2 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： （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，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 第二节 酶发酵动力学 一、细胞生长动力学 在分批培养(batch culture)过程中，细胞生长一般要经历延迟期、对数生长期、稳定期和衰亡期4个阶段。 营养物浓度（生长限制基质浓度）和生长速率之间的动力学关系：Monod模型 μ:比生长速率（1/h） （specific growth rate） μmax：最大比生长速率（1/h） S：营养物浓度（生长限制基质浓度） 克/L Ks：莫诺德常数或饱和常数或营养物利用常数 克/L，或 mol/L 植物、动物、微生物细胞的特性比较 调节基因 操纵基因 乳糖结构基因 P LacZ LacY Laca mRNA 阻遏蛋白（有活性） 基 因 关 闭 启动子 O R P LacZ LacY Laca 调节基因 操纵基因 乳糖结构基因 启动子 O R mRNAZ mRNAY mRNAa 阻遏蛋白（无活性） 基 因 表达 mRNA A、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 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 p