發(fā)布時間:2012-08-14 15:29:53
生物素與細(xì)胞膜透性的關(guān)系：這是生物素最為重要更為本質(zhì)的影響。
在黃色短桿菌中，谷氨酸與天門冬氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制。谷氨酸比天門冬氨酸優(yōu)先合成，谷氨酸合成過剩時，就會反饋控制谷氨酸脫氫酶(GDH)與谷氨酸發(fā)酵消泡劑，使從草酰乙酸開始的生物合成轉(zhuǎn)向天門冬氨酸。當(dāng)天門冬氨酸的生物合成過量時，就會反饋控制為磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PC酶）所催化的反應(yīng)，停止草酰乙酸的生成。
所以，在正常情況下，谷氨酸并不積累。假如能設(shè)法改變細(xì)胞膜的滲透性，使細(xì)胞膜轉(zhuǎn)變成有力谷氨酸滲透的樣式，終產(chǎn)物谷氨酸不斷地排出于細(xì)胞外，這樣通過不斷除去終產(chǎn)物的方法，使細(xì)胞內(nèi)的谷氨酸與谷氨酸發(fā)酵消泡劑不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，谷氨酸就會在細(xì)胞內(nèi)繼續(xù)不斷地被優(yōu)先合成。當(dāng)前谷氨酸生產(chǎn)菌就是通過生物素的限量等手段，影響細(xì)菌細(xì)胞膜或細(xì)胞壁的生物合成，改變細(xì)胞膜滲透性，使終產(chǎn)物谷氨酸不斷地透過細(xì)胞膜，分泌于發(fā)酵培養(yǎng)基中，就能積累谷氨酸。
生物素是怎樣影響細(xì)胞膜的，我們可以通過系列的實驗找到答案。
(1) 當(dāng)谷氨酸產(chǎn)生菌在生物素貧乏（限量）和生物素豐富的培養(yǎng)基中生長時，產(chǎn)生的氨基酸含量差異較大。
在生物素貧乏條件下，排出的谷氨酸量是生物素豐富條件下的170倍以上，且谷氨酸占總氨基酸量的92%。
另一個關(guān)于培養(yǎng)基中生物素含量、谷氨酸產(chǎn)量的關(guān)系表明谷氨酸生產(chǎn)菌不能沒有生物素（即生物素缺乏），也不能在10μg/L濃度（即生物素豐富）的培養(yǎng)基中得到高的谷氨酸產(chǎn)量，只有在0.5-5μg／L濃度的培養(yǎng)基中（即生物素亞適量），才能獲得高產(chǎn)。當(dāng)然適量的范圍在不同菌株中會有差別。在不同的碳源中也有所不同（如醋酸發(fā)酵谷氨酸時，亞適量只有糖質(zhì)原料的1/10）。
(2) 在生物素含量不同的培養(yǎng)基中生長的菌細(xì)胞，經(jīng)過陽離子表面活性劑浸洗后，可以發(fā)現(xiàn)被洗去的氨基酸量有很大的不同。
這說明谷氨酸生產(chǎn)菌在正常代謝時（生物素豐富），保持一定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜緊密，谷氨酸保留體內(nèi)，基本上不被浸洗。而在生物素貧乏的情況下，細(xì)胞膜的透性很大，浸洗非常容易。
(3) 生物素含量的不同，引起細(xì)胞膜的變化。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸幾乎都分布在細(xì)胞膜處，特別是細(xì)胞膜中的磷部分。生物素與谷氨酸發(fā)酵消泡劑貧乏時，菌體合成的脂肪酸減少，其中不飽和脂肪酸減少更多。磷脂中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的比例是一定的，由于比例失調(diào)，磷脂的形成隨著降低，細(xì)胞膜的組成不健全，留有很多空洞，因而細(xì)胞的滲透性加大，對谷氨酸的控制作用也隨之減弱。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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