酶的生产条件的优化以及常用酶的应用.ppt

第二章 酶的生产 The production of Enzyme 一、酶的生产方法 1、 提取法 (Extraction) 酶作为生物催化剂普遍存在于动物、植物、微生物中，可以直接从生物体中分离提纯而获得，早期酶的生产多是以动植物为主要原料提取而得。 动、植物等原料中提取。 例：胰脏——胰蛋白酶、胰淀粉酶、胰脂肪酶； 动物胃——胃蛋白酶； 动物小肠——碱性磷酸酶； 木瓜——木瓜蛋白酶； 菠萝皮——菠萝蛋白酶； 柠檬酸发酵的废菌体——果胶酶 等。 利用动物、植物细胞和组织培养方法来生产酶，由于周期较长、成本较高，也存在一定难度。 50年代以来酶生产的主要方法。 80年代以来，植物细胞或动物细胞发酵。 主要方式：固态发酵和液体发酵法 1、氧化-还原酶 （1）葡萄糖氧化酶 （来源于霉菌） （2）D氨基酸氧化酶 （来源于霉菌、肾脏） （3）尿激酶 （来源于酵母菌、肾脏） （4）过氧化氢酶 （来源于细菌、霉菌、红血球） （5）近氧化物酶 （来源于植物） 2、转移酶 （1）转氨基酶 （来源于细菌、动物肝脏） （2）核苷磷酸转移酶 （来源于细菌） 3、水解酶脂肪酶 （来源于细菌、霉菌、胰脏）5`-磷酸二酯酶 （来源于霉菌）淀粉酶 （来源于细菌、霉菌、胰脏、麦芽）果胶酶 （来源于细菌、霉菌）纤维素酶 （来源于霉菌、蘑菇）半纤维素酶 （来源于霉菌）溶菌酶 （来源于细菌、鸡卵白）蜜二糖酶 （来源于霉菌）乳糖酶 （来源于细菌、霉菌）转化酶 （来源于细菌、酵母）透明质酸酶 （来源于细菌、动物睾丸）凝乳酶 （来源于霉菌、小牛胃、羊胃）天冬酰胺酶 （来源于细菌）脲酶 （来源于豆科植物）青霉素酰化酶 （来源于细菌、霉菌）氨基酰化酶 （来源于细菌、霉菌、牛肾脏）橙皮苷酶 （来源于霉菌）蛋白酶 （来源于霉菌、放线菌、动物内脏、植物瓜果） 4、裂合酶裂合酶 天冬氨酸-β-脱羧酶 （来源于细菌） β-酪氨酸酶 （来源于细菌） 延胡索酸酶 （来源于细菌） 谷氨酸脱羧酶 （来源于细菌） 5、异构酶 氨基酸消旋酶 （来源于细菌、霉菌、酵母） 葡萄糖异构酶 （来源于细菌、放线菌 ①微生物种类多、酶种丰富; ②微生物生长繁殖快，酶易提取; ③微生物培养基来源广泛、价格便宜; ④酶发酵生产过程可实现规模化连续化。 3、化学合成法： 60年代中期出现的新技术。 人工合成酶的方法 1969 年，美国首次用化学合成法得到含有124个氨基酸的核糖核酸酶。 要求氨基酸纯度高，合成成本高昂。至今停留在实验室阶段。 目前还受到试剂、设备条件的限制。 二、酶的生物合成过程 1、中心法则（Central Dogma ） 2、RNA的生物合成(转录)- Transcription 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。 转录所需酶 依赖DNA的RNA聚合酶又称为转录酶。 原核生物的转录酶由1种RNA聚合酶催化所有RNA的生物合成。 真核生物中RNA聚合酶分别为RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ3种，它们都属于寡聚酶，酶的亚基数目为4～10个，亚基种类有4～6种。 过程：RNA聚合酶 DNA启动基因，DNA双螺旋部分解开，以其中一条链为模板，通过碱基互补方式结合进入第一个核苷酸，然后，RNA聚合酶移动，DNA逐渐解开，按模板碱基顺序逐个加入核苷酸并聚合成多聚核苷酸链。转录成的RNA按结构和功能的不同分为mRNA,tRNA和rRNA。 3、翻译： 以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA，酶和辅助因子，合成多肽。 分四个过程： A、氨基酸活化生成氨酰-tRNA B、肽链合成的起始 C、肽链的延长 D、肽链合成的终止 A、氨基酸活化生成氨酰-tRNA 氨基酸在氨酰-tRNA合成酶的作用下，与特定的tRNA结合，由ATP供给能量； B、肽链合成的起始： 在GTP和起始因子参与下核糖体30S亚基、甲酰甲硫氨酰-tRNAF（fMet-tRNAF）、mRNA 和 50S亚基结合组成起始复合物。 ①30S与起始因子IF3结合；②30S与mRNA结合形成30S- IF3-mRNA复合物；③fMet-tRNAF与起始因子IF2以及GTP结合； ④在起始因子IF1的参与下，fMet-tRNAF -IF2-GTP与30S- IF3-mRNA结合生成30S起始复合物，fMet-tRNAF正好位于mRNA的起始密码子AUG上； ⑤50S与30 S起始复合物结合，形成具有完整结构的70S 核糖体。同时放出IF1 、IF2 、IF3