微生物發(fā)酵產(chǎn)酶(3)

1、第二章 微生物發(fā)酵產(chǎn)酶精選ppt1、酶生物合成過(guò)程2、常見(jiàn)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(guò)程的動(dòng)力學(xué)精選ppt第一節(jié) 微生物細(xì)胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)酶的生產(chǎn)方法提取分離法(Extraction)生物合成(Biosynthesis)化學(xué)合成(chemicalsynthesis)SOD - bloodPapain-PapayaChymotrypsin-Pancrea organ/tissue/cellAmylase from BacillusProtease from BacillusPhosphatase from BacillusGlucoamylase from Aspergi

2、llusPlant cell cultureAnimal cell cultureFew example精選ppt微生物發(fā)酵產(chǎn)酶酶的發(fā)酵生產(chǎn)：經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)，通過(guò)人工操作，利用微生物的生命活動(dòng)，獲得所需的酶的技術(shù)過(guò)程。大多數(shù)酶的生產(chǎn)采用發(fā)酵生產(chǎn)原因：微生物具有種類多、繁殖快、易培養(yǎng)、代謝能力強(qiáng)等特點(diǎn)精選ppt酶的發(fā)酵生產(chǎn)的方式：固體培養(yǎng)發(fā)酵液體深層發(fā)酵固定化微生物細(xì)胞發(fā)酵固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵精選ppt一、酶生物合成的基本過(guò)程蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制DNARNA遺傳信息傳遞的中心法則精選ppt（一）RNA的生物合成轉(zhuǎn)錄 定義 以DNA為模板，以核苷三磷酸為底物，在RNA聚合酶（轉(zhuǎn)錄酶）的作

3、用下，生成RNA分子的過(guò)程。精選pptRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程(三步)1.起始2.延長(zhǎng)3.終止4、RNA前體的加工精選pptRNA合成過(guò)程起始雙鏈DNA局部解開(kāi)磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段53RNA 啟動(dòng)子（promotor) 終止子(terminator)5RNA聚合酶5353553離開(kāi)精選ppt原核生物RNA聚合酶：大腸桿菌RNA聚合酶：MW=5x105RNA聚合酶起始因子1、轉(zhuǎn)錄起始精選pptRNA生物合成的起始位點(diǎn)在DNA的啟動(dòng)基因（啟動(dòng)子)上起始階段的重要問(wèn)題是RNA聚合酶與DNA的啟動(dòng)基因的相互作用，起始階段包括：全酶的形成酶與模板結(jié)合酶與啟動(dòng)基因結(jié)合模板DNA局部變性

4、轉(zhuǎn)錄開(kāi)始1、轉(zhuǎn)錄起始精選ppt2、RNA鏈的延伸35RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向新生RNA復(fù)鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長(zhǎng)部位精選pptT C G A G T A CA G C T C A T GC G A G U A CG C A URNA聚合酶有意義鏈反意義鏈RNAPPi553GTPUTPCTPATPUTPRNA在DNA模板上的生物合成335精選ppt3、RNA鏈合成的終止模板DNA分子上每個(gè)基因或每個(gè)操縱子都含有一個(gè)終止信號(hào)終止子。當(dāng)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄到達(dá)這個(gè)信號(hào)時(shí)，合成的RNA分子以及聚合酶與模板DNA分離，RNA鏈的合成便被終止。 5ATPADP+PiRNA聚合酶終止子精選

5、ppt4、RNA的前體加工1.剪切反應(yīng)2.剪接反應(yīng)3.末端連接反應(yīng)：tRNA3-末端加上CCA-OH尾巴在mRNA的5-末端加上“帽子”結(jié)構(gòu)5-m7GpppNmpNp在mRNA 的3-末端連接polyA尾巴tRNA5-末端加上甲基鳥苷酸核苷修飾反應(yīng)精選ppt（二）蛋白質(zhì)的生物合成翻譯 定義 以mRNA為模板，以氨基酸為底物，在核糖體上通過(guò)各種tRNA、酶和輔助因子的作用，合成多肽鏈的過(guò)程。精選pptRNA的種類dsRNA:某些病毒遺傳信息載體 催化活性RNA：催化作用tRNA：氨基酸載體rRNA：與蛋白質(zhì)共同組成核糖體mRNA：蛋白質(zhì)合成模板sRNA：分子修飾、代謝調(diào)節(jié)作用RNA的種類和主a要

