酶的發(fā)酵工程ppt課件-在線瀏覽
2025-02-22 20:19本頁面
【正文】 控制區(qū) 信息區(qū) 操縱子 調(diào)節(jié)基因 (regulator gene)： 可產(chǎn)生一種組成型 調(diào)節(jié)蛋白 (regulatory protein) （一種 變構(gòu)蛋白 ） ，通過與效應(yīng)物 (effector) （包括誘導(dǎo)物和輔阻遏物）的特異結(jié)合而發(fā)生變構(gòu)作用，從而改變它與操縱基因的結(jié)合力。 R P O S DNACR P c A M P復(fù)合物CR P + c A M P cAMPCRP復(fù)合物的作用示意圖 啟動基因（ promotor gene）（啟動子）： 有兩個位點(diǎn)： （ 1） RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn) （ 2） cAMPCAP的結(jié)合位點(diǎn)。 只有 cAMPCRP復(fù)合物結(jié)合到啟動子的位點(diǎn)上， RNA聚合酶才能結(jié)合到其在啟動子的位點(diǎn)上，酶的合成才能開始。 結(jié)構(gòu)基因（ Structural gene） : 決定某一多肽的 DNA模板，與酶有各自的對應(yīng)關(guān)系，其中的遺傳信息可轉(zhuǎn)錄為 mRNA，再翻譯為蛋白質(zhì)。 誘導(dǎo)酶：是細(xì)胞為適應(yīng)外來底物或其結(jié)構(gòu)類似 物而臨時合成的一類酶。 酶合成誘導(dǎo)的現(xiàn)象： 已知分解利用乳糖的酶有： 半乳糖苷酶； ?半乳糖苷透過酶；硫代半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶 。 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 乳糖結(jié)構(gòu)基因 P LacZ LacY Laca mRNA 阻遏蛋白（有活性） 基 因 關(guān) 閉 啟動子 O R P LacZ LacY Laca 調(diào)節(jié)基因 操縱基因 乳糖結(jié)構(gòu)基因 啟動子 O R mRNAZ mRNAY mRNAa 阻遏蛋白（無活性） 基 因 表達(dá) mRNA A、乳糖操縱子的結(jié)構(gòu) B、乳糖酶的誘導(dǎo) 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 。 （ 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(jì)原則 :不需要就不合成 。 ? 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。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）。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）。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。 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。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。 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。 特點(diǎn)： 酶的合成受產(chǎn)物的反饋?zhàn)瓒艋蚍纸獯x物阻遏。 0 2 4 6 8 10 細(xì) 胞 濃 度 酶 濃 度細(xì)胞濃度 (OD500)酶濃度(U/mL)時 間 (h ) 枯草桿菌堿性磷酸酶合成曲線 （又稱延續(xù)合成型） 酶的合成在細(xì)胞的生長階段開始，在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后，酶還可以延續(xù)合成較長一段時間。 所對應(yīng)的 mRNA相當(dāng)穩(wěn)定。許多水解酶的生物合成都屬于這一類型 。 所對應(yīng)的 mRNA穩(wěn)定性高。 受阻遏：細(xì)胞生長一段時間或平衡期后，酶才開始 合成。細(xì)胞開始生長就有酶的產(chǎn)生，直至細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后，酶還可以繼續(xù)生成一段時間。 滯后合成型： 盡量減少甚至解除分解代謝物阻遏，使 酶的合成提早開始。 (二 ) 產(chǎn)酶動力學(xué) 一般產(chǎn)酶動力學(xué)方程可表達(dá)為： ? ? XdtdE ??? ???式中 X—— 細(xì)胞濃度 (g /L) ?—— 細(xì)胞比生長速率 (h1) ?—— 生長偶聯(lián)的比產(chǎn)酶系數(shù) (IU/g) ?—— 非生長偶聯(lián)的比產(chǎn)酶速率 (IU/(g?h))
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