节模型。从图中可以看到,胞内的纤维二糖诱导纤维素酶的合成,而胞内的葡萄糖会阻遏纤 维素酶基因的转录和翻译。此外,纤维二糖的水解产物葡萄糖和葡萄糖的氧化产物葡萄糖酸 内脂及葡萄糖酸对葡萄糖苷酶存在反馈抑制,因此有利于纤维素酶的合成。分泌到胞外的纤 维素酶催化纤维素底物水解,产生胞外纤维二糖,而胞外纤维二糖必须通过主动输送才能进 入胞内并进一步水解为葡萄糖。可以预料,跨膜输送对纤维素酶的合成也将具有重要的作 在纤维素酶的工业化生产实践中,已经证明在培养基中添加表面活性剂(如吐温-80)会 著提高纤维素酶的产量。 培养介质细胞壁 细胞质 抑制 葡萄糖 送 i萄糖苷酶葡萄糖氧化酶 纤缂二糖 葡菊糖 葡糖酸内脂+葡糖酸 诱冄削 诱导剂阻遏 剂蛋白质 纤维素 导___阻遏 转录和翻译 胞外纤维素 细胞结合的纤维素酶 图9.3.1 Trichoderma viride纤维素酶合成的调节模型 虽然蛋白酶是由氨基酸合成的,但是蛋白酶的生物合成却受到氨基酸的阻遏。如果在 培养基中含有氨基酸,细菌产蛋白酶的能力就很差:反之,不加氨基酸时却会大幅度提高蛋 白酶产量。已经有实验事实证明氨基酸的存在对细胞膜的渗透性有影响,妨碍了蛋白酶的释 放。也有一些实验证明氨基酸的阻遏作用发生在转录水平,而且可能与细菌中mRNA的存在 形式有关 对于尿酶、硝酸还原酶、核糖核酸酶及精氨酸酶而言,因为这些酶能够催化含氮化合 物的降解生成氨,在培养介质中限制氨的加入将有利于酶的合成。在利用 Bacillus licheniformis生产谷氨酸脱氢酶时,因为谷氨酸是该酶催化反应的产物,在培养基中添加 谷氨酸无疑会增加胞内谷氨酸浓度,加重反馈抑制作用。如果用葡萄糖或马来酸代替谷氨酸 或酪蛋白水解液作为碳源,就能使谷氨酸脱氢酶的产量提高约20倍。为了避免终端氨基酸 产物在胞内积累,可以在培养基中加入该氨基酸代谢途径中某些关键酶的抑制剂,例如在微 生物培养基中加入2-噻唑丙氨酸可以使细胞中参与组氨酸合成的十种酶的活力降低约30 倍 种更为有效的避免终端产物在胞内积累的方法是选育营养缺陷型菌株。这样,只要 限制供给营养缺陷型菌株必须的生长因子,就能够降低胞内终端产物浓度,大幅度地提髙酶 的产量,表9.3.3列出了一些典型的例子。某些部分营养缺陷型菌株(即,能够在最低培养 基中缓慢生长而又能受到生长因子刺激生长的菌株)也能显著提高酶的产量,例如 Moved10 节模型。从图中可以看到，胞内的纤维二糖诱导纤维素酶的合成，而胞内的葡萄糖会阻遏纤 维素酶基因的转录和翻译。此外，纤维二糖的水解产物葡萄糖和葡萄糖的氧化产物葡萄糖酸 内脂及葡萄糖酸对葡萄糖苷酶存在反馈抑制，因此有利于纤维素酶的合成。分泌到胞外的纤 维素酶催化纤维素底物水解，产生胞外纤维二糖，而胞外纤维二糖必须通过主动输送才能进 入胞内并进一步水解为葡萄糖。可以预料，跨膜输送对纤维素酶的合成也将具有重要的作用。 在纤维素酶的工业化生产实践中，已经证明在培养基中添加表面活性剂（如吐温-80）会显 著提高纤维素酶的产量。 图 9.3.1 Trichoderma viride 纤维素酶合成的调节模型 虽然蛋白酶是由氨基酸合成的, 但是蛋白酶的生物合成却受到氨基酸的阻遏。如果在 培养基中含有氨基酸，细菌产蛋白酶的能力就很差；反之, 不加氨基酸时却会大幅度提高蛋 白酶产量。已经有实验事实证明氨基酸的存在对细胞膜的渗透性有影响, 妨碍了蛋白酶的释 放。也有一些实验证明氨基酸的阻遏作用发生在转录水平，而且可能与细菌中 mRNA 的存在 形式有关。 对于尿酶、硝酸还原酶、核糖核酸酶及精氨酸酶而言，因为这些酶能够催化含氮化合 物的降解生成氨，在培养介质中限制氨的加入将有利于酶的合成。在利用 Bacillus licheniformis 生产谷氨酸脱氢酶时，因为谷氨酸是该酶催化反应的产物，在培养基中添加 谷氨酸无疑会增加胞内谷氨酸浓度，加重反馈抑制作用。如果用葡萄糖或马来酸代替谷氨酸 或酪蛋白水解液作为碳源，就能使谷氨酸脱氢酶的产量提高约 20 倍。为了避免终端氨基酸 产物在胞内积累，可以在培养基中加入该氨基酸代谢途径中某些关键酶的抑制剂，例如在微 生物培养基中加入 2-噻唑丙氨酸可以使细胞中参与组氨酸合成的十种酶的活力降低约 30 倍。 一种更为有效的避免终端产物在胞内积累的方法是选育营养缺陷型菌株。这样，只要 限制供给营养缺陷型菌株必须的生长因子，就能够降低胞内终端产物浓度，大幅度地提高酶 的产量，表 9.3.3 列出了一些典型的例子。某些部分营养缺陷型菌株（即，能够在最低培养 基中缓慢生长而又能受到生长因子刺激生长的菌株）也能显著提高酶的产量，例如 Moyed 培养介质 细胞壁 细胞质 反馈抑制 葡萄糖 主动输送 葡萄糖苷酶 葡萄糖氧化酶 纤维二糖 纤维二糖 葡萄糖 葡糖酸内脂+葡糖酸 反馈抑制 诱导剂 诱导剂-阻遏 剂蛋白质 纤维素 诱导 阻遏 转录和翻译 酶释放 胞外纤维素酶 细胞结合的纤维素酶