發(fā)酵菌的物質(zhì)需求ppt課件

1、碳源包括糖類、有機(jī)酸、脂類和蛋白質(zhì)類碳源包括糖類、有機(jī)酸、脂類和蛋白質(zhì)類一、發(fā)酵菌的物質(zhì)需求一、發(fā)酵菌的物質(zhì)需求碳源碳源糖代謝特點(diǎn)：糖代謝特點(diǎn)：細(xì)胞吸收葡萄糖后，進(jìn)行糖酵解，大部分葡萄糖細(xì)胞吸收葡萄糖后，進(jìn)行糖酵解，大部分葡萄糖分解為丙酮酸，進(jìn)一步被還原為乳酸，乳酸分泌分解為丙酮酸，進(jìn)一步被還原為乳酸，乳酸分泌到胞外并在培養(yǎng)液中積累。到胞外并在培養(yǎng)液中積累。葡萄糖代謝旺盛，會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸，對(duì)細(xì)葡萄糖代謝旺盛，會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。胞產(chǎn)生毒性。丙酮酸還可轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶丙酮酸還可轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，徹底氧化產(chǎn)生徹底氧化產(chǎn)生CO2和水。小部分和水。小部分4

2、8）葡）葡萄糖進(jìn)入戊糖磷酸途徑，把葡萄糖轉(zhuǎn)化為萄糖進(jìn)入戊糖磷酸途徑，把葡萄糖轉(zhuǎn)化為4、5、7碳糖和還原力碳糖和還原力NADPH，5碳糖用于核酸合成，其碳糖用于核酸合成，其他中間產(chǎn)物進(jìn)入脂肪酸代謝、核酸代謝和氨基酸他中間產(chǎn)物進(jìn)入脂肪酸代謝、核酸代謝和氨基酸代謝。代謝。 酪蛋白水解產(chǎn)生的脂肪酸，作為碳源與能酪蛋白水解產(chǎn)生的脂肪酸，作為碳源與能源，是遲效碳源源，是遲效碳源 不同工程菌利用碳源的能力不同。不同工程菌利用碳源的能力不同。 葡萄糖優(yōu)先利用會(huì)造成培養(yǎng)基的酸化，在葡萄糖優(yōu)先利用會(huì)造成培養(yǎng)基的酸化，在發(fā)酵控制中是一個(gè)值得注意的問題。發(fā)酵控制中是一個(gè)值得注意的問題。 氮源氮源 為工程菌生長(zhǎng)主要提供

3、氮素來(lái)源，如氨基為工程菌生長(zhǎng)主要提供氮素來(lái)源，如氨基酸和蛋白質(zhì)、核苷和核酸及其他含氮物質(zhì)。酸和蛋白質(zhì)、核苷和核酸及其他含氮物質(zhì)。 工程菌可直接很好地吸收利用無(wú)機(jī)氮如氨工程菌可直接很好地吸收利用無(wú)機(jī)氮如氨水、銨鹽等，一般不能利用硝態(tài)氮，因?yàn)樗?、銨鹽等，一般不能利用硝態(tài)氮，因?yàn)槿狈Π讶狈Π袾O3轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成NH4的酶體系。的酶體系。 幾乎都能利用有機(jī)氮源如蛋白胨、酵母粉、幾乎都能利用有機(jī)氮源如蛋白胨、酵母粉、牛肉膏、黃豆餅粉、尿素等。牛肉膏、黃豆餅粉、尿素等。 不同工程菌對(duì)氮源利用能力差異很大，具不同工程菌對(duì)氮源利用能力差異很大，具有很高的選擇性。有很高的選擇性。 有機(jī)氮源的利用程度與細(xì)胞是否產(chǎn)生

4、分泌有機(jī)氮源的利用程度與細(xì)胞是否產(chǎn)生分泌相應(yīng)的降解酶有關(guān)，能分泌大量的蛋白酶，相應(yīng)的降解酶有關(guān)，能分泌大量的蛋白酶，降解蛋白胨等，然后吸收利用。降解蛋白胨等，然后吸收利用。 氨基酸 氨基酸是蛋白質(zhì)和酶的組成單位。 氨基酸還參與合成一些含氮化合物，核苷酸的四種嘌呤和嘧啶堿基、兒茶酚胺等含氮激素及神經(jīng)遞質(zhì)等。 氨基酸可通過生糖或生酮途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘腔蛑舅?，間接提供能量。 氨基酸代謝特點(diǎn)：氨基酸代謝特點(diǎn)： 吸收谷氨酰胺后，進(jìn)入氨基酸代謝途徑，吸收谷氨酰胺后，進(jìn)入氨基酸代謝途徑，通過脫氨、轉(zhuǎn)氨等作用，合成其他必需和通過脫氨、轉(zhuǎn)氨等作用，合成其他必需和非必需氨基酸。非必需氨基酸。 大多數(shù)谷氨酰胺在脫氨酶催

5、化下，生成谷大多數(shù)谷氨酰胺在脫氨酶催化下，生成谷氨酸，并釋放氨，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。氨酸，并釋放氨，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。 小部分谷氨酰胺通過轉(zhuǎn)氨生成其他嘌呤、小部分谷氨酰胺通過轉(zhuǎn)氨生成其他嘌呤、嘧啶和氨基糖等合成代謝的前體。嘧啶和氨基糖等合成代謝的前體。 谷氨酸還原酶把谷氨酸轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物谷氨酸還原酶把谷氨酸轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物-酮戊二酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，為細(xì)胞提供酮戊二酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)，為細(xì)胞提供能量。所以谷氨酰胺在細(xì)胞能量代謝中具能量。所以谷氨酰胺在細(xì)胞能量代謝中具有重要作用。有重要作用。 谷氨酰胺與丙酮酸和草酰乙酸發(fā)生轉(zhuǎn)氨作谷氨酰胺與丙酮酸和草酰乙酸發(fā)生轉(zhuǎn)氨作用，生成丙氨酸和天門冬氨酸，丙氨酸可用，

