微生物发酵产酶PPT课件.ppt

关于微生物发酵产酶第一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月酶的生产方法提取分离法(Extraction)生物合成(Biosynthesis)化学合成(chemicalsynthesis)SOD-bloodPapain-PapayaChymotrypsin-Pancrea organ/tissue/cellAmylase from BacillusProtease from BacillusPhosphatase from BacillusGlucoamylase from AspergillusPlant cell cultureAnimal cell cultureFew example第二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月一 酶生物合成过程（一）中心法则（一）中心法则-Central Dogma（二）（二）RNA的生物合成的生物合成-Transcription（三）蛋白质的生物合成（三）蛋白质的生物合成-Translation（四）酶生物合成的调节（四）酶生物合成的调节-Regulation第三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（一）（一）中心法则中心法则-Central DogmaReverse transcription第四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月Replication 复制复制：亲代：亲代DNA或或RNA在一系列酶的作用下，生成在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代与亲代相同的子代DNA或或RNA的过程。的过程。Transcription 转录转录：以：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给所含的遗传信息传给RNA，形成一条与，形成一条与DNA链互补的链互补的RNA的过程。的过程。Translation 翻译翻译：亦叫转译，以：亦叫转译，以mRNA为模板，将为模板，将mRNA的的密码解读成蛋白质的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。顺序的过程。Reverse translation 逆转录逆转录：以：以RNA为模板，在逆转录酶的为模板，在逆转录酶的作用下，生成作用下，生成DNA的过程。的过程。（一）（一）中心法则中心法则-Central Dogma第五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（二）（二）RNA的生物合成的生物合成-Transcription细胞内细胞内RNA的的生物功能生物功能(1)某些某些RNA病毒病毒，其所含的双链，其所含的双链RNA作为遗传信息的载体。作为遗传信息的载体。(2)在蛋白质生物合成过程中，各种在蛋白质生物合成过程中，各种RNA起着重要的作用。其中，起着重要的作用。其中，tRNA作为氨基酸载体作为氨基酸载体，并由其上的反密码子识别，并由其上的反密码子识别mRNA分子上的密分子上的密码子；码子；mRNA作为蛋白质合成的模板作为蛋白质合成的模板，由其分子上的三联体密码控制蛋，由其分子上的三联体密码控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序；白质分子中氨基酸的排列顺序；rRNA与蛋白质一起组成核糖核蛋白体与蛋白质一起组成核糖核蛋白体（核糖体），作为蛋白质生物合成的场所。（核糖体），作为蛋白质生物合成的场所。(3)某些某些RNA具有具有生物催化活性生物催化活性，属于核酸类酶，在一定条件下，可以催化，属于核酸类酶，在一定条件下，可以催化有关的生化反应。有关的生化反应。(4)各小分子各小分子RNA在在分子修饰和代谢调节分子修饰和代谢调节等方面有重要作用。等方面有重要作用。第六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月转录过程转录过程起始位点的识别起始位点的识别 recognition转录起始转录起始 initiation链的延伸链的延伸 elongation转录终止转录终止 termination转录后加工转录后加工 modification第七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月The E.coli RNA polymerase holoenzyme consists ofsix subunits:a2bb s.Possible catalytic subunitsPromoterspecificityEnzyme assembly,Enzyme assembly,Enzyme assembly,Enzyme assembly,promoter recognition,promoter recognition,promoter recognition,promoter recognition,activator bindingactivator bindingactivator bindingactivator