微生物代谢的人工控制方式及具体方法有哪些？
小杨 / 2024-01-06 09:17:24
微生物代谢的人工控制就是人为的打破生物的代谢控制体系，使微生物代谢朝着人们希望的方向进行。代谢的人工控制在发酵工业中发挥着重要的作用，目前，人工控制代谢主要通过遗传学和生物化学的方法实现。
具体方法包括以下几方面：
一、遗传学的方法
通改变微生物遗传物质可以从根本上打破微生物原有的代谢控制机制。
1、营养缺陷型突变株的应用
在一定培养条件下，营养缺陷型突变株可以积累相当高浓度的中间代谢产物或末端代谢产物。
2、抗反馈控制突变株的应用
抗反馈抑制突变株指对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性，或两者兼而有之的菌株。在这类菌株中，反馈调节已经解除，所以能大量积累末端代谢产物。抗反馈抑制突变株可以从结构类似物抗性突变株和营养缺陷型回复突变株中获得。
3、选育组成型和超产突变株
①组成型突变：如果调节基因发生突变，以致产生无效的阻遏物而不能与操纵基因结合，或操纵基因突变，从而造成结构基因不受控制地转录，酶的生成将不再需要诱导剂或不再被末端产物或分解代谢物阻遏，称为组成型突变。
②超产突变：少数情况下，组成型突变快可产生大良的、比亲本高得多的酶，称为超产突变。
4、增加结构基因数目
可提高发酵产物的产量。
二、生物化学方法
1、添加前体绕过反馈控制点
可以使某种代谢产物大量积累。
2、添加诱导剂
在培养基中加入诱导剂，可以大量合成诱导酶。
3、发酵与分离过程耦合
反馈调节的启动因素就是超过菌体正常需求量的末端代谢产物，也就是说，只有末端代谢产物的浓度超过一定值后，菌体的反馈调节机制才会发挥作用。如果在发酵的同时就将末端代谢产物不断地移走，使发酵体系中末端代谢产物的浓度始终处于较低的水平，那么菌体内代谢途径将始终畅通无阻。
与发酵过程耦合的分离手段有膜分离、离子交换分离和萃取等，该分离装置应具有分离效率高、抗污染、易于重复使用等特点。
4、控制细胞膜的通透性
微生物细胞联对细胞内外物质的运输具有高度的的选择性：细炮内代谢产物常以较高浓度积累在细胞内，并反馈控制它的进一步合成。采用生理学方法，可以改变细胞膜通透性，使细胞内代谢产物迅速渗透到细胞外，消除反馈控制，有利于提高发酵产量。
5、控制发酵的培养基成分
次级代谢产物的生成大多与快速被利用碳源（主要是葡萄糖）的消耗密切相关。只有在葡萄糖几乎耗尽，生长停止时，才开始大量合成次级代谢产物。如果仅是由于氮或磷等耗尽而导致生长停止，而培养基中还有大量葡萄糖存在时，次级代谢产物不会大量地合成。
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