葡萄糖淀粉酶

葡萄糖淀粉酶
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

成的。在糖化酶中这种糖残基的排列在其热和酸碱稳定性上有着特殊的意义。

大部分糖化酶的氨基酸组成都已确定。不同组分糖化酶的氨基酸组成不同,A.nigerGⅡ的616个氨基酸序列中,1-512残基与GⅠ相一致[3]。到目前为止已有多种糖化酶根据它的氨基酸序列推断出它的DNA序列,并在工程菌株的构建上得到广泛的应用。A.niger糖化酶和A.saitoi糖化酶中色氨酸残基起着酶与底物结合的作用。不同来源的糖化酶最适结合位点的氨基酸序列具有5个高度同源片段(S1一S5),但S5不具备催化活性。

Boel等[4]首先从A.niger的染色体文库中分离出糖化酶的基因,它含有5个内含子,而A.awamori中含有4个内含子。它们均含有第5个内含子,这个长169bp序列参与GⅠ、GⅡmRNA的加工过程。在含淀粉培养基上编码A.awamori 糖化酶的2.3kb mRNA成数百倍地增长,而在含木质素培养基上则无此片段。用2.3kb糖化酶特异性mRNA制备的cDNA探针,从A.awamori染色体文库中筛选出了3.4kb的糖化酶基因,序列分析后推断可能的氨基酸序列,结果证明与已知的A.awamori糖化酶和A.niger糖化酶的氨基酸序列一致。Toshihiko等构建了水解生淀粉的Rhizopus oryzae糖化酶基因的物理图谱。

糖化酶是糖苷水解酶(Glycoside hydrolase)的一种。一般糖苷水解酶由催化域、连接域及结合域组成。根据这5个结构域的位置关系,真菌糖化酶属于糖苷水解酶的第15族,以别于第13族的α-淀粉酶及第14族的β-淀粉酶。

黑曲霉糖化酶有型Ⅰ(GAⅠ)和Ⅱ型(GAⅡ)2种类型。型糖化酶由3个功能区组成,即催化域(Catalytic domain,CD)、淀粉结合域(Starch binding domain,SBD)及用于连接CD与SBD的O-糖基化连接域(O-glycosylation connected domain)。黑曲霉Ⅰ型糖化酶CD为N端的1~470残基,Mr为55000;SBD为C端的509~616残基,Mr为12000。GAⅠ经过限制性水解可转化为GAⅡ,GAⅡ缺少SBD,少数GAⅡ甚至缺少O-糖基化连接域。

2.2催化域的结构及催化机制

泡盛曲霉X100的糖化酶CD中含有13股α-螺旋,除α-螺旋外11均参与折叠成“桶”状(α/α)6结构,桶的核心为一个口袋结构,催化中心位于其中,α-螺旋1、3、5、7、9和11位于桶状结构的表面,α-螺旋2、4、6、8、10和13位于桶状结构的内部。黑曲霉及子囊菌酵母糖化酶CD的构型与泡盛曲霉X100的CD构型基本相似,但子囊菌酵母CD含有X100股CD螺旋,其中的12股α-螺旋形成与泡盛曲霉、黑曲霉CD类似(α/α)6结构。

Sauer[5]等认为黑曲霉糖化酶水解α-1,4-糖苷键的机制是典型的酸碱催化,Glu179和Glu400分别为催化中心的质子供体和质子受体,Glu179提供的质子传递给淀粉链中易断裂键的糖苷氧上,形成含氧碳正离子,在Glu400协助下接受水的亲核攻击而使糖苷键断裂(图1)。同时,使水解产生的α-D(+)-葡萄糖变成β-D(+)-构型。

图1黑曲霉糖化酶催化过程中的电子传递路径

2.3淀粉结合域的结构及结合淀粉的分子机制

糖苷水解酶的底物结合域,又称多聚糖结合域(Polysaccharide binding domain,PBD)[6],在不同的酶中,PBD有不同的名称。在淀粉酶中,称为淀粉结合域(Starch binding domain,SBD)。PBD对酶的功能有重要作用,如果PBD 缺失,酶水解可溶性底物的速率不变,但水解非水溶性底物的速率大大降低,如GAⅡ(缺少SBD)水解非可溶性淀粉的速率只有GAⅠ的1/25。

SBD上有2个结合位点(位点1和位点2),可同时结合2分子的底物。Sorimachi等以淀粉类似物β-环式糊精(β-cyclodextrin,βCD)为底物,发现βCD 的非极性面结合到位点1和位点2的特定氨基酸的芳香环上,且该2位点的氨基酸残基是保守的。正常情况下淀粉颗粒中的淀粉链之间是相互平行的,而结合在SBD的2个位点上的2条淀粉链的方向几乎是相互垂直的。由此可以推断,SBD 扭转了淀粉链的方向,使更多的底物向催化域中心靠近。

2.4连接域的结构

糖化酶连接域起连接CD和SBD的作用,该结构域一般被O-糖基化修饰[6]。来自不同真菌的糖化酶尽管催化域和SBD的氨基酸序列有较大相似性,但在O-糖基化区域上可变性较大。泡盛曲霉GAⅠ连接域的分子动力学模型指出,在生物活性条件下,甘露糖比半乳糖更容易以O-连接方式连接到连接域的Ser和Thr 残基上,平均每个Ser和Thr残基上连有5个甘露糖,在pH4.5、57℃条件下该结构域的长度为9.5nm。

3糖化酶的理化性质

3.1糖化酶的热稳定性和pH值稳定性

工业上应用的糖化酶都是利用它的热稳定性,因为到目前为止还没有理想的常温水解生淀粉的糖化酶产品。筛选热稳定的糖化酶生产菌株是世界范围的研究课题。Fogarty曾报道Aspergiluss niger IMDCC No.1203糖化酶活性最高温度为70℃。A.niger糖化酶在NaBH3CN存在可以与高碘酸氧化葡萄糖T70结合,形成一种复合体,这种复合体比天然的酶更具热稳定性。70℃,18%麦芽糊精条件下,复合体的酶活可达到天然酶活的二倍。Fogarty认为肽链中的氨基基团通过改变氨基的功能,然后与氧化多糖结合,以增强它的热稳定性。α-环状糊精(10Ommol/L)在60℃下,可使糖化酶的稳定性提高。但在低温条件下(30℃和40℃)作用不明显。β和γ环状糊精及其它糖类对糖化酶的稳定性影响较小。α-环状糊精对酶的热稳定性影响的机理还有待进一步研究[7]。

细菌产生的糖化酶耐高温的性能优于真菌,Ctosrridiu,rhermodro-sufurieum 糖化酶是目前已报道的糖化酶中耐热温度最高的酶,在50%淀粉溶液中70℃下酶完全稳定。即使在85℃下处理1h其酶活性仍能保持50%,而且这种酶不受Ca2+、EDTA和α-、β-、γ-环状糊精的影响。一般糖化酶都具有较宽的pH适应范围,但最适pH多为4.5-6.0。Fogartyl报道A.niger IMDC No.1203产生的糖化酶pH稳定范围2.0~11.0。Candida tsukubaensis糖化酶pH范围2.4-4.8。

3.2糖化酶的底物亲和性

糖化酶是将麦芽糖一糊精转化为D-葡萄糖[8],底物的水解速率主要受底物分子的大小及结构的影响,同时也受水解碳链序列中下一个键的影响。A.niger糖化酶对淀粉、麦芽三糖和麦芽糖三种底物的相对亲和性分别为100%、68%和31%。碳链越长亲和性越大,它的最大反应速度是随着底物碳链的增长而增加的,呈线性变化。Fogartyl的研究表明糖化酶水解麦芽糖的能力是异麦芽糖的100倍。6-α-葡萄糖基麦芽糖的水解速率仅为麦芽糖的45%,这表明邻近α-1,4链的α-l,6糖苷键比独立的α-1,6链更易被打开。

