第04章 酶發(fā)酵動力學(xué)

1、酶發(fā)酵動力學(xué)1第七節(jié) 酶生物合成的模式（一）產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程（二）酶生物合成的模式（三）影響酶生物合成模式的主要因素（四）酶工業(yè)生產(chǎn)中的理想合成模式酶發(fā)酵動力學(xué)2（一）產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程產(chǎn)酶細(xì)胞在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，其生長過程一般經(jīng)歷4個階段： 1.調(diào)整期（延滯期） 2.對數(shù)生長期 3.平衡期 4.衰退期酶發(fā)酵動力學(xué)3生長曲線產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程酶發(fā)酵動力學(xué)4延滯期：少量細(xì)胞接種到新培養(yǎng)基后的一段細(xì)胞數(shù)目不增加的適應(yīng)期。其長短主要受接種齡、接種量和培養(yǎng)基成分的影響。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程酶發(fā)酵動力學(xué)5對數(shù)期：細(xì)胞數(shù)以幾何級數(shù)增長的一段時期。其長短主要受菌體種類、營養(yǎng)成分和營養(yǎng)物質(zhì)濃度的影響。產(chǎn)酶細(xì)

2、胞的生長歷程酶發(fā)酵動力學(xué)6穩(wěn)定期：新繁殖的細(xì)胞數(shù)目與衰亡的細(xì)胞數(shù)目相等的一段時期。多數(shù)芽孢桿菌開始形成芽孢。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程酶發(fā)酵動力學(xué)7衰亡期：細(xì)胞死亡速度超過新生的速度的時期。細(xì)胞發(fā)生自溶。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長歷程酶發(fā)酵動力學(xué)8（二）酶生物合成的模式1.同步合成型2.延續(xù)合成型3.中期合成型4.滯后合成型酶發(fā)酵動力學(xué)91.同步合成型定義：酶合成與細(xì)胞生長同步進(jìn)行。在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后酶的合成停止。特點：可以誘導(dǎo)，不受分解代謝物阻遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。同步合成型0510152025010203040時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL酶濃度 單位/mL酶發(fā)酵動力學(xué)10例如：米曲霉由單寧誘導(dǎo)，生成單寧酶。米

3、曲霉單寧酶合成曲線012340102030405060時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL05101520酶濃度 單位/mL細(xì)胞濃度總酶濃度胞內(nèi)酶濃度胞外酶濃度酶發(fā)酵動力學(xué)112.延續(xù)合成型定義：酶合成隨細(xì)胞生長而開始，在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后酶的合成還可以延續(xù)較長一段時間。特點：可以誘導(dǎo)，不受分解代謝物阻遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。而且其所對應(yīng)的mRNA相當(dāng)穩(wěn)定。延續(xù)合成型0510152025010203040時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL酶濃度 單位/mL酶發(fā)酵動力學(xué)12例如：黑曲霉由半乳糖醛酸誘導(dǎo)，合成聚半乳糖醛酸酶。黑曲霉聚半乳糖醛酸酶合成曲線以半乳糖醛酸誘導(dǎo)012.52537.55004080120時間

4、h細(xì)胞濃度 mg/mL0204060酶濃度 單位/mL細(xì)胞濃度酶濃度酶發(fā)酵動力學(xué)133.中期合成型定義：酶合成在細(xì)胞生長開始一段時間后才開始，在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后酶的合成停止。特點：受到反饋阻遏。而且其所對應(yīng)的mRNA不穩(wěn)定。中期合成型0510152025010203040時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL酶濃度 單位/mL酶發(fā)酵動力學(xué)14例如：枯草桿菌合成堿性磷酸酶?？莶輻U菌堿性磷酸酶合成曲線00.10.20.30.40246810時間 h細(xì)胞濃度 OD50000.10.20.30.4酶濃度 單位/mL細(xì)胞濃度酶濃度酶發(fā)酵動力學(xué)154.滯后合成型定義：酶合成在細(xì)胞生長開始一段時間后才開始，在細(xì)胞

5、生長進(jìn)入平衡期后酶的合成還可以延續(xù)較長一段時間。特點：受到分解代謝物阻遏。其所對應(yīng)的mRNA相當(dāng)穩(wěn)定。滯后合成型0510152025010203040時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL酶濃度 單位/mL酶發(fā)酵動力學(xué)16例如：黑曲霉合成酸性蛋白酶。黑曲霉酸性蛋白酶合成曲線0204060020406080時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL020406080酶濃度 單位/mL細(xì)胞濃度酶濃度酶發(fā)酵動力學(xué)17放線菌素D對黑曲霉酸性蛋白酶合成的影響。放線菌素D對黑曲霉酸性蛋白酶合成影響00.511.5024681012時間 h酶活力 單位/mL酶濃度 單位/mL不加放線菌素D在0時加入放線菌素D酶發(fā)酵動力學(xué)18黑曲霉由果膠誘導(dǎo)，合成聚半乳糖醛酸酶。黑曲霉聚半乳糖醛酸酶合成曲線以果膠誘導(dǎo)025507504080時間 h細(xì)胞濃度 mg/mL020406080酶濃度 單位/mL細(xì)胞濃度酶濃度酶發(fā)酵動力學(xué)19（三）影響酶生物合成模式的主要因素1.mRNA 的影響2.阻遏物的影響酶發(fā)酵動力學(xué)2