二 微生物发酵产酶PPT课件

1、chapter2theproductionofenmymebyferenterationofmicroorganism，微生物发酵产酶，制作：崔建东cjd007cn，2，contentofchapter 2，1，酶生物合成过程，2，常见产酶微生物，3， 酶的发酵工艺条件与控制4，酶的生产过程动力学，Go、Go、Go、Go、3，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-papayachymotrypsin-pan creaorgan/tissue/cell， amylasefrombacillusproteasefrombacillusphosphatasefrombacillusglucoamylalaefromanspergillusplantcellculureanimellculture，few 酶的发酵生产：预先设计，通过人工操作利用微生物的生命活动，获得所需酶的技术过程。 许多酶的生产采用发酵生产原因：微生物种类多，繁殖快，培养容易，代谢能力强等特点，5、微生物发酵生产酶、优质生产酶微生物具备的条件： (1)酶产量高，(2)产酶稳定性好，(3)培养和管理容易，(4)有利于酶的分离纯化，(5)安全可靠，毒性强6、微生物发酵产酶、酶的发酵生产方式：固体培养发酵液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7、微生物发酵产酶生物合成的基本理论蛋白系酶与核酸系酶酶的生物合成主要指细胞内RNA与蛋白的合成过程。 合成过程：酶基因(DNA)(转录)RNA(翻译)多肽链(加工组装)蛋白，8，酶生物合成过程thebiiosynthesisprocessofenzyme 1，中心法则centraldogma，2，RNA的生物合成transcription 蛋白质的生物合成-Translation，4，酶生物合成的调节-Regulation，Go，Go，9，1，中心法则centraldogma，10，2，RNA的生物合成(transcription )，细胞内RNA的生物功能，是蛋白质的生物合成过程中各种RNA 其中，tRNA作为氨基酸载体，从其上的反密码子识别mRNA分子上的密码子的mRNA作为蛋白质合成的模板，通过其分子上的三联体密码来控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序的rRNA与蛋白质一起将核糖体(核糖体)作为蛋白质合成的模板.11，3，蛋白质的合成(翻译)-Translation，以RNA中的mRNA为模板，由其核苷酸顺序构成的密码指导蛋白质的合成过程，mRNA，蛋白质，翻译，各种信息的蛋白质，(核苷酸的排列顺序)(氨基酸12、酶生物合成的调节原核生物中酶生物合成的调节机制原核生物中酶生物合成的调节主要通过转录水平的调节Jacob和Monod于1960年提出的操纵子学说(Operontheory )得以证实。13、酶生物合成调节、原核生物中酶生物合成调节机制的操作子学说概述操作子(Operon ) :是基因表达和调控的完整单元，包括结构基因、调节基因、操作基因和启动基因。14、酶生物合成调节、原核生物中酶生物合成调节机制的操作子学说概述启动基因(promotergene):RNA聚合酶的结合部位，另一个是环腺苷酸(cyclicAMP，cAMP )与CAP组成的复合体(cAMP-CAP )的结合部位。 操作基因(Operatorgene ) :结合调节基因产生的转二烯(抑制蛋白)的结构，操纵酶的生物合成时机和合成速度。 15、酶生物合成调节、原核生物中酶生物合成调节机制的操作子学说概述了调节基因(Regulatorgene):产生抑制蛋白。 抑制蛋白是由多个亚基组成的突变蛋白，通过与某些小分子效应物(衍生物或抑制物)的特异结合可以改变其结构，从而改变其与操作基因的结合力。抑制蛋白与调控基因结合后，由于空间排斥作用，RNA聚合酶不能与启动子基因的部位结合，结构基因的位置不能转录，酶也不能生物合成。 16、酶生物合成调节、原核生物中酶生物合成调节机制的操作子学说与结构基因(Struturalgene ) :结构基因和多肽链有各自的对应关系。 结构基因上的遗传信息转录到mRNA上的遗传编码中，转译成酶蛋白多肽链，每个结构基因对应一个多肽链。 