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谷氨酸
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一、谷氨酸的代谢途径
谷氨酸代谢途径包括糖酵解途径(EMP)、
磷酸己糖途径(HMP)、三羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应(CO2固定反应)等。
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谷基酸代谢概况
食物蛋白质
谷氨酸
特殊途径
-***酸
糖及其代谢中间产物
脂肪及其代谢中间产物
TCA
鸟氨酸循环
NH4+
NH4+
NH3
CO2
H2O
体蛋白
尿素
尿酸
激素
卟啉
尼克酰氨衍生物
肌酸***
嘧啶
嘌呤
生物固氮***还原
(次生物质代谢)
CO2
***
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谷氨酸经代谢可以生成的物质
谷氨酸→谷氨酰***(谷氨酰***合成酶)
谷氨酸→-***戊二酸(转氨酶)
谷氨酸→-***戊二酸+NH3(L-谷氨酸脱氢酶)→参与尿素合成
谷氨酸→-氨基丁酸( L-谷氨酸脱羧酶)
谷氨酸→合成蛋白质
谷氨酸→经糖异生途径生成葡萄糖或糖原
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Glu
G-6-P
F-6-P
F-1,6-2P
ATP
ADP
ATP
ADP
1,3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
***酸
磷酸二
羟***
3-磷酸
甘油醛
NAD+
NADH+H+
ADP
ATP
ADP
ATP
磷酸烯醇式***酸
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(二)L-谷氨酸氧化脱氨基作用
存在于肝、脑、肾等组织中
GTP、ATP为其抑制剂
GDP、ADP为其激活剂
L-谷氨酸脱氢酶
(不需氧脱氢酶)受能荷调节反应:
L-谷氨酸
NH3
α-***戊二酸
NAD(P)+
NAD(P)H+H+
H2O
意义:此反应使氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、
GTP/GDP 的反馈调节
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***的运氨作用
反应过程
谷氨酸+ NH3
谷氨酰***
谷氨酰***合成酶
ATP
ADP+Pi
谷氨酰***酶
在脑、肌肉合成谷氨酰***,运输到肝和肾后再分解为氨和谷氨酸,从而进行解毒。
氨中毒患者可以服用或输入谷氨酸盐以解毒
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四、谷氨酸的脱羧基作用
L-谷氨酸
GABA
CO2
L- 谷氨酸脱羧酶
L- 谷氨酸脱羧酶在脑、肾中活性高,所以脑中GABA含量高,是抑制性神经递质,对中枢神经有抑制作用。抗颠痫
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二、调节模式
①可通过诱变选育L-谷氨酸的结构类似物抗性突变株和营养缺陷型的回复突变株,以解除自身的反馈抑制和反馈阻遏,增大L-谷氨酸积累量。可以选育***基丙二酸抗性突变株、谷氨酸氧肟酸盐抗突变株、谷氨酰***抗性突变株等。
②增加L-谷氨酸的前体物的合成量,可通过如选育抗***乙酸、***化钠、氮丝氨酸、***柠檬酸等突变株,以及强化CO2固定反应突变株(选育以琥珀酸或苹果酸为唯一碳源,生长良好的菌株、选育******酸敏感性突变株及选育***酸缺陷、天冬氨酸缺陷突变株)使谷氨酸大量积累。
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③选育强化能量代谢的突变株。谷氨酸高产菌的2个显著特点是:α-***戊二酸继续向下氧化的能力缺陷和乙醛酸循环弱,使能量代谢受阻;TCA循环前一阶段的代谢减慢。强化能量代谢,可补救上述两点不足,使TCA循环前一段代谢加强,谷氨酸合成的速度加快。
④通过选育不能以L-谷氨酸为唯一碳源生长的突变株,由于该突变株切断或减弱L-谷氨酸向下一步的代谢途径,从而L-谷氨酸能得到持续的积累。
另外需要注意:1菌种能高产谷氨酸,首先要使菌种具备在高糖、高酸的培养基中仍能正常生长、代谢的能力,即在高渗透压的培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响或影响很小。。。