微生物发酵产酶
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1.共性：用量少而催化效率高；仅能改变化学反应的速度，不改变化学反
应的平衡点，酶本身在化学反应前后也不改变；可降低化学反应的活化能。个性：酶作为生物催化剂的特点是催化效率更高，具有高度的专一性，容易失活，活力酶的生产方法
提取分离法
生物合成法
化学合成法。提取分离法
采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物的
组织、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出
来，再进行分离纯化的技术过程。
◆酶的提取是指在一定的条件下，用适当的溶剂处理含
酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。主要的提取方法
有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取和有机溶剂提取
等。
◆酶的分离纯化是采用各种生化分离技术，诸如：离心
分离、过滤与膜分离、萃取分离、沉淀分离、层析分离、
电泳分离、以及浓缩、结晶、干燥等，使酶与各种杂质分
离，达到所需的纯度，以满足使用的要求。生物合成法
◆据所使用的细胞种类不同，生物合成法可以分为
微生物发酵产酶，植物细胞培养产酶和动物细胞
培养产酶。自从1949年细菌α-淀粉酶发酵成功以
来，生物合成法就成为酶的主要生产方法。
◆生物合成法产酶首先要经过筛选、诱变、细胞融
合、基因重组等方法获得优良的产酶细胞，然后
在人工控制条件的生物反应器中进行细胞培养，
通过细胞内物质的新陈代谢作用，生成各种代谢
产物，再经过分离纯化得到人们所需的酶。化学合成法
采用合成仪进行酶的化学合成,成本高,难以工业
化生产。
用途：酶的人工模拟和化学修饰，对认识和阐明
生物体的行为和规律，具有重要的理论意义和
发展前景。
◆模拟酶是在分子水平上模拟酶活性中心的结构
特征和催化作用机制，设计并合成的仿酶体系。
◆大分子仿酶体系有分子印迹酶模型和胶束酶模
型等。Chapter 2
The production of Enzyme by
Fermentation of Microorganism
微生物发酵产酶酶的生产方法
提取分离法
(Extraction)生物合成
(Biosynthesis)化学合成(chemicalsynthesis)
SOD -blood
Papain-Papaya
Chymotrypsin-Pancrea
……
organ/tissue/cellAmylase from Bacillus
Protease from Bacillus
Phosphatase from Bacillus
Glucoamylase from Aspergillus
……
Plant cell culture
Animal cell culture
Few example酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作，
利用微生物的生命活动，获得所需的酶的技术
过程。
优良的产酶微生物具备的
条件：
（1）酶的产量高；
（2）产酶稳定性好；
（3）容易培养和管理；
（4）利于酶的分离纯化；
（5）安全可靠、无毒性
等。酶的发酵生产的方式：
•固体培养发酵
•液体深层发酵
•固定化微生物细胞发酵
•固定化微生物原生质体
发酵Contents of chapter 2
1、酶生物合成过程
2、常见产酶微生物
3、酶的发酵工艺条件及控制
4
、酶生产过程的动力学GoGoGo
Go
5、动植物细胞培养产酶Go2.1 酶生物合成过程The biosynthesis
process of Enzyme
1、中心法则-Central Dogma
2、RNA的生物合成-Transcription
3、蛋白质的生物合成-Translation
4、酶生物合成的调节-
RegulationGoGoGo
Go
Reverse
transcription1、中心法则-Central Dogma
Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，
生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。
Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原
则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的
RNA的过程。
Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA
的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。
Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆转
录酶的作用下，生成DNA的过程。
本节
目录◆蛋白类酶和核酸类酶→酶的生物合成主要是指
细胞内RNA和蛋白质的合成过程
◆合成过程:
酶的基因（DNA）→
（转录）→RNA →（翻译）
→多肽链→（加工、组装）蛋白质2、RNA的生物合成(转录)-Transcription
细胞内RNA的生物功能
(1) 在某些RNA病毒中，其所含的双链RNA作为遗传信息的载体。
(2) 在蛋白质的生物合成过程中，各种RNA起着重要的作用。其中，
tRNA作为氨基酸载体，并由其上的反密码子识别mRNA分子上的
密码子；mRNA作为蛋白质合成的模板，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；rRNA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。
(3) 某些RNA具有生物催化活性，属于核酸类酶，在一定条件下，可
以催化有关的生化反应。
(4) 各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作用。转录过程的特点
1、转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中
仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。
反义链antisense strand（无意义链，负链）：在RNA的
转录中，用作模板的DNA链称为反义链。
有义链coding strand（编码链，正链）：在RNA的转录
中，不作为模板的DNA链称为有义链。
2、转录所需酶：依赖DNA的RNA聚合酶又称为转录酶。
原核生物的转录酶比较简单，由1种RNA聚合酶催化所
有RNA的生物合成。而在真核生物中RNA聚合酶有3种，
分别为RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，
它们都属于寡聚酶，酶的亚基数目为4～10个，亚基种
类有4～6种。The
E. coli
RNA polymerase holoenzyme consists of
six subunits:
a
2bb
’
s.Possible catalytic subunitsPromoter
specificityEnzyme assembly,
promoter recognition,
activator binding
Role unknown
(not needed in vitro)
36.5 kDa15115511 kDa
(32-90 kDa)转录过程
起始位点的识别recognition
转录起始initiation
链的延伸elongation
转录终止termination
转录后加工modification3、蛋白质的合成(翻译)-Translation
翻译: 以RNA中mRNA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程.mRNA蛋白质翻译
各种信息各种蛋白质
（核苷酸排列顺序）（氨基酸排列顺序）蛋白质合成的几个要素-mRNA(模板，template)
mRNA是带有DNA遗传信息指导蛋白质合成的直接模板。
以mRNA为模板,合成一定结构的多肽链的过程(翻译)，就
是将mRNA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。
蛋白质合成的几个要素-遗传密码，nucleotide
triplet codon
mRNA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，称为密码子或三联密码。
四种核苷酸编成三联体可形成43个即64个密码子。其中：
一个起始密码: AUG
三个终止密码: UAA UGA UAG
多数氨基酸拥有2-4个密码
蛋白质合成的几个要素-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。
tRNA有特异性，至少有20种以上。每种tRNA的反密码环顶端
均有由三个核苷酸组成的反密码，能与mRNA上相应的密码互
补结合。
酪5’
5’3’AUG
GUU UAC ACA酪氨酰-tRNA
反密码
mRNA
密码(codon)与反密码(anticodon)
的碱基配对
蛋白质合成的几个要素-核糖体，ribosome
核糖体（或称核糖核蛋白体）由蛋白质和rRNA组成。是
存在于细胞质内的微小颗粒。
The ribosome
composition of
prokaryotic and
eukaryotic cell蛋白质合成的几个要素-其他因子和酶
其他辅助因子
工具酶蛋白质的合成过程
肽链合成的起始initiation
肽链合成的延伸elongation
肽链合成的终止与释放termination and release
合成多肽的输送和加工transport and modification
蛋白质分子的折叠folding蛋白质的合成过程酶的分泌酶的折叠
