第二章 酶的发酵生产.pptVIP

产酶模式不同，产酶速率与细胞生长关系也不同： 同步合成型酶，产酶速率与细胞生长同步，?=0： 中期合成型酶，为特殊的生长偶联型，其产酶动力学与同步合成型相同；但在阻遏物存在时?=0，无酶的合成；解除阻遏后才有酶的合成。 滞后合成型酶，为非生长偶联型，?=0： 延续合成型酶，为部分生长偶联型： dE = ??X dt dE = ?X dt dE = ( ??+?)X dt 基质消耗动力学 基质消耗动力学主要研究发酵过程中基质消耗速率以及各种因素对基质消耗速率的影响。 发酵过程中的基质消耗速率：-dS/dt 用于细胞生长的基质消耗速率：（-dS/dt）G 用于产物生成的基质消耗速率（-dS/dt）P 用于维持细胞代谢的基质消耗速率：（-dS/dt）M 第五节 动植物细胞培养生产酶 利用动植物细胞培养生产各种天然物质，是生物工程的一个新领域，20世纪80年代以来，利用植物细胞培养生产的有用产物已达100多种，其中酶制剂有10多种。包括糖苷酶(胡萝卜细胞，1981)，过氧化物酶(甜菜细胞，1983；大豆细胞，1989)等。呈现出良好的发展前景. 一、动植物细胞的特点: 1、体积比微生物大； 2、对剪切力敏感； 3、生长和代谢速率低，生长倍增时间和发酵周期长； 4、动物细胞营养要求复杂； 5、发酵产物不同 二、植物细胞培养和发酵 1、植物细胞发酵技术和特点： 植物细胞发酵技术 发酵特点（与直接提取分离相比较而言）： （1）提高产率； （2）缩短周期; （3）易于管理、减轻劳动强度； （4）提高质量。 2、植物细胞发酵技术 工艺流程 外植体－细胞的获取－细胞培养－分离纯化－产物 3、植物细胞发酵产酶的工艺条件控制 （1）植物细胞生长和发酵所使用的培养基： 大量无机盐、维生素和植物激素、无机氮源、碳源（蔗糖） MS培养基和B5培养基 （2）温度和pH值 （3）通风与搅拌（溶解氧） （4）光照的控制 （4）前体的添加 （5）刺激剂的应用 三、动物细胞发酵 1、动物细胞可以生产多种具有较高价值的药物，特别是疫苗、激素、多肽生长因子、酶、单克隆抗体和非抗体免疫调节剂等。 由动物细胞培养生产的酶有胶原酶，血纤蛋白溶酶原活性剂等。 2、动物细胞培养方法： 悬浮培养；贴壁培养；固定化细胞培养 3、动物细胞发酵工艺条件的控制 3、动物细胞发酵工艺条件的控制 动物细胞培养基的组成成分 温度的控制 pH的控制 溶氧的控制 * 第2章 酶的发酵生产 2.1 酶生物合成的基本理论 2.2 发酵工艺条件及控制 2.3 酶发酵动力学 2.4 动植物细胞培养生产酶 2.1 酶生物合成的基本理论 2.1.1 RNA的生物合成——转录 2.1.2 蛋白质的生物合成——翻译 2.1.3 酶生物合成的调节 一、RNA的生物合成——转录 转录是以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的过程。 二、蛋白质的生物合成——翻译 翻译：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，合成多肽的过程。 四个阶段 1、氨基酸活化生成氨酰－tRNA 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链合成的终止 肽链的终止，释放和修饰 终止密码子 释放因子 肽链的修饰 　操纵子模型（operon model)：是原核生物基因表达的调节机制。大肠杆菌乳糖操纵子是第一个被子发现的操纵子（Monod和Jacob，1961） 操纵子及调节基因示意图 三、酶生物合成的调节 酶合成调节的类型： 诱导和阻遏 1、酶合成的诱导 乳糖诱导?-半乳糖苷酶的合成 淀粉诱导a-淀粉酶的合成 ①乳糖操纵子的结构 E.coli能利用乳糖作为碳源，而利用乳糖作为碳源的酶只有当乳糖成为唯一碳源时才被合成。 乳糖操纵子由三个结构基因（lacZ 、 lacY和 lacA）、操纵基因Olac、启动基因Plac、和调节基因lacI所组成（图） lacZ，编码β-半乳糖苷酶 lacY，编码β -半乳糖苷透性酶 lacA，编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶 Olac ，它位于启动子5`端的-5至+21之间。该位点可被乳糖阻抑蛋白相结合。 lacI ，它是一个独立的调节基因，编码乳糖阻抑蛋白。 乳糖操纵子模型 2、酶合成的阻遏 （1）酶合成的反馈阻遏作用（末端代谢物阻遏、产物阻遏作用） 酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使该酶的生物合成受阻。引起反馈阻遏的物质，称为共阻遏物（辅阻遏物）。 组氨酸对组氨酸合成途径中的10种酶的生物合成均起反馈作用 终产物Trp对色氨酸操纵子的调节 3、分解代谢物阻遏作用 葡萄糖效应 葡萄糖阻