细胞壁转化酶复习进程
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由活细胞产生的生物催化剂,具有特殊作用的蛋白质,能在生命体内(包括动物、植物和微生物)催化一切化学反应,维持生命特征。
是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学, 以应用目的为出发点来研究酶, 利用酶的催化特性并通过工程化将相应原料转化为目的物质的技术。
水溶性酶经物理或者化学方法处理后成为不溶于水的但仍 具有酶活性的一种酶的衍生物,在催化反应中以固相状态作用于底物。
表示酶活力大小的尺度;一个国际单位(IU)是指在特定条件下(25℃),每分钟内转化 1mol 底物或者催化形成 1mol 产物所需的酶量。
一个 Kat(卡塔尔,酶活性国 际单位)是指每秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量, 1 Kat = 6107 IU 。
(酶活力:指酶催化一定化学反应的能力;用在一定条件下, 所催化的反应初速度来表示; 是研究酶的特性,酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。
) 是酶纯度的量度,是指单位分量酶蛋白所具有的酶活力,单位为 IU/mg 。
比活力越大,酶纯度越高。
比活力=活力单位数/每毫克酶蛋白。
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) (一种变构蛋白),通过与效应物(effector) (包括诱导物和辅阻遏物)的特异结合而发生变构作用,从而改变它与控制基因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序,能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合,控制酶合成的时机与速度。
决定某一多肽的 DNA 模板,与酶有各自的对应关系,其中的遗传信息可转录为mRNA ,再翻译为蛋白质。
是指在一定的条件下,用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到 溶剂或者溶液中的过程。
是指在份子水平上不同粒径份子的混合物在通过半透膜时,实现选择分离的技术,半透膜又称为分离膜,膜壁弥漫小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜( )、超滤膜(uF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,分离都采用错流过滤方式。
植物中的细胞壁代谢途径植物中的细胞壁是植物细胞外围的结构,负责保护和支持细胞,同时还起到形态维持、水分调节和信号传导等重要生理功能。
细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和蛋白质等多种复杂的多糖类物质,这些物质的代谢过程十分复杂且关系密切。
本文将从细胞壁的结构和功能入手,阐述植物中的细胞壁代谢途径。
一、植物细胞壁的结构和功能植物细胞壁由细胞质膜和次生细胞壁两部分组成,次生细胞壁是前者外部形成的一层细胞壁。
细胞壁主要由纤维素和半纤维素等多糖组成,同时还包括蛋白质和其他一些小分子物质。
它们通过纤维素和半纤维素之间的交错,形成纤维素羟丙基酸和酯化酚类等复杂的结构。
细胞壁的结构是多种多样的,这不仅取决于细胞壁的组分,也取决于细胞内外环境的影响。
细胞壁的功能除了保护细胞外,还有重要的生理功能。
比如,细胞壁起着调节细胞形态并防止其扩张的作用,同时也负责维持细胞的稳定性和塑性。
例如,细胞壁的改变可以改变细胞的大小和形状,这是植物生长和发育过程中所必需的。
细胞壁还参与细胞的信号传导、离子交换以及从植物体内获得水分和营养等过程。
二、细胞壁的合成途径细胞壁的合成具有很强的时空特异性。
与其他生物体不同,植物中的细胞壁是合成多糖类物质的重要场所之一。
细胞壁的生物合成主要涉及两个过程:纤维素羟丙基酸的合成和半纤维素的合成。
1.纤维素和羟丙基酸的合成纤维素是细胞壁中最常见的结构多糖,由β-D-葡萄糖结构单元组成,并呈线性的1,4-β--葡萄聚糖结构。
细胞壁中的纤维素主要由类胡萝卜素合成路径和UDP糖的途径产生。
其中类胡萝卜素合成路径参与了单糖(葡萄糖、半乳糖等)的转化为UDP-葡萄糖等途径,并利用不同的酵素组装而成。
羟丙基酸的合成也参与了葡萄糖代谢途径,其中HMGR酶可以将乙酰辅酶A转化为乙酰辅酶,DasA和DasB分别参与了乙酰和丙酮酸的转化,然后是乙酰辅酶A和一种转化成丙酸辅酶的加酮氧酸酰辅酶A的聚合反应。
这个过程可以被简化为一个被称为“羟丙酸途径”的代谢过程。
名词解释:酶工程:酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
