第二微生物發(fā)酵產(chǎn)酶演示文稿

第二微生物發(fā)酵產(chǎn)酶演示文稿本文檔共65頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分優(yōu)選第二微生物發(fā)酵產(chǎn)酶本文檔共65頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分Contentsofchapter21、酶生物合成過程2、常見產(chǎn)酶微生物3、酶的發(fā)酵工藝條件及控制4、酶生產(chǎn)過程的動(dòng)力學(xué)GoGoGoGo5、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶，自學(xué)本文檔共65頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2.1酶生物合成過程ThebiosynthesisprocessofEnzyme1、中心法則-CentralDogma2、RNA的生物合成-Transcription3、蛋白質(zhì)的生物合成-Translation4、酶生物合成的調(diào)節(jié)-RegulationGoGoGoGo下一節(jié)本章目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分Reversetranscription1、中心法則-CentralDogma本文檔共65頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分Replication復(fù)制：親代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。Transcription轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板，按照堿基配對(duì)原則將其所含的遺傳信息傳給RNA，形成一條與DNA鏈互補(bǔ)的RNA的過程。Translation翻譯：亦叫轉(zhuǎn)譯，以mRNA為模板，將mRNA的密碼解讀成蛋白質(zhì)的AA順序的過程。Reversetranslation逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，生成DNA的過程。本節(jié)目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2、RNA的生物合成(轉(zhuǎn)錄)-Transcription細(xì)胞內(nèi)RNA的生物功能(1)在某些RNA病毒中，其所含的雙鏈RNA作為遺傳信息的載體。(2)在蛋白質(zhì)的生物合成過程中，各種RNA起著重要的作用。其中，tRNA作為氨基酸載體，并由其上的反密碼子識(shí)別mRNA分子上的密碼子；mRNA作為蛋白質(zhì)合成的模板，由其分子上的三聯(lián)體密碼控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序；rRNA與蛋白質(zhì)一起組成核糖核蛋白體（核糖體），作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。(3)某些RNA具有生物催化活性，屬于核酸類酶，在一定條件下，可以催化有關(guān)的生化反應(yīng)。(4)各種小分子RNA在分子修飾和代謝調(diào)節(jié)等方面有重要作用。本文檔共65頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分轉(zhuǎn)錄過程的特點(diǎn)1、轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性。反義鏈antisensestrand（無意義鏈，負(fù)鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)錄中，用作模板的DNA鏈稱為反義鏈。有義鏈codingstrand（編碼鏈，正鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)錄中，不作為模板的DNA鏈稱為有義鏈。2、轉(zhuǎn)錄所需酶：依賴DNA的RNA聚合酶又稱為轉(zhuǎn)錄酶，是以DNA為模板的一類RNA聚合酶。在原核生物和真核生物中，轉(zhuǎn)錄酶有所不同。原核生物的轉(zhuǎn)錄酶比較簡(jiǎn)單，由1種RNA聚合酶催化所有RNA的生物合成。而在真核生物中RNA聚合酶有3種，分別為RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，它們都屬于寡聚酶，酶的亞基數(shù)目為4～10個(gè)，亞基種類有4～6種。本文檔共65頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分轉(zhuǎn)錄過程起始位點(diǎn)的識(shí)別recognition轉(zhuǎn)錄起始initiation鏈的延伸elongation轉(zhuǎn)錄終止termination轉(zhuǎn)錄后加工modification本文檔共65頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分TheE.coliRNApolymeraseholoenzymeconsistsofsixsubunits:a2bb’s.PossiblecatalyticsubunitsPromoterspecificityEnzymeassembly,promoterrecognition,activatorbindingRoleunknown(notneededinvitro)36.5kDa15115511kDa(32-90kDa)本文檔共65頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分本節(jié)目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分3、蛋白質(zhì)的合成(翻譯)-Translation翻譯:以RNA中mRNA為模板,按照其核苷酸順序所組成的密碼指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成的過程.mRNA蛋白質(zhì)翻譯

