酶的生物合成與發(fā)酵生產(chǎn)(編輯修改稿)
2025-02-02 15:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 乳糖 阻遏蛋白（有活性） 誘導(dǎo) 由某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量累積引起的阻遏 。 酶合成阻遏的現(xiàn)象： 實驗： （ 1）大腸桿菌生長在無機鹽和葡萄糖的培養(yǎng)基上時， 檢測到細(xì)胞內(nèi)有色氨酸合成酶的存在； （ 2）在上述培養(yǎng)基中加入色氨酸，檢測發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)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，體現(xiàn)了菌體生長的經(jīng)濟原則 :不需要就不合成 。 色氨酸操縱子 —— 酶的阻遏 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能與操縱基因結(jié)合， 結(jié)構(gòu)基因表達 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 輔阻遏物 代謝產(chǎn)物與阻遏蛋白結(jié) 合，使之構(gòu)象發(fā)生變化 與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基 因不能表達 酶的誘導(dǎo)和阻遏操縱子模型 操縱基因 啟動基因 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 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 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 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 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)同時有兩種分解底物（碳源或氮源）存在時，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： 實驗： 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)生了兩個對數(shù)生長期中間隔開一個生長延滯期的 “ 二次生長現(xiàn)象 ” (diauxie或 biphasic growth）。 0 2 4 6 8020406080 細(xì)胞濃度(OD)時 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 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 ?解除反饋阻遏 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)酶促進劑 第二節(jié) 酶發(fā)酵動力學(xué) 一、細(xì)胞生長動力學(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個階段。 EDCBAO細(xì) 胞濃度 (g/L)培養(yǎng)時間 ( 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力學(xué)關(guān)系： Monod模型 ? 181。: 比生長速率（ 1/h） （ specific growth rate） ? 181。max：
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