2 微生物发酵产酶.ppt

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1、第二章酶的生物合成与发酵生产Chapter2TheproductionofEnzymebyFermentationofMicroorganism酶的生产方法提取分离法(Extraction)生物合成(Biosynthesis)化学合成(chemicalsynthesis)SOD-bloodPapain-PapayaChymotrypsin-Pancrea……organ/tissue/cellAmylasefromBacillusProteasefromBacillusPhosphatasefromBacillusGlucoamylasefromAspergillus……Plantcellcu

2、ltureAnimalcellcultureFewexampleContentsofChapter21.1、酶生物合成过程自学1.2、酶生物合成的调节2、酶发酵动力学3、微生物发酵产酶4、动、植物细胞培养产酶自学第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成(自学)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二、原核生物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：通过阻止酶的过量合成，节约生物合成的原料和能量。ABEX底物水平的调节酶水平的调节酶活性的调节酶含量的调节酶的定位调节辅助因子调节生长发

3、育的不同时期外界环境变化酶合成与分解速度的变化（基因表达调控）转录水平、转录产物加工、翻译水平、翻译产物加工、酶降解产物调节细胞内酶的调控模式操纵子——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

4、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

5、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)反馈阻遏(feedbackrepression

6、)（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阻遏蛋白（无活性）基因表达mRNAA、乳糖操纵子的结

7、构B、乳糖酶的诱导乳糖阻遏蛋白（有活性）诱导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