葡萄糖 糖嫌气性发酵产品 乳酸 丙酸 在无氧条件下 丙酮酸 乙酰乳酸 草酰乙酸 〔5) 甲酸 乙酰甲醛甲醇 ①在乳酸菌中,受乳酸脱氢酶作 2H 用,丙酮酸作为受氢体而被还原 乙酰CoA 苹果酸 CO:+H,O 为乳酸,即为同型乳酸发酵 2,3丁二醇 cos 琥珀酸 ②在酵母个,在丙酮酸脱羧酶作 用下,丙酮酸脱羧生成乙醛, 乙酰乙酸CoA 后者在乙醇脱氢酶作用下,乙醛 丙酸 为受氢体被还原成乙醇,即酒精 乙酰乙酸 乙酰CoA 发酵 丙 丁酸 ③在梭状芽孢杆菌中,丙酮酸 脱梭生成乙酰CoA。然后经一系 列变化生成丁酰CoA、丁醛,两 异丙酮 丁醇 者作为受氢体被还原为丁醇。生 成物还有丙酮、乙醇,称为两酮 图3-2傚生物嫌气性发醇类型及主要产物 醇发酵 !一乙醇发降(酵母);2一乳酸发酵(乳酸、链球菌、乳酸杄菌); 3—丙酸发酵(丙酸菌);4-混合酸发酵(大肠杆菌);5—丁酸发酵(梭状芽孢杆菌)
在无氧条件下 ①在乳酸菌中，受乳酸脱氢酶作 用，丙酮酸作为受氢体而被还原 为 乳酸，即为同型乳酸发酵 ②在酵母个，在丙酮酸脱羧酶作 用下，丙酮酸脱羧生成乙醛， 后者在乙醇脱氢酶作用下，乙醛 为受氢体被还原成乙醇，即酒精 发酵 ③在梭状芽孢杆 菌中，丙酮酸 脱梭生成乙酰CoA。然后经一系 列变化生成丁酰CoA、丁醛，两 者作为受氢体被还原为丁醇。生 成物还有丙酮、乙醇，称为丙酮 丁醇发酵 一、糖嫌气性发酵产品
葡萄糖 6-P葡萄糖 调节点主要在三个激酶, 即己糖激酶、磷酸果糖 6P果费ATP 改酶和丙酮酸激酶。它ADP 们是糖酵解途径中的关 MPS. ADP 键酶,是糖酵解途径的 1,6二P-果糖 三个不可逆步骤 3P甘油醛 NADI NADH Ala NadH ADP ATP P甘油酸 F·A 糖代谢的调节主 要是能荷的控制 PEP x=二二二二酸cA TP iTP 丙酮酸 草酰乙酸 酰 乙醇 图3-1糖酵解和糖新生的控制 抑制 →激活PEP:磷酸烯醇丙酮酸Ala:丙氨酸F·A:脂肪酸Cit:柠檬酸
第十二章 工业微生物发酵产品 调节点主要在三个激酶， 即己糖激酶、磷酸果糖 激酶和丙酮酸激酶。它 们是糖酵解途径中的关 键酶，是糖酵解途径的 三个不可逆步骤 糖代谢的调节主 要是能荷的控制
能荷=c(ATP)+2(ADPy!NTP)+(py+(AMm ATP ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮 酸激酶的活性,使酵解减少 当需能反应加强,ATP分 解为ADP和AMP ATP ADP、AMP增加、ATP的抑制作用 被解除,同时ADP、AMP激活已 糖激酶和磷酸果糖激酶
能荷 = ATP ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮 酸激酶的活性，使酵解减少 当需能反应加强，ATP分 解为ADPI和AMP ATP ADP、AMP增加、ATP的抑制作用 被解除，同时ADP、AMP激活已 糖激酶和磷酸果糖激酶
乙醇生成机制 内輸酸丙酮酸脱羧酶 乙醛+CO2 NADl1-+[1+-NADH+ 乙醛 乙酢 由葡萄糖生成乙醇的总反应式为: CsHIOt2ADP-t 2H3 P(:---2CH3 CH2OH+2CO2-2ATP+104 600J 则每1mo葡萄糖生成2mol乙醇,重量理论转化率为: 2×46.05 180.1×100%=51.1% 巴斯德效应 ~在好气条件下,酵母发酵能力降低(呼吸抑制发酵) 能荷调节
乙醇生成机制 巴斯德效应 在好气条件下，酵母发酵能力降低（呼吸抑制发酵） 能荷调节
甘油为合成机制 酵母在一定条件下培养,可以利用糖分生成甘油 酵母的第二型发酵 加入亚硫酸氢钠,与乙醛 起加成作用生成难溶的乙 醛亚硫酸氢钠加成物 ZATP ZA DP NasO 3-磷酸甘油醛—丙酮酸 乙醛—-乙醛HSO 2ATP 2ADP NAD NADH +H+ 葡萄糖一 1,6二辨酸果精 磷酸二羟丙爾 磷酸甘泊—-甘油 ADH +H NAD