各種信息各種蛋白質(zhì)（核苷酸排列順序）（氨基酸排列順序）本文檔共65頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)合成的幾個(gè)要素-mRNA(模板，template)mRNA是帶有DNA遺傳信息指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的直接模板。以mRNA為模板,合成一定結(jié)構(gòu)的多肽鏈的過程(翻譯)，就是將mRNA分子中的核苷酸排列順序轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序。本文檔共65頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)合成的幾個(gè)要素-遺傳密碼，nucleotidetripletcodonmRNA分子中,每三個(gè)相鄰的核苷酸組成的三聯(lián)體代表某種氨基酸或其它信息，稱為密碼子或三聯(lián)密碼。四種核苷酸編成三聯(lián)體可形成43個(gè)即64個(gè)密碼子。其中：一個(gè)起始密碼:AUG三個(gè)終止密碼:UAAUGAUAG多數(shù)氨基酸擁有2-4個(gè)密碼本文檔共65頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分本文檔共65頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分本文檔共65頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)合成的幾個(gè)要素-轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(transporter)tRNA是氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)工具，攜帶活化的氨基酸到核蛋白體。tRNA有特異性，至少有20種以上。每種tRNA的反密碼環(huán)頂端均有由三個(gè)核苷酸組成的反密碼，能與mRNA上相應(yīng)的密碼互補(bǔ)結(jié)合。本文檔共65頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分酪5’5’3’AUGGUUUACACA酪氨酰-tRNA反密碼mRNA密碼(codon)與反密碼(anticodon)的堿基配對(duì)本文檔共65頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)合成的幾個(gè)要素-核糖體，ribosome核糖體（或稱核糖核蛋白體）由蛋白質(zhì)和rRNA組成。是存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的微小顆粒。本文檔共65頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分Theribosomecompositionofprokaryoticandeukaryoticcell本文檔共65頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)合成的幾個(gè)要素-其他因子和酶其他輔助因子工具酶本文檔共65頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)的合成過程肽鏈合成的起始initiation肽鏈合成的延伸elongation肽鏈合成的終止與釋放terminationandrelease合成多肽的輸送和加工transportandmodification蛋白質(zhì)分子的折疊folding本文檔共65頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分氨基酸活化生成氨酰-tRNA本文檔共65頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分原核生物肽鏈合成的起始階段是在GTP和起始因子（InitiationFactor）的參與下，核糖體30S亞基，fMet-tRNAF，mRNA和50S亞基結(jié)合，組成起始復(fù)合物的過程。主要包括5個(gè)步驟：（1）30S亞基與起始因子IF3結(jié)合；（2）30S亞基與mRNA結(jié)合，形成30S-IF3-mRNA復(fù)合物；（3）fMet-tRNAF與起始因子IF2以及GTP結(jié)合，生成fMet-tRNAF-IF2-GTP；（4）在起始因子IF1的參與下，fMet-tRNAF-IF2-GTP與30S-IF3-mRNA結(jié)合生成30S起始復(fù)合物。在此30S起始復(fù)合物中，fMet-tRNAF上的反密碼子正好與mRNA上的起始密碼子AUG結(jié)合；（5）50S亞基與上述30S起始復(fù)合物結(jié)合，形成完整的70S核糖體。同時(shí)放出IF1，IF2，IF3，并使GTP水解生成GDP和Pi。在此70S核糖體形成時(shí)，fMet-tRNAF位于70S核糖體的“P”位（肽?；唬摹癆”位（氨?；唬┦强瘴弧５鞍踪|(zhì)合成起始本文檔共65頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽本文檔共65頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分合成終止本文檔共65頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分高效率的蛋白質(zhì)合成體系本文檔共65頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)如何形成？功能與結(jié)構(gòu)如何統(tǒng)一？體外、體內(nèi)的結(jié)構(gòu)如何變化？蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)及蛋白質(zhì)工程的需要越來越多的基因工程產(chǎn)物需要復(fù)性復(fù)活,要求蛋白質(zhì)折疊的理論及技術(shù)的指導(dǎo)?；蚬こ讨亟M蛋白類產(chǎn)物必須要形成正確的折疊才能表現(xiàn)出功能和活性。蛋白質(zhì)的折疊本節(jié)目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分4、酶生物合成的調(diào)節(jié)(regulation)基因水平的表達(dá)控制酶含量的調(diào)節(jié)操縱子（operon）：是一組功能上相關(guān)，受同一調(diào)控區(qū)控制的基因組成的一個(gè)遺傳單位。本文檔共65頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分ABEX底物水平的調(diào)節(jié)酶水平的調(diào)節(jié)

