春第二章酶的發(fā)酵生產tostudents2

（優(yōu)選）春第二章酶的發(fā)酵生產tostudents現(xiàn)在是1頁\一共有106頁\編輯于星期日微生物發(fā)酵產酶利用微生物的生命活動獲得所需酶的技術過程。（主要方法）特點：微生物種類多代謝類型多易培養(yǎng)代謝能力強酶種類多酶產量高現(xiàn)在是2頁\一共有106頁\編輯于星期日

酶的生產菌酶的發(fā)酵技術酶生物合成的調節(jié)酶的發(fā)酵動力學固定化微生物細胞發(fā)酵產酶固定化微生物原生質體產酶微生物發(fā)酵產酶現(xiàn)在是3頁\一共有106頁\編輯于星期日一、優(yōu)良的產酶菌種應該具備的條件

酶的產量高

容易培養(yǎng)和管理

產酶的穩(wěn)定性好

利于酶的分離純化

安全可靠第一節(jié)

酶的生產菌現(xiàn)在是4頁\一共有106頁\編輯于星期日二、現(xiàn)在是5頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是6頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是7頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是8頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是9頁\一共有106頁\編輯于星期日鏈霉菌產幾丁質酶現(xiàn)在是10頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是11頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是12頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是13頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是14頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是15頁\一共有106頁\編輯于星期日青霉菌產果膠酶現(xiàn)在是16頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是17頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是18頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是19頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是20頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是21頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是22頁\一共有106頁\編輯于星期日1、樣品的采集：從富含該酶作用底物的場所采集樣品2、富集培養(yǎng)：投其所好，取其所抗

3.分離：獲得微生物的純培養(yǎng)（pureculture）4.初篩：(平板培養(yǎng)透明圈法）選出產酶菌種，以多為主。5.復篩：選出產酶水平相對較高的菌株，以質為主。三、產酶微生物的分離和篩選現(xiàn)在是23頁\一共有106頁\編輯于星期日

-淀粉酶的篩選現(xiàn)在是24頁\一共有106頁\編輯于星期日蛋白酶產生菌的獲得方法應用含酪蛋白的培養(yǎng)基現(xiàn)在是25頁\一共有106頁\編輯于星期日纖維素酶產生菌的獲得方法現(xiàn)在是26頁\一共有106頁\編輯于星期日第二節(jié)

酶的發(fā)酵技術現(xiàn)在是27頁\一共有106頁\編輯于星期日一、酶的發(fā)酵方式（按微生物培養(yǎng)方式的不同）酶的發(fā)酵生產固體發(fā)酵液體深層發(fā)酵固定化細胞發(fā)酵固定化原生質體發(fā)酵現(xiàn)在是28頁\一共有106頁\編輯于星期日（一）.固體培養(yǎng)發(fā)酵原料：固體培養(yǎng)基（麩皮、米糠）產品：淀粉酶和蛋白酶等優(yōu)點：設備簡單，操作簡單缺點：勞動強度大原料利用率低生產周期長產品分離純化困難現(xiàn)在是29頁\一共有106頁\編輯于星期日（二）.液體深層發(fā)酵原理：液體培養(yǎng)基在生物反應器中產品：多種優(yōu)點：機械化程度高技術管理較嚴格酶產率高（主要方法）現(xiàn)在是30頁\一共有106頁\編輯于星期日（三）.固定化細胞發(fā)酵將細胞固定在水不溶性載體上發(fā)酵優(yōu)點：易于菌體的分離可連續(xù)使用4.固定化原生質體發(fā)酵將原生質體在不溶性載體上發(fā)酵優(yōu)點：可生產一些胞內酶現(xiàn)在是31頁\一共有106頁\編輯于星期日二、發(fā)酵產酶的工藝控制一般工藝流程酶保藏細胞細胞活化細胞擴大培養(yǎng)發(fā)酵分離純化菌種選育現(xiàn)在是32頁\一共有106頁\編輯于星期日（一）菌種選育

