代谢控制发酵-第四章脂类代谢与控制1.pptVIP

第八章 脂类代谢与控制 第一节 脂类的代谢与调节 第一节 脂类的代谢与调节 （一）脂肪的水解 脂肪在脂肪酶、二脂酰甘油脂肪酶、一脂酰甘油脂肪酶的作用下逐步水解成甘油和脂肪酸： （二）脂肪酸的氧化分解 1. 脂酸的活化——脂酰CoA的生成 在胞液中进行 反应不可逆 消耗2个~P 2. 脂酰CoA进入线粒体 3. 线粒体内的氧化 1）脱氢： 脂酰-SCoA脱氢酶催化，在 C2 - C3 间 生成双键—— Δ2-反-烯 脂酰-SCoA 3） 再脱氢： β-羟脂酰-SCoA脱氢酶催化生成β-酮脂酰-SCoA，辅酶为NAD+。 4）硫解： 在硫解酶作用下， 形成乙酰-SCoA和比原脂酰-SCoA少2个C的脂酰-SCoA ?氧化的生化历程 知识窗 在冬眠的动物中，脂肪酸氧化提供代谢所需的能量和水；脂肪降解时所释放的甘油通过糖异生作用转化为血液中的葡萄糖。 二 脂类的生物合成 饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸链的延长 不饱和脂肪酸的合成 脂肪酸的合成过程是比较复杂的，有两个系统参加： （1）乙酰-CoA羧化酶 乙酰-CoA羧化酶是含生物素的酶，大肠杆菌的乙酰-CoA羧化酶含有三种成分：生物素羧化酶、生物素羧基载体蛋白(BCCP)、转羧基酶。（2）脂肪酸合成酶系统 脂肪酸合成酶系统是一个多酶复合物。包括下列多种酶：乙酰转酰酶、丙二酸单酰转酰酶、缩合酶(?-酮脂酰 ACP合成酶)、 ?-酮脂酰-ACP还原酶、?-羟脂酰-ACP脱水酶，烯脂酰-ACP还原酶；此外在复合物中还含有酰基载体蛋白(ACP)。 （1）丙二酰-CoA的形成 丙二酰ACP的形成： （2） 脂肪酸合成过程 脂肪酸生物合成的反应历程 脂肪酸从头合成的生化历程 总反应： 部位： 胞液 原料； 乙酰CoA（直接原料：丙二酰CoA） 酶系： FA合成酶系 限速酶： 乙酰CoA羧化酶 酰基载体： ACP-SH 一次循环 ： 缩合、加氢、脱水、加氢——延长2C 供氢体：NADPH+H+(主要来自戊糖磷酸途径) 终产物： 软脂酸（即：棕榈酸） 三 脂代谢的调节及糖代谢的相互关系 1 运送乙酰基 乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转 柠檬酸可以自由地透过线粒体膜，作为酰基的载体进入细胞质。为ATP-柠檬酸裂解酶催化所分解，重新生成乙酰CoA。 由线粒体向细胞质供给的乙酰基约占80%的比例。此外，还有以乙酰肉毒碱通过线粒体膜供给乙酰基的方式。 应用（利于脂肪酸合成的举措）： 如果改变线粒体膜的通透性，使乙酰CoA易于透过。强化柠檬酸合成，增加柠檬酸的含量。 应用——增加脂肪酸的合成 选育乙酰CoA羧化酶活力强的菌株，解除反馈抑制。 ⑴选育抗代谢产物结构类似物突变株（抗反馈调节突变株）。 ⑵选育营养缺陷型的恢复突变株，解除正常调节。 3 能荷调节（ATP水平） ATP水平高时：线粒体中的异柠檬酸脱氢酶受抑制 柠檬酸积累 利于脂肪酸合成。 ATP水平低时：线粒体中的AMP积累 异柠檬酸脱氢酶活性增加 TCA整体活性升高（柠檬酸被氧化） 几乎无柠檬酸透过线粒体膜 脂肪酸不再合成。 增加脂肪酸的合成方法： ⑴ 提高能荷，即提高微生物细胞内ATP的水平，以利于脂肪酸的合成。 ⑵ 选育丧失或只具有微弱柠檬酸脱氢酶活力的突变株，如异柠檬酸脱氢酶的渗漏突变株等。 ⑶ 有利于柠檬酸合成而不利于柠檬酸降解的突变株或条件，如添加异柠檬酸脱氢酶抑制剂或选育对抑制剂敏感的突变株，均有利于脂肪酸的大量积累。 第二节 多不饱和脂肪酸发酵的代谢控制育种 一 r-亚麻酸代谢控制发酵 (二)高产r-亚麻酸 菌株的选育思路 1 出发菌株 多采用被孢霉（Mortierella）、毛霉（Mucor）、红酵母（Rhodotorula）、小克银汉霉（Cunninghamella）等产油脂高的真菌作出发菌株。 3 解除反馈调节 选育脂肪酸结构类似物，如（LTBr），耐高浓度的r-亚麻酸突变株。 选育呼吸抑制剂（丙二酸、氰化钾、亚砷酸等）抗性突变株。 选育ADP磷酸化抑制剂（羟胺、2，4二硝基酚等）抗性突变株。 选育抑制能量代谢的抗生素(寡霉素、缬氨霉素、制霉素) 抗性突变株