代谢控制发酵-第三章糖代谢与控制.pptVIP

葡萄糖分解代谢过程中能量的产生 葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式：直接产生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。 糖酵解：1分子葡萄糖 ?? 2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH 丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸 ??乙酰CoA，生成1个NADH。三羧酸循环：乙酰CoA ?? CO2和H2O，产生一个GTP（即ATP）、3个NADH和1个FADH2。 葡萄糖分解代谢过程中产生的总能量 EMP途径的关键酶 磷酸果糖激酶（PFK）： 受ATP、O2、柠檬酸的抑制，为AMP所激活。 3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)： 受碘乙酸的抑制。 烯醇化酶(enolase)： 受氟化物的抑制。 二 HMP途径 (磷酸戊糖途径) 是从葡萄糖-6-P开始，即单磷酸己糖基础上开始降解，故亦称为单磷酸己糖途径，磷酸戊糖支路（HMP途径中3-P-甘油醛可以进入EMP途径）。HMP途径的一个循环最终结果是： 6-磷酸果糖出路：可被转变重新形成6-磷酸葡糖，回到磷酸戊糖途径。 甘油醛-3-磷酸出路： a、经EMP途径，转化成丙酮酸，进入TCA 途径 b、变成己糖磷酸，回到磷酸戊糖途径。 总反应式： 6 6-磷酸葡萄糖+12NADP++3H2O → 5 6-磷酸葡萄糖 + 6CO2+12NADPH+12H++Pi 特点： a 、不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，无ATP生成， b、只有辅酶Ⅱ参与反应，产生大量的NADPH+H+还原力 ； c、产各种不同长度的重要的中间物（5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖 ） d、单独HMP途径较少，一般与EMP途径同存 e、HMP途径是戊糖代谢的主要途径。 三羧酸循环过程总结(一次循环) 10步反应 8种酶催化 反应类型 缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1 生成3分子还原型CoⅠ 生成1分子FADH2 生成1分子ATP 三羧酸循环总反应式 七 各种代谢途径的利用比率 电子传递系统：由一系列氧化还原势不同的氢传递体组成的一组链状传递顺序。在氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生ATP形式的能量。 部位：原核生物发生在细胞膜上，真核生物发生在线粒体内膜上。 1 磷氧比（P/O） 当电子在呼吸链传递消耗氧的同时，有无机磷酸（Pi）的消耗。消耗P原子的摩尔数与O原子的摩尔数之比称为P/O比。 研究组织呼吸的实验显示: NADH 呼吸链的P/O为3，FADH呼吸链的P/O为2。 2 ATP的产生 在NADH 呼吸链上，在NADH—CoQ，Cytb—c1 和 Cytaa3—O2 之间释放的能量足以实现磷酸化。在FADH呼吸链，则在Cytb—c1 和 Cytaa3—O2 之间。 （一）细胞能量水平的调节 糖的过量摄入，除了部分供能以外，糖原的合成增加；而运动使糖的分解加快，糖原的合成变慢。缺乏糖的供应，糖异生作用加强。 途径中关键酶的活性在相当程度上受到细胞能量水平（主要是细胞中腺嘌呤核苷酸，ATP和ADP、AMP的相对比例）的影响，这些核苷酸常是糖代谢途径关键酶的变构调节剂。 第二节 D-核糖代谢控制发酵 1 出发菌株选择 芽孢杆菌属(Bacillus)的细菌转酮酶缺陷突变株积累D-核糖具有普遍性。而E.coli、鼠伤寒沙门氏等细菌的转酮酶缺陷突变株并不积累核糖，多采用芽孢杆菌属细菌。 2 转酮酶缺陷突变株的分离（选育） （1）选育不利用D-葡萄糖酸或L-阿拉伯糖的突变株，因为D-葡萄糖酸和L-阿拉伯糖必须通过磷酸戊糖途径进行代谢，若转酮酶发生缺陷，那样菌体自然也就不能利用D-葡萄糖或L-阿拉伯糖。 （2）选育莽草酸缺陷突变株 （3）选育L-trp-、L-tyr-、L-phe-、CoQ-、Vk-或叶酸缺陷突变株。 3 其它标记 在维持转酮酶缺陷的情况下，进一步诱变使菌体带上具有高葡萄糖脱氢酶活性和丧失孢子形成能力，可使D-核糖大量积累。 葡萄糖脱氢酶是芽孢杆菌属细菌的孢子所特有的酶，该酶由于NAD、NADP和NADH2、NADPH2会发生分子型的变换，结果在菌体对数生长期被诱导，导致D-核糖大量积累，若生孢子D-核糖减少。 日本岩楯等人首先将枯草杆菌染色体DNA中的转酮酶基因克隆到载体质粒PUB110中，然后将氯霉素酰基转移酶基因插入到转酮酶基因之中，造成转酮酶基因的不可逆失活。经限制性内切酶Smal