耐高渗酿酒酵母的代谢流分析

研究了指数生长期的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在高渗胁迫下的生理代谢。甘油和海藻糖是酿酒酵母的主要相容性溶质。在高渗环境下,胞外酒精质量浓度、甘油质量浓度、海藻糖质量浓度分别较对照提高100%、400%和11%。代谢流分析表明,高渗环境下,从节点6-磷酸葡萄糖合成海藻糖的碳流较常规培养增加了47.3%;从节点磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛合成甘油的碳流增加了55.7%;从节点丙酮酸流向乙醇的碳流增加了300%,而流向三羧酸(TCA)循环的流量减少了21.7%。

谷氨酸棒杆菌S9114在不同溶氧条件下发酵生产谷氨酸的代谢流分析

建立了谷氨酸棒杆菌S9114合成L-谷氨酸(L-Glu)的代谢流平衡模型,应用该模型并结合S9114在10%和30%溶氧条件下发酵至中后期时胞外相关产物的分泌情况计算出其代谢流分布;通过MATLAB线性规划得到了谷氨酸合成的理想代谢流分布。代谢流分析结果表明,减少HMP和TCA循环的代谢流量,增加CO2固定的代谢流将有利于谷氨酸的合成;在谷氨酸发酵工艺控制中,溶氧是关键因素,发酵中后期提高溶氧有利于谷氨酸的生成,同时可抑制副产氨基酸的产生;主要副产物乳酸在理想代谢流分布中仍占有一定比例,说明乳酸在整个代谢过程中起到一定的作用。

谷氨酰胺产生菌NS611的代谢流分析

建立并完善了谷氨酸棒杆菌NS611生产谷氨酰胺的中心碳代谢网络.研究了菌体生长和生产阶段的代谢流分布,结果说明该菌葡萄糖的代谢以糖酵解途径为主,在产酸阶段丙酮酸羧化反应的代谢流量较大。NADPH不是谷氨酸棒杆菌NS611代谢的限制性因素.研究了氮饥饿处理对代谢流分布的影响,提出要提高谷氨酰胺的产量必须适当保留α-酮戊二酸的向下氧化的功能,以保证能量供给.

L-缬氨酸产生菌的选育及其代谢流分析

以谷氨酸棒杆菌 (Corynebacteriumglutamicum)AS1.4 95 (Leu- )为出发菌株 ,通过多次亚硝基胍 (NTG)诱变 ,给AS1.4 95 (Leu- )依次叠加L -AAHss,2 -TAr,Vd- 的遗传标记 ,得到突变株AATV341(Leu- ,L -AAHss,2 -TAr,Vd- ) ,可在 8%的葡萄糖培养基积累L-缬氨酸 2 4 .5g L ,比出发菌株提高了 5 .13倍。同时运用代谢流量分析理论 ,测定出发菌株AS1.4 95及其突变株AATV341在L -缬氨酸合成阶段的代谢流量 ,并初步进行比较和分析 ,发现遗传标记的引入使流量分配发生了重大变化 ,流量分配朝着有利于L -缬氨酸合成的方向改变。

杂交瘤细胞代谢流分析模型及其在批式培养中的应用

通过物料衡算和线性规划方法建立了进行代谢流分析的数学模型 ,并首次应用于批式培养过程 .分析结果表明 ,细胞对葡萄糖等底物的代谢效率很低 ,细胞对谷氨酰胺等氨基酸浓度的变化响应迟缓 ,在底物充裕的迟滞期及谷氨酰胺限制条件下的代谢效率高于对数生长期 .另外限制谷氨酰胺等氨基酸进入能量代谢 ,既可减少氨的积累 ,也会减少乳酸的生成 .

