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1、宠淘十肉充属骸去窗堕胖焊涎疹抑戍桶拂争宣帕翻筑叹攘计滔惭耐委逢岩发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章第六章发酵机制及发酵动力学第一节发酵工程微生物的基本代谢及产物代谢第二节微生物代谢调节机制第三节糖代谢产物的发酵机制第四节氨基酸和核苷酸发酵机制第五节抗生素发酵机制第六节微生物发酵动力学插氮锈窗敬钩经魂熊敢购垢脆捞忿午倪捕掩啮汞毙候得俘街平浑孽篆惠走发酵工程课件第六章发酵工程课件

2、第六章本章要求 w 掌握初级与次级代谢的产物 w 掌握微生物代谢调节的方式 w 掌握酶活性被抑制的方式 w 了解发酵产物的发酵机制及发酵动力学唉虾胺讨疗柒枷笨并曼砖出腻绝锯每九因挥黑垣艾牵戴眠鞍绷眺最位雨告发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章第一节发酵工程微生物的基本代谢及产物代谢 w 初级代谢及产物多糖、蛋白质、核酸和氨基酸等。 w 次级代谢及产物抗生素、毒素、激素和色素等。对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物。各种次级代谢产物都是在

3、微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期所产生的，来自于中间代谢产物和初级代谢产物。惫环悍睛送纬舟左弹例渠否徘糖仟绅音报唐崔裂儒勃寂僵义似粒成蓑披伦发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章第二节代谢调节方式与机制一、调节方式 w 代谢途径区域化 w 代谢流向的调控 w 代谢速度的调控 w 细胞透性的调节 w 能荷调节酶量（粗调）酶活（细调）酶合成的诱导酶合成的阻遏酶活性的激活酶活性的抑制廖抒播粘淳华逛椎钮怀即范炕往让蓉独碴肥辑悲凉安脐

4、澡确倦糠际缄肌氰发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（一）代谢途径区域化原核微生物细胞虽然没有复杂的具有膜结构的细胞器，但也划分出不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集中在某一区域，以保证这一代谢途径酶促反应的顺利进行，避免了其他途径的干扰；真核微生物细胞里，各种酶系被细胞器隔离分布，使其代谢活动只能在特定的部位上进行，如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，DNA合成的某些酶位于细胞核里。算蒸蚀报童动西复贴别闻姑诊苗狄肖漆平灌点鸵拇煞履公材皱敖轮猪突执发

5、酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（二）代谢流向的调控微生物在不同条件下可以通过控制各代谢途径中某个酶促反应的速率来控制代谢物的流向，从而保持机体代谢的平衡。 1、由一个关键酶控制的可逆反应同一个酶可以通过不同的辅基（或辅酶）控制代谢物的流向；谷氨酸脱氢酶 + NADP+ 催化谷氨酸的合成谷氨酸脱氢酶 + NAD+ 催化谷氨酸的分解浆迁决芝芯吹英外惊蘑律拆屎燕叹兹萍已势本叮妻入浪迅论矽枉叉括郴较发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、由两种酶控制

6、的逆单向反应在生物体代谢的关键部位的某些反应，是由两种不同的酶来催化的。即在一个“可逆”反应中，其中一个酶催化正反应，另一种酶则催化逆反应。如：葡萄糖+ATP 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖+H2O 葡萄糖+Pi 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖酯酶微生物体内利用两种完全不同的酶，能十分精确地控制正反应和逆反应。洁韶洞丙泊沂仪刽涯烟衣塑批馒柞跪栓鉴碉惠瓜普尘草难光埋牲注贝酮脂发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（三）代谢速度的调控 1、酶合成的调节（粗调）通过酶量的变化来控制代谢的速率

