2谷氨酸发酵机制
谷氨酸发酵机制
• (3)谷氨酸合成酶(Gs)催化的反应
α-酮戊二酸 + 谷氨酰胺
NADPH2 NADP GS
2谷氨酸
二、谷氨酸生物合成的理想途径
• 由葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径
※第二节 谷氨酸生物合成的调节机制
一、优先合成与反馈调节
1、优先合成 2、反馈调节
二、糖代谢的调节 三、氮代谢的调节 四、其它调节
一、优先合成与反馈调节
④ -酮戊二酸脱氢酶在谷氨酸产生菌中 先天性地丧失或微弱。
⑤磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的调节。磷酸
烯醇式丙酮酸羧化酶受天冬氨酸的反馈抑制， 受谷氨酸和天冬氨酸的反馈阻遏。
磷酸烯醇式丙酮酸 ④ 丙酮酸
葡萄糖
①柠檬酸合成酶 ②磷酸烯醇式
丙酮酸羧化酶 ③丙酮酸羧化酶 ④丙酮酸激酶CO2来自③ ②草酰乙酸 Asp
苹果酸
乙酰CoA
①
柠檬酸
乙酰CoA
⑥
乙醛酸
异柠檬酸
延胡索酸
α-酮戊二酸
琥珀酸
谷氨酸
谷氨酸生产菌的育种思路
在菌体的代谢中，谷氨酸比天冬氨酸优先合成。 谷氨酸合成过量后，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活 力和阻遏柠檬合成酶的合成。使代谢转向天冬氨酸 的合成；天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇 式丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。所 以在正常情况下，谷氨酸并不积累。
(1) 、优先合成
在菌体的代谢中，谷氨酸比天冬 氨酸优先合成。谷氨酸合成过量后， 谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活力和阻 遏柠檬合成酶的合成。使代谢转向天 冬氨酸的合成；天冬氨酸合成过量后， 反馈抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的 活力，停止草酰乙酸的合成。所以在 正常情况下，谷氨酸并不积累。
黄色短杆菌中，谷氨酸、天冬氨酸生物合 成的调节机制
氨基酸发酵机制及过程概述
葡萄糖和琥珀酸等对异柠檬酸裂解酶起着阻遏作用。
(1)以糖质为原料的谷氨酸发酵中生物素对 DCA循环的影响
在生物素亚适量条件下，琥珀酸氧化力降低， 积累的琥珀酸会反馈抑制异柠檬酸裂解酶活性，并 阻遏该酶的生成，DCA循环基本处于封闭状态， 异柠檬酸高效率地转化为α–酮戊二酸，再生成谷 氨酸。 在生物素充足的条件下，异柠檬酸裂解酶活性 增大，通过DCA循环提供能量，进行蛋白质的合 成，不仅异柠檬酸转化生成谷氨酸的反应减弱使得 谷氨酸减少，而且生成的谷氨酸在转氨酶的催化作 用下又转成其它氨基酸，也不利于谷氨酸积累。
7.醋酸或正石蜡原料发酵谷氨酸的推测途径 在醋酸发酵谷氨酸或石油发酵谷氨酸时，却只能 经乙醛酸循环供给四碳二羧酸，四碳二羧酸经草酰 乙酸又转化为柠檬酸。
二、谷氨酸生物合成的代谢调节机制
分解代谢： 从环境中摄取营养物质，把它们转 微生物 的代谢
化为自身物质，以此来提供能源和 小分子中间体；
合成代谢：合成代谢将分解代谢产生的能量和
6乙酰CoA +2NH3+3O 2谷氨酸 +2CO2+6H2O 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3mol葡萄糖可以生成2mol的谷氨酸，谷氨 酸对葡萄糖的质量理论转化率为：
(3)实际转化率：处于二者之间，即54.4%～ 81.7%。 CO2固定反应、乙醛酸循环的比率等对转化率影 响较大。 乙醛酸循环活性越高，谷氨酸越不易生成与积累。
α -酮戊二酸脱氢酶 NH4 异柠檬酸脱氢酶 乙醛酸循环中的两个关键 酶——异柠檬酸裂解酶和 苹果酸合成酶。
