發(fā)布時間:2012-08-07 10:19:42
1．EMP和HMP的比率
由上述已知，葡萄糖發(fā)酵合成檸檬酸時，HMP途徑的檸檬酸理論轉(zhuǎn)化率要小于EMP。通過關(guān)鍵酶的測定與放射呼吸測定器所證實(shí)，當(dāng)黑曲霉生長時，這兩個途徑的比率是2：1，而當(dāng)生成檸檬酸發(fā)酵消泡劑時為4:1，即以EMP占優(yōu)勢，這對合成檸檬酸是有利的。據(jù)認(rèn)為錳的缺乏可以降低HMP途徑和三羧酸循環(huán)中各種酶的活性。
2．磷酸果糖激酶(PFK)
進(jìn)一步的研究表明，代謝途徑中必然存在關(guān)鍵性的酶類。在真菌代謝中，丙酮酸是一個重要的支化點(diǎn)，因?yàn)樗杀槐崦摎涿秆趸擊榷梢阴?CoA，并通過丙酮酸羧化酶固定CO2而用來合成草酰乙酸。兩者再在檸檬酸發(fā)酵消泡劑合成酶的作用下合成檸檬酸。檸檬酸生成的速度同CO2固定量之間成化學(xué)計(jì)算比，這種反應(yīng)對檸檬酸超產(chǎn)合成具有重要生理意義。
丙酮酸的量與果糖激酶的活性有關(guān)，業(yè)已確認(rèn)它能對糖酵解通路進(jìn)行調(diào)節(jié)是黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸的一種調(diào)節(jié)酶。它受到生理濃度范圍內(nèi)的檸檬酸與ATP的抑制，但它可被AMP、無機(jī)磷酸鹽和NH4+所激活。NH4+可有效地解除磷酸果糖激酶受檸檬酸與ATP的抑制。在黑曲霉使用檸檬酸發(fā)酵消泡劑發(fā)酵時測定磷酸果糖激酶的胞內(nèi)濃度，揭示出檸檬酸生成速度和NH4+濃度之間有著密切的關(guān)系。提高NH4+庫可使磷酸果糖激酶對胞內(nèi)檸檬的積累變?yōu)槊黠@的不敏感。
就黑曲霉而言，在缺乏錳而糖濃度高的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，特別會出現(xiàn)不正常的高NH4+庫。原因是由于蛋白質(zhì)和RNA轉(zhuǎn)換時，破壞細(xì)胞蛋白質(zhì)的再合成而導(dǎo)致NH4+的積累。
3．丙酮酸羧化酶
如上所述，CO2的固定速度直接影響檸檬酸的合成。生物中固定CO2的有三種酶，即丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（微生物中不存在）和蘋果酸酶（黑曲霉中缺乏）。黑曲霉中丙酮酸羧化酶與其它真核生物的丙酮酸羧化酶相比，因其不受乙酰-CoA的影響，而受ɑ-酮戊二酸的抑制，所以它很少受到調(diào)節(jié)，因此可以預(yù)期增加丙酮酸的供應(yīng)，必能導(dǎo)致增加草酰乙酸的合成。
4．檸檬酸合成酶
該酶過去被許多人看作是一個受調(diào)節(jié)的酶，然而在檸檬酸合成和CO2之間的相互關(guān)系上表明，在黑曲霉中的這個酶是不受調(diào)節(jié)的。該酶只對輔酶A和ATP的調(diào)節(jié)作用敏感。胞內(nèi)的ATP多以ATP-Mg的螯合物形式出現(xiàn)，而ATP Mg只是一種弱抑制劑，因而ATP的影響是不太重要的。由于對乙酰CoA的親和力取決于草酰乙酸的濃度，因此該酶具有不尋常的動力學(xué)功能。
在檸檬酸的工業(yè)生產(chǎn)中可將這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)問題歸納如下：由于Mn2+和氮及磷酸鹽被嚴(yán)格限制，造成生長條件的不平衡而表現(xiàn)出蛋自質(zhì)的合成受損，從而導(dǎo)致建立一種異常高的胞內(nèi)NH4+庫。這就有可能抵消由于檸檬酸或ATP對磷酸果糖激酶產(chǎn)生的負(fù)反饋抑制作用，使糖酵解順序無限制的流通，進(jìn)而使檸檬酸的合成不受任何進(jìn)一步調(diào)節(jié)作用的影響。同時由于高濃度的葡萄糖和NH4+會有力的阻遏ɑ-酮戊二酸脫氫酶的合成，因而抑制了TCA環(huán)內(nèi)的檸檬酸的分解代謝，而大量合成檸檬酸。
糖質(zhì)發(fā)酵檸檬酸時的雜酸主要是草酸，草酸產(chǎn)生與黃嘌呤氧化酶（使乙醛酸生成草酸）和草酰乙酸水解酶（使草酰乙酸生成草酸）有關(guān)。一般使用檸檬酸發(fā)酵消泡劑發(fā)酵時，由于pH值迅速降到3.0以下，可以控制檸檬酸的合成。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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