微生物易产生的酶
《微生物的酶》PPT课件
牛胰核糖核酸酶 的活性中心
四、酶的分类与命名
• (一）酶的分类 • 1、国际系统分类法及酶的编号 • 按酶所催化的化学反应类型，把酶化分为6类，即 • 1、水解酶类：是催化大分子有机物水解成小分子的酶。 • 2、氧化还原酶类：是催化氧化还原反应的酶。 • 3、转移酶类：是催化底物因团转移到另一有机物上的酶。 • 4、异构酶类：催化同分异构分子内的基团重新排列。 • 5、裂解酶类：催化有机物裂解分小分子有机物。 • 6、合成酶类：催化底物的合成反应。
• 其原因是：
• ①高浓度的底物降低了水的有效浓度，降低了分 子扩散性，从而降低了酶促反应速度。
• ②过量的底物与激化剂结构，降低了激活剂的有 效浓度，也会降低酶促反应速度。
• ③过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中 间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应 速度。
1．酶浓度对酶促反应的影响
一、酶的组成
• 但是在少数情况下，有一些辅助因子是以共价键和酶蛋白 较牢固的结合在一起的，不易透析除去，这种辅助因子称 为辅基。例如，细胞色素氧化酶与铁卟啉辅基结合较牢固， 辅基铁卟啉不易除去。所以，辅基与辅酶的区别只在于它 们与酶蛋白结合的牢固程度不同，并无严格的界限。
一、酶的组成
• 辅酶及辅基一般在酶促反应中起携带及转移电子、原子或 功能基中间体的作用，因此有的辅酶或辅基也叫做底物载 体。
反应的活化能 • 2 酶具有高度专一性 • 酶对底物及催化的反应有严格的选择性（专一性），一种
酶仅能作用于一种物质或一类结构相似的物质，发生一定 的化学反应，这种对底物的选择性称为酶的专一性。如蛋 白酶只能水解蛋白质、脂肪酶只能水解脂肪、而淀粉酶只 能作用于淀粉。 • 3 反应条件温和 • 酶催化的反应是在常温、常压和近中性的溶液条件下进行。 酶本身是蛋白质，故强酸、强碱、高温、高压、紫外线、 重金属盐等一切导致蛋白质不可逆变性的因素，都能使酶 受到破坏而丧失其催化活性。
微生物酶的知识点总结
微生物酶的知识点总结微生物酶是指由微生物生产的蛋白质，具有生物催化作用的一种生物催化剂。
微生物酶在生物科技领域具有重要的应用价值，广泛应用于工业生产、医药健康、环境保护等领域。
下面将从微生物酶的分类、作用机制、生产和应用等方面对微生物酶进行详细的知识点总结。
一、微生物酶的分类微生物酶可按其作用特点和产生微生物的分类进行分类。
1. 按作用特点分类（1）氧化酶：如过氧化氢酶、氧化还原酶等。
（2）水解酶：如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等。
（3）转移酶：如转氨酶、糖基转移酶等。
（4）缩合酶：如聚合酶、合成酶等。
2. 按产生微生物分类（1）真菌酶：由真菌生产的酶，如木质纤维降解酶、纤维素酶等。
（2）细菌酶：由细菌生产的酶，如乳酸菌产生的乳酸酶、α-淀粉酶等。
（3）酵母酶：由酵母生产的酶，如酒精酶、脱氢酶等。
二、微生物酶的作用机制微生物酶的作用机制主要涉及酶的催化作用和酶的作用方式。
1. 酶的催化作用酶是一种生物催化剂，其作用原理是通过降低反应活化能，加速化学反应的进行。
酶能够与特定的底物结合，形成酶-底物复合物，从而在酶活性中心发挥催化作用，使化学反应更容易进行。
2. 酶的作用方式酶的作用方式主要包括亚基、辅助因子、底物亲和性、催化机制等方面。
亚基是酶活性的重要组成部分，能够在反应中转移化学基团，促进反应的进行。
辅助因子是酶催化作用所必需的辅助物质，如金属离子、辅酶等，能够增强酶的催化能力。