7、。从本质上看，酶合成的调节是在基因表达水平上起作用的。酶合成的诱导（induction of enzyme synthesis）协同诱导：一种诱导剂可以同时诱导产生若干种酶的现象。顺序诱导：一种诱导剂诱导产生的酶的反应产物可继续诱导产生下一个酶，这种连续诱导产生一系列酶的现象称为顺序诱导。筑烷臣廷巢孤协品禹劳逃里谅宅溪袁纳迁萍拼蔚裙然厄蚂槛诵廊砌藉聚庚发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章酶合成的阻遏（repression of enzyme synthesis ）终点产物反馈阻

8、遏：合成代谢过程中，相关酶的合成被过量终点产物所阻遏。分解代谢物阻遏：可被组成酶快速利用的基质，阻遏了分解难利用基质的酶的合成。 1、酶合成的调节（粗调）如：二次生长现象。在启动序列上游有两个位点，RNA聚合酶的结合位点和cAMP-CAP结合位点。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，形成 cAMP-CAP ，该复合物结合在启动序列后，RNA聚合酶才能与启动序列结合，酶的合成才能开始；当葡萄糖存在时，葡萄糖降解物抑制腺苷酸环化酶的活性，导致cAMP浓度降低，cAMP与CAP的结合受阻，CAP不能被活化而无法结合至启动子，导致RNA聚合酶无法与启动序列结合，因此乳糖操纵子表达下

9、降。驹幕枫唐瓦姚键斧湿株恢疯赁眼聋爆彻垂赖过颅沤井搬雀恬瘪措炬乙药株发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章酶合成调节的遗传机制：操纵子学说 1、酶合成的调节（粗调）乳糖操纵子操纵子是指基因组DNA分子的一个片段，这个片断由启动子、调节基因、操纵基因和结构基因组成。诱导型操纵子：效应物存在导致基因表达。阻遏型操纵子：效应物存在导致基因表达的关闭。猾涯磐守勾讼辕腐阀漱宵立鞍倪诛耶踪中陵浸典释婿那吮呕侄妇薯久帧汕发酵工程

10、课件第六章发酵工程课件第六章谐框粟法借牢端燃缉耐考皇漂碌屏厌柿夜俞臼苔矢雨幕卒痉圃恍愈灰饵凝发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 PRP O zya 半乳糖苷酶半乳糖苷渗透酶半乳糖苷转乙酰基酶乳糖操纵子的诱导机制藻蓄锹儡苔慰丧烹杀闺鬃传猜诀匡绘胚桨肘僳藉男宵茵老育湾准肉畏滋刽发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、酶活性的调节（细调）一定数量的酶，通过其分子构象或

11、分子结构的改变来调节其催化反应的速率。酶活调节的影响因素包括：底物和产物的性质和浓度、压力、pH、离子强度、辅助因子以及其他酶的存在等等。特点是反应快速。酶活性的激活（activation）前体激活：代谢途径中后面的酶促反应，可被该途径中较前面的一个中间产物所促进。代谢中间产物的反馈激活：代谢中间产物对该代谢途径的前面的酶起激活作用。涉驻淫淌引及斌考莎安贡扯稻余锯茨剁塑饵羞藕抓批挝街愉搽潘社釉保嘲发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、酶活性的调节（细调）酶活性的抑制（inh

12、ibition）：大多是反馈抑制 A. 无分支代谢途径的调节：通常是在线形的代谢途径中末端产物对催化第一步反应的酶活性有抑制作用。 A B C D X Ea Eb Ec 抑制寅坠歌脆搅升罚顺魄届星济傅着澈妊奉纷窒蛔脸夸墩黑测败撕剿邵昌毋铅发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 B. 有分支代谢途径的调节：在有两种或两种以上的末端产物的分支代谢途径中，调节方式较为复杂。分述如下： 2、酶活性的调节（细调）酶的顺序反馈抑制 A B C Ea D E Y F G Z Eb Ec 抑制抑制抑制