甘油为合成机制 酵母在一定条件下培养，可以利用糖分生成甘油 酵母的第二型发酵 加入亚硫酸氢钠，与乙醛 起加成作用 生成难溶的乙 醛亚硫酸氢钠加成物
当酵母在碱性条件(pH7.6)进行发酵, 酵母的第三型发酵 个分子乙醛起歧化反应,相互氧 化还原,生成等量的乙醇和乙酸 ZATP 2ADP 乙酸 3酸甘油醛丙酮酸—乙醛 乙醉 萄糖 1,6-二磷酸果糖 NAD NADH+h+ 磷酸二羟丙 a种酸甘油 甘油 NADH+H+ NAD+
酵母的第三型发酵 当酵母在碱性条件(pH 7.6)进行发酵， 二个分子 乙醛起歧化反应，相互氧 化还原，生成等量的乙醇和乙酸
淀粉——葡萄摘 、柠檬酸发酵 EMP 磷酸烯醇丙酸 主要生产菌: 黑曲霉 10丙酸 co CO2乙酰CoA 草酰乙酸 酸 草果酸 順乌头酸 富马駿 异柠馕酸 琥珀酸 草酰琥珀酸 我珀酰CoA 耐戊二酸 图4-1拧檬酸生物合成途径 1—丙酮酸脱氢酶2一柠檬酸合成酶;3—乌头酸水合酶; 1—异柠槺酸脱氢酶;5-a酮戊二酸脱氢酶;6一琥均酸脱氢酶 7一富马酸酶;8一苹果酸脱氢酶;9一丙酮酸羧化酶; 10—磷毂烯醇丙酮酸羧激酶
二、柠檬酸发酵 主要生产菌： 黑曲霉
黑曲霉糖质发酵柠檬酸 证明生产菌(黑曲霉)中80%的糖代谢走EMP途径 生产菌中存在T0A的酶系,故有TGA存在 草酰乙酸的来源不是由TCA供应,而是由2个c02固定提供,故C固定 对柠檬酸合成必不可少 由于不存在苹果酸脱氢酶 PYR+(O2+ATP→→草酰乙酸TADP+P1 PE+CO2+ADP-→草酰乙酸+ATF
• 黑曲霉糖质发酵柠檬酸 证明生产菌（黑曲霉）中80%的糖代谢走EMP途径 生产菌中存在TCA的酶系，故有TCA存在 草酰乙酸的来源不是由TCA供应，而是由2个CO2固定提供，故CO2固定 对柠檬酸合成必不可少。 由于不存在苹果酸脱氢酶 丙酮酸羧化酶 PEP羧激酶
生物合成途径(无碳原子损失) 2C4H12O463O2-→2CH5O2+4H2C 理论转化率:106.7% C6HO7H2O理论转化率:116.7% 能量平衡 EMP中底物水平磷酸化 2ATP 可以满足生产菌的维持能量消耗, EMP途径 2NADH 不需要消耗C源经TCA来产能 丙酮酸氧化脱羧 2NADH
生物合成途径（无碳原子损失） 理论转化率：106.7% C6H8O7 H2O理论转化率：116.7% 能量平衡 EMP中底物水平磷酸化 2ATP EMP途径 2NADH 丙酮酸氧化脱羧 2NADH 可以满足生产菌的维持能量消耗， 不需要消耗C源经TCA来产能
柠檬酸合成的代谢调节 淀粉 第一个调节酶是磷酸果糖激酶(PFK) 葡萄糖 Δ柠檬酸和ATP对该酶有抑制 AMP 6-磷酸果糖 ATP 生产菌需要解除该抑制作用 16-二磷酸果糖 磷酸丙糖 AMP、无机磷以及NH4对该酶有活化作用 磷酸烯醇丙酮酸 №H4有效解除柠檬酸和ATP对该酶有抑 CO, 制,故生产上通过添加铵盐来提高柠 cO:丙酮酸 檬酸产量 草酰乙酸 乙酰CoA △Mn2的影响: Mn2+缺乏 菌体的TCA酶活下降 苹果酸 柠檬酸 Mn2+缺乏—可能干扰蛋白质合成 导致蛋白质分解 顺乌头酸 富马酸 异柠檬酸 减少柠檬酸对 该酶的抑制 NH4水平升高 號珀酸 a戊二酸
• 柠檬酸合成的代谢调节 第一个调节酶是磷酸果糖激酶（PFK） Δ 柠檬酸和ATP对该酶有抑制 生产菌需要解除该抑制作用 AMP、无机磷以及NH4 +对该酶有活化作用 NH4 +有效解除柠檬酸和ATP对该酶有抑 制 ，故生产上通过添加铵盐来提高柠 檬酸产量 Δ Mn2+的影响： Mn2+缺乏 菌体的TCA酶活下降 Mn2+缺乏 可能干扰蛋白质合成， 导致蛋白质分解 NH4 减少柠檬酸对 +水平升高 该酶的抑制