野生型微生物無法滿足酶制劑生產的需要，工業(yè)酶制劑生產中，所有微生物菌種都是經過選育的高產酶菌株。方法：？現(xiàn)在是33頁\一共有106頁\編輯于星期日（二）菌種保藏

一個優(yōu)良的菌種被選育出來以后,必須保持其優(yōu)良性狀不變或盡可能地少變慢變,才不至于降低生產性能。方法：？現(xiàn)在是34頁\一共有106頁\編輯于星期日（三）細胞活化

目的：得到純而壯的培養(yǎng)物操作：將保藏菌種接種在新鮮固體培養(yǎng)基上，一定條件下培養(yǎng)，使細胞活性得以恢復?，F(xiàn)在是35頁\一共有106頁\編輯于星期日（四）擴大培養(yǎng)

將活化細胞置于種子培養(yǎng)基中培養(yǎng)，得到足夠量的細胞。培養(yǎng)時間：細胞至對數生長期培養(yǎng)量：下一工序10％左右現(xiàn)在是36頁\一共有106頁\編輯于星期日選擇適宜的營養(yǎng)物質營養(yǎng)物的濃度及配比合適物理、化學條件適宜經濟節(jié)約精心設計、試驗比較（五）培養(yǎng)基1.培養(yǎng)基的配制原則現(xiàn)在是37頁\一共有106頁\編輯于星期日2.

培養(yǎng)基的五大要素----水、碳源、氮源無機鹽和生長因子（1）碳源：常用淀粉及其水解物：

糊精、淀粉、水解糖、麥芽糖、葡萄糖α-淀粉酶淀粉：誘導果糖：阻遏還需考慮其對酶合成的調節(jié)作用需考慮微生物是否易利用現(xiàn)在是38頁\一共有106頁\編輯于星期日（2）氮源

異養(yǎng)微生物：有機氮（酪蛋白、豆餅粉、

花生餅粉、酵母膏等）

自養(yǎng)微生物：無機氮（氨水、銨根、硝酸根）（3）無機鹽

提供大量元素：P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl等

添加：磷酸鹽、硫酸鹽、鹽酸鹽、硝酸鹽。

微量元素需嚴加控制?，F(xiàn)在是39頁\一共有106頁\編輯于星期日（4）生長因子

細胞生長繁殖必需的微量有機化合物,如：氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶等。

常用：含多種生長因子的原料的水解物，

如麥芽汁、麩皮水解液、酵母膏等?，F(xiàn)在是40頁\一共有106頁\編輯于星期日

（六）發(fā)酵條件對產酶的影響重點提示:

掌握溫度、pH和溶解氧等各種發(fā)酵工藝條件控制的原理與方法溫度的控制pH的控制溶解氧的控制攪拌的作用泡沫的控制濕度的控制現(xiàn)在是41頁\一共有106頁\編輯于星期日

溫度升高:

微生物分解有機物釋放的能量，一部分用于合成ATP，另一部分散發(fā)到培養(yǎng)基中時，會引起發(fā)酵溫度升高；機械攪拌也會產生一部分熱量引起溫度升高。

溫度降低:發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)會帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低。哪些因素會影響發(fā)酵過程中的溫度？1.溫度的控制現(xiàn)在是42頁\一共有106頁\編輯于星期日溫度的調節(jié)控制（1）細胞產酶最適溫度與細胞生長最適溫度有所不同，且往往低于最適生長溫度（2）不同階段控制不同的溫度例：醬油曲霉生產蛋白酶，28℃時蛋白酶產量比在40℃條件下高2~4倍，在20℃條件下發(fā)酵，則蛋白酶產量更高，但細胞生長速率較慢?，F(xiàn)在是43頁\一共有106頁\編輯于星期日（3）溫度調節(jié)方法：熱水升溫、冷水降溫發(fā)酵罐中均設有足夠傳熱面積的熱交換裝置現(xiàn)在是44頁\一共有106頁\編輯于星期日不同微生物，其生長繁殖的最適pH值有所不同。細胞產酶pH值與生長pH往往不同，通常接近該酶的最適pH值。細胞同時產多種酶時，pH不同，各酶產量比例不同。2.pH值的控制（1）pH對發(fā)酵產酶的影響黑曲霉α-淀粉酶糖化酶pH值中性↑↓pH值偏酸性↓

