酶的發(fā)酵工程ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-01 20:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 模型 操縱基因 啟動(dòng)基因 調(diào)節(jié)基因 結(jié)構(gòu)基因 阻遏蛋白(有活性 ) 阻遏蛋白阻擋操縱基因結(jié)構(gòu)基因不表達(dá) 誘導(dǎo)物 誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合 ,使阻遏蛋白不能起到阻擋操縱基因的作用 ,結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá) 酶蛋白 mRNA 阻遏蛋白不能跟操縱基因結(jié)合 , 結(jié)構(gòu)基因可以表達(dá) 阻遏蛋白 (無活性 ) 酶蛋白 mRNA 代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié)合 ,從而使阻遏蛋白能夠阻擋操縱基因 ,結(jié)構(gòu)基因不表達(dá) 代謝產(chǎn)物 調(diào)控方式 阻遏蛋白 添加物 與操縱基因結(jié)合 阻遏效應(yīng) 舉例 酶的誘導(dǎo) 有活性 － ＋ 不轉(zhuǎn)錄， 繼而不翻譯 誘導(dǎo)物 － 轉(zhuǎn)錄， 繼而翻譯 乳糖操縱子 酶的阻遏 無活性 － 阻遏物 ＋ 不轉(zhuǎn)錄， 繼而不翻譯 色氨酸操縱子 酶合成的誘導(dǎo)與阻遏操縱子模型調(diào)控作用對比 ? 指細(xì)胞內(nèi)同時(shí)有兩種分解底物（碳源或氮源）存在時(shí)，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶合成的現(xiàn)象。 ? 分解代謝物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的結(jié)果，而是通過甲碳源（或氮源等）在其分解過程中所產(chǎn)生的中間代謝物所引起的阻遏作用。 分解代謝物阻遏現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)： 細(xì)菌在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長，優(yōu)先利用葡萄糖。待葡萄糖耗盡后才開始利用乳糖，產(chǎn)生了兩個(gè)對數(shù)生長期中間隔開一個(gè)生長延滯期的 “ 二次生長現(xiàn)象 ” (diauxie或 biphasic growth）。 0 2 4 6 8020406080 細(xì)胞濃度(OD)時(shí) 間(h) 這一現(xiàn)象又稱葡萄糖效應(yīng)，產(chǎn)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。此調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物是環(huán)腺苷酸受體蛋白（ CRP） ,亦稱 降解物基因活化蛋白（ CAP）。 分解代謝物阻遏 R LacZ LacY Laca mRNA mRNAZ mRNAY mRNAa 基 因 表達(dá) CAP基因 結(jié)構(gòu)基因 T CAP O CAP結(jié)合部位 RNA聚合酶 T cAMP CAP P 葡萄糖 分解代謝產(chǎn)物 腺苷酸環(huán)化酶 磷酸二酯酶 ATP cAMP 539。AMP 抑制 激活 葡萄糖降解物與 cAMP的關(guān)系 cAMP CAP：降解物基因活化蛋白（ catabolic gene activation protein） 降低 cAMP濃度 使 CAP呈失活狀態(tài) 三、提高酶產(chǎn)量的策略 （一）菌種選育（一勞永逸） (1) 使誘導(dǎo)型變?yōu)榻M成型 —— 選育組成型突變株 (2)使阻遏型變?yōu)槿プ瓒粜? 選育營養(yǎng)缺陷型突變株 ?解除反饋?zhàn)瓒? 選育結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株 ?解除分解代謝物阻遏 —— 選育抗分解代謝阻遏突變株 2. 基因工程育種 （二）條件控制 1. 添加誘導(dǎo)物 酶的底物類似物最有效。 2. 降低阻遏物濃度 除去終產(chǎn)物 產(chǎn)物阻遏 添加阻止產(chǎn)物形成的抑制劑 避免使用葡萄糖 分解代謝物阻遏 避免培養(yǎng)基過于豐富 添加一定量的 cAMP 離子型 對細(xì)胞有毒害作用 表面活性劑 Tween－ 80 非離子型 增加細(xì)胞通透性 TritonX－ 100 4. 添加產(chǎn)酶促進(jìn)劑 第二節(jié) 酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 一、細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué) 在分批培養(yǎng) (batch culture)過程中，細(xì)胞生長一般要經(jīng)歷延遲期、指數(shù)生長期、減速期、靜止期和衰亡期 5個(gè)階段。 EDCBAO細(xì) 胞濃度 (g/L)培養(yǎng)時(shí)間 ( h ) 細(xì)胞生長曲線 OA 延遲期 AB指數(shù)生長期 BC減速期 CD 靜止期 DE 衰亡期 營養(yǎng)物濃度（生長限制基質(zhì)濃度）和生長速率之間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系： Monod模型 ? 181。: 比生長速率（ 1/h） （ specific growth rate） ? 181。max： 最大比生長速率（ 1/h） ? S： 營養(yǎng)物濃度（ 生長限制基質(zhì)濃度 ） 克 /L ? Ks： 莫諾德常數(shù)或 飽和常數(shù)或營養(yǎng)物利用常數(shù) 克 /L，或 mol/L SKSXdtdXsm???? ?? 1＝ 二、產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué) （一） 酶生物合成的模式 根據(jù)酶的合成與細(xì)胞生長之間的關(guān)系，可將酶的生物合成分為 3種模式，即： 同步合成型 生長偶聯(lián)型 —— 中期合成型 部分生長偶聯(lián)型 —— 延續(xù)合成型 非生長偶聯(lián)型 —— 滯后合成型 1. 生長偶聯(lián)型（又稱同步合成型） 酶的生物合成與細(xì)胞生長同步。 特點(diǎn)： 酶的合成可以誘導(dǎo)，但不受分解代謝物阻遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。 當(dāng)去除誘導(dǎo)物、細(xì)胞進(jìn)入平衡期后，酶的合成立即停止，表明這類酶所對應(yīng)的 mRNA很不穩(wěn)定。 a 酶細(xì)胞細(xì)胞或酶濃度時(shí)間生長偶聯(lián)型中的特殊形式 —— 中期合成型 酶的合成在細(xì)胞生長一段時(shí)間后才開始，而在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期以后，酶的合成也隨著停止 。 特點(diǎn)： 酶的合成受產(chǎn)物的反饋?zhàn)瓒艋蚍纸獯x物阻遏。 所對應(yīng)的 mRNA是不穩(wěn)定的。 0 2 4 6 8 10
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