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文档介绍：生物工程学报,;:—
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不同碳源对大肠杆菌突变菌累积丙酮酸的影响
沈冬钱,冯晓雨,林东强,姚善泾
浙江大学化学工程与生物工程学系,杭州
摘要:为了利用大肠杆菌构建模式“细胞工厂”,必须了解在构建过程中各种因素的影响。本研究选用敲除了基
因的大肠杆菌作为模型细胞,考察了该突变菌在合成培养基中利用葡萄糖、果糖、木糖和甘露糖累积丙酮酸的能力。结
果显示,在初始糖浓度为/的情况下,以突变菌可以很好地利用葡萄糖、果糖、木糖和甘露糖转化丙酮酸,其得
率分别达到了./、./、./和./,且在以葡萄糖、果糖和木糖发酵时,丙酮酸的积累过程与细
胞生长偶联。甘露糖发酵的情况则不同:菌浓度很快达到平台期,随后丙酮酸积累和甘露糖消耗都表现为线性变化。当
在考察了不同的接种量对突变菌发酵葡萄糖的影响时发现,大接种量能加快葡萄糖消耗速率、丙酮酸的积累速率
和细胞生长速率,但丙酮酸得率却明显下降。这些结果对构建以大肠杆菌为母体的模式“细胞工厂”有参考价值。
关键词:大肠杆菌,丙酮酸,基因


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利用代谢工程的手段改造细菌基因型,从而控变的必要条件。丙酮酸处于大肠杆菌代谢途径中承
制菌体中心代谢通量,以获得符合生物炼制要求的上启下的关键位置,是糖酵解的产物和三羧酸循环
细胞工厂是实现从化石经济时代到生物经济时代转的起始底物,同时还是乳酸、乙酸、乙醇的前体物
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质。为了达到大量积累代谢节点丙酮酸的目的,目紫外/可见分光光度计,
前主要有以下几种手段:一是对细菌进行基因工程公司;一控制一补料摇床,上海国
改造【;二是改进发酵策略;三是同时使用以上强生化装备有限公司;所有生化试剂均为化学纯或
种手段。等川敲除了大肠杆菌一系列基因, 分析纯。
得到了株高效利用葡萄糖产丙酮酸的菌株。. 菌种
然而,代谢设计理念仅仅是个字——“堵”: 基因敲除大肠杆菌
减弱的合成、细胞的生长、二氧—
化碳的生成、消除乙酸的合成: 菌株,由日本奈良先端科学技术大学
和发酵产物,,,的合成。这教授赠予,浙江大学生物工程研究所
只是其中的一种手段,还应有其他的方法,特别譬保藏。该菌株是利用技术一步失活染色体上
如需要更加理性地通过调控手段来设计需要的细胞/基因而构建的。
工厂。. 培养基
研究报道表明【,胞内较低的/比.. 种子和平板培养基/
例有利于提高丙酮酸生产强度。同时,由丙酮酸合酵母提取物,胰蛋白胨,氯化钠,琼
成乙醇、乳酸都需要消耗,因此较低的脂平板添加,.。
水平可以减少副产物乙醇和乳酸的合成。大肠杆菌合成培养基
的合成主要来自糖酵解途径和循环。而
基本组成为/,/
基因编码的硫辛酰胺脱氢酶是丙酮酸脱,/,/。每
氢酶复合体系、【一酮戊二酸脱氢酶复合体系
升合成培养基另加入经微孔膜过滤除菌的下列溶
和甘氨酸裂解多酶体系的组成成
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分。大肠杆菌中的是连