《微生物發(fā)酵產(chǎn)酶》ppt課件

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1、Chapter2TheproductionofEnzymebyFermentationofMicroorganism微生物發(fā)酵產(chǎn)酶1酶的生產(chǎn)方法提取分離法血液中提取SOD；木瓜中提取木瓜蛋白酶；動物胰臟中提取胰蛋白酶。來源：器官、組織、細(xì)胞。受到生物資源、地理環(huán)境、氣候條件的影響。生物合成法微生物發(fā)酵產(chǎn)酶；（枯草芽孢桿菌生產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、磷酸酶；曲霉產(chǎn)糖化酶等）植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶；動物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶?；瘜W(xué)合成法成本昂貴，效果不好。一般只用于實驗室研究2定義：利用微生物的生命活動，獲得所需的酶的技術(shù)過程。利用微生物產(chǎn)酶主要

2、原因：微生物種類繁多，分布廣泛?？梢愿鶕?jù)不同的需求從環(huán)境中篩選出相應(yīng)的微生物。繁殖迅速、代謝能力強。短時間內(nèi)可獲取大量細(xì)胞和酶類。微生物發(fā)酵產(chǎn)酶3章節(jié)內(nèi)容一、酶生物合成調(diào)節(jié)理論三、酶的發(fā)酵工藝條件及控制四、酶生產(chǎn)過程的動力學(xué)二、產(chǎn)酶微生物4一、酶生物合成調(diào)節(jié)理論生物體對千變?nèi)f化的環(huán)境采取的一種適應(yīng)性策略。遵循節(jié)約、經(jīng)濟、實用的原則。組成型酶（Constitutiveenzyme）：生物細(xì)胞中合成的酶的量比較恒定，這些酶的合成速率變化不大。調(diào)節(jié)型酶（Regulatedenzyme）：生物細(xì)胞中合成的酶的含量變化很大，其合

3、成速率明顯受到環(huán)境因素的影響。了解生物體的合成調(diào)節(jié)模式，有利于在酶的生產(chǎn)采取相應(yīng)的措施以提高酶產(chǎn)量。5調(diào)節(jié)酶生物合成的方式主要有：轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工調(diào)節(jié)翻譯水平的調(diào)節(jié)翻譯產(chǎn)物的加工調(diào)節(jié)酶降解的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)是原核生物最常用也最實用的一種調(diào)節(jié)方式。直接在源頭決定產(chǎn)物是否表達(dá)。6原核生物的調(diào)節(jié)理論3.反饋抑制作用2.分解代謝物的阻遏作用1.酶合成的誘導(dǎo)作用生物體采用何種調(diào)節(jié)模式都存在一定的生物學(xué)意義71.酶合成的誘導(dǎo)作用加入某些物質(zhì)，能夠使酶的生物合成開始或者加速進(jìn)行的現(xiàn)象稱之為酶的誘導(dǎo)作用。乳糖操縱子理論（

4、Jocob&Monod,1960）8實驗現(xiàn)象：已知與分解利用乳糖相關(guān)的酶類有：?-半乳糖苷酶(lacZ)、?-半乳糖苷透過酶(lacY)和?-半乳糖乙酰化酶(lacA)。1.大腸桿菌生長在葡萄糖培養(yǎng)基上時，細(xì)胞內(nèi)上述三種酶基本不合成；2.大腸桿菌生長在以乳糖為唯一碳源培養(yǎng)基上時，三種酶都大量合成，達(dá)到細(xì)胞總蛋白量的6%~7%左右；3.當(dāng)再次換回葡萄糖培養(yǎng)基時，三種酶又基本消失；經(jīng)濟性原則：有需要，才合成??！9乳糖操縱子（Jocob&Monod,1960）在原核生物細(xì)胞中，多數(shù)基因是按照功能相關(guān)性而組成基因群共同存在。單

5、個基因群在同一操縱體系下進(jìn)行表達(dá)和調(diào)節(jié)。對基因表達(dá)進(jìn)行統(tǒng)一控制的完整單元稱為操縱子。一個操縱子包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、操縱基因和啟動基因等。regulatorpromoteroperatorStructualgene理論支撐10乳糖操縱子模型無乳糖存在的情況下，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合，阻礙RNA聚合酶與啟動基因的正常結(jié)合，轉(zhuǎn)錄關(guān)閉。乳糖存在的情況下，乳糖在β-半乳糖苷酶的作用下生成別乳糖，與阻遏蛋白結(jié)合改變其結(jié)構(gòu)，使之從操縱基因上解離；RNA聚合酶與啟動基因結(jié)合，開啟轉(zhuǎn)錄。11在乳糖操縱子中，除阻遏狀態(tài)（乳糖誘導(dǎo)）與阻

6、遏狀態(tài)下（無乳糖誘導(dǎo)）的β-半乳糖苷酶的酶產(chǎn)量比例約為1000:1。正常情況下，細(xì)胞會本底產(chǎn)生極少量(1~5個)β-半乳糖苷酶和透過酶。用于監(jiān)測環(huán)境中是否存在乳糖，監(jiān)測到便可將乳糖生成別乳糖進(jìn)行誘導(dǎo)作用，而打開結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。在沒有?-半乳糖苷酶(lacZ)、?-半乳糖苷透過酶(lacY)的情況下，細(xì)胞怎樣進(jìn)行乳糖的吸收利用？？12與分解代謝相關(guān)的酶常采用這種調(diào)節(jié)模式，目的就是避免浪費。比如半乳糖操縱子、阿拉伯糖操縱子等。在相關(guān)酶的生產(chǎn)中可以考慮加入酶的誘導(dǎo)物，從而提高酶產(chǎn)量。13原核生物的調(diào)節(jié)理論3.反饋抑制作用2.

7、分解代謝物的阻遏作用1.酶合成的誘導(dǎo)作用142.分解代謝物的阻遏作用指一些物質(zhì)經(jīng)過分解代謝產(chǎn)生的物質(zhì)會阻遏某些酶生物合成的現(xiàn)象；當(dāng)培養(yǎng)基中含有多種能源物質(zhì)（比如同時存在葡萄糖和乳糖）時，微生物首先利用易于分解利用的能源物質(zhì)（葡萄糖），而這種首先被利用的物質(zhì)的分解可以阻礙微生物對另外一種能源物質(zhì)的利用。葡萄糖效應(yīng)（二次生長現(xiàn)象）15實驗現(xiàn)象：細(xì)菌在只有葡萄糖的培養(yǎng)基中生長的時候，可以利用葡萄糖。細(xì)菌在以乳糖為單一碳源的培養(yǎng)基中生長的時候，可以利用乳糖。細(xì)菌在葡萄糖和乳糖培養(yǎng)基中生長的時候，只利用葡萄糖，而不利用乳糖！二次

8、生長現(xiàn)象16葡萄糖效應(yīng)理論乳糖操縱子的啟動基因內(nèi)，除RNA聚合酶結(jié)合位點外，還有一個稱為CAP-cAMP復(fù)合物的結(jié)合位點。理論支撐其中，cAMP是環(huán)腺苷酸，CAP是稱為cAMP受體蛋白，當(dāng)CAP與cAMP結(jié)合為復(fù)合物后結(jié)合到CAP-cAMP結(jié)合位點，激活啟動基因，使RNA聚合酶在啟動子處能解開DNA雙鏈。17細(xì)胞內(nèi)分解葡萄糖的酶類