bindingRole unknownRole unknownRole unknownRole unknown(not needed(not needed(not needed(not needed in vitroin vitroin vitroin vitro)36.5 kDa36.5 kDa151151 15515511 kDa11 kDa(32-90 kDa)(32-90 kDa)第八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月第九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（三）蛋白质的生物合成（三）蛋白质的生物合成-Translation翻译翻译:以以RNA中中mRNA为模板，按照其核苷为模板，按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程。程。mRNAmRNA蛋白质蛋白质翻译翻译 各种信息各种信息 各种蛋白质各种蛋白质（核苷酸排列顺序）（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）第十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月蛋白质合成的蛋白质合成的几个要素几个要素-mRNA(模板，模板，template)mRNA是带有是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接遗传信息指导蛋白质合成的直接模板。模板。以以mRNA为模板，合成一定结构的多肽链的过程为模板，合成一定结构的多肽链的过程(翻译翻译)，就是将就是将mRNA分子中的核苷酸排列顺序转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变成蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。第十一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月蛋白质合成的蛋白质合成的几个要素几个要素-遗传密码遗传密码,nucleotide triplet codonmRNA分子中，每三个相邻的核苷酸组成的三联体代表某种氨基分子中，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，称为酸或其它信息，称为密码子或三联密码密码子或三联密码。四种核苷酸编成三联体可形成四种核苷酸编成三联体可形成64个密码子。其中：个密码子。其中：一个起始密码一个起始密码:AUG三个终止密码三个终止密码:UAA UGA UAG多数氨基酸拥有多数氨基酸拥有 2-4个个密码密码第十二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月第十三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月蛋白质合成的蛋白质合成的几个要素几个要素-转运转运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。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，至少有有特异性，至少有20种。每种种。每种tRNA的反密码环顶端均有由三个的反密码环顶端均有由三个核苷酸组成的核苷酸组成的反密码反密码，能与，能与mRNA上相应的密码互补结合。上相应的密码互补结合。第十四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月酪酪5555AUGAUGGUU UAC ACAGUU UAC ACA酪氨酰酪氨酰-tRNA-tRNA反密码反密码mRNAmRNA密码密码(codon)(codon)与反密码与反密码(anticodon)(anticodon)的的碱基配对碱基配对第十五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组成。是组成。是存在于细胞质内的微小颗粒。存在于细胞质内的微小颗粒。蛋白质合成的蛋白质合成的几个要素几个要素-核糖体核糖体，ribosome第十六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月其他辅助因子其他辅助因子工具酶工具酶蛋白质合成的蛋白质合成的几个要素几个要素-其他因子和酶其他因子和酶第十七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月蛋白质的合成过程蛋白质的合成过程肽链合成的起始肽链合成的起始 initiation肽链合成的延伸肽链合成的延伸 elongation肽链合成的终止与释放肽链合成的终止与释放 termination and release合成多肽的输送和加工合成多肽的输送和加工 transport and modification蛋白质分子的折叠蛋白质分子的折叠 folding第十八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（四）酶生物合成的调节（四）酶生物合成的调节-Regulation基因水平的表达控制基因水平的表达控制 酶含量的调节酶含量的调节操纵子（操纵子（operon）：是一组功能上相关，受同一调）：是一组功能上相关，受同一调控区控制的基因组成的一个遗传单位。