微生物代谢控制发酵第五章

2-磷酸甘油酸
ATP ADP
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
E3 教学ppt
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TCA
三 羧 酸 循 环 （ Tricarboxylic acid cycle ； TCA cycle）又柠檬酸循环（Citric Acid Cycle），是需 氧生物体内普遍存在的代谢途径，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（Krebs cycle）。
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H2C O
P
磷酸甘油醛
OP
OH
C O ⑦产能 C O ⑧异构
OH C O ⑨脱水
HCOH
HCOH
HH C O P
OH C O ⑩产能
CO P
OH CO CO
H2C O
1，3-二磷酸 甘油酸
P H2C O P
3-磷酸甘油酸
H 2 C OO HH
2教-学磷p酸pt甘油酸
C H2
磷酸烯醇 式丙酮酸
C H3
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
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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
生物素，又称为VH或VB7。是附有一个噻吩环的尿素
衍生物。
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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
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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。
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
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①活化
G
C H2O O
VI. 琥珀酰辅酶A 6. 琥珀酰辅酶A合成酶
VII. 琥珀酸 VIII. 延胡索酸
IX. L-苹果酸 X. 草酰乙酸
7. 琥珀酸脱氢酶 8. 延胡索酸酶
9. 苹果酸脱氢酶 10. 柠檬酸合成酶
复水合
H2O
氧化 脱羧
NAD+
氧化脱羧
NAD+
底物水平磷酸化
氧化 水合
CoA-SH
GDP Pi FAD+
氧化 加成
P
P OCH2O CH2OH
②异构
HO
③活化
葡萄糖 H O
6-磷酸葡萄糖
OH 6-磷酸果糖
6
1
P OCH2O CH2O P ④裂解
5 HO 2
1
H2C
2
C
Fra Baidu bibliotekOP
+ O ⑤异构
4
OH
3
3
磷酸二羟丙酮 H 2 C O H
P
⑥脱氢
P OCH2O CH2O P
HO
OH
4 HH C O 5
HCOH
1，6-二磷 酸果糖
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。
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分子
酶
反应类型
反应物/ 产物/
I. 柠檬酸
1. 乌头酸酶
脱水
辅酶
辅酶
H2O
乌头酸-II. 顺 III. 异柠檬酸 IV. 草酰琥珀酸 酮戊二酸-V. α
2. 乌头酸酶 3. 异柠檬酸脱氢酶 4. 异柠檬酸脱氢酶 5. α-酮戊二酸脱氢酶复合体
•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
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糖代谢的生物素调节
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（2）生物素的调节
生物素是羧化
O
酶的辅酶，它
C
本身就是一种B H N
NH
族维生素B7。
H 2C S
C H (C H 2)4C O O H
脱支酶
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磷酸化酶
G—1—P
6
海藻糖
乳糖
蔗糖
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半乳糖 甘露糖
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糖酵解途径（EMP） 双磷酸己糖途径（HDP）
CO2固定作用 伍德-沃克曼反应 三羧酸循环（TCA） 柠檬酸循环 克雷布斯循环
单磷酸己糖途径（HMP） 磷酸戊糖循环（PP环）
ED途径 2-酮-3脱氧-6-磷酸葡萄糖酸 裂解途径
丙1酮5 酸
E1
Glu
G-6-P
ATP ADP
F-6-P E2 F-1, 6-2P
ATP ADP
途糖 径酵
解 的 代 谢
E1:己糖激酶
磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛
NAD+
E2: 6-磷酸果糖激酶
NADH+H+
E3: 丙酮酸激酶
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
ATP
乳酸
3-磷酸甘油酸
NAD+ NADH+H+
第六节 抗生素发酵的代谢与控制 抗生素的基本合成途径、关键酶、调控措施。
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第一节 糖代谢与控制
淀粉——葡萄糖
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α-淀粉酶及β-淀粉酶水解支链淀粉的示意图
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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α1，6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-P
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乙醛酸循环
“三羧酸循环”
CH 2 OH
O
HH
H
HO OH H OH
H
OH
有氧情况
CO2 + H2O
“乙醛酸循环”
好氧
生物
“糖酵解” 丙酮酸
缺氧情况 “乳酸发酵”
乳酸
葡
不需氧
厌氧 “乳酸发酵”、“乙醇发酵”
萄
生物
乳酸或乙醇
糖
“磷酸戊糖途径”
需氧
CO2 + H2O
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微生物代谢控制发酵
王腾飞
wangtengfei1981@163.com
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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
NAD+
NADH+H+
NADH+H+
CO2
GTP CoA-SH FADH2
NADH+H+
XI. 乙酰辅酶A
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糖代谢的能荷调节
能 荷 A=TP + 0.5ADP ATP (Energy charge) + 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