發(fā)布時間:2013-11-28 15:39:14
菌體組成
應(yīng)用于發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的微生物具有復(fù)雜的化學(xué)成分，在各個層次上構(gòu)成極為精密的細胞結(jié)構(gòu)體系：雖然菌體細胞種類繁多，形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能各異，其多樣性無法計算，但各種微,耋物細胞的結(jié)構(gòu)與組成之間仍存在著共同點。
首先，菌體一般都具有細胞壁、細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核等結(jié)構(gòu)，組成基本元素都是C、H、O、N、P、S、Ca、K、Fe、Na、CI、Mg等元素，這些化學(xué)元素構(gòu)成了菌體結(jié)構(gòu)與功能所需要的許多無機化合物和有機化合物。
其次，最基礎(chǔ)的生物小分子都是核苷酸、氨基酸、脂肪酸與單糖，它們又構(gòu)成核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)與多糖類等重要的生物大分子。這些生物大分子一般以復(fù)合分子的形式，如核蛋白、脂蛋白、糖蛋白與糖脂等組成微生物細胞的基本結(jié)構(gòu)體系。如脂蛋白構(gòu)成的生物膜體系與核酸和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成遺傳信息的復(fù)制與表達體系，是構(gòu)建任何類型微生物細胞所必需的兩大基本結(jié)構(gòu)體系。
第三，所有菌體的細胞膜都是由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的。細胞膜使細胞與周圍壞境保持相對的獨立性，造成相對穩(wěn)定的細胞內(nèi)環(huán)境并通過細胞膜與周圍環(huán)境進行物質(zhì)交換和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
第四，所有的菌體細胞都有兩種核酸：即DNA與RNA，作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。而非細胞形態(tài)生命體病毒只有一種核酸，即DNA或RNA作為遺傳信息的載體。最后，核糖體作為蛋白質(zhì)合成的機器存在于一切筒體細胞內(nèi)，是任何細胞（除個別非常特殊的細胞）不可缺少的基本結(jié)構(gòu)。
細胞外代謝產(chǎn)物
微生物具有種類多、分布廣、多變異和生理生化多樣性等特性，容易形成各種各樣的代謝產(chǎn)物，已知的發(fā)酵產(chǎn)物多達37大類，從而形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。
根據(jù)微生物代謝產(chǎn)物與生長繁殖的關(guān)系不同，可將其分為兩大類。一類是微生物自身生長繁殖所必需的代謝產(chǎn)物，稱為初級代謝產(chǎn)物，如氨基酸、核苷酸、多糖、維生素、有機酸、蛋白質(zhì)、核酸等。它們的生物合成過程在各種微生物體內(nèi)基本相同。
有些產(chǎn)物是菌體在正常生長情況下就可以分泌到細胞外并積累起來的，如乙醇、醋酸、乳酸籌。而還有一些產(chǎn)物是在菌體正常生長情況下不能積累的，如氨基酸、核酸、有機酸等，因為這些產(chǎn)物的產(chǎn)量在達到滿足營體自身需要的量之后，就受到許多調(diào)節(jié)機制的控制而使其合成停止。對于此類產(chǎn)物必須采用代謝失調(diào)的突變菌株，如營養(yǎng)缺陷型菌株、抗性菌株等。此類產(chǎn)物的生產(chǎn)菌種主要是細菌、酵母、霉菌等。
另一類代謝產(chǎn)物與微生物生長繁殖無明確關(guān)系，稱為次級代謝產(chǎn)物，如抗生索、生物堿、色素等。它們的生物合成有特異性：能夠產(chǎn)生次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生菌，在分類學(xué)上的位置與產(chǎn)生的次綴代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)之間沒有明確的內(nèi)在聯(lián)系，分類學(xué)上相同的菌種能產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的次級代謝產(chǎn)物，如灰色鏈霉菌，既能合成氨基環(huán)醇類抗生素中的鏈霉素，又能合成多烯大環(huán)內(nèi)醺類抗生素中的殺假絲菌素：而分類學(xué)上不同的微生物也能產(chǎn)生相同的抗生素，如能產(chǎn)生頭孢菌素C的菌有霉菌和鏈霉菌。次級代謝產(chǎn)物的合成還受到許多調(diào)節(jié)機制的控制，因此要提高產(chǎn)量，就必須解除其控制。發(fā)酵工業(yè)用來生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物的微生物僅有少數(shù)幾個類群，主要是絲狀放線菌絲狀真莆等。
隨著基因工程、細胞工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，大量基因工程菌被構(gòu)建出來，產(chǎn)生了許多微生物本身不能產(chǎn)生的物質(zhì)，如胰島素、生長激素、細胞因子、疫苗、單克隆抗體等，大大擴展了發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用范圍。可以預(yù)見，隨著生物技術(shù)的發(fā)展將會有更多有用的產(chǎn)物被合成出來。
本文參考《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》一書。
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