提示詞描述

一張示意圖，闡述釀酒酵母（S. cerevisiae）的發酵代謝途徑，重點在於葡萄糖和醋酸的代謝流動、關鍵酶的作用、基因改造靶點以及甘油代謝調控。核心機制包含以下關鍵組件： 天然代謝途徑（黑色標籤）：呈現葡萄糖透過糖解途徑轉化為丙酮酸（涉及HXK、PGI、PFK等酶）的核心過程，然後轉化為乙醛和乙醇（由ADH和PDC酶催化）。同時明確定義甘油的天然合成途徑——G-3-P（甘油醛-3-磷酸）由GPD1（NAD依賴型甘油-3-磷酸脫氫酶1）催化產生甘油-3-磷酸，然後由GPP（甘油-3-磷酸磷酸酶）去磷酸化產生甘油，以及醋酸透過PDH旁路產生乙醯輔酶A的天然代謝過程。 基因改造靶點（黃色橢圓+紅色叉號標記）：指定依序敲除的四個基因：GPD1、ALD6、NDE1和NDE2。GPD1的敲除直接阻斷天然甘油合成的關鍵步驟，減少甘油合成中的NADH消耗；ALD6敲除打破醋酸無效循環，NDE1/NDE2敲除限制粒線體NADH氧化。三者協同富集細胞內NADH，以支持乙醇合成。 異源酶導入（黃色橢圓上的紅色標籤）：顯示來自鼠傷寒沙門氏菌的NADH依賴型乙醯化乙醛脫氫酶（SeEutE）的整合位點。該酶介導乙醯輔酶A轉化為乙醛和乙醇，實現醋酸的協同利用，並與保留的GPD2（未敲除）形成NADH氧化平衡，避免因完全阻斷甘油合成而引起的滲透失衡。 關鍵代謝節點標記：突出顯示醋酸無效循環（以藍色方塊突出顯示），清晰呈現甘油作為天然發酵副產物的合成途徑以及改造後代謝流的重新導向；闡明葡萄糖代謝中間體（F6-P、F1,6-DP、G-3-P等）、終產物（乙醇、甘油）和輔酶（NAD/NADH）的流動關係，闡明改造後「減少甘油產生並增加乙醇產量」的核心邏輯，以及氧化還原平衡調節與發酵效率優化之間的關聯機制。