6、功能精選ppt 蛋白質(zhì)的合成過(guò)程 （大腸桿菌） 氨基酸活化生產(chǎn)氨酰-tRNA 肽鏈合成的起始 肽鏈的延伸 肽鏈合成的終止與釋放 蛋白質(zhì)前體的加工精選ppt1、氨基酸活化生產(chǎn)氨酰-tRNAaatRNA+ATP aa-tRNA+AMP+PPi大腸桿菌，肽鏈合成的第一個(gè)氨基酸都是甲酰甲硫氨酸：MettRNAF+ATP Met-tRNAF+AMP+PPi甲酰轉(zhuǎn)移酶fMet-tRNA 氨酰-tRAN合成酶 精選ppt1、30S亞基與起始因子IF3結(jié)合，形成30S-mRNA-IF3復(fù)合物2、30S亞基與mRNA結(jié)合形成：30S-mRNA-IF3復(fù)合物3、fMet-tRNA與起始因子IF2以及GTP 結(jié)合形

7、成：fMet-tRNA-IF2-GTP4、在起始因子IF1的參與下，fMet-tRNA-IF2-GTP與30S-mRNA-IF3結(jié)合形成30S起始復(fù)合物。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。2、肽鏈合成的起始精選ppt30s亞基IF-3mRNAmRNAGTP-IF-2-fMet-tRNAfMRA50s亞基IF-1+IF-2+IF-3GDP+PifMet精選ppt3、肽鏈的延伸1.進(jìn)位:氨基酰-tRNA進(jìn)入受位;2.轉(zhuǎn)肽:形成肽鍵,在轉(zhuǎn)肽酶作用下,給位與 受位結(jié)合;3.移位:核蛋白體向3端移動(dòng)一個(gè)密碼子的 位置,空出受位,不斷地進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽、 移位,使肽鏈延長(zhǎng)。精選p

8、ptAUG ACA53UAC蛋蘇UGUAUG ACA5UAC蛋蘇UGUGUUAUG ACA5UAC蛋蘇UGUGUUAUG ACA5蛋蘇UGUGUU333GTP GDP+PiGDP+PiGTP起始復(fù)合體進(jìn)位轉(zhuǎn)肽移位Mg+K+精選ppt1.出現(xiàn)終止密碼并與終止因子結(jié)合;2.肽鍵水解,多肽釋放;3.tRNA,mRNA,大小亞基解離. 終止密碼子：UAA, UAG, UGA釋放因子（Release Factor）:RF-1：UAA, UAGRF-2：UAA, UGA4、肽鏈合成的終止精選pptAUG UAA5UACAUG UAA5UAC33終終AUG UAA5UAC3終53UAC終肽鏈精選ppt去除甲

9、?；コ齆-末端的氨基酸肽鏈折疊5、蛋白質(zhì)前體的加工精選ppt二、酶生物合成的調(diào)節(jié)定義：通過(guò)調(diào)節(jié)酶合成的量來(lái)控制微生物代謝速度的調(diào)節(jié)機(jī)制，是在基因轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行的。意義：通過(guò)阻止酶的過(guò)量合成，節(jié)約生物合成的原料和能量。精選ppt轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工調(diào)節(jié)翻譯水平的調(diào)節(jié)翻譯產(chǎn)物的加工調(diào)節(jié)酶降解調(diào)節(jié)組成酶：DNA酶，RNA酶， 糖酵解途徑的酶調(diào)節(jié)酶：適應(yīng)酶，-半乳糖苷酶（誘導(dǎo)酶）酶的類型酶合成的調(diào)節(jié)控制精選ppt1960年Jacob和Monod提出的操縱子學(xué)說(shuō)調(diào)節(jié)基因：產(chǎn)生阻遏蛋白啟動(dòng)基因操縱基因：與阻遏蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)基因：蛋白多肽鏈產(chǎn)物操縱子1.RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)2.cAMP及其受體蛋白復(fù)