底物亲和性指酶与底物之间的亲和力，亲和力强的酶能够更快结合底物，进行催化作用。
催化机制是酶促反应过程中的催化步骤，其方式主要包括酶-底物结合、底物转变、产物释放等步骤。
三、微生物酶的生产微生物酶的生产主要包括微生物菌种选育、酶生产培养、酶提取纯化等步骤。
1. 微生物菌种选育微生物菌种选育是酶生产的首要步骤，关系到酶产量和酶活性等关键指标。
一般通过对自然界中分离的微生物菌种进行筛选和改良，培育出高产、高效的酶源菌株。
2. 酶生产培养酶生产培养是指将选育好的菌株进行大规模培养，促使其产生目标酶。
微生物细胞外酶及其应用
微生物细胞外酶及其应用在生物体内，有着许多微生物。
这些微小的生物体具有非常重要的生物活动作用。
其中，微生物分泌的分解酶可以帮助生物体进行物质的分解，以利于其进行各种生命活动。
这些微生物分泌的分解酶主要指细胞外酶，这些酶分泌到环境中，通过生物的代谢活动，完成其生物学功能。
本文将对微生物细胞外酶及其应用进行介绍。
一、微生物细胞外酶概述微生物细胞外酶是指存在于微生物分泌物中的酶，主要包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等。
这些酶均用于分解并消化生物有机物，从而促进其生长与发育。
微生物细胞外酶也可用于生物燃料产生、纺织品整理、食品加工、制药等多种行业。
微生物细胞外酶可大规模制备，绿色环保、反应效率高等特点也使得其在分子生物学与工业中大有可为。
二、微生物细胞外酶的种类及应用1、蛋白酶蛋白酶广泛存在于微生物中。
此外，蛋白酶也被用于生物技术领域中。
工业中，蛋白酶主要用于饲料、蛋白酸奶等制品的加工制造，以及金属清洗、生物燃料产生等行业中的应用。
2、淀粉酶淀粉酶可作为医药和化学工业中的原料，广泛应用于天然高噻纤维素、淀粉等的生产领域。
此外，淀粉酶也可用于食品加工中。
3、纤维素酶纤维素酶可水解纤维素，从而分解出可被生物体吸收利用的单糖。
此外，纤维素酶也可用于生物燃料产生、纺织品整理等领域中。
4、超氧化物盐酶超氧化物盐酶用于深海超深全球海洋作业，以及其中的微生物活动分析等领域。
此外，超氧化物盐酶也可用于食品贮运、酿酒、药物合成等行业领域。
5、青霉素酶青霉素酶作为一种有效的酶可用于抗生素的产生中。
目前，已有许多针对青霉素酶的研究被开展。
此外，青霉素酶也可用于芳香酮查抄等领域。
6、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶可用于分子诊断、化学分析、制药等领域。
这些应用领域越来越广泛，已经成为当今许多生物技术和医学研究的主要的手段之一。
三、微生物细胞外酶的有用性与前景微生物分泌的酶远比化学合成的酶更具有生物学效率。
微生物分泌的酶所需的能量较少，具有更好的可控性和可重复性。
酶的来源介绍
酶的生产目前只宜直接从生物体中提取分离。 早期酶的生产多以动植物为主要原料，如激肽释放酶、菠萝蛋白酶、 木瓜蛋白酶。 近10年来，研究发展了动植物组织培养技术，但周期长、成本高。 工业生产一般都以微生物为主要来源。目前使用的千余种商品酶， 大多数是微生物生产的。
二、酶的来源
利用微生物生产酶制剂，其特点是： 1. 微生物种类繁多，凡是动植物体内存在的酶，几乎都年从微生物中
三、酶的产生菌
目前常用的产酶微生物：
1. E.coli ：是应用最广泛的产酶菌。分泌胞内酶，经细胞破碎分离得 到。在工业上用于生产谷氨酸脱羧酶、天门冬氨酸酶、青霉素酰化酶、β-半 乳糖苷酶。
2. 枯草杆菌：主要用于生产α-淀粉酶、β-葡萄糖氧化酶、碱性磷酸酯 酶。