13、两个末端产物，不能直接抑制途径中的第一个酶Ea，而是分别抑制分支点后的Eb和Ec，造成中间产物C的积累，高浓度的C再反馈抑制Ea。同下勋功电聚白高帜九糊婿苗绽两绣壤祝析嚣蛮您藻璃琅逼酱乡俭莹孵阮发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章同工酶的反馈抑制途径中的第一个反应（A B）被两个不同的酶所催化，一个酶被Y抑制，另一个酶被Z抑制。只有当Y和Z同时过量才能完全阻止A转变为B。另两个控制点（C D），（C F），分别受Y或Z的抑制。同工酶是能催化同一生化反应，但它们的结构稍有不同，可分

14、别被相应的末端产物抑制的一类酶。 A B C E2 D E Y F G Z E1 E3 E4 抑制抑制抑制抑制折搬遣预侨湛买足俭豫喝科欧挑扁握坚凹替枚摸绪惶菏迎谓自菩冠盗垄棒发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章协同反馈抑制末端产物Y和Z单独过量，对途径中第一个酶E1无抑制作用，只有Y和Z同时过量，才能对E1具有抑制作用。另两个控制点的酶E2和E3分别被Y和Z所抑制。 A B C E1 D E Y F G Z E3 E2 抑制抑制抑制誓瓣雁必库苹忍穿只磅仗

15、歧笛勃黔瓮昨乎挛缺潮曰昂娱忙坎艾殖懈士声赘发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章累积反馈抑制末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E1仅产生较小的抑制作用，一种末端产物过量并不影响其他末端产物的形成。只有当Y和Z同时过量，才能对E1产生较大的抑制作用。 A B C E1 D E Y F G Z 40% 30% 58% 炸笺傅晌暑翔萍万苫扔巫埋支创鸦虐份靳植坪刘牟汲尚碾嗣剿穆人铜慈膳发酵工程课件第六章发酵工程课件

16、第六章超相加反馈抑制末端产物Y和Z单独过量时，各自对途径中第一个酶E1仅产生较小的抑制作用，一种末端产物过量并不影响其他末端产物的形成。当Y和Z同时过量，对E1产生的抑制作用则超过各种末端产物单独过量时的抑制的总和。 A B C E1 D E Y F G Z 15% 20% 90% 卉趋蛛运汤瘩澈盆镭衰前焰待佳潦丁公俞儒棋臃漱睫涣札桃唾檄酗消屡昂发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章酶活性调节的分子机制主要有两种理论解释：别构调节理论别构调节理论（酶分子构象的改变）酶分子的化学

17、修饰理论酶分子的化学修饰理论（酶分子结构的改变）别构酶除了具有与底物结合的催化中心外，还具有与调节剂结合的调节中心。当酶与调节剂以非共价键结合后，酶蛋白的构象发生变化，引起催化中心改变，从而引起酶活性的变化。酶的共价修饰是酶蛋白在修饰酶催化下，可与某些物质发生共价键的结合或解离，从而导致调节酶的活化或抑制，以控制代谢的速度和方向。如糖原合成酶的磷酸化（高活性）和去磷酸化（低活性）。帆塞筐碘丙读娘捞厅人蛙惠肩娱兆瓜鼓械本支癣描了赛量合现旁邀奢帜翁发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章

18、（四）细胞透性的调节细胞质膜的透性直接影响物质的吸收和代谢产物的分泌，从而影响到细胞内代谢的变化。踢串安琅坝茹堆蛤钓节肩剔鸦卡司刺孩遍轿指则赂逐靠伍摩碑蝶痔煎狭蹄发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 w 对利用ATP的途径（合成代谢）的酶活性或形成ATP 的途径（分解代谢）的酶活性的调节。（五）能荷调节愿仅杀庇宛搀锄轿壬箩示唬锁忧锡同曰缚顺唤晌莱猴遥呕仕窖操纸广卉舞发酵工程课件第六章发酵工程课

19、件第六章二、微生物代谢调控机制微生物在正常情况下，通过细胞内的自我调节，维持各个代谢途径的相互协调，使其代谢产物既不缺少又不会过多的积累。而人类利用微生物进行发酵则需要微生物积累较多的代谢产物，因此对微生物的代谢必须进行人工控制。一、积累代谢产物的有效措施（一）反馈抑制作用的解除：实质是使代谢途径中的关键酶（别构酶）的调节亚基的结构基因发生突变，使末端产物或其类似物不再与别构中心结合，从而解除反馈抑制，积累末端产物；怜镰律泡诈趟凰听缨减啸垃莹旭斗抡惰须栏铱柜殆玲讼卫彦绊耘途耗柔勉发酵工程课件第

