coli的颗粒中ADP和ATP的扩散存在屏障。韩国仁荷大学Koo等也在研究生产GSH的混 合固定化系统,其中E.co经过重组DNA技术提高了GSH合成活性,具有高发酵活力的 S. cerevisiae则作为AIP供体。研究结果尚未发表 (四)ATP再生系统存在的问题 用微生物细胞本身作为酶源构建AP再生系统还有几个问题尚未解决。问题之一,除 了合成产物所需的关键酶以外,细胞内还有许多种酶,其中一些具有分解活性,能将反应的 底物和预定的产物转化为副产物。问题之二,微生物细胞具有很强的自我保护功能,作为渗 透屏障的细胞膜可防止胞内物质滲出。但当细胞用作酶源时,这种屏障就会阻碍底物和产物 进出细胞。因此有必要寻求一种在不降低合成酶活性前提下提高细胞膜通透性的方法 1、抑制副反应的方法 对于具有分解、转移底物或产物为副产物的酶,可通过选育缺失该酶活性的突变株,或 优化反应条件使副产物的形成降低到最小的限度。如在GSH生产中应设法降低y-谷氨酰转 肽酶的活性以避免GSH降解为L半胱氨酰甘氨酸 2、提高膜通透性的方法 目前,多采用酵母或细菌以碳水化合物为基质和能源进行AIP再生。一般地,干燥细 胞或用溶剂、表面活性剂处理细胞都可以提高细胞膜的通透性。但从工业观点看,前两种方 法均存在问题,因为干燥细胞需要大型设备,而大量使用溶剂又会受到消防要求的制约。在 这种形势下,使用表面活性剂的方法无论在经济性、安全性上都可能是最具优势的。 Fujio 硏究发现,聚氧乙烯硬脂酰胺( POESA)对提高细胞膜透性较为适宜。 采用ATP再生系统来生产GMP、IMP、AIP、GSH和CDP胆碱的过程已有很多研究报 道。其中除GSH已通过固定化实现连续生产以外,多数是在悬浮培养体系中构建ATP再生 系统。实际上,从工业观点看,固定化微生物细胞进行有用物质的生产,具有以下优势:① 不需要提取和纯化酶的过程:②细胞可以重复使用:③可以实现连续操作:;④反应器占地小 ⑤反应控制容易:⑥要处理的液体体积小:⑦可以获得高纯度产品:⑨工厂污染减轻。因此, 虽然固定化操作较为繁琐,研究由固定化细胞组成的ATP再生系统生产有用物质的过程, 仍是这一领域今后的发展方向 如果一个需要ATP的生物合成系统包括多步反应,确定哪一种酶是合成途径中最关键 的酶就显得至关重要,因为重组DNA技术并不能无限制地提高所有酶的活性。例如,CDP 胆碱的生产过程需要经过三个步骤,简单地将三种基因导入质粒并不能使之获得充分的表 达,这可能是因为CDP胆碱原本不存在于细菌中的缘故。发展多酶反应系统生产有用物质 的重要性是毋庸置疑的,但确定哪一个是酶反应的关键步骤还有待于进一步探究。此外,虽 然基因重组也很难提高ATP生物合成系统的整体活性,但一旦ATP生物合成系统得以强化, 生产率就可大大提高。从另一个角度说,ATP生物合成系统的活性是目前限制ATP再生系 统推广应用的瓶颈问题 二、ATP再生和谷胱甘肽生物合成的耦合系统 谷胱甘肽(GSH由于具有解毒、抗衰老和抗氧化等重要的生理功能,故而在医药和食品 工业中的应用前景十分广阔。虽然日本利用酵母发酵生产的GSH早在1985年就取得了中国 卫生部的原料药进口许可文号,但由于GSH是酵母胞内产物,提取工艺繁琐及提取成本过 高,使得GSH的价格居高不下,从而限制了它的推广应用10 coli 的颗粒中 ADP 和 ATP 的扩散存在屏障。