《酶技术张静》ppt课件

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1、第十一章酶技术第十一章酶技术定义：以酶为研究对象的各种生化技术的统称。包括：酶生物合成的调节技术酶的分离纯化技术酶反应动力学研究技术酶的分子修饰技术酶、细胞核原生质体固定化技术第一节酶生物合成的调节遗传信息传递的中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA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：通过阻止酶的过量合成，节约生物合成的原料和能量。第一节酶生物合成的调节操纵子——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,

2、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(regulatoryprotein)（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

3、合物的作用示意图启动基因（promotorgene）（启动子）：有两个位点：（1）RNA聚合酶的结合位点（2）cAMP-CAP的结合位点。CAP：分解代谢产物基因活化蛋白（catabolitegeneactivatorprotein），又称环腺苷酸受体蛋白(cAMPreceptorprotein，CRP）。只有cAMP-CRP复合物结合到启动子的位点上，RNA聚合酶才能结合到其在启动子的位点上，酶的合成才能开始。操纵基因（Operatergene）:位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合，操纵酶合成的时机

4、与速度。结构基因（Structuralgene）:决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自的对应关系，其中的遗传信息可转录为mRNA，再翻译为蛋白质。(二)酶合成调节的类型1.诱导(induction)组成酶：细胞固有的酶类。诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。2.阻遏(repression)分解代谢物阻遏(cataboliterepression)：某物质分解代谢的产物阻遏某些酶生物合成的现象。反馈阻遏(feedbackrepression)：即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节,所引起的阻遏作

5、用（三）酶合成的调节机制1.酶合成的诱导加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。酶合成诱导的现象：已知分解利用乳糖的酶有：-半乳糖苷酶；-半乳糖苷透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。实验：（1）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成；（2）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合成；（3）表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。调节基因操纵基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA阻遏蛋白（有活性）基因关闭启动子ORPLacZLacYLaca调节基因操纵基因乳糖结构基因启动子ORmRNAZmRNAYmRNAa阻

6、遏蛋白（无活性）基因表达mRNAA、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导乳糖阻遏蛋白（有活性）诱导诱导物的选择分为三类（1）酶的作用底物；（2）酶的反应产物；（3）酶的底物类似物：最有效酶诱导合成的条件（1）基因必须完整。a.结构基因改变b.同一操纵子中第一个结构基因破坏c.操纵基因变异d.调节基因变异调节基因启动基因操纵基因结构基因酶诱导合成的条件（2）阻抑蛋白本来与操纵基因的亲和力强，两者原来结合在一起，使酶不能合成；（3）在添加诱导物时，细胞所处环境中，不能有高浓度的分解代谢阻遏物或其他强阻遏剂存在，否则将无法诱导。酶诱导合成的检测一般通过测定

7、酶活力的方法进行检测。胞外酶：诱导一定时间后，取培养液测定酶活力；胞内酶：破碎细胞后测定酶活力。2.末端产物阻遏由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏。酶合成阻遏的现象：实验：（1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；（2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合成酶的活性降低，直至消失。（3）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长的经济原则:不需要就不合成。色氨酸操纵子——酶的阻遏调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因表达调节基因操纵基因

8、结构基因辅阻遏物代谢产物与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构基因不能表达酶的诱导和阻遏操纵子模型B.有活性阻遏蛋白加诱导