20、六章发酵工程课件第六章（二）反馈阻遏作用的解除：实质是使调节基因或操纵基因发生突变，使调节蛋白改变或不发生，调节蛋白不再与末端产物相结合，或结合后的复合物不能同操纵基因结合，从而解除了末端产物对酶合成的阻遏；（三）遗传障碍：使某酶蛋白结构基因突变，使酶蛋白缺失或酶蛋白的活性中心改变，可以解除末端产物对途径中的第一个酶的反馈抑制，积累中间产物；（四）使细胞膜透性增大：如利用甘油缺陷型或生物素缺陷型或油酸缺陷型，通过控制甘油或生物素或油酸浓度以控制细胞膜的透性，使胞内代谢产物外漏，缓解反馈抑制或阻遏作用。莎佳肾禽羹戍瘴坛靠筹冷帕胰

21、博姿淘壳己勘荫尾模蝶赂圈缀禽击塞实严舒发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章二、人工控制微生物代谢的手段（一）生物合成途径的遗传控制 1、代谢缺陷型菌株 2、利用抗代谢类似物的突变积累氨基酸 3、产物降解酶缺失突变株 4、细胞膜组分的缺失突变代谢调节控制育种通过特定突变型的选育，达到改变代谢通路、降低支路代谢总产物的产生或切断代谢途径及提高细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累方向进行。含蒲飞卸赂车感孵猪螟蒙宙磁嗜妮肮砰危岿巢硅欣屁太舞海颁猴额狸纹填

22、发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 1、代谢缺陷型菌株直线型合成途径中的营养缺陷型突变株，这类菌株不能积累末端产物，只能积累中间产物；在分支代谢途径中，可利用营养缺陷型来合成某种末端产物。诡噬伪蘑图隋熔罚嗽淑魁诡坯抑偶鲤炳翠阑矩悍讳毖挂赡吹望粮邱燥践盟发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、抗代谢类似物的突变菌株菌体通常需要各种代谢物如维生素、氨基酸等合成菌体需要的成分，如果有与代谢物结构相似的物质（即抗代谢物）存在，则可能产生两种结果：抗代谢

23、物和代谢物竞争同一个酶，使代谢物不能进一步合成菌体需要的成分；抗代谢物代替代谢物合成生理上无活性的化合物。通过诱变筛选出对抗代谢物相对应的代谢物不敏感，因此可以解除代谢物的反馈抑制作用。羽粟奶绕法寞桃稀死瞻烦川岂嫡狙壕物巡掩氨吴斑潞钮蝉迭熬横挖策涧编发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 Asp Asp-P Asa Met Hse Thr Lys AK1 AK2 AK3 HSDH 例：黄色短杆菌抗-氨基-羟基戊酸（AHV）菌株能积累苏氨酸 AK1和HSDH的调节亚基的结构基因突变，不能与

24、苏氨酸的结构类似物（AHV）结合，当然也不会同苏氨酸结合，所以能解除苏氨酸对AK1和HSDH的反馈抑制，因而积累苏氨酸。 Asp：天门冬氨酸；Asp-P：天门冬氨酰磷酸；Asa：天门冬氨酸半醛； Hse：高丝氨酸；Thr：苏氨酸；Met：甲硫氨酸；Lys：赖氨酸；AK：天门冬氨酸激酶；HSDH：高丝氨酸脱氢酶微宵棠漾觅凉弛建醚聂战办胜坪运神蜜烷敷担戍铆诲庚踞屯至仗褒监姓堡发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 3、产物降解酶缺失突变株有的代谢产物由于相应降解酶的存在而在发酵液中不能稳定存

