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三、酶发酵生产的类型 1、液体深层发酵：
液体培养基，经灭菌、冷却后，接入产酶细胞，在一定条件 下发酵。
2、固体培养发酵
培养基以麸皮、米糠等为主要原料，经灭菌后，接入产酶菌 株，在一定条件下发酵。
3、固定化细胞发酵（70年代后期发展）
将细胞固定在载体上后，进行发酵生产。
翻译水平的调节
翻译产物的加工调节
分泌或定位
酶降解调节
胞内
胞外
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二、酶生物合成的调节
按酶生物合成的速度把细胞中合成的酶分为两类：
组成酶— 恒定（速度、浓度）
内因调控（遗传物质）
诱导酶— 诱导环境，酶合成速度、浓度激增
（适应型酶、调节型酶）
内因调控（基因结构） 外因调控（诱导物）
细胞内有色氨酸合成酶的存在； （2）在上述培养基中加入色氨酸，检测发现细胞内色氨酸合
成酶的活性降低，直至消失。 （3）表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了
菌体生长的经济原则:不需要就不合成。 武汉生物工程学院生物工程系酶工程教研室
无活性阻遏蛋白
阻遏蛋白(无活性)
阻 遏
无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
第三章 酶制剂的发酵（培养）生产
本章主要内容： 酶生物合成的基本理论； 发酵产酶的工艺条件及控制； 酶发酵动力学； 动植物酶的生产。
重点： 酶生物合成的基本理论； 微生物发酵产酶工艺。
难点：
酶生物合成的诱导和阻遏；
发酵过程细胞生长与酶合成之 间的关系。
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B.有活性阻遏蛋白加诱导剂
诱导物
C.无活性阻遏蛋白
mRNA 酶蛋白
诱导物与阻遏蛋白结合,使阻遏蛋白不能起 到阻挡操纵基因的作用,结构基因可以表达
阻遏蛋白(无活性)
D.无活性阻遏蛋白加辅阻遏剂
mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
代谢产物
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋 白能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
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基因操纵子调节系统示意图
调节基因 转录
操纵子
控制区
信息区
启动基因 操纵基因 RNA聚合酶
结构基因
DNA
（-）
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
翻译 蛋白质
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(二) 酶合成调节的类型
1.诱导 (induction)
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
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酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比
调控方式
阻遏蛋白
添加物
与操纵基 因结合
4、固定化原生质体发酵（80年代中期发展）
原生质体是指除去了细胞壁的微生物细胞或植物细胞。
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第一节 概述-酶合成的诱导和阻遏 一、酶生物合成的基本过程
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质（新生多肽链）
酶合成的 调节控制
转录水平的调节 ：基因调控加工
转录产物的加工调节成熟蛋白质（酶）
mRNA 酶蛋白 阻遏蛋白不能跟操纵基因结合, 结构基因可以表达
代谢产物
代谢产物与阻遏蛋白结合,从而使阻遏蛋白 能够阻挡操纵基因,结构基因不表达
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酶
的
诱
诱 导
导
和
阻
遏
操
纵
子阻 模遏
型
调节基因
启动基因 操纵基因
结构基因
阻遏蛋白 (有活性)
A.有活性阻遏蛋白
阻遏蛋白阻挡操纵基因 结构基因不表达
物而临时合成的一类酶。
2.阻遏 (repression)
分解代谢物阻遏(catabolite repression) 反馈阻遏(feedback repression)
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1. 酶合成的诱导
加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。
实验现象： （1）大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上，细胞内无乳糖酶合成； （2）大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有乳糖酶合成； （3）表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。
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二、应用微生物来开发酶的优点 1、微生物种类多，酶种丰富； 2、微生物生长繁殖快，易提取酶，特别是胞外酶； 3、微生物培养基来源广泛，价格便宜； 4、可采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程； 5、可利用以基因工程为主的近代分子生物学技术选 育菌种，增加酶的产率和开发新酶种。
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（一）基因调控理论 —操纵子学说
1960年，Jocob&Monod 提出操纵子学说
操纵子——基因表达的协同单位
操纵子
结构基因（编码蛋白质, structural gene, S）
控制部位
操纵基因（operator gene, O） 启动子（promotor gene, P）
-半乳糖苷酶 -半乳糖苷透过酶 硫代半乳糖苷转乙酰酶
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诱 导
调节 基因
R
mRNA
启 动 操纵 子 基因
PO
LacZ
乳糖结构基因 LacY Laca
基因关闭
阻遏蛋白 （有活性）
A乳糖操纵子的结构
调节 基因 R
mRNA 乳糖
阻遏蛋白 （有活性）
启 动 操纵 子 基因
酶的生产方法
一、酶的生产方法 1、提取法
牛胃—凝乳酶 胰脏—胰酶 血液—凝血酶 木瓜—木瓜蛋白酶
采用各种技术，直接从动、植物细胞或组织中将
酶提取出来。提取法虽简单易行，但受原材料来源的 限制。
2、化学合成法
是20世纪60年代中期出现的新技术。
只能合成那些已知化ຫໍສະໝຸດ 结构的酶；成本比较高。目前仍然停留在实验室内合成的阶段。
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3、微生物发酵法 是20世纪50年代以来生产酶的主要方法。 利用微生物细胞的生命活动合成所需酶的方法称
为发酵法。 酶的发酵生产是现在酶生产的主要方法。 经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞
（包括微生物细胞、动植物细胞）的生命活动， 产生人们所需的酶的过程，称为酶的发酵生产。
PO
LacZ
乳糖结构基因
LacY
Laca
阻遏蛋白 （无活性）
mRNAZ mRNAY mRNAa
基 因
表
达
B、乳糖酶武汉的生物诱工程导学院生物工程系酶工程教研室
2.末端产物阻遏
由某代谢途径末端产物的过 量累积引起的阻遏
A→×E → →→ →B
实验现象： （1）大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时，检测到