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核苷酸類物質的直接發酵

發布時間:2012-10-31 14:11:34

核苷酸是一種糖磷酸酯,即核苷的磷酸酯。一般說,核苷和堿基容易透過微生物細胞,而核苷酸网上配资卻難于透過細胞膜,这就增加了核苷酸网上配资發酵的困難。所以直接發酵法生産核苷酸,在解除反饋抑制的前提下,還應考慮設法改變核苷酸對細胞膜的滲透性。 生産5′-IMP的方法有:①利用細菌直接發酵生産5'-IMP;②核苷酸网上配资發酵生産肌苷,然後化学法或酶法進行磷酸化,得到5'-IMP;③添加前體物次黃嘌呤,通過補救途徑合成5′-IMP;④利用細菌發酵生産腺苷或5'-腺苷酸,然後用化学法或酶法生産5'-IMP。 1、核苷酸的生物合成 由于微生物細胞的自动調節機制,使菌體内各種核苷酸网上配资的生物合成維持平衡狀态。这種平衡一旦被破壞,則可能有某種核召酸積累,并由細胞内分泌于細胞外。要达到此目的,最主要的力法是用人工誘變得到營養缺陷型,或在生物合成途徑中使某些醛不能合成或失去活力,或使代}射途徑中的某些反饋抑制得到解除,这樣才能獲得所需的核苷酸网上配资。 葡萄糖经HMP途徑生成5′-磷酸核糖後,從5′-磷酸核糖合成IMP共经過1 1步酶促反應,IMP是嘌呤核苷酸网上配资合成的中心,從它開始分出兩條環行路線,一條是经過XMP合成GMP,再经過GMP還原酶的作用生成IMP;另一條是经過SAMP合成AMP,再经過AMP脫氨酶的作用生成IMP。这表明AMP和GMP可以相互轉換。合成的AMP和GMP,经過一步磷酸化为ATP,GTP。 嘌呤、嘧啶核苷酸的合成,除從頭合成途徑外,也可以從已经形成的嘌呤環或嘧啶環(外加的堿基)来合成,稱为補救途徑。堿基、核苷和核苷酸网上配资之間還能通過補救合成互相轉變。 2、核苷酸代謝的調節 核苷酸代謝的控制極为複雜,五花八門。本節僅扼要介紹與核苷酸网上配资發酵嘌呤核苷酸類物質關系密切的部分内容。 嘌呤核苷酸生物合成的最初反應是在谷酰胺參與下由PRPP生成PRA的反應,該反應为PRPP轉酰胺酶所催化。 由鴿肝精制的該酶受ATP,GMP,AMP,IMP,GDP等的抑制,顯示抑制作用的嘌呤核苷酸,可以分为GMP,IMP等6-羟基嘌呤核苷酸网上配资與ADP,AMP等6-氨基嘌呤核苷酸兩類。即使同時添加多種屬于相同類型的嘌呤核苷酸,其抑制作用也決不超過各同類核苷酸网上配资單獨添加時之和。但是,假如同時添加屬于不同類型的兩種嘌呤核苷酸(GMP+AMP或IMP+ADP等),其抑制作用就會相乘性地提高,这種現象稱为合作終産物抑制,可理解为兩類抑制物質是分别在酶的不同的變構部位上與酶結合,從而顯示抑制作用。由産氣氣杆菌分離精制的PRPP轉酰胺酶與鴿肝精制的酶相同,受GMP和AMP的強烈抑制,同時添加則有相乘性效果,起協同作用,但GTP,ADP,IMP對該酶的抑制效果較差,ATP,腺嘌呤對該酶不産生抑制作用,GMP與AMP等還能阻遏PRPP轉酰胺酶的形成。腺嘌呤和鳥嘌呤兩者都過量存在時,該酶的合成就會完全被阻遏。 嘌呤核苷酸相互轉換系的代謝控制,IMP是嘌呤核苷酸网上配资合成的中心,從它開始形成兩個循環,各反應實際上是不可逆的。 IMP脫氫酶受GMP的反饋抑制與阻遏,GMP還原酶受ATP的反饋抑制;SAMP合成酶受AMP的反饋抑制;AMP脫氨酶受GTP的反饋抑制。此外還發現,GTP是SAMP- AMP反應的供能體,ATP是XMP—GMP反應的供能體。根據上述機制,如果細胞中的GMP水平提高時,從IMP開始的代謝流就會自动地轉向合成AMP方面;反之,AMP永平提高,代謝流轉向合成GMP;另一方面,核苷酸网上配资的代謝也與組氨酸的生物合成有關,假如培養基中有過量的組氨酸存在時,AMP就不再走AMP- ATP-PRATP- AICAR-IMP途徑。 當培養基中添加過量的腺嘌呤、鳥嘌呤等嘌呤堿基時,使PRPP轉酰胺酶受阻遏,從頭合成途徑受阻,轉而通過補救途徑生成核苷酸。 这些調控機制的每一步在不同菌和动物中所表現出的強度是不同的,需采用不同的核苷酸网上配资應予注意。根據對上述代謝調控的認识,为選育積累不同産品的生産菌株提供了依據。 本文參考《發酵微生物》一書。
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