发酵生理第二部分---微生物的代谢.ppt

第二部分 微生物的代谢 生物大分子降解为小分子 代谢中间体---丙酮酸 TCA环 发酵与呼吸 代谢中能量的释放与利用 合成代谢 次级代谢与调节 代谢控制发酵 发酵工艺基础知识 生物大分子分解 微生物发酵基质主要包括淀粉、蛋白质、纤维素、果胶、核酸、脂类等 评价 优点：工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快。 缺点： （1）副产物多，影响糖液纯度，一般DE值只有90％左右。 （2）对淀粉原料要求严格，不能用粗淀粉，只能用纯度较高的精制淀粉。 3、果胶 半乳糖醛酸以a-1，4糖苷键形成的直链高分子化合物，，常带有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、海藻糖、芹菜糖等组成的侧链，游离的羧基部分或全部与钙、钾、钠离子，特别是与硼化合物结合在一起 葡萄糖 丙酮酸 CO2和H2O 微生物小分子代谢的中间体—丙酮酸 需要掌握的知识 发酵 (fermentation),呼吸作用,氧化磷酸化, 底物水平磷酸化,新陈代谢,同型乳酸发酵, 异型乳酸发酵,双歧杆菌发酵 葡糖分解为丙酮酸的途径 EMP途径特点、关键酶 HMP途径的重要意义、关键酶 ED途径的特点、关键酶 磷酸己糖酮解途径的特点、关键酶 TCA循环的重要特点 单糖分解为丙酮酸的四（五）种途径 研究问题：代谢流分析 Metabolic flux analysis is an analysis technique similar to Flux Balance Analysis used to determine the rate at which a metabolite is produced during a bioprocess. Metabolic flux analysis (MFA) is widely used to quantify metabolic pathway activity 代谢物流分析是代谢工程的重要分析技术，通过计算各种途径的活性，尤其与代谢物的生产研究有关途径的定量，使尽可能多的碳从基质流向代谢产物。 微生物能在不同条件下对不同物质或基本相同的物质进行不同的发酵，不同微生物对不同物质发酵可以得到不同的产物；不同微生物对同一物质进行发酵，或同一微生物在不同条件下进行发酵都可以得到不同的产物，所有这些都取决于微生物自身的代谢特点和发酵条件。 细菌的乙醇发酵 菌种：运动发酵单胞菌等 途径：ED 酵母菌（在pH3.5-4.5时）的乙醇发酵 ~脱氢酶 ~脱羧酶 丙酮酸 乙醛 乙醇 通过EMP途径产生乙醇，总反应式为： C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP 当发酵液处在碱性条件（PH7.6）下，酵母的乙醇发酵会改为第三型发酵（甘油发酵）。 原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，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+ （五） TCA循环 TCA循环在微生物代谢中的枢纽地位 乙醛酸循环（TCA支路） 关键酶：异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶。 二碳化合物（乙酸）的同化，葡萄糖通过抑制异柠檬酸裂解酶而抑制乙醛酸循环 普遍存在于好氧微生物，（乙酰CoA合成酶） 甘油酸途径 甘氨酸、乙醇酸和草酸 另一种利用二碳化合物的途径，提供TCA中间产物 由乙醛酸生成甘油的途径。特征酶 乙醛酸连接酶，羟基丙酸半醛还原酶 其他TCA中间产物来源 一、 有氧呼吸 是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环 特点：在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子传递体，如NAD,FAD,辅酶Q和各种细胞色素组成）最后才传递到氧。 由此可见， TCA循环与电子传递是有氧呼吸中两个主要的产能环节。 原核微生物呼吸链的特点 电子供体多样。除了葡萄糖或其他有机基质外、分子氢、硫等无机元素，Fe2+、NH4+、 NO2-等无机离子也可用作电子供体； 电子受体多样。除了分子氧外，可用作最终电严受体的还有N03-、NO2—、NO—、SO42-、S2-、CO32-等，甚至延胡索酸、甘氨酸、二甲亚砜和氧化三甲亚胺等有机化合物 细胞色素种类多样。有各种类型细胞色素，如a、