生物素對谷氨酸發酵消泡劑生物合成途徑的影響

發布時間：2012-8-7 14:36

谷氨酸生物合成中的有關因子，這些因子雖屬生產菌的固有特性，但能否表現，完全取決于外界條件的調節。生物素影響解糖速度，而不是影響EMP與HMP的比率。生物素充足時，HMP途徑占的比例是38%，生物素亞適量時為26%，盡管有差異，但沒有顯著影響。據認為，在生物素充足條件下，丙酮酸以后的氧化活性雖然也有提高，但由于糖降解速度提高更快，打破了糖降解速度與丙酮酸氧化速度之間的平衡，丙酮酸趨于生成乳酸的反應。在生物素缺乏菌中，葡萄糖氧化力降低特別是醋酸、琥珀酸的氧化力顯著減弱。并發現在生物素缺乏菌體內，NAD及NADH含量減少到1/2-1/4。NAD水平降低，結果可間接地引起C4二羧酸氧化力下降，也能促進谷氨酸發酵消泡劑的積累。以葡萄糖為碳源，并使用谷氨酸發酵消泡劑發酵谷氨酸時，通過控制生物素亞適量(2-5μg／L)，幾乎看不到異檸檬酸裂解酶的活性。異檸檬酸裂解酶是乙醛酸循環的關鍵酶，它受葡萄糖、琥珀酸阻遏，為醋酸所誘導。生物素亞適量時，可能丙酮酸氧化力下降，醋酸的生成速度慢，導致異檸檬酸形成量減少。在生物素亞適量下，因琥珀酸氧化力降低而積累的琥珀酸就會反饋抑制該酶活性，并阻遏該酶的生成，代謝流向ɑ-酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸方向。生物素為羧化酶的輔基，在CO2固定反應中起重要作用。第一步是CO2與生物素結合，第二步是將結合的CO2轉給適當的受體。因而生物素必須有一定的量存在，不能完全缺乏。從氮素代謝的角度來看，谷氨酸產生菌在谷氨酸發酵消泡劑發酵培養基中幾乎沒有谷氨酸分解能力，也沒有ɑ-酮戊二酸分解能力。為了合成充足的菌體蛋白質，必須有各種氨基酸、核酸的合成及供給足夠的能量。通過乙醛酸環是獲取能量的重要途徑。生物素缺乏，乙醛環受阻，蛋白質合成受到控制，生成的谷氨酸向其它氨基酸的轉換微弱。 CO2的固定作用即伍德-沃克曼反應在谷氨酸發酵用消泡劑發酵中也是很重要的，當谷氨酸與谷氨酸發酵消泡劑不斷合成而移去時，可以合成的檸檬酸就隨之減少，這就有可能使TCA環的補充方式。CO2固定作用主要有三種即①由磷酸烯醇式丙酮酸羧化，生成草酰乙酸；②由丙酮酸羧化生成草酰乙酸；③丙酮酸先由蘋果酸酶所催化，進行還原羧化作用，生成蘋果酸，然后再生成草酰乙酸。

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