丙酮酸羧化酶

第1章

緒論一、發(fā)酵生物化學(xué)意義上的發(fā)酵是指細(xì)胞在無(wú)氧條件下，分解葡萄糖或有機(jī)物產(chǎn)生能量(ATP)的過(guò)程。

工業(yè)意義上的發(fā)酵是泛指利用培養(yǎng)細(xì)胞(包括動(dòng)物、植物和微生物)獲得產(chǎn)物的任何有氧或厭氧的過(guò)程。

1.1發(fā)酵工程的定義二、發(fā)酵工程

發(fā)酵工程是利用生物體為工業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的一門(mén)工程技術(shù)，即利用生物體的生命活動(dòng)產(chǎn)生的酶，對(duì)無(wú)機(jī)或有機(jī)原料進(jìn)行酶加工(生物反應(yīng)過(guò)程)，獲得產(chǎn)品的工程化技術(shù)。它是研究生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一門(mén)學(xué)科，其主體包括生物反應(yīng)工程和產(chǎn)品提取、精制的下游工程。

圖1-1生物過(guò)程工藝示意圖

要實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程并得到發(fā)酵產(chǎn)品必須具備以下條件：1)要有某種合適的細(xì)胞(包括微生物、動(dòng)物和植物細(xì)胞)；2)要保證或控制生物體進(jìn)行代謝活動(dòng)的各種條件(培養(yǎng)基組成、溫度溶氧濃度和酸堿度等)；3)要有合適的進(jìn)行發(fā)酵的設(shè)備；4)要有合適的將發(fā)酵產(chǎn)物提取、精制的方法和設(shè)備。三、現(xiàn)代發(fā)酵工程與生物技術(shù)的關(guān)系

生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理，依靠生物催化劑(酶或細(xì)胞)的作用將物料進(jìn)行加工以提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的技術(shù)。它包括基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技術(shù)的核心是基因工程，但又離不開(kāi)發(fā)酵工程。發(fā)酵工程是基因工程和酶工程的表達(dá)，即大部分生物工程的產(chǎn)品均要通過(guò)發(fā)酵工程來(lái)完成。所以說(shuō)，發(fā)酵工程在生物工程中是最關(guān)鍵的過(guò)程。

現(xiàn)代發(fā)酵工程處于生物技術(shù)的中心地位，絕大多數(shù)生物技術(shù)的目標(biāo)都是通過(guò)發(fā)酵工程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此生物技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域往往就是發(fā)酵工程的研究對(duì)象。

發(fā)酵工程由兩個(gè)核心部分組成(主要的研究?jī)?nèi)容)：1)優(yōu)良菌種的選育;2)合適的生物反應(yīng)工程包括生物反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化、反應(yīng)器的選擇和下游工程。工業(yè)生物催化被認(rèn)為是繼醫(yī)藥農(nóng)業(yè)后的生物技術(shù)革命的第三次浪潮。圖1-2生物技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用示意圖

