嫌氣發(fā)酵機(jī)制-資料下載頁(yè)
2025-08-11 12:45本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】微生物細(xì)胞的調(diào)節(jié)機(jī)制。酒精發(fā)酵機(jī)制；甘油的合成機(jī)制；乳酸發(fā)酵機(jī)制；同型乳酸發(fā)酵；巴斯德效應(yīng)；酒精發(fā)酵中副產(chǎn)物的生成；細(xì)胞膜滲透性調(diào)控。機(jī)制，過(guò)量積累中間產(chǎn)物。的影響及改變代謝的措施；其中以調(diào)節(jié)代謝流的方式最為重要，它包括兩個(gè)。包括酶活性的激活和抑制兩個(gè)方面。止，從而避免了末端產(chǎn)物的過(guò)多累積。供應(yīng)，微生物已發(fā)展出多種調(diào)節(jié)方式。在生理、免疫和理化特性上卻存在著差別。謝的幾個(gè)最終產(chǎn)物往往分別對(duì)這幾個(gè)同功酶發(fā)生抑制作用。是同時(shí)存在且密切配合、協(xié)調(diào)進(jìn)行的。能促進(jìn)酶生物合成的現(xiàn)象，稱為誘導(dǎo)。是指能促進(jìn)誘導(dǎo)酶產(chǎn)生的物質(zhì)。分解代謝物的阻遏作用，并非由于快速利用的。細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)，外界物質(zhì)的吸收或代謝產(chǎn)物的分泌都需經(jīng)細(xì)胞膜的運(yùn)輸，大小影響青霉素發(fā)酵單位的高低。采取生理學(xué)或遺傳學(xué)方法，可以改變細(xì)胞膜的透性，使
【正文】 磷酸果糖激酶（ PFK）： （一）糖酵解及丙酮酸代謝的調(diào)節(jié) Mn2+濃度對(duì)磷酸果糖激酶的影響 Mn2+ 缺乏為何會(huì)使 NH4+濃度升高呢 ？ 當(dāng)培養(yǎng)基中 Mn2+ 缺乏時(shí)，微生物體內(nèi)積累幾種氨基酸（ GA、 GLu、 Arg、 Oin等），這些氨基酸的積累，意味著體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成受阻，而外源蛋白質(zhì)的分解速度則不受到影響，這樣 NH4+的消耗下降， NH4+濃度就會(huì)升高。 丙酮酸羧化酶： 催化生成草酰乙酸。 丙酮酸脫氫酶： 催化生成乙酰 CoA （二）三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 檸檬酸合成酶的調(diào)節(jié)： 檸檬酸合成酶是 TCA循環(huán)第一個(gè)酶。但黑曲霉中檸檬酸合成酶沒(méi)有調(diào)節(jié)作用。 順烏頭酸水合酶、異檸檬酸脫氫酶的調(diào)節(jié)： 順烏頭酸水合酶、 NAD和 NADP異檸檬酸脫氫酶 在檸檬酸產(chǎn)生與不產(chǎn)生時(shí)，這 3種酶均存在，而當(dāng)銅離子 ，鐵離子 2mg/L和 ，這 3種酶均不出現(xiàn)活力，發(fā)酵中檸檬酸正是在這個(gè) pH條件下積累的。 順烏頭酸水合酶 是催化檸檬酸 順烏頭酸 異檸檬酸正逆反應(yīng)的酶，研究表明，黑曲霉中有一種單純的位于線粒體上的順烏頭酸水合酶，它在催化時(shí)能建立下面的平衡：檸檬酸 :順烏頭酸 :異檸檬酸＝ 90:3:7。 α 酮戊二酸脫氫酶的調(diào)節(jié) 在黑曲霉檸檬酸產(chǎn)生菌中， TCA循環(huán)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是， α 酮戊二酸脫氫酶的合成受葡萄糖和銨離子的阻遏。因此當(dāng)以葡萄糖為碳源時(shí)，在檸檬酸生成期，菌體內(nèi)不存在 α 酮戊二酸脫氫酶或活力很低。 α 酮戊二酸脫氫酶催化的反應(yīng)是 TCA循環(huán)中唯一不可逆反應(yīng)，一旦 α 酮戊二酸脫氫酶喪失，就會(huì)引起：① TCA循環(huán)中的蘋(píng)果酸、富馬酸、琥珀酸是由草酰乙酸逆 TCA循環(huán)生成，使 TCA循環(huán)成 “ 馬蹄形 ” 。② α 酮戊二酸又抑制異檸檬酸脫氫酶的活性。 (三 )氧對(duì)檸檬酸積累的調(diào)節(jié) 乙酰 CoA和草酰乙酸結(jié)合生成檸檬酸過(guò)程中要引進(jìn)一個(gè)氧原子，因此氧也可以看作為檸檬酸生物合成底物。它對(duì)檸檬酸發(fā)酵的作用為： (1)氧是發(fā)酵過(guò)程生成的 NADH2重新氧化的氫受體。 (2)近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，黑曲霉中除了具有一條標(biāo)準(zhǔn)呼吸鏈以外，還有一條側(cè)系呼吸鏈。 當(dāng)缺氧時(shí)，只要很短時(shí)間中斷供氧，就會(huì)導(dǎo)致此側(cè)系呼吸鏈的不可逆失活，而導(dǎo)致檸檬酸產(chǎn)酸急劇下降。 （四）乙醛酸循環(huán)與醋酸發(fā)酵檸檬酸 乙醇 ?乙酸 ? ? 3醋酸 ? 1檸檬酸 ? 生成的檸檬酸一半轉(zhuǎn)化為異檸檬酸 ? 酵母 N源耗盡后開(kāi)始烷烴發(fā)酵，低濃度 AMP抑制NAD異檸檬酸脫氫酶的活性，檸檬酸大量合成并積累。此時(shí)順烏頭酸水合酶催化反應(yīng)平衡為：檸檬酸：異檸檬酸：順烏頭酸 = 90： 7： 3。細(xì)胞質(zhì)中積累大量異檸檬酸。 ① Mn2+缺乏 → 抑制蛋白合成 → NH4+↑ ，有一條呼吸活動(dòng)強(qiáng)的不產(chǎn)生ATP的側(cè)呼吸鏈： 解除磷酸果糖激酶的代謝調(diào)節(jié) ， 促進(jìn) EMP途徑暢通。 ② 丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調(diào)節(jié)控制。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA和 CO2的固定兩個(gè)反應(yīng)的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了合成檸檬酸的能力。 小結(jié)： ③ 順烏頭酸水合酶在催化時(shí)建立了以下平衡： 檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸 =90： 3： 7 同時(shí)控制 Fe2+含量時(shí)，順烏頭酸酶活力降低，使檸檬酸積累。 ④ 隨著檸檬酸積累， pH降低到一定程度時(shí)，使順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫酶失活，更有利于檸檬酸的積累。 （五）檸檬酸發(fā)酵的產(chǎn)率 無(wú) CO2固定反應(yīng)的產(chǎn)率 合成 1分子檸檬酸需要 3分子乙酰輔酶 A，也就是需要。 理論產(chǎn)率為： 192 /( 180 ) = % 通過(guò) CO2固定反應(yīng)提供 C4二羧酸 四、檸檬酸發(fā)酵過(guò)程的控制要點(diǎn) （ 1）控制 Mn2+、 NH4+濃度，解除檸檬酸對(duì) PFK的抑制，使 EMP暢通無(wú)阻。 （ 3）控制培養(yǎng)基中的 Fe2+ 的濃度，使順烏頭酸水合酶失活。 （ 2） 控制溶氧，防止側(cè)系呼吸鏈?zhǔn)Щ睢? 五、檸檬酸產(chǎn)生菌育種的傳統(tǒng)方法： 1. 透明圈大的菌株 平板： 10%甘薯 + 2 %的瓊脂 + % CaCO3 誘變后，涂布，透明圈大的則好 2. 顯色圈大小 平板：麥汁培養(yǎng)基 + pH值指示劑 誘變后， 33℃ 培養(yǎng) 3天，透明圈大的則好。 3. 不分解檸檬酸的菌株 不利用檸檬酸為碳源的菌株，說(shuō)明其 TCA循環(huán)中檸檬酸后續(xù)酶的活性較低，或者喪失，這有利于積累檸檬酸。 方法：以檸檬酸為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)不好的突變株。 4. 選育不長(zhǎng)孢子、少長(zhǎng)孢子、遲長(zhǎng)孢子的菌株 在培養(yǎng)基中如果菌株能夠大量合成積累檸檬酸，自然會(huì)使TCA循環(huán)中的中間產(chǎn)物濃度降低，這樣不利于孢子的形成。 （為何？中間產(chǎn)物少， C架少，不利于合成代謝 …… ） 思考題 ，如何控制？ 。 率的意義。
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