↑

現(xiàn)在是45頁\一共有106頁\編輯于星期日培養(yǎng)基pH隨細胞生長繁殖和代謝會發(fā)生變化。C/N比的高低：一般來說，培養(yǎng)基成分中C/N比高，發(fā)酵液傾向于酸性，pH低；C/N比低，發(fā)酵液傾向于堿性，pH高。糖和脂肪被分解和氧化的程度無機氮源的利用情況（如：尿素和硫酸銨）蛋白質和氨基酸的利用生理酸堿性鹽類的利用（1）pH對發(fā)酵產酶的影響現(xiàn)在是46頁\一共有106頁\編輯于星期日

（2）PH的控制調節(jié)方法調節(jié)培養(yǎng)基的原始pH緩沖液穩(wěn)定pH值保持一定的C/N值調節(jié)通氣量，使發(fā)酵液中的氧化還原電位差能維持在一定水平流加適宜的酸、堿溶液補料的方式現(xiàn)在是47頁\一共有106頁\編輯于星期日3.溶解氧的控制溶氧太低時，供氧不足，不利于生長產酶溶氧太高時，浪費且會抑制酶的合成溶氧速率Kd稍≥耗氧速率Ko2不同生長階段的細胞耗氧速率不同(1)溶解氧對發(fā)酵產酶的影響細胞生長＋酶合成能量需要有氧降解氧氣Kd：單位體積發(fā)酵液單位時間內所溶解的氧的量現(xiàn)在是48頁\一共有106頁\編輯于星期日（2）溶解氧的控制方法調節(jié)通氣量：通氣量

，Kd調節(jié)氧分壓：氧分壓

，Kd調節(jié)氣液接觸面積：面積

，Kd

使空氣分散成小氣泡調節(jié)氣液接觸時間：t，Kd

增加擋板等改變培養(yǎng)液特性：降低粘度現(xiàn)在是49頁\一共有106頁\編輯于星期日4.攪拌（的作用）好氣性微生物液體深層發(fā)酵時，除需要通氣外還需要攪拌。（1）攪拌能將空氣泡打碎，增加氣液接觸面積，加速氧的溶解速度（2）攪拌還能使液體形成渦流，延長氣泡在液體中的停留時間，增加氣液接觸時間，（3）攪拌增加液體湍動程度，因而減少氣泡周圍的液膜厚度，減少溶氧的阻力，也就提高了空氣的利用率（4）攪拌可加強液體的湍流作用，有利于熱交換和營養(yǎng)物質與菌種細胞的均勻接觸，同時稀釋細胞周圍的代謝產物，有利于促進細胞的新陳代謝。在考慮動力和經濟因素的前提下，一般均采用較高速的攪拌?，F(xiàn)在是50頁\一共有106頁\編輯于星期日5.泡沫的控制（2）泡沫對發(fā)酵產酶的影響？泡沫的存在阻礙二氧化碳的排除，影響氧的溶解。泡沫層過高，往往造成逃液。（染菌）泡沫上升，降低發(fā)酵罐的利用率。（3）消泡措施機械力消泡化學消泡劑如甘油聚醚、硅酮類物質等（1）形成：通氣攪拌、培養(yǎng)基中某些成分的變化、代謝產生的氣體?，F(xiàn)在是51頁\一共有106頁\編輯于星期日6.濕度：

