葡萄糖淀粉酶

1、題目： 葡萄糖淀粉酶構(gòu)造與功能的爭辯 班級食科0905班學號6130112133學生姓名田順風2022年十二月葡萄糖淀粉酶構(gòu)造與功能的爭辯田順風江南大學 食品學院 江蘇省 無錫摘要：本文對葡萄糖淀粉酶在微生物中的分布進展了綜述，對葡萄糖淀粉酶的根本構(gòu)造及作用機理、理化性質(zhì)及在實際應(yīng)用中的問題和擬解決途徑有了初步了解，并對葡萄糖淀粉酶的應(yīng)用及爭辯現(xiàn)狀進展了展望。關(guān)鍵詞：葡萄糖淀粉酶；根本機構(gòu)；理化性質(zhì)Research on the structure and function of glucoamylaseTian Shunfeng(Jiangnan University he School o

2、f Food Jiangsu Province WuXi) Abstract:Inthispaper,glucoamylasedistributedinmicroorganismsarereviewed,andwe have a preliminary understanding of the basic structure and mechanism of reactionof glucoamylase, physicochemical properties and problems in practical applicationsand ways to be solved.Also th

3、e application and research status of glucoamylasediscussed.Keywords: glucoamylase;basicstructure;physicochemicalproperties引言定的構(gòu)型。目前的可以被酶催化的反響有約 4000 種，已有數(shù)百計的酶被純化到結(jié)晶的形式。于半胱氨酸側(cè)鏈巰基經(jīng)氧化后形成ss的鍵如疏水鍵所維系。葡萄糖淀粉酶glucoamylase的系統(tǒng)名稱為 -1,4-葡聚糖葡萄糖苷水解酶-1,4-糖苷鍵，生成-葡萄糖。此-1,6-1,3-糖苷鍵。目前，糖化酶的爭辯主要集中在耐熱高產(chǎn)菌株的篩選；糖化酶的熱穩(wěn)定性機理；

4、利用DNA重組技術(shù)構(gòu)建優(yōu)良工程菌株等方面。萄糖淀粉酶的簡要特征如表 1。主要來源作用機制應(yīng)用領(lǐng)域表 1 葡萄糖淀粉酶GA葡萄糖苷酶淀粉酶淀粉葡糖糖苷酶黑曲霉A. niger)泡盛曲霉A. awamori 米根酶Rhizopus oryzae臭曲霉A.foetidus糖苷鍵-葡萄糖輕工、食品、醫(yī)藥、發(fā)酵等行業(yè)糖化酶在微生物中的分布及組分多型性19 35 個種(含未確定種)33 種2。 5 6 種活性組分。Svensson G和 G 兩種組分，這兩種糖化酶均由單一的糖基化多膚鏈組成。氰化片段和 N-末端GG75%-1,4-，-1,6-鍵鄰接處碳鏈OneAcathose柱從市售糖化酶(A.niger

5、)6 種活性組分，每種活性組分均可從可溶性淀粉中釋放出單一的-D-葡萄糖終產(chǎn)物。6 種組分的分子量、沉降系數(shù)、化學組成、等電點、酶的動力學及其它性質(zhì)上生物的培育或酶的制備過程中可能受葡萄糖苷酶和蛋白酶的作用而變成多型性。Aspergillus awamorivar.kawachi GGn。Takahash認為RhizopusA.niger G、G、G、GIV 在培育過程中對兩種蛋白酶有不同的敏感性。糖化酶的根本構(gòu)造及作用機理糖化酶中的糖和蛋白組成4%-18%S.diastaticus 糖化酶 I L-L-絲氨酸相連接，其組 四糖，三糖和四糖是由 D-葡萄糖、D-甘露糖和 D-半乳糖以 1.3

6、或 1.6 糖苷鍵構(gòu)成的。在糖化酶中這種糖殘基的排列在其熱和酸堿穩(wěn)定性上有著特別的意義。 DNA序列，并在工程菌株的構(gòu)建上A.nigerA.saitoi 糖化酶中色氨酸殘基起著酶與底物結(jié)5 個高度同源片段 S5 不具備催化活性。Boel 等4A.niger 5 個A.awamori 4 5 個內(nèi)含子，這個長169bp序列參與GG mRNAA.awamori糖化酶的 2.3kb mRNA 2.3kb 糖化酶特異性 mRNA cDNA A.awamori 染色體文庫中篩選 等構(gòu)建了水Rhizopus oryzae糖化酶基因的物理圖譜。糖化酶是糖苷水解酶Glycoside hydrolase的一種。