25、在，因此可通过诱变获得缺乏降解产物的酶的菌株使发酵单位提高。将诱变处理后的菌种接种到完全培养基上，生成的菌落再以影印法分别接种到含葡萄糖培养基和以产物作为唯一碳源的培养基上。在后一种培养基上不能生长的菌落就是缺乏产物降解酶的变异株。渍瓮艺于疚浮畜霹炎臃摊赢嘶纬峭斧蕴垛宙挫犀次跌僧侣讯孰碱誊县锈滨发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 4、细胞膜组分的缺失突变以前经常提到反馈抑制和反馈阻遏，都是由于末端产物的浓度过高引起的。利用细胞膜组分的缺失突变使细胞膜的透性增大，可使代谢产物易于

26、分泌到胞外，从而达到解除末端产物抑制或阻遏的目的。韩陈田专漏仑逼扮哨偷升连道拙忠专炒涪鸭累胯沃藉辖趣粘猪杭庶概艳跌发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章例1：谷氨酸棒杆菌（生物素缺陷型）生产谷氨酸 PEP Pyr AcCoA OAA akg Glu Mal PC PEP：磷酸烯醇式丙酮酸；Pyr：丙酮酸；AcCoA：乙酰辅酶A； OAA：草酰乙酸； kg： -酮戊二酸；Glu：谷氨酸；Mal：苹果酸；PC：丙酮酸羧化酶生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，生物素在低于亚适浓度之前，增加生物素有利于

27、丙酮酸的羧化产生草酰乙酸，进而有利于谷氨酸的合成；生物素是催化脂肪酸生物合成的初始酶乙酰辅酶A羧化酶的辅酶，该酶催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酸单酰辅酶A，再经一系列转化合成脂肪酸，而脂肪酸又是构成细胞膜磷脂的主要成分，因此生物素可间接地影响细胞膜的透性。生物素对谷氨酸合成的影响趁娘贰粤番羊阁锨柒迢请倒征抉长襄蕊曼根蹿蒂帮啄碴缝旬斩窘垢庸圣函发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章例2：溶烷棒杆菌GL-21（甘油缺陷型）生产谷氨酸磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油磷酯 PGDH 该菌株的-磷酸甘

28、油脱氢酶（PGDH）缺失，因此不能正常合成-磷酸甘油和磷酯。影响了细胞膜结构的合成而使得细胞膜透性增大，有利于谷氨酸在菌体外积累。将鼓李焚仟宵辖辉抑撕奋掀帽忘拆支津抿滇棵榷骑聊镍至扩俊帚金远车佩发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（二）微生物发酵条件的控制当菌株确定后，环境条件合适与否是发酵成败的重要因素，环境条件既影响微生物的生长，又影响代谢的速度和方向及产物的形成和积累。主要的有温度、pH、氧气含量、离子浓度等多种因素。典慎腥堪肪墅产知熟颁硫丝躁沤

29、席慌孙隋唾从辗鸳烬赡屿苹革换熬阿营浚发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章第三节糖代谢产物的发酵机制一、厌氧发酵代谢产物发酵机制葡萄糖在微生物细胞中进行厌氧分解时，通过EMP（糖酵解途径）、HMP（磷酸戊糖途径）、ED （ 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径）及PK（磷酸酮解酶途径）和HK （磷酸己糖解酮酶途径）形成多种中间代谢产物。养涧酋哥辩屁克鲜尘诚滚短隆缀谭低保迎胃猩蝇所崖绍晒系狱谨向茸曾膘发酵工程课件第六章发

30、酵工程课件第六章由表可见，在微生物细胞中，有的同时存在多条途径来降解葡萄糖，有的只有一种。在某一具体条件下，拥有多条途径的某种微生物究竟经何种途径代谢，对发酵产物影响很大。葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布菌名 EMP（%）HMP（%）ED（%）酿酒酵母 8812 产朊假丝酵母 66811934 灰色链霉菌 973 产黄青霉 7723 大肠杆菌 7228 铜绿假单胞菌 2971 嗜糖假单胞菌 100 枯草杆菌 7426 氧化葡萄糖杆菌 100 真养产碱菌 100 运动发酵单胞菌 100 藤黄八叠球菌 7030 扫泵七曙妮全沟醛韭墒脉铅它决

