第二章微生物发酵产酶.ppt

第二章 微生物发酵产酶 杏 积 之 克 卉 拜 蒸 蠕 衅 木 鸭 佩 栓 崎 戚 秆 毒 酿 圾 伏 梳 势 辱 艳 芦 握 榆 眯 霸 惑 勤 愚 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 重点： 微生物细胞中酶生物合成的调节，酶生物 合成的模式，酶发酵生产的工艺条件及其控 制，提高酶产率的措施，固定化微生物发酵 产酶。 牢 蜜 块 硫 赣 拾 森 跌 乎 继 愚 梢 瑶 焰 山 喀 稀 撰 淮 衡 唆 韭 捉 域 烂 舌 既 翔 饮 掀 这 滚 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 微生物发酵产酶 是指在人工控制的条件下，有目的地利用微生 物培养来生产所需的酶，其技术包括培养基和 发酵方式的选择，以及发酵条件的控制管理等 方面的内容。 地 聚 丁 圣 哨 晓 己 叛 贷 己 算 文 沟 壕 莉 锡 适 概 指 糖 套 扁 申 伦 篮 稽 菌 故 瑶 盔 屠 砷 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 在一定的条件下，酶可以催化各种生化反应， 并且具有催化效率高、转一性强和作用条件稳 定等特点，所以酶在医药、食品、轻工、化工 、环保、能源和生物工程等领域广泛应用。 鸯 今 舶 岂 滚 譬 师 退 梧 援 请 茹 搁 披 谊 誓 趾 扬 邻 母 躺 烫 凯 伍 胡 阀 廖 伐 奋 山 蓉 疤 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 微生物发酵产酶的工艺流程 贡 灯 铬 爱 掇 怜 帛 绩 族 迢 秦 滞 畴 身 值 色 拦 傅 琢 坡 栅 蚤 堡 驻 颊 火 营 肄 惯 既 撼 幅 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 产酶菌种的筛选 含菌样品的采集,菌种分离,产酶性能测定及复 筛等全过程。 笨 挽 摘 耻 嘎 终 瞬 隶 匈 们 躁 箍 勒 拙 伯 崇 饮 湾 槐 吹 逻 梢 到 芝 购 绒 涕 备 城 滥 寸 千 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 捍 隋 零 屋 煤 崭 碘 藩 蛆 搓 攀 博 瘴 婶 五 村 持 壶 确 妊 柠 渡 殃 磁 附 习 呻 念 顿 销 豺 诣 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 一个优良的产酶菌种应具备以下几点： a 繁殖快,产酶量高，有利于缩短生产周期 b 容易培养和管理 c 产酶性能稳定，菌株不易退化，不易受噬菌体侵袭 d 产生的酶容易分离纯化 e 安全可靠、无毒性 洞 蹲 凉 寐 截 鹤 痕 函 糠 侍 怔 臣 彼 晓 凛 赁 城 很 扔 蛀 猩 啸 涅 埔 据 秋 菲 写 凋 琵 孟 遭 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 微生物酶的类型 1.胞外酶：细胞内合成而在细胞外起作用的 酶。包括位于细胞外表面或细胞外质空间的 酶，也指释放入培养基的酶。 大多是水解酶（如淀粉酶、蛋白酶、 纤维素 酶、果胶酶），是微生物为了利用环境中的 大分子而释放到细胞外的。 帝 民 聚 硼 烩 恃 矗 潍 痈 呻 糙 骡 圈 蔫 包 镁 怒 怎 骡 峰 村 畔 图 唱 橙 扯 耀 梢 峨 杭 撮 呀 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 2.胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用 的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有 着一定的分布。 如线粒体上分布着三羧酸循环酶系和氧化 磷酸化酶系，而蛋白质合成的酶系则分布在 内质网的核糖体上。 噶 座 打 食 谗 死 阐 纸 智 守 庸 虑 媚 娃 馏 攘 臃 慌 缉 值 昔 而 良 麓 漾 间 垂 砾 幼 苗 怠 纬 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 酶的发酵生产方式 固体培养发酵:把菌种接入固体培养基中 ,保温数天,用水或缓冲液浸泡培养基,将酶 抽提,测定酶活力,这种方法主要适用于霉菌 . 适合于传统发酵工艺及乡镇企业用来生产比较 简单的产品。 祭 溜 收 绑 潦 玄 匆 壮 杂 形 启 管 辛 腻 榷 宠 蝶 泉 衍 呕 账 贿 寥 崖 羌 沿 泛 缮 错 袄 不 淮 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 液体深层发酵:采用液体培养基,置于生物 反应器中，经过灭菌、冷却后，接种产酶细 胞，在一定条件下，进行发酵，生产得到所 需的酶. 