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四川轻化工大学(四川理工学院):《微生物工程工艺原理》课程教学课件(PPT讲稿)柠檬酸发酵机制

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资源类别:文库
文档格式:PPT
文档页数:22
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四川轻化工大学(四川理工学院):《微生物工程工艺原理》课程教学课件(PPT讲稿)柠檬酸发酵机制
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第四章 柠檬酸发酵机制 • 柠檬酸又名枸橼酸,学名α-羟基丙烷三羧酸,是生物 体主要代谢产物之一。 • 性质: • 分子式C6H8O7,分子量192.12 有两种形式 • 水合物:100℃时融解,密度1.542g/cm3(18℃) 无水物:无色晶体或粉末,熔点153℃ 有强酸味。溶于水、乙醇和乙醚

第四章 柠檬酸发酵机制 • 柠檬酸又名枸橼酸,学名α-羟基丙烷三羧酸,是生物 体主要代谢产物之一。 • 性质: • 分子式C6H8O7,分子量192.12 有两种形式 • 水合物:100℃时融解,密度1.542g/cm3(18℃) 无水物:无色晶体或粉末,熔点153℃ 有强酸味。溶于水、乙醇和乙醚

用途: • 1)食品行业 • 2)医药行业 • 3)化工行业 • 4)其它行业 柠檬酸的生产: • 1874年首次从柠檬汁中提出柠檬酸并结晶成 固体;1913年首次实现利用黑曲霉发酵生成 柠檬酸

用途: • 1)食品行业 • 2)医药行业 • 3)化工行业 • 4)其它行业 柠檬酸的生产: • 1874年首次从柠檬汁中提出柠檬酸并结晶成 固体;1913年首次实现利用黑曲霉发酵生成 柠檬酸

一、柠檬酸合成途径 葡 萄 糖 丙 酮 酸 柠 檬 酸 乙酰-CoA 草酰乙酸 EMP途径 氧化脱羧 羧化

一、柠檬酸合成途径 葡 萄 糖 丙 酮 酸 柠 檬 酸 乙酰-CoA 草酰乙酸 EMP途径 氧化脱羧 羧化

• 1953年,Jagnnathan等证实了黑曲霉 中存在EMP途径的所有酶; • 1954年,Shu提出葡萄糖分解代谢中约80 %走EMP途径; • 1958年,MeDomough等发现黑曲霉还 存在HMP途径的酶,但HMP途径主要存在于 孢子形成阶段; • 1954-1955年,Ramakrishman和 Martin研究发现黑曲霉中存在三羧酸循环;

• 1953年,Jagnnathan等证实了黑曲霉 中存在EMP途径的所有酶; • 1954年,Shu提出葡萄糖分解代谢中约80 %走EMP途径; • 1958年,MeDomough等发现黑曲霉还 存在HMP途径的酶,但HMP途径主要存在于 孢子形成阶段; • 1954-1955年,Ramakrishman和 Martin研究发现黑曲霉中存在三羧酸循环;

淀粉 葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 磷酸丙糖 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 顺乌头酸 异柠檬酸 琥珀酸 α-酮戊二酸 富马酸 CO2 Fe2+ CO2 CO2

淀粉 葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 磷酸丙糖 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 顺乌头酸 异柠檬酸 琥珀酸 α-酮戊二酸 富马酸 CO2 Fe2+ CO2 CO2

• 存在两个CO2固定系统(需Mg2+ 、K +): • 1)丙酮酸(PYR)在丙酮酸羧化酶作 用下,生成草酰乙酸(此作用更强) • 2)磷酸烯醇丙酮酸(PEP)在PEP激 酶的作用下,生成草酰乙酸

• 存在两个CO2固定系统(需Mg2+ 、K +): • 1)丙酮酸(PYR)在丙酮酸羧化酶作 用下,生成草酰乙酸(此作用更强) • 2)磷酸烯醇丙酮酸(PEP)在PEP激 酶的作用下,生成草酰乙酸

碳平衡和能量平衡 C6H12O6 EMP途径 2ADP 2ATP 2H2 9ADP 9ATP 2×C3H4O3 丙酮酸脱羧 CO2固定 C4C2缩合 H2O 3/2O2 3H2O C6H8O7 柠檬酸

碳平衡和能量平衡 C6H12O6 EMP途径 2ADP 2ATP 2H2 9ADP 9ATP 2×C3H4O3 丙酮酸脱羧 CO2固定 C4C2缩合 H2O 3/2O2 3H2O C6H8O7 柠檬酸

• (一)、糖酵解及丙酮酸代谢的调节 • 1、正常情况下,柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶有 抑制作用,而AMP、无机磷、铵离子对该酶则有 激活作用,特别是还能解除柠檬酸、ATP对磷酸果 糖激酶的抑制作用。 • 铵离子浓度与柠檬酸生成速度有密切关系,正是 由于细胞内浓度升高,使磷酸果糖激酶对细胞内积 累的大量柠檬酸不敏感。 二、柠檬酸生物合成的代谢调节

• (一)、糖酵解及丙酮酸代谢的调节 • 1、正常情况下,柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶有 抑制作用,而AMP、无机磷、铵离子对该酶则有 激活作用,特别是还能解除柠檬酸、ATP对磷酸果 糖激酶的抑制作用。 • 铵离子浓度与柠檬酸生成速度有密切关系,正是 由于细胞内浓度升高,使磷酸果糖激酶对细胞内积 累的大量柠檬酸不敏感。 二、柠檬酸生物合成的代谢调节

淀粉 葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 磷酸丙糖 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸 CO2 CO2 CO2 NH4 + Pi K + AMP ATP

淀粉 葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 磷酸丙糖 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸 CO2 CO2 CO2 NH4 + Pi K + AMP ATP

• 2.比较底物锰充足、锰缺乏时分批培养物的最 大活力时发现,锰缺乏时黑曲霉的组成(合成) 代谢受损伤,这与柠檬酸的积累有关。 • 锰缺乏时,细胞内NH4 + 浓度高,Aa浓度高 (蛋白合成受阻,导致升高)。因此,锰离子 效应是通过NH4 +升高而减少柠檬酸对磷酸果 糖激酶的抑制来实现的

• 2.比较底物锰充足、锰缺乏时分批培养物的最 大活力时发现,锰缺乏时黑曲霉的组成(合成) 代谢受损伤,这与柠檬酸的积累有关。 • 锰缺乏时,细胞内NH4 + 浓度高,Aa浓度高 (蛋白合成受阻,导致升高)。因此,锰离子 效应是通过NH4 +升高而减少柠檬酸对磷酸果 糖激酶的抑制来实现的

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