提示词描述

一张示意图，展示酿酒酵母（S. cerevisiae）的发酵代谢途径，重点关注葡萄糖和乙酸的代谢流、关键酶的作用、基因改造靶点以及甘油代谢调控。核心机制包括以下关键组成部分： 天然代谢途径（黑色标签）：呈现葡萄糖通过糖酵解途径转化为丙酮酸（涉及HXK、PGI、PFK等酶）的核心过程，然后转化为乙醛和乙醇（由ADH和PDC酶催化）。同时清晰地定义甘油的天然合成途径——G-3P（甘油醛-3-磷酸）由GPD1（NAD依赖型甘油-3-磷酸脱氢酶1）催化生成甘油-3-磷酸，然后由GPP（甘油-3-磷酸磷酸酶）脱磷酸化生成甘油，以及乙酸通过PDH旁路生成乙酰辅酶A的天然代谢过程。 基因改造靶点（黄色椭圆 + 红色叉号）：指定依次敲除的四个基因：GPD1、ALD6、NDE1和NDE2。GPD1的敲除直接阻断天然甘油合成的关键步骤，减少甘油合成中的NADH消耗；ALD6敲除打破乙酸无效循环，NDE1/NDE2敲除限制线粒体NADH氧化。三者协同富集细胞内NADH，以支持乙醇合成。 异源酶引入（黄色椭圆上的红色标签）：显示来自鼠伤寒沙门氏菌的NADH依赖性乙酰化乙醛脱氢酶（SeEutE）的整合位点。该酶介导乙酰辅酶A转化为乙醛和乙醇，实现乙酸的协同利用，并与保留的GPD2（未敲除）形成NADH氧化平衡，避免完全阻断甘油合成引起的渗透失衡。 关键代谢节点标记：突出显示乙酸无效循环（蓝色方框突出显示），清晰地呈现甘油作为天然发酵副产物的合成途径以及改造后代谢流的重定向；阐明葡萄糖代谢中间体（F6-P、F1,6-DP、G-3P等）、终产物（乙醇、甘油）和辅酶（NAD/NADH）的流动关系，阐明改造后“减少甘油产量，增加乙醇产量”的核心逻辑，以及氧化还原平衡调节与发酵效率优化之间的关联机制。