Кіріспе
Бактериялардағы алты көміртекті қанттың қышқылдарға биохимиялық түрленуі jpg diosthumb dios300px diosright diosE. coli бактериясындағы аралас қышқыл ферментациясы. Аралас қышқыл ферментациясында алынған соңғы өнімдердің қоспасына лактат, ацетат, сукцинат, формат, этанол және H2 және CO2 газдары кіреді. Бұл түпкі өнімдердің пайда болуы бактериядағы белгілі бір негізгі ферменттердің болуына байланысты. Олардың қалыптасу мөлшері әр түрлі бактериялар түріне байланысты әр түрлі болады. Аралас қышқылдық ашыту жолы басқа ашыту жолдарынан ерекшеленеді, олар белгілі бір мөлшерде соңғы өнімдерді аз өндіреді. Аралас қышқылдық ашытқының соңғы өнімдері биотехнология мен өнеркәсіпте көптеген пайдалы қолдануға ие болады. Мысалы, этанолды биоотын ретінде кеңінен қолданады. Сондықтан, кейбір түпкі өнімдердің жеке өнімділігін арттыру үшін зертханада бірнеше бактериялық штаммдар метаболикалық инженериямен жасалған. Бұл зерттеулер негізінен E. coli бактериясымен жүргізілді және жалғасуда. Аралас қышқылдық ашытудың түрлері бірқатар бактериялық түрлерде, соның ішінде көбінесе ацетат пен сукцинат өндірілетін Haemophilus influenzae сияқты бактериялық патогендерде кездеседі және лактат өсім субстраты ретінде қызмет ете алады.
[[File:Mixed Acid Fermentation in E. coli. jpg|thumb|300px|right|The mixed acid fermentation pathway in E. coli. The mixture of end products produced by mixed acid fermentation includes lactate, acetate, succinate, formate, ethanol and the gases |H2 and |CO2. The formation of these end products depends on the presence of certain key enzymes in the bacterium. The proportion in which they are formed varies between different bacterial species. The mixed acid fermentation pathway differs from other fermentation pathways, which produce fewer end products in fixed amounts. The end products of mixed acid fermentation can have many useful applications in biotechnology and industry. For instance, ethanol is widely used as a biofuel. Therefore, multiple bacterial strains have been metabolically engineered in the laboratory to increase the individual yields of certain end products. This research has been carried out primarily in E. coli and is ongoing. Variations of mixed acid fermentation occur in a number of bacterial species, including bacterial pathogens such as Haemophilus influenzae where mostly acetate and succinate are produced and lactate can serve as a growth substrate.
Сутегі мен көмірқышқыл газының түзілуі
Формат E. coli бактериясында сутек газына және көмірқышқыл газына айналуы мүмкін. Бұл реакцияға фермент форматы сутек лиазы қажет. Ол жасушаның ішіндегі жағдайдың аса қышқыл болуын болдырмау үшін пайдаланылуы мүмкін. Егер ашыту процесі жүргізілген болса, онда алынған қышқылдар қоспасы ерітіндіге өте қышқылдық әсер етеді және қызыл түске айналады. Метил қызыл сынағы IMViC сынақтары деп аталатын топқа жатады.
Метаболистік инженерия
Бірнеше бактериялық штаммдар қоспалы қышқылдық ашытқыдан түзілетін түпкі өнімдердің жеке өнімділігін арттыру үшін метаболикалық инженериямен жасалған. Мысалы, этил, лактат, сукцинат және ацетат өндірісін арттыратын тұқымдар осы өнімдердің биотехнологияда пайдалы болуымен байланысты әзірленді.
Ацетат өндіруге арналған
W3110 E. coli штаммы ферментацияға ұшыраған әрбір 1 моль глюкоза үшін 2 моль ацетат өндіру үшін генетикалық инженериямен жасалған. Бұл гомоацетат жолы деп аталады.
Лактат өндіру үшін
Лактат полилакты қышқылы (ПЛА) деп аталатын биопластик өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. PLA қасиеттері лактаттың екі оптикалық изомерлерінің (D лактаты мен L лактаты) арақатынасына байланысты. D лактаты E. coli бактериясында аралас қышқыл ферментация арқылы алынады. Алғашқы тәжірибелер E. coli RR1 штаммын лактаттың екі оптикалық изомерінің бірін өндіру үшін құрастырды. Кейінгі тәжірибелер бастапқыда этанол өндірісін арттыру үшін жасалған KO11 штаммын өзгертті. Ғалымдар бірнеше рет өшіру арқылы ферментациядан D лактатының өнімділігін арттыра алды.
Сукцинатты өндіру үшін
Аралас қышқылдық ферментациядан алынған сукцинаттың өнімділігін арттыру алдымен PEP карбоксилаза ферментін асыра экспрессиялау арқылы жүзеге асырылды. Бұл сукцинаттың нормадан шамамен 3 есе көп шығуына әкелді. Осыған ұқсас тәсілмен бірнеше тәжірибе жүргізілді. Сукцинаттың өнімділігін оңтайландыру үшін редокстық және АТФ тепе-теңдігін өзгерткен баламалы тәсілдер қолданылды.