微生物发酵机理

会计学1微生物发酵机理微生物发酵机理2第一节 厌氧发酵产物的合成机制第2页/共72页3有氧分解（柠檬酸、氨基酸、抗生素等）厌氧分解（酒精、乳酸、丙酮、丁醇等）第3页/共72页4第4页/共72页5第5页/共72页6第6页/共72页7第7页/共72页8第8页/共72页91.亚硫酸盐法甘油发酵 （酵母菌的II型发酵）第9页/共72页102.碱法甘油发酵 （酵母菌的III型发酵）第10页/共72页11第11页/共72页12第12页/共72页13葡萄糖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+ NADHNAD+ NADHATP ADP乙醇 乙醛 乙酰CoA2ADP 2ATP-2H-CO2第13页/共72页14两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产乳酸的途径 第14页/共72页15发酵类型发酵类型途径途径产物产物菌种代表菌种代表同型乳酸同型乳酸发酵发酵EMPEMP乳酸乳酸保加利亚乳杆保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌、乳酸链球菌菌异型乳酸异型乳酸发酵发酵HMPHMP双歧双歧乳酸、乙酸、乳酸、乙酸、乙醇、乙醇、CO2CO2等等肠膜明串珠菌、肠膜明串珠菌、短乳杆菌、双短乳杆菌、双歧杆菌等歧杆菌等第15页/共72页16第16页/共72页17第17页/共72页18第18页/共72页19第19页/共72页20第二节 好氧发酵产物合成机制第20页/共72页21 柠檬酸的工业发酵 1.柠檬酸生物合成途径 第21页/共72页22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苹果酸顺乌头酸异柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2Fe2+CO2CO2 存在两个CO2固定系统（需Mg2、K）第22页/共72页23第23页/共72页24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草酰乙酸柠檬酸CO2CO2CO2NH4+PiK+AMPATP第24页/共72页25第25页/共72页26第26页/共72页27外加草酰乙酸选育回补途径旺盛的菌种第27页/共72页28柠檬酸的积累机制归纳：Mn抑制蛋白合成NH4解除磷酸果糖激酶的代谢调节，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+ 缺乏第28页/共72页29第29页/共72页30第30页/共72页31第31页/共72页32 2 热醋酸梭菌生产醋酸 热醋酸梭菌在发酵糖类时，由糖到醋酸一步完成，该菌没有氢化酶活性，不能利用氢气。可以将CO2还原为醋酸。 CO2是通过甲酰四氢叶酸（THF）和类咕啉蛋白形成醋酸的。 C6H12O6 +2H2O 2CH3COOH+2CO2+8H+8e 2CO2+8H+8e CH3COOH+ 2H2O 净反应C6H12O6 3CH3COOH优点：转化率高，严格厌氧，还可以利用戊糖。 但这种方法发酵时需中和剂，因此只适合于醋酸盐。第32页/共72页33衣康酸晶体第33页/共72页34第34页/共72页35第35页/共72页36第36页/共72页37第37页/共72页38生物素油酸表面活性剂其作用是引起细胞膜的脂肪成分的改变，尤其是改变油酸的含量，从而改变细胞膜通透性一二 青霉素：抑制细胞壁的合成第38页/共72页39D-苏氨酸L-苏氨酸-酮基丁酸L-异亮氨酸L-苏氨酸脱氢酶反馈抑制D-苏氨酸脱氢酶第39页/共72页404.降低反馈作用物的浓度： 利用营养缺陷型突变株 第40页/共72页41第41页/共72页42(二 )谷氨酸 发酵机制第42页/共72页43第43页/共72页44第44页/共72页45第45页/共72页461.苏氨酸结构类似物抗性突变株(AHV)；2.多重营养缺陷型突变株（Met-、Lys-、Ile-)高丝氨酸脱氢酶天冬氨酸激酶第46页/共72页471.高丝氨酸缺陷型突变株(Hom-)；2.抗性结构类似物突变株第47页/共72页48天冬氨酸激酶高丝氨酸-O-转乙酰酶高丝氨酸脱氢酶1.抗蛋氨酸结构类似物突变株 ； 2.抗苏氨酸结构类似物突变株和抗赖氨酸结构类似物突变株 第48页/共72页49 添加前体发酵法 直接发酵法 添加前体物，解除抑制：D-苏氨酸、-氨基丁酸第49页/共72页501.切断支路代谢，选育异亮氨酸、亮氨酸、生物素缺陷型突变株；2.解除异亮氨酸、缬氨酸合成酶系的反馈阻遏；3.解除缬氨酸对-乙酰乳酸合成酶的反馈抑制 第50页/共72页51第51页/共72页52第52页/共72页53第53页/共72页54（二）嘌呤核苷酸的代谢调节机制PRPP转酰胺酶第54页/共72页55第55页/共72页56第56页/共72页57第57页/共72页58第58页/共72页59第59页/共72页60第60页/共72页61受DNA控制的酶合成调节机制酶的诱导酶的阻遏终点产物的阻遏分解产物的阻遏酶活性的调节机制终产物的抑制或活化利用辅酶的酶活调节酶原的活化和潜在酶的活化细胞通透性的调节微生物的代谢调节机制第61页/共72页62组成酶： 不依赖于酶底物或类似物的存在而合成 如葡萄糖转化为丙酮酸过程中的各种酶诱导酶：依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成 如大肠杆菌乳糖利用酶1.诱导调节第62页/共72页63反馈阻遏：作用于基因水平，控制酶的合成量，是终产物抑制生物合成途径中的一种或多种酶形成的调节过程。反馈抑制：作用于分子水平，控制酶的活性，是合成途径的终点产物抑制该过程中第一步酶的活性作用。2.反馈调节第63页/共72页64第64页/共72页65直接作用：磷酸盐自身影响抗生素合成间接作用：磷酸盐调节细胞内其他效应剂，进而影响抗生素的合成第65页/共72页66第66页/共72页67次级代谢产物的合成过程可以概括为如下模式：第67页/共72页68第68页/共72页69 大环内酯类抗生素是以一个大环内酯为母核，通过糖苷键与糖分子连接的一类有机化合物。 如红霉素、螺旋霉素、麦迪霉素等。第69页/共72页70红霉内酯的生物合成第70页/共72页71氨基糖苷类抗生素 链霉素的3个亚单位的碳架直接来源于D-葡萄糖，胍基碳原子部分来自于D-葡萄糖的降解产物第71页/共72页72感谢您的观看！第72页/共72页