L-苹果酸代谢流分析及高产菌株构建

苹果酸是一种C4二羧酸,三羧酸循环中间代谢产物。它已经被广泛地应用于聚合物、食品、医药工业等行业。为提高黄曲霉苹果酸产量,应用代谢流通量进行分析,找到微生物代谢途径中主流途径,通过分子生物学技术构建黄曲霉高产菌株,为苹果酸的工业生产提供有效途径。

基于近红外光谱结合代谢流分析的L-缬氨酸发酵过程监控

L-缬氨酸作为必需氨基酸之一,在许多发酵类食品配料方面有重要应用。及时监控其发酵过程,有利于L-缬氨酸产品品质的提升。本文建立了一种发酵类的食品配料生产过程监控新方法。该方法通过对发酵原料和产物进行分析,建立主要原料及产物的近红外模型,结合代谢流模型,能够快速分析不同发酵条件下细胞内部代谢流分布及变化,实时监测发酵过程各项参数。该方法能够实现同时对多组分快速、准确的检测,从而弥补了传统检测方法的缺点和不足;能够快速分析获得发酵过程细胞内部代谢流分布,从而帮助控制发酵过程条件,实时监测发酵过程参数,为发酵过程自动化控制提供理论基础,为发酵类食品配料生产过程监控提供方法。

α-淀粉酶抑制剂生物合成途径和代谢流分析（英文）

为提高糖类的利用效率,加强糖类代谢向生成α-淀粉酶抑制剂的方向流动,提高α-淀粉酶抑制剂产量,对天蓝黄链霉菌合成α-淀粉酶抑制剂的代谢网络进行分析,找出影响α-淀粉酶抑制剂合成的代谢流量分配规律和关键节点,并且应用代谢流分析的方法研究了谷氨酸钠对α-淀粉酶抑制剂发酵中后期胞内代谢流分布的影响。结果表明:在α-淀粉酶抑制剂分批发酵过程中,未流加谷氨酸钠时合成α-淀粉酶抑制剂的代谢流量为1.84;在发酵培养基中流加谷氨酸钠使其质量浓度维持在4.0 g/L后,α-淀粉酶抑制剂生物合成的代谢流增长至3.18。因此发酵过程中流加谷氨酸钠能够改变α-淀粉酶抑制剂生物合成途径的关键节点6-磷酸葡萄糖、7-磷酸景天庚酮糖及谷氨酸的代谢流分布,提高α-淀粉酶抑制剂生物合成途径的代谢流量。

谷氨酸棒杆菌生物合成L-鸟氨酸的代谢流分析

应用代谢流平衡模型,通过物料衡算和Matlab线性规划的方法得到谷氨酸棒杆菌1009生物合成L-鸟氨酸的代谢流分布与理想代谢流分布.结果表明:在分批培养条件下,生物合成L-鸟氨酸的过程中,有58.6%的C架进入糖酵解途径,41.4%的C架进入戊糖磷酸途径,L-鸟氨酸的产量达到理论最大产率的65.4%;与理论值相比,应降低三羧酸循环的代谢流,同时减少副产物氨基酸和有机酸的生成.

代谢流分析技术及其在肿瘤代谢中的应用进展

代谢重编程是肿瘤的一大特征.研究肿瘤代谢有助于解析肿瘤的发生机制并实现个性化治疗.近年来兴起的代谢组学技术,通过全局分析内源性小分子代谢物,表征细胞、组织和体液的代谢轮廓,从而理解生理与病理变化;但稳定同位素标记的代谢流分析技术更能体现细胞代谢网络的动态变化,反映遗传或环境因素扰动下的代谢重编程规律.代谢流分析技术不仅有助于解析代谢重编程机制,更可鉴定代谢弱点,为开发药物提供潜在靶点.本文重点阐述代谢流分析的全流程实现及其在体内外研究中的应用,以明确代谢流分析技术在肿瘤研究中的应用进展及有益价值.