當用固體發(fā)酵法生產酶制劑時，培養(yǎng)基的濕度（即水分）和發(fā)酵室空氣中的相對濕度對微生物菌體的生長繁殖和產酶關系很大。不同菌種、酶種、不同的生長繁殖和產酶時期，對濕度要求也不一樣。酶制劑發(fā)酵過程中，一般說來，培養(yǎng)前期濕度低些，培養(yǎng)后期濕度高些有利于產酶?，F(xiàn)在是52頁\一共有106頁\編輯于星期日第三節(jié)

酶的生物合成及調節(jié)蛋白質翻譯轉錄逆轉錄復制復制DNARNA遺傳信息傳遞的中心法則一、酶的生物合成現(xiàn)在是53頁\一共有106頁\編輯于星期日轉錄水平的調節(jié)轉錄產物的加工調節(jié)翻譯水平的調節(jié)翻譯產物的加工調節(jié)和酶降解的調節(jié)等二、酶生物合成的調節(jié)轉錄水平的調節(jié)對原核生物中酶的生物合成是最重要的調節(jié)!組成型酶（Constitutiveenzyme）：生物細胞中合成的酶的量比較恒定，環(huán)境因素這些酶的合成速率影響不大。如DNA聚合酶、RNA聚合酶、糖酵解途徑中的各種酶等。適應型酶（Adaptiveenzyme）或調節(jié)型酶（Regulatedenzyme）：生物細胞中合成的酶的含量變化很大，其合成速率明顯受到環(huán)境因素的影響。如大腸桿菌β-半乳糖苷酶。現(xiàn)在是54頁\一共有106頁\編輯于星期日轉錄水平的調節(jié)三種主要模式：1）酶合成的誘導作用（induction）加進某些物質（誘導物，inducer），使酶的生物合成開始或加速的現(xiàn)象2）酶合成的反饋阻遏作用（feedbackrepression)酶催化反應的產物或代謝途徑的末端產物（阻遏物，repressor)使該酶的生物合成受到阻遏的現(xiàn)象3）分解代謝物阻遏作用（cataboliterepression)

某些物質（主要是葡萄糖和其他容易利用的碳源等）經過分解代謝產生的物質阻遏某些酶（主要是誘導酶）生物合成的現(xiàn)象?，F(xiàn)在是55頁\一共有106頁\編輯于星期日（一）.酶合成的誘導作用：

在細菌中普通存在，如大腸桿菌可利用多種糖作為碳源，當用乳糖作為唯一碳源時，開始細菌不能利用乳糖，但2～3分鐘后就合成了與乳糖代謝有關的三種酶

（1）β—半乳糖苷酶：水解乳糖的酶，使乳糖水解成

半乳糖和葡萄糖

（2）β-半乳糖透性酶：促使乳糖通過細胞膜。

（3）β-半乳糖苷轉乙?；福虼肴樘擒辙D乙

?；福捍嗣傅墓δ懿磺?，可能是將不能

代謝的乳糖類似物乙?；⑺鼈兣懦鲶w外。

這里乳糖是誘導物、誘導了這三種酶的合成，這三種酶就是誘導酶。

現(xiàn)在是56頁\一共有106頁\編輯于星期日乳糖究竟如何誘導了這三種酶的合成呢？

1961年法國Monod和Jacob提出了著名的乳糖操縱子(lactoseoperon）模型，這模型的提出猶如當年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋模型一樣，受到人們的重視，人們把它看作生物學的第二個里程碑。

現(xiàn)在是57頁\一共有106頁\編輯于星期日乳糖操縱子FrancoisJacobJacquesLucienMonod1965年他們和AndreLwoff一起分享了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。DaviesJ,JacobF.,Geneticmappingoftheregulatorandoperatorgenesofthelacoperon.JMolBiol.1968Sep28;36(3):413-7.現(xiàn)在是58頁\一共有106頁\編輯于星期日結構基因(structuralgene)：決定酶蛋白或蛋白質的基因。

