第042章酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)

1、第七節(jié) 酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)2第七節(jié) 酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究問(wèn)題1.在發(fā)酵過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)的速度2.產(chǎn)物（酶）生成速度3.環(huán)境因素對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)速度和產(chǎn)物（酶）生成速度的影響研究意義1.了解酶生物合成模式2.優(yōu)化控制發(fā)酵工藝條件3.提高產(chǎn)酶量酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)3一、酶生物合成的模式二、細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)三、產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué)酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)4一、酶生物合成的模式（一）產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)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(dòng)力學(xué)5（一）產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)歷程產(chǎn)酶細(xì)胞在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，其生長(zhǎng)過(guò)程一般經(jīng)歷4個(gè)階段： 1.調(diào)整期（延滯期） 2.對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期 3.平衡期 4.衰

2、退期酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)6生長(zhǎng)曲線產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)歷程酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)7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(zhǎng)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(zhǎng)歷程酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)8對(duì)數(shù)期：細(xì)胞數(shù)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的一段時(shí)期。其長(zhǎng)短主要受菌體種類(lèi)、營(yíng)養(yǎng)成分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的影響。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)歷程酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)9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(shí)期。多數(shù)芽孢桿菌開(kāi)始形成芽孢。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)歷程酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)10衰亡期：細(xì)胞死亡速度超過(guò)新生的速度的時(shí)期。細(xì)胞發(fā)生自溶。產(chǎn)酶細(xì)胞的生長(zhǎng)歷程酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)11（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

3、合成型酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)121.同步合成型定義：酶合成與細(xì)胞生長(zhǎng)同步進(jìn)行。在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后酶的合成停止。特點(diǎn)：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(shí)間 h細(xì)胞濃度 mg/ml酶濃度 單位/ml酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)13例如：米曲霉由單寧誘導(dǎo)，生成單寧酶。米曲霉單寧酶合成曲線012340102030405060時(shí)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(dòng)力學(xué)142.延續(xù)合成型定義：酶合成隨細(xì)胞生長(zhǎng)而開(kāi)始，在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后酶的合成還可以延續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間。特點(diǎn)：可以誘導(dǎo)，不受分解代謝物阻

4、遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。而且其所對(duì)應(yīng)的mrna相當(dāng)穩(wěn)定。延續(xù)合成型0510152025010203040時(shí)間 h細(xì)胞濃度 mg/ml酶濃度 單位/ml酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)15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(shí)間 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(dòng)力學(xué)163.中期合成型定義：酶合成在細(xì)胞生長(zhǎng)開(kāi)始一段時(shí)間后才開(kāi)始，在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后酶的合成停止。特點(diǎn)：受到反饋?zhàn)瓒?。而且其所?duì)應(yīng)的mrna不穩(wěn)定。中期合成型0510152025010203040時(shí)間 h細(xì)胞濃度 mg

5、/ml酶濃度 單位/ml酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)17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(shí)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(dòng)力學(xué)184.滯后合成型定義：酶合成在細(xì)胞生長(zhǎng)開(kāi)始一段時(shí)間后才開(kāi)始，在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后酶的合成還可以延續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間。特點(diǎn)：受到分解代謝物阻遏。其所對(duì)應(yīng)的mrna相當(dāng)穩(wěn)定。滯后合成型0510152025010203040時(shí)間 h細(xì)胞濃度 mg/ml酶濃度 單位/ml酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)19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(shí)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(dòng)力學(xué)20放線菌素d對(duì)黑曲霉酸性蛋白酶合成的影響。放線菌素d對(duì)黑曲霉酸性蛋白酶合成影響00.511.5024681012時(shí)間 h酶活力 單位/ml酶濃度 單位/ml不加放線菌素d在0時(shí)加入放線菌素d酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)21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(shí)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(dòng)力學(xué)22（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