第三章 发酵机制及发酵动力学.ppt

谷氨酸 N-乙酰谷氨酸 N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸 N-乙酰谷氨酸-γ-半醛 N-乙酰鸟氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 精胺琥珀酸 精氨酸 负反馈控制 N-乙酰谷氨酸激酶 Arg- Cit - 降低反馈作用物的浓度 鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸发酵机制 葡萄糖 5-磷酸核糖 ATP ADP Mg2+，HPO42- PRPP合成酶 磷酸核糖焦磷酸 （PRPP） 谷氨酰胺 +H2O 谷氨酸 +HP2O73- 5-磷酸核糖酸 （PRA） Mg2+ GAR合成酶 甘氨酸 ATP ADP+Pi 甘氨酰胺核苷酸 （GAR） N10-甲酰THFA H2O THFA 甲酰甘氨酰胺核苷酸 （FGAR） 磷酸核糖甘氨酰 胺转甲酰酶 Gln H2O GLU ADP ATP +Pi 甲酰甘氨 咪核苷酸 （FGAM） Mg2+ K+ ATP ADP+Pi 5-氨基咪唑核苷酸 （AIR） CO2 AIR羧化酶 5-氨基-4-甲 酸咪唑核苷酸 （CAIR） 5-氨基-4- （N-琥珀基） 甲酰胺核苷酸 （CAIR) ASP ATP ADP+Pi Mg2+ SAICAR合成酶 延胡索酸 腺苷酸琥珀 酸裂解酶 5-氨基-4-氨甲 酰咪唑核苷酸 （AICAR） 5-甲酰胺基咪唑 -4-氨甲酰核苷酸 （FAICAR） N10-甲 酰THFA H2O IMP环化 脱水酶 次黄嘌呤 核苷酸 (IMP) THFA PRPP 转酰胺酶 GMP、IMP AMP、GDP、ADP 核苷酸发酵 IMP 腺苷琥珀酸 （SAMP） SAMP 裂解酶 延胡索酸 AMP SAMP 合成酶 GDP+Pi GTP+ 天冬氨酸 黄嘌呤 核苷-磷酸 （XMP） NAD+ NADH 鸟嘌呤核苷酸 （GMP） GMP 还原酶 XMP 氨化酶 谷氨酰胺 谷氨酸 +AMP+PPi +ATP+H2O AMP 脱氨酶 IMP 脱氢酶 ADP ATP GDP GTP PRPP 谷氨酰胺 PRA AICAR 谷氨酸 PRATP 咪唑甘油磷酸 组氨酸 嘌呤核苷酸的代谢调节 第五节 抗生素发酵机制 抗生素的生物合成都是以初级代谢产物为前体，进入次级代谢产物合成途径后经过三步，合成不同的抗生素。 第一步，前体聚合。 第二步：结构修饰。 第三步：不同组分的装配。 葡萄糖 丙糖 丙酮酸 乙酸 草酰乙酸 柠檬酸 α-酮戊二酸 谷氨酸 次级代谢产物 天冬氨酸 次级代 谢产物 CO2 CO2 甲羟戊酸 焦磷酸异戊酯 萜 甾体 甾体 丙二酸 丙氨酸 聚酮体 脂肪酸 次级代谢产物 缬氨酸 丝氨酸 甘氨酸 次级代谢产物 氨基糖苷类 抗生素糖苷部分 戊糖 莽草酸 丁糖 芳基次级 代谢产物 芳基 氨基酸 次级代 谢产物 核苷类 抗生素 CO2 CO2 生物甲基化 次级代谢产物 C1 CO2 CO2 核苷 第六节 微生物发酵的动力学 一、微生物在一个密闭系统中的生长曲线 时间 菌体浓度 延迟期 指数生长期 减速期 静止期 衰亡期 延迟期： 二、微生物的生长动力学、Monod方程 微生物的生长速度： μ＝f(s,p,T,pH,……,) 在一定条件下(基质限制)： μ＝f(S) Monod研究了基质浓度与生长速度的关系 ———Monod方程(1949) μ 米氏方程: μ：菌体的比生长比速 S：限制性基质浓度 Ks：饱和常数 μmax: 最大比生长速度 μ 单一限制性基质：就是 指在培养微生物的营养 物中，对微生物的生长 起到限制作用的营养物。 Monod方程的参数求解(双倒数法)： 将Monod方程取倒数可得： 或： 这样通过测定不同限制性基质浓度下，微生物的比生长速度，就可以通过回归分析计算出Monod方程的两个参数。 例：在一定条件下培养大肠杆菌，得如下数据： S(mg/l) 6 33 64 153 221 μ(h-1) 0.06 0.24 0.43 0.66 0.70 求在该培养条件下，求大肠杆菌的μmax，Ks? 解：将数据整理： S/μ 100 137.5 192.5 231.8 311.3 S 6 33 64 153 221 μmax，＝1.11 (h-1); Ks＝97.6 mg/L 三、微生物发酵的动力学类型 〖一类发酵〗 产物的形成和菌体的生长相偶联 x p 菌体 产物 〖二类发酵〗 产物的形成和菌体的生长部分偶联 x p 菌体 产物 〖三类发酵〗 产物的形成和菌体的生长非偶联 x p 产物 菌体 *