好氧发酵机制优质课件.ppt

1、好氧发酵机制第一节第一节 有机酸发酵机制有机酸发酵机制柠檬酸的发酵机制柠檬酸的发酵机制磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸衣康酸衣康酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索延胡索 酸酸葡萄糖葡萄糖苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙醛酸乙醛酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A123316451567891012111413TCA循环与乙醛酸循环循环与乙醛酸循环柠檬酸柠檬酸脱氢酶脱氢酶ATP降低降低限速反应限速反应异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶延胡索延胡索酸酶酸酶ATP

2、抑制抑制抑制抑制AMP激活激活激活激活关键酶关键酶-酮戊二酮戊二酸脱氢酶酸脱氢酶异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸衣康酸衣康酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸葡萄糖葡萄糖苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙醛酸乙醛酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A123316451567891012111413TCA循环与乙醛酸循环循环与乙醛酸循环反馈抑制反馈抑制苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶CO2参与嘌呤和嘧啶的合成参与嘌呤和嘧啶的合成脂肪酸脂肪酸天冬氨酸天冬氨酸参

3、与蛋白参与蛋白质合成质合成参与蛋白参与蛋白质合成质合成丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶葡萄糖葡萄糖苹果酸苹果酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸顺乌头酸顺乌头酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoACO2柠檬酸的生物合成途径柠檬酸的生物合成途径实现柠檬酸积实现柠檬酸积累：累：一、设法阻断代谢一、设法阻断代谢途径，实现柠檬酸途径，实现柠檬酸的积累的积累二二、代谢途径被阻、代谢途径被阻断部位之后的产物，断部位之后的产物，必须有适当的补充必须有适当的补充机制机制CO2ATPADPCO2ADPATP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸羧化酶羧化酶丙酮丙酮酸羧酸羧化酶化酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶抑制剂抑制

4、剂阻断阻断柠檬酸积累的代谢调节柠檬酸积累的代谢调节 糖酵解糖酵解及丙酮酸代谢的调节及丙酮酸代谢的调节 黑曲霉在缺锰的培养基中培养时，可提高黑曲霉在缺锰的培养基中培养时，可提高 NH4+浓度，高浓度浓度，高浓度NH4+可有效解除可有效解除ATP、柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制。柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制。三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节 及时补加草酰乙酸及时补加草酰乙酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸ATPADP果糖果糖-6-磷酸磷酸ATPADPMg2+果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸二羟丙酮二羟丙酮磷酸磷酸2Pi1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2ADP2ATP3-磷酸

5、甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2H2OMg2+磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2ATP2ADP烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸2CO2乙醛乙醛+2H+2NAD+2(NADH+H+)+2H+乙醇乙醇糖酵解和酒精发酵的全过程糖酵解和酒精发酵的全过程磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶AMP无机磷无机磷NH4+活化活化抑制抑制解除解除柠檬酸柠檬酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸衣康酸衣康酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸葡萄糖葡萄糖苹果酸苹果酸草酰乙酸

6、草酰乙酸乙醛酸乙醛酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A123316451567891012111413TCA循环与乙醛酸循环循环与乙醛酸循环CO2乌头酸乌头酸脱羧酶脱羧酶n衣康酸及其酯类是制造合成树脂、合成衣康酸及其酯类是制造合成树脂、合成纤维、塑料、柠檬酸、离子交换树脂、纤维、塑料、柠檬酸、离子交换树脂、表面活性剂和高分子鳌合剂等的良好添表面活性剂和高分子鳌合剂等的良好添加剂和单体原料。加剂和单体原料。n作为交联剂和乳化剂，添加作为交联剂和乳化剂，添加1%1%5%5%时，时，生产的苯乙烯生产的苯乙烯-丁二烯共聚物是质轻、易丁二烯共聚物是质轻、易塑、绝缘、防水、抗蚀性均好的塑料和塑、绝缘、防水、抗蚀性均好

