09 谷氨酸.ppt

发酵产品工艺学
生物医药系
教师蒋丹
北京联合大学生物化学工程学院
第五章谷氨酸及味精
学****要点
掌握谷氨酸的生物合成途径和谷氨酸发酵调节机制,掌握谷氨酸细胞膜渗透性的控制方法
了解谷氨酸生产菌的主要特征以及谷氨酸生产菌在发酵过程中的形态变化,掌握谷氨酸发酵的代谢控制育种策略
掌握谷氨酸发酵培养基的组成及发酵工艺控制要点。
第一节谷氨酸生产菌种及其产酸机制
一、谷氨酸合成途径
二、葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径
三、细胞膜通透性的调节
四、谷氨酸生产菌的特征和种类
一、谷氨酸合成途径 P97
糖酵解途径(EMP途径)
磷酸戊糖途径(HMP途径)
三羧酸循环
乙醛酸循环
***酸羧化支路(CO2固定反应)
谷氨酸发酵的代谢途径
生成的***酸,一部分在***酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰CoA,另一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸或苹果酸.
草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合成酶催化作用下,缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环,柠檬酸在顺乌头酸酶的作用下生成异柠檬酸,异柠檬酸再在异柠檬酸脱氢酶的作用下生成α-***戊二酸,α-***戊二酸是谷氨酸合成的直接前体。
α-***戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下经还原氨基化反应生成谷氨酸
谷氨酸
脱氢酶
合成酶
Glc
***酸
草酰乙酸
CO2
天冬氨酸(Asp)
乙酰-coA
CO2
羧化酶
柠檬酸
顺乌头酸
异柠檬酸
α-***戊二酸
Glu
反馈抑制
异柠檬酸
脱氢酶
反馈阻遏
优先合成
谷氨酸生物合成调节机制
α-***戊二酸脱氢酶
优先合成
谷氨酸比天冬氨酸优先合成,谷氨酸合成过量后,就会抑制和阻遏自身的合成途径,使代谢转向合成天冬氨酸
柠檬酸合成酶的调节
柠檬酸合成酶是三羧酸循环的关键酶,除受能荷调节外,还受谷氨酸的反馈阻遏和顺乌头酸的反馈抑制,谷氨酸合成过量时,代谢转向天冬氨酸的合成。
优先合成与反馈调节
α-***戊二酸脱氢酶的调节
在谷氨酸产生菌中,α-***戊二酸脱氢酶活性微弱,使α-***戊二酸不能继续氧化。
谷氨酸脱氢酶的调节
谷氨酸对谷氨酸脱氢酶存在着反馈抑制和反馈阻遏
α-***戊二酸合成后由于α-***戊二酸脱氢酶活性微弱,谷氨酸脱氢酶的活力很强,故优先合成谷氨酸
控制谷氨酸合成的重要措施
CO2固定酶系活力强
柠檬酸合成酶
活力强
乙醛酸循环弱
异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱
α-***戊二酸氧化能力缺失或微弱
谷氨酸脱氢酶
能力强
细胞膜通透性强