谷氨酸 （胞内）
转移到胞外
（二）谷氨酸合成的理想途径
生物素充足菌EMP所占比例约为62％； 在发酵产酸期，EMP所占比例更大，约为74％。
论述谷氨酸发酵的原理
论述谷氨酸发酵的原理
谷氨酸发酵是一种利用微生物如大肠杆菌（Escherichia coli）进行合成谷氨酸的生物工艺过程。
原理如下：
1. 微生物选择：在谷氨酸发酵中，经常选择大肠杆菌作为发酵菌。
大肠杆菌具有高产谷氨酸的能力，并且生长速度较快，适应性强。
2. 培养基准备：谷氨酸发酵的培养基需提供适合微生物生长和发酵所需的营养物质，如碳源、氮源、矿物盐和辅助因子等。
常用的碳源包括葡萄糖、淀粉等，氮源则可以是氨基酸、蛋白质等。
此外，还可添加特定的辅助因子如磷酸、镁离子等。
3. 发酵过程：将所选的微生物接种到预先准备好的培养基中，进行发酵过程。
在发酵过程中，微生物利用碳源和氮源进行生长和代谢，并分泌出所需的酶以转化底物产生目标产物谷氨酸。
4. 发酵控制：为了提高谷氨酸的产量和质量，发酵过程需要进行严格的控制。
这包括控制发酵温度、pH值、氧气供给和搅拌速度等。
适当调节这些因素可以提高微生物的生长速度和代谢产物的积累。
5. 谷氨酸提取和纯化：发酵结束后，需将谷氨酸从发酵液中提取出来，并进行纯化。
一般通过离心、过滤和浓缩等步骤，将目标产物分离提取。
接下来，通过
晶体化、离子交换层析等方法，进行纯化和分离，得到高纯度的谷氨酸。
总之，谷氨酸发酵的原理是利用适宜的菌种和培养基，通过微生物的生长和代谢过程，合成谷氨酸。
发酵过程需要进行严格的控制，以提高产量和质量，最终通过提取和纯化得到高纯度的谷氨酸。
2谷氨酸发酵机制总结
(1) 葡萄糖首先经EMP及HMP两个途径 生成丙酮酸。其中以EMP途径为主，生物 素充足时HMP所占比例是38％；控制生物 素亚适量（2～5μg/L），在发酵产酸期， EMP所占的比例更大，HMP所占比例约为 26％。
(2) 生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱 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，催化CO2固定反应的酶有丙酮酸羧化酶、 苹果酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。
细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之 间的关系来表示，称为能荷(energy charge)。能 荷计算公式为：
从上式可以看出，能荷是细胞所处能量状态 的一个指标。当细胞内的ATP全部转化为 AMP时， 能荷值为0；当AMP全部转化为ATP时，能荷值 为1。可见能荷值在0和1之间变动。已知大多数 细胞的能荷处于0～0.95之间，处于一种动态平 衡。
（一）谷氨酸发酵的代谢途径
谷氨酸的合成主要途径是α-酮戊二酸的 还原性氨基化，是通过谷氨酸脱氢酶完成的。 α-酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前体，它来 源于三羧酸循环，是三羧酸循环的一个中间 代谢产物。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢 途径如图2-2所示，至少有16步酶促反应。
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
(5)α-酮戊二酸脱氢酶的调节 在谷氨酸产生菌中，α-酮戊二酸脱氢酶 活性微弱。
(6)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。