适合于大规模工业化生产。 睛 耶 贼 净 坝 奴 侵 钙 漠 稻 啃 邱 奖 祝 瘸 惯 定 济 柒 零 赵 寝 鸵 延 熔 仰 蝶 旭 芒 墟 涌 熟 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 液体深层发酵优点 液体悬浮状态是很多微生物的最适生长条件 在液体中菌体、营养物、产物易于扩散，便于控制 液体输送方便，易于机械化操作 占地面积小，生产效率高，易进行自动化控制 产品易于提取和精制等 俭 昭 猴 秧 倘 筐 曾 奠 教 俐 究 拇 禾 佑 毅 匈 雨 今 强 魂 微 稿 屈 照 英 咳 赃 笼 惧 闺 纸 正 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 固定化微生物细胞发酵和固定化微生物原生质体发酵 前者是20世纪70年代后期，在固定化酶的基础上发展起 来的发酵技术。是固定在水不溶性的载体上，在一定的 空间范围内进行生命活动的细胞。 后者是20世纪80年代中期发展起来的技术。是固定在载 体上，在一定的空间范围内进行生命活动的原生质体。 顷 汁 呛 涪 份 孤 措 山 趴 蜀 计 说 铰 鸟 澄 烟 车 惦 办 鬃 夏 构 哩 诱 带 很 狮 食 虫 隙 蚊 遭 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 固定化酶的优缺点 优点 多次使用 可以连续反应 纯化简单 提高产物质量 应用范围广 需 呼 署 诲 渐 缠 渡 瞎 鸣 委 赋 小 霹 撕 扮 焉 略 拎 旋 怨 捎 悔 版 边 钟 皖 辱 蜜 趾 姐 耽 特 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 固定化原生质体的优点 属于胞内产物的胞内酶等分泌到胞外 稳定性较好，可以连续或重复使用较长时间 奋 泌 转 孪 毕 泥 源 组 裕 纪 阿 锈 差 逃 沙 篡 嗅 琅 喝 笋 掣 犀 闺 嚏 灰 蝎 谈 潜 虚 暖 况 绎 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第一节 酶生物合成的基本理论 提取分离法 微生物细胞发酵产酶 酶的生产方法 生物合成法 植物细胞发酵产酶 化学合成法 动物细胞发酵产酶 旷 叶 县 葡 教 胯 贯 潞 袋 韩 傀 灾 炊 莆 乙 卤 窥 土 瘴 轴 纸 畏 翌 宅 蓟 鼻 淑 聊 谆 凑 哀 深 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 一、酶的生物合成 遗传信息传递的中心法则 蛋白质 翻译 转录 逆转录 复制 复制 DNA RNA 状 净 斋 杰 爸 旦 惯 毯 皇 敦 莽 妮 拿 据 九 术 所 狠 锣 反 掌 卡 嚷 稻 丘 蛔 预 谨 隋 巫 吴 卉 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （一）RNA的生物合成-转录(transcription) 定义 以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在 RNA聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分 子的过程。 苑 兰 捆 汹 胡 扫 耸 悲 袱 毖 穿 宗 瓤 咒 在 粮 电 纺 振 杂 边 贱 拦 构 粟 句 设 捻 归 拴 椽 剔 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 转录模板 启动子（promotor) 终止子(terminator) 模板链（template strand） 反意义链(antisense strand) 编码链 (coding strand) 有意义链(sense strand) DNADNA 5 5 3 3 反意义链:指导转录作用的一条DNA链 有意义链:无转录功能的一条DNA链. 呐 柱 哼 该 敌 盟 悉 沽 斥 奔 哄 嚷 姑 当 俄 流 洲 立 冀 埃 魁 钱 沪 背 爬 着 睬 狸 县 腆 扭 肪 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 T C G A G T A C A G C T C A T G C G A G U A C G C A U RNA聚合酶 有意义链 反意义链 RNA PPi 5 5 3 GTP UTP CTP ATP UTP RNA在DNA模板上的生物合成 3 3 5 舱 默 嵌 标 塔 院 堤 潮 靳 娠 肖 矣 哼 广 乾 穆 虾 充 砌 冉 坏 抬 默 煽 囊 咆 柯 模 帖 银 拙 分 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 RNA的转录过程(三步) 1.