酶活性的調(diào)節(jié)酶含量的調(diào)節(jié)酶的定位調(diào)節(jié)輔助因子調(diào)節(jié)生長發(fā)育的不同時(shí)期外界環(huán)境變化酶合成與分解速度的變化（基因表達(dá)調(diào)控）產(chǎn)物調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶的調(diào)控模式本文檔共65頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分酶在細(xì)胞內(nèi)的含量取決于酶的合成速度和分解速度。細(xì)胞根據(jù)自身活動(dòng)需要，嚴(yán)格控制細(xì)胞內(nèi)各種酶的合理含量，從而對(duì)各種生物化學(xué)過程進(jìn)行調(diào)控。酶濃度調(diào)節(jié)的化學(xué)本質(zhì)是基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。在細(xì)胞內(nèi)，所合成的酶的種類及數(shù)量是由特殊的基因信息決定的。DNA所攜帶的酶蛋白遺傳信息，需要通過轉(zhuǎn)錄和翻譯而合成酶蛋白。在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程都有特定的調(diào)節(jié)控制機(jī)制，其中轉(zhuǎn)錄的調(diào)控占主導(dǎo)地位。因此，基因表達(dá)的調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行。本文檔共65頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分酶合成誘導(dǎo)的現(xiàn)象—JacobandMonod的工作：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。實(shí)驗(yàn)：

1.大腸桿菌生長在葡萄糖培養(yǎng)基上時(shí)，細(xì)胞內(nèi)無上述三種酶合成；

2.大腸桿菌生長在唯一碳源乳糖培養(yǎng)基上時(shí)，細(xì)胞內(nèi)有上述三種酶合成；當(dāng)換成葡萄糖培養(yǎng)基時(shí)，三種酶基本消失；

3.表明菌體生物合成的經(jīng)濟(jì)原則：需要時(shí)才合成。

本世紀(jì)三十年代，H.Karstrom在對(duì)糖代謝過程中的某些酶的合成進(jìn)行研究時(shí)提出：誘導(dǎo)酶與組成酶某些代謝物可以誘導(dǎo)某些酶的合成，是通過促進(jìn)為該酶編碼的基因的表達(dá)而進(jìn)行的，這種現(xiàn)象叫做酶合成的誘導(dǎo)。能誘導(dǎo)酶合成的物質(zhì)叫誘導(dǎo)物。被誘導(dǎo)合成的酶叫誘導(dǎo)酶。本文檔共65頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分酶合成阻遏的現(xiàn)象—JacobandMonod的工作：實(shí)驗(yàn)：

1.大腸桿菌生長在無機(jī)鹽和葡萄糖的培養(yǎng)基上時(shí)，檢測(cè)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(cè)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)了菌生長的經(jīng)濟(jì)原則：不需要就不合成。某些代謝物可以阻止某些酶的合成，是通過阻止為該酶編碼的基因的表達(dá)而進(jìn)行的，這種現(xiàn)象叫做酶合成的阻遏。能阻遏酶合成的物質(zhì)叫輔阻遏物。被輔阻遏物作用而停止合成的酶叫阻遏酶。本文檔共65頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)本文檔共65頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分誘導(dǎo)機(jī)制本文檔共65頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分調(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(dá)調(diào)節(jié)基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因輔阻遏物trp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(dá)色氨酸操縱子（酶的阻遏）