固定化酶:固定在载体上并在一定的空间范围内进行的催化反应的酶固定化活细胞:固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。
固定化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢固定化原生质体:固定在载体上,在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体。
膜分离技术:借助一定孔径的高分子薄膜,将不同大小、形状、性质的颗粒或分子进行分离的技术。
酶促破碎法:通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用,使细胞外层结构受到破坏,而达到细胞破碎的方法。
结晶:是指物质以晶体的状态从蒸汽或溶液中析出的过程。
萃取分离:利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
酶分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
大分子结合修饰:采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合,使酶分子的空间构象发生改变,从而改变酶的催化特性的方法。
肽链有限水解修饰:肽链的水解在限定的肽键上进行,称为肽链有限水解。
利用肽链的有限水解,其分子质量减少,既可以在基本保持酶活力的同时使酶的抗原性降低或消失,又可以使酶的空间结构发生某些精细的改变,从而改变酶的特性和功能的方法,称为肽链有限水解修饰。
氨基酸置换修饰:将酶分子肽链上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸,从而改变酶的催化特性的修饰方法。
原生质体融合育种:就是把两个亲本的细胞分别去掉细胞壁,获得原生质体,将两亲本的原生质体在高渗条件下混合,由聚乙二醇(PEG)作为助融剂,使它们互相凝集,发生细胞质融合,接着两亲本基因组由接触到交换,从而实现遗传重组的方法进行育种基因工程育种:改变细胞调节基因,使菌种由诱导型变为组成型。
增加结构基因的拷贝数,增加细胞专一性酶的生产.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物而临时合成的一类酶。
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,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反馈阻遏:酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象反馈抑制:是最终产物抑制作用,在合成过程中,有些微生物合成途径的终点产物对该途径酶的活性调节,所引起的抑制作用。
第1讲酶1.酶的化学本质和作用1)酶的化学本质和作用机理化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核生物)来源一般来说,活细胞都能产生酶作用场所可在细胞内、外及体外发挥催化作用作用机理降低化学反应的活化能2)酶与动物激素的比较项目酶动物激素来源及作用场所活细胞产生;细胞内或细胞外专门的内分泌腺或特定部位细胞产生;多数在细胞外发挥作用化学本质多数是蛋白质,少数是RNA固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物等生理功能催化作用调节作用共性在生物体内均属高效能物质,即含量少、作用大、生物代谢不可缺少2.酶的特性(1)高效性:酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍,大大降低反应的活化能。
①催化剂可加快化学反应速率,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需时间,不改变化学反应的平衡点。
③酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件下反应速率相同,而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快,说明酶B对此反应无催化作用,酶A对此反应有催化作用进而说明酶具有专一性。
②验证酶的专一性实验设计思路:实验一:实验组:淀粉酶+淀粉溶液对照组:蔗糖酶+淀粉溶液实验结果:实验组用斐林试剂检测呈砖红色沉淀,对照组用斐林试剂检测为蓝色。
实验二:实验组:淀粉+淀粉酶对照组:蔗糖+淀粉酶实验结果:实验组用斐林试剂检测呈砖红色沉淀,对照组用斐林试剂检测为蓝色。
(3)作用条件较温和:高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏,使酶永久失活;低温时,酶的活性减弱,但不会失活。
