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热凝胶是一种由产碱杆菌或土壤杆菌发酵生产的胞外多糖。而粪产碱杆菌胞内的核苷酸水平在维持细胞代谢和合成热凝胶过程起着十分重要的作用,如ATP、ADP等核苷酸为合成热凝胶提供能量,二磷酸尿核苷葡萄糖(UDPG)是合成热凝胶过程中的重要前体物质。本研究以粪产碱杆菌WX-C12为出发菌株,从胞内核苷酸的角度分析了溶氧对热凝胶合成的影响,并通过研究热凝胶合成期不同阶段的产胶速率建立了一个基于热凝胶合成期的两阶段溶氧发酵模式。同时探索了抗生素胁迫和氨水刺激的协同作用对热凝胶合成期的热凝胶产率、核苷酸水平及热凝胶合成关键酶活的影响。建立了用反相离子对色谱法同时精确测定产热凝胶粪产碱杆菌胞内中ATP、ADP、AMP、UTP、UDP、UMP、NADH、NAD+及UDP-葡萄糖含量的方法。该方法在30min内便可对上述九种核苷酸进行有效分离与准确测定,为深入研究热凝胶发酵过程中粪产碱杆菌胞内的核苷酸变化和氧化-还原态趋势和细胞内核苷酸水平和热凝胶生物合成的关系提供了基础。通过研究不同溶氧条件下胞内多种核苷酸水平的变化,发现当热凝胶合成阶段的溶氧控制值从5%逐步上升到80%,核苷酸的水平变化趋势存在着三个转折点:DO=10%、DO=40%和DO=60%。因此可以按溶氧控制值从低到高将细胞所处环境依次分成四个溶氧水平:10%以下为严重缺氧环境;10%~40%为微氧环境;40%~60%为充足氧环境;而60%以上为氧过剩环境。由于热凝胶的合成很大程度上取决于能量代谢,热凝胶的合成需要一个充足的氧环境,因此可以推测DO=60%左右为最适于热凝胶生物合成的溶氧水平。本论文通过上罐实验验证了这一结论。另外,通过分析热凝胶合成期不同阶段的产胶速率变化规律建立了一个基于热凝胶合成期的两阶段溶氧发酵模式,既保证了热凝胶产率,也降低了能耗。通过研究不同浓度的不同抗生素对热凝胶生物合成和菌体量的影响,发现只有氨苄青霉素仅部分抑制菌体生长,其它抗生素则会完全抑制菌体生长;而合适浓度的氨苄青霉素和硫酸链霉素不会抑制热凝胶的合成,其它几种抗生素则严重抑制了热凝胶的合成。摇瓶实验中,在硫酸链霉素胁迫及氨水刺激的协同作用下,热凝胶的产率提高了一倍。而且胞内重要的核苷酸水平以及热凝胶合成的两个关键酶活相比空白均有所提高。这说明在硫酸链霉素抑制菌体生长的前提下,氨水的加入刺激了胞内热凝胶合成的关键酶的更新以及一些核苷酸物质的合成,从而促使葡萄糖的代谢更多地流向热凝胶的生物合成。