10、合物（cAMP-CRP）結(jié)合位點(diǎn)（一）操縱子學(xué)說(shuō)精選ppt基因操縱子調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 調(diào)節(jié)基因 啟動(dòng)基因 操縱基因 結(jié)構(gòu)基因 DNA 轉(zhuǎn)錄 （-） RNA聚合酶 （+） 轉(zhuǎn)錄 翻譯 mRNA 翻譯 阻遏蛋白 蛋白質(zhì) 誘導(dǎo)劑 控制區(qū) 信息區(qū)操縱子精選ppt 調(diào)節(jié)基因(regulator gene)： 可產(chǎn)生一種組成型調(diào)節(jié)蛋白(regulatory protein) （一種變構(gòu)蛋白），通過(guò)與效應(yīng)物(effector) （包括誘導(dǎo)物和輔阻遏物）的特異結(jié)合而發(fā)生變構(gòu)作用，從而改變它與操縱基因的結(jié)合力。 調(diào)節(jié)基因常位于調(diào)控區(qū)的上游。精選ppt cAMP-CRP復(fù)合物的作用示意圖 啟動(dòng)基因（promotor

11、 gene）（啟動(dòng)子）： 有兩個(gè)位點(diǎn)： （1）RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)（2）cAMP-CAP的結(jié)合位點(diǎn)。CAP：分解代謝產(chǎn)物基因活化蛋白（catabolite gene activator protein），又稱環(huán)腺苷酸受體蛋白(cAMP receptor protein，CRP）。 只有cAMP-CRP復(fù)合物結(jié)合到啟動(dòng)子的位點(diǎn)上，RNA聚合酶才能結(jié)合到其在啟動(dòng)子的位點(diǎn)上，酶的合成才能開(kāi)始。 精選ppt操縱基因（Operater gene）: 位于啟動(dòng)基因和結(jié)構(gòu)基因之間的一段堿基順序，能特異性地與調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的變構(gòu)蛋白結(jié)合，操縱酶合成的時(shí)機(jī)與速度。結(jié)構(gòu)基因（Structural gene）: 決

12、定某一多肽的DNA模板，與酶有各自的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中的遺傳信息可轉(zhuǎn)錄為mRNA，再翻譯為蛋白質(zhì)。精選ppt原核生物中操縱子的類型1.誘導(dǎo)型操縱子：乳糖操縱子2.阻遏型操縱子：色氨酸操縱子精選ppt（二）原核生物中酶生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制1.分解代謝物阻遏作用2.酶生物合成的誘導(dǎo)作用3.酶生物合成的反饋?zhàn)瓒糇饔镁xppt1.分解代謝物阻遏作用是指某些物質(zhì)（主要是指葡萄糖和其他容易利用的碳源等）經(jīng)過(guò)分解代謝產(chǎn)生的物質(zhì)阻遏某些酶（主要是誘導(dǎo)酶）生物合成的現(xiàn)象。cAMP + H2O AMP磷酸二酯酶 葡萄糖過(guò)量降解ATPADP, AMPcAMP-CRP啟動(dòng)基因上沒(méi)有 cAMP-CRP結(jié)合酶合成例：葡萄糖阻遏

13、-半乳糖苷酶的生物合成精選ppt2.酶生物合成的誘導(dǎo)作用加進(jìn)某種物質(zhì)，使酶的生物合成開(kāi)始或加速進(jìn)行的過(guò)程。簡(jiǎn)稱為誘導(dǎo)作用，起誘導(dǎo)作用的物質(zhì)，稱為誘導(dǎo)劑。舉例： 乳糖誘導(dǎo)-半乳糖苷酶的合成 R P O S1 S2 DNA無(wú)誘導(dǎo)物時(shí)：添加誘導(dǎo)物時(shí)： R P O S1 S2 DNA誘導(dǎo)物轉(zhuǎn)錄翻譯mRNA酶乳糖 別乳糖精選ppt3.酶生物合成的反饋?zhàn)瓒糇饔茫óa(chǎn)物阻遏作用）是指酶催化作用的產(chǎn)物或代謝途徑的末端產(chǎn)物使該酶的生物合成受阻的過(guò)程。引起反饋?zhàn)瓒舻奈镔|(zhì)，稱為共阻遏物。舉例：無(wú)機(jī)磷酸阻遏堿性磷酸酶無(wú)阻遏物時(shí)：添加阻遏物時(shí)： R P O S1 S2 DNA翻譯mRNA R P O S1 S2 DNA共

14、阻遏物磷酸單酯 磷酸+醇?jí)A性磷酸酶精選ppt三、酶生物合成的模式細(xì)胞在一定條件下培養(yǎng)生長(zhǎng)， 其生長(zhǎng)過(guò)程一般經(jīng)歷調(diào)整期、生長(zhǎng)期、平衡期和衰退期等4個(gè)階段 通過(guò)分析比較細(xì)胞生長(zhǎng)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。 精選ppt同步合成型 酶的生物合成與細(xì)胞生長(zhǎng)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(zhǎng)速度緊密聯(lián)系， 又稱為生長(zhǎng)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(zhǎng)而開(kāi)始；在細(xì)胞進(jìn)入旺盛生長(zhǎng)期時(shí)，酶大量生成；當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)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)