①在一定温度(pH)范围内,随温度(pH)的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围,酶的催化作用逐渐减弱。
具有最适温度。
②过酸、过碱、高温都会使酶失活,而低温只是抑制酶的活性,酶的空间结构未被破坏,温度升高可恢复活性。
第一章绪论一.1 酶的变性与失活失活作用:凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为酶的失活作用。
2 酶的回收率与纯化比3 酶的结合效率及酶活力回收率酶的结合效率又称酶的固定化率,是指酶与载体结合的百分率酶的结合效率=(加入的总酶活力-未结合的酶活力)/加入的总酶活力*100%酶活力回收率是指固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率酶活力回收率=固定化酶总活力/用于固定化的总酶活力*100%4 底物抑制及其产生的三个原因(1)、竟争性抑制某些抑制剂的化学结构与底物相似,因而能与底物竟争与酶活性中心结合。
当抑制剂与活性中心结合后,底物被排斥在反应中心之外,其结果是酶促反应被抑制了(2)、非竟争性抑制酶可以同时与底物及抑制剂结合,但是,中间产物ESI不能进一步分解为产物,因此,酶的活性降低。
(3)、反竞争性抑制作用酶只有在与底物结合后,才能与抑制剂结合,引起酶活性下降。
二.1 什么是酶工程?酶工程(Enzyme Engineering))又称为酶技术,是指酶的生产与应用的技术过程。
是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合起来利用酶的催化作用进行物质转化的技术它是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学。
就酶工程本身的发展来说,包括下列主要内容:酶的产生、酶的制备、酶和细胞固定化、酶分子改造、有机介质中的酶反应、酶传感器、酶反应器、抗体酶、人工酶和模拟酶2 什么是酶的最适PH及其影响酶的反应机理在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH 为最适pH(optimum pH)。
a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象,使酶变性失活。
b.影响酶分子中某些基团的解离状态(活性中心的基团或维持构象的一些基团)c.影响底物分子的解离状态故酶反应一般在一定的缓冲液体系中进行3 简述酶活力的测定方法(要求:快速,两个阶段,四个步骤)要求:快速、简便、准确两个阶段:酶在一定条件下与底物反应一段时间然后再测定反应物中底物或产物的浓度变化量。
微生物教程期末复习绪论微生物与人类微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
个体微小(一般小于0。
1nm)、构造简单.微生物种类:①原核类:细菌(真细菌,古生菌),放线菌,蓝细菌,枝原体,立克次氏体,衣原体。
②真核类:真菌(酵母菌,霉菌,蕈[xun]菌),原生动物,显微藻类。
③非细胞类:病毒,亚病毒(类病毒,拟病毒,朊病毒)。
微生物五大共性:体积小,面积大;吸收多,转化快;生长旺,繁殖快;适应强,易变异;分布广,种类多。
第一章原核生物的形态、构造和功能一般构造:细胞壁,细胞膜,细胞质,核区。
特殊构造:鞭毛,菌毛,性菌毛,糖被(包括荚膜和粘液层)和芽孢,伴孢晶体.细胞壁是细胞的外被,主要成分肽聚糖。
功能:①固定细胞外形和提高机械强度②为细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需③阻拦大分子有害物质(某些抗生素和水解酶)进入细胞④赋予细菌特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性⑤与革兰氏染色反应密切相关革兰氏阳性细菌细胞壁:磷壁酸,脂磷壁酸,肽聚糖。
厚度大(20层),90%肽聚糖和10%磷壁酸.革兰氏阴性细菌细胞壁:肽聚糖,脂蛋白,磷脂,脂多糖,孔蛋白,外膜蛋白.壁薄,层次多,成分复杂,机械强度较弱.革兰氏染色法:涂片固定→结晶紫初染→碘液媒染→乙醇脱色→番红覆染阳性菌:紫色。
阴性菌:红色。
缺壁细菌1。
实验室中形成:①自发缺壁突变:L型细菌。
②人工方法去壁:彻底除尽(原生质体)、部分去除(球状体)2。
自然界长期进化中形成:枝原体。
L型细菌:专指稳定的L型即那些实验室或宿主体内通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺损菌株。
芽孢形成:①DNA浓缩,形成束状染色体;②细胞膜内陷,细胞发生不对称分裂,其中小体积部分即为前芽孢;③前芽孢的双层隔膜形成,这时芽孢的抗热性提高;④在上述两层隔膜间充填芽孢肽聚糖后,合成DPA-Ca(吡啶2,6-二羟酸钙),开始形成皮层,再经脱水,使折光率提高;芽孢衣合成结束;⑥皮层合成完成,芽孢成熟,抗热性出现;⑦芽孢囊裂解,芽孢游离外出。