17、酶生物合成的调节、原核生物中酶生物合成的调节机制的操作子学说的概要诱导型操作子(Inducibleoperon)大肠杆菌乳糖操作子，18、酶生物合成的调节原核生物中酶生物合成的调节机制的操作子学说的概要阻止型操作子-色氨酸操作子(Trpoperon ) 负责色氨酸的生物合成，当培养基中存在足够的色氨酸时，该操作子会自动关闭，当色氨酸不足时，操作子会打开，trp基因表达、色氨酸或与代谢有关的某些物质在阻碍过程(不是诱导过程)中发挥作用。 19、20、酶生物合成的调节、真核生物酶生物合成的调节迄今为止还没有描述真核生物酶生物合成调节规律的统一理论和模型。21、常见的产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction不是致病菌发酵周期短，基本要求产酶量高不易变异退化是产生胞外酶的菌种，有利于分离。 对于医药和食品用酶，还应考虑安全性：可食部分和食品加工中传统使用的微生物产生的酶是安全的！ 从非病原微生物中提取的酶需要短期毒性实验。 微生物采集的酶很常见，需要广泛的毒性实验，包括慢性中毒实验。 22、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction，1、细菌是工业上具有重要应用价值的原核微生物。 酶的生产常用细菌有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等。23、常见的产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction，1、细菌属真菌纲(Schizomycetes )，是单细胞、横向分裂或双分裂繁殖，根据细胞的形状和分裂后的集合状态给出不同的名称。 按形式分为球菌、杆菌、螺旋菌等。 球菌有单球菌、双球菌、四连球菌、八连球菌、链球菌、葡萄球菌等。 24、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction、球菌、链球菌、25、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction、四联球菌、葡萄球菌、 26常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction，杆菌，螺旋菌，27，(1)简称大肠杆菌，是最有名的原核生物。 形态：短棒或长棒，0.51.01.03.0um，革兰阴性，运动(周毛)或不运动，无芽胞，一般无荚膜。 蚁群从白色扩展到黄白色，光滑、闪亮。 Escherich属菌株和大肠杆菌多数无害，但大肠杆菌中也有原因，会引起腹泻和尿路感染。 大肠杆菌的声誉主要是因为实验室易于操作，生长迅速，营养要求低。 应用：大肠杆菌即使是作为宿主提供大量细菌病毒而繁殖的大肠杆菌，在基因工程宿主菌工业中也生产谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸酶和天冬氨酸、苏氨酸和缬氨酸等，28、(2)醋酸杆菌(Acetobacter )，菌体由椭圆生成棒状、单一、对或链、克好天气。 在含糖、乙醇、酵母膏培养基上生长良好。 应用：有机酸(食醋等)、葡萄糖异构酶(高果糖浆)、山梨糖醇(维生素c中间体)、29、(3)枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis )、直状、近直状杆菌、周生或侧生鞭毛、革兰阳性、无荚膜、芽孢0.51.51.8m，中生或近中生。 枯草芽孢杆菌是工业发酵的重要菌种之一。生产淀粉酶、蛋白酶、5-核苷酸酶、氨基酸、核苷。30、常用的产酶微生物、放线菌(actinomycetes )放线菌是具有枝状菌丝的单细胞原核微生物。 酶发酵生产中常用的放线菌主要为链球菌(Streptomyces )。 链球菌菌落呈放射状，具有分枝菌丝体，菌丝直径为0.21.2m。 革兰氏染色阳性。 菌丝体有产气菌丝体和基内菌丝体，基内菌丝体不断，只有产气菌丝体形成孢子链。 链球菌是生产葡萄糖异构酶的主要微生物。 也可用于青霉素酰化酶、纤维素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、几丁质酶等的生产。 另外，链球菌含有丰富的16羟化酶，可用于类固醇转化。31、常用产酶微生物、放线菌链霉菌属、32、常用产酶微生物、放线菌链霉菌属为好氧腐菌、少数厌氧寄生菌。 有100多种报告，主要分布在土壤中。 