韩国仁荷大学 Koo 等也在研究生产 GSH 的混 合固定化系统，其中 E. coli 经过重组 DNA 技术提高了 GSH 合成活性，具有高发酵活力的 S. cerevisiae 则作为 ATP 供体。研究结果尚未发表。 (四)ATP 再生系统存在的问题 用微生物细胞本身作为酶源构建 ATP 再生系统还有几个问题尚未解决。问题之一，除 了合成产物所需的关键酶以外，细胞内还有许多种酶，其中一些具有分解活性，能将反应的 底物和预定的产物转化为副产物。问题之二，微生物细胞具有很强的自我保护功能，作为渗 透屏障的细胞膜可防止胞内物质渗出。但当细胞用作酶源时，这种屏障就会阻碍底物和产物 进出细胞。因此有必要寻求一种在不降低合成酶活性前提下提高细胞膜通透性的方法。 1、抑制副反应的方法 对于具有分解、转移底物或产物为副产物的酶，可通过选育缺失该酶活性的突变株，或 优化反应条件使副产物的形成降低到最小的限度。如在 GSH 生产中应设法降低-谷氨酰转 肽酶的活性以避免 GSH 降解为 L-半胱氨酰甘氨酸。 2、提高膜通透性的方法 目前，多采用酵母或细菌以碳水化合物为基质和能源进行 ATP 再生。一般地，干燥细 胞或用溶剂、表面活性剂处理细胞都可以提高细胞膜的通透性。但从工业观点看，前两种方 法均存在问题，因为干燥细胞需要大型设备，而大量使用溶剂又会受到消防要求的制约。在 这种形势下，使用表面活性剂的方法无论在经济性、安全性上都可能是最具优势的。Fujio 研究发现，聚氧乙烯硬脂酰胺(POESA)对提高细胞膜透性较为适宜。 采用 ATP 再生系统来生产 GMP、IMP、ATP、GSH 和 CDP 胆碱的过程已有很多研究报 道。其中除 GSH 已通过固定化实现连续生产以外，多数是在悬浮培养体系中构建 ATP 再生 系统。实际上，从工业观点看，固定化微生物细胞进行有用物质的生产，具有以下优势∶① 不需要提取和纯化酶的过程；②细胞可以重复使用；③可以实现连续操作；④反应器占地小； ⑤反应控制容易；⑥要处理的液体体积小；⑦可以获得高纯度产品；⑨工厂污染减轻。因此， 虽然固定化操作较为繁琐，研究由固定化细胞组成的 ATP 再生系统生产有用物质的过程， 仍是这一领域今后的发展方向。 如果一个需要 ATP 的生物合成系统包括多步反应，确定哪一种酶是合成途径中最关键 的酶就显得至关重要，因为重组 DNA 技术并不能无限制地提高所有酶的活性。例如，CDP 胆碱的生产过程需要经过三个步骤，简单地将三种基因导入质粒并不能使之获得充分的表 达，这可能是因为 CDP 胆碱原本不存在于细菌中的缘故。发展多酶反应系统生产有用物质 的重要性是毋庸置疑的，但确定哪一个是酶反应的关键步骤还有待于进一步探究。此外，虽 然基因重组也很难提高 ATP 生物合成系统的整体活性，但一旦 ATP 生物合成系统得以强化， 生产率就可大大提高。从另一个角度说，ATP 生物合成系统的活性是目前限制 ATP 再生系 统推广应用的瓶颈问题。 二、ATP 再生和谷胱甘肽生物合成的耦合系统 谷胱甘肽(GSH)由于具有解毒、抗衰老和抗氧化等重要的生理功能，故而在医药和食品 工业中的应用前景十分广阔。虽然日本利用酵母发酵生产的 GSH 早在 1985 年就取得了中国 卫生部的原料药进口许可文号，但由于 GSH 是酵母胞内产物，提取工艺繁琐及提取成本过 高，使得 GSH 的价格居高不下，从而限制了它的推广应用