[工学]酶工程第二章第一节课件.ppt

Chapter 2 The production of Enzyme by Fermentation of Microorganism 微生物发酵产酶 一、提取分离法 酶的提取：在一定的条件下，用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。 主要提取方法： 盐溶液提取 酸溶液提取 碱溶液提取 有机溶剂提取等 优点：提取方法简单方便 缺点： 必须先获得含酶组织或细胞 受气候环境影响 若培养细胞则工艺路线变复杂 产品含杂质较多，分离纯化较困难 二、生物合成法（发酵法） 利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术。 优点： 生产周期短 酶的产率较高 不受资源限制 缺点：对发酵设备和工艺条件要求较高 概念补充： 酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程。 1、固体培养发酵 培养基以麸皮、米糠等为主要原料，加入其他必要的营养成分，制成固体或半固体的曲麸，经过灭菌、冷却后，接种产酶微生物菌株，在一定条件下进行发酵，以获得所需的酶。 优点：设备简单，操作方便。麸曲中酶的浓度特别高，特别适用于各种霉菌的培养和发酵产物。 缺点：劳动强度大，原料利用率低，生产周期长。 2、液体深层发酵 将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，在一定的条件下进行发酵，生产得到所需酶。 优点：机械化程度较高，技术管理较严格，酶的产率较高，质量较稳定，产品回收率较高。是目前酶发酵生产的主要方式。 Contents of chapter 2 2.1 酶生物合成过程 The biosynthesis process of Enzyme 1、中心法则-Central Dogma Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。 Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。 Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。 Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。 2、RNA的生物合成(转录)- Transcription 转录过程的特点 转录过程 起始位点的识别 recognition 转录起始 initiation 链的延伸 elongation 转录终止 termination 转录后加工 modification 转录的起始 3、蛋白质的合成(翻译)-Translation 蛋白质合成的几个要素-mRNA(模板，template) mRNA是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板。 以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译)，就是将mRNA分子中的核苷酸排列顺序转变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。 蛋白质合成的几个要素-遗传密码，nucleotide triplet codon mRNA分子中,每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基酸或其它信息，称为密码子或三联密码。 四种核苷酸编成三联体可形成43个即64个密码子。其中： 一个起始密码: AUG 三个终止密码: UAA UGA UAG 多数氨基酸拥有 2-4个密码 蛋白质合成的几个要素- 转运RNA (transporter) tRNA是氨基酸的转运工具，携带活化的氨基酸到核蛋白体。 tRNA有特异性，至少有20种以上。每种tRNA的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的反密码，能与mRNA上相应的密码互补结合。 蛋白质合成的几个要素-核糖体，ribosome 核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组成。是存在于细胞质内的微小颗粒。 The ribosome composition of prokaryotic and eukaryotic cell 蛋白质合成的几个要素-其他因子和酶 其他辅助因子 工具酶 蛋白质的合成过程 肽链合成的起始 initiation 肽链合成的延伸 elongation 肽链合成的终止与释放 termination and release 合成多肽的输送和加工 transport and modification 蛋白质分子的折叠 folding 合成终止 蛋白质的空间结构如何形成？ 功能与结构如何统一？ 体外、体内的结构如何变化？ 蛋白质分子设计及蛋白质工程的需要 越来越多的基因工程产物需要复性复活, 要求蛋白质折叠的理论及技术的指导。基因工程重组蛋白类产物必须要形成正确的折叠才能表现出功能和活性。 4、酶生物合成的调节 (regulation) 酶在细胞内的含量取决于酶的合成速度和分解速度