4糖化酶在实际应用中的问题及拟解决途径

尽管糖化酶在工业生产中价值很大,对其基础与应用研究也取得了长足进展,但仍有许多问题尚待解决。这些问题的存在严重影响着糖化酶的进一步开发,甚至成为发展的瓶颈。

4.1水解α-1,6-糖苷键的性能差

生产中使用的原料淀粉一般是直链淀粉和支链淀粉的混合物,由于其水解α-1,6-糖苷键的性能差,因此产物中含有异麦芽糖(为葡萄糖二聚体,2个葡萄糖之间以α-1,6-糖苷键相连),从而降低其产量及纯度。解决这个问题的方法是添加高效水解α-1,6-糖苷键的普鲁兰酶,但实际使用中发现很难找到二者共同的最适pH值和温度,因而使用这2种酶共同作用仅使葡萄糖产量从94.5%提高到95.5%,成效低微。

大多数菌株来源的糖化酶水解α-1,4-糖苷键的活力是水解α-1,6-糖苷键活力的500-1000倍,但来自Hormoconis 的糖化酶水解α-1,4-糖苷键的活力只比水解α-1,6-糖苷键的高36倍[9]。结构比较发现,糖化酶CD的回环3和回环5与大多数糖化酶的很不相同,改变回环3和回环5结构,其重组酶的催化活力没有降低,但降低了酶对糖苷键选择的特异性。若单独突变2个回环结构中的一个,将会降低酶的水解活力。糖化酶这种性质的改变,可以为我们扩展糖化工业的原料,如仅含α-1,6-糖苷键的寡聚异麦芽糖和潘糖,可以降低对底物的纯度限制,提高葡萄糖产量,对工业生产有重要意义。

4.2水解特异性低

糖化酶除能高效降解α-1,4-糖苷键外,还可以以非常低的速率降解α-1,2-、α-1,3-、α-1,6-糖苷键。作为其逆反应,糖化酶也可以重新形成这些键,合成以α-糖苷键相连的葡萄糖二聚体、三聚体及四聚体。淀粉在降解过程中需要相当高的浓度(32%),其产物葡萄糖的浓度也非常高(最高达95%)。如此高浓度的葡萄糖使得其逆反应加快,产生含α-1,6-糖苷键的异麦芽糖。由此可见,提高糖化酶水解特异性,减弱糖化酶逆反应可以通过基因工程的手段来实现。在生产中,解

决这一问题的另一种方法是平衡酶的计量,控制反应温度及反应时间,因为在反应后期,酶的热不稳定性导致酶活的丧失,使得逆反应减弱[10]。

4.3热稳定性不够

在工业生产中,淀粉液化、糖化需要很高的温度,但酶在长时间高温条件下易失去活性,使反应速率下降,因此人们正试图通过各种方法降低淀粉液化和糖化温度,同时通过生物学手段提高糖化酶的热稳定性。试验发现催化域中的α-螺旋1和2间的回环结构对糖化酶热稳定性及底物选择性影响很大,同时控制糖化酶不可逆热敏性,防止糖化酶发生热变性。研究指出该回环位于催化域的440-471残基,是一段高度O-糖基化的区域。Liu[11]等通过定点诱变的方法改变其个别氨基酸残基(其中一个氨基酸位于与热敏有关的一段O-糖基化区域),增加了催化域的热稳定性;替换部分催化域外围回环区的一段易引起热不稳定的氨基酸残基,拉近该结构与剩余催化域的空间距离,维持酶的折叠状态,可提高酶的热稳定性。同时,也有人利用定点突变技术取代其中的某个氨基酸,如α-螺旋中的Gly或Asn-Gly序列中的Asn,均在一定程度上提高了酶的热稳定性。

4.4pH稳定性低

糖化酶对酸碱环境的适应性取决于催化基团的解离,这种解离受微环境的影响。Fang[12]等认为泡盛曲霉和黑曲霉糖化酶Glu400的极性、电荷分布及与Glu400形成的氢键等影响着酶的最适pH值,他们利用定点突变技术将Ser411突变为Gly411,去除了Ser411和Glu400之间的氢键,则提高了酶的最适pH值。因此尽管目前的糖化酶对酸碱的适应性较低,但通过酶学改造是可以改善的。

4.5解决途径

针对上述问题,解决的途径也许很多,包括工业流程的改进等[13]。我们仅从酶结构和功能的角度提出如下几条途径。继续利用常规方法选育高产和高活力菌株我国是糖化酶制剂的生产和消费大国,生产酶制剂的菌种丰富,研究队伍强大且相对稳定,常规的物理和化学方法成效显著,不能忽略。加强基础理论研究从本质上说,酶学特性是受其结构决定的,因此,继续加强糖化酶的基础理论研究,如挖掘新的基因资源、阐明酶的结构、了解基因的特性等,对改善糖化酶特性具有重要指导作用。将新的分子生物学技术应用于菌株选育研究中如定点突变技术、定向进化技术等。常规的物理和化学选育方法尽管有一定成效,但周期长,且因突变范围有限,难以大幅度提高酶的特性。定点突变能大幅度改善酶特性,但它是理性的,需要较强的结构F功能方面的研究基础,因此应用上受到一定程度的限制。相反,定向进化是非理性的,它利用DNA重组或扩增过程中的错误配对使基因的碱基发生突变,再通过定向筛选在短时间内获得需要的新基因、新蛋白,甚至新物种,在改造酶活力、底物特异性、酶对环境的适应性、蛋白功能等方面取得了明显的效果,进化的酶分子特性与对照组相比提高了数百倍、甚至数千倍,最新的报道显示利用此技术改造的天冬氨酸转氨酶的催化效率提高了2.1×106倍,因此定向进化技术是高效改造糖化酶特性的重要技术,将为糖化酶的研究提供更广阔的空间。

5糖化酶的应用及研究现状

糖化酶在工业生产中的应用非常广泛。在酒精工业中,糖化酶制剂可代替自

制麸曲,简化生产工艺,提高生产效率。在淀粉糖工业中,利用糖化酶水解淀粉的高度专一性,避免无机酸水解淀粉糖苷键的随机性,控制糖浆产品的糖分组成,提高产品纯度,克服酸水解时对生产设备的腐蚀[14]。在干啤酒酿造过程中,可提高麦汁中可发酵性糖的含量。在白酒和曲酒生产中,以糖化酶代替酒曲,可以提高出酒率,降低粮耗,改善酒的口味,提高质量8:9。在味精、柠檬酸等生产过程中,首先利用淀粉酶、糖化酶将其主要原料淀粉转化成低分子量糖类,再经发酵得到谷氨酸和柠檬酸。因此,糖化酶在轻工、食品、医药、发酵等行业中具有广泛的应用价值,受到国内外学者的高度重视。随着研究的深入,对其酶学结构、作用机理、结构+功能相关性等问题有了一定的了解,同时有人将这些研究成果应用于菌种选育中。本文在总结糖化酶有关研究成果基础上,重点对其结构+功能关系的研究进展做一综述,并从这一角度出发,对当前生产中存在的主要问题提出了拟解决途径[15]。

