华南理工大学工业微生物课件微生物代谢与调控.pptVIP

TCA循环 三磷酸腺苷(ATP)是为许多反应提供能量的高能磷酸化物 ,细胞中的ATP、ADP和AMP含量处于相对平衡的状态——细胞中的能量状态 能荷（Energy charge） 能荷（Energy charge）来表示细胞中的能量状态。能荷（EC）可用下式来表示： 系统中只有ATP时，EC值为1；只有AMP时，EC值等于0。 能荷不仅能调节分解代谢形成ATP的酶活性，也能调节合成代谢利用ATP的酶活性。 细胞能荷可调节酶活性 高能荷的抑制高能荷的抑制异柠檬酸脱氢酶和磷酸果糖激酶等 柠檬酸和ATP都是磷酸果糖激酶活性的抑制剂，从而限制了葡萄糖的利用速度。 有氧条件下，大量合成ATP，细胞能荷增加 异柠檬酸脱氢酶受到ATP抑制，导致柠檬酸的积累 在厌氧条件下，酵母菌无法通过呼吸链产生ATP，细胞能荷较低。 ADP和AMP激活磷酸果糖激酶，使利用葡萄糖生产酒精的速度加快。 ②细菌的乙醇发酵 葡萄糖 2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸 3-磷酸甘油醛 丙酮酸 丙酮酸 乙醇 乙醛 2乙醇 2CO2 2H 2H +ATP 2ATP 菌种：运动发酵单胞菌等 途径：ED 利用Z.mobilis等细菌生产酒精 优点：代谢速率高；产物转化率高；菌体生成少 代谢副产物少；发酵温度高； 缺点：pH5较易染菌；耐乙醇力较酵母低 ☆酵母菌（在pH3.5-4.5时）的乙醇发酵 ~脱羧酶 ~脱氢酶 丙酮酸 乙醛 乙醇 通过EMP途径产生乙醇，总反应式为： C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP ☆细菌(Zymomonas mobilis)的乙醇发酵 通过ED途径产生乙醇，总反应如下： 葡萄糖+ADP+Pi 2乙醇+2CO2+ATP ☆细菌(Leuconostoc mesenteroides)的乙醇发酵 通过HMP途径产生乙醇、乳酸等，总反应如下： 葡萄糖+ADP+Pi 乳酸+乙醇+CO2+ATP 同型乙醇发酵：产物中仅有乙醇一种有机物分子的酒精发酵 异型乙醇发酵：除主产物乙醇外，还存在有其它有机物分子的发酵 B、乳酸发酵 乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的糖产生乳酸，称为乳酸发酵。 由于菌种不同，代谢途径不同，生成的产物有所不同，将乳酸发酵又分为同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和双歧杆菌发酵。 同型乳酸发酵：（经EMP途径） 异型乳酸发酵：（经HMP途径） 双歧杆菌发酵: （经HK途径—磷酸己糖解酮酶途径） 葡萄糖 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 2( 1,3-二-磷酸甘油酸） 2乳酸 2丙酮酸 ①同型乳酸发酵 2NAD+ 2NADH 4ATP 4ADP 2ATP 2ADP Lactococcus lactis Lactobacillus plantarum ②异型乳酸发酵： 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+ NADH NAD+ NADH ATP ADP 乙醇 乙醛 乙酰CoA 2ADP 2ATP -2H -CO2 磷酸戊糖酮解途径PK * 第五章 微生物代谢与调控 新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢 分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力的作用。 合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子的过程。 1、代谢概论 复杂分子 （有机物） 分解代谢 合成代谢 简单小分子 ATP [H] 物质代谢：物质在体内转化的过程. 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化. 按代谢产物在机体中作用不同分： 初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所 必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等. 次级代谢： 在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型； 产物：抗生素、色素、激素、生物碱等 按物质转化方式分： 分解代