7、的塑料和涂料。涂料。n衣康酸和丙烯酸的共聚物是一种高分子衣康酸和丙烯酸的共聚物是一种高分子鳌合剂，用作水处理中的除垢剂，对防鳌合剂，用作水处理中的除垢剂，对防止碱性钙、镁垢的形成非常有效。止碱性钙、镁垢的形成非常有效。nBentley学说学说nShimi学说学说1.5葡萄糖葡萄糖EMP3乙醇乙醇乙酸乙酸琥珀酸琥珀酸衣康酸衣康酸第二节第二节 氨基酸发酵机制氨基酸发酵机制氨基酸发酵的代谢控制氨基酸发酵的代谢控制n控制发酵的环境条件控制发酵的环境条件n氨基酸发酵受菌种的生理特征和环氨基酸发酵受菌种的生理特征和环境条件的影响。境条件的影响。n控制细胞渗透性控制细胞渗透性n通过改变细胞渗透性，实现谷氨酸

8、通过改变细胞渗透性，实现谷氨酸的积累。的积累。n控制旁路代谢控制旁路代谢D-苏氨酸苏氨酸L-苏氨酸苏氨酸-酮基丁酸酮基丁酸L-异亮氨酸异亮氨酸L-L-苏氨酸苏氨酸脱氢酶脱氢酶反馈抑制反馈抑制D-D-苏氨酸苏氨酸脱氢酶脱氢酶 降低反馈作用物的浓度降低反馈作用物的浓度n控制反馈作用物浓度是克服反馈抑制和控制反馈作用物浓度是克服反馈抑制和阻遏，使氨基酸的生物合成反应能顺利阻遏，使氨基酸的生物合成反应能顺利进行的一种手段进行的一种手段n消除终产物的反馈抑制与阻遏消除终产物的反馈抑制与阻遏n通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行方法来进行n促进促进ATP的积累，以

9、利于氨基酸的生物的积累，以利于氨基酸的生物合成合成葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖NADPHNADPH2 2乙酰辅酶乙酰辅酶A A6-6-磷酸果糖磷酸果糖6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-5-磷酸核糖磷酸核糖3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸COCO2 2异柠檬酸异柠檬酸COCO2 2草酰乙酸草酰乙酸顺乌头酸顺乌头酸COCO2 2乳酸乳酸NADNAD+NADHNADH2 2柠檬酸柠檬酸NADPNADP+COCO2 2NADHNADH2 2NADNAD+草酰琥珀酸草酰琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸谷氨酸谷氨酸N

10、ADPHNADPH2 2NADPNADP+NADPNADP+NADPHNADPH2 2乙醛酸乙醛酸乙酰辅酶乙酰辅酶A ACOCO2 2COCO2 2葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径径EMPEMP途径途径HMPHMP途径途径TCA循环循环乙醛酸循环乙醛酸循环谷氨酸发酵机制谷氨酸发酵机制天冬氨酸天冬氨酸磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶第二节 氨基酸发酵机制TCA循环与乙醛酸循环在多数情况下，增加前体是有效的。AMP+ATP 2ADP碳分解代谢产物调节:是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶影响谷氨酸产生菌细胞膜通透

11、性的物质乙酰CoA，NADPH从菌体生化代谢方面分析消除终产物的反馈抑制与阻遏（pH值58，NH4+过多）（通风过量，转速过快）次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。第一节 有机酸发酵机制柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制。第一节 有机酸发酵机制niger）和青霉（penicillium）均可以发酵葡萄糖为葡萄糖酸通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制TCA循环与乙醛酸循环鸟氨酸、瓜氨鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制酸、精氨酸发酵机制谷氨酸谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸N-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸-半醛半醛N-乙酰鸟氨酸

12、乙酰鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精胺琥珀酸精胺琥珀酸精氨酸精氨酸负反馈控制负反馈控制N-乙酰谷乙酰谷氨酸激酶氨酸激酶Arg-Cit-谷氨酸产生菌因环境条件变化而引起的发酵转换谷氨酸产生菌因环境条件变化而引起的发酵转换环境因子环境因子发发 酵酵 产产 物物 转转 换换溶解氧溶解氧谷氨酸谷氨酸乳酸和琥珀酸乳酸和琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸（通气不足）（通气不足）（适中）（适中）（通风过量，转速过快）（通风过量，转速过快）NH4+酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺（适量）（适量）（缺乏）（缺乏）（过量）（过量）pH值值谷氨酰胺，谷氨酰胺，N-乙酰谷酰胺乙酰谷酰胺谷氨酸谷氨酸（pH值值58，NH