我国对糖化酶的研究已有很大进展,管汉成等从A.niger突变菌株中纯化了水解生淀粉的Gl和即不为生淀粉吸咐又不水解生淀粉的GⅡ,并对其性质进行了研究。方善康等也从A.niger中纯化了三种组分的糖化酶,它们均为酸性糖蛋白。我们实验室于1993年开展嗜热真菌的研究,并从Thermomyces Lanuginosus 中纯化了α-淀粉酶及糖化酶。在热和酸碱稳定性上T. Lanuginosus糖化酶均优于其它霉菌产生的糖化酶。以上研究对于深人了解糖化酶的作用机理,分析其结构与功能的关系是非常必要的。近年来国内已开始借用分子生物学手段对糖化酶的基因克隆、转化、表达进行了系列研究。唐国敏等从A.niger糖化酶高产菌株中克隆了全长的糖化酶cDNA,并进行了序列分析。随后又将合成的糖化酶cDNA,经5’、3’端改造,克隆到酵母质粒YFD18上,转化酿酒酵母,并能有效地分泌有功能的糖化酶到胞外,罗进贤等以噬菌体λgt10DNA为载体,构建了黑曲霉3758的cDNA文库,用编码黑曲霉葡萄糖淀粉酶329-418位氨基酸的DNA序列(456bP)作为探针从所建的文库中筛选出葡萄糖淀粉酶cDNA。克隆的2.1kb片段含有5’端非编码区,编码葡萄糖淀粉酶的结构基因及3’端的非编码区。克隆的cDNA片段在表达载体又λgt11中得到表达。另有将地衣芽抱杆菌α-淀粉酶基因及黑曲霉糖化酶cDNA共同重组于大肠杆菌一酵母穿梭质粒中,然后转化酿酒酵母,在酵母MF-21因子及磷酸甘油酸激酶基因的启动子和终止信号控制下,糖化酶能获得高的表达,并向胞外分泌,重组质粒具有良好的稳定性。

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生理盐水与葡萄糖的选择

[转]用生理盐水还是葡萄糖配-葡萄 糖生理盐水 时间:2011-03-28 04:44:42 来源:网友提供 简介:抗生素用生理盐水还是葡萄糖配,有区别吗?大部份用生理盐水好,但也有的要用葡萄糖.由于大多抗生素在酸性环境下会分解,导致药物失效甚至是致敏源增多。一:用糖水还是用盐水要根据病人的具体情况而定.1:根据病人的原发病 正文: 抗生素用生理盐水还是葡萄糖配,有区别吗? 大部份用生理盐水好,但也有的要用葡萄糖.由于大多抗生素在酸性环境下会分解,导致药物失效甚至是致敏源增多。 一: 用糖水还是用盐水要根据病人的具体情况而定. 1: 根据病人的原发病及其并发症而定: (1)假如病人有高血压,冠心病,及心功能不好,应减少盐水的摄进,以减轻心脏负担.(2)假如病人有糖尿病但心肾功能尚可,可以用盐水,但用糖时可加胰岛素兑调.(3).如病人肾功能不好,要减少钠水的摄进,减轻钠水储溜. 2: 根据病人的化验结果.(1)如电解质结果.看是否有低钠血症,则给予盐水,反之用糖.(2)根据心肌酶等评测心功能,来决定盐糖的选择. 3: 配液有的药物溶于糖或盐其效能会好点,这要根据药物说明书选则糖盐. 4: 如病人休克,应先给于盐水补充血容量再给于糖补能. 5: 盐水主要用于电解质的调节而糖主要作为能量选用时要首先想到这点. 总之,选择时要慎重,尤其是呼吸科,老年病人多,不同程度存在心功能不好,糖尿病,在选盐时要谨慎,选糖时考虑是否加用胰岛素。 二: 溶媒的选择主要还是从抗生素的稳定性方面考虑 1: 溶媒的选择主要还是从抗生素的稳定性方面考虑的。 在制剂中,葡萄糖在生产过程中需加进盐酸,成品溶液PH多为3左右,而生理盐水稍高,一般为4~5。 β-内酰胺类在近中性(PH=6~7)溶液中较为稳定,酸性或碱性溶液均易使β-内酰胺环开环,失往抗菌活性,故应选盐做溶媒。

黑曲霉葡萄糖氧化酶基因的原核表达及其蛋白产物的Western_blot分析

收稿日期:2008-12-25 基金项目:内蒙古自治区优秀学科带头人计划项目(20050802) 作者简介:安玉麟(1954-),男,内蒙古土默特右旗人,研究员,硕士生导师,主要从事作物栽培、育种研究工作。 黑曲霉葡萄糖氧化酶基因的原核表达及 其蛋白产物的Western 2blot 分析 安玉麟1,孙瑞芬1,张鹤龄2,郭树春1,闫素丽3 (1.内蒙古农牧业科学院生物技术中心,内蒙古呼和浩特 010031;2.内蒙古大学生命 科学学院,内蒙古呼和浩特 010021;3.内蒙古农业大学农学院,内蒙古呼和浩特 010019) 摘要:为进一步研究黑曲酶中国株3.758葡萄糖氧化酶(G OD )在大肠杆菌中的表达水平和条件,将黑曲霉中国株 3.758的葡萄糖氧化酶(G OD )基因定向克隆于原核表达载体pET 211a 上,构建了融合表达的重组质粒pET/G O ,转化E.coli BL21(DE3)plysS ,用IPTG 诱导,超声波粉碎细菌细胞,S DS 2PAGE 电泳检测,G OD 基因获得了表达,表达的融合 蛋白相对分子质量为66.5kDa 。用市售葡萄糖氧化酶免疫家兔获得抗血清,酶联法(E LIS A )测定其效价为106,West 2 ern 2blot 分析证明表达的融合蛋白与兔抗G OD 血清有较强的特异性,为黑曲霉3.758葡萄糖氧化酶(G OD )抗体的制备 奠定了基础。 关键词:黑曲霉3.758;葡萄糖氧化酶基因;融合表达;抗血清;E LIS A ;Western 2blot 中图分类号:T Q920.1 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2009)04-0084-04 Prokaryotic Expression and Western 2blot Analysis of G lucose Oxidase G ene from Aspergillus niger AN Y u 2lin 1,S UN Rui 2fen 1,ZHANG He 2ling 2,G UO Shu 2chun 1,Y AN Su 2li 3 (1.Biotechnology Research Center ,Inner M ong olia Academy of Agriculture and Husbundary Sciences ,Huhhot 010031,China ;2.C ollege of Life Science ,Inner M ong olia University ,Huhhot 010021,China ;3.Agricultural C ollege of Inner M ong olia Agricultural University ,Huhhot 010019,China )Abstract :In order to further study expressed level and condition of G lucose oxidase (G OD )from Aspergillus niger 31758in E.coli ,the coding region of G OD from A.niger 3.758was inserted into the prokary otic expression vector pET 2 11a ,and the recombinant plasmid was trans formed into E.coli BL21(DE3)plysS.The result of S DS 2PAGE showed that the G OD gene was expressed by IPTG induction ,and the m olecular weight of the fusion protein was about 66.5kDa.An 2tiserum was produced in rabbit immunized with commercial G OD ,and E LIS A analysis proved that the titer of this antibody was 106.The Western 2blotting result confirmed that the antibody reacted specifically to the expressed fusion protein.The study established basis for preparation of G OD antibody from Aspergillus niger 3.758. K ey w ords :Aspergillus niger 3.758;G lucose oxidase gene ;Fusion expression ;Antiserum ;E LIS A ;Western 2blot 葡萄糖氧化酶(β2D 2glucose :oxygen 12oxidoreduc 2tase EC1.1.3.4,简称G OD ),催化β2D 葡萄糖氧化生 成δ2葡萄糖酸酯和O 2,O 2被还原生成H 2O 2(β2D 2glu 2cose +O 2→glucose 2δ2lactone +H 2O 2)[1]。G OD 的活性最早是1928年由Muller 在黑曲霉的抽提物中发现 的,后来在黑曲霉[2,3]和青霉[4]中都纯化到了G OD 。现已从几种微生物中得到了G OD ,但从黑曲霉中得到的G OD 活性最强。目前G OD 已在临床检测、食 品工业、生物传感器、有机酸生产及抗真菌病转基因研究等方面得到广泛应用[5],而且编码G OD 的基因 已从不同的真菌菌株中分离、克隆。Frederick 等[1]和Whittington 等[6]将来自黑曲霉的G OD 基因成功地重组到酵母中,获得了具有生物活性的酿酒酵母G OD 。Witt 等[7]等在大肠杆菌中表达了青霉G OD 。国内周亚凤等[8]也在酵母中高效表达了黑曲霉G OD 。母敬郁等[9] 利用高表达分泌纤维素酶的真菌 华北农学报?2009,24(4):84287