在谷氨酸产生菌正常代谢中，谷氨酸 比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量时， 谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活力和阻遏柠 檬酸合成酶催化柠檬酸的合成，使代谢转 向天冬氨酸的合成。天冬氨酸合成过量后， 天冬氨酸反馈抑制和反馈阻遏磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合 成。所以，在正常情况下，谷氨酸并不积 累。
氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产
生物素的来源：氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料 有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常选取 几种混合使用。例如，许多工厂选择纯生物素、玉米浆、 糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺 不同，所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg， 麸皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。
操作简单 周期长，占地面积大。
直接常温等电点法工艺流程
发酵液
起晶中和点（pH4-4.5) 育晶（2h）
盐酸
菌体及细小的 谷氨酸晶体
等电点搅拌pH3-3.22 静置沉降4-6h 离心分离
成品
母液
干燥
湿谷氨酸晶体
2、离子交换法
可用阳离子交换树脂来提取吸附在树脂上的谷氨 酸阳离子，并可用热碱液洗脱下来，收集谷氨酸 洗脱流分，经冷却、加盐酸调pH 3.0～3.2进行结 晶，之后再用离心机分离即可得谷呈棒形或短杆形； 革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢；不能运动； 需氧性的微生物； 生物素缺陷型； 脲酶强阳性； 不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等；
发酵中菌体发生明显形态变化，同时细胞膜渗透性改变； 二氧化碳固定反应酶系强； 异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱； α-酮戊二酸氧化能力微弱； 柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活
有机氮丰富有利于长菌，因此谷氨酸发酵前期要 求一定量的有机氮，通常在基础培养基中加入适 量的有机氮，在发酵过程中流加尿素、液氨或氨 水来补充无机氮。
（3）无机盐
磷酸盐 ：工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、 Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。 过高：代谢转向合成缬氨酸。 过低：菌体生长缓慢。
第二章-谷氨酸发酵机制
第三节 谷氨酸发酵中细胞膜渗透性的控制
一、细胞膜的结构
谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸产生菌细胞 膜结构和功能上的特异性变化。
二、控制细胞膜渗透性的方法
根据细胞膜的结构特征，控制细胞膜通透性的 方法主要有两种类型： 一类是通过控制磷脂的合成来控制细胞膜通透性； 一类是通过控制细胞壁的合成间接控制细胞膜通 透性。
三、氮代谢的调节
• 控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合 成能力，使合成的谷氨酸不去转化成其他氨基酸 和合成蛋白质。生物素亚适量时，几乎没有异柠 檬酸裂解酶活力，琥珀酸氧化力弱，苹果酸和草 酰乙酸脱羧反应停止，完全氧化降低，ATP量减 少，蛋白质合成停滞，在铵离子适量存在时，菌 体积累谷氨酸。 • 生物素充足时，蛋白质合成增强，谷氨酸减少， 谷氨酸通过转氨作用生成其他蛋白质。