15、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(méi)食子酸的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，在單寧或沒(méi)食子酸的誘導(dǎo)作用下，合成單寧酶（tanase EC3.1.1.20）。 精選ppt延續(xù)合成型 酶的生物合成在細(xì)胞的生長(zhǎng)階段開(kāi)始，在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后，酶還可以延續(xù)合成一段較長(zhǎng)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，EC3.2.1.15）的生物合成。 精選ppt中期合成型 該類型的酶在細(xì)胞生長(zhǎng)一段時(shí)間以后才開(kāi)始，而在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期以后，酶的生物合成也隨著停止。 例如，枯

16、草桿菌堿性磷酸酶（Alkaline phophatase，EC 3.1.3.1)的生物合成模式屬于中期合成型。這是由于該酶的合成受到其反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)機(jī)磷酸的反饋?zhàn)瓒?，而磷又是?xì)胞生長(zhǎng)所必不可缺的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，培養(yǎng)基中必須有磷的存在。這樣， 在細(xì)胞生長(zhǎng)的開(kāi)始階段, 培養(yǎng)基中的磷阻遏堿性磷酸酶的合成，只有當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)一段時(shí)間， 培養(yǎng)基中的磷幾乎被細(xì)胞用完（低于0.01mmol/L）以后，該酶才開(kāi)始大量生成。又由于堿性磷酸酶所對(duì)應(yīng)的mRNA不穩(wěn)定，其壽命只有30 min左右，所以當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入平衡期后， 酶的生物合成隨著停止。精選ppt滯后合成型 此類型酶是在細(xì)胞生長(zhǎng)一段時(shí)間或者進(jìn)入平衡期以后才開(kāi)始其生物合成并大

17、量積累。又稱為非生長(zhǎng)偶聯(lián)型。許多水解酶的生物合成都屬于這一類型。 屬于滯后合成型的酶，之所以要在細(xì)胞生長(zhǎng)一段時(shí)間甚至進(jìn)入平衡期以后才開(kāi)始合成，主要原因是由于受到培養(yǎng)基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，阻遏物幾乎被細(xì)胞用完而使阻遏解除后，酶才開(kāi)始大量合成。 若培養(yǎng)基中不存在阻遏物，該酶的合成可以轉(zhuǎn)為延續(xù)合成型。該類型酶所對(duì)應(yīng)的mRNA穩(wěn)定性很好，可以在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期后的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行酶的生物合成。精選ppt理想的酶合成模式酶所對(duì)應(yīng)的mRNA的穩(wěn)定性以及培養(yǎng)基中阻遏物的存在是影響酶生物合成模式的主要因素。其中，mRNA穩(wěn)定性好的，可以在細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期以后，繼續(xù)合成

18、其所對(duì)應(yīng)的酶；mRNA穩(wěn)定性差的，就隨著細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期而停止酶的生物合成；不受培養(yǎng)基中存在的某些物質(zhì)阻遏的，可以伴隨著細(xì)胞生長(zhǎng)而開(kāi)始酶的合成；受到培養(yǎng)基中某些物質(zhì)阻遏的，則要在細(xì)胞生長(zhǎng)一段時(shí)間甚至在平衡期后， 酶才開(kāi)始合成并大量積累。在酶的發(fā)酵生產(chǎn)中， 為了提高產(chǎn)酶率和縮短發(fā)酵周期，最理想的合成模式應(yīng)是延續(xù)合成型。因?yàn)閷儆谘永m(xù)合成型的酶，在發(fā)酵過(guò)程中沒(méi)有生長(zhǎng)期和產(chǎn)酶期的明顯差別。細(xì)胞一開(kāi)始生長(zhǎng)就有酶產(chǎn)生，直至細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入平衡期以后，酶還可以繼續(xù)合成一段較長(zhǎng)的時(shí)間。對(duì)于其他合成模式的酶，可以通過(guò)基因工程細(xì)胞工程等先進(jìn)技術(shù),選育得到優(yōu)良的菌株, 并通過(guò)工藝條件的優(yōu)化控制, 使他們的生物合成模式