黑曲霉发酵生产α-淀粉酶微生物实验报告

黑曲霉发酵生产α-淀粉酶 前言: α-淀粉酶能随机地作用于淀粉的非还原端,生成麦芽糖、麦芽三糖、糊精等还原糖,所得产物的还原性末端葡萄糖单位碳原子为α构型,同时该酶能使淀粉浆的粘度下降,因此又称为液化酶。耐酸性α-淀粉酶是在酸性条件下水解淀粉的酶类,其最适pH在4.0左右。自从日本研究者Y asujiMinoda等人用黑曲霉生产耐酸性α-淀粉酶以来,各国都对耐酸性α-淀粉酶进行了研究。 通过黑曲霉发酵生产α-淀粉酶的实验过程,熟悉发酵罐的构造和使用方法。初步了解发酵生产的原理和常规发酵参数的检测方法。整个实验按照“菌种的培养空消实消接种发酵放罐”的发酵过程进行。在整个发酵的过程中,每隔6h取一次发酵液样品检测其pH值、酶活、残糖量及生物量四个生理指标。最后将所测数据进行整理、分析,可以得出整个发酵过程各物质的生成和消耗的变化规律以及如何调整培养条件来提高发酵生产的效率,对大工业生产具有重要的指导意义。 正文: 一、实验目的 1.了解发酵罐的几大系统组成,即空气系统、蒸汽系统、补料系统、进出料系统、温度系统、在线控制系统。 2.掌握发酵罐空消的具体方法及步骤 3.掌握发酵罐进料及实消的具体方法及步骤 4.掌握发酵罐各系统的控制操作方法 二、实验原理 1.蒸汽系统: 蒸汽发生器:主要用于灭菌,分为自动加水和手动加水两种方式。 2.温度系统: (1) 夹套升温:蒸汽通入夹套。 (2) 夹套降温:冷水通入夹套,下进水,上出水。 (3) 发酵过程自动控温系统 3.空气系统: 空气除菌设备:空压机贮气罐油水分离器空气流量计空气过滤器发酵罐 4.补料系统:补加培养基、消泡剂、酸碱等。 5.在线控制系统

淀粉酶

一、淀粉 ?1、淀粉的性状及组成 ?淀粉为白色无定形结晶粉末 ?形状有圆形、椭圆形和多角形三种 ?一般含水分高、蛋白质少的植物的淀粉颗粒比较大些,多成圆形或椭圆形,如马铃薯、木薯等。 淀粉的性状及组成 ?碳44.4%,氢6.2%,氧49.4% ?分为直链淀粉和支链淀粉 ?普通谷类和薯类淀粉含直链淀粉17%~27%,其余为支链淀粉; ?而粘高粱和糯米等则不合直链淀粉,全部为支链淀粉。 ?直链淀粉聚合度约100~6000之间 ?遇碘反应是纯蓝色 淀粉的性状及组成 ?支链淀粉是由多个较短的α-1,4糖苷键直链结合而成。每2个短直链之间的连接为α-1,6糖苷键。 ?聚合度约1000~3000,000之间,一般在6000以上。 ?遇碘呈紫红色反应。 2、淀粉的特性 ?糊化:淀粉在热水中能吸收水分而膨胀,最后淀粉粒破裂,淀粉分子溶解于水中形成带有粘性的淀粉糊。 ?第一阶段:淀粉缓慢地可逆地吸收水分 ?第二阶段:当温度升到大约65℃时,淀粉颗粒经过不可逆地突然很快地吸收大量水分后膨胀,粘度增加很大。 ?第三阶段:当温度继续升高,淀粉颗粒变成无形空囊,可溶性淀粉浸出,成为半透明的均质胶体。 3、酶解法 酶解法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。 酶解法可分为两步: 第一步,利用α-淀粉酶将淀粉液化; 第二步,利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解转化为葡萄糖。生产上这两步分别称为液化和糖化。由于在该过程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法或多酶法。 ?优点:1、酶解法是在酶的作用下进行的,反应条件较温和,不需要耐高温高压或酸腐蚀的设备; ?2、酶作为催化剂的特点是专一性强,副反应少,故水解糖液纯度高,淀粉转化率高; ?3、可在较高的淀粉乳浓度下水解。 ?4、酸解法一般使用10-12Bx(含18%--20%淀粉)的淀粉乳,而酶解法可用20—23Bx (含34%--40%淀粉)的淀粉乳,并且可以采用粗原料。 ?5、用酶解法制得的糖液较纯净、颜色浅、无苦味、质量高,有利于糖液的充分利用。 ?6、双酶法工艺同样适用于大米或粗淀粉原料,可避免淀粉在加工过程中的大量流失,减少粮食消耗。 缺点:酶解法反应时间较长,设备要求较多,且酶是蛋白质,易引起糖液过滤困难。当然,随着酶制剂生产及应用技术的提高,酶解法制糖将逐渐取代酸解法制糖。 葡萄糖的分解反应 葡萄糖(失水)5`-羟甲基糠醛+甲酸

淀粉酶,糖化酶

糖化酶 糖化酶Gluco-Amylase 又称葡萄糖淀粉酶(EC3.2.1.3),是以黑曲霉变异菌株经发酵制得的高效生物催化剂。糖化酶能在常温条件下将淀粉分子的a-1.4和a-1.6糖苷键切开,而使淀粉转化为葡萄糖。凡是以淀粉为原料又需糖化的生产过程,均可使用糖化酶以其提高淀粉糖化收率。不含转苷酶将具有极高的转化率。其系列产品有固体和液体两种类型,适用于淀粉糖、酒精、酿造、味精、葡萄糖、有机酸和抗菌素等工业. 一、产品特性:1、作用方式:糖化酶又称葡萄糖淀粉酶,它能从淀粉分子的非还原性末端水解a—1,4葡萄糖苷糖,生产葡萄糖,也能缓慢水解a—1,6葡萄糖苷键,转化为葡萄糖. 2、热稳定性:在60℃下较为稳定,最适作用温度58—60℃. 3、最适作用:PH4.0—4.5 4、产品质量符合QB1805.2—93标准. 二、产品规格. 项目指标固体糖化酶液体糖化酶外观黄褐色粉末褐色液体酶活力5万、10万、15万10万、15万水份(%)≤8 细度(目)80%通过40目酶存活率半年不低于标定酶活三个月不低于标定酶活 三、酶活力定义:1克酶粉或1ml酶液于40℃PH4.6条件下,1小时分解可溶性淀粉产生1mg 葡萄糖的酶量为1个酶活单位。 四、应用参考 酒精工业:原料经中温蒸煮冷却到58—60℃,加糖化酶,参考用量为80—200单位/克原料,保温30—60分钟,冷却至30℃左右发酵。 淀粉糖工业:原料经液化后,调PH到4.2—4.5,冷却到58—60℃,加糖化酶,参考用量为100—300单位/克原料,保温糖化24—48小时。 啤酒行业:生产“干啤酒”时,在糖化或发酵前加入糖化酶,可以提高发酵度。 酿造工业:在白酒、黄酒、曲酒等酒类生产中,以酶代曲,可以提高出酒率,也普遍用于食醋工业。其他工业:在味精、抗菌素等其他工业应用时,淀粉液化后冷却到60℃,调PH4.2—4.5,加糖化酶。参考用量100—300单位/克原料。 淀粉酶 生物学 中文名称:淀粉酶

