【正文】 歧發(fā)酵 （四）混合酸發(fā)酵 ?概念：埃希氏菌、沙門氏菌、志賀氏菌屬的一些菌通過 EMP途徑將葡萄糖轉變成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙醇、乙酸、 H2和CO2等多種代謝產(chǎn)物，由于代謝產(chǎn)物中含有多種有機酸，故將其稱為混合酸發(fā)酵。 2+ ﹢ 缺乏 檸檬酸生物合成的代謝調節(jié) ③ 丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA和 CO2固定兩個反應的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調節(jié)，增強了合成檸檬酸的能力。 第四節(jié) 氨基酸和核酸的發(fā)酵機制 一、氨基酸發(fā)酵機制 1 EMP途徑、 HMP途徑 谷氨酸生產(chǎn)菌存在著兩種代謝途徑： EMP、 HMP ；EMP/HMP=10/90。 當銅離子 ，鐵離子 2mg/L和 ，順烏頭酸水合酶、 NAD和 NADP異檸檬酸脫氫酶均不出現(xiàn)活力，發(fā)酵中檸檬酸正是在這個 pH條件下積累的。 EMP 二、好氧發(fā)酵代謝產(chǎn)物的發(fā)酵機制 （一）檸檬酸 1874年首次從檸檬汁中提出檸檬酸并結晶成固體； 1913年首次實現(xiàn)利用黑曲霉發(fā)酵生成檸檬酸。 同型乳酸發(fā)酵：（經(jīng) EMP途徑） 異型乳酸發(fā)酵 ： （經(jīng) HMP途徑） 雙歧桿菌發(fā)酵 : （經(jīng) HK途徑 — 磷酸己糖酮解酶途徑 ） 菌種包括：乳桿菌屬（ Lactobacillus）、鏈球菌屬（ Streptococcus）、明串珠菌屬（ Leuconostoc）、片球菌屬（ Pediococcus）、和雙歧桿菌屬（ Bifidobacterium）。 意義：合理利用能源 通風對酵母代謝的影響 通風（有氧呼吸） 缺氧（發(fā)酵） 酒精生成量 耗糖量 /單位時間 細胞的繁殖 低（接近零） 少 旺盛 高 多 很弱至消失 巴斯德效應 (Pasteur effect) 現(xiàn)象： 巴斯德效應（ Pasteur effect）機理 巴斯德在研究酵母的酒精發(fā)酵時發(fā)現(xiàn)：厭氧條件下酵母菌進行酒精發(fā)酵，葡萄糖的消耗速度很快；而在有氧條件下，酵母菌進行呼吸作用，脫氫產(chǎn)生的 NADH進入電子傳遞鏈產(chǎn)生大量ATP，而不能用于乙醛的還原，這樣乙醇的產(chǎn)量就會降低。 ★ 當發(fā)酵液處在弱堿性（ ）條件下，酵母的乙醇發(fā)酵也會改為甘油發(fā)酵。 葡萄糖三條降解途徑在不同微生物中的分布 菌名 EMP （ % ） HMP （ % ） ED （ % ） 釀酒酵母 88 12 — 產(chǎn)朊假絲酵母 66~81 19~34 — 灰色鏈霉菌 97 3 — 產(chǎn)黃青霉 77 23 — 大腸桿菌 72 28 — 銅綠假單胞菌 — 29 71 嗜糖假單胞菌 — — 100 枯草桿菌 74 26 — 氧化葡萄糖桿菌 — 100 — 真養(yǎng)產(chǎn)堿菌 — — 100 運動發(fā)酵單胞菌 — — 100 藤黃八疊球菌 70 30 — 分解代謝起源 中間代謝產(chǎn)物 在生物合成中的作用 葡萄糖 半乳糖 多糖 EMP途徑 HMP途徑 HMP途徑 EMP途徑 EMP途徑 ED途徑 EMP途徑 