13、4+过多）过多）（中性或微碱性）（中性或微碱性）磷酸磷酸缬缬 氨氨 酸酸谷氨酸谷氨酸（高浓度磷酸盐）（高浓度磷酸盐）（磷酸盐适中）（磷酸盐适中）生物素生物素乳酸或琥珀酸乳酸或琥珀酸谷氨酸谷氨酸（过量）（过量）（限量）（限量）影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质生物素生物素油酸油酸表面活性剂表面活性剂其作用是引起细胞膜的脂肪其作用是引起细胞膜的脂肪成分的改变，尤其是改变油成分的改变，尤其是改变油酸的含量，从而改变细胞膜酸的含量，从而改变细胞膜通透性通透性一一二：青霉素：抑制细胞壁的合成二：青霉素：抑制细胞壁的合成O=CHNNHHC CHH2CCSH（CH2）4CN

14、HBCCP赖氨酸残基赖氨酸残基生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白（biotin carboxyl carrier protein BCCP）生物素生物素O=HOH+H2OATPADPCO2生物生物素羧素羧化酶化酶-酶酶O=CNNHHC CHH2CCSH（CH2）4CO=NHO=C-OBCCP-羧基生物素羧基生物素 BCCP-羧基生物素在转羧酶作用下，形羧基生物素在转羧酶作用下，形成丙二酰成丙二酰CoA 丙二酰丙二酰CoA与乙酰与乙酰CoA缩合并脱羧，生缩合并脱羧，生成丁酰成丁酰CoA，如此反复进行合成高级脂，如此反复进行合成高级脂肪酸，再合成磷脂肪酸，再合成磷脂 生物素不足时，就抑制了不饱和

15、脂肪酸生物素不足时，就抑制了不饱和脂肪酸的生成，从而影响了磷脂的生成，导致的生成，从而影响了磷脂的生成，导致磷脂含量不足，使细胞膜结构不完全，磷脂含量不足，使细胞膜结构不完全，从而提高细胞膜的通透性从而提高细胞膜的通透性n表面活性剂对不饱和脂肪酸的生物合成表面活性剂对不饱和脂肪酸的生物合成有拮抗作用，从而抑制不饱和脂肪酸的有拮抗作用，从而抑制不饱和脂肪酸的生物合成，导致形成磷脂含量不足的不生物合成，导致形成磷脂含量不足的不完全细胞膜，从而解除了细胞膜对谷氨完全细胞膜，从而解除了细胞膜对谷氨酸渗透的屏障，使谷氨酸易于排出胞外酸渗透的屏障，使谷氨酸易于排出胞外CH2OHOCH2OHOOOCH3-C

16、H-C=ONHC CH3HC=ONHCH-OOC（CH2）2C=OC=ONHC(CH2)4HOHNHC=OCH3NHC=OCH3L-AlaD-GluNH3+NHCCH3HC=OL-LysD-Ala（Gly）5NAMNAG肽聚糖结构肽聚糖结构NHNAGNAMNAGNAML-alaD-gluD-alaL-alaD-gluD-alagly5gly5NAGNAMNAGNAML-alaD-gluDAPAD-alaL-alaD-gluDAPAD-alagly5gly5NAGNAMNAGNAML-alaD-gluDAPAD-alaL-alaD-gluDAPAD-alaNAGNAMNAGNAML-alaD-g

17、luDAPAD-alaL-alaD-gluDAPAD-alagly5gly5细胞壁的粘多肽结构细胞壁的粘多肽结构D-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-alaD-ala谷氨酸谷氨酸N-乙酰谷氨酸乙酰谷氨酸N-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸N-乙酰谷氨酸半缩醛乙酰谷氨酸半缩醛N-乙酰鸟氨酸乙酰鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酸精氨酸反馈抑制反馈抑制天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酰胺磷酸天冬氨酰胺磷酸天冬氨酸半缩醛天冬氨酸半缩醛高丝氨酸高丝氨酸苏氨酸苏氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨天冬氨酸激酶酸激酶协同反协同反馈抑制馈抑制糖类脂类氨基酸和核苷酸之间

