《酶工程》課件-微生物發(fā)酵產(chǎn)酶

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1、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論到目前為止，已知的酶有幾千種，按照其化學(xué)組成，可以分為蛋白類(lèi)酶（P酶）和核酸類(lèi)酶（R酶）。酶的生物合成主要是指細(xì)胞內(nèi)RNA和蛋白質(zhì)的合成過(guò)程。所以本節(jié)簡(jiǎn)要地闡述RNA和蛋白質(zhì)生物合成及其調(diào)節(jié)控制的基本理論，即：酶生物合成是指酶在生物體內(nèi)合成的過(guò)程。1、中心法則-CentralDogma2、RNA的生物合成-Transcription3、蛋白質(zhì)的生物合成-Translation4、酶生物合成的調(diào)節(jié)-Regulation1微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（一）中心法則1958年，克里克提出中心法則，認(rèn)為在通常的細(xì)胞中，遺傳

2、信息的傳遞方向是：轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA蛋白質(zhì)某種細(xì)胞能否合成某種酶分子，首先取決于細(xì)胞中的遺傳信息載體——DNA分子中是否存在有該酶所對(duì)應(yīng)的基因。根據(jù)中心法則，DNA分子可以通過(guò)復(fù)制生成新的DNA，再通過(guò)轉(zhuǎn)錄生成對(duì)應(yīng)的RNA，然后再翻譯成為多肽鏈，經(jīng)加工而成為具有完整空間結(jié)構(gòu)的酶分子。2微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（一）中心法則Replication復(fù)制：親代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過(guò)程。Transcription轉(zhuǎn)錄：是指以DNA為模板，以核苷三磷酸為底物，在依賴(lài)DNA的RNA聚合酶（轉(zhuǎn)錄酶）的作用下，生

3、成RNA的過(guò)程。Translation翻譯：亦叫轉(zhuǎn)譯，是指以mRNA為模板，以氨基酸為底物，在核糖體上通過(guò)各種tRNA、酶和輔助因子的作用，合成多肽鏈的過(guò)程。Reversetranslation逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，生成DNA的過(guò)程。3微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（二）RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄1、轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程分為4個(gè)階段（1）轉(zhuǎn)錄的起始（2）RNA鏈的延伸（3）RNA鏈合成的終止（4）RNA前體的加工4微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（二）RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄3、RNA的生物功能(1)在某些RNA病毒中，其所含的雙鏈

4、RNA作為遺傳信息的載體。(2)在蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程中，各種RNA起著重要的作用。其中，tRNA作為氨基酸載體，并由其上的反密碼子識(shí)別mRNA分子上的密碼子；mRNA作為蛋白質(zhì)合成的模板，由其分子上的三聯(lián)體密碼控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序；rRNA與蛋白質(zhì)一起組成核糖核蛋白體（核糖體），作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。(3)某些RNA具有生物催化活性，屬于核酸類(lèi)酶，在一定條件下，可以催化有關(guān)的生化反應(yīng)。(4)各種小分子RNA在分子修飾和代謝調(diào)節(jié)等方面有重要作用。5微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（三）蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯1、翻譯過(guò)程翻譯實(shí)際上是將mRN

5、A分子上的堿基排列次序轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯逆溕习被岬呐帕写涡虻倪^(guò)程，分為5個(gè)階段：（1）氨基酸活化生成氨?！猼RNA（2）肽鏈合成的起始（3）肽鏈合成的的延伸（4）肽鏈合成的終止（5）蛋白質(zhì)前體的加工6微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（四）酶生物合成的調(diào)節(jié)1、細(xì)胞合成的酶的分類(lèi)每一個(gè)細(xì)胞都可以在一定的條件下合成多種多樣的酶。細(xì)胞合成的酶的分類(lèi)：（1）組成型酶：即在細(xì)胞中的量比較恒定，環(huán)境因素對(duì)此類(lèi)酶的合成速率影響不大。（2）適應(yīng)型酶：即在細(xì)胞中的量變化較大，環(huán)境因素對(duì)此類(lèi)酶的合成速率影響較大。7微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（四）酶生物合成的調(diào)節(jié)酶生物合成

6、要經(jīng)過(guò)一系列的步驟，需要許多因素的參與。因此，在轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中，許多因素都會(huì)影響適應(yīng)型酶生物合成。研究結(jié)果表明，至少在原核生物中，甚至在所有生物中，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)（又稱(chēng)為基因的調(diào)節(jié)）是酶生物合成中最重要的調(diào)節(jié)。下面介紹原核生物中酶生物合成的調(diào)節(jié)。2、基因的調(diào)節(jié)是酶生物合成中最重要的調(diào)節(jié)8微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（四）酶生物合成的調(diào)節(jié)3、基因的調(diào)節(jié)理論①結(jié)構(gòu)基因特點(diǎn)與作用（1）參與酶合成的DNA分子上基因的分類(lèi)與酶有各自的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)構(gòu)基因中遺傳信息可以轉(zhuǎn)錄成mRNA上的遺傳密碼，再經(jīng)翻譯成蛋白質(zhì)的多肽鏈。②操縱基因特點(diǎn)與作用可以特異性地與調(diào)節(jié)基因

7、產(chǎn)生的阻遏蛋白（一種變構(gòu)蛋白）中的一種結(jié)合，從而操縱酶合成的時(shí)機(jī)及速度。9微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（四）酶生物合成的調(diào)節(jié)3、基因的調(diào)節(jié)理論③啟動(dòng)基因特點(diǎn)與作用（1）參與酶合成的DNA分子上基因的分類(lèi)啟動(dòng)基因由兩個(gè)位點(diǎn)組成RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)cAMP—CAP復(fù)合物的結(jié)合位點(diǎn)（當(dāng)cAMP的濃度低時(shí)，影響結(jié)合）只有在cAMP—CAP復(fù)合物結(jié)合到啟動(dòng)基因的位點(diǎn)上時(shí)，RNA聚合酶才能結(jié)合到其在啟動(dòng)基因的位點(diǎn)上，這樣，酶的合成才有可能開(kāi)始。啟動(dòng)基因決定酶的合成能否開(kāi)始。10微生物發(fā)酵產(chǎn)酶一、酶生物合成的基本理論（四）酶生物合成的調(diào)節(jié)3、基因的調(diào)節(jié)理論④調(diào)節(jié)基

8、因特點(diǎn)與作用（1）參與酶