控区控制的基因组成的一个遗传单位。第十九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月基因操纵子调节系统示意图基因操纵子调节系统示意图 调节基因调节基因 启动基因启动基因 操纵基因操纵基因 结构基因结构基因 DNA 转录转录 （-）RNA聚合酶聚合酶 （+）转录转录 翻译翻译 mRNA 翻译翻译 阻遏蛋白阻遏蛋白 蛋白质蛋白质 诱导剂诱导剂 控制区控制区 信息区信息区操纵子操纵子第二十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月A BEX底物水平底物水平的调节的调节酶水平酶水平的调节的调节 酶活性的调节酶活性的调节酶含量的调节酶含量的调节酶的定位调节酶的定位调节辅助因辅助因子调节子调节生长发育的不同时期生长发育的不同时期外界环境变化外界环境变化酶合成与分解速度的变化（基因表达调控）酶合成与分解速度的变化（基因表达调控）产物调节产物调节细胞内酶的调控模式第二十一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月酶酶在在细细胞胞内内的的含含量量取取决决于于酶酶的的合合成成速速度度和和分分解解速速度度。细细胞胞根根据据自自身身活活动动需需要要，严严格格控控制制细细胞胞内内各各种种酶酶的的合合理理含含量量，从从而而对对各各种生物化学过程进行调控。种生物化学过程进行调控。酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节。在细胞内，所合成的酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。酶的种类及数量是由特殊的基因信息决定的。DNADNA所携带的酶蛋白所携带的酶蛋白遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转遗传信息，需要通过转录和翻译而合成酶蛋白。在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中转录的调控占主导地位。因此，位。因此，基因表达的调控主要在转录水平上进行。基因表达的调控主要在转录水平上进行。第二十二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月 酶合成调节的类型酶合成调节的类型 诱导诱导(induction)组成酶：细胞固有的酶类。组成酶：细胞固有的酶类。诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似 物而临时合成的一类酶。物而临时合成的一类酶。阻遏阻遏(repression)分解代谢物阻遏分解代谢物阻遏(catabolite repression)反馈阻遏反馈阻遏(feedback repression)第二十三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月3酶合成的调节机制酶合成的调节机制 酶合成的诱导酶合成的诱导加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。酶合成诱导的现象：酶合成诱导的现象：已知分解利用乳糖的酶有：已知分解利用乳糖的酶有：-半乳糖苷酶；半乳糖苷酶；-半乳糖苷透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。半乳糖苷透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。实验：（实验：（1）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成；）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成；（2）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合成；成；（3）表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。）表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。第二十四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月调节基调节基因因操纵基操纵基因因乳糖结构基因乳糖结构基因PLacZLacYLacamRNA 阻遏蛋白阻遏蛋白（有活性）（有活性）基基 因因 关关 闭闭启启动动子子ORPLacZLacYLaca调节调节基因基因操纵操纵基因基因乳糖结构基因乳糖结构基因启启动动子子ORmRNAZmRNAYmRNAa 阻遏蛋白阻遏蛋白（无活性）（无活性）基基 因因 表表达达mRNAA、乳糖操纵子的结构、乳糖操纵子的结构B、乳糖酶的诱导、乳糖酶的诱导 乳糖乳糖 阻遏蛋白（有阻遏蛋白（有活性）活性）诱诱导导第二十五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月末端产物阻遏末端产物阻遏 由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏由某代谢途径末端产物的过量累积引起的阻遏。