碳源数量的变化


校准或参考散射光信号到生物量浓度的另一种可能性是,假设碳源上的生物量产率恒定且无副产物形成,在不同数量的碳源上培养细胞。为了分析这一点,制备了含有四种不同甘油浓度(5、10、15和20 g/L)的YNB培养基,并用于多形汉逊酵母在微滴度板中的发酵。Stockmann等人报告,即使在氧限制培养条件下,多形汉逊酵母菌株在甘油培养期间也不会产生副产物。图3展示了本实验的结果。观察到多形汉逊酵母在所有四种培养基上的指数生长期平行生长。显然,生长没有受到底物抑制。值得注意的是,培养物在不同时间达到稳定期。散射光水平取决于可用的碳源(甘油)量。存在的甘油越多,成比例地可以产生更多的生物量,这很好地由散射光信号描绘出来。

图3:不同培养基的比较-用散射光强度监测碳源浓度的变化。多形汉逊酵母RB11-pC10-FMD-GFP在含有不同甘油浓度(5, 10, 15和20 g/L)的YNB-G培养基中的培养物;在96孔MTP中测量,填充体积200μL,温度30°C,摇动频率995 rpm,摇动直径3 mm,散射光(激发:620 nm/发射:-,增益:10)。


pH条件对生长的影响


必须测试大量不同的培养基以优化生产菌株的环境并确保最大生产力。不幸的是,pH条件常常未被考虑。在小规模培养中处理这个方面最简单的方法是使用缓冲液。


图4描述了缓冲液对多形汉逊酵母生长的影响。这里展示了在缓冲和非缓冲YNB培养基中细胞的生长。同时监测两种培养基中的生物源NADH池。在缓冲培养基上生长的酵母细胞的散射光遵循典型的指数生长曲线,直到在19小时进入稳定期。NADH信号在开始轻微衰减后也遵循指数增长曲线。在稳定期,NADH信号保持恒定,而散射光信号由于细胞可能的形态变化而略有持续下降。然而,在非缓冲培养基中的细胞表现不同。在长达12小时的培养时间内,监测到的信号似乎没有差异。但由于pH降至4.0以下,细胞改变了其新陈代谢,从而反映了细胞环境中更高的质子梯度。这也导致生长速率降低。这一点也反映在NADH信号的自发性增加上。可能呼吸链被阻断,NADH池被填充。经过代谢转换后,细胞以降低的生长速率生长,NADH池持续减少,直到17小时达到细胞内NADH的正常水平(参见缓冲培养基中培养物的NADH作为参考)。从此时起,NADH信号与生长细胞质量平行地再次持续增加。由于不合适的pH条件,酵母只能线性生长,不能指数生长,这导致更长的培养时间(Δt = +14小时)。这里没有证据表明形成了其他副产物,因为生物量仍然达到相同的散射光水平。通过应用其他微生物或培养基,关于副产物形成、产物形成和生物量发展的行为可能完全不同。特别是敏感微生物,例如大肠杆菌,在低于临界pH~5.0时可能停止生长。

图4:pH条件对生长的影响-用散射光强度和NADH荧光强度监测缓冲/非缓冲培养基。多形汉逊酵母RB11-pC10-FMD-GFP在含有10 g/L甘油和100 mM磷酸盐的缓冲YNB培养基以及含有10 g/L甘油但不含磷酸盐的非缓冲YNB培养基中的培养物;在96孔MTP中测量,填充体积200μL,温度30°C,摇动频率995 rpm,摇动直径3 mm,散射光(激发:620 nm/发射:-,增益:20),NADH(激发:340 nm/发射:460 nm,增益:20)。


多形汉逊酵母在不同培养基中的比较


比较不同矿物和复合培养基上的生物量产率、生长速率、蛋白质表达也很有趣。因此,酵母多形汉逊酵母在不同的小规模培养标准表达培养基上生长,并用BioLector监测其生长行为。


图5描绘了酵母多形汉逊酵母在YPD、YPG、YNB-D和YNB-G培养基上生长的差异。YP培养基由复杂成分(如酵母提取物和蛋白胨)组成,而YNB培养基仅由纯矿物基础组成。生物量发展在生物量产率方面明显分级如下:YPG > YNB-G > YPD > YNB-D,在比生长速率方面分级如下:YPD > YPG > YNB-D > YNB-G。可以清楚地说明两种培养基组成,与甘油(G)相比,细胞消耗葡萄糖(D)的速度显著更快,并且在甘油上的生物量产率大约是葡萄糖上的两倍(在标准摩尔质量下,如此处应用)。在相同碳源上,由于酵母提取物和蛋白胨提供的额外碳源,复合培养基比合成培养基获得更高的生物量产率。这也有利于生长速率,因为许多分解代谢产物在培养基中立即可用,而不必像矿物培养基YNB那样由细胞合成。

图5:不同培养基的比较-用散射光强度监测以葡萄糖和甘油为碳源的复合和合成培养基上的多形汉逊酵母。多形汉逊酵母RB11-pC10-Mox-GFP在YPG、YPD、缓冲YNB-D和YNB-G培养基中的培养物;在96孔MTP中测量,填充体积200μL,温度37°C,摇动频率995 rpm,摇动直径3 mm,散射光(激发:620 nm/发射:-,增益:20)。


相关新闻推荐

1、多粘类芽孢杆菌CZ05的分离及其在沼气脱硫中的应用(二)

2、细菌培养基配方、接种温度及生长条件

3、猪流行性腹泻病毒生长曲线的测定及盐霉素对其抑制效果(一)

4、多孔介质中微生物生长行为和传输过程的数学模型研究进展

5、Annexin V联合PI法、TUNEL法测定:防御素可诱导转染细胞SiHa凋亡(一)