顺乌头酸
→
第三节 柠檬酸代谢调节机制
自主学习并讨论以下问题（P63-69)：
柠檬酸和ATP抑制磷酸果糖激酶，柠檬酸过量积累与EMP途 径的畅通存在尖锐的矛盾，这个矛盾如何解决？ 柠檬酸要过量积累，三羧酸循环的大部分必然被阻断，那 么草酰乙酸从何而来？
黑曲霉生产柠檬酸，有那些特有的优势？
柠檬酸为什么能过量积累？
丙酮酸羧化酶不被调节控制，源源不断提供草酰乙酸。
丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA和两个CO2固定反应的平衡，
及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。
顺乌头酸水合酶催化建立柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：
3：7的平衡，造成柠檬酸最初的积累。
柠檬酸的积累使pH值下降，抑制了异柠檬酸脱氢酶和顺乌头
温故知新
1、糖酵解与巴斯德效应的三个关键酶均是
、
和
。
2、葡萄糖经EMP途径生成 在酵母菌作用下继续生成 下继续生成 。
，在厌氧条件下， ，在乳酸菌作用
第七章
柠檬酸发酵机制
第一节
柠檬酸生物合成途径
第二节
柠檬酸代谢调节机制
第一节
研究历程
柠檬酸生物合成途径
黑曲霉能够利用糖类、乙醇和醋酸等发酵生成柠檬酸 柠檬酸是由草酰乙酸和醋酸合成的
已糖激酶 磷酸果糖激酶
磷酸二羟丙酮 ← 1，6-二磷酸果糖 → 3-磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸羧化酶 ↓ 丙酮酸激酶
关键酶
↓
草酰乙酸 ← ↑
苹果酸 ↑
延胡索酸
α-酮戊二酸脱氢酶 异柠檬酸脱氢酶
↓ ↑ 琥珀酸 ← α -酮戊二酸 ← 异柠檬酸
→
檬酸
↓ 顺乌头酸水合酶
柠檬酸过量积累与EMP途径畅通 的矛盾如何解决？
锰离子缺乏抑制蛋白质合成，导致细胞内NH4+浓度升高，
解除了柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制。
有氧时黑曲霉走不产ATP的侧系呼吸链，解除了ATP对磷酸
果糖激酶的抑制。
草酰乙酸从何而来？
丙酮酸羧化酶 PYR（丙酮酸）+CO2→→→→→→→草酰乙酸+ADP+Pi（Keq=0.818）
磷酸烯醇丙酮酸羧激酶 PEP （磷酸烯醇丙酮酸）+CO2→→→→草酰乙酸+ADP+ATP（Keq=0.049）
其中以第一个反应为主，为什么
黑曲霉生产柠檬酸的优势
柠檬酸为什么能过量积累
锰离子缺乏，抑制蛋白质合成，导致NH4+浓度升高，有氧时
黑曲霉走不产ATP的侧系呼吸链，解除了对磷酸果糖激酶的抑 制，促进EMP途径畅通。
酸水合酶的活力，促进了自身进一步积累。
调节措施（总结）
1、菌种
选育优良菌株
2、发酵条件
锰离子缺乏
有氧 控制Fe2+含量 pH值2.0-2.5左右
课后思考题
柠檬酸的生物合成途径图
黑曲霉生产柠檬酸，有那些特有的优势？
柠檬酸为什么能过量积累？ 柠檬酸生产调节措施？
葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 ← 1，6-二磷酸果糖 → 3-磷酸甘油醛 磷酸烯醇式丙酮酸
↓
EMP途径
草酰乙酸 ← ↑
苹果酸 ↑ 延胡索酸
丙酮酸
→
乙酰-CoA
↓
柠檬酸 TCA循环
↓
顺乌头酸
↓ ↑ 琥珀酸 ← α -酮戊二酸 ← 异柠檬酸
葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸果糖
黑曲霉中存在EMP途径的所有酶
黑曲霉中80%的葡萄糖分解代谢走EMP途径 黑曲霉中存在TCA的酶系
第一节
柠檬酸生物合成途径
葡萄糖经过EMP途径生成丙酮酸，一方面丙酮酸氧化脱羧 生成乙酰 -COA；另一方面丙酮酸羧化作用生成草酰乙酸， 草酰乙酸与乙酰-COA缩合生成柠檬酸。
复习EMP途径与TCA循环，画出柠檬酸生物合成途径图。