第三章第一节酶生物合成调节
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– 必须先获得含酶组织或细胞 – 受气候环境影响 – 若培养细胞则工艺路线变复杂 – 产品含杂质较多，分离纯化较困难
第三章第一节酶生物合成调节
适用范围
• 在动植物资源丰富的地区 • 从动物胰脏中提取各种胰蛋白酶，小肠中
提取碱性磷酸酶
第三章第一节酶生物合成调节
二、生物合成法（发酵法）
• 利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的 生命活动而获得人们所需酶的技术。
• Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对
原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA 链互补的RNA的过程。
• Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将
mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。
• Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆
第三章第一节酶生物合成调节
Enzyme assembly,
promoter recognition, activator binding
Possible catalytic subunits
36.5 kDa
Role unknown (not needed in vitro)
151 155 11 kDa
Chapter 3 The production of Enzyme by Fermentation of Microorganism
微生物发酵产酶
第三章第一节酶生物合成调节
酶的生产：指通过各
种方法获得人们所需 酶的生产方法
的酶的技术过程
提取分离法 (Extraction)
生物合成法
化学合成法
(Biosynthesis) (chemicalsynthesis)
转录酶的作用下，第生三章成第一D节N酶生A物的合成过调节程。
2、RNA的生物合成(转录)- Transcription
细胞内RNA的生物功能
(1) 在某些RNA病毒中，其所含的双链RNA作为遗传信息的载体。 (2) 在蛋白质的生物合成过程中，各种RNA起着重要的作用。
tRNA作为氨基酸载体，并由其上的反密码子识别mRNA分子 上的密码子；
1、固体培养发酵
• 培养基以麸皮、米糠等为主要原料，加入 其他必要的营养成分，制成固体或半固体 的曲麸，经过灭菌、冷却后，接种产酶微 生物菌株，在一定条件下进行发酵，以获 得所需的酶。
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：设备简单，操作方便。麸曲中酶的 浓度特别高，特别适用于各种霉菌的培养 和发酵产物。
SOD - blood Papain-Papaya Chymotrypsin-Pancrea …… organ/tissue/cell
Amylase from Bacillus Protease from Bacillus Phosphatase from Bacillus Glucoamylase from Aspergillus …… Plant cell culture Animal cell culture
PromoterBiblioteka Baiduspecificity
(32-90 kDa)
The E. coli RNA polymerase holoenzyme consists of
six
subunits:
a bb’ s. 第三章第一节酶生物合成调节
2
转录的起始
全酶的形成 酶与模板结合
核心酶与σ因子结合成全酶
第三章第一节酶生物合成调节
Few example
一、提取分离法
• 酶的提取：在一定的条件下，用适当的溶剂处理 含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。
• 主要提取方法：
– 盐溶液提取
– 酸溶液提取
– 碱溶液提取
– 有机溶剂提取等
注意选择适当 的溶剂！！！
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：提取方法简单方便 • 缺点：
依细胞 种类不同
微生物 植物细胞 动物细胞 发酵产酶 培养产酶 培养产酶
第三章第一节酶生物合成调节
• 酶的发酵生产：经过预先设计，通过
人工操作，利用微生物的生命活动获
得所需的酶的技术过程。
细胞 培养 方式 不同
第三章液深培发第一体层养酵节酶生物合成固培发调节体养酵
固定化 细胞 发酵
固定 化原 生质体 发酵
mRNA作为蛋白质合成的模板，由其分子上的三联体密码控 制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序；
rRNA与蛋白质一起组成核糖核蛋白体（核糖体），作为蛋白 质生物合成的场所。
(3) 某些RNA具有生物催化活性，属于核酸类酶，在一定条件下， 可以催化有关的生化反应。
(4) 各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作用。
第三章第一节酶生物合成调节
转录过程的特点
1、转录的不对称性
反义链 antisense strand（无意义链，负链） 有义链 coding strand（编码链，正链）
2、转录所需酶
第三章第一节酶生物合成调节
转录过程
• 起始位点的识别 recognition • 转录起始 initiation • 链的延伸 elongation • 转录终止 termination • 转录后加工 modification
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：
– 生产周期短 – 酶的产率较高 – 不受资源限制
• 缺点：对发酵设备和工艺条件要求较高
第三章第一节酶生物合成调节
三、化学合成法
是一种新兴技术
• 局限性
– 单体底物要求纯度高 – 成本高昂 – 只能合成已经清楚化学结构的酶
第三章第一节酶生物合成调节
化学合成法新进展
• 缺点：劳动强度大，原料利用率低，生产 周期长。
第三章第一节酶生物合成调节
2、液体深层发酵
• 将液体培养基置于生物反应器中，经过灭 菌、冷却后，接种产酶细胞，在一定的条 件下进行发酵，生产得到所需酶。
• 优点：机械化程度较高，技术管理较严格， 酶的产率较高，质量较稳定，产品回收率 较高。是目前酶发酵生产的主要方式。
• 模拟酶
第三章第一节酶生物合成调节
第一节 酶生物合成过程及调节
第三章第一节酶生物合成调节
1、中心法则-Central Dogma
Reverse transcription
第三章第一节酶生物合成调节
• Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作
