谷氨酸發(fā)酵ppt課件-展示頁
2025-01-24 12:28本頁面
【正文】 突變株也可控制細胞膜對谷氨酸的通透性 。生物素改變細胞膜通透性的機制與影響細胞膜磷脂的含量及成分有關。 (3)細胞膜對谷氨酸的通透性高 谷氨酸的分泌可降低細胞內產物的濃度，消除了谷氨酸轉化成其它代謝物的可能，減低了對谷氨酸脫氫酶的抑制，并使谷氨酸的生成途徑暢通。在銨離子存在下，兩者偶聯起來形成氧化還原共軛體系，使 α酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸。沿著由檸檬酸至 α酮戊二酸的氧化途徑，谷氨酸產生菌有兩種 NADP+專性脫氫酶，即異檸檬酸脫氫酶和 L谷氨酸脫氫酶。 (2)谷氨酸脫氫酶活性強 谷氨酸產生菌的谷氨酸脫氫酶活性都很強。把糖代謝流阻止在 α酮戊二酸的堰上，對導向谷氨酸形成具有重要意義。谷氨酸產生菌的 α酮戊二酸氧化力微弱。 （二）控制谷氨酸合成的重要措施 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑可知，有三個重要環(huán)節(jié)可控制谷氨酸的大量生成，也就是谷氨酸生產菌所必須具備的主要生化特點。 CO2固定反應如下： (3) 草酰乙酸與乙酰 CoA在檸檬酸合成酶催化作用下，縮合成檸檬酸，進入三羧酸循環(huán)，檸檬酸在順烏頭酸酶的作用下生成異檸檬酸，異檸檬酸再在異檸檬酸脫氫酶的作用下生成 α酮戊二酸， α酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前體。其中以 EMP途徑為主，生物素充足時 HMP所占比例是 38％；控制生物素亞適量，發(fā)酵產酸期， EMP所占的比例更大，HMP所占比例約為 26％。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑如圖 22所示，至少有 16步酶促反應。 （一）谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 谷氨酸的合成主要途徑是 α酮戊二酸的還原性氨基化，是通過谷氨酸脫氫酶完成的。 上式中四碳二羧酸 (草酰乙酸 )100%通過 CO2固定反應供給。 谷氨酸生物合成的理想途徑 由葡萄糖生物合成谷氨酸的途徑見圖 21。利用已存在的其它氨基酸，經過轉氨酶的作用，將其它氨基酸與 α酮戊二酸生成 L谷氨酸。 （ 二 ） 轉氨酶 （ AT） 催化的轉氨反應 α酮戊二酸 +氨基酸 → 谷氨酸 +α酮酸 轉氨基反應是由 α酮戊二酸轉變成氨基酸的重要反應，由轉氨酶 (或氨基移換酶 )催化，使一種氨基酸的氨基轉移給α酮戊二酸，形成新的氨基酸。 谷氨酸發(fā)酵機制 谷氨酸生物合成包括糖酵解途徑(EMP)、 磷酸戊糖途徑 (HMP途徑 )、 三羧酸循環(huán) (TCA)、 乙醛酸循環(huán)和 CO2固定反應等 。 1965年我國建立發(fā)酵法生產。 目前，全世界谷氨酸鈉年產量已達 280300萬噸，占氨基酸總產量 1/2左右。2 谷氨酸發(fā)酵 L谷氨酸是生物機體內氮代謝的基本氨基酸之一，也是聯接糖代謝與氨基酸代謝的樞紐之一，在代謝上具有比較重要的意義。L谷氨酸單鈉，通稱味精，具有強烈的鮮味，是一種十分重要調味品，廣泛應用于烹調和食品加工。它不僅在氨基酸工業(yè)，而且在整個發(fā)酵工業(yè)中也令人矚目。目前全國有近 30家工廠生產味精， 2022年年產量約 ，居世界首位。 谷氨酸生物合成的主要酶反應 在谷氨酸發(fā)酵中 ， 生成谷氨酸的主要酶反應有以下三種： （ 一 ） 谷氨酸脫氫酶 （ GHD） 所催化的還原氨基化反應 α 酮 戊 二 酸 +NH4++NADPH2→ 谷 氨 酸+H2O+NADP α酮戊二酸和氨作用生成 α亞氨基酸， α亞氨基酸被還原成 α氨基酸，這一反應稱為還原氨基化反應。轉氨酶既催化氨基酸脫氨基又催化 α酮戊二酸氨基化。 （ 三 ） 谷氨酸合成酶 （ GS） 催化的反應 α酮戊二酸 +谷氨酰胺 → 2谷氨酸 以上三個反應中，由于在谷氨酸生產菌中谷氨酸脫氫酶的活力很強，因此還原氨基化是主導性反應。 圖 21 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途徑 圖 21 由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途徑由上述谷氨酸生物合成的理想途徑可知，由葡萄糖生物合成谷氨酸的總反應方程式為： 由于 1mol葡萄糖可以生成 1mol的谷氨酸，因此理論糖酸轉化率為 %(147/180 100%=%)。 谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 葡萄糖生成丙酮酸后，一部分氧化脫羧生成乙酰 CoA，一部分固定 CO2生成草酰乙酸或蘋果酸，草酰乙酸與乙酰 CoA在檸檬酸合成酶催化下縮合成檸檬酸，再經氧化還原共軛的氨基化反應生成谷氨酸。α酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前體，它來源于三羧酸循環(huán)，是三羧酸循環(huán)的一個中間代謝產物。 圖 22 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑 (1) 葡萄糖首先經 EMP及 HMP兩個途徑生成丙酮酸。 (2) 生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脫氫酶系的作用下氧化脫羧生成乙酰 CoA，另一部分經 CO2固定反應生成草酰乙酸或蘋果酸，催化 CO2固定反應的酶有丙酮酸羧化酶、蘋果酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。 (4) α酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶作用下經還原氨基化反應
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