混合酸发酵
❖ 概念：通过EMP途径将葡萄糖转变成琥珀酸、乳酸、 甲酸、乙醇、乙酸、H2和CO2等多种代谢产物，由于 代谢产物中含有多种有机酸，故将其称为混合酸发酵。
HMP途径
❖ 葡萄糖 ATP ADP 6-磷酸葡萄糖 NAD(P)+ NAD(P)H+H+ 6-磷酸-葡萄糖酸 NAD(P)+ NAD(P)H+H++CO2 5-磷酸-核酮糖
❖ 5-磷酸-木酮糖 5-磷酸-核酮糖 5-磷酸-核糖
❖ 5-磷酸-木酮糖+ 5-磷酸-核糖 TK 6-磷酸-景天庚酮糖+3-磷酸-甘油醛 TA 6-磷酸-果糖+4-磷酸-赤藓糖
NADPH2
6-磷酸-葡萄酸
~~激酶 接)
（与EMP途径连接） ~~氧化酶
(与HMP途径连
EMP途径 3-磷酸-甘油醛
~~脱水酶
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
EMP途径
丙酮酸 ~~醛缩酶
有氧时与TCA环连接 无氧时进行细菌发酵
ED途径的总反应
ATP
ATP
C6H12O6
ADP
KDPG
2ATP NADH2 NADPH2 2丙酮酸
2ADP
果糖-6-磷酸
转醛酶 转酮酶
赤藓糖-4-磷酸 磷酸
木酮糖-5-磷酸 酸
磷酸解酮酶
乙酰
ADP ATP
乙
异型乳酸(乙醇)发酵途径
5-磷酸-木酮糖
乙酰磷酸
磷酸(戊糖)解酮酶
3-磷酸甘油醛
乙酰CoA NADH2
乙醛
ADP
ATP
乙酸
Pi+2ADP 2AHale Waihona Puke P 磷酸激酶NADH2 乙醇
NADH2
乳酸
同型乳酸发酵与异型乳酸发酵的比较
➢ 同型酒精发酵：产物中仅有乙醇一种有机物分子的酒精发
酵
➢ 异型乳酸发酵：除主产物乙醇外，还存在有其它有机物分 子的发酵
乳酸发酵
同型乳酸发酵：通过EMP途径仅产生乳酸的发酵
异型乳酸发酵：通过HMP(PK)途径产生乳酸、乙醇、乙 酸等有机化合物的发酵
异型乳酸发酵途径
果糖-6-磷酸
2×葡萄糖
2ATP
6ATP
(有氧时经过呼吸链)
2乙醇
（无氧时进行细菌乙醇发酵）
ED途径的特点
ED途径的特征反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄 糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛 ED途径的特征酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖 酸（KDPG）醛缩酶 ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子 由2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸直接裂解产生， 另一分子由磷酸甘油醛经EMP途径转化而来 1摩尔葡萄糖经ED途径仅产生1摩尔ATP 此途径主要存在与Pseudomonas,好氧时与 TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵
丙酮酸
乙醛
乙醇
❖ 细菌(Zymomonas mobilis)的乙醇发酵
通过ED途径产生乙醇，总反应如下：
葡萄糖+ADP+Pi
2乙醇+2CO2+ATP
❖ 细菌(Leuconostoc mesenteroides)的乙醇发酵
通过WD途径产生乙醇、乳酸等，总反应如下：
葡萄糖+ADP+Pi
乳酸+乙醇+CO2+ATP
该步反应是第四次氧化还原反应，由L-苹果酸脱氢酶催化， NAD是氢的受体。
在生理情况下，该反应是向右进行的。
• TCA的生物学意义
1、是生物体代谢糖的主要方式，具有 普遍性。
2、生物体提供能量的主要形式，其产 能效率达到42％。
3、为糖、脂、蛋白质三大物质的转化 枢纽。
4、TCA可作为多种化合物的碳骨架， 以供细胞合成之用。
根据葡萄糖脱氢后，递氢过程，尤其是受氢体的不同， 生物氧化可分为下列三种类型：
❖ （有氧）呼吸 ❖ 无氧呼吸 ❖ 发酵
电子传递与氧化呼吸链
电子传递
1、部位：电子传递链在真核细胞发生在线粒体 内膜上，在原核细胞发生在质膜上。
2、成员 ：电子传递是从NAD到O2，电子传递链 中的电子传递体主要包括FMN 、CoQ、细胞 色素b 、c 1 c a a３和一些铁硫旦白。这 些电子传递体传递电子的顺序，按照它们的氧 化还原电势大小排列，电子传递次序如下：
磷酸果糖激酶
EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就 意味着存在EMP途径 需要ATP和Mg++ 在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
（丙酮酸的去路）
2、
4、
氧化磷酸化
脱氢
3-磷酸甘油醛 (3-磷酸甘油醛脱氢酶)
