第二章酶的发酵生产2.ppt

* * * * 三、温度的影响 四、pH的影响 五、动力学研究 本章小结 本章从酶的获取出发，重点掌握酶生物合成理论，并应用该理论指导酶的生产实践。 掌握酶生物合成模式及产酶动力学，并灵活运用来选育优良的产酶微生物。 作业 4-5人一组写一份和酶工程相关的创业企划。 一组一份PPT,另每人写一份自己负责的部分文稿。 考查目标：1专业知识的实际应用 2 团队协作能力 跛足而不迷路的人，胜过健步如飞而误入歧途的人----培根 人最宝贵的东西是生命 生命属于人只有一次 一个人的生命是应该这样度过的 当他回首往事的时候  他不会因虚度年华而悔恨 也不会因碌碌无为而羞耻 -----------奥斯托洛夫斯基 执着的创业精神+清晰可行的创业计划是您成功申请YBC资助的根本 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 酶生物合成的调节转录与翻译过程都有一定的调节控制机制，在原核生物中转录的调控占主导地位。 原核生物调控的操纵子学说 操纵子学说小结 DNA分子中存在着调节基因、启动基因（子）、操纵基因和结构基因。 结构基因转录成mRNA后翻译成酶蛋白 启动子、操纵基因和结构基因一起称为操纵子。 RNA聚合酶结合到启动子上是酶合成的前提。 调节基因编码产生阻遏物。 阻遏物作用： 阻遏物结合到操纵基因上时阻止了RNA聚合酶的移动，从而阻止酶的合成。 阻遏物与诱导物结合后不能再与操纵基因结合 阻遏物与辅阻遏物结合后更易与操纵基因结合。 酶生物合成的诱导作用：加进某种物质后，使酶合成开始或加速度进行的过程。该物质称诱导剂。例：乳糖诱导β-半乳糖苷酶的合成。 酶生物合成的反馈阻遏作用:酶的催化作用产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受阻的过程。 分解代谢物阻遏作用：指容易利用的碳源阻遏某些酶生物合成的现象。又称葡萄糖效应。 分解代谢物阻遏作用 将大肠杆菌培奍在含有两种碳源（葡萄糖和乳糖等量）的培养基里，其生长曲线如下。 两个对数期间存在明显的停滞期 即使有诱导物存在，葡萄糖不耗竭，分解乳糖的酶是不会合成的。即葡萄糖分解代谢物阻遏了β-半乳糖苷酶的合成。早期以为只有葡萄糖才有这种效应所以称葡萄糖效应。 分解代谢物阻遏作用的实质－cAMP调控 1 CAP(分解代谢激活蛋白）又称受体蛋白CRP与cAMP结合才能激活DNA的转录。 2 ATP cAMP+PPi 腺苷酸环化酶 cAMP＋H2O AMP 磷酸二酯酶 3 葡萄糖代谢物的中间产物可以抑制腺苷酸环化酶的活性同时增强磷酸二酯酶的活性因此大大降低了cAMP的浓度。 酶生物合成方式小结 根据酶的合成对环境的反应不同，酶的合成可分为两种类型：组成酶和适应酶。适应酶可分为诱导酶和阻遏酶。 组成酶的操纵子调节基因不产生阻遏蛋白 ，因此合成不受诱导物的引影响。 2.5 发酵工艺条件及控制 培养基配制 pH 温度 溶氧 1 注意点 碳源:尽量使用诱导物,避免使用分解代谢阻遏物。例:生产淀粉酶就使用淀粉作碳源而非葡萄糖。 发酵产酶的最适pH:接近于该酶反应的最pH。可产生多种酶的细胞常可通过控制pH，而改变产酶比例。如黑曲霉产α-淀粉酶又产糖化酶。当pH偏向中性时前者产量高，当pH偏向酸性时糖化酶产量高。 产酶最适温度:通常比细胞生长最适温度低。生长繁殖阶段应控制在最适生长温度，产酶时则控制在最佳产酶温度。如酱油曲霉生产蛋白酶28℃蛋白酶的产量比40℃高2-4倍。 2 提高酶产量的措施 添加诱导物 控制阻遏物浓度 添加表面活性剂 添加产酶促进剂 1) 添加诱导物 三类 酶的作用底物 酶的反应产物** 底物类似物****** 酶的诱导物 酶 微生物 底物 诱导物 葡萄糖淀粉酶 　 黑曲霉　　　　　淀粉　　　　（异）麦芽糖 淀粉酶 　 　嗜热芽孢杆菌　淀粉、麦芽糊精　　　　麦芽糊精 果胶酶 　 　　　　　 果胶　　 半乳糖醛酸 纤维素酶 　 　 纤维素 2-脱氧葡萄糖-β-葡萄糖苷 Β-半乳糖苷酶 　 大肠杆菌　　乳糖　　异丙基-β-D-硫半乳糖苷 2) 控制阻遏物的浓度 阻遏作用 产物阻遏（代谢途径末端产物） 分解代谢物阻遏 及时分离产物,控制产物浓度：碱性磷酸酶 采用营养缺陷型，控制代谢产物加量 添加末端产物类似物 不使用阻遏碳源 添加cAMP 添加咖啡碱，茶碱等抑制磷酸二酯酶活性 分批补加阻遏碳源 3) 添加表面活性剂 作用：积聚在细胞膜上，增加膜的通透性有利于酶的分泌。 4）添加产酶促进剂 可以促进产酶但作用机理未知的一类物质。 如：添加聚乙烯醇可提高糖化