19、更加接近于延續(xù)合成型?；乇竟?jié)精選ppt第二節(jié) 產(chǎn)酶微生物的特點(diǎn)用于酶的生產(chǎn)微生物所具備的特點(diǎn)：酶的產(chǎn)量高容易培養(yǎng)和管理產(chǎn)酶穩(wěn)定性好利于酶的分離和純化安全可靠、無(wú)毒性精選ppt細(xì)菌屬于真細(xì)菌綱(Schizomycetes)，是單細(xì)胞，橫分裂或二分裂繁殖，依細(xì)胞的形狀和分裂后的集合狀態(tài)而給予各種名稱。按形狀分為球菌、桿菌、螺旋菌等。球菌又有單球菌、雙球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、鏈球菌、葡萄球菌等。一、細(xì)菌精選ppt 球菌 鏈球菌精選ppt 四聯(lián)球菌 葡萄球菌精選ppt大腸桿菌特征：細(xì)胞成桿狀，0.5m*（13） m，無(wú)芽孢，G-，菌落從白色到黃色，光滑閃光，擴(kuò)展。產(chǎn)酶種類：一般生產(chǎn)胞內(nèi)酶谷氨酸脫羧酶

20、，天冬氨酸酶，芐青霉素?；?，基因工程研究用酶等精選ppt特征： 細(xì)胞成桿狀，（0.70.8）m*（23） m，單個(gè)，無(wú)莢膜，周生鞭毛，運(yùn)動(dòng)，G+，菌落粗糙，不透明。污白色或微帶黃色。產(chǎn)酶種類： -淀粉酶、蛋白酶、-葡聚糖酶、堿性磷酸酶等枯草桿菌精選ppt二、放線菌放線菌(actinomycetes) 放線菌是具有分支狀菌絲的單細(xì)胞原核微生物。常用于酶發(fā)酵生產(chǎn)的放線菌主要是鏈霉菌(Streptomyces)。鏈霉菌菌落呈放射狀，具有分枝的菌絲體，菌絲直徑0.21.2m。革蘭氏染色陽(yáng)性。菌絲有氣生菌絲和基內(nèi)菌絲之分，基內(nèi)菌絲不斷裂，只有氣生菌絲形成孢子鏈。鏈霉菌是生產(chǎn)葡萄糖異構(gòu)酶的主要微生物。還

21、可以用于生產(chǎn)青霉素?；?、纖維素酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶、幾丁質(zhì)酶等。此外，鏈霉菌還含有豐富的16羥化酶，可用于甾體轉(zhuǎn)化。精選ppt放線菌鏈霉菌屬 諾卡氏菌屬精選ppt諾卡氏菌屬鏈霉菌屬精選ppt霉菌是一類絲狀真菌。用于酶的發(fā)酵生產(chǎn)的霉菌主要有黑曲霉、米曲霉、紅曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉等。三、霉菌精選ppt黑曲酶可用于生產(chǎn)多種酶，有胞外酶也有胞內(nèi)酶。例如， 糖化酶，-淀粉酶, 酸性蛋白酶，果膠酶，葡萄糖氧化酶，過(guò)氧化氫酶，核糖核酸酶，脂肪酶，纖維素酶，橙皮苷酶，核苷酶等。精選ppt米曲霉中糖化酶和蛋白酶的活力較強(qiáng)，這使米曲霉在我國(guó)傳統(tǒng)的酒曲和醬油曲的制造中廣泛應(yīng)用。此外，米曲霉還可以用于

22、生產(chǎn)氨基?；浮⒘姿岫ッ?、果膠酶、核酸酶P等。精選ppt紅曲霉可用于生產(chǎn)-淀粉酶、糖化酶、麥芽糖酶、蛋白酶等。精選ppt青霉菌種類很多，其中產(chǎn)黃青霉（Penicillium chrysogenum ）用于生產(chǎn)葡萄糖氧化酶、苯氧甲基青霉素?；福ㄖ饕饔糜谇嗝顾兀┕z酶、纖維素酶等。桔青霉（Penicillium cityrinum）用于生產(chǎn)5-磷酸二酯酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、凝乳蛋白酶、核酸酶S1、核酸酶P1等。 精選ppt木霉是生產(chǎn)纖維素酶的重要菌株。木霉生產(chǎn)的纖維素酶中包含有C1酶、Cx酶和纖維二糖酶等。此外，木霉中含有較強(qiáng)的17 -羥化酶，常用于甾體轉(zhuǎn)化。精選ppt精選ppt精選pp