起始 2.延长 3.终止 迷 抿 久 壬 搅 刨 缄 艾 摈 抚 泅 稚 桅 柏 编 见 悲 躯 砷 债 垣 亥 絮 眺 甄 缨 但 自 铅 晨 剑 哭 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 原核生物的RNA聚合酶(DDRP) E. coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体（ 2 ） 起始因子 必 钳 甫 酶 芝 锻 述 闰 僵 驶 戏 仰 二 矩 售 萧 藤 暗 秸 腆 狠 川 盅 蔗 炼 赘 精 与 芜 壮 缩 橇 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 RNA合成过程 起始 双链DNA 局部解开 磷酸二酯 键形成 终止阶段 解链区到达 基因终点 延长阶段 5 3 RNA 启动子（ promotor) 终止子 (terminator) 5 RNA聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开 汉 违 悠 砰 鹃 碍 电 洲 册 妒 捎 呢 偷 罗 蒲 纺 茶 嗅 误 悉 舜 淤 虫 盛 汤 叠 铜 啼 伟 监 蒸 格 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 RNA链的延伸图解 3 5 RNA-DNA杂交螺旋 聚合酶的移动方向 新生RNA 复链 解链 有义链 模板链（反义链） 延长部位 禽 材 院 圆 袁 问 肾 谬 扑 辗 砍 渗 搏 载 偏 踌 挨 八 嘶 呈 龙 弛 抗 柴 世 次 整 屡 碍 柬 骄 呻 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 启动子：在DNA分子上，RNA聚合酶识别和结合的 核苷酸序列，即转录作用起始的部位。 终止子：DNA上的一段核苷酸序列，给RNA聚合酶 提供终止转录的信号，也称终止序列。 操纵子：转录的功能单位。 （调控系统和结构基因的综合）。 冰 邻 鹰 技 鞠 猩 尝 烹 抱 缘 摆 窑 栖 劣 趾 超 冀 鞘 阉 舟 鳖 凳 顶 箕 且 位 壳 先 称 备 辱 僵 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 泪 措 联 重 唇 凡 蒙 友 绞 质 捻 枉 陌 旧 楞 肮 盲 蓖 招 莆 票 法 纲 辙 囊 园 恤 亲 粘 汉 陀 放 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 原核生物的基因组成 （1）基因区：操纵子形式存在，但各基因分别有 ATG的起始密码子和TAA（TAG、TGA）的终止密 码子。 （2）启动区：RNApol识别、结合和开始转录的一 段DNA核苷酸序列。 5TTGACATATAATA/G3 3AACTGTATATTAT/C5 -35序列-10序列 识别序列Pribnow框转录起点 1619bp59bp 圾 耸 科 丘 油 永 赊 眺 逛 泽 叙 沦 绿 喷 辜 停 祖 匣 韵 含 乍 涣 案 占 寐 保 冉 撬 锚 左 绎 蓉 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （3）SD区：在起始密码子ATG上游约10bp处，有 一个富含嘌呤的保守序列，其与16S rRNA3端序 列互补。 SD序列：5AGGAGGU3 3UCCUCCA5 16SrRNA 婉 今 胰 板 岭 斟 偏 浅 姆 候 轰 泪 房 许 美 韩 箩 券 冤 困 骄 穷 掘 用 撵 累 奇 健 罗 试 却 公 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （4）转录终止子和终止因子 转录终止子：一个基因或一个操纵子3端，提供转录停止信号 的DNA核苷酸序列。 终止因子：协助mRNA聚合酶识别终止信号的辅助因子的蛋白。 A.-independent 彭 后 蒙 簧 谐 霹 抵 祭 辽 烩 折 配 劫 坦 莉 廉 餐 徽 恰 莹 凝 心 钙 殷 娇 床 杂 扶 赫 鹏 廷 苞 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 真核生物基因组成 （1）基因区： 团 疫 昏 腿 频 幅 邪 鸣 皖 诈 喂 褂 慌 护 慢 鞠 醉 深 糯 侵 轻 舍 痉 倡 藏 鄂 出 废 道 旷 勉 种 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （2）转录启动区： mRNA rDNAmDNAtDNA rRNA tRNA RNApoLIRNApoLIIIRNApoLII aa 3 5 构成核糖体 N mRNA protein P1 P3P2 DNA 裔 蛀 培 酪 嘎 魔 仍 伐 槐 罪 阉 困 十 顺 秀 丑 挺 羞 含 桥 粉 隋 垃 邑 犊 墙 艇 颓 货 寂 状 萄 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （3）转录终止子： 对真核生物转录的终止子信号和终止过程了解 甚少。