三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán) 丙酮酸脫羧 脂肪氧化 葡萄糖 1磷酸 葡萄糖 6磷酸 核糖 5磷酸 赤蘚糖 4磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 3磷酸甘油酸 a酮戊二酸 草酰乙酸 乙酰輔酶 A 核苷糖類 戊糖 多糖貯藏物 核苷酸 脫氧核糖核苷酸 芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖異生 CO2固定 胞壁酸合成 糖的運輸 丙氨酸 纈氨酸 亮氨酸 CO2固定 絲氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 賴氨酸 天冬氨酸 賴氨酸 蛋氨酸 蘇氨酸 異亮氨酸 脂肪酸 類異戊二烯 甾醇 C6H12O6 2CH3COCOOH 2CH3CHO 2CH3CH2OH NAD NADH2 2CO2 EMP 2ATP 乙醇脫氫酶 酵母菌的乙醇發(fā)酵（ Ⅰ 型發(fā)酵 ） ※ 該乙醇發(fā)酵過程只在 ~。 主要的有溫度、 pH、氧氣含量、離子濃度等多種因素。 例 1：谷氨酸棒桿菌（生物素缺陷型）生產(chǎn)谷氨酸 PEP Pyr AcCoA OAA akg Glu Mal PC PEP：磷酸烯醇式丙酮酸； Pyr：丙酮酸； AcCoA：乙酰輔酶 A；OAA：草酰乙酸； α kg： α 酮戊二酸； Glu：谷氨酸； Mal：蘋果酸； PC：丙酮酸羧化酶 生物素是丙酮酸羧化酶的輔酶，生物素在低于亞適濃度之前，增加生物素有利于丙酮酸的羧化產(chǎn)生草酰乙酸，進而有利于谷氨酸的合成； 生物素是催化脂肪酸生物合成的初始酶乙酰輔酶 A羧化酶的輔酶，該酶催化乙酰輔酶 A羧化生成丙二酸單酰輔酶 A，再經(jīng)一系列轉化合成脂肪酸，而脂肪酸又是構成細胞膜磷脂的主要成分，因此生物素可間接地影響細胞膜的透性。 將誘變處理后的菌種接種到完全培養(yǎng)基上，生成的菌落再以影印法分別接種到含葡萄糖培養(yǎng)基和以產(chǎn)物作為唯一碳源的培養(yǎng)基上。 抗代謝類似物的突變菌株 菌體通常需要各種代謝物如維生素、氨基酸等合成菌體需要的成分，如果有與代謝物結構相似的物質（即抗代謝物）存在，則可能產(chǎn)生兩種結果：抗代謝物和代謝物競爭同一個酶，使代謝物不能進一步合成菌體需要的成分；抗代謝物代替代謝物合成生理上無活性的化合物。而人類利用微生物進行發(fā)酵則需要微生物積累較多的代謝產(chǎn)物，因此對微生物的代謝必須進行人工控制。如糖原合成酶的磷酸化（高活性）和去磷酸化（低活性）。當 Y和 Z同時過量，對 E1產(chǎn)生的抑制作用則超過各種末端產(chǎn)物單獨過量時的抑制的總和。另兩個控制點的酶 E2和 E3分別被 Y和 Z所抑制。只有當 Y和 Z同時過量才能完全阻止 A轉變?yōu)?B。 酶活性的調節(jié)（細調） ② 酶活性的抑制（ inhibition）： 大多是反饋抑制 A. 無分支代謝途徑 的調節(jié)：通常是在線形的代謝途徑中末端產(chǎn)物對催化第一步反應的酶活性有抑制作用。酶活調節(jié)的影響因素包括：底物和產(chǎn)物的性質和濃度、壓力、 pH、 離子強度、輔助因子以及其他酶的存在等等。 ③酶合成調節(jié)的遺傳機制：操縱子學說 酶合成的調節(jié)（粗調） 乳糖操縱子 操縱子是指基因組 DNA分子的一個片段，這個片斷由啟動子、調節(jié)基因、操縱基因和結構基因組