操縱基因(operatorgene)：轉錄的開關，可打開或關閉結構基因的轉錄。

啟動基因（promotergene)：專管轉錄起始，兩個位點組成（1）有RNA聚合酶的結合位點（2）環(huán)腺苷酸（cyclicAMP,cAMP)與CAP（環(huán)腺苷酸受體蛋白-cAMPacceptor

protein或分解代謝物活化劑蛋白-cataboliteactivatorprotein)組成的復合物（cAMP-CAP)的結合位點

調節(jié)基因(regulatorgene)：編碼阻遏蛋白（別構蛋白）。與酶的生物合成有密切關系的四種基因：它可以通過與某些小分子效應物（誘導物或阻遏物）的特異結合而改變其結構，從而改變它與操縱基因的結合力現(xiàn)在是59頁\一共有106頁\編輯于星期日操縱子模型的基本要點：

調節(jié)基因啟動子操縱基因結構基因A

操縱子（operon）BC一群功能相關的結構基因（structuralgene）和操縱基因（operator）、啟動子（promoter）組成了一個操縱子(operon)。

為什么稱它們?yōu)橐粋€操縱子呢？因為它們又共同受一個調節(jié)基

因（regulatorgene）所調節(jié)。

現(xiàn)在是60頁\一共有106頁\編輯于星期日調節(jié)基因操縱基因乳糖結構基因PLacZLacYLacamRNA

阻遏蛋白（有活性）基

因

關

閉啟動子ORPLacZLacYLaca調節(jié)基因操縱基因乳糖結構基因啟動子ORmRNAZmRNAYmRNAa

阻遏蛋白（無活性）

基

因

表達mRNAA、乳糖操縱子的結構

B、乳糖酶的誘導

別乳糖

阻遏蛋白（有活性）誘導現(xiàn)在是61頁\一共有106頁\編輯于星期日

色氨酸操縱子調節(jié)基因操縱基因結構基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操縱基因結合，結構基因表達調節(jié)基因操縱基因結構基因輔阻遏物代謝產物與阻遏蛋白結合，使之構象發(fā)生變化與操縱基因結合，結構基因不能表達（二）

反饋阻遏(產物阻遏）

由酶催化反應的產物某代謝途徑末端產物的過量累積引起的阻遏?，F(xiàn)在是62頁\一共有106頁\編輯于星期日調控方式阻遏蛋白添加物與操縱基因結合阻遏效應舉例酶的誘導有活性－＋不轉錄，繼而不翻譯誘導物－轉錄，繼而翻譯乳糖操縱子酶的阻遏無活性－阻遏物＋不轉錄，繼而不翻譯色氨酸操縱子酶合成的誘導與阻遏操縱子模型調控作用對比現(xiàn)在是63頁\一共有106頁\編輯于星期日（三）.分解代謝物阻遏

指某些物質（主要是葡萄糖和其他容易利用的碳源等）經過分解代謝產生的物質阻遏某些酶（主要是誘導酶）生物合成的現(xiàn)象。比如：葡萄糖阻遏β-半乳糖苷酶的生物合成?，F(xiàn)在是64頁\一共有106頁\編輯于星期日（三）.分解代謝物阻遏

指某些物質（主要是葡萄糖和其他容易利用的碳源等）經過分解代謝產生的物質阻遏某些酶（主要是誘導酶）生物合成的現(xiàn)象。比如：葡萄糖阻遏β-半乳糖苷酶的生物合成。現(xiàn)在是65頁\一共有106頁\編輯于星期日分解代謝物阻遏現(xiàn)象：

實驗：細菌在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長，優(yōu)先利用葡萄糖。待葡萄糖耗盡后才開始利用乳糖，產生了兩個對數生長期中間隔開一個生長延滯期的“二次生長現(xiàn)象”(biphasicgrowth）。

這一現(xiàn)象又稱葡萄糖效應，產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。此調節(jié)基因的產物是環(huán)腺苷酸受體蛋白CAP（cAMPacceptorprotein）,亦稱分解代謝物活化劑蛋白（catabolicgeneactivationprotein

