植酸酶的分子生物学与基因工程

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1、植酸酶的分子生物学与基物因工程组员：张亚丽耿红汭黄银霞植酶酸的分子生物学和基因工程植酶酸植酸酶介绍、用途、研究意义植酶酸的分子生物学1、微生物来源的植酸酶的酶学性质2、植酸酶基因3、植酸酶的高级结构植酶酸的基因工程1、在微生物中高效表达植酸酶基因2、植酸酶的植物基因工程3、植酸酶的热稳定性植酶酸植酶酸分子结构植酸酶植酸酶是一种能水解植酸的磷酸酶类。它能将植酸磷(六磷酸肌醇)降解为肌醇和无机磷酸。植酸酶此酶分为两类：3植酸酶(EC．3138)和6一植酸酶(EC312．6)。植酸酶广泛存在于植物、动物和微生物中．如玉米、小麦等高等植物，

2、枯草芽孢杆菌、假单孢杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌等原核微生物及酵母、根霉、曲霉等真核微生物中。植酸酶植酸酶是一种能将饲料中植酸磷水解成无机磷和肌醇新型单胃动物饲料添加剂。植酸酶植酸酶可作为一种单胃动物的饲料添加剂，它的饲喂效果已在世界范围内得到了确证。它可使植物性饲料中磷的利用率提高60％，粪便中磷排泄量减少40％，同时还可降低植酸的抗营养作用。因此在饲料中添加植酸酶对提高畜禽业生产效益及降低植酸磷对环境的污染有重要意义。植酸酶植酸酶作为一种能将饲料中植酸磷水解成无机磷和肌醇的新型单胃动物饲料添加剂，主要应用于猪、鸡、鸭等单胃动物和水产

3、养殖动物，应用范围广，需求量大。植酸酶它在欧洲使用较为广泛，在我国目前还没有商品化的植酸酶生产，但是，考虑到我国的国情，植酸酶在我国的推广使用有着极为重要的意义。植酸酶植酸酶在我国的推广使用所具有的重要意义：植酸酶的使用能减轻江河、水域环境的磷污染。我国江河、水域的富营养化污染极为严重．如滇池的严重污染、近期发生的红潮等。造成污染的关键因子是水体中的氮和磷过量。我国每年从畜禽粪便中排出的磷就达250万t之多，是水体富营养化污染的罪魁祸首之一。植酸酶形成高磷粪便的原因是饲料中的磷没有得到有效利用。植酶酸的使用将使畜禽粪便中的磷排出量减

4、少40％～75％．即我国将大大减轻江海、水域等环境的磷污染。植酸酶植酸酶能缓解我国磷资源匮乏、磷供应不足的局面。我国是一个缺磷大国，磷的产量不足需求量的十分之一，是仅亚于蛋白质的第二大缺口饲料原料。植酸酶植酸酶的使用可代替饲料原料中所添加的无机磷(磷酸氢钙)，全国每年少用磷酸氢钙80～120万吨，从而可关停相应一批污染重的磷酸氢钙生产厂，这对我国这种严重缺磷的国家而言．有着更为重要的社会效益和生态效益。植酸酶植酸酶到目前为止并没有得到广泛的推广应用。植酸酶主要原因是：植酸酶在天然材料中的含量太低，难以大量生产，生产成本昂贵植酸酶的抗

5、逆性，尤其是热稳定性不能完全满足饲料及饲料加工的要求植酸酶随着基因工程技术的发展．为这些问题的解决提供了一条有效的新途径，植酸酶的基因工程研究已成为世界性的研究热点。植酸酶的分子生物学在1907年Suzuki等就在谷糠中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶，接下来的较长的一个时期中．研究都集中在植物和动物器官中的植酸酶．第一个纯化的植酸酶来源于麸皮，研究发现它虽然具有植酸酶活性．但植酸并不是它的特异性底物。植酸酶的分子生物学来源于植物的植酸酶均属于6-植酸酶．最适pH范围在5.0～7.5，不适合在单胃畜禽酸性的胃中起作用．而且在植物中含量极

6、低，因而从应用的角度出发．60年代末植酸酶的研究转向最适pH值为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。植酸酶的分子生物学微生物来源的植酸酶的酶学性质许多微生物都能产生植酸酶．尤其在曲霉屑中。1968年Shieh等“发现所用的22株黑曲霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于AspergitlusterreusNo．9A一1，它的最适pH值为4.5，最适酶反应温度为70℃，此酶在pH1.2～9.0均能稳定维持其活性。植酸酶的分子生物学微生物来源的植酸酶的酶学性质从此以后．陆续从十几种微生物中分离到植酸酶，如枯草芽孢杆

7、菌、假单孢杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌、酵母、曲霉等，并对酶的生理生化性质进行了较深入的研究。其中来源与A．ficuumNRRL3135(A.nigervarawamori)的植酸酶PHYA具有较好的耐热性，在酸性条件下有较高的酶活性，被认为是目前最具有应用前景的饲用植酸酶，其酶学性质研究也较为深入。植酸酶的分子生物学微生物来源的植酸酶的酶学性质这种来源的植酸酶PHYA属于3一植酸酶．是一种檐基化蛋白，糖基化含量为27．3％，糖链中富含甘露糖，表观分子量约为85kD。它的最适pH值为2.5和5.5、最适温度为55℃，在37℃、pH2.5

8、的条件下．以植酸钠为底物的Km值为50mmol．Ca2+、Fe2+对酶活性无影响，Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分别提高30％和13％植酸酶的分子生物学微生物来源的植酸酶的酶学性质Cu2+、Zn2+、Fe2+和Cu+对酶活性