酶合成阻遏的现象：酶合成阻遏的现象：实验：实验：（1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；（2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合成酶的活性降低，直至消失。酸合成酶的活性降低，直至消失。（3）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌体生长的经济原则体生长的经济原则:不需要就不合成不需要就不合成。第二十六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月 色氨酸操纵子色氨酸操纵子酶的阻遏酶的阻遏调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因mRNAmRNA酶蛋白酶蛋白阻遏蛋白不能与操纵基因结合，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因表达结构基因表达调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物代谢产物与阻遏蛋白结代谢产物与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构基与操纵基因结合，结构基因不能表达因不能表达第二十七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月酶酶的的诱诱导导和和阻阻遏遏操操纵纵子子模模型型B.有活性阻遏蛋白加诱导剂有活性阻遏蛋白加诱导剂A.有活性阻遏蛋白有活性阻遏蛋白C.无活性阻遏蛋白无活性阻遏蛋白D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂操纵基因操纵基因启动基因启动基因调节基因调节基因结构基因结构基因 阻遏蛋白阻遏蛋白(有活性有活性)阻遏蛋白阻挡操纵基因阻遏蛋白阻挡操纵基因结构基因不表达结构基因不表达诱导物诱导物诱导物与阻遏蛋白结合诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起使阻遏蛋白不能起到阻挡操纵基因的作用到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达结构基因可以表达酶蛋白酶蛋白mRNA阻遏蛋白不能跟操纵基因结合阻遏蛋白不能跟操纵基因结合,结构基因可以表达结构基因可以表达阻遏蛋白阻遏蛋白(无活性无活性)酶蛋白酶蛋白mRNA代谢产物与阻遏蛋白结合代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋从而使阻遏蛋白能够阻挡操纵基因白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达结构基因不表达代谢产物代谢产物第二十八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月调控方式阻遏蛋白添加物 与操纵基因结合阻遏效应举例酶的诱导有活性不转录，继而不翻译诱导物转录，继而翻译乳糖操纵子酶的阻遏无活性阻遏物不转录，继而不翻译色氨酸操纵子酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比第二十九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月分解代谢物阻遏分解代谢物阻遏指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。合成的现象。分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。阻遏作用。第三十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月分解代谢物阻遏现象：分解代谢物阻遏现象：实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用实验：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用葡萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生葡萄糖。待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期的长期中间隔开一个生长延滞期的“二次生长现象二次生长现象”(diauxie或或biphasic growth）。）。这一现象又称葡萄糖效应，这一现象又称葡萄糖效应，产生的原因是由于葡萄糖降解产生的原因是由于葡萄糖降解物阻遏了分解乳糖酶系的合成。物阻遏了分解乳糖酶系的合成。此调节基因的产物是环腺苷酸此调节基因的产物是环腺苷酸受体蛋白（受体蛋白（CRP）,亦称降解物亦称降解物基因活化蛋白（基因活化蛋白（CAP）。）。