----------阻遏物和操縱基因的調(diào)節(jié)本文檔共65頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分細(xì)菌乳糖操縱子的作用機(jī)制(降解物阻遏)調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因lacZlacYlacACAPcAMPCAP-cAMP復(fù)合物mRNA當(dāng)葡萄糖作唯一碳源時(shí)，葡萄糖的降解物對(duì)腺苷酸環(huán)化酶有抑制作用，則cAMP的濃度降低，CAP-cAMP復(fù)合物減少，不能與啟動(dòng)子結(jié)合，故轉(zhuǎn)錄不得進(jìn)行。+-半乳糖苷酶-半乳糖苷透過酶-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶酶過去稱葡萄糖效應(yīng)本節(jié)目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2.2常見產(chǎn)酶微生物CommonmicroorganisminEnzymeProduction基本要求：不是致病菌發(fā)酵周期短,產(chǎn)酶量高不易變異退化最好是產(chǎn)生胞外酶的菌種,利于分離。對(duì)醫(yī)藥和食品用酶,還應(yīng)考慮安全性：凡從可食部分或食品加工中傳統(tǒng)使用的微生物生產(chǎn)的酶,安全!由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性實(shí)驗(yàn)。非常見微生物制取的酶,需做廣泛的毒性實(shí)驗(yàn),包括慢性中毒實(shí)驗(yàn)。下一節(jié)本章目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分(1)大腸埃希氏桿菌，簡(jiǎn)稱為大腸桿菌，是最為著名的原核生物。形態(tài)：短桿或長桿狀，0.5～1.0×1.0～3.0um，革蘭氏陰性，運(yùn)動(dòng)(周毛)或不運(yùn)動(dòng)，無芽孢，一般無莢膜。菌落呈白色至黃白色，擴(kuò)展，光滑，閃光。Escherich屬菌株和大多數(shù)大腸桿菌是無害，但也有些大腸桿菌是致病的，會(huì)引起腹瀉和尿路感染。大腸桿菌的名聲主要因它易于在實(shí)驗(yàn)室操作、生長迅速，而且營養(yǎng)要求低。應(yīng)用： 大腸桿菌能作為宿主供大量的細(xì)菌病毒生長繁殖 大腸桿菌也是最早用作基因工程的宿主菌 工業(yè)上生產(chǎn)谷氨酸脫羧酶、天冬酰胺酶和制備天冬氨酸、蘇氨酸及纈氨酸等本文檔共65頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分(2)醋酸桿菌（Acetobacter）

菌體從橢圓至桿狀，單個(gè)、成對(duì)或成鏈，革蘭氏陰性，運(yùn)動(dòng)（周毛）或不運(yùn)動(dòng)，不生芽孢。好氣。含糖、乙醇和酵母膏的培養(yǎng)基上生長良好。應(yīng)用：有機(jī)酸(食醋等）葡萄糖異構(gòu)酶(高果糖漿)山梨糖(維C中間體）本文檔共65頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分(3)枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）