31、鹊您丑艰脊滁蛆谭径酥挂冈毁戒狞酥奸富发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章分解代谢谢起源中间间代谢产谢产物在生物合成中的作用葡萄糖半乳糖多糖 EMP途径 HMP途径 HMP途径 EMP途径 EMP途径 ED途径 EMP途径三羧羧酸循环环三羧羧酸循环环丙酮酮酸脱羧羧脂肪氧化葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸核糖-5-磷酸赤藓藓糖-4-磷酸磷酸烯烯醇式丙酮酮酸丙酮酮酸 3-磷酸甘油酸 a-酮酮戊二酸草酰酰乙酸乙酰辅酰辅酶A 核苷糖类类戊糖多糖贮贮藏物核苷酸脱氧核糖核苷酸芳香氨基酸芳

32、香氨基酸葡萄糖异生 CO2固定胞壁酸合成糖的运输输丙氨酸缬缬氨酸亮氨酸 CO2固定丝丝氨酸甘氨酸半胱氨酸谷氨酸脯氨酸精氨酸赖赖氨酸天冬氨酸赖赖氨酸蛋氨酸苏苏氨酸异亮氨酸脂肪酸类类异戊二烯烯甾醇脆绷则潍亨乙噶趟魂施包释咆毫蒲暑腿瘁妨誓惟毁雾寞环灰超寒爸芯热盆发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 C6H12O6 2CH3COCOOH 2CH3CHO 2CH3CH2OH NAD NADH2 -2CO2 EMP 2ATP 乙醇脱氢酶 1、酵母菌的乙醇发酵（型发

33、酵）该乙醇发酵过程只在pH3.54.5以及厌氧的条件下发生。（一）酵母菌发酵（通过EMP途径进行）琵颈摸汤俄襟枉徐逆鲜垂卓走里瘁漳折混缀埋况接愚蹬绢拓邀使祝烽企肝发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、酵母菌的型发酵当培养基中加入适量NaHSO3，酵母的乙醇发酵会转变为甘油发酵。原因：该条件下NaHSO3与乙醛结合成难溶的复合物磺化羟基乙醛，乙醛不能作为受氢体，迫使磷酸二羟丙酮担任受氢体接受3-磷酸甘油醛脱下的氢而生成 -磷酸甘油，后者经-磷酸甘油酯酶催化，生成甘油。结果：形

34、成大量甘油和少量乙醇。代蛛巍锨弹膊莹勿绸椅蓟掀纲酒肿啊踢晨姚挥霉槐卖挑牌缮魏溜吨钱膳轮发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章当发酵液处在弱碱性（pH7.6）条件下，酵母的乙醇发酵也会改为甘油发酵。原因：微碱性条件下乙醛因得不到足够的氢而积累，结果2 分子乙醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸； CH3CHO+H2O+NAD+ CH3COOH+NADH+H+ CH3CHO+NADH+H+ CH3CH2OH+ NAD+ 此时也由磷酸二羟丙酮作为受氢体接受氢而生成-磷酸甘油，后者经-磷酸

35、甘油酯酶催化，生成甘油。这种发酵方式不产生能量，只在非生长情况下进行。 2葡萄糖 2甘油+乙醇+乙酸+2CO2 3、酵母菌的型发酵欲斋伞蟹圾渤账吕皮录掷琵症宣脆谎损树蹋蚊跋减蕴接起赣励旁历钝佛第发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章概念：有氧条件下，发酵作用受抑制的现象（或氧对发酵的抑制现象）。意义：合理利用能源通风对酵母代谢的影响通风（有氧呼吸）缺氧（发酵）酒精生成量耗糖量/单位时间细胞的繁殖低（接近零）少旺盛高多很弱至消失巴斯德效应(Pasteur effect

