影响生物转前化的因素.pptVIP

影响生物转化的重要因素 第二讲 影响生物转化的重要因素 最佳微生物的选择 最佳反应条件的确立。 最佳微生物的选择 从现有的最活泼的菌株出发是相当重要的。 菌株获得途径： 从此领域工作者或菌菌种保藏机构获得。 从自然界获得。 高产菌株的获得，耗时、费力。但一旦获得，其经济效益极佳。 寻找转化菌的基本途径 从自然界选种 微生物对外界适应能力强，能在各种极端环境下生长繁殖，在自然界分布极为广泛。 自然界的野生微生物在漫长岁月里，经过自然选育形成具有适应各种恶劣环境的本领。形成了独特的代谢途径和调节技能及不同的酶和酶系统，从而来转化外界的化合物。 结论：野生微生物中蕴藏着各种新菌种和优良菌种的宝库。 从生产中选种 提高已知产物的生产能力 生产能力表示法： 1.单位体积发酵液中的产物量 2.单位重量菌体干重所产生的产物量 3.每小时，单位体积发酵液中的产物量 4.每小时，单位重量菌体干重所产生的产物量 最佳微生物应具备的条件 1.采用生长快、培养基价廉及酶产量高的菌株。 2.使其他酶的污染降至最低。 3.菌株能生长在浓厚的培养基中，便于提高产率。 4.酶的回收方法要简单易行。 5.产品必须安全可用。 6.生产过程中的流出物要有经济核算及易于处理等技术。 最佳反应条件的确立 一旦得到了优良的菌株。为了最高的生长量和酶产量，微生物生长参数必须最优化。 包括：温度、pH、氧的传递、微生物的营养、无机盐来源、表面活性剂（尤其对胞外酶而言）的使用等等 对优良转化菌株的其他要求 不论从自然界选种，还是从生产中选种，提高菌种的生产能力并非唯一的指标，除此之外还要求： 1. 应有较稳定的遗传性。 2.具有抗噬菌体能力。 3.转化菌转化时，希望泡沫少。 4.转化菌需氧量较低较好。 5.转化菌应该有较高的底物转化效率。 6.转化菌应对培养基的组分及前体有较高的耐受性。 7.生产菌株应当生长旺盛，产孢子菌株应有较强的产孢子能力。 8.菌株在发生转化时不产生或少产生副产品。 影响生物转化的重要因素 识别生长周期高峰 酶合成的调节 诱导作用 调节诱变 避免代谢物的阻遏作用 渗透性 辅代谢作用 避免产物的抑制作用 识别生长周期高峰 如果反应是按分批反应进行的，必须确定酶含量最高的生长阶段。 一般在酶含量达到最高峰后，酶会迅速地消失。 酶合成的调节 为了培育用于某一生物转化的优质细胞，在这种细胞内必须含有最高量的适宜的酶，因此酶合成的调节是很重要的。 诱导作用 调节诱变 诱导作用 许多编码酶的结构基因在酶的作用基质不存在时，一般是无活性的，酶的生产正常地被阻遏。 但当加入基质时，结构基因被开放，从而产生了酶。 这样的过程叫做诱导作用或脱阻遏作用，这种酶叫做可诱导酶。 诱导作用示意图 诱导物的种类 基质 基质的类似物 产物 基质 尿素酶的诱导物是尿素 基质的类似物 顺丁烯二酸 顺反异构酶 基质：顺丁烯二 酸 诱导物：丙二酸 产物 苄青霉素－6-氨基青霉烷酸 如：加入苯醋酸 转化作用增强。 这里苯醋酸是反应的产物之一，该反应是可逆的。 调节诱变 诱变作用可用来消除酶形成时对加入诱导物的依赖性－调节诱变 突变位置与效果 突变位置的不同，效果也不同。 突变位置： 调节基因 消除活性阻遏物的合成 操纵基因 失去结合阻遏物的能力 此时，诱导物就不被需要。 没有诱导物时，正常的产生诱导酶的突变体被称为组成突变体。 组成突变体的选择方法 将经受诱变的细胞群体接种在含有非诱导物的基质作为唯一碳源的琼脂培养基中，只有组成突变体可以生长。 在恒化器中，用含有限量浓度的基质诱导物，可选择出不再需要?－半乳糖苷诱导物而且能产生高浓度?－半乳糖苷酶的大肠杆菌突变体 避免代谢物的阻遏作用 例一 苄青霉素转化为6-氨基青霉烷酸 该过程受葡萄糖、果糖或甘油的阻遏。 例二 顺丁烯二酸转化为反丁烯二酸的过程 草酰乙酸、苹果酸、反丁烯二酸有阻遏作用 渗透性 某些生物转化的进行依赖于细胞渗透性的改变，主要表现在 不易渗透的基质 产物被磷酸化的化合物 渗透性改变 渗透性可借助诱变作用或改变环境而增强或削弱，主要包括限制性生物素的加入或Mn2+ 产物被磷酸化的化合物 例如 嘧啶（或嘌呤） 合成相应的核苷酸，在此过程中，很难用正常的细胞来完成。 以Mn2+的一种限速生长浓度生长时，则细胞膜的组分发生变化，结果所需的酶及从属的基质（磷酸核糖焦磷酸），从细胞内漏出，因此，对催化