酶制剂发酵生产论述.ppt

第二章 酶的发酵生产  ;一、酶生物合成的基本理论;1、RNA的生物合成——转录;2、蛋白质的生物合成——翻译;第一节 酶生物合成调控机制; ;Structure of a typical operon ;①结构基因(structural genes)： 决定某一多肽的DNA模板，可根据其上的碱基顺序转录出相应的mRNA，然后再可通过核糖体转译出相应的酶 ; ②启动子(promoter)： 能被RNA聚合酶所识别的碱基顺序，是RNA聚合 酶的结合部位和转录起点。 ③操纵子（operator）： 位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，是阻遏蛋白的结合位点，能通过与阻遏物相结合来决定结构基因的转录是否能进行 ; ④调节基因（regulator gene）： 用于编码组成型调节蛋白的基因，一般远离操纵子,但在原核生物中,可以位于操纵子旁边,编码调节蛋白。;乳糖操纵子调控;P;乳糖操纵子假说对指导酶生产的意义;(2)在诱导酶合成时加入诱导物以利诱导酶的合成　食品工业应用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、葡萄糖异构酶、β- 半乳糖苷酶等，它们均属于诱导酶，根据上述原理，在合成时最好的诱导物为该酶的作用底物或其结构类似物。;二、酶合成的反馈阻遏 Repression;;这一理论在实践意义： (1)设法从培养基中除去其终产物，以消除反馈阻遏。 ;三、酶合成的分解代谢阻遏作用; 将E.coli培养在含有葡萄糖和乳糖的培养基上，出现“二峰生长现象” 即使有乳糖存在，也要等葡萄糖耗尽之后诱导形成?-半乳糖苷酶 葡萄糖分解产物对?-半乳糖苷酶形成阻遏 ;葡萄糖过量存在——放出的能量部分储存在ATP中 ADP+AMP ——ATP cAMP +H2O AMP cAMP-CRP复合物的浓度降低 启动基因(P)上没有cAMP-CRP复合物结合 RNA聚合酶无法结合到启动基因 酶的生物合成无法进行。;酶;用甘油代替果糖培养嗜热脂肪芽孢杆菌，α- 淀粉酶产量可提高25倍。 采用甘露糖作为荧光假单胞杆菌培养基时，纤维素酶的产量比用半乳糖作为培养基时要高1500倍以上。 如果微生物需要某些代谢阻遏物作为碳源，在工业生产中则可采用限量流加碳源的办法，便可减少或避免这种阻遏作用。;第二节 产酶微生物及其选育;（1）相近菌种产生的酶在性质上一般相近或相似。 Exp.地衣芽胞杆菌与淀粉液化芽胞杆菌是近缘 菌，它们产生的蛋白酶性质很相近；;（2）胞外酶的稳定性和最适反应条件一般与菌产酶的最适生长条件一致。 exp.嗜碱芽胞杆菌来源的蛋白酶作用的最适pH比嗜中性地衣芽胞杆菌来源的蛋白么高出几个单位。 从耐热凝结芽胞杆菌得到的α-淀粉酶比常温淀粉液化芽孢杆菌来源者高出10℃。;（3）为获得能够降解某种物质的产酶菌株，一般可以从该物质比较丰富的地方寻找。 Exp. 豆科植物的根系中，往往存在根瘤菌； 油田和炼油厂周围土层中常见分解石油的微生物； 处理降解合成物质的产酶菌则往往能在污水处理处获得；;生产性能鉴定主要通过初筛和复筛确定。 初筛是从已分离出来的菌种中挑出能产生目标酶的菌株，要求检出方法快捷、简便 初筛多选用平板培养透明圈法;特定酶产生菌的筛选方法主要是依靠酶催化的反应性质、作用底物的特异性、底物和产物的特性以及酶在细胞中所处的位置进行设计。;细胞外的水解酶 1、溶解度——不溶性底物如淀粉、纤维素、酪素、细胞壁等培养基中生长——透明圈大小 2、酸碱度——酸碱指示剂——变色圈大小和颜色 3、颜色——合成特定底物与酶反应变色——变色深浅;复筛是在初筛的??础上筛选产酶量高，性能更符合要求的菌株，要求测定方法准确可靠。 复筛多采用摇瓶培养的方法。将初筛出来的菌种移入三角瓶振荡培养，对产物进行分析检定，找出产酶量最高，性能符合要求的菌株。 ;自然选育;诱变育种;常用诱变剂;第三节 发酵条件及控制;提高酶产量的方法