透性 。 細(xì)胞膜是在細(xì)胞壁與細(xì)胞質(zhì)之間的一層柔軟而富有彈性的 半滲透性膜 ， 磷脂雙分子層 為其基本結(jié)構(gòu)，在雙分子層中 鑲嵌蛋白質(zhì) 。 在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中， 生物素缺陷型菌 在NH4+存在時，葡萄糖消耗速率快而且谷氨酸收率高； NH4+不存在時，葡萄糖消耗速率很慢，生成物是 α–酮戊二酸、丙酮酸等物質(zhì)，不產(chǎn)生谷氨酸。 5． NH4+的調(diào)節(jié) 谷氨酸脫氫酶 也能催化谷氨酸氧化 脫氨反應(yīng) ，脫氨過程以 NAD+作為輔酶，該酶催化的反應(yīng)雖然 偏向氨合成谷氨酸一邊，但是脫氫過程產(chǎn)生的 NADH被氧化成 NAD+，同時產(chǎn)生的 NH3很容易被除去。 當(dāng)菌體內(nèi)的有機(jī)酸濃度 低 到一定程度， DCA循環(huán) 啟動 ，此時異檸檬酸裂解酶催化生成的乙醛酸與細(xì)胞內(nèi)的草酰乙酸共同 抑制 異檸檬酸 脫氫酶 ， TCA循環(huán)轉(zhuǎn)為DCA循環(huán)，不利于谷氨酸生成與積累； 當(dāng) DCA循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)使得 TCA循環(huán)包含的某些有機(jī)酸過剩時，異檸檬酸 裂解酶被抑制 ，乙醛酸濃度下降，解除對異檸檬酸脫氫酶的抑制， TCA循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。 在 生物素充足 的條件下，異檸檬酸裂解酶活性增大，通過 DCA循環(huán)提供能量，進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，不僅異檸檬酸轉(zhuǎn)化生成谷氨酸的反應(yīng)減弱使得谷氨酸減少，而且生成的谷氨酸在轉(zhuǎn)氨酶的催化作用下又轉(zhuǎn)成其它氨基酸，也 不利于谷氨酸積累 。通過乙醛酸循環(huán)異檸檬酸裂解酶的催化作用使琥珀酸、延胡索酸和蘋果酸的量得到補(bǔ)足，其反應(yīng)如下： 葡萄糖 和 琥珀酸 等對異檸檬酸裂解酶起著阻遏作用。 谷氨酸產(chǎn)生菌的 α–酮戊二酸氧化力微弱，尤其在生物素缺乏的條件下，三羧酸循環(huán)到達(dá) α–酮戊二酸時即受到阻擋，這有利于 α–酮戊二酸的積累，然后生成谷氨酸。若銨離子進(jìn)一步過剩供給時，發(fā)酵液偏酸性，pH在 ～ ，谷氨酸會進(jìn)一步生成 谷氨酰胺 。 由于 谷氨酸產(chǎn)生菌 的 谷氨酸脫氫酶 比其它微生物強(qiáng) 大 得多，所以由三羧酸循環(huán)所得的檸檬酸的氧化中間物就不再往下氧化，而以谷氨酸的形式積累起來。 在谷氨酸的生物合成中，谷氨酸脫氫酶和異檸檬酸脫氫酶在銨離子存在下，兩者非常密切地偶聯(lián)起來， 形成強(qiáng)固的氧化還原共軛體系 ，不與 NADPH2的末端氧化系相連接，使 α–酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸。 ③ 異檸檬酸脫氫酶 活力強(qiáng)，而異檸檬酸裂解酶活力不能太強(qiáng)，這就有利于谷氨酸前體物 α酮戊二酸的生成，滿足合成谷氨酸的需要。 反饋抑制與 反饋?zhàn)瓒?的區(qū)別在于： 反饋?zhàn)瓒羰寝D(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié) ，產(chǎn)生效應(yīng)慢，反饋抑制是酶活性水平調(diào)節(jié)，產(chǎn)生效應(yīng)快。 ② 檸檬酸合成酶 是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，除受能荷調(diào)節(jié)外，還受谷氨酸的反饋?zhàn)瓒艉蜑躅^酸的反饋抑制。 谷氨酸比天冬氨酸優(yōu)先合成，谷氨酸合成過量后，谷氨酸抑制谷氨酸脫氫酶的活力并阻遏檸檬酸合成酶的合成，使代謝轉(zhuǎn)向天冬氨酸的合成。 2．三羧酸循環(huán) (TCA循環(huán) )的調(diào)節(jié) 谷氨酸產(chǎn)生菌在
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