第二章 发酵过程的生物学基础
1 1 第二章 发酵过程的生物学基础
本章的教学内容 第一节发酵过程与微生物 第二节 微生物的营养与培养基的设计 第三节微生物的生长模式及其动力学 第四节环境对微生物的影响 第五节 代谢产物的代谢调控 第六节 微生物代谢产物的过量产生 2
2 2 本章的教学内容 第一节 发酵过程与微生物 第二节 微生物的营养与培养基的设计 第三节 微生物的生长模式及其动力学 第四节 环境对微生物的影响 第五节 代谢产物的代谢调控 第六节 微生物代谢产物的过量产生
第一节 发酵过程与微生物 微生物与发酵 1,微生物细胞工口
3 3 第一节 发酵过程与微生物 第一节 发酵过程与微生物 k .微生物与发酵 k .微生物细胞工厂
一、 微生物与发酵 发酵工程是以微生物的生命活动为中心的 。 微生物的生物学性状和发酵条件决定了其相应产物 的生成 ·工业上用的全部微生物都称为工业微生物，工业生 产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和 霉菌 ·由于发酵工程本身的发展以及基因工程正在进入发 酵过程，病毒、藻类等其它微生物也正在逐步地变 为工业生产菌。 4
4 4 一、微生物与发酵 • 发酵工程是以微生物的生命活动为中心的 • 微生物的生物学性状和发酵条件决定了其相应产物 的生成 • 工业上用的全部微生物都称为工业微生物，工业生 产上常用的微生物主要是细菌、放线菌、酵母菌和 霉菌 • 由于发酵工程本身的发展以及基因工程正在进入发 酵过程，病毒、藻类等其它微生物也正在逐步地变 为工业生产菌
二、微生物细胞工厂 五碳糖 47 (木糖、阿拉伯糖) YY人C⊙雨酸 C3烯酸 C3薄 芳香族 水解 转移 裂解 还原 合成 化合物 生物质 C⑤塘-P异构 来酮 粗原料 分解 转移 裂解 C3烯酰CoA H, C3丽 裂解 裂解 转移， 烷酸 氯化 水解 (c7塘-P C3羟酸 (C4COA 还原 高分子 NADP 还原 NADPH还原 NAD 转移⊙ 合成 +C④唐 聚合物 NADH 六碳糖 转移 转移 NADH 裂解 氧化 转移 (葡萄糖 C6-p 转移 C③丽酸氧化 (C2)CoA C2P (C2酸 甘露糖) ATP 裂解 C④塘-P ATP PAO,CO, 生物 转移 NAD- 还 料 C3屋-p 氧化转移异构 -ADP C3 还原，C2磨 转移 NADH ADP ATP 酸P @ 异构 合成 C⑤酸氧化，o C1-C6 平台 C3羟聊-p 转移还原裂解还原 NAD AD⑤雨骏 化合物 合成 @coA氧化 co: 将生物质原料各类组分，高效、定向合成燃料、材料与各类化学品 5
5 5 二、微生物细胞工厂 裂解 生物 燃料 C1-C6 平台 化合物 高分子 聚合物 芳香族 化合物 C2 酸 C2 醇 C3 酮酸 C2 CoA C2 醛 C2 ~P 转移 ADP ATP 还原 NADH NAD+ 氧化 Pi+O2 CO2 还原 NADH NAD+ C1 酸 氧化 NADH CO2 NAD+ 转移 C3 C3 酮酸~P 酸~P 转移 裂解 H2O C3 醛~P 异构 NAD+ NADH ADP ATP 氧化 转移 ADP ATP C3 羟酮~P 异构 C3 二醇 裂解 NADH NAD+ 还原 ADP ATP 转移 NADH NAD+ 还原 H2O 生物质 粗原料 C6 糖~P 裂解 转移 ATP ADP C5 糖~P C7 糖~P C4 糖~P 转移 ADP ATP 转移 转移 还原 NADPH NADP+ 苯 C3 酮酸 裂解 异构 C3 羟酸 还原 裂解 C3 烯酰CoA NADH NAD+ 裂解 C3 烯酸 氧化 CO2 H2 合成 C4 CoA C3 酮 C3 醇 裂解 还原 还原 NADH NAD+ C4 醇 聚酮 合成 转移 聚羟基 烷酸 C4 酸 C6 酸 C5 酮酸 C4 CoA 合成 CO2 转移 氧化 NAD+ NADH CO2 CO 氧化 合成 2 六碳糖 (葡萄糖 甘露糖) 五碳糖 (木糖、阿拉伯糖) 分解 转移 酶系 水解 水解 将生物质原料各类组分，高效、定向合成燃料、材料与各类化学品