但在高等真核生物的细胞中，mRNA在靠 近3端区有一段非常保守的序列 AAUAAA，这 一序列为链的切断和poly(A)化提供了某些终 止信号。 很 秸 脱 媳 秦 舜 吾 视 憨 毕 措 颠 既 棵 胁 葵 园 麻 辖 臆 湃 坍 居 韶 硅 傣 洞 牢 眠 咕 慈 救 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 定义 以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖 体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，合 成多肽链的过程。 （二）蛋白质的生物合成-翻译(translation) 锋 悔 刽 望 盖 轴 场 浑 响 处 蚕 香 忘 滑 舱 默 布 哲 耿 韭 隘 髓 哄 客 克 啪 技 俱 肿 腋 芹 赃 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 酪 5 53 AUG GUU UAC ACA 酪氨酰- tRNA 反密码 mRNA 密码与反密码的碱基配对 语 入 厕 盆 灵 宾 校 垄 穷 乌 贝 虚 辗 肃 东 纹 海 胰 促 冷 澡 右 菏 峪 叼 书 壹 舍 梆 翌 最 瓤 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 AUG ACA 5 蛋 苏 UGU GUU 3 受 位 (A位) 给 位 (P位) 大亚基 小亚基 稗 赎 担 札 坤 撕 郊 奈 界 沤 窿 批 坎 拦 拓 庭 翟 馁 犀 溪 蔗 撅 让 惧 侥 枚 冀 英 粹 葵 绒 诡 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 原核生物真核生物 核蛋 白体 小亚基大亚基 核蛋 白体 小亚基大亚基 S70S30S50S80S40S60S rRNA 16S- rRNA 5S-rRNA 23S-rRNA 18S- rRNA 28S-rRNA 5S-rRNA 5.8S-rRNA 蛋白 质 rpS 21种rpL 36种rpS 33种rpL 49种 不同细胞核糖体的组成 晦 搓 析 说 炙 剧 赦 荆 厌 月 囱 甜 氏 茅 皖 煤 烈 批 棺 秩 斯 后 窄 可 铰 跌 汪 完 蘸 春 邻 卯 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 核 蛋 白 体 的 组 成 知 极 镀 瞎 托 孙 吼 杂 触 团 嗽 旁 乡 包 箩 拽 汐 燥 谢 基 乞 付 隔 浓 咀 杜 药 虑 畦 计 宽 膝 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 小亚基貌似一个动物胚胎，由头部、基部和平台组成，平 台与头部之间有一个裂隙；大亚基很像一个沙发，有一个柄 、一个中央凸出部和一个脊； 二者组装成核糖体时，小亚基头部与大亚基凸出部之间形 成一个隧道，在蛋白质合成中mRNA很可能从这里通过。 大肠杆菌核糖体三维结构模型 内 伯 乍 田 戊 蓄 窘 仅 根 囚 刨 羔 氏 互 煮 歧 帛 特 雅 到 铱 圈 痕 哺 榔 飞 个 镊 烂 蒙 相 阴 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 蛋白质的合成过程 （大肠杆菌） v 氨基酸的活化 v 肽链合成的起始 v 肽链的延伸 v 肽链合成的终止与释放 恭 纬 氰 筹 霞 贝 桩 溃 粒 芍 爽 虐 呻 诽 糟 牟 落 谐 因 蔬 剂 慎 咏 崭 账 卒 苯 脯 咆 齐 期 诈 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 氨基酸的活化与转运 反应式： AA + tRNA + ATP 氨酰-tRNA合成酶 氨酰-tRNA+AMP+PPi 对于E.coli而言，肽链合成时的第一个 氨基酸都是甲酰甲硫氨酸（fMet）。 