《酶工程》课件-微生物发酵产酶

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1、微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论到目前为止，已知的酶有几千种，按照其化学组成，可以分为蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）。酶的生物合成主要是指细胞内RNA和蛋白质的合成过程。所以本节简要地阐述RNA和蛋白质生物合成及其调节控制的基本理论，即：酶生物合成是指酶在生物体内合成的过程。1、中心法则-CentralDogma2、RNA的生物合成-Transcription3、蛋白质的生物合成-Translation4、酶生物合成的调节-Regulation1微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（一）中心法则1958年，克里克提出中心法则，认为在通常的细胞中，遗传

2、信息的传递方向是：转录翻译DNARNA蛋白质某种细胞能否合成某种酶分子，首先取决于细胞中的遗传信息载体——DNA分子中是否存在有该酶所对应的基因。根据中心法则，DNA分子可以通过复制生成新的DNA，再通过转录生成对应的RNA，然后再翻译成为多肽链，经加工而成为具有完整空间结构的酶分子。2微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（一）中心法则Replication复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。Transcription转录：是指以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在依赖DNA的RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生

3、成RNA的过程。Translation翻译：亦叫转译，是指以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。Reversetranslation逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。3微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（二）RNA的生物合成——转录1、转录过程转录过程分为4个阶段（1）转录的起始（2）RNA链的延伸（3）RNA链合成的终止（4）RNA前体的加工4微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（二）RNA的生物合成——转录3、RNA的生物功能(1)在某些RNA病毒中，其所含的双链

4、RNA作为遗传信息的载体。(2)在蛋白质的生物合成过程中，各种RNA起着重要的作用。其中，tRNA作为氨基酸载体，并由其上的反密码子识别mRNA分子上的密码子；mRNA作为蛋白质合成的模板，由其分子上的三联体密码控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序；rRNA与蛋白质一起组成核糖核蛋白体（核糖体），作为蛋白质生物合成的场所。(3)某些RNA具有生物催化活性，属于核酸类酶，在一定条件下，可以催化有关的生化反应。(4)各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作用。5微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（三）蛋白质的生物合成——翻译1、翻译过程翻译实际上是将mRN

5、A分子上的碱基排列次序转变为多肽链上氨基酸的排列次序的过程，分为5个阶段：（1）氨基酸活化生成氨酰—tRNA（2）肽链合成的起始（3）肽链合成的的延伸（4）肽链合成的终止（5）蛋白质前体的加工6微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（四）酶生物合成的调节1、细胞合成的酶的分类每一个细胞都可以在一定的条件下合成多种多样的酶。细胞合成的酶的分类：（1）组成型酶：即在细胞中的量比较恒定，环境因素对此类酶的合成速率影响不大。（2）适应型酶：即在细胞中的量变化较大，环境因素对此类酶的合成速率影响较大。7微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（四）酶生物合成的调节酶生物合成

6、要经过一系列的步骤，需要许多因素的参与。因此，在转录和翻译过程中，许多因素都会影响适应型酶生物合成。研究结果表明，至少在原核生物中，甚至在所有生物中，转录水平的调节（又称为基因的调节）是酶生物合成中最重要的调节。下面介绍原核生物中酶生物合成的调节。2、基因的调节是酶生物合成中最重要的调节8微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（四）酶生物合成的调节3、基因的调节理论①结构基因特点与作用（1）参与酶合成的DNA分子上基因的分类与酶有各自的对应关系，结构基因中遗传信息可以转录成mRNA上的遗传密码，再经翻译成蛋白质的多肽链。②操纵基因特点与作用可以特异性地与调节基因

7、产生的阻遏蛋白（一种变构蛋白）中的一种结合，从而操纵酶合成的时机及速度。9微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（四）酶生物合成的调节3、基因的调节理论③启动基因特点与作用（1）参与酶合成的DNA分子上基因的分类启动基因由两个位点组成RNA聚合酶的结合位点cAMP—CAP复合物的结合位点（当cAMP的浓度低时，影响结合）只有在cAMP—CAP复合物结合到启动基因的位点上时，RNA聚合酶才能结合到其在启动基因的位点上，这样，酶的合成才有可能开始。启动基因决定酶的合成能否开始。10微生物发酵产酶一、酶生物合成的基本理论（四）酶生物合成的调节3、基因的调节理论④调节基

8、因特点与作用（1）参与酶