代谢控制发酵-第二章 微生物的细胞代谢(二)
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第一章:微生物代谢小结:1、能量代谢是生物新陈代谢的核心2、化能异养微生物的生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢3个阶段,依据受体的不同将生物氧化分为三种:呼吸、无氧呼吸和发酵3、化能自养微生物利用无机氧化获得ATP,产能少,生长得率极低4、字样微生物通过光和磷酸化获得ATP,包括循环光合酸化、分循环光和磷酸化和紫膜光合磷酸化三种5、微生物具有固氮作用复习题:1、名词解释:生物氧化:在生物体内,从代谢物脱下的氢及电子﹐通过一系列酶促反应与氧化合成水﹐并释放能量的过程。
有氧呼吸:微生物在降解底物过程中,将释放出电子传给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体,在经电子传递系统传给外源电子受体,以分子氧作为最终电子受体,从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程无氧呼吸:微生物在降解底物过程中,将释放出电子传给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体,在经电子传递系统传给外源电子受体,以氧化型化合物作为最终电子受体,从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程发酵:是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物,同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。
电子传递链(呼吸链):多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。
生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢,大多由辅酶接受,这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链,逐步传送到氧分子而生成水。
此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。
植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子,完成光合作用中水分解出氧,形成NADPH的过程。
光和磷酸化(循环/非循环):一种存在于厌氧光合细菌中的利用光能产生ATP的磷酸化反应,由于它是一种在光驱动下通过电子的循环式传递而完成的磷酸化,故称循环光合磷酸化。
生物固氮:生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。
自生/共生/联合固氮菌:自生固氮菌:独立进行固氮,但并不将氨释放到环境中,而是合成氨基酸;固氮效率较低。
代谢控制发酵的原理及应用1. 引言发酵作为一种重要的工业生产过程,广泛应用于食品工业、制药工业、化工工业等领域。
控制发酵过程中的代谢反应是提高发酵产物得率和质量的关键。
本文将介绍代谢控制发酵的原理及其在实际应用中的意义。
2. 代谢控制发酵的原理2.1 代谢途径代谢途径是细胞内各种代谢酶反应所组成的网络。
通过对代谢途径进行控制,可以实现对发酵过程中代谢产物的合成与降解的调控。
•代谢途径的分类:–糖代谢途径:通过调节糖酵解和糖异生途径的活性,实现对碳源代谢的控制。
–脂肪代谢途径:调节脂肪酸合成和降解途径,影响发酵产物的合成。
–氨基酸代谢途径:调控氨基酸的合成和降解,影响蛋白质合成和产物生成。
–核苷酸代谢途径:控制DNA和RNA的合成,对生物体的生长和发育起到重要作用。
2.2 代谢调控策略代谢调控策略是通过对代谢途径内关键酶的调控,实现对代谢产物合成和降解速率的调控。
•调控策略的分类:–底物浓度调控:通过调节底物浓度,影响酶催化反应速率,进而控制代谢产物的生成。
–反馈抑制:通过代谢产物对酶活性的抑制,调节代谢途径内各个酶的活性,从而控制代谢产物的生成。
–遗传调控:通过改变生物体内部基因表达水平,调节代谢途径内酶的含量,进而影响代谢产物的合成速率。
–外部条件调控:例如温度、pH值等环境条件的调控,对代谢产物合成有重要影响。
3. 代谢控制发酵的应用3.1 食品工业在食品工业中,利用代谢控制发酵技术可以实现食品添加剂、发酵食品等的生产。
•食品添加剂的生产:通过控制微生物发酵过程中的代谢途径和代谢产物的合成,可以高效生产食品添加剂,如谷氨酰胺、谷氨酰胺钠等。
•发酵食品的生产:利用代谢控制发酵技术,可以生产出口感好、品质优良的发酵食品,如酸奶、面包等。
3.2 制药工业代谢控制发酵技术在制药工业中有着广泛应用。
•抗生素的生产:通过调控微生物发酵过程中底物浓度、代谢途径和酶活性,可提高抗生素的产量和质量。
•生物药物的生产:通过遗传调控和代谢途径调控,可以实现生物药物的高效合成,如重组人胰岛素和重组人生长激素等。