21酶的生物合成法生产.ppt

RNA合成过程 RNA链的延伸图解 蛋白质的合成过程（大肠杆菌） （一）基因调控理论  Jacob and Monod的操纵子学说（operon theory） 　 ●调节基因(regulator gene)： 可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) （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。 2.末端产物阻遏:由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏。酶合成阻遏的现象： 实验：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；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。表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长的经济原则:不需要就不合成。 色氨酸操纵子——酶的阻遏 酶的诱导和阻遏操纵子模型 3.分解代谢物阻遏 指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。 分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。 分解代谢物阻遏现象： 实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期的“二次生长现象”(diauxie或biphasic growth）。 分解代谢物阻遏 思考题: 1 名词: 诱导物 终产物阻遏 分解代谢产物阻遏 葡萄糖效应 2举例说明酶生物合成调节机制在酶发酵过程优化中的指导意义. 3举例说明酶生物合成调节机制在产酶微生物菌种改造中的指导意义. 4在酶的发酵过程中,提高酶产量的措施有哪些? 5说说微生物产酶菌种的要求 6如果筛选酸性蛋白酶高产菌株,如何进行筛选? 7结合酶生物合成模式,谈谈如何提高酶的合成量? 调节基因 操纵基因 结构基因 mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能与操纵基因结合， 结构基因表达 调节基因 操纵基因 结构基因 辅阻遏物 代谢产物与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构基因不能表达 ☆ B.有活性阻遏蛋白加诱导剂 A.有活性阻遏蛋白 C.无活性阻遏蛋白 D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂 操纵基因 启动基因 调节基因 结构基因 阻遏蛋白(有活性) 阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达 诱导物 诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达 酶蛋白 mRNA 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达 阻遏蛋白(无活性) 酶蛋白 mRNA 代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达 代谢产物 色氨酸操纵子 不转录， 继而不翻译 ＋ 阻遏物 乳糖操纵子 转录， 继而翻译 － 诱导物 － 无活性 酶的阻遏 不转录， 继而不翻译 ＋ － 有活性 酶的诱导 举例 阻遏效应 与操纵基因结合 添加物 阻遏蛋白 调控方式 酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比 ☆ 这一现象又称葡萄糖效应，产生的原因是由于葡萄糖降解物阻遏了分解乳糖酶系的合成。此调节基因的产物是环腺苷酸受体蛋白（CRP）,亦称降解物基因活化蛋白（CAP）。 ☆ R LacZ LacY Laca mRNA mRNAZ mRNAY mRNAa 基 因 表达 CAP基因 结构基因 T CAP O CAP结合部位 RNA聚合酶 T cAMP -CAP P 葡萄糖 分解代谢产物 腺苷酸环化酶 磷酸二 酯酶 ATP cAMP 5-AMP 抑制 激活 葡萄糖降解物与cAMP的关系 cAMP CAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein） 降低cAMP浓度 使CAP呈失活状态 三、提高酶产量的策略 （一）菌种选育（一劳永逸） 1.诱变育种 (1) 使诱导型变为组成型——选育组成型突变株 (2) 使阻遏型变为去阻遏型 选育营养缺陷型突变株 解除反馈阻遏 选育结构类似物抗性突变株 解除分解代谢物阻遏—选育抗分解代谢阻遏突变株 2. 基因工程育种 ☆ （二）条件控制 1. 添加诱导物 酶的底物类似物最有效。 2. 降低阻遏物浓度