生物素对糖代谢的调节与能荷的调节是不同的，能 荷是对糖代谢流的调节，而生物素能够促进糖的 EMP途径、HMP途径、TCA循环。 在糖代谢中，生物素能催化脱羧和羧化反应。糖代 谢中依赖生物素的特异反应有：丙酮酸转化成草酰乙 酸；苹果酸转化为丙酮酸；琥珀酸与丙酮酸的互变； 草酰琥珀酸转化为a-酮戊二酸。
第二章
谷氨酸发酵机制
第一节 谷氨酸的生物合成途径
第二节 谷氨酸生物合成的调节机制
谷氨酸的生产
•调节机制
• 谷氨酸发酵中代，糖谢代控谢除制受发到生酵物素控制
外，也受到NH4+的影响。
• 使用生物素缺乏菌，在NH4+存在时，葡萄
糖以很快的消耗速度和高的收文生率095生-1 成谷氨
酸。
董晓蒙 2
• 当NH4+不存在时，糖的消耗耿速春霞度2很慢，生 成物是α-酮戊二酸、丙酮酸、陈聪醋聪 酸2 和琥珀
Ⅰ.谷氨酸的生代物合谢成控途径制主发要包酵括：
EMP途径 HMP途径 TCA循环 乙醛酸循环
CO2固定反应
文生095-1 董晓蒙 2 耿春霞 2 陈聪聪 2
总反应途径
糖经过EMP途径代和H谢MP控生成制丙发酮酸酵。
一方面丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA；
另一方面，经CO2固定作用生成草酰乙酸；两者
合成柠檬酸进入TCA循环，由三羧酸循环的中间
入分解途
浓度增加
径
防止
过剩
羧激 化活 酶
PEP
果与 糖二 共磷 同酸
草酰乙酸
文董生晓转0蒙95向-21 CO2固定
耿春霞 2
乙酰-CoA氧化 陈聪聪抑制2 丙酮
ATP水平提高
酸激酶
•氨的导入
氨的导入方式代：谢控制发酵
• 糖代谢中间体α-酮戊二酸还原氨基化生成 谷氨酸
• 天冬氨酸或丙氨酸通过氨基文生转095移-1 作用将氨 基转给α-酮戊二酸而生成 董晓蒙 2
丙丙酮酮酸酸
乙酰CoA
丙糖-3-磷酸CO2固定 草酰乙酸
柠檬酸
TCA
2.DCA循环 乙酰CoA
柠檬酸 合成酶 柠檬酸
异柠檬酸 裂解酶 异柠文檬生0酸95-1
琥珀酸
草酰乙酸
董晓蒙 2
第三篇第三章谷氨酸发酵机制
§第六章谷氨酸的发酵机制GA发酵作为重点：（1）是代谢控制发酵的重点（2）是目前代谢控制发酵中，在理论与实践上最成熟的……第一节 GA的生物合成途径一、GA 的生物合成途径主要有：Glucose的酵解，EMPGlucose的有氧氧化，HMP丙酮酸的有氧氧化，TCA循环乙醛酸循环途径，DCA循环CO2固定反应α-酮戊二酸的还原氨基化这6条途径之间是相互联系和相互制约的，如图所示：主导反应: GHDα-KGA+NH4++NADPH2 GA+H2O+NADPC6H12O6HMP 3-磷酸甘油醛乳酸丙酮酸乙酰辅酶ACO2CO2草酰乙酸柠檬酸苹果酸异柠檬酸延胡索酸NADPCO2琥珀酸 NADPHα—KGANADPHNH4+ NADP谷氨酸第二节 GA生物合成的调节机制一、优先合成与反馈调节1、优先合成1）优先合成（perference synthesis）a D→EC a酶活性远大于b酶活性GA 比Asp优先合成，GA过量后，阻遏和抑制自身的合成途径，使代谢转向Asp2、CO2固定反应的酶类受Asp的反馈抑制，GA 和Asp的反馈阻遏3、α—KGA脱氢酶在GA生产菌中先天丧失或微弱4、柠檬酸合成酶（TCA关键酶）：受能荷调节和GA的反馈阻遏和乌头酸的反馈抑制5、GDH（谷氨酸脱氢酶）受GA的反馈抑制和阻遏6、异柠檬酸脱氢酶：受α—KGA的反馈抑制。
异柠檬酸脱氢酶催化的异柠檬酸脱羧生成α—KGA和谷氨酸脱氢酶催化的α—KGA 还原氨基话生成的GA的反应是一对氧化还原共轭反应，细胞内α—KGA和异柠檬酸的量需维持平衡，当α—KGA过量时对异柠檬酸脱氢酶发生抑制作用，停止合成α—KGA由菌体的代谢可知，在正常情况下，GA并不积累。