第三十一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月分解代谢物阻遏分解代谢物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基基 因因 表表达达CAP基因基因结构基因结构基因TCAPOCAP结合结合部位部位 RNA聚聚合酶合酶TcAMP-CAPP葡萄糖葡萄糖分解代分解代谢产物谢产物腺苷酸腺苷酸环化酶环化酶磷酸二酯磷酸二酯酶酶ATPcAMP5-AMP抑制抑制激活激活葡萄糖降解物与葡萄糖降解物与cAMP的关系的关系cAMPCAP：降解物基因活化蛋白（：降解物基因活化蛋白（catabolic gene activation protein）降低降低cAMP浓度浓度使使CAP呈失活状态呈失活状态第三十二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月二二 常见产酶微生物常见产酶微生物（一）基本要求：（一）基本要求：不是致病菌不是致病菌发酵周期短发酵周期短,产酶量高产酶量高不易变异退化不易变异退化最好是产生胞外酶的菌种最好是产生胞外酶的菌种,利于分离。利于分离。对医药和食品用酶对医药和食品用酶,还应考虑安全性：还应考虑安全性：凡从可食部分或食品加工中传统使用的微生物生产的酶凡从可食部分或食品加工中传统使用的微生物生产的酶,安全安全!由非致病微生物制取的酶由非致病微生物制取的酶,需作短期毒性实验。需作短期毒性实验。非常见微生物制取酶非常见微生物制取酶,需做广泛毒性实验需做广泛毒性实验,包括慢性中毒实验。包括慢性中毒实验。第三十三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（二）常见产酶微生物（二）常见产酶微生物1.1.大肠埃希氏杆菌大肠埃希氏杆菌2.2.醋酸杆菌（醋酸杆菌（AcetobacterAcetobacter）3.3.枯草芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilisBacillus subtilis）4.4.根霉（根霉（RhizopusRhizopus）5.5.曲霉（曲霉（AspergillusAspergillus）第三十四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月1.大肠埃希氏杆菌大肠埃希氏杆菌简称大肠杆菌，是最为著名的原核生物。简称大肠杆菌，是最为著名的原核生物。EscherichEscherich属菌株和大多数大属菌株和大多数大肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。肠杆菌是无害，但也有些大肠杆菌是致病的，会引起腹泻和尿路感染。大肠杆菌：易在实验室操作、生长迅速，而且营养要求低。大肠杆菌：易在实验室操作、生长迅速，而且营养要求低。应用：应用：作为宿主供大量细菌病毒生长繁殖作为宿主供大量细菌病毒生长繁殖是最早用作是最早用作基因工程的宿主菌基因工程的宿主菌生产生产谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶谷氨酸脱羧酶、天冬酰胺酶和制备和制备天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸。天冬氨酸、苏氨酸及缬氨酸。第三十五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月2.醋酸杆菌（醋酸杆菌（Acetobacter）应用：应用：有机酸有机酸(食醋等）；食醋等）；葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶(高果糖浆高果糖浆 )；山梨糖山梨糖 (维维C C中间体）。中间体）。菌体从椭圆至杆状，单个、成对或成链，革兰氏阴性，菌体从椭圆至杆状，单个、成对或成链，革兰氏阴性，运动（周毛）或不运动，不生芽孢。好气。在含糖、运动（周毛）或不运动，不生芽孢。好气。在含糖、乙醇和酵母膏的培养基上生长良好。乙醇和酵母膏的培养基上生长良好。第三十六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月3.枯草芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）直状、近直状的杆菌，周生或侧生鞭毛，直状、近直状的杆菌，周生或侧生鞭毛，革兰氏阳性，革兰氏阳性，无荚膜，芽孢无荚膜，芽孢0.51.50.51.5 1.81.8 m m，中生或近中生。，中生或近中生。枯草芽孢杆菌是工业发酵枯草芽孢杆菌是工业发酵的重要菌种之一。生产的重要菌种之一。生产淀粉酶、蛋白酶、淀粉酶、蛋白酶、5-5-核苷酸酶核苷酸酶、某些氨基酸、某些氨基酸及核苷。及核苷。第三十七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月4.根霉（根霉（Rhizopus）因有假根（因有假根（RhizoidRhizoid）而得名。）而得名。分布于土壤、空气中，常见于淀粉食品分布于土壤、空气中，常见于淀粉食品上，可引起霉腐变质和水果、蔬菜的腐上，可引起霉腐变质和水果、蔬菜的腐烂。烂。应用：根霉能产生一些酶类，如应用：根霉能产生一些酶类，如淀粉淀粉酶、果胶酶、脂肪酶酶、果胶酶、脂肪酶等；在酿酒工等；在酿酒工业上常用做糖化菌；有些能产生乳酸、业上常用做糖化菌；有些能产生乳酸、延胡索酸等有机酸。