第2章微生物发酵产酶电子教案.ppt

Chapter 2 The production of Enzyme by Fermentation of Microorganism 微生物发酵产酶 Contents of chapter 2 2.1 酶生物合成过程 The biosynthesis process of Enzyme 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-mRNA(模板，template) 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-遗传密码，nucleotide triplet codon 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- 转运RNA (transporter) 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-核糖体，ribosome 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。 The ribosome composition of prokaryotic and eukaryotic cell 蛋白质合成的几个要素-其他因子和酶 其他辅助因子 工具酶 蛋白质的合成过程 肽链合成的起始 initiation 肽链合成的延伸 elongation 肽链合成的终止与释放 termination and release 合成多肽的输送和加工 transport and modification 蛋白质分子的折叠 folding 合成终止 蛋白质的空间结构如何形成？ 功能与结构如何统一？ 体外、体内的结构如何变化？ 蛋白质分子设计及蛋白质工程的需要 越来越多的基因工程产物需要复性复活, 要求蛋白质折叠的理论及技术的指导。基因工程重组蛋白类产物必须要形成正确的折叠才能表现出功能和活性。 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。 酶合成诱导的现象—Jacob and Monod的工作： 已知分解利用乳糖的酶有：?-半乳糖苷酶； ?-半乳糖苷透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。 实验： 1.大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成； 2.大肠杆菌生长在唯一碳源乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合成；当换成葡萄糖培养基时，三种酶基本消失； 3.表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。 酶合成阻遏的现象—Jacob and Monod的工作： 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，体现了菌生长的经济原则：不需要就不合成。 乳