第三讲 酶的生物合成与发酵生产

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1、第三讲酶的生物合成与发酵生产讲课：阳飞系部：生化系C312第三讲酶的生物合成与发酵生产教学目标：了解主要产酶微生物的种类理解影响酶生物合成的主要因素理解动植物细胞与微生物细胞主要特性差异及产酶工艺过程掌握酶生物合成的模式、细胞生长动力学和产酶动力学方程教学重点：酶发酵生产用微生物菌种、酶发酵工艺及控制、酶发酵动力学、动植物细胞培养产酶教学难点：酶合成的调控机制、产酶动力学方程及含义第三讲酶的生物合成与发酵生产酶作为催化剂普遍存在于所有生物体中，既可直接以动物、植物、微生物为原料提取分离生产酶，也可通过动植物细胞的培养或微生物细胞发酵来生产酶。酶的生物合成：酶的发酵生产：目

2、前工业上使用的酶大多数是利用微生物发酵法生产的。生物体内酶合成的过程利用微生物代谢活动生产所需酶的过程第一节酶的生物合成及调节理论基础★中心法则蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA1.1、酶的生物合成（一）RNA的生物合成--转录(transcription)以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。RNA的转录过程分为三步：起始、延长、终止。.启动子（promotor)终止子(terminator)模板链（templatestrand）反意义链(antisensestrand)编码链(codingstrand)有意义

3、链(sensestrand)DNA5´5´3´3´TCGAGTACAGCTCATGCGAGUACGCAURNA聚合酶有意义链反意义链RNAPPi5’5’3’GTPUTPCTPATPTTP★RNA在DNA模板上的生物合成3’3’5’原核生物的RNA聚合酶(DDRP)E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体（2）RNA合成过程起始双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段53RNA启动子（promotor)终止子(terminator)5RNA聚合酶5353553离开RNA链的延伸图解3´5´RNA

4、-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位以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。（二）蛋白质的生物合成--翻译(translation)酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密码mRNA★密码与反密码的碱基配对AUGACA5’蛋苏UGUGUU3’受位(A位)给位(P位)大亚基小亚基★蛋白质的合成过程:（大肠杆菌）氨基酸的活化肽链合成的起始肽链的延伸肽链合成的终止与释放★氨基酸的活化与转运:反应式：AA+tRNA+ATP氨酰-tRNA合成酶氨酰-tRNA+A

5、MP+PPi对于E.coli而言，肽链合成时的第一个氨基酸都是甲酰甲硫氨酸（fMet）。★在核糖体上合成多肽（三阶段）:1、起始阶段2、延伸阶段3、终止阶段★肽链合成的起始阶段:1.mRNA与小亚基结合：形成30S-mRNA-IF3复合物2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合：30S-mRNA-IF3fMet-tRNA-IF2-GTPfMet-tRNA正好位于mRNA的起始密码子上（AUG）。3.大小亚基结合IF130S起始复合物AUGACA5’3’AUGACA5’3’UACUACAUGACA5’3’小亚基mRNA蛋氨酰tRNAGTP大亚基GDP+Pi受位给位蛋蛋★肽链合成的起

6、始阶段★肽链合成的延伸阶段:1.进位：氨基酰-tRNA进入受位2.转肽：形成肽键,在转肽酶作用下,给位与受位结合3.移位：核蛋白体向3’端移动一个密码子位置，空出受位，不断地进位、转肽、移位,使肽链延长。AUGACA5’3’UAC蛋苏UGUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’UAC蛋苏UGUGUUAUGACA5’蛋苏UGUGUU3’3’3’GTPGDP+PiGDP+PiGTP起始复合体进位转肽移位Mg+K+★肽链合成的终止阶段:1、出现终止密码并与终止因子结合2、肽键水解，多肽释放3、tRNA，mRNA，大小亚基解离AUGUAA5’UACAUGUAA5’

7、UAC3’3’终终AUGUAA5’UAC3’终5’3’UAC终肽链1.2、酶生物合成的调控机制定义：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。（一）基因调控理论JacobandMonod的操纵子学说（operontheory）操纵子：一组功能上相关且受同一调控区控制的基因组成的遗传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）★基因操纵