18、的代谢联系次级代谢产物：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸衣康酸及其酯类是制造合成树脂、合成纤维、塑料、柠檬酸、离子交换树脂、表面活性剂和高分子鳌合剂等的良好添加剂和单体原料。TCA循环与乙醛酸循环次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。生物素不足时，就抑制了不饱和脂肪酸的生成，从而影响了磷脂的生成，导致磷脂含量不足，使细胞膜结构不完全，从而提高细胞膜的通透性鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制第二节 氨基酸发酵机制降低反馈作用物的浓度一般都产生结构上相类似的多种副组分嘌呤核苷酸的代谢调节AMP+ATP 2ADP（通风过量，转速过快）降低反馈

19、作用物的浓度初级代谢产物：是指微生物产生的、生长和繁殖所必需的物质。碳分解代谢产物调节:是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节TCA循环与乙醛酸循环消除终产物的反馈抑制与阻遏受DNA控制的酶合成调节机制嘌呤核苷酸的生物合成途径嘌呤核苷酸的生物合成途径全合成途径全合成途径补救途径补救途径 嘌呤核苷酸的代谢调节嘌呤核苷酸的代谢调节葡萄糖葡萄糖5-磷酸磷酸核糖核糖ATPATPADPADPMgMg2+2+，HPOHPO4 42-2-PRPPPRPP合成酶合成酶磷酸核糖焦磷酸磷酸核糖焦磷酸（PRPP）谷氨酰胺谷氨酰胺+H2O谷氨酸谷氨酸+HP2O73-5-磷酸核糖酸磷酸核糖酸（P

20、RA）Mg2+GAR合成酶合成酶甘氨酸甘氨酸ATPADP+Pi甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸（GAR）N10-甲酰甲酰THFAH2OTHFA甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸（FGAR）磷酸核糖甘氨酰磷酸核糖甘氨酰胺转甲酰酶胺转甲酰酶GlnH2OGLUADPATP+Pi甲酰甘氨甲酰甘氨咪核苷酸咪核苷酸（FGAM）Mg2+K+ATPADP+Pi5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸（AIR）CO2AIR羧化酶羧化酶5-氨基氨基-4-甲甲酸咪唑核苷酸酸咪唑核苷酸（CAIR）5-氨基氨基-4-（N-琥珀基）琥珀基）甲酰胺核苷酸甲酰胺核苷酸（CAIR)ASPATPADP+PiMg2+SAICAR合成酶合成酶

21、延胡索酸延胡索酸腺苷酸琥珀腺苷酸琥珀酸裂解酶酸裂解酶5-氨基氨基-4-氨甲氨甲酰咪唑核苷酸酰咪唑核苷酸（AICAR）5-甲酰胺基咪唑甲酰胺基咪唑-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸（FAICAR）N10-甲甲酰酰THFAH2OIMP环化环化脱水酶脱水酶次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸(IMP)THFAPRPP转酰胺酶转酰胺酶GMP、IMPAMP、GDP、ADPIMP腺苷琥珀酸腺苷琥珀酸（SAMP）SAMP裂解酶裂解酶延胡索酸延胡索酸AMPSAMP合成酶合成酶GDP+PiGTP+天冬氨酸天冬氨酸黄嘌呤黄嘌呤核苷核苷-磷酸磷酸（XMP）NAD+NADH鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸（GMP）GMP还原酶还原酶XM

22、P氨化酶氨化酶谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸+AMP+PPi+ATP+H2OAMP脱氨酶脱氨酶IMP脱氢酶脱氢酶ADPATPGDPGTPPRPP谷氨酰胺谷氨酰胺PRAAICAR谷氨酸谷氨酸PRATP咪唑甘油磷酸咪唑甘油磷酸组氨酸组氨酸嘌呤核苷酸的代谢调节嘌呤核苷酸的代谢调节抗生素发酵机制抗生素发酵机制n次级代谢产物及特征次级代谢产物及特征n初级代谢产物：是指微生物产生的、生初级代谢产物：是指微生物产生的、生长和繁殖所必需的物质。长和繁殖所必需的物质。n次级代谢产物：是指由微生物产生的，次级代谢产物：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质与微生物生长和繁殖无关的一类物质n次级代谢产物