橡 喂 降 吨 军 毫 泌 焕 银 乃 惕 弹 尼 驶 简 炽 涝 丹 培 凿 蝗 咖 别 慎 嫉 蛰 惩 劲 腾 瓦 企 合 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 在核糖体上合成多肽（三阶段） 1、起始阶段 2、延伸阶段 3、终止阶段 釉 争 路 喜 膘 都 晶 催 叉 蜘 帐 腮 冬 靳 辗 度 鄂 沸 遭 搂 羚 然 绩 受 抹 阮 员 剖 政 瘟 责 宏 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 肽链合成的起始阶段 1.mRNA与小亚基结合：形成30S-mRNA-IF3复合物 2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合： 30S-mRNA-IF3 fMet-tRNA-IF2-GTP fMet-tRNA正好位于mRNA的起始密码子上（AUG）。 3.大小亚基结合 IF1 30S起始复合物 慑 堤 迂 吐 货 什 欣 醛 骡 琉 闪 凝 界 区 斋 敦 蔑 韶 殖 析 礁 拧 拿 蓉 苦 拥 廊 导 府 船 绊 帘 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 AUG ACA 53 AUG ACA 53 UACUAC AUG ACA 53 小亚基 mRNA 蛋氨酰tRNA GTP 大亚基 GDP+Pi 受位给位 蛋蛋 肽链合成的起始阶段 挺 烃 耍 岛 昭 呐 行 慢 谍 聘 郭 阀 肆 卷 耻 友 新 禾 售 月 刨 货 澡 勉 谁 祝 罕 侦 榆 祭 煽 方 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 肽链合成的延伸阶段 1.进位:氨基酰-tRNA进入受位; 2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与 受位结合; 3.移位:核蛋白体向3端移动一个密码子的 位置,空出受位,不断地进位、转肽、 移位,使肽链延长。 三 扑 埂 佳 吵 疼 驶 而 疫 碟 审 狠 浪 疲 颊 檀 傈 瑚 筏 锣 型 乍 戮 蒂 媚 谬 贩 淑 网 彪 两 芬 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 AUG ACA 53 UAC 蛋 苏 UGU AUG ACA 5 UAC 蛋苏 UGU GUU AUG ACA 5 UAC 蛋 苏 UGU GUUAUG ACA 5 蛋 苏 UGU GUU 3 3 3 GTP GDP+Pi GDP+PiGTP 起始复合体进位 转肽 移位 Mg+ K+ 眯 羔 岸 皖 杆 蛋 詹 珐 键 批 充 鞍 家 饭 斑 剐 蝗 弃 刺 歉 赊 湘 次 性 矽 盟 畏 陵 氓 疚 蔽 杏 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 肽链合成的终止阶段 1.出现终止密码并与终止因子结合; 2.肽键水解,多肽释放; 3.tRNA,mRNA,大小亚基解离. 杠 友 榷 嘴 考 忌 蘸 诧 梯 摩 峨 庭 祖 娄 倡 腐 逊 盘 冉 找 蛰 惩 铡 讯 仔 纹 骤 救 宇 棚 矽 魏 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 AUG UAA 5 UAC AUG UAA 5 UAC 33 终 终 AUG UAA 5 UAC 3 终 53UAC 终 肽链 朝 氢 唾 盖 听 从 袒 迭 盏 舱 届 阀 耀 顷 惟 巍 屿 块 蜡 哪 济 塔 娠 藤 讨 栽 页 栈 紫 汹 笆 售 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 二、酶生物合成的调节 定义：通过调节酶合成的量来控制微生物 代谢速度的调节机制，是在基因转录水平上 进行的。 意义：通过阻止酶的过量合成，节约生物 合成的原料和能量。 躬 肾 勇 脐 题 裹 床 坤 傈 渤 烦 滇 耀 萧 紧 掘 苔 斡 缝 塘 艾 寻 贮 峨 搓 弗 舅 沥 助 标 凄 嘛 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 操纵子基因表达的协同单位 操纵子 结构基因（编码蛋白质, structural gene, S） 控制部位 操纵基因（operator gene, O） 启动子（promotor gene, P） （一）基因调控理论（一）基因调控理论 Jacob and Monod的操纵子学说操纵子学说（operon theoryoperon theory） 侥 害 荔 屹 哄 乏 军 王 铡 显 示 霉 儒 嵌 硒 峡 漱 炎 酞 镜 召 陷 号 漱 府 颜 遇 盯 印 玲 价 牙 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 调节基因(regulator gene)： 可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) ， 通过与效应物(effector) （包括诱导物或辅阻遏物 ）的特异结合而发生变构作用，从而改变它与操纵 基因的结合力。 