(磷酸甘油酸激酶)
底物水平磷酸化
1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸变位酶)
GTP也可反馈抑制酶的活性。
琥珀酰CoA合成酶催化琥珀酰CoA的硫酯键水解，使GDP磷 酸化为GTP，（GTP的作用：[1]在二磷酸核苷激酶作用下，
推动ADP生成ATP；[2]用于蛋白质的合成。） 该步反应是TCA中唯一底物水平磷酸化产能的反应。
琥珀酸脱氢酶是第三个氧化还原反应。 该酶构成：分子量100000（二亚基），酶的辅酶是FAD；酶 直接与呼吸链联系，将FADH2交给酶的铁硫中心进入呼吸链。
酵解作用
活化
( 又称：Embden
-Meyerhof
-Parnas途径，
简称：EMP途径)
葡萄糖激活的 方式
己糖异构酶
磷酸果糖激酶
果糖二磷酸醛缩酶
氧化
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
磷酸甘油酸激酶
甘油酸变位酶
移位
烯醇酶
磷酸化
丙酮酸激酶
葡萄糖激活的方式
好氧微生物：通过需要Mg++和ATP的己 糖激酶 厌氧微生物通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸 转移酶系统，在葡萄糖进入细胞时即完 成了磷酸化
类型 途径 产物
同型 EMP 2乳酸 1乳酸
异型 HMP 1乙醇 (WD) 1CO2 1乳酸
异型 HMP 1乙酸 (WD) 1CO2
产能/葡萄糖
菌种代表
2ATP
Lactobacillus debruckii
1ATP
Leuconostoc mesenteroides
2ATP Lactobacillus brevis
HMP途径的总反应
6 葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O 5 葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi
HMP途径的生理意义
❖ 为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸 ❖ 产生大量的NADPH2，一方面参与脂肪酸、固
醇等细胞物质的合成，另一方面可通过呼吸链 产生大量的能量 ❖ 四碳糖（赤藓糖）可用于芳香族氨基酸的合成 ❖ 在反应中存在3-7碳糖，使具有该途径的微生 物的碳源谱更广泛 ❖ 通过该途径可产生许多发酵产物，如核苷酸、 氨基酸、辅酶、乳酸等
4-磷酸-赤藓糖+ 5-磷酸-木酮糖 TK 6-磷酸-果糖+3-磷酸-甘油醛
注：TK为转羟乙醛酶 TA为转二羟丙酮基酶
HMP途径的总反应
C6 2C3
耗能阶段 产能阶段
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
2C3
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
❖ 常见的发酵种类： 由EMP途径中的丙酮酸出发的发酵
乙醇发酵，同型乳酸发酵，丙酸发酵， 2,3-丁二醇发酵， 混合酸发酵，丁酸型发酵
通过HMP途径的发酵 异型乳酸发酵
通过ED途径进行的发酵 细菌的酒精发酵（异型酒精发酵）
酒精（乙醇）发酵
❖ 酵母菌（在pH3.5-4.5时）的乙醇发酵
~脱羧酶
~脱氢酶
MH2
C1
C
(+0.26)
NAD
(-0.32v)
a
a3
(+0.28)
FMN
C0Q b (0.0v)
O2
H2O
(+0.82v)
呼吸链中NAD+/NADH的E0’值最小，而
O2/H2O的E0’值最大，所以，电子的传递方
向是从NADH
Ｏ２。
上述反应式表明还原型辅酶的氧化，氧的 消耗，水的生成。NADH+H+和FADH2的氧化， 都有大量的自由能释放。证明它们均带电子对， 都具有高的转移势能，它推动电子从还原型辅 酶顺坡而下，直至转移到分子氧。
•
•顺乌头酸酶的反应特征：催化脱水，然后又加水，从而 改变了分子内OH和H的位置，生成异柠檬酸。 • 该酶结构组成：含铁的非铁卟啉蛋白，有4个铁原子、4 个无机硫原子及4个半胱氨酸硫原子结合的铁硫中心簇， 参与底物的去水和加水的反应。
反应特点：这是TCA中第一次氧化作用，被异柠檬酸脱氢酶催 化。
5、TCA循环为人类利用生物发酵生产 所需产品提供主要的代谢途径。如
柠檬酸发酵；Glu发酵等。
TCA循环在微生物代谢中的枢纽地位
糖类
乙醇
葡萄糖
甘油
EMP
脂肪
丙酮酸
B-氧化
脂肪酸
乙酰-CoA
乳酸 丙酮 丁醇 丁二醇
蛋白质
ATP，各种 有机
氨酸
氨基酸
酸 ，天冬氨酸，柠檬酸，谷
二、递氢、受氢和ATP的产生
❖ 无氧呼吸的类型
无机盐呼吸 ,H2S
硝酸盐呼吸：NO3硫酸盐呼吸：SO42-
NO2-, NO, N2 SO32-,S3O62-,S2O32-