23、的特征：次级代谢产物的特征：次级代谢产物是由微生物产生的，不参次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。与微生物的生长和繁殖。次级代谢产物的生物合成是与初级代谢次级代谢产物的生物合成是与初级代谢产物合成无关的遗传物质有关产物合成无关的遗传物质有关次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期（养增殖期（trophophase）和生产期）和生产期（idiophase）一般都产生结构上相类似的多种副组分一般都产生结构上相类似的多种副组分生产能力受微量金属离子和磷酸盐等无生产能力受微量金属离子和磷酸盐等无机离子的影响。机离子的影响。次级代谢酶的底物特异性在

24、某种程度上次级代谢酶的底物特异性在某种程度上是比较广泛的。是比较广泛的。培养温度过高或菌移植次数过多，会使培养温度过高或菌移植次数过多，会使抗生素的生产能力下降抗生素的生产能力下降次级代谢中与一个酶相对应的底物和产次级代谢中与一个酶相对应的底物和产物也可以成为其他酶的底物物也可以成为其他酶的底物在多数情况下，增加前体是有效的。在多数情况下，增加前体是有效的。n生物合成抗生素与初级代谢的关系生物合成抗生素与初级代谢的关系n从菌体生化代谢方面分析从菌体生化代谢方面分析次级代谢产物是以初级代谢产物为母体次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的衍生出来的从遗传代谢方面分析从遗传代谢方面分析 次级代

25、谢产物除与初级代谢产物一样受次级代谢产物除与初级代谢产物一样受核内核内DNA的调剂控制外，还受到与初级的调剂控制外，还受到与初级代产物合成无关的遗传物质的控制。代产物合成无关的遗传物质的控制。葡萄糖葡萄糖丙糖丙糖丙酮酸丙酮酸乙酸乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸次级代谢产物次级代谢产物天冬氨酸天冬氨酸次级代次级代谢产物谢产物CO2CO2甲羟戊酸甲羟戊酸焦磷酸异戊酯焦磷酸异戊酯萜萜甾体甾体甾体甾体丙二酸丙二酸丙氨酸丙氨酸聚酮体聚酮体脂肪酸脂肪酸次级代谢产物次级代谢产物缬氨酸缬氨酸丝氨酸丝氨酸甘氨酸甘氨酸次级代谢产物次级代谢产物氨基糖苷类氨基糖苷类抗生素糖苷部分抗生素糖

26、苷部分戊糖戊糖莽草酸莽草酸丁糖丁糖芳基次级芳基次级代谢产物代谢产物芳基芳基氨基酸氨基酸次级代次级代谢产物谢产物核苷类核苷类抗生素抗生素CO2CO2生物甲基化生物甲基化次级代谢产物次级代谢产物C1CO2CO2核苷核苷niger）和青霉（penicillium）均可以发酵葡萄糖为葡萄糖酸从菌体生化代谢方面分析第一节 有机酸发酵机制次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质BCCP-羧基生物素在转羧酶作用下，形成丙二酰CoAADP+Pi ATPMg2+，HPO42-TCA循环与乙醛酸循环一、设法阻断代谢途径，实现柠檬酸的积累N-乙酰谷氨酸-半醛糖代谢与脂类代谢的相

27、互联系次级代谢产物的生物合成是与初级代谢产物合成无关的遗传物质有关通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行黑曲霉在缺锰的培养基中培养时，可提高通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行消除终产物的反馈抑制与阻遏次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。衣康酸及其酯类是制造合成树脂、合成纤维、塑料、柠檬酸、离子交换树脂、表面活性剂和高分子鳌合剂等的良好添加剂和单体原料。次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。n抗生素生产菌的主要代谢调节机制抗生素生产菌的主要代谢调节机制受受DNA控制的酶合成调节机制控制的酶合成调节机制酶的诱导酶的诱导酶的阻遏酶的阻遏终点产物的

