酶工程02微生物发酵产酶ppt课件.ppt

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1、酶工程EnzymeEngineering第二课微生物发酵产酶TheProductionofEnzymebyFermentationofMicroorganism微生物发酵产酶概述酶的发酵生产经预先设计，通过人工操作控制，利用细胞的生命活动，获得人们所需的酶的过程前提——选育到性能优良的产酶微生物生产方式固体培养——霉菌液体深层发酵——现代发酵工业的主要方式固定化培养——固定化细胞、固定化原生质体微生物发酵产酶本章主要内容微生物细胞中酶生物合成的调节产酶微生物的特点以及酶发酵生产常用的微生物发酵工艺条件及控制酶发酵动力学概述固定化细胞发酵产酶固

2、定化原生质体发酵产酶微生物发酵产酶酶生物合成的基本理论酶是蛋白质——如何获得蛋白？——蛋白生物合成从基因到蛋白质：遗传信息的传递——中心法则要生物合成一个酶，首先应知道这个酶对应的基因生成的多肽链必须经过正确的加工修饰，并正确折叠，才能生成有活性的酶转录和翻译中的生物调节作用微生物发酵产酶酶生物合成的过程RNA的合成——转录以DNA为模板，以核苷三磷酸（dNTP）为底物，在RNA聚合酶的作用下，生成RNA的过程起始延伸终止转录后修饰：切除非编码区，碱基修饰，获得成熟的mRNA微生物发酵产酶酶生物合成的过程肽链的合成——翻译以mRNA为模板

3、，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA、酶和辅助因子，合成多肽链的过程氨基酸活化生成氨酰-tRNA肽链合成起始微生物发酵产酶酶生物合成的过程肽链的合成——翻译肽链延伸肽链合成的终止肽链翻译后加工Met/fMet切除—S—S—肽链折叠……微生物发酵产酶酶生物合成的调节组成型酶（constitutiveenzyme）在细胞中的量比较恒定，环境因素对这类酶的合成速率影响不大适应型酶（adaptiveenzyme）在细胞中含量变化很大，其合成速率受环境因素影响显著在所有的生物中，转录水平的调节控制，即基因的调节控制对酶的生物合成至关重要原核生物

4、中酶生物合成的调节主要发生在转录水平微生物发酵产酶酶生物合成的调节操纵子学说（operontheory）与生物合成相关的四个基因调节基因(regulatorgene)启动基因(promotergene)操纵基因(operatorgene)结构基因(structuralgene)调节的主要原理调节基因阻遏蛋白结合效应物结构变化亲和力变化阻遏蛋白与操纵基因结合，产生空间排斥作用，妨碍RNA聚合酶与启动基因结合，阻碍RNA的转录效应物结合阻遏蛋白之后，阻遏蛋白结构改变，不能结合操纵基因，RNA聚合酶可以结合启动位点，进行转录微生物发酵产酶酶

5、生物合成的调节操纵子学说启动基因有两个位点：(1)RNA聚合酶结合位点(2)cAMP-CAP复合物结合位点微生物发酵产酶酶生物合成的调节操纵子学说（operontheory）操纵子——结构基因+操纵基因+启动基因诱导型操纵子（inducibleoperon）诱导物激发基因大量表达乳糖操纵子（Lacoperon）阻遏型操纵子（repressibleoperon）阻遏物妨碍基因的正常表达色氨酸操纵子（Trpoperon）微生物发酵产酶酶生物合成的调节分解代谢物阻遏作用某些物质（容易利用的碳源）经过分解代谢产生的物质阻遏某些诱导酶生物合成的现象连锁

6、效应实质——cAMP通过启动基因调控酶的合成解决——添加cAMP，控制易用碳源的用量微生物发酵产酶酶生物合成的调节酶生物合成的诱导作用加入某些物质（诱导物）使酶的生物合成开始或加速进行的现象诱导物（inducer）酶催化作用的底物或其底物类似物微生物发酵产酶酶生物合成的调节酶生物合成的反馈阻遏作用即产物阻遏，是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象阻遏物（repressor）一般是酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物阻遏物+阻遏蛋白O基因微生物发酵产酶酶生物合成的模式（重点）微生物细胞生长曲线（四阶段）延迟期（

7、调整期）生长期（对数生长期）平衡期衰退期酶的生物合成模式（四类）——根据酶产生与细胞生长的关系同步合成型延续合成型中期合成型滞后合成型微生物发酵产酶酶生物合成的模式酶生物合成的四种模式时间细胞/酶浓度时间细胞/酶浓度时间细胞/酶浓度时间细胞/酶浓度同步合成型延续合成型中期合成型滞后合成型细胞浓度酶浓度微生物发酵产酶酶生物合成的模式同步合成型酶的生物合成与细胞生长同步进行（生长偶联型）大部分组成酶属于此类此类酶的合成可由其诱导物诱导生成，不受分解代谢物阻遏和反馈阻遏作用酶对应的mRNA很不稳定典型例子：米曲霉培养生产单宁酶[EC3.1.1.20

8、]（书p36图2-8）时间细胞/酶浓度微生物发酵产酶酶生物合成的模式延续合成型酶的合成伴随着细胞的生长而开始，生长进入平衡期后，酶还能延续合成一段时间此类酶的合成