23、t酵母是一群屬于真菌的單細(xì)胞微生物。它分為兩大類: 一類能產(chǎn)生子囊孢子，稱為真酵母；另一類不能生成子囊孢子，稱為類酵母。通常以出芽方式進(jìn)行無(wú)性繁殖，也有少數(shù)酵母進(jìn)行有性繁殖。細(xì)胞形狀因菌株而異，有球形、卵園形、檸檬形、梨形、臘腸形、也有絲狀。大小一般為130m。 四、酵母精選ppt啤酒酵母除了主要用于啤酒、酒類的生產(chǎn)外，還可以用于轉(zhuǎn)化酶、丙酮酸脫羧酶、醇脫氫酶等的生產(chǎn)。精選ppt假絲酵母可以用于生產(chǎn)脂肪酶、尿酸酶、尿囊素酶、轉(zhuǎn)化酶、醇脫氫酶等。具有較強(qiáng)的17-羥基化酶，可以用于甾體轉(zhuǎn)化。精選ppt第三節(jié) 發(fā)酵工藝條件及控制保藏細(xì)胞細(xì)胞活化細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵分離純化酶原生質(zhì)體培養(yǎng)基固定化原生質(zhì)體固

24、定化細(xì)胞預(yù)培養(yǎng)無(wú)菌空氣精選ppt一、細(xì)胞活化與擴(kuò)大培養(yǎng)細(xì)胞活化：保藏細(xì)胞在使用之前必須接種于新鮮的斜面培養(yǎng)基上，在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)，以恢復(fù)細(xì)胞的生命活力，這就叫細(xì)胞的活化。 種子培養(yǎng)基：用于細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基。氮源豐富碳源少溫度、pH、溶解氧接種量：110% 精選ppt二、培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基：是指人工配制的用于細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的混合物。 水碳源氮源無(wú)機(jī)鹽生長(zhǎng)因素精選ppt碳是構(gòu)成細(xì)胞的主要元素之一，也是所有酶的重要組成元素。 碳源可作能源，為生命活動(dòng)提供能量不同微生物對(duì)碳源的利用有所不同，在酶發(fā)酵生產(chǎn)中還要注意某些碳源對(duì)酶生物合成具有代謝調(diào)節(jié)作用（誘導(dǎo)和阻遏）常用碳源：糖類、醇

25、類、脂類、有機(jī)酸、烴類、蛋白質(zhì)及其降解物水是微生物最基本的組成分（）水是微生物體內(nèi)和體外的溶劑（吸收營(yíng)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)制精選ppt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(wú)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(zhǎng)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(wú)機(jī)鹽需要注意合適的碳氮比精選p

26、pt生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)因子的需要，麥芽汁、米曲汁等天然培養(yǎng)基中本身含有各種生長(zhǎng)因子 精選ppt培養(yǎng)基各種生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求精選ppt1、選擇適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2、營(yíng)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。

27、培養(yǎng)基的設(shè)計(jì)原則精選ppt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；精選ppt枯草桿菌BF7658-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）。枯草桿菌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

28、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%（pH4.45.0）。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%(pH 8.5)。黑曲霉AS 3.350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% (pH 5.5)。 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% (pH 7.2)。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

29、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)精選ppt三、pH調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞，其生長(zhǎng)繁殖的最適pH值有所不同。一般細(xì)菌和放線菌的生

30、長(zhǎng)最適pH值在中性或堿性范圍（pH6.58.0）；霉菌和酵母的最適生長(zhǎng)pH值為偏酸性(pH46)；植物細(xì)胞生長(zhǎng)的最適pH值為56。精選ppt細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適pH值與生長(zhǎng)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(guò)程中，通過(guò)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。例如，采用米曲霉發(fā)酵生產(chǎn)蛋白酶時(shí)，當(dāng)培養(yǎng)基的pH值為堿性時(shí)，主要生產(chǎn)堿性蛋白酶；培養(yǎng)基的pH值為中性時(shí)， 主要生產(chǎn)中性蛋白酶；而在酸性的條件下，則以生產(chǎn)酸性蛋白酶為主。精選ppt培養(yǎng)基的pH值與培養(yǎng)基的組成成分以及發(fā)酵工藝條件密切相關(guān)。含糖量