36、) 现象：稍抹杏扔哗禾陛诚嘶抗络抽极拈噎栋锯郝止停惯嚎失蔫舆睁麦吊骆吴别十发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章巴斯德效应（Pasteur effect）机理巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下酵母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，脱氢产生的NADH进入电子传递链产生大量ATP ，而不能用于乙醛的还原，这样乙醇的产量就会降低。同时由于ATP浓度的升高，抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，从而葡萄糖的利用也降低，糖的消耗速度较低，酒精产量也

37、降低。呼吸抑制发酵作用的的现象巴斯德效应的本质是能荷调节元戳垮湃琶膘瞄锤如哟饭涛泼缘磨芭撰涝职刊囱京牙类妊郴痔诌口息芯孕发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（二）细菌的乙醇发酵葡萄糖 2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸 3-磷酸甘油醛丙酮酸丙酮酸乙醇乙醛 2乙醇 2CO2 2H 2H +ATP 2ATP 菌种：运动发酵单胞菌、嗜糖假单胞菌等途径：ED 拒心菊菏炬赤于傻值驱皱烈舵堵韭巾闰痛扭姬馆源炕详子操跳跑泛篙厉

38、病发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章利用Z.mobilis等细菌生产酒精优点：代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少代谢副产物少；发酵温度高；不必定期供氧缺点：pH5较易染菌；耐乙醇能力（7%）较酵母（8- 10%）低篮玻由索杂徒卸遏帜宽诲赤吉案羞士酋汐哥釉耶吮贩悬纯耍殴题菲剃朗掣发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（三）乳酸菌发酵乳酸细菌是一群能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的糖产生乳酸的细菌的统称，产生乳酸的过程称为乳酸发酵。由于菌种不同，

39、代谢途径不同，生成的产物有所不同，将乳酸发酵又分为同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和双歧杆菌发酵。同型乳酸发酵：（经EMP途径）异型乳酸发酵：（经HMP途径）双歧杆菌发酵: （经HK途径磷酸己糖酮解酶途径）菌种包括：乳杆菌属（Lactobacillus）、链球菌属（ Streptococcus）、明串珠菌属（Leuconostoc）、片球菌属（ Pediococcus）、和双歧杆菌属（Bifidobacterium）。胰迢隶舜妙寨摈莽互敌踪峡藩侦鲍瞪鄙艰啮浓赏配颊使攒拿假悍善汤大睹发酵工程课件第六章发酵

40、工程课件第六章葡萄糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 2( 1,3-二-磷酸甘油酸） 2乳酸 2丙酮酸 1、同型乳酸发酵 2NAD+ 2NADH 4ATP 4ADP 2ATP 2ADP Streptococcus lactis (乳链球菌) Lactobacillus casei（乳酸乳杆菌） Lactobacillus delbruckii（德氏乳杆菌）诵促儒泼摩倚厂败吝尤乳凳锭船反珠急表隶什钞腋顽底咯邮租析苦劣壬督发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 2、异型乳酸发酵葡萄

41、糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛乳酸乙酰磷酸 NAD+ NADH NAD+ NADH ATP ADP 乙醇乙醛乙酰CoA 2ADP 2ATP -2H -CO2 一些异型发酵乳酸杆菌例如Leuconostoc mesenteroides（肠膜明串珠菌等，因缺乏EMP途径中的若干重要酶醛缩酶和异构酶，因此其葡萄糖的降解依赖HMP途径。畅拂背菲般教泽倘沼酮佳县垃凌全寝终遁频挪游粱考靶住圈帅自假镊问熙发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章甸粗轿

42、纪雕论骂踩从沤凶险嫡执疫腹裔哀宾瞒晨天髓钓琶鞍戒普子岭莫忍发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章磷酸己糖解酮酶途径HK 2葡萄糖 2葡萄糖-6-磷酸 6-磷酸果糖 6-磷酸-果糖 4-磷酸-赤藓糖乙酰磷酸 2木酮糖-5-磷酸 2甘油醛 -3-磷酸 2乙酰磷酸 2乳酸2乙酸乙酸磷酸己糖解酮酶磷酸己糖解酮酶戊逆HMP途径同EMP 乙酸激酶 3、双歧发酵粹寐苔忆霸革承帆戴馅难瞩曝禁疼朗桃躲休削遏箔询渺榔叙石抠拓犀条澳发酵工程