1.2發(fā)酵工程的發(fā)展史從時(shí)間上可分為：1)基因工程出現(xiàn)之前的時(shí)代(1982年前)；2)基因工程出現(xiàn)后的時(shí)代(1982年后)。天然發(fā)酵純培養(yǎng)通氣攪拌發(fā)酵代謝控制發(fā)酵開(kāi)拓發(fā)酵原料基因工程代謝工程自古以來(lái)，釀酒、制醬、腐乳、干酪等1859年發(fā)現(xiàn)發(fā)酵原理、設(shè)計(jì)了便于滅菌的密閉式發(fā)酵罐1929,1940年發(fā)現(xiàn)和分離出青霉素，青霉素發(fā)酵、將通氣攪拌引入發(fā)酵工業(yè)1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等發(fā)酵成功、代謝控制育種理論的建立60年代采用烷烴、乙酸、天然氣等為原料的石油發(fā)酵80年代隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，人們可定向選育高產(chǎn)菌株在對(duì)細(xì)胞內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上運(yùn)用基因工程技術(shù)改造細(xì)胞代謝途徑，以改進(jìn)細(xì)胞性能或提高產(chǎn)物生產(chǎn)能力。1991年Bailey教授在”Science”上發(fā)表了一篇有關(guān)代謝工程的綜述后微生物的發(fā)現(xiàn)、分離培養(yǎng)青霉素的發(fā)現(xiàn)及大量供給生化、微生物遺傳學(xué)及其方法的進(jìn)步石油利用菌的發(fā)現(xiàn)分子生物學(xué)、組織工程、生化工程的發(fā)展1.3發(fā)酵工程的范疇發(fā)酵工程涉及農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)、輕工、化學(xué)工業(yè)、環(huán)保、礦冶、醫(yī)藥等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)。微生物從外界吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)的物質(zhì)和能量的過(guò)程稱為初級(jí)代謝。這個(gè)過(guò)程的產(chǎn)物就是初級(jí)代謝產(chǎn)物。它是生命細(xì)胞的小分子物質(zhì)，是中間代謝途徑的中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物，必需生物大分子的結(jié)構(gòu)單元，有些常常轉(zhuǎn)變成輔酶。常見(jiàn)的初級(jí)代謝產(chǎn)物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、有機(jī)酸、多羥基化合物、多糖(黃原膠、結(jié)冷膠)、糖類(lèi)和維生素。一、初級(jí)代謝產(chǎn)物

1.谷氨酸

通過(guò)細(xì)胞膜的修飾，便能導(dǎo)致谷氨酸大量分泌到培養(yǎng)液中，從而過(guò)量積累谷氨酸。常見(jiàn)措施有：生物素缺陷、甘油缺陷、油酸缺陷或在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期添加青霉素或脂肪酸。很明顯所有這些都將引起細(xì)胞質(zhì)膜的磷脂缺陷。世界年產(chǎn)量達(dá)1.2億噸，工業(yè)生產(chǎn)所采用的微生物有棒狀桿菌和短桿菌。發(fā)酵產(chǎn)率超過(guò)100g/L，糖酸摩爾轉(zhuǎn)化率為50-60%。經(jīng)過(guò)多年的艱苦努力，我國(guó)味精的產(chǎn)量與質(zhì)量都達(dá)到了世界第一，2001年全國(guó)總產(chǎn)量達(dá)912900噸，產(chǎn)酸率全國(guó)平均水平2001年為95g/L，最高達(dá)122.5g/L。2.賴氨酸

根據(jù)天冬氨酸族氨基酸的生物合成途徑和代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，選育營(yíng)養(yǎng)缺陷型或滲漏突變株，以切斷蛋氨酸和蘇氨酸支路；選育解除代謝產(chǎn)物對(duì)關(guān)鍵酶的反饋抑制或阻遏作用的突變株，如解除天冬氨酸激酶反饋調(diào)節(jié)的終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株；改善細(xì)胞膜通透性、增加前體物質(zhì)的合成等。利用重組DNA技術(shù)，Lys發(fā)酵產(chǎn)酸已達(dá)120g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率0.25-0.35g/g。長(zhǎng)春大成集團(tuán)于2000年建成年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸賴氨酸生產(chǎn)線后，于2002年擴(kuò)建成年產(chǎn)5萬(wàn)噸，目前是亞洲第一世界第二大的賴氨酸廠。

繼續(xù)葡萄糖蘇氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酸半醛高絲氨酸蛋氨酸天冬氨酸賴氨酸異亮氨酸二氨基庚二酸協(xié)同反饋返回3.丙酮酸