31、高的培養(yǎng)基，由于糖代謝產(chǎn)生有機(jī)酸，會(huì)使pH值向酸性方向移動(dòng)；含蛋白質(zhì)、氨基酸較多的培養(yǎng)基，經(jīng)過(guò)代謝產(chǎn)生較多的胺類物質(zhì)，使pH值向堿性方向移動(dòng)；以硫酸銨為氮源時(shí)，隨著銨離子被利用，培養(yǎng)基中積累的硫酸根會(huì)使pH值降低；以尿素為氮源的，隨著尿素被水解生成氨，而使培養(yǎng)基的pH值上升，然后又隨著氨被細(xì)胞同化而使pH值下降；磷酸鹽的存在，對(duì)培養(yǎng)基的pH值變化有一定的緩沖作用。在氧氣供應(yīng)不足時(shí)，由于代謝積累有機(jī)酸，可使培養(yǎng)基的pH值向酸性方向移動(dòng)。精選ppt發(fā)酵過(guò)程中，pH值控制和調(diào)節(jié)方法:調(diào)節(jié)pH值的方法可以通過(guò)改變培養(yǎng)基的組分或其比例；也可以使用緩沖液來(lái)穩(wěn)定pH值；或者在必要時(shí)通過(guò)流加適宜的酸、堿溶液的

32、方法，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值，以滿足細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)酶的要求。精選ppt四、溫度的調(diào)節(jié)控制不同的細(xì)胞有不同的最適生長(zhǎng)溫度。例如，枯草桿菌的最適生長(zhǎng)溫度為3437，黑曲霉的最適生長(zhǎng)溫度為2832 等。精選ppt通常在生物學(xué)范圍內(nèi)每升高10，生長(zhǎng)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(lái)說(shuō)，溫度直接影響其生長(zhǎng)和合成酶。有些細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適溫度與細(xì)胞生長(zhǎng)最適溫度有所不同，而且往往低于生長(zhǎng)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。 溫度的調(diào)節(jié)一般采用熱水升溫、冷水降溫的方法。為了及時(shí)地進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)控制，在發(fā)酵罐或其他生物

33、反應(yīng)器中，均應(yīng)設(shè)計(jì)有足夠傳熱面積的熱交換裝置，如排管、蛇管、夾套、噴淋管等，并且隨時(shí)備有冷水和熱水，以滿足溫度調(diào)控的需要。精選ppt五、溶解氧的調(diào)節(jié)控制細(xì)胞必須獲得充足的氧氣，使從培養(yǎng)基中獲得的能源物質(zhì)（一般是指各種碳源）經(jīng)過(guò)有氧降解而生成大量的細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖和酶的生物合成過(guò)程需要大量的能量ATP。精選ppt在酶的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中， 處于不同生長(zhǎng)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

34、關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，通氣量越大、氧氣分壓越高、氣液接觸時(shí)間越長(zhǎng)、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。精選ppt溶解氧的調(diào)節(jié)控制調(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) 控制溶解氧方法精選ppt六、提高酶產(chǎn)量的措施1.添加誘導(dǎo)物2.控制阻遏物濃度3.添加表面活性劑4.添加產(chǎn)酶促進(jìn)劑精選ppt1.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(guò)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)-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

35、為3類 酶的作用底物 酶的催化反應(yīng)產(chǎn)物 作用底物的類似物精選ppt1. 酶的作用底物許多誘導(dǎo)酶都可以由其作用底物誘導(dǎo)產(chǎn)生。例如，乳糖誘導(dǎo)大腸桿菌-半乳糖苷酶。L-苯丙氨酸誘導(dǎo)苯丙氨酸解氨酶的合成等。2. 酶的反應(yīng)產(chǎn)物有些酶可以由其催化反應(yīng)產(chǎn)物誘導(dǎo)產(chǎn)生。例如，半乳糖醛酸是果膠酶催化果膠水解的產(chǎn)物，它可以作為誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)果膠酶的生物合成；纖維二糖誘導(dǎo)纖維素酶的生物合成；沒(méi)食子酸誘導(dǎo)單寧酶的產(chǎn)生等。3. 酶作用底物的類似物有些酶的最有效的誘導(dǎo)物是可以與酶結(jié)合，但不能被酶催化的底物類似物。例如，異丙基-硫代半乳糖苷（IPTG）對(duì)-半乳糖苷酶的誘導(dǎo)效果比乳糖高幾百倍； 精選ppt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(guò)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