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提高代谢产物产量的方法



录入时间:2010-8-12 9:55:00 来源:青岛海博《微生物工程》

一、提高初级代谢产物产量的方法
1、使用诱导物
与糖类和蛋白质降解有关的水解酶类大都属诱导酶类,因此向培养基中加入诱导物就会增加胞外酶的产量。如加入槐糖(1,2-b-D-葡二糖)诱导木霉菌的纤维素酶的合成;木糖诱导半纤维素酶和葡萄糖异构酶的生成。
2、除去诱导物——选育组成型产生菌
更为有效的方法是改变菌株的遗传特性,除取对诱导物的需要,即选育组成型突变株。
使调节基因发生突变,不产生有活性的阻遏蛋白;或者操纵基因发生突变不再能与阻遏物相结合,都可达到此目的。
3、降低分解代谢产物浓度,减少阻遏的发生
高分子的多糖类、蛋白质等的分解代谢产物(如能被迅速利用的单糖、氨基酸及脂肪酸等)都会阻遏分解其聚合物的水解酶的生成。采用限量流加这类物质或改用难以被水解的底物的方法,可减少阻遏作用的发生,而获得较高的酶产量。
4、解除分解代谢阻遏——筛选抗分解代谢阻遏突变株
5、解除反馈抑制——筛选抗反馈抑制突变株
6、防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株
诱变产生的高产菌菌,在生产过程中易于发生回复突变,使生产不稳定。双重营养缺陷型产生回复突变的几率很小,易于获得遗传性较稳定的菌株;利用高产突变株对抗生素敏感性的不同,加适量抗生素防止回复株增殖,也是一种方法。
7、改变细胞膜的通透性
8、筛选抗生素抗性突变株
抗生素作用机制多样;筛选抗生素抗性突变株,有可能改变代谢调节,获得过量生产的菌株。
9、选育条件抗性突变株
其中温度敏感突变株常被用于提高代谢产物产量。如乳糖发酵短杆菌的温度敏感突变株,在30℃生长良好,在37℃生长微弱;但能在富含生物素的培养基中积累谷氨酸,而野生型菌株却受生物素的反馈抑制。在富含生物素的天然培养基中进行发酵时,可先在正常温度下进行培养以得到大量菌体,适当时间后提高温度,可获得谷氨酸的过量生产。
10、调节生长速率
11、加入酶的竞争性抑制剂
单氟乙酸在微生物细胞内可转变为单氟柠檬酸,对乌头酸酶有竞争抑制作用。因此,向培养基中加入单氟乙酸可导致柠檬酸的积累,减少异柠檬酸的生成。
 
二、提高次级代谢产物产量的方法
1、补加前提类似物
如青霉素G的生产中,苯乙酰-CoA是限速因子;补加苯乙酸或其衍生物都能增加青霉素G的产量。次级代谢产物形成中并不是所有前体类似物都是限速因子。加入前体提高产量的效果更取决于总体代谢的调节水平。
2、加入诱导物:如加蛋氨酸或硫脲可使顶头孢霉增产头孢霉素C。
3、防止碳分解代谢阻遏或抑制的发生
4、防止氮代谢阻遏的发生:避免使用高浓度的铵盐作氮源以防止氮代谢阻遏的发生,是抗生素工业成熟的经验
5、筛选耐前体或前体类似物的突变株
加入前体有提高次级代谢产物产量的效果,但过量对菌体又会有毒害;筛选对前体有抗性的突变株,可获得高产。
6、选育抗抗生素突变株
链霉素、氯霉素、金霉素等多种抗生素都具有抑制产生自身菌体蛋白的能力。一株高产抗生素产生菌,必然应具备对自身所分泌的抗生素的抗性。
7、筛选营养缺陷型的回复突变株
次级代谢产物都来自初级代谢产物,因此其营养缺陷型的产量一般都很低。但其回复突变型中却有不少获得高产的例子,其机制尚不清楚。

 

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