它是糖酵解途徑的最終產(chǎn)物，處于代謝途徑的代謝支點(diǎn)，在細(xì)胞中很容易代謝為其它產(chǎn)物，難于積累。只有切斷或弱化丙酮酸的進(jìn)一步代謝，才能達(dá)到積累并分泌到細(xì)胞外的目的。根據(jù)丙酮酸的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制：煙酸和硫胺素式丙酮酸脫氫酶的輔因子、生物素是丙酮酸羧化酶的輔因子、吡哆醇是轉(zhuǎn)氨酶的輔因子，選育這4種維生素的營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株，便可大量積累丙酮酸。1989年日本MiyataA首先選育這4種維生素營(yíng)養(yǎng)缺陷型的突變株球擬酵母TorulopsisglabrataCCTCCM202019，其丙酮酸產(chǎn)量超過(guò)50g/L。目前已放大到50m3罐的規(guī)模。繼續(xù)乙醇丙酮酸葡萄糖氨基酸乙酰輔酶A乙酰CoA檸檬酸TCA循環(huán)EMP(吡哆醇)轉(zhuǎn)氨酶(生物素)脫羧酶(生物素)丙酮酸羧化酶(煙酸、硫胺素)丙酮酸脫氫酶系返回我國(guó)江南大學(xué)的陳堅(jiān)研究小組，利用同樣原理，選育到一支多種維生素營(yíng)養(yǎng)缺陷型的光滑球擬酵母突變株TorulopsisglabrataWSH-IP303，500L發(fā)酵罐中發(fā)酵68h，丙酮酸產(chǎn)量達(dá)55g/L，產(chǎn)率0.53g/g。隨后他們利用亞硝基胍進(jìn)行誘變，篩選出乙酸滲漏型高產(chǎn)突變株TorulopsisglabrataWSH-LQ307，5L發(fā)酵罐中發(fā)酵64h，丙酮酸產(chǎn)量達(dá)77.8g/L，產(chǎn)率為0.651g/g。

4.維生素

主要由動(dòng)植物直接提取法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法。動(dòng)植物提取法已不多見(jiàn)。近年來(lái)隨著生物技術(shù)的發(fā)展，微生物生物技術(shù)法代表著維生素生產(chǎn)的今后發(fā)展方向。目前已能用微生物生物技術(shù)生產(chǎn)的維生素有：維生素C、葉酸、維生素B2、維生素B12、生物素和維生素A。維生素B2的世界三大生產(chǎn)商瑞士Hoffmann-LaRoche、德國(guó)BASF和美國(guó)ADM公司(年產(chǎn)量超過(guò)3000噸)，相繼于1996年左右關(guān)閉了其化學(xué)合成生產(chǎn)線，而轉(zhuǎn)向微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。BASF利用棉阿舒囊霉Ashbyagossypii、Eremotheciumashbyi進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵液中維生素B2濃度達(dá)15g/L。ADM采用的菌種是無(wú)名假絲酵母Candidafamata，其產(chǎn)率為20g/L。2000年Roche公司利用構(gòu)建的工程菌B.subtilis進(jìn)行30噸規(guī)模的維生素B2的高效表達(dá)，產(chǎn)率達(dá)30g/L。

5.甘油

第一家發(fā)酵生產(chǎn)甘油的工廠于1959年正式建成。但因發(fā)酵產(chǎn)率低、提取費(fèi)用高，隨后發(fā)酵廠關(guān)閉，而轉(zhuǎn)用利用石化原料的化學(xué)合成法。近來(lái)，由于石化原料的價(jià)格上揚(yáng)，微生物生物技術(shù)生產(chǎn)甘油又吸引了許多學(xué)者的研究。隨生物技術(shù)的發(fā)展和高產(chǎn)菌株的選育，微生物發(fā)酵甘油的成本越來(lái)越低，與化學(xué)合成甘油的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越強(qiáng)。目前用于甘油發(fā)酵的微生物有：酵母、細(xì)菌和微藻。發(fā)酵工藝有厭氧、好氧和自養(yǎng)培養(yǎng)。其中最突出的是我國(guó)江南大學(xué)發(fā)明的耐高滲透酵母的好氧發(fā)酵，在250g/L葡萄糖、2g/L尿素和總磷量為65-95mg/L下發(fā)酵，甘油產(chǎn)量達(dá)120g/L以上，總糖轉(zhuǎn)化率為50%以上。

平均產(chǎn)率(g/Ld)轉(zhuǎn)化率(g/g)甘油濃度(g/L)過(guò)程與規(guī)模

基質(zhì)

