《微生物發(fā)酵機理》PPT課件

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1、第六章微生物發(fā)酵機理12第一節(jié)厭氧發(fā)酵產(chǎn)物的合成機制3有氧分解（檸檬酸、氨基酸、抗生素等）厭氧分解（酒精、乳酸、丙酮、丁醇等）4厭氧代謝5一、酒精發(fā)酵機制酵母菌的酒精發(fā)酵細菌的酒精發(fā)酵6（一）酵母菌的酒精發(fā)酵7酒精發(fā)酵中的副產(chǎn)物雜醇油琥珀酸酯類糠醛、甲醇8（二）細菌的酒精發(fā)酵假單孢桿菌ED途徑9（三）甘油發(fā)酵1.亞硫酸鹽法甘油發(fā)酵（酵母菌的II型發(fā)酵）102.堿法甘油發(fā)酵（酵母菌的III型發(fā)酵）11分為：同型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵二、乳酸發(fā)酵機制121.同型乳酸發(fā)酵132.異型乳酸發(fā)酵：（1）6-磷酸葡萄糖酸途徑葡萄糖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NA

2、D+NADHNAD+NADHATPADP乙醇乙醛乙酰CoA2ADP2ATP-2H-CO214（2）雙歧途徑兩歧雙歧桿菌發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乳酸的途徑15發(fā)酵類型途徑產(chǎn)物菌種代表同型乳酸發(fā)酵EMP乳酸保加利亞乳桿菌、乳酸鏈球菌異型乳酸發(fā)酵HMP雙歧乳酸、乙酸、乙醇、CO2等腸膜明串珠菌、短乳桿菌、雙歧桿菌等16在丙酮丁醇菌中，丙酮酸經(jīng)過一系列的脫羧和縮合等過程而轉(zhuǎn)變?yōu)楸⒍〈?，稱為丙酮丁醇發(fā)酵。三、丙酮丁醇發(fā)酵機制17當(dāng)培養(yǎng)基中乙醇和乙酸的比率不同時，丁酸和已酸形成的比率也不同。乙酸多時，主要產(chǎn)物為丁酸；當(dāng)培養(yǎng)基中乙醇比乙酸占優(yōu)勢時，主要產(chǎn)物為已酸。四、由乙醇、乙酸生成已酸機制18在大曲酒發(fā)酵中，

3、還有一部分是通過芽孢桿菌利用乙酸乙酯為承受體，加入乙醇成為丁酸乙酯，然后再與乙醇反應(yīng)生成已酸乙酯。19第一階段是復(fù)雜有機物，如纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪等，在微生物作用下降解至其基本結(jié)構(gòu)單位-分解成各種脂肪酸、二氧化碳和氫氣；第二階段是各類脂肪酸進行分解，生成乙酸、二氧化碳和氫氣；第三階段是在甲烷產(chǎn)生菌的作用下由醋酸和二氧化碳及氫氣反應(yīng)生成甲烷。五、甲烷發(fā)酵機制20第二節(jié)好氧發(fā)酵產(chǎn)物合成機制21一、檸檬酸發(fā)酵機制檸檬酸的工業(yè)發(fā)酵1.檸檬酸生物合成途徑22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蘋果酸草酰乙酸檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富馬酸CO2

4、Fe2+CO2CO2存在兩個CO2固定系統(tǒng)（需Mg2＋、K＋）**23（一）、糖酵解及丙酮酸代謝的調(diào)節(jié)1、正常情況下，檸檬酸、ATP對磷酸果糖激酶有抑制作用，而AMP、無機磷、銨離子對該酶則有激活作用，特別是還能解除檸檬酸、ATP對磷酸果糖激酶的抑制作用。2.檸檬酸生物合成的代謝調(diào)節(jié)24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草酰乙酸檸檬酸CO2CO2CO2NH4+PiK+AMPATP252.錳缺乏時，細胞內(nèi)NH4＋濃度高。因此，錳離子效應(yīng)是通過NH4＋升高而減少檸檬酸對磷酸果糖激酶的抑制來實現(xiàn)的。26（二）TCA循環(huán)的調(diào)節(jié)1、TCA環(huán)的起始酶：檸檬酸

5、合成酶是一種調(diào)節(jié)酶。但在黑曲霉中，檸檬酸合成酶沒有調(diào)節(jié)作用，這是黑曲霉TCA環(huán)的第一個特點。2、順烏頭酸酶失活，阻斷TCA環(huán)是檸檬酸積累的必要條件，順烏頭酸水合酶需要Fe2＋，加入亞鐵氰化物，使鐵硫中心的Fe2+生成絡(luò)合物，使酶失活，就可以積累檸檬酸。。27（三）及時補加草酰乙酸外加草酰乙酸選育回補途徑旺盛的菌種28檸檬酸的積累機制歸納：①Mn抑制蛋白合成NH4解除磷酸果糖激酶的代謝調(diào)節(jié)，促進EMP途徑的暢通有一條呼吸活力強的不產(chǎn)生ATP的側(cè)系呼吸鏈②由于丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調(diào)節(jié)控制。2+﹢缺乏29③丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA和CO2固定兩個反應(yīng)的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調(diào)節(jié)，

6、增強了合成檸檬酸的能力。④由于順烏頭酸水合酶在催化時建立了以下平衡：檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90：3：7同時控制Fe2+含量時，順烏頭酸酶活力降低，使檸檬酸積累。30⑤隨著檸檬酸積累，pH降低到一定程度時，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及排出細胞外。31二、醋酸發(fā)酵機制淀粉糖酒精醋酸1.醋桿菌發(fā)酵酒精成醋酸乙醇向醋酸轉(zhuǎn)化是分兩步進行的，中間產(chǎn)物是乙醛。E1：乙醇脫氫酶或乙醇氧化酶，它依賴于NAD。E2：乙醛脫氫酶，需要NADP作輔酶。醋桿菌為G-，好氧菌，1mol乙醇轉(zhuǎn)化為1mol醋酸。322熱醋酸梭菌生產(chǎn)醋酸熱醋酸梭菌在發(fā)酵糖類時，由糖到醋酸一步完成，該菌沒有

7、氫化酶活性，不能利用氫氣?？梢詫O2還原為醋酸。CO2是通過甲酰四氫葉酸（THF）和類咕啉蛋白形成醋酸的。C6H12O6+2H2O2CH3COOH+2CO2+8H++8e2CO2+8H++8eCH3COOH+2H2O凈反應(yīng)C6H12O63CH3COOH優(yōu)點：轉(zhuǎn)化率高，嚴格厭氧，還可以利用戊糖。但這種方法發(fā)酵時需中和劑，因此只適合于醋酸鹽。33衣康酸發(fā)酵機制衣康酸曲霉（Asp.Itaconicus）土曲霉（Asp.ter