产生抗生素如利福平(rifomycin )等，用于石油脱蜡、烃发酵、污水处理等。33、常用的产酶微生物、放线菌链霉菌属主要分布于含水量低、有机质丰富的中性或微碱性土壤中，多为腐生、好氧菌。 已知放线菌产生的抗生素的90%由本属产生。 34、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction，2、霉菌为丝状菌。 用于酶发酵生产的霉菌主要有曲霉、曲霉、曲霉、霉菌、木霉、根霉、毛霉等。 35、曲霉(Aspergillus )，分类：多属于子囊菌亚门，少数属于半知菌亚门。 分布：广泛分布于土壤、空气和谷物中，可引起食物、谷物和蔬菜的霉烂，产生致癌曲霉毒素。 代表种：曲霉Asp.Niger，曲霉Asp.flavus的应用：是制作酱、酿酒、醋的主要菌种。 是生产酶制剂(蛋白酶、淀粉酶、果胶酶)的菌种。 生产有机酸(柠檬酸、葡萄糖酸等)。 在农业中被用作生产糖化饲料的菌种。 回到本节，36、常见的产酶微生物commonmicroorganisminenzymereproduction、曲霉菌是曲霉属曲霉组的霉菌。 菌丝体由具有横隔的支链菌丝体构成，菌丛为黑褐色，上囊球形，小梗双重，分生孢子球形，光滑，粗糙。 曲霉酶用于多种酶的生产，既有胞外酶，也有胞内酶。 例如糖化酶、-淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、脂肪酶、纤维素酶、橙皮苷、核苷酶等。 37、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction .38、常见产酶微生物commonmicroorganinenzymeeproduction，Aspergillusoryzae )曲霉菌丛一般呈黄绿色，呈黄褐色，分生孢子头呈放射状，上囊球形或瓶形，小梗一般为单层，分生孢子球形，光滑，少数有刺，分生孢子梗长约2mm，粗糙。 曲霉因其糖化酶和蛋白酶活力强而广泛应用于制备我国传统酒曲和酱油曲。 另外，曲霉还可用于氨基酰化酶、磷酸二酯酶、果胶酶、核酸酶p等的生产。39、40、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymereproduction、曲霉(Monascus )红曲霉初始降白，成熟后呈淡粉红色、紫红色或灰色黑色。 通常形成红色色素。 菌丝体隔膜、多核、分枝非常多。 分生孢子生于菌丝体及其分枝的前端，形成单生或链，闭囊壳球形，有柄，其中散在十几个子囊，子囊球形，含8个子囊，成熟子囊壁解体，孢子留在闭囊壳内。 曲霉可用于-淀粉酶、糖化酶、麦芽糖酶、蛋白酶等生产。41、42、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction、青霉素(Penicillium )青霉素为半知菌纲。其营养菌丝体有无色、淡色或鲜艳的颜色，有横隔，分生孢子梗也有横隔，光滑或粗糙，前端有扫帚状分枝，小梗前端有分生孢子串，分生孢子球形、椭圆形或短柱形，光滑或粗糙，大部分生长时呈蓝绿色一些种类产生封闭壳，其中形成子囊和子囊孢子，少数菌种产生菌核。 青霉菌种类繁多，其中产黄青霉菌(Penicilliumchrysogenum )用于生产葡萄糖氧化酶、苯氧甲基青霉素酰化酶(主要作用于青霉素)果胶酶、纤维素酶等。 桔霉(Penicilliumcityrinum )用于生产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。43、44、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymeeproduction、Trichoderma属于半知菌纲。 生长时菌落生长迅速，呈棉絮状或致密束状，菌落表面呈不同程度的绿色，菌丝透明，分枝复杂，分枝可继续分枝，形成二次分枝、三次分枝，分枝末端为小梗、瓶状、束生、对生、互生或单生，分生孢子由小梗陆续生长分生孢子大致为球形、椭圆形、圆筒形或倒卵形。 光滑粗糙，透明明亮的黄绿色。 木霉是生产纤维素酶的重要菌株。 木霉产生的纤维素酶包括C1酶、Cx酶、纤维素酶等。 另外，木霉含有较强的17羟化酶，常用于类固醇转化。45、46、常见产酶微生物commonmicroorganisminenzymereproduction、根霉(Rhizopus )根霉生长时，营养菌丝产