微生物代谢控制发酵第五章

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1、微生物代谢控制发酵王腾飞wangtengfei1981@163.com13869144397第五章代谢控制发酵的应用第一节糖代谢与控制糖代谢的途径；糖代谢的调节机制第二节柠檬酸发酵机制与代谢调控柠檬酸的生物合成途径；柠檬酸生物合成中的代谢调节与控制；柠檬酸发酵的产率；柠檬酸产生菌的育种第三节脂类代谢与控制脂类代谢与调节；谷氨酸的生物合成途径；谷氨酸代谢调节机制；谷氨酸生产菌的育种思路第五章代谢控制发酵的应用第四节氨基酸代谢控制与发酵赖氨酸的生物合成途径；赖氨酸代谢调节机制；赖氨酸生产菌的育种思路第五节核苷酸类物质的代谢控制与发酵核苷酸生物合成的调节机制；肌苷发酵的代谢控制育种第六节抗生素发

2、酵的代谢与控制抗生素的基本合成途径、关键酶、调控措施。淀粉——葡萄糖第一节糖代谢与控制α-淀粉酶及β-淀粉酶水解支链淀粉的示意图α-淀粉酶-淀粉酶淀粉降解1.到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解2.由转移酶切下前3个G，转移到另一个链上3.脱支酶水解α-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-PG—1—P脱支酶磷酸化酶海藻糖乳糖蔗糖半乳糖甘露糖单磷酸己糖途径（HMP）磷酸戊糖循环（PP环）糖酵解途径（EMP）双磷酸己糖途径（HDP）三羧酸循环（TCA）柠檬酸循环克雷布斯循环乙醛酸循环ED途径2-酮-3脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径CO2固定作

3、用伍德-沃克曼反应丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇CO2+H2O各种代谢途径的利用比例多种代谢途径可以同时存在于一个细胞内，不同代谢途径在细胞中存在的比例因微生物不同而异只有少数细菌以HMP途径作为有氧分解的唯一途径，如醋酸杆菌等；而有些微生物中只有EMP或ED途径P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羟丙酮123+P②异构6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷

4、酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOHE1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+TCA三羧酸循环（Tricarboxylicacidcycle；TCAcycle）又柠檬酸循环（CitricAcidCycle），是需氧生物体内普遍存在的

5、代谢途径，因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的柠檬酸，因此得名；或者以发现者汉斯·阿道夫·克雷伯命名为克雷伯氏循环，简称克氏循环（Krebscycle）。三羧酸循环是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。分子酶反应类型反应物/辅酶产物/辅酶I.柠檬酸1.乌头酸酶脱水H2OII.顺-乌头酸2.乌头酸酶复水合H2OIII.异柠檬酸3.异柠檬酸脱氢酶氧化NAD+NADH+H+IV.草酰琥珀酸4.异柠檬酸脱氢酶脱羧V.α-酮戊二酸5.α-酮戊二酸脱氢酶复合体氧化脱羧NAD+CoA-SHNADH+H+CO2VI.琥珀酰辅酶A6.琥珀酰辅

6、酶A合成酶底物水平磷酸化GDPPiGTPCoA-SHVII.琥珀酸7.琥珀酸脱氢酶氧化FAD+FADH2VIII.延胡索酸8.延胡索酸酶水合IX.L-苹果酸9.苹果酸脱氢酶氧化NAD+NADH+H+X.草酰乙酸10.柠檬酸合成酶加成XI.乙酰辅酶AATP+0.5ADP能荷(Energycharge)ATP+ADP+AMP=需能ATP分解能荷降低激活催化糖类分解的酶解除ATP对酶的抑制加速糖酵解、TCA循环多产生能量多能ATP增加能荷升高激活糖元合成的酶抑制糖分解途径关键酶减慢糖酵解、TCA循环少产生能量糖代谢的能荷调节糖代谢的生物素调节（2）生物素的调节生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一

7、种B族维生素B7。生物素，又称为VH或VB7。是附有一个噻吩环的尿素衍生物。生物素主要是影响糖代谢的速度生物素充足时，糖分解速度提高，造成乳酸积累生物素缺乏时，丙酮酸氧化能力下降，乙醛酸途径基本是封闭的生物素充足时：苹果酸、草酰乙酸脱羧反应活跃，琥珀酸氧化能力增强，倾向于完全氧化，ATP增加，蛋白质合成加剧，谷氨酸剧减。生物素缺乏时：苹果酸、草酰乙酸脱羧反应停滞，琥珀酸氧化能力弱，异柠檬裂解酶很少，乙醛酸循环微弱，完全氧