延胡索酸等有机酸。第三十八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月5.曲霉（曲霉（Aspergillus）分布：广泛分布于土壤、空气和谷物上，可引分布：广泛分布于土壤、空气和谷物上，可引起食物、谷物和果蔬的霉腐变质，有的产生致起食物、谷物和果蔬的霉腐变质，有的产生致癌性黄曲霉毒素。癌性黄曲霉毒素。代表种：代表种：黑曲霉黑曲霉Asp.NigerAsp.Niger、黄曲霉、黄曲霉Asp.flavusAsp.flavus应用：是应用：是制酱、酿酒、制醋制酱、酿酒、制醋的主要菌种；是的主要菌种；是生生产酶制剂产酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、果胶酶）的菌种；（蛋白酶、淀粉酶、果胶酶）的菌种；生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）；用作生产有机酸（如柠檬酸、葡萄糖酸等）；用作生产糖化饲料的菌种。生产糖化饲料的菌种。第三十九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月酵母酵母(1)(1)啤酒酵母啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(Saccharomyces cerevisiae)啤酒酵母是啤酒工业上广泛应用的啤酒酵母是啤酒工业上广泛应用的酵母。细胞由圆形、卵形、椭圆形到腊肠形。在麦芽汁培养基上，菌落为白酵母。细胞由圆形、卵形、椭圆形到腊肠形。在麦芽汁培养基上，菌落为白色，有光泽，平滑，边缘整齐。营养细胞可以直接变为子囊，每个子囊含有色，有光泽，平滑，边缘整齐。营养细胞可以直接变为子囊，每个子囊含有1 14 4个圆形光亮的子囊孢子。个圆形光亮的子囊孢子。啤酒酵母除了主要用于啤酒、酒类的生产外，还可以用于转化酶、丙酮酸脱啤酒酵母除了主要用于啤酒、酒类的生产外，还可以用于转化酶、丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶等的生产。羧酶、醇脱氢酶等的生产。(2)(2)假丝酵母假丝酵母(Candida)(Candida)假丝酵母的细胞圆形，卵形或长形。无性繁殖为多边芽殖，假丝酵母的细胞圆形，卵形或长形。无性繁殖为多边芽殖，形成假菌丝，也有真菌丝，可生成无节孢子、子囊孢子、冬孢子或掷孢子。不产生色形成假菌丝，也有真菌丝，可生成无节孢子、子囊孢子、冬孢子或掷孢子。不产生色素。在麦芽汁琼脂培养基上，菌落呈乳白色或奶油色。假丝酵母可以用于生产脂肪酶、素。在麦芽汁琼脂培养基上，菌落呈乳白色或奶油色。假丝酵母可以用于生产脂肪酶、尿酸酶、尿囊素酶、转化酶、醇脱氢酶等。具有较强的尿酸酶、尿囊素酶、转化酶、醇脱氢酶等。具有较强的17-17-羟基化酶，可以用于甾羟基化酶，可以用于甾体转化。体转化。第四十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（三）产酶微生物的分离和筛选（三）产酶微生物的分离和筛选样品的采集样品的采集:从富含该酶作用底物的场所采集样品从富含该酶作用底物的场所采集样品富集培养富集培养:投其所好，取其所抗投其所好，取其所抗 分离：获得微生物的纯培养（分离：获得微生物的纯培养（pure culturepure culture）。）。初筛：选出产酶菌种，以多为主。初筛：选出产酶菌种，以多为主。复筛：选出产酶水平相对较高的菌株，以质为主。复筛：选出产酶水平相对较高的菌株，以质为主。1.1.方法：方法：第四十一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月第四十二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月2.产酶微生物优良菌种的选育产酶微生物优良菌种的选育 诱变育种诱变育种 原生质体融合育种原生质体融合育种 基因工程育种基因工程育种 第四十三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月3.微生物发酵产酶方法微生物发酵产酶方法（1）固体培养）固体培养:特别适合于霉菌培养特别适合于霉菌培养（2）液体培养液体培养:目前酶发酵生产的主要方式目前酶发酵生产的主要方式（3）固定化细胞固定化细胞:需要特殊的固定化细胞反应器需要特殊的固定化细胞反应器 第四十四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（四）微生物酶的类型（四）微生物酶的类型1.胞外酶：大多是水解酶（如淀粉酶、蛋白酶、胞外酶：大多是水解酶（如淀粉酶、蛋白酶、纤维素纤维素酶、果胶酶），是微生物为了利用环境中的大分子而释酶、果胶酶），是微生物为了利用环境中的大分子而释放到细胞外的，即使胞外浓度很高，胞内也能维持较低放到细胞外的，即使胞外浓度很高，胞内也能维持较低水平，受到的调节控制少。水平，受到的调节控制少。2.胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用的酶，酶活性胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用的酶，酶活性和浓度受到中间产物和终产物的调控。