调节基因常位于调控区的上游。 镇 磕 蛋 佛 烧 颧 篷 椎 藏 摆 车 凌 秧 算 枢 跃 问 饲 缀 姚 筑 岳 华 芒 按 蠕 榷 瑰 淋 啪 峦 尔 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 基因操纵子调节系统示意图 调节基因 启动基因 操纵基因 结构基因 DNA 转录 （-） RNA聚合酶 （+） 转录 翻译 mRNA 翻译 阻遏蛋白 蛋白质 诱导剂 控制区 信息区 操纵子 山 吉 蹲 归 望 施 华 洛 洁 颂 渤 桃 伏 桌 陀 窍 宣 塔 夏 疑 逐 宗 钳 晾 俄 祖 武 运 顷 圆 润 背 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 cAMP-CRP复合物的作用示意图 启动基因（promotor gene）（启动子）： 有两个位点： （1）RNA聚合酶的结合位点 （2）cAMP-CAP的结合位点。 CAP：分解代谢产物基因活化蛋白（catabolite gene activator protein），又称环腺苷酸受体蛋白(cAMP receptor protein，CRP）。 只有cAMP-CRP复合物结合到启动子的位点上，RNA 聚合酶才能结合到其在启动子的位点上，酶的合成才 能开始。 景 豪 劳 整 泻 么 甫 栅 泡 辐 祈 太 捕 俊 锣 雪 须 蝗 萤 葬 英 中 搞 挂 洋 甥 霜 烧 涟 徊 躇 茂 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 操纵基因（Operater gene）: 位于启动基因和结构基因之间的一段碱 基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构 蛋白结合，操纵酶合成的时机与速度。 结构基因（Structural gene）: 决定某一多肽的DNA模板，与酶有各自的 对应关系，其中的遗传信息可转录为mRNA， 再翻译为蛋白质。 燎 咳 弦 邓 托 灿 训 恿 最 顿 彬 夸 朵 揍 绣 腮 彭 岔 碱 途 筒 共 勃 痰 壶 反 萧 醋 斑 骇 派 绳 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 (二) 酶合成调节的类型 1.诱导 (induction) 组成酶：细胞固有的酶类。 诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似 物而临时合成的一类酶。 2.阻遏 (repression) 分解代谢物阻遏(catabolite repression) 反馈阻遏(feedback repression) 荧 挨 定 氨 答 茵 纱 圣 拌 馏 牌 遁 讼 修 凄 辖 欧 圾 脆 渤 寓 厨 昂 侦 暗 碴 族 孪 致 竭 幻 仁 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 （三）酶合成的调节机制（三）酶合成的调节机制 1. 1. 酶合成的诱导酶合成的诱导 加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。 酶合成诱导的现象： 已知分解利用乳糖的酶有： -半乳糖苷酶； 透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。 实验：（1）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无 上述三种酶合成； （2）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种 酶合成； 表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。 仓 黄 藻 绽 烁 盅 级 扇 毗 世 叁 缄 想 足 角 杂 垒 沂 籽 雍 轰 冲 轩 峰 枉 椿 袒 效 貉 痊 统 盎 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 调节 基因 操纵 基因 乳糖结构基因 P LacZLacYLaca mRNA 阻遏蛋白 （有活性） 基 因 关 闭 启 动 子 O R PLacZLacYLaca 调节 基因 操纵 基因 乳糖结构基因 启 动 子 O R mRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白 （无活性） 基 因 表 达 mRNA A、乳糖操纵子的结构 B、乳糖酶的诱导 乳糖 阻遏蛋白 （有活性） 饺 催 静 痢 茨 蝉 载 纂 裙 扒 惠 鞋 央 诽 早 魔 添 滥 岩 居 芦 读 各 多 抨 南 坟 纵 叁 阎 褒 趁 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 2.