）?，F(xiàn)在是66頁\一共有106頁\編輯于星期日分解代謝物阻遏RLacZLacYLacamRNAmRNAZmRNAYmRNAa基

因

表達CAP基因結構基因TCAPOCAP結合部位RNA聚合酶TcAMP-CAPP葡萄糖分解代謝產物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關系cAMPCAP：分解代謝物活化劑蛋白（cataboliteactivatorprotein）降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)現(xiàn)在是67頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是68頁\一共有106頁\編輯于星期日細胞經濟學說Q：打破酶的合成調節(jié)機制，提高酶產量？酶的合成調節(jié)機制現(xiàn)在是69頁\一共有106頁\編輯于星期日第四節(jié)

提高酶產率的措施一、使用優(yōu)良的產酶細胞：通過篩選、誘變、原生質體融合、基因重組、定向進化等手段，獲得生長快、產率高、穩(wěn)定性好的產酶細胞。二、使用優(yōu)良的發(fā)酵生產設備：通過精心設計或者選擇使用高產、低耗的發(fā)酵罐等發(fā)酵生產設備。三、采用先進的分離純化技術和設備：采用操作簡便、收得率高的分離純化技術和設備，以達到高產豐收的效果。四、控制好工藝條件：在發(fā)酵過程中，要根據菌種特性，確定培養(yǎng)基和發(fā)酵工藝條件，進行工藝優(yōu)化，并根據需要和變化的情況及時加以調節(jié)控制。五、采取某些行之有效的措施，諸如添加誘導物、控制阻遏物濃度、添加表面活性劑等?，F(xiàn)在是70頁\一共有106頁\編輯于星期日（一）、添加誘導物誘導物的種類

（1）酶的作用底物

（2）酶催化反應的產物

（3）酶作用底物的類似物控制合適的誘導物濃度控制合適的誘導條件：培養(yǎng)基的pH和溫度提高酶產率的措施現(xiàn)在是71頁\一共有106頁\編輯于星期日（二）、控制阻遏物的濃度提高酶產率的措施

控制終產物的濃度產物阻遏

添加代謝途徑的某個抑制因子，切斷代謝途徑通路，

限制細胞內末端產物的積累。

避免使用葡萄糖分解代謝物阻遏

避免培養(yǎng)基過于豐富

添加一定量的cAMP現(xiàn)在是72頁\一共有106頁\編輯于星期日（三）、添加表面活性劑

離子型

對細胞有毒害作用表面活性劑

Tween－80

非離子型

TritonX－100表面活性劑能提高酶產量的原因：提高細胞膜的滲透性，利于胞內酶的分泌保護酶活性，因而提高了酶的產量在氣液界面改善了氧的傳遞速度提高酶產率的措施現(xiàn)在是73頁\一共有106頁\編輯于星期日（四）、添加產酶促進劑添加聚乙烯醇可提高糖化酶的產量添加一定量的植酸鈣鎂可使霉菌蛋白酶或者桔青霉磷酸二酯酶的產率提高1-20倍無規(guī)律可循，要通過試驗確定所添加的產酶促進劑的種類和濃度產酶促進劑：指可以促進產酶、但是作用機理未闡明清

楚的物質提高酶產率的措施現(xiàn)在是74頁\一共有106頁\編輯于星期日第五節(jié)

酶的發(fā)酵動力學

發(fā)酵動力學是研究發(fā)酵過程中細胞生長速率、產物生成速率、基質消耗速率及其影響因素的學科。

發(fā)酵動力學包括細胞生長動力學、產物生成動力學（酶產生動力學）和基質消耗動力學。酶發(fā)酵動力學研究意義:了解酶生物合成模式；發(fā)酵工藝條件優(yōu)化控制；提高酶產量?，F(xiàn)在是75頁\一共有106頁\編輯于星期日一、細胞生長動力學

細胞在一定條件下培養(yǎng)生長，

其生長過程一般經歷延遲期、對數期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段

現(xiàn)在是76頁\一共有106頁\編輯于星期日

細胞生長動力學：主要研究細胞生長速率及外界環(huán)境因素對細胞生長速度影響的規(guī)律莫諾德（Monod）方程假設培養(yǎng)基中只有一種限制性基質

