微生物的细胞膜对于细胞内外物质的运输具有高度选择性。在人为条件下,细胞内的代谢产物常常以很高浓度累积起来,但会自然地通过反馈阻遏限制它们的进一步合成。这时,如能采取生理学或遗产学方法,设法改变细胞膜的透性,就可使细胞内的代谢产物迅速渗透到细胞外,同时也解除了末端代谢物的反馈抑制和阻遏,因而提高了发酵产物的产量。
在谷氨酸发酵生产中,生物素的浓度对谷氨酸的累积量有着明显的影响,只有把生物素浓度控制在亚适当的情况下,才能分泌出大量的谷氨酸。原因是:生物素是脂肪酸生物合成中乙酰-CoA 羧化酶的辅基,此酶可催化乙酰-CoA 的羧化并生成丙二酸单酰-CoA,进而合成细胞膜磷脂的主要成分——脂肪酸。因此控制生物素的含量就可以改变细胞膜的成分,进而改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。
当培养液内生物素含量很高时,细胞膜的结构十分致密,它阻碍了谷氨酸的分泌,并引起反馈抑制。这时,只要添加适量的青霉素也有提高谷氨酸产量的效果。原因是:青霉素会造成细胞壁的缺损,在细胞膨压的作用下,有利于代谢产物的外渗,进而降低了谷氨酸的反馈抑制并提高了它的产量。