《發(fā)酵機(jī)制》PPT課件

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1、微生物產(chǎn)物A.遺傳特征:菌種種類、DNA特征B.環(huán)境條件：微生物生長及反應(yīng)的環(huán)境發(fā)酵機(jī)制：微生物利用基質(zhì)，通過代謝得到人們所需的產(chǎn)物的內(nèi)在規(guī)律內(nèi)在規(guī)律：代謝途徑、代謝調(diào)控規(guī)律、環(huán)境因素的影響第六章發(fā)酵機(jī)制分解代謝是指復(fù)雜的有機(jī)物分子通過分解代謝酶系的催化，產(chǎn)生簡單分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和還原力（或稱還原當(dāng)量，一般用[H]來表示）的作用。合成代謝與分解代謝正好相反，是指在合成代謝酶系的催化下，由簡單小分子、ATP形式的能量和[H]形式的還原力一起合成復(fù)雜的大分子的過程。分解代謝與合成代謝的含義及其間的關(guān)系可簡

2、單地表示為：按照產(chǎn)物與微生物生長繁殖的關(guān)系分成：初級代謝產(chǎn)物的代謝機(jī)制次級代謝產(chǎn)物的代謝機(jī)制按照發(fā)酵過程（微生物獲取能量的形式）分成：好氧代謝機(jī)制（通風(fēng)發(fā)酵）嫌氣代謝機(jī)制（厭氧發(fā)酵）葡萄糖代謝的三個階段第一、葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)第二、葡萄糖代謝為三碳糖四條途徑：EMP、PPP（HMP）、ED、PK第三、有氧條件下三糖徹底氧化（丙酮酸氧化脫羧和三羧酸循環(huán)）無氧條件下繼續(xù)降解并形成不同代謝產(chǎn)物葡萄糖經(jīng)酵解途徑生成丙酮酸：此階段在細(xì)胞胞液(cytoplasm)中進(jìn)行，一分子葡萄糖(glucose)分解后凈生成2分子丙酮酸(pyru

3、vate)，2分子ATP，和2分子（NADH+H+）。糖酵解途徑廣泛存在于各種細(xì)胞中，它的任何一個反應(yīng)均不需要氧。1.活化(activation)——己糖磷酸酯的生成：活化階段是指葡萄糖經(jīng)磷酸化和異構(gòu)反應(yīng)生成1,6-雙磷酸果糖(FBP，F(xiàn)DP)的反應(yīng)過程。該過程共由三步化學(xué)反應(yīng)組成。己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖異構(gòu)酶磷酸果糖激酶ATPADPATPADP**(1)(2)(3)⑴葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖⑵G-6-P異構(gòu)為6-磷酸果糖⑶F-6-P再磷酸化為1,6-雙磷酸果糖2.裂解（lysis)——磷酸丙糖的生成：一分子

4、F-1,6-BP裂解為兩分子可以互變的磷酸丙糖（triosephosphate)，包括兩步反應(yīng)：磷酸丙糖異構(gòu)酶醛縮酶(4)(5)⑷F-1,6-BP裂解為3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮⑸磷酸二羥丙酮異構(gòu)為3-磷酸甘油醛3.放能(releasingenergy——丙酮酸的生成：3-磷酸甘油醛經(jīng)脫氫、磷酸化、脫水及放能等反應(yīng)生成丙酮酸，包括六步反應(yīng)。(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶NAD++PiNADH+H+⑹3-磷酸甘油醛脫氫并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸⑺1,3-二磷酸甘油酸

5、脫磷酸,將其交給ADP生成ATP⑻3-磷酸甘油酸異構(gòu)為2-磷酸甘油酸烯醇化酶丙酮酸激酶⑼⑽⑾*ATPADP自發(fā)H2O⑼2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）⑽磷酸烯醇式丙酮酸將高能磷酸基交給ADP生成ATP⑾烯醇式丙酮酸自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楸酳ummaries糖酵解代謝途徑可將一分子葡萄糖分解為兩分子丙酮酸，凈生成兩分子ATP。C6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD+→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH+2H+糖酵解代謝途徑有三個關(guān)鍵酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶。三個激酶是糖酵解

6、途徑的主要調(diào)節(jié)點。糖代謝的調(diào)節(jié)主要是能荷的控制，即受細(xì)胞內(nèi)能量水平的控制。當(dāng)體系中ATP含量高時，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性受到抑制，酵解減少。當(dāng)需能反應(yīng)加強(qiáng)，ATP分解，減少，其抑制作用解除，同時ADP、AMP激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，而這兩個酶催化的產(chǎn)物同時又是丙酮酸激酶的激活劑，結(jié)果時糖酵解加快。糖的無氧酵解（glycolysis)是指葡萄糖經(jīng)EMP途徑生成丙酮酸后，在無氧條件下繼續(xù)降解并釋放出能量的過程。NADH2在此過程中將氫交給不同的有機(jī)物，形成各種不同的代謝產(chǎn)物（在不同的微生物機(jī)體和不同條件下，H2的

7、受體不同，因而丙酮酸的去路也不同）。第一節(jié)糖嫌氣性發(fā)酵產(chǎn)物積累機(jī)制葡萄糖↓↓EMP↓乙醇←乙醛←丙酮酸→乳酸↓乙酰CoA↓乙酰乙酸CoA乙酰乙酸乙酰CoA↓↓丙酮丁酸↓↓異丙醇丁醇二、酒精發(fā)酵機(jī)制酵母的酒精發(fā)酵（EMP途徑，酵母菌的Ⅰ型發(fā)酵）C6H12O6+2ADP+2H3PO4→2C2H5OH+2CO2+2ATP在好氧條件下，酵母的發(fā)酵能力降低，即由于呼吸作用的進(jìn)行使酒精產(chǎn)量大為降低。其機(jī)理是因為酵解過程的控制受末端產(chǎn)物ATP的反饋控制，即有氧時，由于酵解產(chǎn)生的NADH和丙酮酸進(jìn)入線粒體而產(chǎn)生大量ATP，ATP控制酵解

8、途徑關(guān)鍵酶—磷酸果糖激酶的活性，最后抑制葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致葡萄糖利用降低。同時在好氧條件下，丙酮酸激酶活性也由于磷酸果糖激酶活性降低而降低，從而降低糖的酵解速度。——即巴斯德效應(yīng)巴斯德效應(yīng)（PasteurEffect）請掌握此概念酒精發(fā)酵中副產(chǎn)物的形成雜醇油(高級醇）的生成雜醇油是碳原子數(shù)大于2的脂肪族醇類的統(tǒng)稱