3. 啤酒酵母：丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶等。 4. 曲霉（黑曲霉和黄曲霉）：主要生产糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、果 胶酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶和脂肪酶。 5. 其他产酶菌：青霉菌、木霉菌、根霉菌、链霉菌等。
A-L-Ala A-D-Ala
储 罐
固定化 酶柱子
泵
离心机
反应产物 L-Ala A-D-Ala
晶体 L-Ala
消旋 反应器
三、酶的产生菌
生产菌的来源：
1. 菌种保藏机构和有关研究部门获得； 2. 大量要从自然界中分离筛选；自然界是产酶菌种的主要来源，土壤、 深海、温泉、火山、森林等都是菌种采集地。
筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离初筛、纯化、复筛和生产性能鉴 定等。
菌种改良的途径：应用遗传学原理进行基因突变、基因转移和基因克隆
得到； 2. 微生物生长繁殖快、生产周期短、产量过控制培养条件
来提高酶的产量； 4. 微生物具有较强的适应性和应变能力，通过各种遗传变异的手段，
微生物产蛋白酶的作用
微生物产蛋白酶的作用蛋白酶是一类能够水解蛋白质的酶。
它们在许多生物过程中起着关键作用，包括消化、免疫、代谢调节和细胞信号传导等。
微生物是一类能够产生大量蛋白酶的生物体，它们具有多样的蛋白酶类型和功能。
本文将重点探讨微生物产蛋白酶的作用。
微生物产蛋白酶在消化过程中发挥着重要作用。
大多数微生物生活在环境中，需要通过分泌蛋白酶来将周围的蛋白质降解为小分子，以供其自身生长和繁殖所需。
这些蛋白酶能够水解食物中的蛋白质，将其分解为氨基酸等小分子，以便微生物吸收和利用。
此外，微生物产蛋白酶还能够分解寄生在宿主体内的蛋白质，从而帮助微生物获取营养。
微生物产蛋白酶在免疫系统中发挥着重要作用。
免疫系统能够识别和清除入侵的病原体，其中一个重要的机制就是通过蛋白酶的活性来消灭这些病原体。
微生物产生的蛋白酶能够分解病原体表面的蛋白质，破坏其结构和功能，从而使其失去活性并被免疫系统清除。
此外，微生物产蛋白酶还能够与免疫系统的其他成分相互作用，调节免疫反应的强度和方向。
微生物产蛋白酶在代谢调节中也起着重要作用。
微生物在特定环境中会产生不同类型的蛋白酶，以适应外界环境的变化。
例如，一些微生物能够在低温环境下产生低温蛋白酶，以增加其在低温条件下的代谢能力。
另外，微生物产蛋白酶还参与细胞内许多代谢途径的调节，包括葡萄糖代谢、脂肪酸代谢和氨基酸代谢等。
这些蛋白酶能够调控代谢途径的速率和方向，使微生物更加适应不同的代谢需求。
微生物产蛋白酶在细胞信号传导中也发挥着重要作用。
细胞信号传导是细胞内外信息的传递和转导过程，它涉及到许多蛋白质分子的互相作用和修饰。
微生物产生的蛋白酶能够参与细胞信号传导途径中的蛋白质降解和活性调节，从而影响细胞信号的传递效果。
这些蛋白酶能够剪切、降解和修饰其他蛋白质分子，改变其结构和功能，进而影响细胞内信号的传递和细胞行为。
微生物产蛋白酶在消化、免疫、代谢调节和细胞信号传导等生物过程中起着重要作用。
它们能够水解蛋白质，为微生物提供营养和能量，同时也能与其他生物分子相互作用，调节生物过程的进行。
微生物在食品加工中的应用
微生物在食品加工中的应用
微生物在食品加工中具有重要的应用价值。
微生物可以分解食品中的有机物，促进食品的发酵和酸化，改善食品的口感和风味。
微生物还可以生产一些有益的物质，例如酶和抗生素，提高食品的质量和安全性。
1. 发酵：微生物可以利用食品中的碳水化合物和氮源进行发酵，产生乳酸、乙酸、酒精等物质。