直狀、近直狀的桿菌，周生或側(cè)生鞭毛，革蘭氏陽性，無莢膜，芽孢0.5×1.51.8m，中生或近中生?？莶菅挎邨U菌是工業(yè)發(fā)酵的重要菌種之一。生產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、5’-核苷酸酶、某些氨基酸及核苷。本文檔共65頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分(4)根霉(Rhizopus)分類學(xué)上屬于藻狀菌綱，毛霉目，根霉屬。根霉因有假根（Rhizoid）而得名（假根的功能是在培養(yǎng)基上固著，并吸收營養(yǎng)）。分布于土壤、空氣中，常見于淀粉食品上，可引起霉腐變質(zhì)和水果、蔬菜的腐爛。代表種：米根霉（R.oryzae)黑根霉(R.nigrican)等。應(yīng)用：根霉能產(chǎn)生一些酶類，如淀粉酶、果膠酶、脂肪酶等，是生產(chǎn)這些酶類的菌種。在釀酒工業(yè)上常用做糖化菌。有些根霉還能產(chǎn)生乳酸、延胡索酸等有機(jī)酸。本文檔共65頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分(6)曲霉(Aspergillus)分類：多數(shù)屬于子囊菌亞門，少數(shù)屬于半知菌亞門。分布：廣泛分布于土壤、空氣和谷物上，可引起食物、谷物和果蔬的霉腐變質(zhì)，有的可產(chǎn)生致癌性的黃曲霉毒素。代表種：黑曲霉Asp.Niger、黃曲霉Asp.flavus應(yīng)用：是制醬、釀酒、制醋的主要菌種。是生產(chǎn)酶制劑（蛋白酶、淀粉酶、果膠酶）的菌種。生產(chǎn)有機(jī)酸（如檸檬酸、葡萄糖酸等）。農(nóng)業(yè)上用作生產(chǎn)糖化飼料的菌種。回本節(jié)本文檔共65頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2.3酶的發(fā)酵工藝條件與控制Thefermentationprinciplesanditscontrolofenzymeproduction1、培養(yǎng)基2、發(fā)酵條件及控制-Transcription3、提高產(chǎn)酶的措施-TranslationGoGoGo下一節(jié)本章目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分1、培養(yǎng)基各種生物對(duì)營養(yǎng)的需求本文檔共65頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)2、營養(yǎng)物的濃度及配比合適3、物理、化學(xué)條件適宜4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約5、精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件；培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同；不同階段，培養(yǎng)條件也有所差異。培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)原則本文檔共65頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分五大要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子、水培養(yǎng)基幾乎是一切對(duì)微生物進(jìn)行研究和利用工作的基礎(chǔ)培養(yǎng)基（medium）是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要五大營養(yǎng)要素本文檔共65頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳架碳源可作能源，為生命活動(dòng)提供能量常用碳源：糖類、醇類、脂類、有機(jī)酸、烴類、蛋白質(zhì)及其降解物異養(yǎng)微生物：糖類是最好碳源（葡萄糖最為通用）水是微生物最基本的組成分（７０％—９０％）水是微生物體內(nèi)和體外的溶劑（吸收營養(yǎng)成分和代謝廢物）水是細(xì)胞質(zhì)組分，直接參與各種代謝活動(dòng)調(diào)節(jié)細(xì)胞溫度和保持環(huán)境溫度的穩(wěn)定（比熱高，傳熱快）水碳源選擇合適碳源，以適應(yīng)目的酶的合成調(diào)節(jié)機(jī)制本文檔共65頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物中氮素（不能用作能源）氮源有機(jī)氮源蛋白胨、酵母膏、牛肉膏無機(jī)氮源銨鹽、硝酸鹽參與酶的組成、構(gòu)成酶活性基、激活酶活性維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓控制細(xì)胞的氧化還原電位有時(shí)可作某些微生物生長的能源物質(zhì)常用：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等元素的化合物。氮源無機(jī)鹽需要注意合適的碳氮比本文檔共65頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分生長因子生長因子是指某些微生物不能用普通的碳源、氮源物質(zhì)進(jìn)行合成，而必須另外加入少量的生長需求的有機(jī)物質(zhì)。分類：化學(xué)結(jié)構(gòu)分成維生素、氨基酸、嘌呤（或嘧啶）及其衍生物和類脂成分等四類功能：以輔酶與輔基的形式參與代謝中的酶促反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)室中常用酵母膏、蛋白胨、牛肉膏等作為各種生長因子的的需要，麥芽汁、米曲汁等天然培養(yǎng)基中本身含有各種生長因子本文檔共65頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分實(shí)驗(yàn)室的常用培養(yǎng)基：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡(jiǎn)稱普通肉湯培養(yǎng)基）；放線菌：高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基；霉菌：查氏合成培養(yǎng)基；例如枯草芽孢桿菌：一般培養(yǎng)：肉湯培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基；自然轉(zhuǎn)化：基礎(chǔ)培養(yǎng)基；觀察芽孢：生孢子培養(yǎng)基；產(chǎn)蛋白酶：以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶培養(yǎng)基；本文檔共65頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分枯草桿菌BF7658α-淀粉酶發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉8%，豆餅粉4%，磷酸氫二鈉

0.8%，硫酸銨0.4%，氯化鈣0.2%，氯化按0.15%（自然pH）?？莶輻U菌AS1.398中性蛋白酶發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉4%，豆餅粉3%，麩皮3.2%,