代谢流分析在肿瘤代谢研究中的应用进展

代谢是生物体进行生命活动的基础,代谢紊乱与糖尿病、肿瘤、炎症等诸多疾病密切相关。代谢重编程是肿瘤细胞的重要特征之一,在正常细胞的癌变、肿瘤的进展和转移中均发挥重要作用。代谢流分析是研究肿瘤代谢的重要手段,其利用稳定同位素标记重要代谢物,并追踪其在生物体中的代谢方向和速率,从而揭示特定代谢途径的活跃程度和动态变化。近年来,代谢流分析被广泛用于肿瘤代谢的研究中,是发现肿瘤代谢新途径和代谢重编程新机制的重要工具。本文从肿瘤营养摄取、肿瘤特异性代谢途径等多方面对代谢流分析在肿瘤代谢研究中的应用进展进行综述。

不同溶氧条件下L-苏氨酸生物合成菌株的代谢流量分析

【目的】探索L-苏氨酸生物合成机理及影响因素。【方法】建立了大肠杆菌L-苏氨酸的代谢流平衡模型,应用MATLAB软件计算出不同溶氧条件下发酵中后期代谢网络的代谢流分布及理想代谢流分布。【结果】5%溶氧条件下,25.5%碳架进入HMP途径,74.5%碳架进入糖酵解途径,获得33.9%质量转化率;20%溶氧条件下,58.08%碳架进入HMP途径,41.92%碳架进入糖酵解途径,获得46.5%质量转化率;【结论】与理想代谢流(88.23%质量转化率)相比,应从菌种改造和发酵控制方面通过改变6-磷酸葡萄糖异构酶借以增加HMP途径代谢流量,通过增加磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应代谢流提高天冬氨酸族合成代谢流,减少TCA循环代谢流量,从而达到减少副产物生成,增加L-苏氨酸生物合成的目的。

基于代谢流量分析的黄色短杆菌TK0303合成L-亮氨酸发酵过程的优化

测定并计算了在发酵中后期L-亮氨酸等代谢物的胞外浓度和积累(或消耗)的速率。应用代谢流分析方法,通过MATLAB软件线性规划得到发酵中后期胞内代谢流分布及L-亮氨酸合成的理想代谢流分布。结果表明,在L-亮氨酸分批发酵过程中,有98.73%的葡萄糖进入糖酵解途径,仅1.27%进入HMP途径,55.10%的碳架进入TCA循环,25.21%用于合成L-亮氨酸。实验测定的合成L-亮氨酸的代谢流远低于理想代谢流(66.67)。根据代谢流分析结论,文中通过优化发酵过程控制如流加方式、溶氧水平等方面来减少副产物的生成,控制TCA循环代谢流,从而提高L-亮氨酸的产率。实验采用脉冲补料方式,控制溶氧浓度在20%左右,L-亮氨酸最高产酸达到38g/L。

小球藻异养合成叶黄素的代谢流量分析

构建了小球藻在异养培养条件下合成叶黄素的代谢网络,并进行了代谢流量分析。分析结果显示,目前用于叶黄素合成的代谢流量较低,如果将其流量增加数倍并不会对小球藻的主要代谢产生明显影响;叶黄素对葡萄糖的最高理论得率远高于目前的实际得率,显示在小球藻异养合成叶黄素的得率方面还有很大的优化提高空间。对关键代谢节点流量分配的分析结果表明,在乙酰辅酶A节点,绝大部分代谢流量进入了三羧酸循环和细胞物质合成途径,该节点的刚性可能是限制叶黄素产率提高的主要因素。

计算机软件在代谢流分析中的应用

代谢流分析是代谢工程中用以指导遗传操作的重要工作。面对复杂庞大的代谢反应网络,代谢流分析需要有强大的运行平台。本文介绍了2种优秀的新型数学软件Lingo和Maple在代谢流分析中的应用,可以大大提高工作效率。