7、一般糖苷水解酶由催5 15 13 -14 -淀粉酶。和型GA2 3 個功能區(qū)組成，即催化域Catalytic domain，CD、淀粉結(jié)合域Starch binding domain，SBD及用于連接 CD 與 SBD 的 O-糖基化連接域 O-glycosylationconnected domaiCD N1470 Mr SBD為C端的509616Mr為12022G經(jīng)過限制性水解可轉(zhuǎn)化為G， GAO-糖基化連接域。催化域的構(gòu)造及催化機制X100 CD 13 -11 均參與折6疊成“桶”狀/ 構(gòu)造，桶的核心為一個口袋構(gòu)造，催化中心位于其中，-螺6旋 1、3、5、7、9 和 11 位于桶狀構(gòu)造的

8、外表，-螺旋 2、4、6、8、10 和 13 位CD X100的CD 構(gòu)型根本相像，但子囊菌酵母CD X100 CD 12 -螺6旋形成與泡盛曲霉、黑曲霉 CD 類似/6構(gòu)造。Sauer5等認為黑曲霉糖化酶水解 -1,4-糖苷鍵的機制是典型的酸堿催化，Glu179 Glu400 分別為催化中心的質(zhì)子供體和質(zhì)子受體，Glu179 供給的質(zhì)子傳遞給淀粉鏈中易斷裂鍵的糖苷氧上，形成含氧碳正離子，在 Glu400 幫助下承受水的親核攻擊而使糖苷鍵斷裂1。同時，使水解產(chǎn)生的-葡萄糖變成 -D+-構(gòu)型。1 黑曲霉糖化酶催化過程中的電子傳遞路徑淀粉結(jié)合域的構(gòu)造及結(jié)合淀粉的分子機制糖苷水解酶的底物結(jié)合域，又稱

9、多聚糖結(jié)合域 Polysaccharide binding 結(jié)合域Starch binding domaiSBPBD 對酶的功能有重要作用，假設(shè)PBDSBDGA1/25。SBD2個結(jié)合位點122分子的底物。 2 位點的氨基SBD 的 2 個位點上的 2 SBD扭轉(zhuǎn)了淀粉鏈的方向，使更多的底物向催化域中心靠近。連接域的構(gòu)造糖化酶連接域起連接CD和SBDO-糖基化修飾6。來自不同真菌的糖化酶盡管催化域和 SBD 的氨基酸序列有較大相像性，但在 O- 糖基化區(qū)域上可變性較大。泡盛曲霉GA連接域的分子動力學模型指出，在生O-連接方式連接到連接域的 Ser 和 Thr Ser Thr 5 pH4.5、5

10、7條件下該9.5nm。糖化酶的理化性質(zhì)糖化酶的熱穩(wěn)定性和 pH 值穩(wěn)定性Aspergiluss niger IMDCC No.1203 糖化酶活性最高溫度為 T70 結(jié)合，形下，復合體的酶活可到達自然酶活的二倍。Fogarty 認為肽鏈中的氨基基團通過轉(zhuǎn)變氨基的功能，然后與氧化多糖結(jié)合，以增加它的熱穩(wěn)定性。 -環(huán)狀糊精(10Ommol/L)在60(30和40) 環(huán)狀糊精及其它糖類對糖化酶的穩(wěn)定性影響較小。-環(huán)狀糊精對酶的熱穩(wěn)定性影響的機理還有待進一步爭辯7。50%70下851h 50%，而且這種酶不受Ca2+EDTApH 。FogartylA.niger IMDC No.1203 產(chǎn)生的糖化酶

11、。Candida tsukubaensispH 2.4-4.8。糖化酶的底物親和性糖化酶是將麥芽糖一糊精轉(zhuǎn)化為D葡萄糖8底物的水解速率主要受底物分子的大小及構(gòu)造的影響，同時也受水解碳鏈序列中下一個鍵的影響。A.niger 糖化酶對淀粉、麥芽三糖和麥芽糖三種底物的相對親和性分別為100%、68%和碳鏈越長親和性越大它的最大反響速度是隨著底物碳鏈的增長而增加的，說明糖化酶水解麥芽糖的力量是異麥芽糖的100倍。葡萄糖基麥芽糖的水解速率僅為麥芽糖的45%，這說明鄰近-1,4 鏈的 -l,6 鍵比獨立的-1,6 鏈更易被翻開。糖化酶在實際應(yīng)用中的問題及擬解決途徑盡管糖化酶在工業(yè)生產(chǎn)中價值很大，對其根底與