μ：

比生長速率μm：

最大比生長速率

S：

限制性基質的濃度Ks：

莫諾德常數，

μ=0.5μm時的限制性基質濃度Rx=dX/dt=μX現(xiàn)在是77頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是78頁\一共有106頁\編輯于星期日

同步合成型延續(xù)合成型中期合成型滯后合成型（一）酶生物合成的模式

通過分析比較細胞生長和酶產生的關系，可將酶的生物合成分為以下四種模式：二、產酶動力學現(xiàn)在是79頁\一共有106頁\編輯于星期日1.

同步合成型（生長偶聯(lián)型）

酶生物合成的模式

酶的生物合成速度與細胞生長速度緊密聯(lián)系

酶的合成可誘導，但不受分解代謝物阻遏和反應產物阻遏。

對應的mRNA很不穩(wěn)定大部分組成酶和部分誘導酶的合成屬于此種模式。

如：米曲霉在含有膽寧或者沒食子酸的

培養(yǎng)基中生長，合成膽寧酶

現(xiàn)在是80頁\一共有106頁\編輯于星期日2.

延續(xù)合成型

酶生物合成的模式

酶的合成在細胞的生長階段開始，在細胞生長進入平衡期

后，酶還可以延續(xù)合成較長一段時間

可受誘導，一般不受分解代謝物和產物阻遏

對應的mRNA相當穩(wěn)定

屬于該類型的酶可以是組成酶，也可以是誘導酶

enzymecell黑曲霉聚半乳糖醛酸酶合成曲線現(xiàn)在是81頁\一共有106頁\編輯于星期日3.

中期合成型

酶生物合成的模式酶的合成在細胞生長一段時間后才開始，而在細胞生長進入平衡期以后，酶的合成也隨著停止。

酶的合成受產物的反饋阻遏或分解代謝物阻遏。對應的mRNA不穩(wěn)定枯草桿菌堿性磷酸酶合成曲線enzymecell02468100.00.10.20.30.40.5

細胞濃度

酶濃度細胞濃度

(OD500)酶濃度(U/mL)時間

(h)enzymecell現(xiàn)在是82頁\一共有106頁\編輯于星期日4.

滯后合成型（非生長偶聯(lián)型）

酶生物合成的模式只有當細胞生長進入平衡期以后，酶才開始合成并大量積累。許多水解酶的生物合成都屬于這一類型受分解代謝物的阻遏作用所對應的mRNA穩(wěn)定性高黑曲霉酸性蛋白酶合成曲線enzymecell現(xiàn)在是83頁\一共有106頁\編輯于星期日時間(h)酶生物合成模式

濃度細胞濃度酶濃度酶濃度酶濃度細胞濃度細胞濃度ABD細胞濃度酶濃度C同步合成型;中期合成型;延續(xù)合成型;滯后合成型現(xiàn)在是84頁\一共有106頁\編輯于星期日總結：影響酶生物合成模式的主要因素

高：可在細胞停止生長后繼1）mRNA的穩(wěn)定性

續(xù)合成酶

差：隨著細胞停止生長而終

止酶的合成

2）培養(yǎng)基中阻遏物的存在

不受阻遏：隨著細胞的生長而開始酶的合成。

受阻遏：細胞生長一段時間或平衡期后，酶才開始合成?，F(xiàn)在是85頁\一共有106頁\編輯于星期日

延續(xù)合成型：發(fā)酵過程中沒有生長期和產酶期的明顯

差別。細胞開始生長就有酶的產生，直至細胞生長進入平衡期后，酶還可以繼續(xù)生成一段時間。

酶生產中最理想的合成模式現(xiàn)在是86頁\一共有106頁\編輯于星期日對于：同步合成型：提高對應的mRNA的穩(wěn)定性，如降低發(fā)酵溫度

。滯后合成型：盡量減少甚至解除分解代謝物阻遏，使酶的

合成提早開始。中期合成型：要在提高mRNA穩(wěn)定性以及解除阻遏兩方面努力。選擇與改造選擇：在酶的工業(yè)生產中，為了提高酶產率和縮短發(fā)酵周期，最理想的合成模式是延續(xù)合成型。