糠1%,磷酸氫二鈉0.4%,磷酸二氫鉀0.03%（自然pH）。黑曲霉糖化酶發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉10%，豆餅粉4%，麩皮1%（pH4.4～5.0）。地衣芽孢桿菌2709堿性蛋白酶發(fā)酵培養(yǎng)基：玉米粉5.5%,豆餅4%,磷酸氫二鈉0.4%,磷酸二氫鉀0.03%(pH8.5)。黑曲霉AS3.350酸性蛋白酶發(fā)酵培養(yǎng)基:玉米粉6%,豆餅粉4%,玉米漿0.6%,氯化鈣0.5%,氯化銨1%,磷酸氫二鈉0.2%(pH5.5)。游動(dòng)放線菌葡萄糖異構(gòu)酶發(fā)酵培養(yǎng)基：糖蜜2%，豆餅粉2%，磷酸氫二鈉0。1%，硫酸鎂0。05%(pH7.2)。桔青霉磷酸二酯酶發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖5%，蛋白胨0.5%,硫酸鎂0.05%,氯化鈣0.04%,磷酸氫二鈉0.05%,磷酸二氫鉀0.05%(自然pH)。黑曲霉AS3.396果膠酶發(fā)酵培養(yǎng)基:麩皮5%,果膠0.3%,硫酸銨2%,磷酸二氫鉀0.25%,硫酸鎂0.05%,硝酸鈉0.02%,硫酸亞鐵0.001%(自然pH)?？莶輻U菌AS1.398堿性磷酸酶發(fā)酵培養(yǎng)基:葡萄糖0.4%,乳蛋白水解物0.1%,硫酸銨1%,氯化鉀0.1%,氯化鈣0.1mmol/L,氯化鎂1.0mmol/L,磷酸氫二鈉20mol/L(用pH7.4的Tris-HCl緩沖液配制)回本節(jié)本文檔共65頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2、發(fā)酵條件及控制培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。為了維持培養(yǎng)基pH的相對(duì)恒定，通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑，或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿。通常培養(yǎng)條件：細(xì)菌與放線菌：pH7~7.5酵母菌和霉菌：pH4.5~6范圍內(nèi)生長pH值的控制細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適pH值與生長最適pH值往往有所不同。細(xì)胞生產(chǎn)某種酶的最適pH值通常接近于該酶催化反應(yīng)的最適pH值。有些細(xì)胞可以同時(shí)產(chǎn)生若干種酶，在生產(chǎn)過程中，通過控制培養(yǎng)基的pH值，往往可以改變各種酶之間的產(chǎn)量比例。本文檔共65頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分通常在生物學(xué)范圍內(nèi)每升高10℃，生長速度就加快一倍，所以溫度直接影響酶反應(yīng)，對(duì)于微生物來說，溫度直接影響其生長和合成酶。溫度的控制有些細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適溫度與細(xì)胞生長最適溫度有所不同，而且往往低于生長最適溫度。這是由于在較低的溫度條件下，可以提高酶所對(duì)應(yīng)的mRNA的穩(wěn)定性，增加酶生物合成的延續(xù)時(shí)間，從而提高酶的產(chǎn)量?？莶輻U菌的最適生長溫度為34～37℃黑曲霉的最適生長溫度為28～32℃本文檔共65頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分溶解氧的控制在酶的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，處于不同生長階段的細(xì)胞，其細(xì)胞濃度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度各不相同，致使耗氧速率有很大的差別。因此必須根據(jù)耗氧量的不同，不斷供給適量的溶解氧。培養(yǎng)液中溶解氧的量，決定于在一定條件下氧氣的溶解速度。溶氧速率與通氣量、氧氣分壓、氣液接觸時(shí)間、氣液接觸面積以及培養(yǎng)液的性質(zhì)等有密切關(guān)系。一般說來，通氣量越大、氧氣分壓越高、氣液接觸時(shí)間越長、氣液接觸面積越大，則溶氧速率越大。培養(yǎng)液的性質(zhì)，主要是黏度、氣泡、以及溫度等對(duì)于溶氧速率有明顯影響。調(diào)節(jié)通氣量調(diào)節(jié)氧的分壓調(diào)節(jié)氣液接觸時(shí)間調(diào)節(jié)氣液接觸面積改變培養(yǎng)液的性質(zhì)控制溶解氧方法回本節(jié)本文檔共65頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分3、提高酶產(chǎn)量的措施

添加誘導(dǎo)物對(duì)于誘導(dǎo)酶的發(fā)酵生產(chǎn)，在發(fā)酵過程中的某個(gè)適宜的時(shí)機(jī)，添加適宜的誘導(dǎo)物，可以顯著提高酶的產(chǎn)量。例如，乳糖誘導(dǎo)β-半乳糖苷酶，纖維二糖誘導(dǎo)纖維素酶，蔗糖甘油單棕櫚酸誘導(dǎo)蔗糖酶的生物合成等。誘導(dǎo)物一般可以分為3類

酶的作用底物酶的催化反應(yīng)產(chǎn)物作用底物的類似物本文檔共65頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分控制阻遏物的濃度阻遏作用根據(jù)機(jī)理不同，可分為：產(chǎn)物阻遏和分解代謝物阻遏兩種。1.產(chǎn)物阻遏作用是由酶催化作用的產(chǎn)物或者代謝途徑的末端產(chǎn)物引起的阻遏作用。2.分解代謝物阻遏作用是由分解代謝物（葡萄糖等和其它容易利用的碳源等物質(zhì)經(jīng)過分解代謝而產(chǎn)生的物質(zhì)）引起的阻遏作用?？刂谱瓒粑锏臐舛仁墙獬瓒?、提高酶產(chǎn)量的有效措施。為了減少或者解除分解代謝物阻遏作用，應(yīng)當(dāng)控制培養(yǎng)基中葡萄糖等容易利用的碳源的濃度。采用其他較難利用的碳源，如淀粉等采用補(bǔ)料、分次流加碳源添加一定量的環(huán)腺苷酸（cAMP）對(duì)于受代謝途徑末端產(chǎn)物阻遏的酶，可以通過控制末端產(chǎn)物的濃度的方法使阻遏解除。本文檔共65頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分添加表面活性劑表面活性劑可以與細(xì)胞膜相互作用，增加細(xì)胞的透過性，有利于胞外酶的分泌，從而提高酶的產(chǎn)量。

