酶的生物合成与发酵生产

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1、第二章酶的生物合成与发酵生产提取分离法微生物细胞发酵产酶酶的生产方法生物合成法植物细胞发酵产酶化学合成法动物细胞发酵产酶第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成遗传信息传递的中心法则转录传递给RNA，再由RNA蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA（一）RNA的生物合成--转录(transcription)定义以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。.转录模板启动子（promotor)终止子(terminator)模板链（templatestrand）反意义链(antisen

2、sestrand)编码链(codingstrand)有意义链(sensestrand)DNA5´5´3´3´反意义链:指导转录作用的一条DNA链有意义链:无转录功能的一条DNA链.TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶有意义链反意义链RNAPPi5’5’3’GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成3’3’5’RNA的转录过程(三步)1.起始2.延长3.终止原核生物的RNA聚合酶(DDRP)E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体（2）起始因子RNA合成过程起始

3、双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段53RNA启动子（promotor)终止子(terminator)5RNA聚合酶5353553离开RNA链的延伸图解3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位定义以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，合成多肽链的过程。（二）蛋白质的生物合成--翻译(translation)酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密码m

4、RNA密码与反密码的碱基配对AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位(A位)给位(P位)大亚基小亚基蛋白质的合成过程（大肠杆菌）氨基酸的活化肽链合成的起始肽链的延伸肽链合成的终止与释放氨基酸的活化与转运反应式：AA+tRNA+ATP氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA+AMP+PPi对于E.coli而言，肽链合成时的第一个氨基酸都是甲酰甲硫氨酸（fMet）。在核糖体上合成多肽（三阶段）1、起始阶段2、延伸阶段3、终止阶段肽链合成的起始阶段1.mRNA与小亚基结合：形成30S-mRNA-IF3复合物2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合

5、：30S-mRNA-IF3fMet-tRNA-IF2-GTPfMet-tRNA正好位于mRNA的起始密码子上（AUG）。3.大小亚基结合IF130S起始复合物AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAUGACA5’3’小亚基mRNA蛋氨酰tRNAGTP大亚基GDP+Pi受位给位蛋蛋肽链合成的起始阶段肽链合成的延伸阶段1.进位:氨基酰-tRNA进入受位;2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与受位结合;3.移位:核蛋白体向3’端移动一个密码子的位置,空出受位,不断地进位、转肽、移位,使肽链延长。AUGACA5’3’

6、UAC蛋苏UGUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’蛋苏UGUGUU3’3’3’GTPGDP+PiGDP+PiGTP起始复合体进位转肽移位Mg+K+肽链合成的终止阶段1.出现终止密码并与终止因子结合;2.肽键水解,多肽释放;3.tRNA,mRNA,大小亚基解离.AUGUAA5’UACAUGUAA5’UAC3’3’终终AUGUAA5’UAC3’终5’3’UAC终肽链二、酶生物合成的调节定义：通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制，是在基因转录水平上进行的。意义：通

7、过阻止酶的过量合成，节约生物合成的原料和能量。操纵子——基因表达的协同单位操纵子结构基因（编码蛋白质,structuralgene,S）控制部位操纵基因（operatorgene,O）启动子（promotorgene,P）（一）基因调控理论JacobandMonod的操纵子学说（operontheory）基因操纵子调节系统示意图调节基因启动基因操纵基因结构基因DNA转录（-）RNA聚合酶（+）转录翻译mRNA翻译阻遏蛋白蛋白质诱导剂控制区信息区操纵子调节基因(regulatorgene)：可产生一种组成型调节蛋白(regula

8、toryprotein)（一种变构蛋白），通过与效应物(effector)（包括诱导物和辅阻遏物）的特异结合而发生变构作用，从而改变它与操纵基因的结合力。调节基因常位于调控区的上游。cAMP-CRP复合物的作用示意图启动基因（promotorgene）（启动子）：有两个位点：