二、GA生物合成的内在因素从上图可以看出，菌体要在葡萄糖含量10%以上的培养基上，合成5%以上的谷氨酸，是一种不正常的现象，显然GA产生菌必须具备以下条件：1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出，α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。
谷氨酸发酵机制
5 青霉素对细胞膜透性的影响 1 谷氨酸的生物合成方式 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2 生物素对CO2暗固定途径的影响 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机膜透性的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 油酸对细胞膜透性的影响 1 生物素对糖酵解途径的影响 利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机 制
1 生物素对糖酵解途径的影响 1 谷氨酸发酵的主要生化特点 1 谷氨酸发酵的主要生化特点
①EMP途径 ②HMP途径 ③TCA ④ CO2暗固定 ⑤乙醛酸循环
5.利用温度敏感型突变株进行谷氨酸 发酵的机制
• 温度敏感型突变株(temperature sensitive mutant，
用Ts表示) 。
第四章 谷氨酸发酵机制
4细胞膜透性调节 5.利用温度敏感型突变株进行谷氨酸发酵的机 制
• 1.1 谷氨酸的生物合成方式
• 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 生物素对乙醛酸途径的影响 3 油酸对细胞膜透性的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 2 生物素对CO2暗固定途径的影响 异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的偶联反应
2.1 谷氨酸发酵的主要生化特点 2.2 环境条件的调节(外在因素)
3.1 生物素对糖酵解途径的影响 3.2 生物素对CO2暗固定途径的影响 3.3 生物素对乙醛酸途径的影响
谷氨酸发酵实验报告
一、实验目的1. 了解谷氨酸发酵的基本原理和过程。
2. 掌握谷氨酸发酵实验的操作方法。
3. 通过实验验证谷氨酸发酵过程中还原糖的消耗和谷氨酸的生成情况。
4. 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。
二、实验原理谷氨酸发酵是一种典型的微生物发酵过程，主要利用谷氨酸棒杆菌在适宜的培养基和条件下，将糖类物质转化为谷氨酸。
发酵过程中，还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量发酵是否正常的重要指标。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 谷氨酸棒杆菌菌种- 葡萄糖- 酵母提取物- 牛肉膏- 磷酸氢二钠- 氯化钠- 琼脂- pH试纸- 还原糖检测试剂盒- 谷氨酸检测试剂盒- 恒温摇床- 恒温水浴锅- 721分光光度计2. 实验仪器：- 烧杯- 玻璃棒- 移液管- 试管- 离心机- 电子天平四、实验步骤1. 培养基制备：- 称取酵母提取物10g、牛肉膏5g、葡萄糖20g、磷酸氢二钠2g、氯化钠1g，加入100mL蒸馏水溶解，定容至1000mL。
- 将培养基分装至锥形瓶中，121℃高压灭菌15分钟。
2. 菌种活化：- 将谷氨酸棒杆菌菌种接种于装有适量培养基的锥形瓶中，37℃恒温培养24小时。
3. 发酵实验：- 将活化后的菌液以1%的接种量接种于装有100mL培养基的锥形瓶中，置于恒温摇床中，37℃、150r/min振荡培养。
- 每隔2小时取样，测定还原糖和谷氨酸的含量。