28、阻遏终点产物的阻遏分解产物的阻遏分解产物的阻遏酶活性的调节机制酶活性的调节机制终产物的抑制或活化终产物的抑制或活化利用辅酶的酶活调节利用辅酶的酶活调节酶原的活化和潜酶的活化酶原的活化和潜酶的活化细胞通透性的调节细胞通透性的调节n诱导调节诱导调节n反馈调节反馈调节n碳、氮及其代谢产物的调节碳、氮及其代谢产物的调节碳分解代谢产物调节碳分解代谢产物调节:是指能迅速被利用是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节中的酶的调节反馈阻遏：作用于基因水平反馈阻遏：作用于基因水平反馈抑制：作用于分子水平反馈抑制：作用于分子水平氮代谢的调节：是指迅速被利用的

29、氮源抑制作氮代谢的调节：是指迅速被利用的氮源抑制作用于含底物酶的合成用于含底物酶的合成磷酸盐的调节磷酸盐的调节细胞膜透性的调节细胞膜透性的调节营养期和分化期的关系营养期和分化期的关系直接作用：磷酸盐自身影响抗生素合成直接作用：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响抗生素的合成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸衣康酸衣康酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸葡萄糖葡萄糖苹果酸

30、苹果酸草酰乙酸草酰乙酸乙醛酸乙醛酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A123316451567891012111413TCA循环与乙醛酸循环循环与乙醛酸循环CO2柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶能量能量Fe2+Fe2+亚铁氰化钾亚铁氰化钾真菌葡萄糖酸发酵真菌葡萄糖酸发酵细菌葡萄糖酸发酵细菌葡萄糖酸发酵n黑曲霉（黑曲霉（ASP.nigerASP.niger）和青霉）和青霉（penicilliumpenicillium）均可以发酵葡萄糖为）均可以发酵葡萄糖为葡萄糖酸葡萄糖酸葡萄糖（环式）葡萄糖（环式）葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶葡萄糖酸葡萄糖酸-内酯内酯+H2O2自发水解自发水解葡萄糖酸葡萄糖酸n主要细菌有葡萄糖酸杆菌，另

31、外还主要细菌有葡萄糖酸杆菌，另外还有数种假单胞菌（有数种假单胞菌（PseudonconesPseudoncones)、芽生菌（芽生菌（Pulluaria)Pulluaria)、微球菌、微球菌（MicrococcusMicrococcus）葡萄糖（醛式）葡萄糖（醛式）葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶葡萄糖酸葡萄糖酸葡萄糖（环式）葡萄糖（环式）自发自发葡萄糖（醛式）葡萄糖（醛式）葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶葡萄糖酸葡萄糖酸糖酵解与三羧酸循环途径的调节糖酵解与三羧酸循环途径的调节丙酮酸丙酮酸 G细胞液细胞液柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸 线粒体

32、线粒体 G-6-P F-6-P F-1.6-2P 磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶 PEPADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATP NADH O2ATPATP ADP+PiADP+PiAMP+ATP 2ADPAMP+ATP 2ADP PiPiPiPi PEP 羧激酶羧激酶+-+-己糖激酶己糖激酶 丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶 柠檬酸柠檬酸合成酶合成酶-酮戊二酸酮戊二酸 脱氢酶脱氢酶糖糖类类脂脂类类氨氨基基酸酸和和核核苷苷酸酸之之间间的的代代谢谢联联系系PEP丙酮酸丙酮酸生酮氨基酸生酮氨基酸-酮戊二酸酮戊二酸核糖核糖-5-磷酸磷酸 甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰氨

33、谷氨酰氨丙氨酸丙氨酸 甘氨酸甘氨酸丝氨酰丝氨酰苏氨酸苏氨酸半胱氨酸半胱氨酸 氨基酸氨基酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙酰乙酰CoA甘油甘油脂肪酸脂肪酸胆固醇胆固醇亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸酪酰氨酪酰氨色氨酸色氨酸笨丙氨酸笨丙氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA脂肪脂肪核苷酸核苷酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰氨天冬酰氨天冬氨酸天冬氨酸苯丙酰氨苯丙酰氨酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫酰氨甲硫酰氨苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸琥珀酰琥珀酰CoA苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸乙醛酸乙醛酸蛋白质蛋白质淀粉淀粉、糖原、糖原核酸核酸生糖氨基酸生糖