菌種

海藻細(xì)菌酵母0.066ND0.12分批

CO2

Dunaliellatertiolecta

20.2914.7分批/搖瓶

葡萄糖17ND170好氧、流加/60L葡萄糖200.4379(多醇總量)好氧、分批/搖瓶葡萄糖木蘭假絲酵母

28-320.52-0.63110-130好氧、分批/搖瓶到50m3葡萄糖甘油假絲酵母

75ND300好氧、流加/1L葡萄糖粉狀畢赤酵母

90.2345分批、加堿/12L葡萄糖300.2580流加、亞硫酸鹽/真空、鼓CO2糖蜜330.2850連續(xù)、亞硫酸鹽/中試葡萄糖11.60.2335分批、不溶性亞硫酸鹽/2.5L葡萄糖11.50.2555分批、硫酸氫鹽/12L糖蜜釀酒酵母

表1-1甘油發(fā)酵的代表性微生物

返回110-130g/L30-40g/L30-40g/L甘油濃度ND

0.60

0.25g/g

0.25g/g轉(zhuǎn)化率66mg/L

d28-32g/L

d9g/L

d15g/L

d平均產(chǎn)率無(wú)無(wú)乙醇乙醇、乙醛副產(chǎn)物難容易難難發(fā)酵控制10-14天3-5天

5-7天

4-5天發(fā)酵時(shí)間好氧好氧厭氧厭氧氧否否否亞硫酸鹽流加基質(zhì)CO2,光葡萄糖/蔗糖葡萄糖葡萄糖基質(zhì)Halotolerantalga耐高滲透酵母釀酒酵母釀酒酵母生物耐高滲透酵母工藝加堿工藝亞硫酸鹽工藝微藻

酵母

工藝

項(xiàng)目

表1-2甘油發(fā)酵工藝

繼續(xù)二、次生代謝產(chǎn)物次生代謝是相對(duì)于初級(jí)代謝而言的一個(gè)概念。它是指微生物在一定的生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無(wú)明確功能的物質(zhì)的過(guò)程。這一過(guò)程的產(chǎn)物稱為次生代謝產(chǎn)物。次生代謝產(chǎn)物大都是分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物。根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、酶和毒素。1.抗生素由微生物產(chǎn)生的、能夠以低濃度抑制其它微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)稱為抗生素。隨后也將具有抗癌活性的微生物代謝產(chǎn)物也歸入抗生素。抗生素是最常見(jiàn)的次生代謝產(chǎn)物。它們的作用靶包括：DNA復(fù)制(放線菌素、博來(lái)霉素和灰黃霉素)、轉(zhuǎn)錄(拉夫霉素)、70S核糖體的翻譯(氯霉素、四環(huán)素、林可霉素、紅霉素和鏈霉素)、80S核糖體的轉(zhuǎn)錄(放線菌酮)、70S和80S核糖體的轉(zhuǎn)錄(嘌呤霉素、梭鏈孢酸)、細(xì)胞壁的合成(環(huán)絲氨酸、桿菌肽、青霉素、頭孢菌素和萬(wàn)古霉素)細(xì)胞膜(表面活性劑：多粘菌素和兩性霉素、通道形成離子載體：線性短桿菌肽、流動(dòng)離子載體：莫能菌素)。

隨著耐藥性和一些抗生素的母核的發(fā)現(xiàn)，如青霉素母核6-氨基青霉烷酸(6-APA)和頭孢霉素母核7-氨基頭孢烯酸(7-ACA)，出現(xiàn)了許多半合成抗生素，如半合成青霉素、半合成頭孢霉素、紅霉素、卡那霉素和四環(huán)素等，半合成抗生素的產(chǎn)量和銷(xiāo)售額已占抗生素的半壁江山。尋找新的廣譜安全的抗生素，尤其抗腫瘤、病毒和寄生蟲(chóng)，的研究工作仍然是微生物生物技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)課題。