末端产物阻遏 由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏。 酶合成阻遏的现象： 实验： （1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时， 检测 到细胞内有色氨酸合成酶的存在； （2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸 合成酶的活性降低，直至消失。 表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌 体生长的经济原则:不需要就不合成。 隐 珐 焚 哀 游 詹 猛 增 裳 窄 工 蝇 唁 物 穗 盼 彪 枚 通 螟 嗡 氢 伸 脯 橱 障 铲 殿 处 禾 驯 惊 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 色氨酸操纵子酶的阻遏 调节基因 操纵基因 结构基因 mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能与操纵基因结合， 结构基因表达 调节基因 操纵基因 结构基因 辅阻遏物 代谢产物与阻遏蛋白结 合，使之构象发生变化 与操纵基因结合，结构基 因不能表达 炙 夺 纵 吩 剥 娟 脸 茫 妮 完 靴 哩 蔬 催 校 促 澄 统 市 灯 推 娄 锹 况 嵌 毡 霖 忽 抱 崩 蒲 威 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 酶 的 诱 导 和 阻 遏 操 纵 子 模 型 B.有活性阻遏蛋白加诱导剂 A.有活性阻遏蛋白 C.无活性阻遏蛋白 D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂 操纵基因启动基因 调节基因结构基因 阻遏蛋白 (有活性) 阻遏蛋白阻挡操纵基因 结构基因不表达 诱导物 诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达 酶蛋白 mRNA 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达 阻遏蛋白(无活性) 酶蛋白 mRNA 代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋 白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达 代谢产物 予 铁 粱 尽 牧 彼 敲 媒 旱 池 橱 段 癸 蹲 秒 训 释 额 噬 陆 银 施 旗 竭 棋 擦 廉 渣 堑 腾 措 配 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 调控方式 阻遏蛋白 添加物 与操纵基 因结合 阻遏效应举例 酶的诱导有活性不转录， 继而不翻译 诱导物转录， 继而翻译 乳糖操 纵子 酶的阻遏无活性 阻遏物不转录， 继而不翻译 色氨酸 操纵子 酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比 念 溪 粪 曙 侮 彤 酣 丈 男 扮 拖 弦 瞥 干 甜 阀 砾 卿 岸 卖 驳 沁 篱 萄 患 促 祥 住 补 毗 露 傣 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 3.分解代谢物阻遏 n指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮 源）存在时，利用快的那种分解底物会阻 遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。 n分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利 用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通 过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所 产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。 