第二章 微生物发酵产酶ppt课件.ppt

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1、第二章微生物发酵产酶阎贺静本章主要内容：酶生物合成的基本理论；发酵产酶的工艺条件及控制；酶发酵动力学；固定化细胞和原生质体发酵产酶．难点：酶生物合成的诱导和阻遏；发酵过程细胞生长与酶合成之间的关系。重点：酶生物合成的基本理论；微生物发酵产酶工艺。酶的发酵生产经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞（包括微生物细胞、动植物细胞）的生命活动，产生人们所需的酶的过程，称为酶的发酵生产。发酵工程应用微生物生产酶的优点1、微生物种类多，酶种丰富；2、微生物生长繁殖快，易提取酶，特别是胞外酶；3、微生物培养基来源广泛，价格便宜；4、可采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程；5、可利用以

2、基因工程为主的近代分子生物学技术选育菌种,增加酶的产率和开发新酶种。第一节微生物细胞中酶的生物合成1958年Crick提出的中心法则。DNADNARNA蛋白质复制转录翻译酶mRNAtRNArRNA亲代子代RNA复制逆转录?一、酶生物合成的基本过程二、酶生物合成的调节按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：组成型酶—恒定（速度、浓度）适应型酶—其在细胞中的合成速度和浓度受到细胞所处环境因素的影响,变化很大。(调节型酶)为什么环境发生变化，酶合成的量也随之改变？适应型酶的合成在细胞内受到的调控包括:转录水平的调控转录产物的加工调节翻译水平的调控翻译产物的加工调节酶降解的调节

3、DNARNA原核生物中酶生物合成调节机制原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节(又称为基因水平调节)1960年,Jocob&Monod提出操纵子学说阐明操纵子——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控制区信息区操纵子转录翻译RNA聚合酶（-）（+）mRNA蛋白质阻遏蛋白诱导剂转录翻译mRNA调节基因(regulatorge

4、ne)：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

5、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(cataboliterepre

6、ssion)反馈阻遏(feedbackrepression)（三）酶合成的调节机制1.酶合成的诱导酶合成诱导的现象：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。加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。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ORmRNA

7、ZmRNAYmRNAa阻遏蛋白（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2.末端产物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，现了菌体生长的经济原则:不需要就不合成。由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏色氨酸操纵子——酶的阻遏调节基因操纵基因结构基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白