12、應(yīng)用爭辯也取得了長足進 甚至成為進展的瓶頸。水解-1,6糖苷鍵的性能差生產(chǎn)中使用的原料淀粉一般是直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合物，由于其水解糖苷鍵的性能差，因此產(chǎn)物中含有異麥芽糖2 個葡萄糖之間以 -1,6-糖苷鍵相連，從而降低其產(chǎn)量及純度。解決這個問題的方法是 2 94.5%提高到95.5%，成效卑微。-1,4-1,6-糖苷鍵活力500-1000倍，但來自Hormoconis -1,4-糖苷鍵的活力只比水解-1,6-36 倍9。構(gòu)造比較覺察，糖化酶CD 3 5 與大多 5 2 糖苷鍵的寡聚異麥芽糖和潘糖，可以降低對底物的純度限制，提高葡萄糖產(chǎn)量，對工業(yè)生產(chǎn)有重要意義。水解特異性低-1,4-1,2-

13、、-濃度32，其產(chǎn)物葡萄糖的濃度也格外高最高達95糖使得其逆反響加快，產(chǎn)生含-1,6-糖苷鍵的異麥芽糖。由此可見，提高糖化酶后期，酶的熱不穩(wěn)定性導致酶活的喪失，使得逆反響減弱10。熱穩(wěn)定性不夠化溫度，同時通過生物學手段提高糖化酶的熱穩(wěn)定性。試驗覺察催化域中的 -1 2 化酶不行逆熱敏性，防止糖化酶發(fā)生熱變性。爭辯指出該回環(huán)位于催化域的 O-糖基化的區(qū)域。Liu11等通過定點誘變的方法轉(zhuǎn)變其個別氨基酸殘基其中一個氨基酸位于與熱敏有關(guān)的一段O糖基化區(qū)域-螺旋GlyAsn-Gly Asn，均在肯定程度上提高了酶的熱穩(wěn)定性。pH穩(wěn)定性低響。Fang12Glu400的極性、電荷分布及與Glu400形成的

14、氫鍵等影響著酶的最適 pH 值，他們利用定點突變技術(shù)將 Ser411 突變?yōu)镚ly411，去除了Ser411Glu400 之間的氫鍵，則提高了酶的最適pH值。因此盡管目前的糖化酶對酸堿的適應(yīng)性較低，但通過酶學改造是可以改善的。解決途徑13。我們僅酶特性具有重要指導作用。將的分子生物學技術(shù)應(yīng)用于菌株選育爭辯中 如定F 到肯定程度的限制。相反，定向進化是非理性的，它利用DNA重組或擴增過程中2.1106 倍，因此定向進化技術(shù)是高效改造糖化酶特性的重要技術(shù)，將為糖化酶的爭辯供給更寬闊的空間。糖化酶的應(yīng)用及爭辯現(xiàn)狀制麩曲，簡化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。在淀粉糖工業(yè)中，利用糖化酶水解淀粉14。在干啤酒釀造

15、過程中，可8:9。在味精、檸檬酸等生產(chǎn)發(fā)酵得到谷氨酸和檸檬酸。因此，糖化酶在輕工、食品、醫(yī)藥、發(fā)酵等行業(yè)中具、作用機理、構(gòu)造+功能相關(guān)性等問題有了肯定的了解，同時有人將這些爭辯問題提出了擬解決途徑15。我國對糖化酶的爭辯已有很大進展，管漢成等從 A.niger 突變菌株中純化了Gl G，并對其性質(zhì)進展了爭辯。方善康等也從 A.niger 中純化了三種組分的糖化酶，它們均為酸性糖蛋白。我們試驗室于1993 年開展嗜熱真菌的爭辯，并從Thermomyces Lanuginosus -T. Lanuginosus糖化酶均優(yōu)于其A.niger 糖化酶高產(chǎn)菌株中克經(jīng) 5、3端改造，克隆到酵母質(zhì)粒 YFD

16、18 上，轉(zhuǎn)化釀酒酵母，并能有效地分泌有功能的糖化酶到胞外，羅進賢等以噬菌體 gt10DNA 為載體，構(gòu)建了黑曲霉3758 cDNA 329-418 DNA 序列cDNA2.1kb 53端的非編碼區(qū)?？寺〉腸DNAgt11中得到表達。另有將地衣芽抱桿菌-淀粉酶基因及黑曲cDNA 共同重組于大腸桿菌一酵母穿梭質(zhì)粒中，然后轉(zhuǎn)化釀酒酵母，MF-21 因子及磷酸甘油酸激酶基因的啟動子和終止信號把握下， 糖化酶能獲得高的表達，并向胞外分泌，重組質(zhì)粒具有良好的穩(wěn)定性。參考文獻DUO CHUAN LI,YI-JUN YANG,YOU-LIANG PENG.Purification and character

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