透明颤菌vgb基因在脱氮假单胞菌中的表达及对维生素B_(12)合成的碳中心代谢流分析

在为维生素B_(12)生产菌株脱氮假单胞菌确立合适的接合转移操作条件的基础上,通过单交换的方式,将vgb基因整合到脱氮假单胞菌染色体上,获得了vgb重组菌株Pvgb-16,并通过^(13)C同位素标记实验,探索VHb蛋白对脱氮假单胞菌碳中心代谢流变化和维生素B_(12)合成的影响。研究结果表明,在相同的供氧条件下,vgb重组菌株Pvgb-16拥有更高的比生长速率和比产物合成速率,与出发菌株相比分别提升了22%和52%。碳代谢通量分布分析表明,vgb重组菌株Pvgb-16的PP途径改善,提升了NADPH合成通量;甘氨酸由甜菜碱合成的通量上升,促进了前体物质氨基乙酰丙酸的合成,进一步加速维生素B_(12)的合成。总体来看,含vgb基因的重组菌株与出发菌株相比在促进菌体的生长、维生素B_(12)的合成速率及得率上都有显著效果,对进一步的发酵生产应用研究具有重要意义。

代谢流分析技术在葡萄糖代谢通路研究中的进展

随着稳定同位素示踪代谢组学技术的广泛应用,对数据的全面分析和深入挖掘显得尤为重要,代谢流分析是主要的技术手段之一,特别是在葡萄糖代谢研究中受到高度关注。代谢流分析技术将同位素示踪与数学模型结合,推导计算出代谢物间的代谢通量,为研究提供了更多的信息,更清晰、具体地反映了一个动态的代谢过程。本文对代谢流分析在葡萄糖代谢研究中的基本流程、注意事项、应用实例等进行综述,为基于稳定同位素示踪代谢组学的代谢流分析技术研究葡萄糖代谢提供科学依据。

一种基于Petri网的代谢流分析方法

基于Petri网理论构建生物代谢网络模型,提出一种新的采用不等式的代谢流分析方法。以克鲁斯假丝酵母分批发酵,生产甘油的代谢网络为例,验证这种分析方法。结果表明,新分析方法,在前提假设和分析性能两方面均比采用方程式的传统方法明显优越。首先,方法允许实验数据有一定误差,使模型更加接近真实的实验系统。其次,新方法还可以做代谢模型更详细的分析:代谢流分裂比分析、敏感性分析。实际上,分析结果还可直接用于校正代谢物浓度、酶活力的边界值,为进一步研究代谢途径优化提供约束条件。

耐温谷氨酸棒杆菌的选育及其高温谷氨酸发酵代谢流量分析

采用基因组改组的方法选育获得的一株耐温谷氨酸棒杆菌F343,并比较了F343与其出发菌株S9114在39℃发酵谷氨酸时的发酵特性和代谢流量。结果表明:耐温菌F343的比生长速率、比谷氨酸积累速率可维持在较高的水平;通过发酵中后期代谢流量分析发现耐温菌F343在磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)节点处,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPc)催化的CO_2回补支路反应代谢流增加;α-酮戊二酸(KG)节点处,谷氨酸氢酶(GDH)催化的产生谷氨酸的支路代谢通量增加。此外,高温发酵谷氨酸时,耐温菌F343高温发酵谷氨酸过程产生的乳酸等副产物较出发菌株S9114少。通过改善种子质量,F343在高温发酵30 h产酸达到10.1%,较出发菌株提高67%。

L-谷氨酰胺产生菌的选育和代谢流量分析

目的:建立并完善嗜乙酰乙酸棒杆菌YL012及其突变株LCHA0082合成L-谷氨酰胺的中心代谢网络。方法:分别测定了它们在特定培养时段(48h^50h)L-谷氨酰胺等代谢物的胞外浓度,由此计算这一时段这些代谢物在发酵液中积累(或消耗)的速率,分别作出这两株菌在拟稳态下的代谢流量分布图,进而研究诱变育种过程中不同诱变标记对代谢网络中L-谷氨酰胺合成流量分布的影响。结果:育种操作使流量分配朝着有利于L-谷氨酰胺合成的方向改变,流入谷氨酸节点的流量由29.198mmol/L.h上升到44.854mmol/L.h,提高到原来的1.5倍左右,合成L-谷氨酰胺的流量由18.138mmol/L.h上升至31.065mmol/L.h,效果明显。结论:从代谢流量分析角度上,证明诱变育种对代谢流量的改变起到明显的作用,代谢流量分析也为新的设计育种提供了思路。