Süksinik asit fermantasyonu - Succinic acid fermentation - Wikipedia

Mikrobiyal üretim Süksinik asit gibi vahşi bakterilerle yapılabilir Actinobacillus succinogenes,[1] Mannheimia succiniciproducens ve Anaerobiospirillum succiniciproducens veya genetiği değiştirilmiş Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum ve Saccharomyces cerevisia. Bu organizmaların merkezi karbon metabolizmasının anlaşılması, substrat olarak kullanılan karbon kaynağı üzerinde elde edilebilen maksimum süksinik asit veriminin belirlenmesinde çok önemlidir.

Metabolik yollar

Biyokütle oluşumu için kullanılan karbonun ihmal edilmesi (kullanılan toplam karbonun küçük bir kısmı olduğu bilinmektedir) bazik biyokimya Dengeler, kurulan metabolik yollara göre yapılabilir[2] bu organizmaların. Kullanma glikoz substrat olarak ilk önce doğal üreten süksinik asit üreticileri dikkate alınır. Bu organizmalar atılımını kullanır asetik asit (ve bazen formik asit ) süksinik asit üretiminin NADH gereksinimini dengelemek için. Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi iki olası yol mevcuttur. İki yol arasındaki fark, piruvat oksidasyon adımında yatmaktadır. piruvat format liyaz Şekil 1'de kullanılmıştır ve piruvat dehidrojenaz Şekil 2'de kullanılmıştır. Şekil 2'de üretilen ek NADH, molar glikoz akışının% 66'sının, Şekil 1'in% 50'si ile karşılaştırıldığında süksinik asit olarak sona ermesiyle sonuçlanır. 1, tüketilen glukoz gramı (g / g) başına 0.66 gram süksinik asit ile sonuçlanır. Şekil 2'deki yol, 0.87 g / g'lık bir verimle sonuçlanır.

Şekil 1: Süksinik asit üretmek için metabolik yol. NADH dengesi asetik ve formik asit üretimi ile sağlanır. Format liyaz yoluyla piruvat oksidasyonu.
Şekil 2: Süksinik asit üretmek için metabolik yol. NADH dengesi asetik asit üretimi ile sağlanır. Piruvat dehidrojenaz yoluyla piruvat oksidasyonu.

Metabolik yolak, süksinik asidin tek atılım ürünü olması için genetik olarak tasarlanabilir.[3] Bu, oksidatif bölümü kullanılarak sağlanabilir. trikarboksilik asit döngüsü (TCA) altında anaerobik koşullar Şekil 3'te gösterildiği gibi, alternatif olarak glioksilat baypas, aynı sonucu vermek için kullanılabilir (Şekil 4). Her iki senaryo için de kütle bazlı süksinik asit verimi 1.12 g / g'dır. Bu, teorik maksimum verimin, karbon dioksitin fiksasyonu nedeniyle tüketilen glikozdan daha fazla süksinik asit oluşacak şekildedir.

Şekil 3: Yan ürünler olmadan süksinik asit üretmek için metabolik yol. NADH dengesi oksidatif TCA dalı ile sağlanır.
Şekil 4: Yan ürünler olmadan süksinik asit üretmek için metabolik yol. NADH dengesi oksidatif glioksilat döngüsü ile sağlanır.

Referanslar

  1. ^ van Heerden, C.D .; Nicol, W. (2013). "Actinobacillus succinogenes ile sürekli süksinik asit fermantasyonu". Biyokimyasal Mühendislik Dergisi, 73. Yayıncıda gör
  2. ^ McKinlay, J. B .; Zeikus, J. G .; Vieille, C. (2005). "Kimyasal Olarak Tanımlanmış Bir Büyüme Ortamında Actinobacillus succinogenes Fermentatif Metabolizma Hakkında İçgörüler". Uygulandı ve Çevresel Mikrobiyoloji, 71:11. Yayıncıda gör
  3. ^ van Heerden, C.D .; Nicol, W. (2013). "Süksinik asit fermentasyonu için Escherichia coli KJ134'ün sürekli ve kesikli kültürleri: metabolik akı dağılımları ve üretim özellikleri", Mikrobiyal Hücre Fabrikaları, 12:80.Yayıncıda gör