沁 途 么 阑 爆 搜 袁 措 勉 瞪 拓 卉 肿 淑 送 琉 脆 茬 逼 皑 翌 妻 惩 厨 惰 逆 斥 丁 精 诀 培 侵 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 分解代谢物阻遏现象： 实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用葡 萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生长 期中间隔开一个生长延滞期的“二次生长现象”(diauxie或 biphasic growth）。 这一现象又称葡萄糖效应，产 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。此调节基 因的产物是环腺苷酸受体蛋白（CRP ）,亦称降解物基因活化蛋白（CAP ）。 孙 蓝 甭 为 甩 砌 避 盼 面 趋 肘 吻 魔 亏 豹 懦 过 指 豺 屿 扒 玻 倒 皱 企 领 赤 渠 病 忘 诛 藏 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 分解代谢物阻遏 RLacZLacYLaca mRNA mRNAZmRNAYmRNAa 基 因 表 达 CAP 基因 结构基因 T CAP O CAP结 合部位 RNA 聚合酶 T cAMP -CAP P 葡萄糖 分解代 谢产物 腺苷酸 环化酶 磷酸二酯 酶 ATP cAMP 5-AMP 抑制 激活 葡萄糖降解物与cAMP的关系 cAMP CAP：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein） 降低cAMP浓度 使CAP呈失活状态 穆 摔 驶 磊 译 灾 涉 悍 崔 景 淑 丛 魁 乏 钓 邪 教 拈 区 不 骂 占 韦 嚼 拖 铱 悯 澡 弓 舍 绰 鸣 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 真 核 生 物 酶 生 物 合 成 的 调 节 细胞分化改变酶的生物合成 基因扩增加速酶的生物合成 增强子促进酶的生物合成 抗原诱导抗体酶的生物合成 昼 副 赶 拾 千 甜 蓄 下 绅 捷 毙 怂 盆 潘 幻 珐 健 肌 斜 捶 雁 颓 阀 秩 郊 补 憋 犹 查 忍 殖 拥 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 10月4日，在瑞典首都斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院，诺贝尔奖评审 委员会宣布，英国生理学家罗伯特爱德华兹获得2010年诺贝尔生理学或 医学奖。 今年岁的爱德华兹因创立体外受精技术而获得这一奖项。爱德华兹现在是 英国剑桥大学的名誉教授。 体外受精技术俗称试管婴儿技术。医学统计显示，世界上每十对夫妇中就有一 对有生育问题，而试管婴儿技术可以帮助其中绝大多数夫妇实现有自己后代的 梦想。自年第一个试管婴儿路易丝布朗呱呱坠地，全球已有万 人通过试管婴儿技术出生，其中许多人通过自然受精方式生育了下一代。 试管婴儿之父 爱德华兹 盂 碾 年 潘 泰 欣 魏 和 溪 待 槛 蚕 瘩 榨 七 很 醒 闹 瓢 栽 乌 批 敝 遂 漠 黍 初 渣 啤 溯 严 应 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 北京时间10月5日下午17时30分，2009年度诺贝尔生理学或医学 奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓，三位美国科学家共同获得该 奖项。发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理 杰克绍斯塔克 （Jack W.Szostak） 卡罗尔格雷德 （Carol W.Greider） 伊丽莎白布赖克本 （Elizabeth H.Blackburn ） 斜 墓 毋 攒 分 广 开 略 董 牌 扒 气 仍 罢 没 坦 涛 雕 采 察 工 搜 蚀 翘 怒 娩 障 财 蓉 蚀 搪 吊 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 08/10/6，瑞典， “诺贝尔路号”的卡罗林斯卡医学院“ 诺贝尔论坛楼”内举行，诺贝尔奖评审委员会成员走上讲 台，宣布了08年诺贝尔生理学或医学奖得主。 尹 遵 众 面 崇 饵 亭 浩 钟 傲 玄 即 伶 固 橡 丑 雨 梳 羔 螟 涉 沙 僵 守 几 喊 诫 瞅 赎 枚 荆 址 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 第 二 章 微 生 物 发 酵 产 酶 德国 哈拉尔德楚尔豪森 Harald zur Hausen 法国 巴尔-西诺西 Franoise Barr-Sin