2.酶最初的商品酶制劑主要以動(dòng)植物為原料提取。自霉菌工業(yè)化生產(chǎn)淀粉酶取得成功以后，隨著微生物生物技術(shù)的發(fā)展，利用微生物來(lái)獲取商品化酶制劑已形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)，并開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng)。目前已開(kāi)發(fā)的微生物酶有：淀粉酶、蛋白酶、糖化酶、纖維素酶、蔗糖酶、乳糖酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化氫酶、核糖核酸酶、脫氧核糖核酸酶、青霉素?；浮肴樘擒彰?、透明質(zhì)酸酶、血纖維蛋白溶酶、L-天冬酰胺酶、右旋糖苷酶尿酸酶等。隨著DNA重組的基因工程技術(shù)的發(fā)展，上述微生物來(lái)源酶的發(fā)酵水平都有不同程度的提高，而且原來(lái)只能由動(dòng)物或植物生產(chǎn)的酶，經(jīng)過(guò)基因重組，也可以在微生物中得到表達(dá)。因此，“基因工程+發(fā)酵工藝+先進(jìn)的設(shè)備”導(dǎo)致了酶工業(yè)的第三次質(zhì)的飛躍。

隨著微生物酶工作的進(jìn)步，如今要開(kāi)發(fā)好的新的酶制劑，難度要比以前大得多。我們目前面對(duì)的主要任務(wù)有：繼續(xù)從天然微生物資源中去篩選，開(kāi)發(fā)新酶和產(chǎn)酶新菌種；

原有酶的分子酶工程，即原有酶的分子水平改造。包括定點(diǎn)突變、定向進(jìn)化等基因工程技術(shù)以及化學(xué)改造，如小分子修飾法、功能多聚物修飾、輔因子引入法和定點(diǎn)突變與化學(xué)修飾結(jié)合法等。三、微生物轉(zhuǎn)化

微生物在完成其新陳代謝過(guò)程中，利用微生物酶的催化作用，使不同有機(jī)物相互轉(zhuǎn)化，具有高度專(zhuān)一性和高效性。最早發(fā)現(xiàn)的例子：微生物(羥化酶)對(duì)類(lèi)固醇和固醇底物的氧化和還原反應(yīng)(羥化)。采用無(wú)根根霉菌Rhizopusarrhizus或黑曲霉羥化C11技術(shù)后，可的松的工業(yè)合成步驟由31步縮至11步。自從這些技術(shù)商業(yè)化后，可的松的市場(chǎng)價(jià)格馬上降至6美元/克。

近年來(lái)，隨著有機(jī)相中酶催化反應(yīng)的研究的深入，出現(xiàn)了許多微生物轉(zhuǎn)化的成功例子，涉及的微生物酶有脂肪酶、酰胺酶、肽酶、氨解酶、氰合酶等，涉及的微生物有假單胞菌、假絲酵母、黑曲霉、根霉、產(chǎn)堿桿菌、節(jié)桿菌等。利用微生物酶催化反應(yīng)可制備許多光學(xué)純的化合物，甚至由化學(xué)合成難于得到的化合物。

2-芳基丙酸類(lèi)非甾體抗炎藥是一類(lèi)重要的抗炎鎮(zhèn)痛藥，其化學(xué)通式為ArCH(CH3)COOH。

氟比洛芬

舒洛芬

萘普生

布洛芬

酮洛芬

這些藥物的藥效與其立體構(gòu)型有很大關(guān)系，通常(S)-異構(gòu)體比(R)-異構(gòu)體的療效高，如(S)-萘普生的療效比(R)-萘普生高28倍，(S)-布洛芬的療效比(R)-布洛芬高160倍。更有意思的是不同構(gòu)型的酮洛芬的藥效不同，(S)-酮洛芬主要起消炎止痛作用，而(R)-酮洛芬對(duì)牙周病的骨質(zhì)疏松有治療作用，可添加于牙膏中。因此，對(duì)2-芳基丙酸類(lèi)抗炎藥的消旋體進(jìn)行拆分引起了許多大公司的興趣，尤其是對(duì)酮洛芬的拆分具有更加重要的意義。目前許多醫(yī)藥公司都已有2-芳基丙酸類(lèi)抗炎手性藥物推向市場(chǎng)。

