80(1) 81(c),a4 阻 21 a110 激囌 转穗 差向异构孽 图924酵母细胞中半乳糖利用系统 该系统的调节基因是:gal4、80(i)和81(c),其中基因80(i)编码的阻遏蛋白将遏制 基因81(c),基因81(c)和gal4组成了一个操纵子。gal4编码的蛋白则对三种酶的结构 基因都具有激活作用 链孢霉 Neurospora cras能够用于胞外碱性蛋白酶的生产,产酶的控制机理非常复 杂,低浓度的蛋白质能够诱导产酶,氮源、硫源和碳源分别通过各自的调节基因(∝ys3、am 和一个未知基因)对酶的合成进行控制,只有当链孢霉处于氮、硫或碳飢饿状态时才能解除 阻遏,开始合成碱性蛋白酶 通过基因水平酶合成调节和控制机理的研究可以为产酶菌种的选育和产酶工艺条件的 优化提供方向,这样就能够大大加快菌种选育的进度,并大幅度提高酶的产量 9.3微生物中酶生物合成调节和控制在菌种选育中的应用 9.3.1产酶菌种的筛选 产酶菌种的筛选是酶制剂工业化生产的第一步,也是最关键的一步。已知的产酶菌种 可以从菌种库或从事该种酶硏究的科硏单位获得。如果没有这样的条件,就必须从自然界筛 选。对于水解酶,可以从具有水解酶产生条件的工厂或场所附近的土样中筛选,例如:从酿 造厂附近的土样中可以筛选得到产淀粉酶活力较高的菌株;从腐烂的木材中能够筛选到产纤 维素酶的菌株等。筛选用的培养基中应该含有这种酶所催化反应的底物或诱导物,最好能够 用简便的方法鉴别出产物生成,如:透明圈法、变色圈法等,以提高筛选工作的效率。但是 也有例外,例如有些蛋白酶生产菌(B. licheniformis)的透明圈很小而液体深层发酵的产酶 水平却很高。 9.32微生物产酶的诱导及组成型变异株的选育 许多微生物虽然具有目的酶的结构基因,但是如果培养基中不含该酶所催化反应的底 物,结构基因将处于无活性状态,即酶的合成受到阻遏。一旦加入底物,结构基因将被激活, 酶的合成开始。这种现象称为“诱导”,这种酶称为“诱导酶( Induced enzyme)”。许多参与 分解代谢的酶都属于诱导酶,诱导剂一般是该酶所催化反应的底物。例如:淀粉或糊精能够 诱导淀粉酶的产生;蔗糖是转化酶的诱导剂:尿素则是脲酶的诱导剂等。某些诱导剂的诱导 作用非常强,半乳糖苷可以使E.coli产生β-半乳糖苷酶的活力提高约1,000倍,该酶在 E.coli细胞中的含量可以达到胞内蛋白质总量的百分之几 些底物的类似物对酶来说是无活性或低活性的,但是往往具有很强的产酶诱导作用 表9.3.1列出了一些典型的底物类似物。除了底物外,有些酶催化反应的产物也能够起诱导 作用,表9.3.2列出了一些产物诱导产酶的例子8 图 9.2.4 酵母细胞中半乳糖利用系统 该系统的调节基因是: gal 4、80(i)和 81(c), 其中基因 80(i)编码的阻遏蛋白将遏制 基因 81(c), 基因 81(c)和 gal 4 组成了一个操纵子。gal 4 编码的蛋白则对三种酶的结构 基因都具有激活作用。 链孢霉 Neurospora crassa 能够用于胞外碱性蛋白酶的生产, 产酶的控制机理非常复 杂, 低浓度的蛋白质能够诱导产酶, 氮源、硫源和碳源分别通过各自的调节基因(cys 3、amr 和一个未知基因)对酶的合成进行控制, 只有当链孢霉处于氮、硫或碳飢饿状态时才能解除 阻遏, 开始合成碱性蛋白酶。 通过基因水平酶合成调节和控制机理的研究可以为产酶菌种的选育和产酶工艺条件的 优化提供方向, 这样就能够大大加快菌种选育的进度, 并大幅度提高酶的产量。 9．3 微生物中酶生物合成调节和控制在菌种选育中的应用 9.3.1 产酶菌种的筛选 产酶菌种的筛选是酶制剂工业化生产的第一步，也是最关键的一步。已知的产酶菌种 可以从菌种库或从事该种酶研究的科研单位获得。如果没有这样的条件，就必须从自然界筛 选。对于水解酶，可以从具有水解酶产生条件的工厂或场所附近的土样中筛选，例如：从酿 造厂附近的土样中可以筛选得到产淀粉酶活力较高的菌株；从腐烂的木材中能够筛选到产纤 维素酶的菌株等。筛选用的培养基中应该含有这种酶所催化反应的底物或诱导物，最好能够 用简便的方法鉴别出产物生成，如：透明圈法、变色圈法等，以提高筛选工作的效率。但是 也有例外，例如有些蛋白酶生产菌(B. licheniformis)的透明圈很小而液体深层发酵的产酶 水平却很高。 9.3.2 微生物产酶的诱导及组成型变异株的选育 许多微生物虽然具有目的酶的结构基因，但是如果培养基中不含该酶所催化反应的底 物，结构基因将处于无活性状态，即酶的合成受到阻遏。一旦加入底物，结构基因将被激活， 酶的合成开始。这种现象称为“诱导”，这种酶称为“诱导酶(Induced enzyme)”。许多参与 分解代谢的酶都属于诱导酶，诱导剂一般是该酶所催化反应的底物。例如：淀粉或糊精能够 诱导淀粉酶的产生；蔗糖是转化酶的诱导剂；尿素则是脲酶的诱导剂等。某些诱导剂的诱导 作用非常强，半乳糖苷可以使 E. coli 产生-半乳糖苷酶的活力提高约 1,000 倍，该酶在 E. coli 细胞中的含量可以达到胞內蛋白质总量的百分之几。 一些底物的类似物对酶来说是无活性或低活性的, 但是往往具有很强的产酶诱导作用。 表 9.3.1 列出了一些典型的底物类似物。除了底物外，有些酶催化反应的产物也能够起诱导 作用，表 9.3.2 列出了一些产物诱导产酶的例子