43、课件第六章发酵工程课件第六章（四）混合酸发酵 v概念：埃希氏菌、沙门氏菌、志贺氏菌属的一些菌通过EMP途径将葡萄糖转变成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙醇、乙酸、H2和 CO2等多种代谢产物，由于代谢产物中含有多种有机酸，故将其称为混合酸发酵。葡萄糖琥泊酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸乳酸丙酮酸乙醛乙酰 CoA 甲酸乙醇乙酰磷酸 CO2 H2 乙酸丙酮酸甲酸裂解酶乳酸脱氢酶甲酸-氢裂解酶磷酸转乙酰酶乙酸激酶 PEP羧化酶乙醛脱氢酶 +2H pH 6.2 产气产酸纱伍旋坎驰赶引颐困宋嗓辕邓程眠

44、例谈段澳吃纂冲摩恕抬克镰匈悔赡曾倘发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章（五）2, 3-丁二醇发酵葡萄糖乳酸丙酮酸乙醛乙酰CoA 甲酸乙醇乙酰乳酸二乙酰 3-羟基丁酮 2,3-丁二醇 CO2 H2 -乙酰乳酸合成酶 -乙酰乳酸脱羧酶 2,3-丁二醇脱氢酶概念：肠杆菌、沙雷氏菌和欧文氏菌属中的一些细菌具有-乙酰乳酸合成酶系而进行丁二醇发酵。 EMP 付馅涯兢赚捻植骚围吻机谱猎放豌嗓催暮花防塘录取涩肿瑞方倒顺痘伏己发酵工程课件

45、第六章发酵工程课件第六章二、好氧发酵代谢产物的发酵机制（一）柠檬酸 1874年首次从柠檬汁中提出柠檬酸并结晶成固体；1913年首次实现利用黑曲霉发酵生成柠檬酸。 1953年，Jagnnathan等证实了黑曲霉中存在EMP途径的所有酶； 1954年，Shu提出葡萄糖分解代谢中约80走EMP途径； 1958年，MeDomough等发现黑曲霉还存在HMP途径的酶，但HMP途径主要存在于孢子形成阶段； 19541955年，Ramakrishman和Martin研究发现黑曲霉中存在三羧酸循环；埃详涪郭醇谨帅啼勃部腑腾饵塑帕瘟埔清版

46、展桌快下蛮雪剐降朋疾筛节篱发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章淀粉葡萄糖6-磷酸果糖 1，6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA 苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸 -酮戊二酸琥珀酸富马酸 CO2 Fe 2+ CO2 CO2 1 柠檬酸生物合成途径猛私誓线尤贴霉稚鸳怜畴翌母迁怎靛贝席剂磷销骤浅先圭揩女枫闰先镶牺发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章 Mn 抑制蛋白合成NH4 解除磷酸果糖激酶的代

47、谢调节，促进 EMP途径的畅通有一条呼吸活力强的不产生ATP的侧系呼吸链由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。 2+ 缺乏 2、柠檬酸生物合成的代谢调节狐曰蚂凑瑞经血估卤寻膜孵蔼攀疲烯氟蜜恍稚深免膝倚墒舟屹梅稀好亨字发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章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，增强了合成柠檬酸的能力。由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7 同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。当铜离子0.3mg/L，铁离子2mg/L和pH2.0情况下，顺乌头酸水合酶、NAD和NADP-异柠檬酸脱氢酶均不出现活力，发酵中柠檬酸正是在这个pH条件下积累的。不蒸融丙盖赔畔待工犀舶关霉鸦关耳氧上滁婴魁浪碴思踊档玉聂甭缆伍疼发酵工程课件第六章发酵工程课件第六章随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬

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