將適量的非離子型表面活性劑，如吐溫（Tween）、特里頓(Triton)等添加到培養(yǎng)基中，可以加速胞外酶的分泌，而使酶的產(chǎn)量增加。由于離子型表面活性劑對(duì)細(xì)胞有毒害作用，尤其是季胺型表面活性劑（如‘新潔而滅’等）是消毒劑，對(duì)細(xì)胞的毒性較大，不能在酶的發(fā)酵生產(chǎn)中添加到培養(yǎng)基中。添加產(chǎn)酶促進(jìn)劑

產(chǎn)酶促進(jìn)劑是指可以促進(jìn)產(chǎn)酶、但是作用機(jī)理未闡明清楚的物質(zhì)。例如，添加一定量的植酸鈣鎂，可使霉菌蛋白酶或者桔青霉磷酸二酯酶的產(chǎn)量提高1～20倍；添加聚乙烯醇（Polyvinylalcohol）可以提高糖化酶的產(chǎn)量。產(chǎn)酶促進(jìn)劑對(duì)不同細(xì)胞、不同酶的作用效果各不相同，現(xiàn)在還沒有規(guī)律可循，要通過試驗(yàn)確定所添加的產(chǎn)酶促進(jìn)劑的種類和濃度?；乇竟?jié)本文檔共65頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分2.4酶生產(chǎn)過程的動(dòng)力學(xué)1、酶生物合成的模式2、酶生產(chǎn)過程中細(xì)胞生長動(dòng)力學(xué)3、酶生產(chǎn)過程中產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué)GoGoGo本章目錄本文檔共65頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分1、酶生物合成的模式細(xì)胞在一定條件下培養(yǎng)生長，其生長過程一般經(jīng)歷調(diào)整期、生長期、平衡期和衰退期等4個(gè)階段通過分析比較細(xì)胞生長與酶產(chǎn)生的關(guān)系,可以把酶生物合成的模式分為4種類型。即同步合成型，延續(xù)合成型，中期合成型和滯后合成型。

本文檔共65頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分同步合成型

酶的生物合成與細(xì)胞生長同步進(jìn)行的一種酶生物合成模式。該類型酶的生物合成速度與細(xì)胞生長速度緊密聯(lián)系，又稱為生長偶聯(lián)型。屬于該合成型的酶，其生物合成伴隨著細(xì)胞的生長而開始；在細(xì)胞進(jìn)入旺盛生長期時(shí)，酶大量生成；當(dāng)細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后，酶的合成隨著停止。大部分組成酶的生物合成屬于同步合成型，有部分誘導(dǎo)酶也按照此種模式進(jìn)行生物合成。例如米曲霉在含有單寧或者沒食子酸的培養(yǎng)基中生長，在單寧或沒食子酸的誘導(dǎo)作用下，合成單寧酶（）。細(xì)胞濃度mg/ml酶濃度U/ml總細(xì)胞濃度活細(xì)胞濃度胞外酶濃度胞內(nèi)酶濃度本文檔共65頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分延續(xù)合成型

酶的生物合成在細(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)合成一段較長時(shí)間。屬于該類型的酶可以是組成酶，也可以是誘導(dǎo)酶。例如，在黑曲霉在以半乳糖醛酸或果膠為單一碳源的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可以誘導(dǎo)聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase，）的生物合成。細(xì)胞濃度mg/ml酶濃度U/ml細(xì)胞濃度mg/ml酶濃度U/ml以半乳糖醛酸為誘導(dǎo)物以含有葡萄糖的果膠為誘導(dǎo)物本文檔共65頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期三\11點(diǎn)18分中期合成型

該類型的酶在細(xì)胞生長一段時(shí)間以后才開始，