淀粉酶及其应用

淀粉酶及其应用 0 引言 淀粉酶分布非常广泛,是人们经常研究的一种酶。从纺织工业到废水处理,这些酶都有不同规模的应用。 淀粉酶是淀粉降解酶。它们广泛存在于微生物、植物和动物体中。它们将淀粉及相关的聚合物分解为带有具体淀粉分解酶特征的产品。最初,淀粉酶一词用来指可以水解直链淀粉、支链淀粉、肝糖及其降解产品中α-1,4-糖苷键的酶(本菲尔德(Bernfeld),1955年;费希尔(Fisher)和斯坦(Stein),1960年;迈拜克(Myrback)和纽慕勒(Neumuller),1950年)。它们水解相邻葡萄糖单体之间的键,产生带有具体用酶特征的产品。 近年来,人们发现了很多与淀粉及相关多糖结构降解有关的新型酶,并对其进行了研究(鲍伊(Boyer)和英格尔(Ingle),1972年;博诺考尔(Buonocore)等人,1976年;格里芬(Griffin)和福格蒂(Fogarty),1973年;福格蒂(Fogarty)和格里芬(Griffin),1975年)。 (1)有一些微生物源可以劈开这些结构中的α-1,4或α-1,4和/或α-1,6键,人们将现在已经或将来可能对这些微生物源工业化生产有重大影响的酶分为六种(福格蒂(Fogarty)和凯利(Kelly),1979年)。 (2)水解α-1,4键和绕过α-1,6键的酶,比如α-淀粉酶(内作用淀粉酶)。 (3)水解α-1,4键,但不能绕过α-1,6键的酶,比如β-淀粉酶(把麦芽糖当作一个重要的终端产品来生产的外作用淀粉酶)。 (4)水解α-1,4和α-1,6键的酶,比如淀粉葡糖苷酶(葡萄糖淀粉酶)和外作用淀粉酶。 (5)仅水解α-1,6键的酶,比如支链淀粉酶和其它一些脱支酶。 (6)优先水解其它酶对直链淀粉和支链淀粉所起的作用产生的短链低聚糖中α-1,4键的酶,比如α-葡萄糖苷酶。 (7)将淀粉水解为一连串非还原环状口葡糖基聚合物,称为环糊精或塞查丁格(Sachardinger)糊精的酶,比如浸麻芽孢杆菌(Bacillus macerans)淀粉酶(环糊精生成酶)。 1 淀粉 在描述淀粉分解酶的作用方式和性质前,有必要来讨论一下这种天然基一一淀粉的特性。淀粉是所有高等植物中主要储备碳水化合物的。在有些植物中,淀粉占整个未干植物的70%。淀粉是不溶于水的细小颗粒。这些颗粒的大小和形状常常由植物母体决定,具有植物品种的特征。当把淀粉颗粒置于水中加热时,颗粒中的连接氢键变弱,颗粒开始膨胀、凝胶化。最终,它们根据多糖的浓度或形成糊状物或形成弥散现象。淀粉来自于植物,比如玉米、小麦、高梁、稻米的种子,或木薯、马铃薯、竹芋的茎根,或来自于西谷椰子的木髓。玉 米是淀粉的主要商业原料,通过湿磨生产工艺便可获得商品淀粉(博考特(Berkhout),1976年)。直链淀粉和支链淀粉的特性见表1。 表1直链淀粉和支链淀粉的比较 性质 直链淀粉 支链淀粉 基本结构 基本直线 分岔 在水溶液中稳定性 回生 稳定 聚合度 C.103 C.104~105 平均链长 C.103 C.20~25 β淀粉酶水解 87% 54%

大麦_淀粉酶和黑曲霉糖化酶在酿酒酵母中的表达和分泌

大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶在 酿酒酵母中的表达和分泌 3罗进贤 李政海 李文清 (中山大学生物化学系及生物工程中心,广州510275) 摘要 将大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶cDNA 重组进同一大肠杆菌2酵母穿梭质粒构建含双基因的表达分泌载体pMA G 15.用原生质体转化法将pMA G 15引入酿酒酵母(S.cerevisiae GRF18),在酵母P GK 基因的启动子和转录终止信号及本身的信号序列的调控下,实现大麦α2淀粉酶和糖化酶的高效表达,99%以上的酶活力分泌至培养基中.构建的酿酒酵母菌株GRF18(pMA G 15)在含15%可溶性淀粉的培养基中,培养47h 能水解99%的淀粉,并能发酵产生酒精. 关键词 大麦α2淀粉酶 黑曲霉糖化酶 酿酒酵母 表达和分泌 酿酒酵母是酿酒工业、酒精和单细胞蛋白的生产菌,但由于其不具有淀粉水解酶的活力不能发酵淀粉.发酵前淀粉需先经过蒸煮、液化、糖化等工序变成葡萄糖后才能被利用.从80年代中期开始将各种来源的α2淀粉酶和糖化酶基因分别克隆进酿酒酵母,构建能分解淀粉的酵母菌株[1~5].只是由于构建菌株的酶活力不高,降解淀粉的速率较慢还不能用于生产.我们曾将地衣芽孢杆菌α2淀粉酶基因及黑曲霉糖化酶G AI 的cDNA 分别或同时转入酿酒酵母获得表达和分泌[6~9],其中含α2淀粉酶和糖化酶双基因的酿酒酵母GRF18(YEpMA G 27),酶的表达和分泌水平都很高,但淀粉水解的速率仍较低.本文报道用酶学性质与黑曲霉糖化酶比较接近的大麦α2淀粉酶取代细菌α2淀粉酶,构建含大麦α2淀粉酶和黑曲霉糖化酶双基因的酿酒酵母工程菌,实现α2淀粉酶和糖化酶的高表达和分泌,获得能快速分解淀粉的酵母工程菌. 1 材料和方法 111 材料 11111 菌株与质粒 本研究所用菌株与质粒如表1,其中pBAL 27是含大麦α2淀粉酶基因的大肠杆菌2酵母穿梭质粒,pMA G 69为含黑曲霉糖化酶G AI cDNA 的大肠杆菌2酵母穿梭质粒. 11112 培养基 大肠杆菌培养和转化用LB 培养基,酵母的培养和转化使用的YPD , 1996209208收稿,1996211205收修改稿 3广东省自然科学基金资助项目 中国科学 (C 辑) 第28卷 第1期SCIENCE IN CHINA (Series C )  1998年2月