2-芳基丙酸酯經(jīng)脂肪酶或酯酶水解可得到(S)-芳基丙酸

四、微生物肥料與農(nóng)藥微生物肥料是指一類(lèi)含活微生物的特定制品，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠獲得特定的肥料效應(yīng)，在這種效應(yīng)的產(chǎn)生中，制品中活微生物起關(guān)鍵作用，符合上述定義的制品都應(yīng)該歸入微生物肥料

微生物肥料的功效雖然有的目前還不十分清楚，但概括起來(lái)主要有以下幾方面：1)增進(jìn)土壤肥力；2)制造和協(xié)助農(nóng)作物吸收營(yíng)養(yǎng)；3)增強(qiáng)植物抗病蟲(chóng)和抗旱能力；4)減少肥料使用量和提高作物品質(zhì)。微生物肥料微生物種類(lèi)

細(xì)菌肥料(如根瘤菌肥和固氮菌肥)、放線菌肥料(如抗生肥料)和真菌肥料(如菌根真菌)制品內(nèi)含物根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌類(lèi)肥料、硅酸鹽菌類(lèi)肥料作用機(jī)理單一的微生物肥料和復(fù)合肥料(有菌、菌復(fù)合，也有菌和各種添加劑復(fù)合)微生物農(nóng)藥生物殺真菌劑春日霉素kasugamycin和多氧菌素polyoxin生物除草劑三國(guó)霉素nikkomycin和刺霉素spinosyns生物殺蟲(chóng)劑bialaphos抑球蟲(chóng)劑反芻動(dòng)物生長(zhǎng)促進(jìn)劑抗殺蠕蟲(chóng)藥除蟲(chóng)菌素avermectin莫能菌素monensin、拉沙里菌素lasalocid、鹽霉素salinomycin植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑免疫調(diào)節(jié)劑赤霉素環(huán)孢菌素A、FK-506、納巴霉素動(dòng)物合成代謝劑子宮收縮劑玉米赤霉菌素麥角類(lèi)生物堿ergotalkaloid抗腫瘤劑阿霉素、道諾紅菌素、絲裂霉素、博來(lái)霉素五、有害廢物的處理

工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，在新產(chǎn)品不斷進(jìn)入市場(chǎng)的同時(shí)，新的環(huán)境污染物也不斷進(jìn)入環(huán)境并導(dǎo)致新的環(huán)境問(wèn)題。由于微生物自人類(lèi)誕生以前便已與繁多而各式各樣的有機(jī)物共同生存了幾十億年，微生物的不斷進(jìn)化，使微生物能轉(zhuǎn)化各種天然有機(jī)物。因此，利用微生物進(jìn)行有毒廢物的降解解決環(huán)境問(wèn)題便有可能。

動(dòng)膠菌屬Zoogloea細(xì)菌能產(chǎn)生大量的細(xì)胞外多糖，在廢水處理過(guò)程這些多糖便形成絮凝體，吸附有機(jī)物質(zhì)，部分有機(jī)物被細(xì)菌代謝。吸附有機(jī)物后的絮凝物被轉(zhuǎn)移到厭氧池后，有機(jī)物將被其它細(xì)菌完全降解。

酚、氯酚和苯胺類(lèi)化合物是一類(lèi)有毒化學(xué)品，其毒性大而且難降解。廣泛存在于造紙、印染、制藥、農(nóng)藥、煉油、樹(shù)脂和塑料制造工業(yè)等的工業(yè)廢水，甚至大氣中。目前許多學(xué)者已篩選到一些微生物能降解這類(lèi)有毒化合物,如Candida,Rhodotorula,Trichosporon。一些絲孢酵母Trichosporon能分解苯酚、間苯二酚、甲酚及其不同位置鹵、甲基或硝基取代物。Hasegawa等報(bào)道，皮狀絲孢酵母TrichosporoncutaneumKUY-6A能利用苯酚、苯甲酸和所有羥基苯甲酸異構(gòu)體等38種芳香族化合物。2002年保加利亞Aleksieva等報(bào)道，

