葡萄糖淀粉酶

题目：葡萄糖淀粉酶结构与功能的研究食品学院学院食品科学与工程专业

班级食科0905班

学号6130112133

学生姓名田顺风

二〇一三年十二月

葡萄糖淀粉酶结构与功能的研究

田顺风

（江南大学食品学院江苏省无锡）

摘要：本文对葡萄糖淀粉酶在微生物中的分布进行了综述，对葡萄糖淀粉酶的基本结构及作用机理、理化性质及在实际应用中的问题和拟解决途径有了初步了解，并对葡萄糖淀粉酶的应用及研究现状进行了展望。

关键词：葡萄糖淀粉酶；基本机构；理化性质

Research on the structure and function of glucoamylase

Tian Shunfeng

(Jiangnan University he School of Food Jiangsu Province WuXi) Abstract:In this paper, glucoamylase distributed in microorganisms are reviewed,and we have a preliminary understanding of the basic structure and mechanism of reaction of glucoamylase, physicochemical properties and problems in practical applications and ways to be solved.Also the application and research status of glucoamylase are discussed.

Key words: glucoamylase; basic structure; physicochemical properties

引言

酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用，也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。目前已知的可以被酶催化的反应有约4000种，已有数百计的酶被纯化到结晶的形式。

根据蛋白质分子的组成和盘曲折叠方式，酶可分为一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。一级结构指蛋白质分子中肽链的氨基酸残基的排列顺序，由于半胱氨酸侧链巯基经氧化后形成—s—s—键，因此在蛋白质分子的链内或链间都有可能形成二硫桥键；二级结构指蛋白质分子肽链本身的三维空间的规律性，主要由肽链骨架之间的羰基和亚氨基间形成的氢键来维系；三级结构为蛋白质分子又可按照一定方式再盘曲折叠，主要由盐键、氢键、疏水键等所维系。这样折叠后，蛋白质的肽链虽很长，但由于二、三级结构的存在，多数蛋白质在空间构型上却是紧密的球状分子；四级结构指由多条各自具有一级、二级、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式，亚基之间主要由各表面暴露的侧链形成的键（如疏水键）所维系。

葡萄糖淀粉酶（glucoamylase）的系统名称为α-1,4-葡聚糖葡萄糖苷水解酶或γ-淀粉酶，简称糖化酶[1]，是一种单链的酸性糖苷水解酶，具有外切酶活性。它从淀粉或类似物分子的非还原末端顺序切开α-1,4-糖苷键，生成β-葡萄糖。此外，它也能水解α-1,6-糖苷键和α-1,3-糖苷键。目前，糖化酶的研究主要集中在耐热高产菌株的筛选；糖化酶的热稳定性机理；利用DNA重组技术构建优良工程菌株等方面。

酶的本质是蛋白质，因此也可用分离纯化蛋白质的方法分离纯化蛋白酶，传统分离纯化蛋白质的方法是利用沉淀原理进行的，已广泛应用于实验室及工业规模蛋白质等生物产物的回收、浓缩和纯化。目前，用于蛋白酶的分离纯化的沉淀方法主要有有机溶剂沉淀法、盐析沉淀法、等电点沉淀法、热变性沉淀法等。葡

萄糖淀粉酶的简要特征如表1。

表1葡萄糖淀粉酶—GA

系统命名及别名α-1，4-葡萄糖苷酶

糖化酶γ-淀粉酶淀粉葡糖糖苷酶

主要来源黑曲霉（A. niger)

泡盛曲霉（A. awamori）

米根酶（Rhizopus oryzae）

臭曲霉（A. foetidus）

作用机制快速水解α-1,4-糖苷键

缓慢水解α-1,6-糖苷键和α-1,3-糖苷键将淀粉水

解成β-葡萄糖

应用领域轻工、食品、医药、发酵等行业

1糖化酶在微生物中的分布及组分多型性

工业用糖化酶主要是从霉菌、酵母等真菌中提取的，从细菌中也可得到热稳定的糖化酶，已报道的糖化酶中真菌为19个属35个种(含未确定种)，细菌为3属3种[2]。

真菌产糖化酶组分多型性是常见的，Rhizopus nivenus和Chalara paradoca可分别产生5种和6种活性组分。Svensson等从市售的糖化酶中分离出GⅠ和G Ⅱ两种组分，这两种糖化酶均由单一的糖基化多肤链组成。氰化片段和N-末端氨基酸序列证明它们具有相当的同源性。对生淀粉水解能力GⅠ高于GⅡ，对于可溶性淀粉的水解GⅡ仅为GⅠ活性的75%，但对α-1,4-，α-1,6-键邻接处碳链水解能力相同。One等利用固相Acathose柱从市售糖化酶(A.niger)中分离出6种活性组分，每种活性组分均可从可溶性淀粉中释放出单一的β-D-葡萄糖终产物。这6种组分的分子量、沉降系数、化学组成、等电点、酶的动力学及其它性质上各异。培养基的成分和生长条件对糖化酶组分型性也有影响。天然的糖化酶在微生物的培养或酶的制备过程中可能受葡萄糖苷酶和蛋白酶的作用而变成多型性。Aspergillus awamorivar.kawachi的GⅠ可被蛋白酶或葡萄糖苷酶水解成GnⅡ。Takahash认为Rhizopus糖化酶转化成三种活性组分主要是蛋白酶的作用。A.niger 产生的四种组分糖化酶GⅠ、GⅡ、GⅢ、GIV在培养过程中对两种蛋白酶有不同的敏感性。

2糖化酶的基本结构及作用机理

2.1糖化酶中的糖和蛋白组成

糖化酶是一种糖蛋白，通常碳水化合物占4%-18%，但S.diastaticus糖化酶碳水化合物高达80%，这些碳水化合物主要是半乳糖、葡萄糖、葡糖胺和甘露糖。

A.niger糖化酶I中的碳水化合物以糖昔键与L-苏氨酸和L-丝氨酸相连接，其组分为20个甘露糖、11个2-0-D甘露毗喃-D-甘露糖结构的双糖，8个三糖和5个四糖，三糖和四糖是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖以1.3或1.6糖苷键构