4. 数据处理：- 根据还原糖和谷氨酸的测定结果，绘制糖耗曲线和谷氨酸生成曲线。
- 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。
五、实验结果与分析1. 糖耗曲线：实验过程中，还原糖含量随时间逐渐降低，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断消耗葡萄糖。
2. 谷氨酸生成曲线：实验过程中，谷氨酸含量随时间逐渐增加，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断合成谷氨酸。
3. 发酵条件对谷氨酸发酵的影响：- 温度：37℃时，谷氨酸发酵效果较好。
- pH值：pH值在6.5-7.0时，谷氨酸发酵效果较好。
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物的结构类似物）阻止催化该途径的一个或几个反应中的 一个或几个酶的合成，其实质是调节基因的作用，与此相 反有酶合成的诱导。
• 优先合成：对于分支途径而言，由于催化某一分支反应的酶
活性远远大于催化另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活 性大的那2一、分优先支合的成终与平产衡物合。成当该终产物浓度达到一定浓度时， 就会抑制（该1酶）优，先使合代成（谢P转ref向eren合ce成d sy另nth一esi分s）支的终产物。
第二章 谷氨酸发酵机制
【教学目的与要求】理解并掌握谷氨酸的生物合成途
径及其调节机制、掌握谷氨酸产生菌细胞膜渗透性
控制
【教学重点与难点】掌握谷氨酸的生物合成途径及其
调节机制、发酵过程中谷氨酸产生菌细胞膜渗透性
控制
• 【教学内容】 2.1 谷氨酸的生物合成途径
•
2.2 谷氨酸生物合成的调节机制
•
2.3 谷氨酸发酵中细胞膜渗透性控制
2.1 谷氨酸的生物合成途径
2.1.1 谷氨酸生物合成的主要酶反应 • (1)谷氨酸脱氢酶（GDH）所催化的还原氨基化反应
α-酮戊二酸+NH4++NADPH2+→ 谷氨酸+H2O+NADP+
• (2) 转氨酶（AT）催化的转氨反应
α-酮戊二酸+氨基酸 → 谷氨酸+ α-酮酸
• (3) 谷氨酸合成酶（GS）催化的反应
2.1.3影响两条代谢途径比例的主要因素
• (1)内在因素：菌种特性
• 丙酮酸羧化酶 • 苹果酸酶 • 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶
• 二氧化碳固定反应酶系 看上述酶活决定是否该
途径
• DCA(乙醛酸) 循环关键酶－－异柠檬酸裂解酶 • 增加CO2固定反应酶活力或削弱DCA循环关键酶
↓ 异柠檬酸
↓ 琥珀酸
α-酮戊二酸
+
L-谷氨酸
NH4
透过细胞膜 ←
↓ L-谷氨酸
④
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
谷氨酸生物合成的理想途径
四碳二羧酸由CO2固定反应供应，如下反应进行：
C6H12O6+ NH3+1.5O2 → C5H9O4N+ CO2+ 3H2O
81.7%
180
147
倘若CO2固定反应完全不起作用，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系的
①
↓
磷酸烯醇式丙酮酸
CO2
CO2
↓
丙酮酸
↓ CO2 乙酰CoA
②
草酰乙酸
柠檬酸
↑ 苹果酸 ←
乙醛酸
↓ 顺乌头酸
③
↑
↓
②生成的丙反酮丁酸烯二，酸 一部分在丙酮异酸柠檬脱酸 氢酶系的作用下氧化脱
羧生成乙酰CoA，另琥一珀↓酸部分α经-酮戊C二O酸2固+ 定反应生成草酰乙酸或
苹果酸。
L-谷氨酸
NH4
透过细胞膜 ←
EMP途径为主。
草酰乙酸
柠檬酸
↑ 苹果酸 ←
乙醛酸
↓ 顺乌头酸
③
↑ 反丁烯二酸
↓ 异柠檬酸
↓ 琥珀酸
