基于非稳态 13 C代谢流分析方法研究酿酒酵母不同生理状态下的代谢机制
发布时间：2021-04-07 19:29
酿酒酵母,又称啤酒酵母。在酒精发酵及各种酒类酿造过程中,酿酒酵母起主要作用,在化工、食品及饮料工业中占有重要位置。酿酒酵母是目前研究最透彻的真核细胞之一,成为研究真核生物生理特性的模式菌。因此,对酿酒酵母代谢调控规律的认识具有非常重要的意义。本文主要通过同位素标记实验获取酿酒酵母在不同生理状态下代谢流数据,探索酿酒酵母在不同比生长速率下的代谢调控机制。一般认为,酿酒酵母在厌氧条件下经发酵产生酒精,而好氧条件下细胞进行呼吸代谢,不会产生酒精。然而观察发现,酿酒酵母在葡萄糖浓度很高的培养基中,即使有足够的氧,酿酒酵母仍然可以产生乙醇,但当葡萄糖浓度很低时,则不会产生乙醇,该现象称为葡萄糖效应或Crabtree效应。该现象表明,在葡萄糖浓度变化的过程中,酿酒酵母由于自身的代谢调控机制,胞内中心碳代谢发生了迁移。目前,多采用稳定性同位素13C标记实验的方法获得可靠的胞内代谢通量信息。13C-MFA是一种基于同位素稳态下计算代谢流的成熟技术,该方法因要求达到同位素分布稳态,同位素标记物消耗大成本高昂限制了其应用。新发展的同位素非稳态下的代谢流分析（INST-13C-MFA）正在被广大研究者采用。...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１补料重量与转速、时间的关系??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｅｅｄｉｎｇ?ｗｅｉｇｈｔ，?ｒｏｔａｔｉｏｎ?ｓｐｅｅｄ?ａｎｄ?ｔｉｍｅ??２．４．５
以保证后续的实??验在同一稀释速率下进行。同位素标记实验开始后，我们需要对发酵罐内的发酵液进行??快速取样，以获取每个时间节点下的胞内代谢物质量同位素分布（丰度）数据。??２．５取样方法??２．５．１快速取样方法??本研究中，将课题组自主设计研发的一种快速取样装置１５２１用于同位素标记实验的快??速连续取样，获取胞内代谢物同位素丰度随时间变化的数据。该快速取样装置，是由抗??压软管（内径２?ｍｍ）、夹管阀及三通件组成，采用单片机技术控制三个阀门协同开闭，??实现精准快速取样。如下图２．２所示。??風?ＴｔｆＴ＇ｉｌ??Ａ?Ｂ??图２．２快速取样装置图，Ａ为主视图，Ｂ为俯视图??Ｆｉｇ?２．２?Ｑｕｉｃｋ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ，?Ａ?ｉｓ?ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ，?Ｂ?ｉｓ?ｔｈｅ?ｔｏｐ?ｖｉｅｗ??如上图２．２所示，Ａ为主视图，Ｂ为俯视图。取样时，通过用？：通迮接的软管将阀??门ＦＩ、Ｆ２和Ｆ３连接，其中与罐体相连的Ｆ１为出样口，Ｆ２为取样Ｕ，通过软管与蠕动??泵连接的Ｆ３为排废口。取样时，先开启阀门Ｆ１和Ｆ３，利用罐压（０．０３?ＭＰａ）及蠕动泵??的作用，先进行排废；随后Ｆ３关闭，Ｆ２开启，利用罐压作用进行取样；取样结束后Ｆ１??和Ｆ２关闭，Ｆ３开启，通过蠕动泵的作用，卩丨进行排废（软管内残余的发酵液）。??设备具体运行如下所示：采样时，按下取样按钮，仪器自动打开Ｆ１和Ｆ３，利用罐??体压力排放废液，防止取样管中残余发酵液对采样结果造成影响。然后关闭Ｆ３，打丌Ｆ２??进行取样，取样过程瞬时完成。取样结束后，关闭Ｆ１和Ｆ２，开启Ｆ３，利用蠕动泵进行??排废，防止取样管内残留发酵液影