这些物质可以增加食品的酸度和口感，延长食品的保质期。
乳酸菌可以发酵牛奶制成酸奶，提高营养价值和口感。
2. 防腐：微生物可以产生抗菌物质，抑制食品中有害微生物的生长，延缓食品的腐败和变质。
大肠杆菌和酵母可以产生乳酸和醋酸，抑制食品中腐败微生物的生长。
3. 提高营养价值：微生物可以产生一些酶，例如淀粉酶和蛋白酶，分解食品中的淀粉和蛋白质，释放出更多的营养物质。
这些酶可以用于食品加工中，提高食品的可消化性和吸收率。
5. 生产食品调味品：微生物可以产生一些具有特殊风味的物质，例如酵母可以产生香气物质，用于制作食品调味品。
味精就是用酵母发酵后提取的。
6. 改善食品质地：微生物可以产生一些胶原蛋白和多糖等物质，可以用于改善食品的质地和口感。
枯草芽孢杆菌可以产生多糖，可以用于制作冻干食品，改善质地和口感。
需要注意的是，微生物在食品加工中的应用需要控制好发酵条件和微生物的数量，避免过度发酵或产生有害物质。
还需要加强对微生物的监测和检测，确保食品的质量和安全性。
酶工程2-2 常用的产酶微生物
3. 红曲霉(Monascus)
• 红曲霉: 菌落初期白色, 老熟后变为淡粉色、紫 红色或灰黑色,通常形成红色色素。菌丝具有隔膜, 多核, 分支甚繁。分生孢子着生在菌丝及其分支 的顶端, 单生或成链, 闭囊壳球形, 有柄, 其内 散生10 多个子囊, 子囊球形, 内含8 个子囊孢子, 成熟后子囊壁解体, 孢子则留在闭囊壳内。
细 菌
1. 大肠杆菌( Escherichia coli)
• 形态：呈杆状, 有的近似球状, 大小为0. 5μm ×1～3 μm , 一般无荚膜, 无芽孢, 运动或不运动, 运动者周生鞭毛。菌 落从白色到黄白色, 光滑闪光, 扩展。
• 革兰氏染色阴性。 • 产生的酶一般都属于胞内酶, 需要经过细胞破碎才能分离 得到。 • 采用大肠杆菌生产的限制性核酸内切酶、D N A 聚合酶、 D N A 连接酶、核酸外切酶等, 在基因工程等方面广泛应 用。
• 枯草杆菌是应用最广泛的产酶微生物, 可以用于生产α-淀 粉酶、蛋白酶、β-葡聚糖酶、5′-核苷酸酶和碱性磷酸酶 等。 例如,枯草杆菌BF7658 是国内用于生产α-淀粉酶的 主要菌株;枯草杆菌AS1.398用于生产中性蛋白酶和碱性磷酸 酶。 • 枯草杆菌生产的α-淀粉酶和蛋白酶等都是胞外酶, 而其产 生的碱性磷酸酶存在于细胞间质之中。
霉 菌
1. 黑曲霉( Aspergillus niger)
• 是曲霉属黑曲霉群霉菌。
• 菌丝体由具有横隔的分支菌丝构成, 菌丛黑褐色, 顶囊大球形, 小梗双层, 分生孢子球形, 平滑或 粗糙。 • 黑曲酶可用于生产多种酶, 有胞外酶也有胞内酶。 例如, 糖化酶、α-淀粉酶、酸性蛋白酶、果胶酶、 葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、脂肪 酶、纤维素酶、橙皮苷酶和柚苷酶等。
第二章 微生物发酵产酶
细胞发酵产酶的最适温度与最适生长温度有所 不同，而且往往低于最适生长温度，这是由于在较 低的温度条件下，可提高酶的稳定性，延长细胞产 酶时间。
在细胞生长和发酵产酶过程中，由于细胞的新 陈代谢作用，不断放出热量，会使培养基的温度升 高，同时，热量不断扩散和散失，又会使培养基温 度降低，两者综合，决定了培养基的温度． 温度控制的方法一般采用热水升温，冷水降温， 故此在发酵罐中，均设计有足够传热面积的热交换 装置，如排管、蛇管、夹套、喷淋管等。
8、 毛霉（Mucor）
毛霉的菌丝体在基质上或基质内广泛蔓延，菌 丝体上直接生出孢子囊梗，分枝较小或单生，孢子 囊梗顶端有膨大成球形的孢子囊，囊壁上常带有针 状的草酸钙结晶。
