最新简明微生物工程 3-2发酵机制-酒精、柠檬酸ppt教学课件.ppt

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1、微生物的发酵机制本章重点：1、酒精、乳酸、甘油的发酵机制2、柠檬酸的发酵机制3、谷氨酸的发酵机制EMP途径HMP途径ED途径TCA循环第一节糖代谢产物的发酵机制一、糖酵解途径及调节葡萄糖抑制激活↓己糖激酶ADPAMP葡萄糖-６－磷酸↓果糖-６－磷酸↓磷酸果糖激酶ATPADPAMP果糖-１，６－二磷酸↓3-磷酸甘油醛←→二羟丙酮磷酸↓3-磷酸甘油酸↓2-磷酸甘油酸↓葡萄糖-６－磷酸磷酸烯醇式丙酮酸果糖-１,６－二磷酸↓丙酮酸激酶ATP3-磷酸甘油醛丙酮酸葡萄糖分解途径胞质线粒体TCA循环葡萄糖————→丙酮酸———→乙酰CoA————→CO2+H2O乙醇乳酸丙

2、酮酸的去路O2线粒体——→乙酰CoA——→TCA—→CO2+H2ONADHNAD+丙酮酸→——————→乳酸丙酮酸脱羧酶NADHNAD+——→乙醛————→乙醇羧化酶————→乙酰CoA丙酮酸乙醛乙醇CO2[H][H]乳酸草酰乙酸[H]ATP琥珀酸丙酸CO2CO2甲酸(6)(5)(4)(3)(2)(1)H2CO2乙酰~CoAATP乙酸乙醇[H]乙酰乳酸CO23-羟基丁酮[H]2,3-丁二醇CO2H2乙酰~CoAATP乙酸乙酰乙酰~CoACO2ATPATP[H][H]丙酮2-丙醇丁酸丁醇[H]二.乙醇生成机制脱羧酶NADHNAD+葡萄糖——→丙酮酸——→乙醛—

3、————→乙醇1mol葡萄糖按100%生成2mol乙醇，重量理论转化率：2*46.05/180.1*100%=51.1%实际只有95%生成乙醇，5%构成细胞或副产物，因此乙醇对糖的转化率约为48.5%副产物：杂醇油、琥珀酸、酯类、糠醛、甲醇等三、甘油的合成机制1、正常情况，无氧生成乙醇2、加入抑制剂（NaHSO3),形成甘油—二型发酵3、抑制剂不可太多，否则中毒，因此仍有乙醇4、碱性（pH7.6）条件下，乙醛歧化，产生甘油、乙醇、乙酸、CO2——酵母的三型发酵四、乳酸发酵机制1、同型乳酸发酵：产物只有乳酸NADHNAD+葡萄糖==========〉丙酮酸==

4、========〉乳酸1mol葡萄糖按100%生成2mol乳酸，乳酸对糖的理论转化率：2*90/180*100%=100%进行同型乳酸发酵的M：保加利亚乳杆菌、德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌2、异型乳酸发酵—通过HMP途径的发酵*概念葡萄糖发酵除产生乳酸外还有CO2、乙醇或乙酸。i)异型乳酸发酵经典途径转化率50％肠膜明串珠菌属利用葡萄糖的反应短乳杆菌利用核糖的反应ii)双歧杆菌途径50％净5个同型、异型乳酸发酵比较100％50％五、柠檬酸的发酵机制为什么黑曲霉能够过量积累柠檬酸？2丙酮酸脱氢酶3柠檬酸合成酶4乌头酸水合酶5异柠檬酸脱氢酶6α

5、－酮戊二酸脱氢酶（一）、柠檬酸积累的机制：1由于锰离子缺乏抑制了蛋白质合成，导致细胞内NH4＋浓度升高和形成一条呼吸活力强的不产生ATP的侧系呼吸链，这两方面的原因分别解除了对PFK的代谢调节，促进了EMP途径的畅通。2、由于丙酮酸羧化酶组成型，不被调节控制，就源源不断地提供草酰乙酸。－－原料充足黑曲酶的标准呼吸链和侧系呼吸链NADH2琥珀酸黄素蛋白YXO2侧系呼吸链细胞色素b细胞色素c细胞色素a、a3水杨酰异羟肟酸抑菌素抑制EMP途径的磷酸果糖激酶是一种调节酶。在正常生理浓度范围的柠檬酸和ATP对酶有抑制作用，AMP、无机磷和NH4＋对酶有活化作用，NH4

6、＋还能有效解除柠檬酸和ATP对此酶的抑制。一、柠檬酸积累的机制：3、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸能力。－－来路畅通4、由于顺乌头酸水合酶在催化时建立以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸＝90：3：7同时在控制Fe2+含量时，顺乌头酸水合酶活力低，使柠檬酸积累，一旦柠檬酸浓度升高到某一水平就抑制异柠檬酸脱氢酶活力、从而进一步促进了柠檬酸自身积累。－－去路阻断5、柠檬酸的积累使pH值下降，在低pH值下，顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活，就更有利于柠檬酸的积累并排出体外。二、DCA循环和醋酸

7、发酵柠檬酸1、酵母菌乙醇、醋酸或烃类发酵生成柠檬酸2、酵母的烷烃发酵是氮源耗尽时开始的，这时AMP浓度陡然下降，抑制了异柠檬酸脱氢酶的活性，柠檬酸合成远大于分解，因此积累。异柠檬酸裂解酶