华东理工大学硕士学位论文?第２５页??３．２．２实验仪器??见第二章。??３．２．３实验培养基及溶液??见第二章。??３．２．４培养及检测方法??见第二章。??３?Ｊ不同稀释速率下宏观参数的比较??本研宄，采取碳源限制策略，对酿酒酵母进行恒化培养，稀释速率分别是〇．１２、〇．２２、??０．３２１＾。在批培养及恒化培养的实验过程中，我们获取了酿酒酵母的宏观代谢参数，之??后在微生物的表型上来分析三个不同稀释速率下的差异及其原因。??３．３．１恒化稳态下的参数分析??Ｂ?４０「??Ａ?４０?ｆ?ＯＵＲ?—ＣＥＲ??—？—ＯＵＲ?—ＣＥＲ??ｒ?Ｉ?ｒ?，??〇?２０?４０?６０?８０?〇?１０?２０?３０?４０?５０??Ｔｉｍｅ?（ｈ）?Ｔｉｍｅ?㈨??Ｃ?４０?（■??—？—ＯＵＲ?—ＣＥＲ??１：?ｌ＼／ｆ＾??ｌ＼ｊＭ??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０??Ｔｉｍｅ?（ｈ）??图３．１酿酒酵母在不同稀释速率下（）ＵＲ与Ｃ’Ｆ．Ｒ的过程曲线图。（Ａ）?Ｄ＝０．１２ｈ?＇；?（Ｂ）?Ｄ＝０．２２??ｈ１；?（Ｃ）?Ｄ＝０．３２?ｈ－＇??Ｆｉｇ?３．１?Ｐｒｏｆｉｌｅｓ?ｏｆ?ＯＵＲ?ａｎｄ?ＣＥＲ?ｆｏｒ?Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ?ｃｕｌｔｕｒｅｄ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｌｕｔｉｏｎ?ｒａｔｅｓ．?（Ａ）??Ｄ＝０．１２?ｈ１；?（Ｂ）?Ｄ＝０．２２?ｈ１；?（Ｃ）?Ｄ＝０．３２?ｈ＇１??
本文编号：3124055
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１补料重量与转速、时间的关系??Ｆｉｇ?２．２?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｅｅｄｉｎｇ?ｗｅｉｇｈｔ，?ｒｏｔａｔｉｏｎ?ｓｐｅｅｄ?ａｎｄ?ｔｉｍｅ??２．４．５
以保证后续的实??验在同一稀释速率下进行。同位素标记实验开始后，我们需要对发酵罐内的发酵液进行??快速取样，以获取每个时间节点下的胞内代谢物质量同位素分布（丰度）数据。??２．５取样方法??２．５．１快速取样方法??本研究中，将课题组自主设计研发的一种快速取样装置１５２１用于同位素标记实验的快??速连续取样，获取胞内代谢物同位素丰度随时间变化的数据。该快速取样装置，是由抗??压软管（内径２?ｍｍ）、夹管阀及三通件组成，采用单片机技术控制三个阀门协同开闭，??实现精准快速取样。如下图２．２所示。??風?ＴｔｆＴ＇ｉｌ??Ａ?Ｂ??图２．２快速取样装置图，Ａ为主视图，Ｂ为俯视图??Ｆｉｇ?２．２?Ｑｕｉｃｋ?ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ，?Ａ?ｉｓ?ｔｈｅ?ｍａｉｎ?ｖｉｅｗ，?Ｂ?ｉｓ?ｔｈｅ?ｔｏｐ?ｖｉｅｗ??如上图２．２所示，Ａ为主视图，Ｂ为俯视图。取样时，通过用？：通迮接的软管将阀??门ＦＩ、Ｆ２和Ｆ３连接，其中与罐体相连的Ｆ１为出样口，Ｆ２为取样Ｕ，通过软管与蠕动??泵连接的Ｆ３为排废口。取样时，先开启阀门Ｆ１和Ｆ３，利用罐压（０．０３?ＭＰａ）及蠕动泵??的作用，先进行排废；随后Ｆ３关闭，Ｆ２开启，利用罐压作用进行取样；取样结束后Ｆ１??和Ｆ２关闭，Ｆ３开启，通过蠕动泵的作用，卩丨进行排废（软管内残余的发酵液）。??设备具体运行如下所示：采样时，按下取样按钮，仪器自动打开Ｆ１和Ｆ３，利用罐??体压力排放废液，防止取样管中残余发酵液对采样结果造成影响。然后关闭Ｆ３，打丌Ｆ２??进行取样，取样过程瞬时完成。取样结束后，关闭Ｆ１和Ｆ２，开启Ｆ３，利用蠕动泵进行??排废，防止取样管内残留发酵液影
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本文编号：3124055
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