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生物素影响细胞膜因素与谷氨酸发酵消泡剂

发布时间:2012-08-14 15:29:53

生物素与细胞膜透性的关系:这是生物素最为重要更为本质的影响。 在黄色短杆菌中,谷氨酸与天门冬氨酸生物合成的调节机制。谷氨酸比天门冬氨酸优先合成,谷氨酸合成过剩时,就会反馈控制谷氨酸脱氢酶(GDH)与谷氨酸发酵消泡剂,使从草酰乙酸开始的生物合成转向天门冬氨酸。当天门冬氨酸的生物合成过量时,就会反馈控制为磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PC酶)所催化的反应,停止草酰乙酸的生成。 所以,在正常情况下,谷氨酸并不积累。假如能设法改变细胞膜的渗透性,使细胞膜转变成有力谷氨酸渗透的样式,终产物谷氨酸不断地排出于细胞外,这样通过不断除去终产物的方法,使细胞内的谷氨酸与谷氨酸发酵消泡剂不能积累到引起反馈调节的浓度,谷氨酸就会在细胞内继续不断地被优先合成。当前谷氨酸生产菌就是通过生物素的限量等手段,影响细菌细胞膜或细胞壁的生物合成,改变细胞膜渗透性,使终产物谷氨酸不断地透过细胞膜,分泌于发酵培养基中,就能积累谷氨酸。 生物素是怎样影响细胞膜的,我们可以通过系列的实验找到答案。 (1) 当谷氨酸产生菌在生物素贫乏(限量)和生物素丰富的培养基中生长时,产生的氨基酸含量差异较大。 在生物素贫乏条件下,排出的谷氨酸量是生物素丰富条件下的170倍以上,且谷氨酸占总氨基酸量的92%。 另一个关于培养基中生物素含量、谷氨酸产量的关系表明谷氨酸生产菌不能没有生物素(即生物素缺乏),也不能在10μg/L浓度(即生物素丰富)的培养基中得到高的谷氨酸产量,只有在0.5-5μg/L浓度的培养基中(即生物素亚适量),才能获得高产。当然适量的范围在不同菌株中会有差别。在不同的碳源中也有所不同(如醋酸发酵谷氨酸时,亚适量只有糖质原料的1/10)。 (2) 在生物素含量不同的培养基中生长的菌细胞,经过阳离子表面活性剂浸洗后,可以发现被洗去的氨基酸量有很大的不同。
这说明谷氨酸生产菌在正常代谢时(生物素丰富),保持一定的细胞结构,细胞膜紧密,谷氨酸保留体内,基本上不被浸洗。而在生物素贫乏的情况下,细胞膜的透性很大,浸洗非常容易。 (3) 生物素含量的不同,引起细胞膜的变化。细菌细胞内的脂肪酸几乎都分布在细胞膜处,特别是细胞膜中的磷部分。生物素与谷氨酸发酵消泡剂贫乏时,菌体合成的脂肪酸减少,其中不饱和脂肪酸减少更多。磷脂中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比例是一定的,由于比例失调,磷脂的形成随着降低,细胞膜的组成不健全,留有很多空洞,因而细胞的渗透性加大,对谷氨酸的控制作用也随之减弱。 本文参考《发酵微生物学》一书。
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