34、氨基酸谷氨酰氨谷氨酰氨组氨酸组氨酸脯氨酸脯氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸丙二单酰丙二单酰CoA1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖影响谷氨酸产生菌细胞膜通透性的物质（pH值58，NH4+过多）一般都产生结构上相类似的多种副组分磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期（trophophase）和生产期（idiophase）ADP+Pi ATP第三节 核苷酸发酵机制（通风过量，转速过快）NAD+NADH2（通风过量，转速过快）在多数情况下，增加前体是有效的。抗生素生产菌的主要代谢调节机制次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的碳分解

35、代谢产物调节:是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节TCA循环与乙醛酸循环N-乙酰谷氨酸-半醛第一节 有机酸发酵机制次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的消除终产物的反馈抑制与阻遏糖糖乙酰乙酰CoA，NADPH脂肪酸脂肪酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮-磷酸甘油磷酸甘油脂肪脂肪有有氧氧化氧氧化酵解酵解从头合成从头合成脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮糖代谢糖代谢脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA琥珀酸琥珀酸糖糖(植物植物)乙醛酸循环乙醛酸循环-氧化氧化糖异生糖异生TCA脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系脂肪脂肪甘油甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA氨基酸碳架氨

36、基酸碳架氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸酮酸或乙酰酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪（生酮氨基酸）（生酮氨基酸）脂肪代谢和糖代谢的关系脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循环循环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸丙酮酸合合成成植物或微植物或微生物生物（pH值58，NH4+过多）一、设法阻断代谢途径，实现柠檬酸的积累次级代谢产物除与初级代谢产物

37、一样受核内DNA的调剂控制外，还受到与初级代产物合成无关的遗传物质的控制。脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期（trophophase）和生产期（idiophase）ADP+Pi ATP次级代谢中与一个酶相对应的底物和产物也可以成为其他酶的底物niger）和青霉（penicillium）均可以发酵葡萄糖为葡萄糖酸嘌呤核苷酸的代谢调节碳分解代谢产物调节:是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。Mg2+，HPO42-培养温度过高或菌移植次数过多，会使抗生素的生产能力下降一、设法阻断代谢

38、途径，实现柠檬酸的积累乙酰CoA，NADPH黑曲霉在缺锰的培养基中培养时，可提高第一节 有机酸发酵机制ADP+Pi ATP一般都产生结构上相类似的多种副组分次级代谢产物发酵经历两个阶段，即营养增殖期（trophophase）和生产期（idiophase）通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行在多数情况下，增加前体是有效的。反馈阻遏：作用于基因水平在多数情况下，增加前体是有效的。次级代谢产物：是指由微生物产生的，与微生物生长和繁殖无关的一类物质糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系AMP+ATP 2ADP丙二酰CoA与乙酰CoA缩合并脱羧，生成丁酰CoA，如此反复进行合成高级脂肪酸，再合成磷

39、脂氮代谢的调节：是指迅速被利用的氮源抑制作用于含底物酶的合成在多数情况下，增加前体是有效的。柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制。次级代谢产物是由微生物产生的，不参与微生物的生长和繁殖。谷氨酰胺，N-乙酰谷酰胺碳分解代谢产物调节:是指能迅速被利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶的调节（pH值58，NH4+过多）niger）和青霉（penicillium）均可以发酵葡萄糖为葡萄糖酸发 酵 产 物 转 换糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系在多数情况下，增加前体是有效的。生产能力受微量金属离子和磷酸盐等无机离子的影响。糖及营养物糖及营养物配配料料灭灭 菌菌种子罐种子罐发酵罐发酵罐消泡剂消泡剂过滤器过滤器空气空气过滤器过滤器贮槽贮槽蒸发罐蒸发罐结晶罐结晶罐离心离心母母液液水和活性炭水和活性炭脱色罐脱色罐结晶罐结晶罐离心离心干燥干燥99%以上或以上或97%的粗衣康酸的粗衣康酸蒸发蒸发结晶结晶离心离心二次结晶二次结晶粗结晶粗结晶过滤器过滤器