UAC 5’ AUG UAA 3’
酶的生物合成法生产
酶的生物合成法生产
二、酶生物合成的调节 定义：通过调节酶合成的量来控制微生物
代谢速度的调节机制，是在基因转录水平上 进行的。
意义：通过阻止酶的过量合成，节约生物
合成的原料和能量。
酶的生物合成法生产
（一）基因调控理论 Jacob and Monod的操纵子学说（operon theory）
GTP 5’ AUG ACA GUU 3’
转肽
酶的生物合成法生产
肽链合成的终止阶段
1.出现终止密码并与终止因子结合; 2.肽键水解,多肽释放; 3.tRNA,mRNA,大小亚基解离.
酶的生物合成法生产
终
UAC 5’ AUG UAA 3’
肽链
终
UAC 5’ AUG UAA 3’源自5’3’ UAC终
终
酶的生物合成法生产
酪
5’ 酪氨酰- tRNA
AUG
反密码
GUU UAC ACA
5’
3’ mRNA
密码与反密码的碱基配对
酶的生物合成法生产
给位 (P位)
蛋 苏
大亚基
UGU
5’ AUG ACA GUU
受位 (A位)
小亚基
3’
酶的生物合成法生产
蛋白质的合成过程
（大肠杆菌）
❖ 氨基酸的活化 ❖ 肽链合成的起始 ❖ 肽链的延伸 ❖ 肽链合成的终止与释放
酶的生物合成法生产
氨基酸的活化与转运
反应式：
氨酰-tRNA合成酶
AA + tRNA + ATP 氨酰-tRNA+AMP+PPi
对于E.coli而言，肽链合成时的第一个
氨基酸都是甲酰甲硫氨酸（fMet）。
酶的生物合成法生产
在核糖体上合成多肽（三阶段）
1、起始阶段 2、延伸阶段 3、终止阶段
酶的生物合成法生产
位置,空出受位,不断地进位、转肽、 移位,使肽链延长。
酶的生物合成法生产
苏 蛋
蛋苏
UGU
UAC
5’ AUG ACA 3’ GTP GDP+Pi
起始复合体
蛋 苏
UAC UGU 5’ AUG ACA GUU 3’
进位 Mg+
蛋
K+
苏
UGU
5’ AUG ACA GUU 3’ GDP+Pi
移位
UAC UGU
5’ 3’
RNA聚合酶
5’ RNA
PPi
UTP
GTP
ATP
CTP UTP
RNA在DNA模板上的生物合成
酶的生物合成法生产
RNA的转录过程(三步) 1.起始 2.延长 3.终止
酶的生物合成法生产
原核生物的RNA聚合酶(DDRP)
E. coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体
（ 2 ）
起始因子
终止子 (terminator)
3
RNA链的延伸图解
模板链（反义链）
复链
有义链
解链
新生RNA 5´
3´
RNA-DNA杂交螺旋
聚合酶的移动方向
延长部位
（二）蛋白质的生物合成--翻译(translation)
定义 以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖 体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，合 成多肽链的过程。
调节基因常位于调控区的上游。
酶的生物合成法生产
启动基因（promotor gene）（启动子）：
有两个位点：
（1）RNA聚合酶的结合位点
（2）cAMP-CAP的结合位点。
CAP：分解代谢产物基因活化蛋白（catabolite
gene activator protein），又称环腺苷酸受体蛋白
给位
小亚基 蛋
5’ AUG ACA 3’
受位
蛋氨酰tRNA
GTP
蛋
大亚基
UAC
UAC
5’ AUG ACA 3’ GDP+Pi 5’ AUG ACA 3’
肽链合成的起始阶段
酶的生物合成法生产
肽链合成的延伸阶段
1.进位:氨基酰-tRNA进入受位; 2.转肽:形成肽键,在转肽酶作用下,给位与
受位结合;
3.移位:核蛋白体向3’端移动一个密码子的
第二章 酶的生物合成与发酵生产
提取分离法 微生物细胞发酵产酶 酶的生产方法 生物合成法 植物细胞发酵产酶
化学合成法 动物细胞发酵产酶
酶的生物合成法生产
第一节 酶生物合成及调节
一、酶的生物合成
遗传信息传递的中心法则
转 录 传 递
转录 给
R
N
A
RNA ，
再
复制 由
R
N
复制
DNA
逆转录 翻译
蛋白质
酶的生物合成法生产
（+） 转录
翻译
mRNA
阻遏蛋白
诱导剂
酶的生物合成法生产
翻译 蛋白质
调节基因(regulator gene)：
可产生一种组成型调节蛋白 (regulatory protein) （一种变构蛋白）， 通过与效应物(effector) （包括诱导物和辅 阻遏物）的特异结合而发生变构作用，从而 改变它与操纵基因的结合力。
肽链合成的起始阶段
1.mRNA与小亚基结合：形成30S-mRNA-IF3复合物
2.AUG与蛋氨酰-tRNA结合：
30S-mRNA-IF3 fMet-tRNA-IF2-GTP
IF1 30S起始复合物
fMet-tRNA正好位于mRNA的起始密码子上（AUG）。
3.大小亚基结合
酶的生物合成法生产
mRNA
（一）RNA的生物合成--转录(transcription)
定义 以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA 聚合酶（转录酶）的作用下，生成RNA分子的过 程。 .
酶的生物合成法生产
转录模板
模板链（template strand） 反意义链(antisense strand)
启动子（promotor)
σ
全 酶 （ holoenzym e）
核 心 酶 （ core enzym e）
β'σ α α
β
β'
α α
β
酶的生物合成法生产
RNA合成过程
起始
双链DNA 局部解开
启动子（ promotoRrN) A聚合酶
磷酸二酯
键形成
离开 延长阶段
解链区到达 基因终点
终止阶段
55
5 5
5
3 3 3
5 RNA
3´
5´ DNA
终止子(terminator)
5´ 3´
编码链 (coding strand) 有意义链(sense strand)
反意义链:指导转录作用的一条DNA链 有意义链:无转录功能的一条DNA链.
酶的生物合成法生产
5’ 3’
反意义链
有意义链
T C GAG TAC AGCTCATG
CGAGUAC 3’
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）
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
（-）