一般是酶催化反应的产物或 代谢途径的末端产物
阻遏物 + 阻遏蛋白 O基因
阻遏物
Enzyme Engineering
微生物发酵产酶
酶生物合成的模式（重点）
微生物细胞生长曲线（四阶段）
延迟期（调整期） 生长期（对数生长期） 平衡期 衰退期
Cell amount
酶的生物合成模式（四类）
只有 cAMP-CAP 复合物 到达启动基因位点时， RNA 聚合酶才能顺利结合到相应 位点，开始转录。
微生物发酵产酶
Enzyme Engineering
微生物发酵产酶
酶生物合成的调节 —— 转录水平
操纵子学说（operon theory）
操纵子 —— 结构基因 + 操纵基因 + 启动基因
Enzyme Engineering
微生物发酵产酶
概述
酶的发酵生产
经预先设计，通过人工操作控制，利用细胞的生命活动，获得人 们所需的酶的过程
前提 —— 选育到性能优良的产酶微生物
生产方式
固体培养 —— 霉菌 液体深层发酵 —— 现代发酵工业的主要方式 固定化培养 —— 固定化细胞、固定化原生质体
转录和翻译中的生物调节作用
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微生物发酵产酶
酶生物合成的过程
RNA的合成 —— 转录
以DNA为模板，以核苷三磷酸 （dNTP）为底物，在RNA聚 合酶作用下，生成RNA的过程
起始 延伸 终止
转录后修饰：切除非编码区， 碱基修饰，获得成熟的mRNA
适应型酶（adaptive enzyme）
在细胞中含量变化很大，其合成速率受环境因素影响显著
在所有的生物中，转录水平的调节控制（基因的调节控 制）对酶的生物合成至关重要
原核生物中酶生物合成的调节主要发生在转录水平
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微生物发酵产酶
酶生物合成的调节 —— 转录水平
诱导型操纵子（inducible operon）
诱导物激发基因大量表达 乳糖操纵子（Lac operon）
阻遏型操纵子（repressible operon）
阻遏物妨碍基因的正常表达 色氨酸操纵子（Trp operon）
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微生物发酵产酶
酶生物合成的调节 —— 转录水平
启动基因结合，阻碍RNA的转录 效应物结合阻遏蛋白之后，阻遏蛋白结构改变，不能结合操纵基因，
RNA聚合酶可以结合启动位点，进行转录
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酶生物合成的调节 —— 转录水平
操纵子学说
——启动基因的两个位点 (1) RNA聚合酶结合 位点 (2) cAMP-CAP复合 物结合位点
微生物发酵产酶
酶生物合成的调节 —— 转录水平
A. 无阻遏物
…R P
O
S1 S2
…
调节模式 3：反馈阻遏作用
即产物阻遏，是指酶催化反应 的产物或代谢途径的末端产物
阻遏蛋白
RNA 聚合酶
转录
翻译 酶
使该酶的生物合成受到阻遏的 B. …
阻遏物（repressor）
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微生物发酵产酶
本章主要内容
微生物细胞中酶生物合成的调节 产酶微生物的特点以及酶发酵生产常用的微生物 发酵工艺条件及控制 酶发酵动力学概述 固定化细胞发酵产酶 固定化原生质体发酵产酶
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微生物发酵产酶
酶生物合成的基本理论
酶是蛋白质 —— 如何获得蛋白？—— 蛋白生物合成 从基因到蛋白质：遗传信息的传递 —— 中心法则
转录
翻译
复制 DNA
RNA
逆转录
？
Protein 折叠
Active Enzyme
要生物合成一个酶，首先应知道这个酶对应的基因
生成的多肽链必须经过正确的加工修饰，并正确折叠， 才能生成有活性的酶
—— 根据酶产生与细胞生长的关系
同步合成型
延续合成型
中期合成型 滞后合成型
0A
B CD Time
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操纵子学说（operon theory）
与生物合成相关的四个基因
调节基因 (regulator gene) 启动基因 (promoter gene) 操纵基因 (operator gene) 结构基因 (structural gene)
调节的主要原理
调节基因 阻遏蛋白 结合效应物 结构变化 亲和力变化 阻遏蛋白与操纵基因结合，产生空间排斥作用，妨碍RNA聚合酶与
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微生物发酵产酶
酶生物合成的过程
肽链的合成 —— 翻译
以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA、 酶和辅助因子，合成多肽链的过程
氨基酸活化生成氨酰-tRNA 肽链合成起始
Enzyme Engineering
酶生物合成的过程
调节模式 1：分解代谢物阻遏作用
某些物质（容易利用的碳源）经过分解代谢产生的物质阻遏了某 些诱导酶生物合成的现象
连锁效应
实质 —— cAMP 通过启动基因调控酶的合成 解决 —— 添加 cAMP，控制易用碳源的用量
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微生物发酵产酶
酶生物合成的调节 —— 转录水平
肽链的合成 —— 翻译
肽链延伸 肽链合成的终止 肽链翻译后加工
Met/fMet切除 —S—S— 肽链折叠 ……
微生物发酵产酶
Enzyme Engineering
微生物发酵产酶
酶生物合成的调节
组成型酶（constitutive enzyme）
在细胞中的量比较恒定，环境因素对这类酶的合成速率影响不大
A. 无诱导物
…R P
O
S1 S2
…
调节模式 2：诱导作用
加入某些物质（诱导物） 阻遏蛋白
使酶的生物合成开始或加 B. 添加诱导物
速进行的现象
…R P
O
S1
S2
…
诱导物（inducer）
RNA聚合酶
酶催化作用的底物或其 诱导物 底物类似物
×
转录
翻译
酶
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