微生物代謝的人工控制方式及具體方法有哪些？
小楊 / 2024-01-06 09:17:24
微生物代謝的人工控制就是人為的打破生物的代謝控制體系，使微生物代謝朝著人們希望的方向進(jìn)行。代謝的人工控制在發(fā)酵工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，目前，人工控制代謝主要通過(guò)遺傳學(xué)和生物化學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)。
具體方法包括以下幾方面：
一、遺傳學(xué)的方法
通改變微生物遺傳物質(zhì)可以從根本上打破微生物原有的代謝控制機(jī)制。
1、營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株的應(yīng)用
在一定培養(yǎng)條件下，營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株可以積累相當(dāng)高濃度的中間代謝產(chǎn)物或末端代謝產(chǎn)物。
2、抗反饋控制突變株的應(yīng)用
抗反饋抑制突變株指對(duì)反饋抑制不敏感或?qū)ψ瓒粲锌剐?，或兩者兼而有之的菌株。在這類(lèi)菌株中，反饋調(diào)節(jié)已經(jīng)解除，所以能大量積累末端代謝產(chǎn)物?？狗答佉种仆蛔冎昕梢詮慕Y(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株和營(yíng)養(yǎng)缺陷型回復(fù)突變株中獲得。
3、選育組成型和超產(chǎn)突變株
①組成型突變：如果調(diào)節(jié)基因發(fā)生突變，以致產(chǎn)生無(wú)效的阻遏物而不能與操縱基因結(jié)合，或操縱基因突變，從而造成結(jié)構(gòu)基因不受控制地轉(zhuǎn)錄，酶的生成將不再需要誘導(dǎo)劑或不再被末端產(chǎn)物或分解代謝物阻遏，稱(chēng)為組成型突變。
②超產(chǎn)突變：少數(shù)情況下，組成型突變快可產(chǎn)生大良的、比親本高得多的酶，稱(chēng)為超產(chǎn)突變。
4、增加結(jié)構(gòu)基因數(shù)目
可提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。
二、生物化學(xué)方法
1、添加前體繞過(guò)反饋控制點(diǎn)
可以使某種代謝產(chǎn)物大量積累。
2、添加誘導(dǎo)劑
在培養(yǎng)基中加入誘導(dǎo)劑，可以大量合成誘導(dǎo)酶。
3、發(fā)酵與分離過(guò)程耦合
反饋調(diào)節(jié)的啟動(dòng)因素就是超過(guò)菌體正常需求量的末端代謝產(chǎn)物，也就是說(shuō)，只有末端代謝產(chǎn)物的濃度超過(guò)一定值后，菌體的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制才會(huì)發(fā)揮作用。如果在發(fā)酵的同時(shí)就將末端代謝產(chǎn)物不斷地移走，使發(fā)酵體系中末端代謝產(chǎn)物的濃度始終處于較低的水平，那么菌體內(nèi)代謝途徑將始終暢通無(wú)阻。
與發(fā)酵過(guò)程耦合的分離手段有膜分離、離子交換分離和萃取等，該分離裝置應(yīng)具有分離效率高、抗污染、易于重復(fù)使用等特點(diǎn)。
4、控制細(xì)胞膜的通透性
微生物細(xì)胞聯(lián)對(duì)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸具有高度的的選擇性：細(xì)炮內(nèi)代謝產(chǎn)物常以較高濃度積累在細(xì)胞內(nèi)，并反饋控制它的進(jìn)一步合成。采用生理學(xué)方法，可以改變細(xì)胞膜通透性，使細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物迅速滲透到細(xì)胞外，消除反饋控制，有利于提高發(fā)酵產(chǎn)量。
5、控制發(fā)酵的培養(yǎng)基成分
次級(jí)代謝產(chǎn)物的生成大多與快速被利用碳源（主要是葡萄糖）的消耗密切相關(guān)。只有在葡萄糖幾乎耗盡，生長(zhǎng)停止時(shí)，才開(kāi)始大量合成次級(jí)代謝產(chǎn)物。如果僅是由于氮或磷等耗盡而導(dǎo)致生長(zhǎng)停止，而培養(yǎng)基中還有大量葡萄糖存在時(shí)，次級(jí)代謝產(chǎn)物不會(huì)大量地合成。
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