2013工業生物技術發展報告（簡體書）

4.2.3 改變細胞膜（細胞壁）通透性
甾體轉化是一個緩慢的過程，其原因不僅在于底物和產物溶解度低，還在于它們進出微生物細胞的速度也很低。CDs對細胞的靈敏作用位在細胞膜，膜主要成分的磷脂和鑲嵌在膜中的膽甾醇都能與CDs形成包結物。CDs能萃取細胞膜成分，從而擾亂了膜的完整，最終影響細胞的活力。環糊精的加入改變了細胞膜或細胞壁的結構，環糊精對于細胞膜的成分有一定的包結作用，可以用于調節細胞膜各成分含量，改變細胞膜透性。即環糊精能改變膜的通透性，有利于底物的進入和產物的排出。本課題組比較了HP—β—CD對不同微生物細胞通透性的影響規律。結果表明HP—β—CD對真核微生物（釀酒酵母）細胞通透性的促進作用遠大于原核微生物（大腸桿菌、簡單節桿菌）。釀酒酵母與簡單節桿菌、大腸桿菌在環糊精介質中的超顯微結構改變及脂肪酸變化趨勢均不同。HP—β—CD在改變原核微生物細胞通透性的同時，均伴隨細胞形態及結構的改變，而對真核微生物細胞形態的影響不顯著。這可能與真菌細胞膜中的特有成分甾醇有關。
通過以上的環糊精及其衍生物在甾體生物轉化反應中的作用研究，結果表明環糊精的加入大大提高了甾體化合物生物轉化反應的效率。我們對其作用機制進行了進一步的分析和總結，主要包括以下幾個方面：①環糊精作為增溶劑，通過包結作用，增加了底物的溶解度、生物利用度，這是環糊精的主要作用原理；②環糊精較有機助溶劑有較好的生物相容性，并能通過包結作用，降低因轉化反應中過量的底物及產物產生細胞的毒性、酶活性與穩定性的抑制等副作用；③環糊精能夠與微生物細胞壁膜相互作用，從而影響細胞壁膜的通透性，提高底物∕產物進出入細胞的速率。通過研究分析包合物穩定性與微生物細胞轉化活性的關系，我們還發現環糊精與甾體化合物以一種弱包合作用方式包合對轉化反應效率的提高更為有效。