乳酸发酵机制.ppt

基本概念 发酵机制——是指微生物通过其代谢活动，用基质合成人们所需要产物的基本原理。 代谢控制发酵——是人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用的中间代谢产物过量积累。 糖酵解途径的特点及调节机制 糖酵解途径的全过程已于1940年完全弄清楚。它是葡萄糖经酵解途径(EMP) 分解成丙酮酸。 总反应式为: 葡萄糖＋2ADP+2Pi+2NAD→ 2丙酮酸＋2ATP+2NADH2 当需能反应加强时 ATP减少，ADP、AMP增加，ATP的抑制作用被解除。ADP，AMP能激活己糖激酶和磷酸果糖激酶，使6－磷酸葡萄糖，1，6－二磷酸果糖，3－磷酸甘油醛浓度增加，他们都是丙酮酸激酶的激活剂，使糖酵解加快。 甘油的合成机制 * * 重点：了解糖酵解过程，掌握几种有代表性的嫌气性发酵产物生物合成的发酵机制，认识发酵的内在规律，代谢控制及酶系特性。 第三章 糖嫌气性发酵产物积累机制 一.糖酵解途径的主要特点 （1）大多数微生物细胞中都存在糖酵解途径，且反应中不需要氧的参与。 （2）细胞中糖酵解可分为两个阶段：准备阶段(6碳糖→3碳糖）第二阶段（碳糖→丙酮酸）。 （3）糖酵解过程有十多步反应，反应过程的酶除了烯醇化酶和丙酮酸脱羧酶外，可分为四类：激酶，变位酶，异构酶，脱氢酶。 （4）不是以葡萄糖作为碳源和能源时，可先转化为葡萄糖或糖酵解的中间产物。 例如：淀粉经酶糖化后转变为葡萄糖，进入 糖酵解途径。 果糖由己糖激酶催化、磷酸化形成果糖六磷酸，进入糖酵解途径。 （5）丙酮酸的不同去路 在不同的菌体和不同的工艺条件下， NADH+H+ 的 H2的受体不同，因此丙酮酸的去路也不同。 例如：发酵过程供氧与不供氧时，丙酮酸的去路不同。 ＋ ＋ ＋ ＋ 2 ＋ ＋ 在无氧条件下： 例如：在乳酸菌中： 丙酮酸＋NADH＋H 乳酸＋NAD 在酵母中： 丙酮酸 乙醛＋CO2 乙醛 乙醇 在梭状芽孢杆菌中： 丙酮酸＋辅酶A＋NAD＋ 乙酰辅酶A＋CO2＋NADH 然后经一系列变化生成丁酰辅酶A和丁醛，两者 作为受氢体被还原生成丁醇、丙酮、乙醇。 ＋ 乳酸脱氢酶 2 ＋ 丙酮酸脱羧酶 NADH+H ?NADH + + 丙酮酸脱氢酶复合体 二. 糖酵解的调节机制 1、酶系特性 糖酵解的调节点主要在三种激酶，即己糖激酶，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。它们是糖酵解途径中的关键酶，是糖酵解途径的三个不可逆步骤，只参与糖酵解。 磷酸果糖激酶——催化的反应是糖酵解的限速反应。该酶受ATP、柠檬酸及其他高能化合物所抑制，受AMP,ADP激活。 己糖激酶——受葡萄糖－6－磷酸的抑制，如果磷酸果糖激酶受到抑制，则葡萄糖六磷酸积累。 丙酮酸激酶——受ATP和丙氨酸引起的变构抑制，受果糖－1，6－二磷酸激活。 2、糖酵解速度的调控 糖酵解的过程受细胞内能量水平的控制。在生物体内ATP和ADP是有一定比例的,保证细胞内维持一定能荷： 能荷=[（ATP）+1/2（ADP）] / [（ATP）+(ADP)+(AMP)] 它能对糖酵解进行有效调节。 若细胞内能量满载时,ATP是唯一的腺苷酸（不是指上式中全部为ATP）,则能荷为1。 若细胞内ATP、ADP、AMP相等时，则能荷为0.5。 当体系中ATP含量高时，ATP抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性，使酵解减慢。 酒精发酵机制 一、 乙醇生成机制 在酵母体内，葡萄糖经酵解途径，生成丙酮酸，在无氧条件下，在丙酮酸脱羧酶催化作用下，丙酮酸生成乙醛。 丙酮酸 乙醛＋CO2 丙酮酸脱羧酶 丙酮酸脱羧酶需要焦磷酸硫胺素为辅酶，并需要Mg2+ 参与，所生成的乙醛在乙醇脱氢酶及辅酶（NAD）的作用下，成为受氢体，被还原成乙醇。 乙醛 乙醇 NADH+H ?NADH + + 由葡萄糖生成乙醇的总反应式： 葡萄糖＋2ADP+2磷酸 2乙醇+ 2CO2＋2ATP+10