TrichosporoncutaneumR57在酵母氮源培養(yǎng)基(YNB)中培養(yǎng)27h，間苯二酚和2,6-二硝基酚可完全去除，而3-硝基酚和m-甲基酚只有25%的去除率。由于基因工程技術(shù)的發(fā)展，已能構(gòu)建降解許多天然微生物難于降解生物異源物質(zhì)的工程菌。這類(lèi)化合物有多聚氯化聯(lián)苯、氯化苯、烷基苯甲酸等。如利用基因工程技術(shù)構(gòu)建含xylS’和xylE’基因的質(zhì)粒引入攜帶TOL質(zhì)粒的惡臭假單胞菌能夠降解各種烷基苯甲酸(如苯甲酸、3-甲基苯甲酸、4-甲基苯甲酸、4-乙基苯甲酸、3,4-二甲基苯甲酸和3-乙基苯甲酸)。六、藥物

除上面介紹的具有藥用價(jià)值酶和抗生素外，微生物酶抑制劑同樣也是一種微生物藥物。自梅澤濱夫等開(kāi)創(chuàng)的微生物酶抑制劑的篩選以來(lái)，已先后開(kāi)發(fā)成功的有：具有免疫調(diào)節(jié)作用的細(xì)胞表面氨肽酶抑制劑烏苯美司(ubenimex)；用于治療高膽固醇血癥的肝臟

-羥基-

-甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑洛伐他定(lovastatin)、普伐他定(pravastatin)及半合成衍生物辛伐他定(simvastatin)；用于治療糖尿病的唾液腺和胰腺-葡萄糖苷酶抑制劑阿卡糖(acarbose)及半合成品沃格里堂(voglibose)；用于減肥和控制高血脂、高血糖的半合成胰脂酶抑制劑奧里司他(orlistat)。由于基因工程技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多重組藥物，如單克隆抗體、疫苗、激素、生長(zhǎng)因子等。有些已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。七、微生物濕法冶金與采油

自1958年美國(guó)用細(xì)菌法浸出銅和1966年加拿大用細(xì)菌浸出鈾的研究和工業(yè)應(yīng)用成功以后，許多國(guó)家已實(shí)現(xiàn)了銅礦、鈾礦、金礦等一系列礦種的微生物工業(yè)化浸出生產(chǎn)。特別是在難選冶金礦方面。最先擁有這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的是南非金科公司，現(xiàn)在的日處理量已由原來(lái)的35噸，預(yù)氧化時(shí)間4天左右，金的浸出率在95%以上。目前美國(guó)、加拿大及英國(guó)也相繼有工廠投入使用。

參與金屬浸出的微生物主要有1)中溫硫桿菌屬(氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌)及鉤端螺菌屬(鐵氧化鉤端螺菌)；2)中度嗜熱的嗜高溫菌硫化桿菌屬和一些未鑒定菌數(shù)，如熱氧化硫化桿菌；3)屬于嗜酸熱古生菌綱的硫化菌屬(Sulfolobus)、酸菌屬(Acidanus)、生金球菌屬(Metallosphaera)及流球菌屬(Sulfurococcus)中的一些極度嗜熱菌?？捎眉?xì)菌法浸出的礦石類(lèi)型有銀礦、鋅礦、銻礦、錫礦、銅礦、鎳礦、鈷礦、鉬礦和金礦。油井鉆成后，經(jīng)過(guò)一、二次采油后，仍有50%-70%的原油滯留在油井中。油田開(kāi)采業(yè)于是采用了多種采油技術(shù)，統(tǒng)稱為三次采油。其中微生物采油技術(shù)是近年來(lái)才興起的一個(gè)高新采油技術(shù)。其原理就是利用微生物生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的微生物多糖(如黃原膠)或表面活性劑(如糖脂)與原油作用，改變?cè)偷哪承┪锘匦?，從而提高原油的采收率。微生物多糖的作用是作為注水增稠劑。增加注入水的粘度，控制水的流?dòng)，改善注水對(duì)貯油層的波及系數(shù)，增大驅(qū)油面積，提高原油采收率。表面活性劑的作用是降低油水界面張力，增加油水乳化，促進(jìn)原油在水中的分散，增強(qiáng)貯水驅(qū)油效果，從而提高原油采收率。微生物采