6、生成丙氨酸和天門冬氨酸，丙氨酸可進(jìn)入培養(yǎng)液并積累。在快速生長(zhǎng)的動(dòng)物細(xì)進(jìn)入培養(yǎng)液并積累。在快速生長(zhǎng)的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)體系，轉(zhuǎn)氨作用是主要的代謝途徑。胞培養(yǎng)體系，轉(zhuǎn)氨作用是主要的代謝途徑。 維生素維生素維生素是一類微量的小分子有機(jī)生物活性物維生素是一類微量的小分子有機(jī)生物活性物質(zhì)，對(duì)代謝和生長(zhǎng)起調(diào)節(jié)和控制作用。質(zhì)，對(duì)代謝和生長(zhǎng)起調(diào)節(jié)和控制作用。 水溶性維生素包括水溶性維生素包括B族維生素和維生素族維生素和維生素C。 B族維生素以輔酶或輔基形式參與酶反應(yīng)，族維生素以輔酶或輔基形式參與酶反應(yīng)，主要調(diào)節(jié)酶活性和代謝活性。主要調(diào)節(jié)酶活性和代謝活性。 維生素維生素C，抗壞血酸，在體內(nèi)參與還原反應(yīng)、，抗壞血酸，在

7、體內(nèi)參與還原反應(yīng)、羥化反應(yīng)，促進(jìn)膠原蛋白合成和粘多糖合羥化反應(yīng)，促進(jìn)膠原蛋白合成和粘多糖合成，抗氧化作用。成，抗氧化作用。 脂溶性維生素包括維生素脂溶性維生素包括維生素A、D、E、K四種。四種。 維生素維生素A維持正常視覺和上皮組織。維持正常視覺和上皮組織。 維生素維生素D為視固醇類化合物，主要是調(diào)節(jié)鈣為視固醇類化合物，主要是調(diào)節(jié)鈣磷代謝。磷代謝。 維生素維生素E即生育酚，是抗氧化劑，防止生物即生育酚，是抗氧化劑，防止生物膜中磷脂的不飽和脂肪酸被氧化。膜中磷脂的不飽和脂肪酸被氧化。 維生素維生素K，促進(jìn)合成凝血酶原，促進(jìn)血液凝，促進(jìn)合成凝血酶原，促進(jìn)血液凝固。固。 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽 磷、硫、鉀、鈣

8、、鎂、鈉等大量元素和鐵、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鈉等大量元素和鐵、銅、鋅、錳、鉬等微量元素的鹽離子，為銅、鋅、錳、鉬等微量元素的鹽離子，為工程菌生長(zhǎng)提供必需的礦物質(zhì)。工程菌生長(zhǎng)提供必需的礦物質(zhì)。 無(wú)機(jī)鹽是細(xì)胞代謝所需的酶的輔基，同時(shí)無(wú)機(jī)鹽是細(xì)胞代謝所需的酶的輔基，同時(shí)保持細(xì)胞的滲透壓和緩沖保持細(xì)胞的滲透壓和緩沖pH的變化。的變化。 磷是核苷酸和核酸的組成元素，磷脂等的磷是核苷酸和核酸的組成元素，磷脂等的組成成分。組成成分。 硫是氨基酸和蛋白質(zhì)組成元素，硫是氨基酸和蛋白質(zhì)組成元素， 鈣參與細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)過程。鈣參與細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)過程。 礦物質(zhì)還參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成、酶的構(gòu)成礦物質(zhì)還參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成、

9、酶的構(gòu)成和活性、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、胞內(nèi)氧化還原和活性、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、胞內(nèi)氧化還原電勢(shì)，具有重要的生理功能。電勢(shì)，具有重要的生理功能。 Na和和Cl參與生理電活動(dòng)，維持水平衡、參與生理電活動(dòng)，維持水平衡、保持滲透壓和酸堿平衡。離體培養(yǎng)為細(xì)胞保持滲透壓和酸堿平衡。離體培養(yǎng)為細(xì)胞提供足夠的提供足夠的Na和和Cl離子是基本條件，離子是基本條件， Ca2、Mg2，對(duì)細(xì)胞間的互黏穩(wěn)定起重，對(duì)細(xì)胞間的互黏穩(wěn)定起重要作用。在離體培養(yǎng)時(shí)，螯合細(xì)胞間的要作用。在離體培養(yǎng)時(shí)，螯合細(xì)胞間的Ca2和和Mg2，可以達(dá)到分散細(xì)胞的目的。，可以達(dá)到分散細(xì)胞的目的。 K、Cl等在維持酸堿平衡具有重要作用。等在維持酸堿平衡具有重要作用。 生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子 指維持細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的微量有機(jī)物，不指維持細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的微量有機(jī)物，不起碳源和氮源作用。生長(zhǎng)因子包括維生素、起碳源和氮源作用。生長(zhǎng)因子包括維生素、氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物、脂肪酸氨基酸、嘌呤或嘧啶及其衍生物、脂肪酸等。由于蛋白胨等