毛霉用于生产蛋白酶、糖化酶、α—淀粉酶、脂 肪酶、果胶酶、凝乳酶等。
9、 链霉菌（Streptomyces）
链霉菌是生产葡萄糖异构酶的主要菌株，还可以用于生 产青霉素酰化酶、纤维素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、 几丁质酶等。此外，链霉菌还含有丰富的16α羟化酶，可 用于甾体转化。
3．无机盐
无机盐的主要作用是提供细胞生命活动不可缺少 的无机元素，并对培养基的pH值、氧化还原电位 和渗透压起调节作用。 主要元素有：磷、硫、钾、钠、镁、钙等。 微量元素有：铜、锰、锌、钼、钴、碘等。 微量元素是细胞生命活动不可缺少的，但 需要量很少，过量反而会引起不良效果， 必须严加控制
4．生长因素（酵母膏、玉米浆、麦芽糖）
4、 提高酶产量的措施
–除了选育优良的产酶细胞，保证发酵工艺条 件并根据需要和变化情况及时加以调节控制 以外，还可以来取某些行之有效的措施，诸 如添加诱导物，控制阻遏物浓度，添加表面 活性剂或其他产酶促进剂等。
• 1）添加诱导物
– 对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添 加适当的诱导物，可使产酶量显著提高。
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微生物易产生的酶
微生物是一类微小的生物体，它们广泛存在于自然界的各个环境中，包括土壤、水体、空气等。
微生物具有多样的代谢能力，其中一种重要的代谢特征就是它们能够产生各种各样的酶。
酶是一类生物催化剂，能够加速化学反应的进行，广泛应用于工业、医药和食品等领域。
本文将介绍微生物易产生的酶及其应用。
1. 葡萄糖氧化酶：葡萄糖氧化酶是一种常见的酶类，在微生物中广泛存在。
它能够催化葡萄糖的氧化反应，将葡萄糖转化为葡萄糖酸。
葡萄糖氧化酶的应用非常广泛，包括血糖检测、食品加工和生物能源等领域。
2. 淀粉酶：淀粉酶是一类能够将淀粉分解为糖类的酶。
微生物中的许多菌种都能够产生淀粉酶，如曲霉、酵母等。
淀粉酶在食品加工和饲料工业中有着广泛的应用，可以提高淀粉的利用率，改善产品的质量。
3. 蛋白酶：蛋白酶是一类能够降解蛋白质的酶。
微生物中的许多菌种都能够产生蛋白酶，如细菌、真菌等。
蛋白酶在食品加工、皮革工业和生物清洁剂等领域有着重要的应用，可以降解蛋白质废物，提高资源利用效率。
4. 混合酶：混合酶是由多种不同酶组合而成的复合酶。
微生物中的一些菌种能够产生混合酶，如厌氧菌、乳酸菌等。
混合酶具有多种
催化作用，可以同时催化多个底物的反应，广泛应用于制药、生物燃料和环境工程等领域。
5. 脂肪酶：脂肪酶是一类能够催化脂肪的水解反应的酶。
微生物中的一些菌种能够产生脂肪酶，如假单胞菌、放线菌等。
脂肪酶在食品加工、洗涤剂和生物柴油等领域有着广泛的应用，可以降解脂肪废物，提高资源的利用效率。
6. 纤维素酶：纤维素酶是一类能够降解纤维素的酶。
微生物中的一些菌种能够产生纤维素酶，如木霉菌、链霉菌等。
纤维素酶在纸浆工业、饲料工业和生物能源等领域有着重要的应用，可以提高纤维素的降解效率，减少生产过程中的能耗。
7. 脱氢酶：脱氢酶是一类能够催化氧化还原反应的酶。
微生物中的一些菌种能够产生脱氢酶，如青霉菌、乙酸菌等。
脱氢酶在生物合成、药物代谢和环境修复等领域有着广泛的应用，可以催化多种底物的氧化还原反应，合成目标产物或降解有害物质。
微生物能够产生各种各样的酶，这些酶在工业和生活中有着广泛的应用。
研究微生物产酶机制和酶的性质，对于开发新型酶和改良现有酶具有重要意义。
未来随着科技的不断发展，微生物产酶领域的研究将会取得更多的突破，为人类的生活和工业带来更多的福利。