α-酮戊二酸
+
L-谷氨酸
NH4
透过细胞膜 ←
↓ L-谷氨酸
④
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
葡萄糖
↓
EMP途径
6-磷酸葡萄糖
↓ 3-磷酸甘油醛
→ 6-磷酸葡萄糖酸
↓
HMP途径
← 5-磷酸核糖
α-酮戊二酸+谷氨酰胺+NADPH2+→2谷氨酸+NADP+ 以上三个反应中，还原氨基化反应是主导反应。
2.1.2 谷氨酸生物合成的代谢途径
葡萄糖
↓
EMP途径
6-磷酸葡萄糖
↓ 3-磷酸甘油醛
→ 6-磷酸葡萄糖酸
↓
HMP途径
← 5-磷酸核糖
①
↓
磷酸烯醇式丙酮酸
CO2
CO2
↓
丙酮酸
① 葡萄糖首先经EMP及HM乙P酰↓两CoA个CO途2 径生成丙酮酸。其中②以
↓ L-谷氨酸
④
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
葡萄糖
↓
③草酰乙酸与乙酰EMCP途o径A在63--磷 磷柠酸 酸↓↓檬葡 甘萄 油酸糖 醛 合→←成6-酶磷5酸-催磷葡↓酸萄化核糖糖酸作H用MP下途径，缩①合
成柠檬酸，进C入O2 三羧C酸O2循磷酸环烯醇↓，式丙柠酮檬酸 酸在顺乌头酸酶的作用下
NH4
透过细胞膜 ←
↓ L-谷氨酸
④
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
葡萄糖
↓
EMP途径
6-磷酸葡萄糖
↓ 3-磷酸甘油醛
→ 6-磷酸葡萄糖酸
↓
HMP途径
← 5-磷酸核糖
①
↓磷酸烯醇式丙酮酸 NhomakorabeaCO2CO2
↓
丙酮酸
↓ CO2 乙酰CoA
②
草酰乙酸
柠檬酸
↑ 苹果酸 ←
乙醛酸
↓ 顺乌头酸
③
↑ 反丁烯二酸
几个概念：
反馈（feedback )：代谢反应产物使代谢过程速度加快者称
为正反馈；反之为负反馈。
反馈抑制（feedback inhibition）：是指代谢途径的终产物
对催化该途径中的一个反应（通常是第一个反应）的酶活 力的抑制，其实质是终产物结合到酶的变构部位，从而干 扰酶和底物的结合，当然与此相反为酶活性的激活。
生成异柠檬酸，异柠檬酸再丙在酮酸异柠檬酸脱氢酶的作用下生成
α-酮戊二酸
↓ CO2 乙酰CoA
②
草酰乙酸
柠檬酸
↑ 苹果酸 ←
乙醛酸
↓ 顺乌头酸
③
↑ 反丁烯二酸
↓ 异柠檬酸
↓ 琥珀酸
α-酮戊二酸
+
L-谷氨酸
NH4
透过细胞膜 ←
↓ L-谷氨酸
④
图2-1 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径
葡萄糖
↓
EMP途径
6-磷酸葡萄糖
↓ 3-磷酸甘油醛
→ 6-磷酸葡萄糖酸
↓
HMP途径
← 5-磷酸核糖
①
↓
磷酸烯醇式丙酮酸
CO2
CO2
↓
丙酮酸
↓ CO2 乙酰CoA
②
④氨酸α-酮。戊二酸在苹草谷果酰↑↑酸乙氨酸←酸脱乙氢醛酶酸 作用顺柠乌下檬↓↓头酸经酸 还原氨基化反应生③成谷
反丁烯二酸
异柠檬酸
↓ 琥珀酸
α-酮戊二酸
+
L-谷氨酸
酶1
酶2
A
BCDE
酶3 F
G
• 亚适量：能够满足菌体最大生长量的次适量浓度。
生物合成有分支途径时，在分支点后，其中一个终产物优先合成。
• 营养缺陷E型.co：li 指K-1通2 中过的诱A变sp 族产氨生基的酸，的合在成某途些径 营养物质（如氨基
酸、维生素和碱基等）的合成能力上出现缺陷，必须在基本 培养基中A加sp入相应As的p-○P有机营As养p-半成醛分才能高生丝氨长酸的变异菌株。Thr
催化作用下脱氢脱羧全部氧化成乙酰CoA，通过乙醛酸循环供
给四碳二羧酸，反应如下：
1.5 C6H12O6 + NH3+4.5O2 → C5H9O4N+4CO2+6H2O 54.4%
[3C6H12O6 →6丙酮酸→6CO2+6乙酸 6乙酸+2NH3+3O2 →2C6H9O4N+2CO2+6H2O ]
实际谷氨酸发酵时，实际收率处于中间值。