和浓度受到中间产物和终产物的调控。第四十五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月 植物、动物、微生物细胞的特性比较植物、动物、微生物细胞的特性比较细胞种类植物细胞微生物细胞动物细胞细胞大小/um20030011010100倍增时间/h120.3-615营养要求简单简单复杂光照要求大多数要求不要求不要求对剪切力敏感大多数不敏感非常敏感主要产物色素、药物、香精、酶等醇、有机酸、氨基酸、抗生素、核苷酸、酶等疫苗、激素、单克隆抗体、酶等第四十六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月三三 酶的发酵工艺条件及控制酶的发酵工艺条件及控制第四十七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月三三 酶的发酵工艺条件及控制酶的发酵工艺条件及控制（一）培养基（一）培养基（二）发酵条件及控制（二）发酵条件及控制（三）（三）提高产酶的措施提高产酶的措施第四十八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月（一）培养基（一）培养基第四十九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月1.培养基的设计原则培养基的设计原则选择适宜的营养物质，营养物的浓度及配比合适选择适宜的营养物质，营养物的浓度及配比合适物理、化学条件适宜，经济节约物理、化学条件适宜，经济节约精心设计、试验比较精心设计、试验比较培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；培养目的不同，原料的选择和配比不同；培养目的不同，原料的选择和配比不同；不同阶段，培养条件也有所差异。不同阶段，培养条件也有所差异。第五十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养要求；任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养要求；培养基（培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。代谢产物的营养基质。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础；培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础；五大要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水五大要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。1.培养基的设计原则培养基的设计原则第五十一张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月水是微生物最基本的组成分（水是微生物最基本的组成分（70%95%）水是微生物体内和体外的溶剂（吸收营养成分和代谢废物）水是微生物体内和体外的溶剂（吸收营养成分和代谢废物）水是细胞质组分，直接参与各种代谢活动水是细胞质组分，直接参与各种代谢活动调节细胞温度和保持环境温度的稳定（比热高，传热快）调节细胞温度和保持环境温度的稳定（比热高，传热快）水水第五十二张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月常用碳源：糖类、醇类、脂类、有机酸、烃类、蛋白质常用碳源：糖类、醇类、脂类、有机酸、烃类、蛋白质及其降解物及其降解物异养微生物：糖类是最好碳源（葡萄糖最为通用）异养微生物：糖类是最好碳源（葡萄糖最为通用）碳源碳源选择合适碳源，以适应目的酶的合成调节机制选择合适碳源，以适应目的酶的合成调节机制对于对于一些特殊的产酶菌需要特殊的碳源一些特殊的产酶菌需要特殊的碳源，如利用黄青霉生产，如利用黄青霉生产葡萄糖氧化酶，以甜菜作碳源就达不到产酶目的，而以葡萄糖氧化酶，以甜菜作碳源就达不到产酶目的，而以蔗糖为碳源时产酶量显著提高；蔗糖为碳源时产酶量显著提高；第五十三张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月构成细胞物质和代谢产物中氮素（不能用作能源构成细胞物质和代谢产物中氮素（不能用作能源）氮源氮源有机氮源有机氮源蛋白胨、酵母膏、牛肉膏蛋白胨、酵母膏、牛肉膏无机氮源无机氮源铵盐、硝酸盐铵盐、硝酸盐 氮源氮源需要注意合适的碳氮比需要注意合适的碳氮比一般生产一般生产蛋白酶、淀粉酶多用豆饼、花生饼等有机氮源蛋白酶、淀粉酶多用豆饼、花生饼等有机氮源，原因，原因是高分子氮对酶的诱导作用；而是高分子氮对酶的诱导作用；而生产纤维素酶生产纤维素酶时时多用无机氮源多用无机氮源，因为有机氮会促进菌体的生长繁殖，对产酶不利。因为有机氮会促进菌体的生长繁殖，对产酶不利。第五十四张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月不同的细胞对氮源有不同的要求。应当根据细胞的营养要求进行不同的细胞对氮源有不同的要求。应当根据细胞的营养要求进行选择和配置。一般说来，动物细胞要求有机氮源；植物细胞主要选择和配置。