药用酶的生产技术课件.ppt

第二节 药用酶的生产技术 一、 酶的生物合成及其调节 1、中心法则-Central Dogma Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。 Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。 Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。 Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。 2、RNA的生物合成(转录)- Transcription 转录过程的特点 转录过程 起始位点的识别 recognition 转录起始 initiation 链的延伸 elongation 转录终止 termination 转录后加工 modification 3、蛋白质的合成(翻译)-Translation 蛋白质合成的几个要素(1)-mRNA(模板) mRNA是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板。 以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译)，就是将mRNA分子中的核苷酸排列顺序转变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。 蛋白质合成的几个要素(2)-遗传密码 mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息，称为密码子或三联密码。 四种核苷酸编成三联体可形成43个即64个密码子。其中： 一个起始密码: AUG 三个终止密码: UAA UGA UAG 多数氨基酸拥有 2-4个密码 蛋白质合成的几个要素(3)- 转运RNA tRNA是氨基酸的转运工具，携带活化的氨基酸到核蛋白体。 tRNA有特异性，至少有20种以上。每种tRNA的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的反密码，能与mRNA上相应的密码互补结合。 蛋白质合成的几个要素(4)-核糖体 核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组 成。是存在于细胞质内的微小颗粒。 蛋白质的合成过程 肽链合成的起始 肽链合成的延伸 肽链合成的终止与释放 合成多肽的输送和加工 蛋白质分子的折叠 4、酶生物合成的调节 (regulation) 酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度。细胞根据自身活动需要，严格控制细胞内各种酶的合理含量，从而对各种生物化学过程进行调控。 酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。DNA所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行。 细菌乳糖操纵子的作用机制(降解物阻遏) 乳糖操纵子的结构 色氨酸操纵子（酶的阻遏） ----------阻遏物和操纵基因的调节 二、药用酶生产细胞的选择 基本要求： 不是致病菌 发酵周期短,产酶量高 不易变异退化 最好是产生胞外酶的菌种,利于分离。 对医药和食品用酶,还应考虑安全性： 凡从可食部分或食品加工中传统使用的微生物生产的酶,安全! 由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性实验。 非常见微生物制取的酶,需做广泛的毒性实验,包括慢性中毒实验。 (1) 大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。 形态：短杆或长杆状，0.5～1.0×1.0～3.0 um，革兰氏阴性，运动(周毛)或不运动，无芽孢，一般无荚膜。菌落呈白色至黄白色，扩展，光滑，闪光。 Escherich属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。 大肠杆菌的名声主要因它易于在实验室操作、生长迅速，而且营养要求低。 应用： 大肠杆菌能作为宿主供大量的细菌病毒生长繁殖 大肠杆菌也是最早用作基因工程的宿主菌 工业上生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和 制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸等 (2) 醋酸杆菌（Acetobacter） 菌体从椭圆至杆状，单个、成对或成链，革兰氏阴性，运动（周毛）或不运动，不生芽孢。好气。含糖、乙醇和酵母膏的培养基上生长良好。 应用：有机酸(食醋等）葡萄糖异构酶(高果糖浆 )山梨糖 (维C中间体） (3)枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 直状、近直状的杆菌，周生或侧生鞭毛，革兰氏阳性，无荚膜，芽孢0.5×1.5?1.8?m，中生或近中生。 枯草芽孢杆菌是工业发酵的重要菌种之一。生产淀粉酶、蛋白酶、5’-核苷酸酶、某些氨基酸及核苷。 (4) 根霉(Rhizopus) 分类学上属于藻状菌纲，毛霉目，根霉属。 根霉因有假根（Rhizoid）而得名（假根的功能是在培养基上