改造非理想模式：在細胞選育上下功夫，并適當調節(jié)工藝條件：現(xiàn)在是87頁\一共有106頁\編輯于星期日

（二）、產酶動力學—研究細胞產酶速率及各種因素對產酶速率的影響規(guī)律一般產酶動力學方程可表達為：式中X——細胞濃度(g/L)

——細胞比生長速率(h-1) ——生長偶聯(lián)的比產酶系數(IU/g) ——非生長偶聯(lián)的比產酶速率(IU/(gh))E——酶濃度(IU/L)t——時間(h)現(xiàn)在是88頁\一共有106頁\編輯于星期日同步合成（生長偶聯(lián)）型延續(xù)合成型

滯后合成型

現(xiàn)在是89頁\一共有106頁\編輯于星期日第六節(jié)

固定化細胞產酶一、固定化細胞

采用各種方法固定在水不溶性載體上，在一定的空間范圍內進行生長、繁殖和新陳代謝的細胞?，F(xiàn)在是90頁\一共有106頁\編輯于星期日二、固定化細胞的特點提高產酶率

可以反復使用或連續(xù)使用較長時間基因工程菌的質粒穩(wěn)定，不易丟失發(fā)酵穩(wěn)定性好縮短生產周期，提高設備利用率產品容易分離純化適用于胞外酶等胞外產物的生產現(xiàn)在是91頁\一共有106頁\編輯于星期日

優(yōu)越性：

(1)降低成本，省去酶的分離純化工作;(2)既可作為單一酶，也可作為復合酶系完成部分代謝過程。

局限性：

(1)細胞內多種酶的存在，會形成不需要的副產物。

(2)細胞膜、細胞壁和載體都存在著擴散限制作用?，F(xiàn)在是92頁\一共有106頁\編輯于星期日現(xiàn)在是93頁\一共有106頁\編輯于星期日三、工藝條件控制1、固定化細胞的預培養(yǎng)，利于固定化細胞生長繁殖2、溶解氧的供給（1）不能劇烈攪拌（2）加大通氣量（3）改變固定化方法3、溫度的控制：

連續(xù)培養(yǎng)時，培養(yǎng)液需預先調溫4、培養(yǎng)基成分的控制：

需注意載體的穩(wěn)定性、溶氧現(xiàn)在是94頁\一共有106頁\編輯于星期日(1)稱取一定量的海藻酸鈉，溶于水，配制成一定濃度的海藻酸鈉溶液。

(2)經殺菌冷卻后，與一定體積的酶液或細胞、原生質體懸浮液混合均勻。（3）用注射器或滴管將冷凝懸浮液滴到一定濃度的氯化鈣溶液中，形成球狀固定化細胞顆粒。注意：控制磷酸鹽濃度；控制鈣離子濃度，維持凝膠結構的穩(wěn)定性通過改變海藻酸鈉的濃度可改變凝膠的孔徑

海藻酸鈣凝膠包埋法現(xiàn)在是95頁\一共有106頁\編輯于星期日

在固定化細胞的培養(yǎng)系統(tǒng)中，細胞包括固定在載體上的細胞和游離細胞兩部分。其生長速率也由兩部分組成。即：式中，下標g和f分別代表固定在載體上的細胞和游離細胞。四.固定化細胞生長和產酶動力學

（一）.固定化細胞生長動力學現(xiàn)在是96頁\一共有106頁\編輯于星期日細胞生長速率與細胞濃度（X）和比生長速率（μ）成正比。根據莫諾德(Monod)方程,固定化細胞生長動力學方程可以表達為:式中,μmg,μm