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

高中生物常见酶

1. 淀粉酶:作用是催化淀粉水解为麦芽糖。按其产生部位分为唾液淀粉酶、胰淀粉酶、肠淀粉酶和植物淀粉酶。 2. 麦芽糖酶:作用是催化麦芽糖水解成葡萄糖,主要分布在发芽的大麦中。 3. 蔗糖酶:作用是催化蔗糖水解成葡萄糖和果糖,主要分布在甘蔗等生物体内。 4. 脂肪酶:作用是催化脂肪水解为脂肪酸和甘油。在动物体内分为胰脂肪酶和肠脂肪酶等。在动物的胰液、血浆和植物的种子中均有分布。 5. 蛋白酶:作用是催化蛋白质水解为短肽。在动物体内分为胰蛋白酶和胃蛋白酶等。在动物的胰液、胃液,植物组织和微生物中都有分布。 6. 纤维素酶:作用是催化纤维素水解成葡萄糖。在真菌、细菌和高等植物中含有。 7. 谷丙转氨酶:简称GPT,其主要作用是催化谷氨酸和内酮酸之间的氨基转换作用。它在肝脏中活力最大,常作为诊断是否患肝炎等疾病的一项重要指标。 8. 过氧化氢酶:广泛存在于动植物细胞及一些微生物中,主要作用是分解过氧化氢,防止过氧化氢积累而危害细胞。 9. 酪氨酸酶:存在于人体的皮肤、毛皮等处的细胞中,能将酪氨酸转变为黑色素。 10. 谷氨酸脱氢酶:催化谷氨酸氧化脱氢,生成酮戊二酸。存在于大多数细胞的线粒体中,主要参与氨基酸的脱氨基作用和氨基转换作用。 11. 解旋酶:在DNA复制时,首先要将两条链解开形成单链,此过程依赖于DNA 解旋酶。 12. 限制性内切酶:能识别双链DNA中特定的碱基序列的核酸剪切酶,常在DNA 两条链上交错切割产生黏性末端,是基因工程中的“剪刀”。

13. DNA连接酶:使相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,以封闭DNA分子中的切口,是基因工程中的“针线”。 14. 逆转录酶:能以RNA为模板,合成DNA,存在于某些RNA病毒和癌细胞中。 15. 溶菌酶:广泛存在于动植物、微生物及其分泌物中,能溶解细菌细胞壁中的多糖,可使细菌失活。还可激活白细胞的吞噬功能,增强机体抵抗力。 16. 固氮酶:能使大气中的氮还原为氨,由两种含金属的蛋白质组成,一种为铁蛋白,另一种为钼铁蛋白。根瘤菌、蓝藻和土壤中各种固氮菌中都含有此酶。

β-淀粉酶

β-淀粉酶 淀粉酶是水解淀粉和糖原酶类的统称,按水解淀粉方式不同,淀粉酶可分为α- 淀粉酶、β-淀粉酶、脱枝酶及葡萄糖淀粉酶4 大类.按照结构的差异,又可将其分为α、β型两大类.β-淀粉酶是一种外切酶,其作用于淀粉时,从α- 1,4糖苷键的非还原性末端顺次切下一个麦芽糖单位,产物为麦芽糖和大分子的β-界限糊精.因为该酶作用于底物时,发生沃尔登转化(Waldeninversion),使产物由α型变为β型麦芽糖,释放的β-麦芽糖在C1位上有一个自由H基,为β型,故名β-淀粉酶.近年来,β-淀粉酶的研究引起了酶制剂行业的广泛关注.本文对β-淀粉酶的来源、性质、分离纯化及应用等方面的研究进展进行了综述,最后对β-淀粉酶在酶制剂行业的研究及应用进行了展望。 一、来源 β—淀粉酶广泛存在于大麦、小麦甘薯、大豆等高等植物中,目前商品β—淀粉酶绝大部份均是从植物中提取的,芽孢杆菌β—淀粉酶生产量极低。很多微生物通过发酵能产生β-淀粉酶,如蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、假单胞菌等.但通过微生物发酵生产的β-淀粉酶耐热性差,且成本较高,要达到工业化生产还需一定距离.植物中β-淀粉酶酶活力高、耐热性好、作用 pH 范围较广,适合于高麦芽糖浆的生产要求.植物体中的β-淀粉酶主要存在于质体内,而在其他亚细胞区域内β-淀粉酶的分布都较少.甘薯

在自然栽培的条件下,只有块根中存在β-淀粉酶,其余的部位几乎检测不出β-淀粉酶的存在,但是只有存在于质体外的β-淀粉酶才具备活性.Zieglar认为β-淀粉酶在液泡中也有所分布,并且在多糖代谢中起到作用.单子叶植物中β-淀粉酶存在于胚乳细胞中,在其他器官中很少有分布,当种子萌发时,β-淀粉酶与其他相关酶一起协同完成淀粉的降解.而在高等植物中,存有两种不同酶活力的β-淀粉酶,它们分别存在于植物的不同组织器官中:一种是以高活力存在的β-淀粉酶,主要存在于禾本科植物的胚乳中,当这类植物的种子开始发芽时,β-淀粉酶的酶活力会显著升高;而另一种则是以相对酶活性较低的形式,普遍存在于植物的各个组织器官中的β-淀粉酶.这两种形式的β-淀粉酶虽然在抗原性上较相似,但在其他方面存在着较大的区别,而且它们的生成方式也不尽相同,推测得出,前一种β-淀粉酶可能是由后一种β-淀粉酶的基因转变而来的。β-淀粉酶在高等植物体内是以游离态和结合态两种形式存在的,用水提的方法可以将植物中游离态的β-淀粉酶提取出来,而以结合态形式存在的β-淀粉酶的提取还需要添加还原剂或蛋白水解酶,这种结合态的β-淀粉酶由于与种子中的其他蛋白结合会成为复杂的不溶物质.这两种形态的β-淀粉酶在大麦种子中占所有蛋白含量的1%左右。 二、β—淀粉酶性质 β—淀粉酶能将直链淀粉分解成麦芽糖的淀粉酶。可耐酸。将麦芽汁调节pH值为3.6,在0℃下可使α-淀粉酶失去活力,而余下β-淀粉酶。β-淀粉酶的唯一产物是麦芽糖,不是葡萄糖。β-淀粉酶水

什么时候用生理盐水与葡萄糖

生理盐水与葡萄糖作为溶媒的运用区别 一:用糖水还是用盐水要根据病人的具体情况而定. 1:根据病人的原发病及其并发症而定:(1 )如果病人有高血压,冠心病,及心功能不好,应减少盐水的摄入,以减轻心脏负担. (2)如果病人有糖尿病但心肾功能尚可,可以用盐水,但用糖时可加胰岛素兑调. (3).如病人肾功能不好,要减少钠水的摄入,减轻钠水储溜. 2:根据病人的化验结果. (1)如电解质结果.看是否有低钠血症,则给予盐水,反之用糖. (2)根据心肌酶等评测心功能,来决定盐糖的选择. 3:配液有的药物溶于糖或盐其效能会好点,这要根据药物说明书选则糖盐. 4:如病人休克,应先给于盐水补充血容量再给于糖补能. 5:盐水主要用于电解质的调节而糖主要作为能量选用时要首先想到这点.总之,选择时要慎重,尤其是呼吸科,老年病人多,不同程度存在心功能不好,糖尿病,在选盐时要谨慎,选糖时考虑是否加用胰岛素。 二:溶媒的选择主要还是从抗生素的稳定性方面考虑 1:溶媒的选择主要还是从抗生素的稳定性方面考虑的。在制剂中,葡萄糖在生产过程中需加入盐酸,成品溶液PH多为3左右,而生理盐水稍高,一般为4~5。β—内酰胺类在近中性(PH=6~7)溶液中较为稳定,酸性或碱性溶液均易使β—内酰胺环开环,失去抗菌活性,故应选盐做溶媒。大环内酯类抗生素在碱性条件下抗菌效能比酸性条件下可增强10多倍(有相关的研究报道),故建议选盐做溶媒,或在溶媒中加入碳酸氢钠提高PH值。 2.溶媒使用的量一般以说明书规定的最低量控制。对于半衰期短的药物,如青霉素,我在儿科临床中就有看到溶于500ml糖溶液,输了2个多小时,前面的药物都代谢了,还没输完,根本达不到有效药物浓度。现在大多是使用100ml+抗生素,或许是治疗习惯,这样效率比较高。 .为什么抗生素不静推而要静点?第一是因为药物代谢动力学的原因(房室模型,表观分布等有关),二是因为油溶液及水(油)混悬液禁用于静注(抗生素多为水混悬液),因为可引起血管栓塞的危险.这在11版新编药物学上有明确指出. 2.用盐水还是糖水配伍抗生素的问题:其实这是和药物自身理化性质有关了,通常头孢类,青霉素类的抗生素在盐水的PH值中比较稳定,在外界配好后12小时内静滴都可以,但是在葡萄糖这类大分子物质中,抗生素会络合,稳定性下降.而合成类抗生素如甲硝唑,奎诺酮类等由于其分子结构的特定性,5%的葡萄糖溶液比生理盐水形状更稳定,有关这个问题的详细解释可以请教药学板块的战友. 3.关于溶媒量的问题为什么用100,不用250?其实这个就是习惯问题了,没有绝对要求的,但是对于那些需要限制水输入量的患者(肝硬化腹水,心衰),以及需要迅速把药输完提高血药浓度的,应该用100ml液体配伍. 4:主张使用生理盐水,主要还是从抗生素的稳定性方面考虑的。 以青霉素类为例,它们在近中性(PH=6~7)溶液中较为稳定,酸性或碱性溶液均使之分解加速,应用时最好用注射用水或等渗氯化钠注射液溶解青霉素类。溶于葡萄糖液(PH=3.5~5.5)中可有一定程度的分解。青霉素类在碱性溶液中分解极快。因此,严禁将碱性药液(碳

