影响生物转化的因素

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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，对催化生物转化过程有效。用这样的细胞可进行下列转化作用渗透性改变转化实例次黄嘌呤－次黄苷－5'－单磷酸烟酸－烟酸单核苷酸腺嘌呤－腺苷－5'－单磷酸鸟嘌呤－

7、鸟苷－5'－单磷酸当然这种方法也可用来生产核苷－5‘－二磷酸、核苷－5’－三磷酸不易渗透的基质的转化某些基质的不溶性，显然在生物转化中带来困难。改变基质的不溶性方法将不溶性基质变成可利用基质的常用方法一般有：加入精细分散的悬浮液加入Tween80加入可溶性的络合物与酯类等。例如：在转化甾体化合物时，加入环硼酸盐络合物，可使甾类化合物溶解度增加20,000倍。辅代谢作用在许多生物转化中常常存在两种基质1.用于微生物生长－基