一般说来，动物细胞要求有机氮源；植物细胞主要使用无机氮源；微生物细胞中，异养型细胞要求有机氮源，自养使用无机氮源；微生物细胞中，异养型细胞要求有机氮源，自养型细胞可以采用无机氮源。型细胞可以采用无机氮源。碳和氮两者的比例，即碳氮比（碳和氮两者的比例，即碳氮比（C/N），对酶的产量有显著），对酶的产量有显著影响。所谓碳氮比一般是指培养基中碳元素（影响。所谓碳氮比一般是指培养基中碳元素（C）的总量与）的总量与氮元素（氮元素（N）总量之比。）总量之比。第五十五张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月参与酶的组成、构成酶活性基团、激活酶活性参与酶的组成、构成酶活性基团、激活酶活性维持细胞结构的稳定性，调节细胞渗透压维持细胞结构的稳定性，调节细胞渗透压控制细胞的氧化还原电位控制细胞的氧化还原电位有时可作某些微生物生长的能源物质有时可作某些微生物生长的能源物质 常用：硫酸盐、磷酸盐、氯化物及钾、钠、钙、镁、铁等元素的化常用：硫酸盐、磷酸盐、氯化物及钾、钠、钙、镁、铁等元素的化合物。合物。无机盐无机盐一般的一般的无机盐在低浓度情况下有利于酶产量的提高无机盐在低浓度情况下有利于酶产量的提高，而高浓度，而高浓度对产酶有抑制作用对产酶有抑制作用第五十六张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月生长因子生长因子生长因子生长因子是指某些微生物不能用普通的碳源、氮源物质进行合是指某些微生物不能用普通的碳源、氮源物质进行合成，而必须另外加入少量的生长需求的有机物质。成，而必须另外加入少量的生长需求的有机物质。分类：依据化学结构分成分类：依据化学结构分成维生素、氨基酸、嘌呤维生素、氨基酸、嘌呤（或嘧啶）（或嘧啶）及及衍生物衍生物和和类脂类脂成分成分 等四类。等四类。功能：以辅酶与辅基的形式参与代谢中的酶促反应功能：以辅酶与辅基的形式参与代谢中的酶促反应 实验室中常用实验室中常用酵母膏、蛋白胨、牛肉膏酵母膏、蛋白胨、牛肉膏等作为各种生长因子的需等作为各种生长因子的需要，要，麦芽汁、米曲汁麦芽汁、米曲汁等天然培养基中本身含有各种生长因子等天然培养基中本身含有各种生长因子。第五十七张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月在酶的发酵生产中，一般在培养基中添加含有多种生长在酶的发酵生产中，一般在培养基中添加含有多种生长因素的天然原料的水解物，如酵母膏、玉米浆、麦芽汁、因素的天然原料的水解物，如酵母膏、玉米浆、麦芽汁、麸皮水解液等，以提供细胞所需的各种生长因素。也可麸皮水解液等，以提供细胞所需的各种生长因素。也可以加入某种或某几种提纯的有机化合物，以满足细胞生以加入某种或某几种提纯的有机化合物，以满足细胞生长繁殖之需。长繁殖之需。第五十八张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月细菌：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基 （或简称普通肉汤培养基）；（或简称普通肉汤培养基）；放线菌：高氏放线菌：高氏1号合成培养基培养；号合成培养基培养；酵母菌：麦芽汁培养基；酵母菌：麦芽汁培养基；霉菌：霉菌：查氏合成培养基；查氏合成培养基；2.实验室的实验室的常用培养基常用培养基第五十九张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月例如枯草芽孢杆菌：例如枯草芽孢杆菌：一般培养：肉汤培养基或一般培养：肉汤培养基或LB培养基；培养基；自然转化：基础培养基；自然转化：基础培养基；观察芽孢：生孢子培养基；观察芽孢：生孢子培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；产蛋白酶：以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶培养基；2.实验室的实验室的常用培养基常用培养基第六十张，PPT共一百零八页，创作于2022年6月枯草杆菌枯草杆菌BF7658-淀粉酶发酵培养基：玉米粉淀粉酶发酵培养基：玉米粉8%，豆饼粉，豆饼粉4%，磷酸氢二钠，磷酸氢二钠 0.8%，硫酸铵，硫酸铵0.4%，氯化钙，氯化钙0.2%，氯化按，氯化按0.15%（自然（自然pH）。）。枯草杆菌枯草杆菌AS1.398中性蛋白酶发酵培养基：玉米粉中性蛋白酶发酵培养基：玉米粉4%，豆饼粉，豆饼粉3%，麸皮，麸皮3.2%,糠糠1%,磷酸氢二钠磷酸氢二钠0.4%,磷酸二氢钾磷酸二氢钾0.03%（自然（自然pH）。）。黑曲霉糖化酶发酵培养基：玉米粉黑曲霉糖化酶发酵培养基：玉米粉10%，豆饼粉，豆饼粉4%，麸皮，麸皮1%（pH4.45.0）。）。地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌2709碱性蛋白酶发酵培养基：玉米粉碱性蛋白酶发酵培养基：玉米粉5.5%,豆饼豆饼4%,磷酸氢二钠磷酸氢二钠0.4%,磷酸二氢钾磷酸二氢钾0.03%(pH 8.5)。黑曲霉黑曲霉AS 3.350酸性蛋白酶发酵培养基酸性蛋白酶发酵培养基:玉米粉玉米粉6%,豆饼粉豆饼粉4%,玉米浆玉米浆0.6%,氯化钙氯化钙0.5%,氯化铵氯化铵1%,磷酸氢二钠磷酸氢二钠0.2%(pH 5.5)。2.实验室的常用培养基实验室的常用培养基第六十一张，