糖化黑曲霉复壮方法的研究

收稿日期:2000-03-13 作者简介:郝林,山西农业大学食品系食品微生物教研室主任、副教授、硕士研究生导师。 糖化黑曲霉复壮方法的研究 郝 林1,陈立新2,司俊玲1,贾 莉1 (1山西农业大学食品科学系,山西太谷030801;2山西省太谷县科委,山西太谷030800) 摘要:采用透明圈法对糖化黑曲霉AS31324和AS314309的复壮方法进行研究,选出了三种适合的筛选培养基,确定了具体的操作步骤。复壮后菌株的麸曲糖化酶活力分别比退化的出发菌株的麸曲糖化酶活力提高45%和44%。关键词:透明圈;糖化酶活力;黑曲霉;复壮 中图分类号:TS26111+2;TS26111+5文献标识码:A 文章编号:1002-8110(2000)03-0045-03 黑曲霉是我国白酒及食醋企业使用的重要糖化菌。在一些中、小企业中,由于缺少微生物学方面的专业人员,对微生物的遗传变异及菌种退化缺乏了解,因而对生产菌种退化无力解决,只好定期购买菌种。实际上,菌种退化是指群体中退化个体在数量上占一定数量后,所表现出的菌种生产性能的下降。因此完全有可能采取一些相应措施,使退化菌种复壮。狭义的复壮是指已发生退化的菌种,通过纯种分离和性能测定等方法,从退化的群体中找出尚未退化的少数个体,以恢复该菌种原有典型性状的一种措施。广义的复壮则是在菌种的生产性能尚未退化前就经常有意识地进行纯种分离,以期使菌种的生产性能逐渐提高,它实际上是一种利用自发突变在生产中进行选种的工作。 本研究根据上述原理,经过对有关资料介绍的方法进行试验比较,得到了一种较好的透明圈筛选方法。1 材料与方法 111 菌种 AS31324和AS314309均为本教研室多年传代保藏的材料。112 设备及器皿 高压蒸汽灭菌器、恒温培养箱、电炉、酒精灯、三角瓶、培养皿、试管、吸管及糖化酶活力测定所需用具等。113 培养基及试剂 A 培养基:可溶性淀粉10g 、NaNO 3lg 、K C1015g 、K 2HPO 4015g 、MgS O 417H 2O 015g 、琼脂20g ,加水至1000ml 、自然pH 。 B 培养基:蛋白胨10g 、淀粉10g 、NaNO 33g 、K Cl 015g 、FeS O 40101g 、K 2HPO 41g 、 MgS O 4015g 、蔗糖20g 、琼脂18g 、水1000ml 。 C 培养基:NaNO 33g 、K 2HPO 41g 、K Cl 015g 、MgS O 4015g 、FeS O 40101g 、琼脂20g ,麸皮150g 加少量水浸泡30min 后用纱布过滤,再次加水过滤一次,将两次得到的麸皮浸出液加水定容至1000ml [1]。 D 培养基:可溶性淀粉4g 、蛋白胨10g 、NaCl 5g 、牛肉膏3g 、琼脂20g 、加水至1000ml ,pH712[2]。 碘液:首先将碘化钾2g 溶于5-10ml 水中,再加入碘1g ,使其溶解后加水至300ml 。 114 试验方法 11411 为了避免非退化性的种性变化给复壮分离工作带来的失误,对于在冰箱中经过长期保藏的菌 种,在进行复壮分离前要进行菌种活化,使菌种中的不同个体能够充分表达出它应有的个性。菌种活化就是将保藏的试管斜面菌种转接到新的试管斜面上,经过培养,待长出孢子后再转入另一支试管斜面上培养,待长满孢子后备用。如果用于复壮分离的菌种是新转接的菌种或是新制成的种曲,则可省去活化过程。 ? 54?2000年第3期(总第138期)N o 13 2000 T ol 1138 酿 酒 NIANGJ IU

生理盐水与葡萄糖作为溶媒的运用区别

生理盐水与葡萄糖作为溶媒的运用区别 生理盐水与葡萄糖作为溶媒的运用区别 一:用糖水还是用盐水要根据病人的具体情况而定. 1:根据病人的原发病及其并发症而定:(1 )如果病人有高血压,冠心病,及心功能不好,应减少盐水的摄入,以减轻心脏负担. (2)如果病人有糖尿病但心肾功能尚可,可以用盐水,但用糖时可加胰岛素兑调. (3).如病人肾功能不好,要减少钠水的摄入,减轻钠水储溜. 2:根据病人的化验结果. (1)如电解质结果.看是否有低钠血症,则给予盐水,反之用糖. (2)根据心肌酶等评测心功能,来决定盐糖的选择. 3:配液有的药物溶于糖或盐其效能会好点,这要根据药物说明书选则糖盐. 4:如病人休克,应先给于盐水补充血容量再给于糖补能. 5:盐水主要用于电解质的调节而糖主要作为能量选用时要首先想到这点. 总之,选择时要慎重,尤其是呼吸科,老年病人多,不同程度存在心功能不好,糖尿病,在 选盐时要谨慎,选糖时考虑是否加用胰岛素。 二:溶媒的选择主要还是从抗生素的稳定性方面考虑 1:β—内酰胺类在近中性(PH=6~7)溶液中较为稳定,故应选盐做溶媒。 大环内酯类抗生素在碱性条件下效果好,但是红霉素在盐水中不溶解或析出结晶所以临床上习惯用糖溶解 合成类抗生素如甲硝唑,奎诺酮类等由于其分子结构的特定性,5%的葡萄糖溶液比生理 盐水形状更稳定 2.。现在大多是使用100ml+抗生素,或许是治疗习惯,这样效率比较高。 .为什么抗生素不静推而要静点?第一是因为药物代谢动力学的原因(房室模型,表观分 布等有关),二是因为油溶液及水(油)混悬液禁用于静注(抗生素多为水混悬液),因为可引起血管栓塞的危险.这在11版新编药物学上有明确指出. 3.葡萄糖溶液在制备时为了灭菌,其PH值偏低,在输入过程中可激活凝血系统,使体内处于高凝状态,对于有凝血倾向的患者应用时要注意。 . 不宜用葡萄糖注射液为溶媒的药物: 呋塞米析出结晶 布美他尼(丁氧苯酸本品为髓袢利尿药)析出结晶 苯妥英钠 pH<4时不能完全溶解

