高性能淀粉酶菌株的筛选开题报告

《高性能淀粉酶菌株的筛选开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、开题报告高性能淀粉酶菌株的筛选1选题的背景和意义淀粉酶是能催化淀粉和糖原水解转化成葡萄糖、麦芽糖及其它低聚糖的一类酶的总称，在淀粉糖工业、食品工业、医药、纺织、洗涤剂、青贮饲料、微生态制剂以及酿酒行业中被广泛应用。淀粉酶是最早用于工业化生产并且迄今为止仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一[1、2]。不同种类的淀粉酶水解淀粉会生成不同的产物。根据淀粉酶水解淀粉的作用方式可分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶。α-淀粉酶能随机地作用于淀粉的非还原端，生成麦芽糖、麦芽三糖、糊精等还原糖，所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为α构型，同时该酶能使淀粉浆的粘

2、度下降，又称为液化酶；β-淀粉酶是从淀粉的非还原性末端切下一分子的麦芽糖，又被称为糖化酶，其产物还原性末端葡萄糖单位碳原子为β构型；葡萄糖淀粉酶是从底物非还原末端依次水解α-l，4糖苷键和分支的α-1，6-糖苷键，生成葡萄糖。异淀粉酶是只水解糖原或支链淀粉分支点的α-1，6-糖苷键，切下侧枝链[3]。淀粉酶是工业中最重要的酶。如今，在生物制药领域，它也具有重要的作用。虽然淀粉酶具有很多来源，但是微生物来源的淀粉酶，特别是α-淀粉酶和葡糖淀粉酶，在商业上发挥着重要的作用。由于淀粉是可以由淀粉酶水解的惟一天然物质，分离有效的微生物菌株生产对生淀粉有效性高的淀粉酶是非常

3、理想的。应用新的耐热性葡糖淀粉酶可以促进淀粉的水解过程，而使用α-淀粉酶可以使整个过程一步便可以完成，具有经济效益。现在，必须开发具有双重功效的，如液化作用和糖化作用的微生物菌株如淀粉分解酵母。也应该开发具有有效β-淀粉酶活性的菌株，β-淀粉酶可以用来生产麦芽糖浆。可以用农业和工业上的废物作为淀粉酶生产的底物，从而降低开支，也解决了废物的处理和污染问题。在工业上的作用，淀粉酶的耐热性已成为非常重要的性质，因此，我们也应该努力从耐热和极端耐热的微生物中生产淀粉酶。另外，将淀粉酶的应用范围拓宽如应用于生物制药领域也具有积极的意义。72相关研究的最新成果及动态2.1α-

4、淀粉酶的催化机理目前公认的α-淀粉酶的催化机理[4]，催化中心位于α/β桶状结构的底部，261位谷氨酸和231位天冬氨酸是起催化作用的两个重要残基。整个催化过程可分三步：第一步，淀粉链中的糖苷氧被质子供体261谷氨酸质子化；第二步，亲核基团231位天冬氨酸亲核攻击葡萄糖残基的C1，糖苷键断裂，葡萄糖残基与231位天冬氨酸形成酯键，同时去质子化状态的261位谷氨酸夺取一个水分子H+，产生一个OH-；第三步，OH-攻击葡萄糖残基的C1，使酯键断裂，261位谷氨酸和231位天冬氨酸重新恢复初始状态。在已知结构的α-淀粉酶中，在α/β桶状结构的底部，均含有谷氨酸和天冬氨酸

5、两个残基，它们的相对位置相似，并且所有α-淀粉酶的整体三维结构都很相似，因此，它们的催化反应机理应该是相同或相近的[4、5]。以对α-淀粉酶分子结构和催化机理的研究为基础，通过各种手段改善酶的催化反应特异性，使其更适合于在工业生产中应用是近年来新兴的发展趋势。2.2α-淀粉酶的突变研究目前应用得最广泛的基因水平上的突变主要有两种，即随机突变和定点突变，有时也将两种方法结合使用。随机突变首先需构建突变文库，然后根据研究酶的特点设计高通量的筛选方法。它的优点是不必明确知道酶的三维结构、催化机理等。定点突变需要对酶的结构机理有较明确的认识，它更适用于研究单个或多个位点对

6、酶分子的影响。将这些方法应用于α-淀粉酶的研究已有一定进展。目前有关突变的研究大多针对于地衣芽胞杆菌活菌，如Takase研究发现天冬酰胺326赖氨酸/天冬氨酸能够显著改变地衣芽胞杆菌活菌的pH特性。NielsenJE等对地衣芽胞杆菌活菌进行定点突变，发现谷氨酰胺264丝氨酸和天冬酰胺190苯丙氨酸能提高地衣芽胞杆菌活菌的热稳定性。ShawA等通过随机突变，得到Met15Thr,能增强地衣芽胞杆菌活菌的稳定性，在此突变的基础上进行随机突变，发现Met15Thr和天冬酰胺188丝氨酸使地衣芽胞杆菌活菌热稳定性提高2倍[6]。但目前就氨基酸突变如何导致酶宏观性质的改变说

7、法不一，还有待进一步研究。2.3基因克隆及氨基酸序列7分子生物技术的发展，对α-淀粉酶的研究已进入分子水平阶段，在α-淀粉酶的氨基酸序列分析、基因编码及核苷酸序列分析、基因克隆和基因性状表达等方面都取得较大的进展，基因工程技术已广泛应用到了淀粉酶生产菌株的克隆上，并且在不同微生物的α-淀粉酶基因克隆方面已经作了大量的工作，主要在大肠杆菌等。Suganumaetal.研究了α-淀粉酶的N-端氨基酸序列。Kimetal.描述了编码一种新α-淀粉酶的基因，该基因被克隆并在大肠杆菌中表达[7]。Steyn和Pretorius编码α-淀粉酶基因(AMY)编码GA的基因(ST

8、A2)转入