《发酵机制》PPT课件

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1、微生物产物A.遗传特征:菌种种类、DNA特征B.环境条件：微生物生长及反应的环境发酵机制：微生物利用基质，通过代谢得到人们所需的产物的内在规律内在规律：代谢途径、代谢调控规律、环境因素的影响第六章发酵机制分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。合成代谢与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力一起合成复杂的大分子的过程。分解代谢与合成代谢的含义及其间的关系可简

2、单地表示为：按照产物与微生物生长繁殖的关系分成：初级代谢产物的代谢机制次级代谢产物的代谢机制按照发酵过程（微生物获取能量的形式）分成：好氧代谢机制（通风发酵）嫌气代谢机制（厌氧发酵）葡萄糖代谢的三个阶段第一、葡萄糖进入细胞内第二、葡萄糖代谢为三碳糖四条途径：EMP、PPP（HMP）、ED、PK第三、有氧条件下三糖彻底氧化（丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环）无氧条件下继续降解并形成不同代谢产物葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸：此阶段在细胞胞液(cytoplasm)中进行，一分子葡萄糖(glucose)分解后净生成2分子丙酮酸(pyru

3、vate)，2分子ATP，和2分子（NADH+H+）。糖酵解途径广泛存在于各种细胞中，它的任何一个反应均不需要氧。1.活化(activation)——己糖磷酸酯的生成：活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP，FDP)的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶ATPADPATPADP**(1)(2)(3)⑴葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖⑵G-6-P异构为6-磷酸果糖⑶F-6-P再磷酸化为1,6-双磷酸果糖2.裂解（lysis)——磷酸丙糖的生成：一分子

4、F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（triosephosphate)，包括两步反应：磷酸丙糖异构酶醛缩酶(4)(5)⑷F-1,6-BP裂解为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮⑸磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛3.放能(releasingenergy——丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶NAD++PiNADH+H+⑹3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸⑺1,3-二磷酸甘油酸

5、脱磷酸,将其交给ADP生成ATP⑻3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸烯醇化酶丙酮酸激酶⑼⑽⑾*ATPADP自发H2O⑼2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）⑽磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基交给ADP生成ATP⑾烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸Summaries糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，净生成两分子ATP。C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H+糖酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。三个激酶是糖酵解

6、途径的主要调节点。糖代谢的调节主要是能荷的控制，即受细胞内能量水平的控制。当体系中ATP含量高时，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性受到抑制，酵解减少。当需能反应加强，ATP分解，减少，其抑制作用解除，同时ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，而这两个酶催化的产物同时又是丙酮酸激酶的激活剂，结果时糖酵解加快。糖的无氧酵解（glycolysis)是指葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸后，在无氧条件下继续降解并释放出能量的过程。NADH2在此过程中将氢交给不同的有机物，形成各种不同的代谢产物（在不同的微生物机体和不同条件下，H2的

7、受体不同，因而丙酮酸的去路也不同）。第一节糖嫌气性发酵产物积累机制葡萄糖↓↓EMP↓乙醇←乙醛←丙酮酸→乳酸↓乙酰CoA↓乙酰乙酸CoA乙酰乙酸乙酰CoA↓↓丙酮丁酸↓↓异丙醇丁醇二、酒精发酵机制酵母的酒精发酵（EMP途径，酵母菌的Ⅰ型发酵）C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2C2H5OH+2CO2+2ATP在好氧条件下，酵母的发酵能力降低，即由于呼吸作用的进行使酒精产量大为降低。其机理是因为酵解过程的控制受末端产物ATP的反馈控制，即有氧时，由于酵解产生的NADH和丙酮酸进入线粒体而产生大量ATP，ATP控制酵解

8、途径关键酶—磷酸果糖激酶的活性，最后抑制葡萄糖进入细胞内，导致葡萄糖利用降低。同时在好氧条件下，丙酮酸激酶活性也由于磷酸果糖激酶活性降低而降低，从而降低糖的酵解速度。——即巴斯德效应巴斯德效应（PasteurEffect）请掌握此概念酒精发酵中副产物的形成杂醇油(高级醇）的生成杂醇油是碳原子数大于2的脂肪族醇类的统称