黑曲霉生产糖化酶及酶活测定_单海艳

第19卷 第7期 牡丹江大学学报 Vol.19 No.7 2010年7月 Journal of Mudanjiang University Jul. 2010 92 文章编号:1008-8717(2010)07-0092-03 黑曲霉生产糖化酶及酶活测定 单 海 艳 (牡丹江大学,黑龙江 牡丹江 157000) 摘 要:本文对黑曲霉突变株Uv11-48生产糖化酶液体深层发酵进行了全程生产工艺的研究,证实了黑曲霉突变株是一种产孢力强、抗污染能力强、易培养的糖化酶生产菌,经液体深层通风发酵可得出:只要充分利用突变株的有利条件,掌握好菌种特性,合理配制营养,控制好发酵条件,便可获得高酶活力的高产糖化酶。本实验还运用了几种酶活力测定方法,以资进行优劣探讨。 关键词:黑曲霉;液体通风发酵;糖化酶;酶活力 中图分类号:Q-331 文献标识码:B 一、前言 (一)黑曲霉菌种特性 1.黑曲霉的分类地位 黑曲霉在分类学上处于:真菌门、半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目、丛梗孢科、曲霉属、黑曲霉群,拉丁学名:Aspergillus niger 。 2.黑曲霉形态、生理、生态特性 孢子头呈暗黑色,菌丝体由具横隔的分枝菌丝构成,菌丝黑褐色,顶囊球形,小梗双层,分生孢子球形,平滑或粗糙。一般进行无性生殖,其可育细胞称足细胞。 3.黑曲霉突变株的形态、生理、生态、特征 在查氏培养基上菌落曲型为炭黑色,有辐射沟纹,从菌落边缘向中心,分化为伸长部位,活性部位,成熟部位,老化部位几个区域即孢子萌发最早出现于中心部位是伸展部位,并逐渐形成密生部位,分生孢子部位,最后在中心出现的是成熟部位,菌落背面无色或稍黄。 (二)糖化酶的分类、地位、性质及用途 1.糖化酶在国际酶学委员会,在系统命名法中的地位 糖化酶是淀粉酶,在系统命名法中属水解酶类。 2.糖化酶的性质 糖化酶(glucamylase )又名糖化型淀粉酶(glueoamylase )或淀粉葡萄糖苷酶。其系统名称为淀粉α1.4-葡萄聚糖水解酶。糖化酶是一种胞外外切酶,但其专一性低,主要是从淀粉链的非还原性末端切开α-1.4-键。一般淀粉水解程度达80%。 (1)糖化酶中糖和蛋白组成 糖化酶是一种糖蛋白,通常碳水化合物占4%-18%,这些碳水化合物主要是半乳糖、葡萄糖、葡萄糖胺和甘露糖,糖化酶残基的排列在其热和酸碱稳定性上有特殊意义。 (2)糖化酶组分多型性 真菌产生的糖化酶组分多型性是常见的,市售的糖化酶中可分离出葡萄糖酶?和葡萄糖酶И两种组分。而市售黑曲霉生产的糖化酶曾分离出六种活性组分,每种均可从可溶性淀粉中释放出单一的β-D-葡萄糖。这六种组分的分子量,沉淀系数,化学组分,等电点,酶的动力学及其它性质各异。培养基成分和的生产条件对糖化酶组分多型性也有影响,天然糖化酶在微生物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成多型性的酶类。 (3)糖化酶的热稳性 工业用的糖化酶都是利用它的热稳性,α-环状糊精可提高糖化酶的热稳性,最适温度范围一般为50℃~60℃。 (4)从酶PH 稳定性上看: 糖化酶具较宽的PH 值适应范围,但最适PH 为4-5。 (5)Ca 离子与酶结合后可使结构变得松散些,更有利于催化反应。 (6)糖化酶与底物亲和性 收稿日期:2009-11-26 作者简介:单海艳(1977—),女,牡丹江大学化工系讲师,研究方向:生物教学。 DOI:10.15907/https://www.360docs.net/doc/372289000.html,ki.23-1450.2010.07.036

高中生物:酶是生物催化剂练习

高中生物:酶是生物催化剂练习 (建议用时:40分钟) 题组一酶的本质与作用 1.酶在生物体内的功能是( ) A.调节 B.免疫 C.运输 D.催化 D[分析酶的概念可知,酶的作用是催化作用,不具有调节、免疫、运输功能。] 2.下列选项中,描述的物质不一定是蛋白质的是( ) A.生命活动的主要承担者 B.人体内降低血糖的胰岛素 C.细胞内具有催化功能的酶 D.细胞膜上能转运钾离子的载体 C[蛋白质是生命活动的主要承担者,A不符合题意;人体内降低血糖的胰岛素是蛋白质,B不符合题意;细胞内具有催化功能的酶大多是蛋白质,少数是RNA,C符合题意;细胞膜上能转运钾离子的载体是蛋白质,D不符合题意。故选C。] 3.同无机催化剂相比,酶具有更高的催化效率的原因是( ) A.能降低反应的活化能 B.能供给反应物能量 C.改变了反应的途径 D.降低反应活化能的作用更显著 D[酶之所以具有极强的催化功能,关键是它能降低化学反应的活化能,并且它与无机催化剂相比,降低化学反应所需的活化能的效果更显著。] 题组二酶的特性与影响因素 4.向淀粉酶溶液中加入下列溶剂,对淀粉酶活性影响最小的是( ) A.淀粉溶液B.NaOH溶液 C.蛋白酶溶液D.盐酸溶液 A[淀粉酶溶液中加入淀粉溶液,淀粉会被淀粉酶水解,而淀粉酶作为催化剂活性不会受影响,A正确;NaOH是强碱,强碱可以使酶的空间结构改变,导致活性丧失,B错误;淀粉酶的化学本质是蛋白质,因此加入蛋白酶后,淀粉酶会被水解失去活性,C错误;盐酸是强酸,强酸也可

以使酶的空间结构改变,导致活性丧失,D错误。] 5.如图所示为过氧化氢被分解的速度曲线,其体现了酶的( ) ①化学本质②高效性③催化特性④作用条件较温和 A.①④ B.③④ C.①② D.②③ D[过氧化氢酶的本质为蛋白质,但从图中不能看出,①错误;酶的催化效率比无机催化剂更高,使得反应速率更快,体现了高效性,②正确;酶是高效的催化剂,从酶能催化反应进行可以得出酶具有催化作用,③正确;酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的,但从此图中无法看出这一信息,④错误。] 6.如图表示一酶促反应,它所反映的酶的一个特性和a、b、c最可能代表的物质依次是( ) A.高效性、蛋白酶、蛋白质、多肽 B.专一性、淀粉酶、淀粉、麦芽糖 C.专一性、麦芽糖酶、麦芽糖、葡萄糖 D.高效性、脂肪酶、脂肪、甘油和脂肪酸 B[酶作为催化剂在反应前后本身的性质和数量不发生改变,故根据图解a是酶,b、d是酶的催化底物,根据其只和底物b反应,可知此图表示的是酶具有专一性的特点,A、D项错误;淀粉属于多糖,在淀粉酶的催化作用下可形成多个麦芽糖,而麦芽糖属于二糖,图解c表示由二个分子组成的物质,故B项正确;麦芽糖(属于二糖)在麦芽糖酶的催化下形成两个分子的葡萄糖(属于单糖),与图解不符,C项错误。] 7.右图表示在最适温度下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。下列有关说法正确的是( ) A.若在B点增加酶的浓度,反应速率会减慢

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