用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。
第三章第一节酶生物合成调节
适用范围
• 在动植物资源丰富的地区 • 从动物胰脏中提取各种胰蛋白酶，小肠中
提取碱性磷酸酶
第三章第一节酶生物合成调节
二、生物合成法（发酵法）
• 利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的 生命活动而获得人们所需酶的技术。
• Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对
原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA 链互补的RNA的过程。
• Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将
mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。
• Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆
第三章第一节酶生物合成调节
Enzyme assembly,
promoter recognition, activator binding
Possible catalytic subunits
36.5 kDa
Role unknown (not needed in vitro)
151 155 11 kDa
Chapter 3 The production of Enzyme by Fermentation of Microorganism
微生物发酵产酶
第三章第一节酶生物合成调节
酶的生产：指通过各
种方法获得人们所需 酶的生产方法
的酶的技术过程
提取分离法 (Extraction)
生物合成法
化学合成法
(Biosynthesis) (chemicalsynthesis)
转录酶的作用下，第生三章成第一D节N酶生A物的合成过调节程。
2、RNA的生物合成(转录)- Transcription
细胞内RNA的生物功能
(1) 在某些RNA病毒中，其所含的双链RNA作为遗传信息的载体。 (2) 在蛋白质的生物合成过程中，各种RNA起着重要的作用。
tRNA作为氨基酸载体，并由其上的反密码子识别mRNA分子 上的密码子；
1、固体培养发酵
• 培养基以麸皮、米糠等为主要原料，加入 其他必要的营养成分，制成固体或半固体 的曲麸，经过灭菌、冷却后，接种产酶微 生物菌株，在一定条件下进行发酵，以获 得所需的酶。
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：设备简单，操作方便。麸曲中酶的 浓度特别高，特别适用于各种霉菌的培养 和发酵产物。
SOD - blood Papain-Papaya Chymotrypsin-Pancrea …… organ/tissue/cell
Amylase from Bacillus Protease from Bacillus Phosphatase from Bacillus Glucoamylase from Aspergillus …… Plant cell culture Animal cell culture
PromoterBiblioteka Baiduspecificity
(32-90 kDa)
The E. coli RNA polymerase holoenzyme consists of
six
subunits:
a bb’ s. 第三章第一节酶生物合成调节
2
转录的起始
全酶的形成 酶与模板结合
核心酶与σ因子结合成全酶
第三章第一节酶生物合成调节
Few example
一、提取分离法
• 酶的提取：在一定的条件下，用适当的溶剂处理 含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。
• 主要提取方法：
– 盐溶液提取
– 酸溶液提取
– 碱溶液提取
– 有机溶剂提取等
注意选择适当 的溶剂！！！
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：提取方法简单方便 • 缺点：
依细胞 种类不同
微生物 植物细胞 动物细胞 发酵产酶 培养产酶 培养产酶
第三章第一节酶生物合成调节
• 酶的发酵生产：经过预先设计，通过
人工操作，利用微生物的生命活动获
得所需的酶的技术过程。
细胞 培养 方式 不同
第三章液深培发第一体层养酵节酶生物合成固培发调节体养酵
固定化 细胞 发酵
固定 化原 生质体 发酵
mRNA作为蛋白质合成的模板，由其分子上的三联体密码控 制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序；
rRNA与蛋白质一起组成核糖核蛋白体（核糖体），作为蛋白 质生物合成的场所。
(3) 某些RNA具有生物催化活性，属于核酸类酶，在一定条件下， 可以催化有关的生化反应。
(4) 各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作用。
第三章第一节酶生物合成调节
转录过程的特点
1、转录的不对称性
反义链 antisense strand（无意义链，负链） 有义链 coding strand（编码链，正链）
2、转录所需酶
第三章第一节酶生物合成调节
转录过程
• 起始位点的识别 recognition • 转录起始 initiation • 链的延伸 elongation • 转录终止 termination • 转录后加工 modification
第三章第一节酶生物合成调节
• 优点：
– 生产周期短 – 酶的产率较高 – 不受资源限制
• 缺点：对发酵设备和工艺条件要求较高
第三章第一节酶生物合成调节
三、化学合成法
是一种新兴技术
• 局限性
– 单体底物要求纯度高 – 成本高昂 – 只能合成已经清楚化学结构的酶
第三章第一节酶生物合成调节
化学合成法新进展
• 缺点：劳动强度大，原料利用率低，生产 周期长。
第三章第一节酶生物合成调节
2、液体深层发酵
• 将液体培养基置于生物反应器中，经过灭 菌、冷却后，接种产酶细胞，在一定的条 件下进行发酵，生产得到所需酶。
• 优点：机械化程度较高，技术管理较严格， 酶的产率较高，质量较稳定，产品回收率 较高。是目前酶发酵生产的主要方式。
• 模拟酶
第三章第一节酶生物合成调节
第一节 酶生物合成过程及调节
第三章第一节酶生物合成调节
1、中心法则-Central Dogma
Reverse transcription
第三章第一节酶生物合成调节
• Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作
用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。