植酸酶的分子生物學(xué)與基因工程ppt課件.ppt

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1、植酸酶的分子生物學(xué)與基物因工程組員：張亞麗耿紅汭黃銀霞植酶酸的分子生物學(xué)和基因工程植酶酸植酸酶介紹、用途、研究意義植酶酸的分子生物學(xué)1、微生物來源的植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)2、植酸酶基因3、植酸酶的高級結(jié)構(gòu)植酶酸的基因工程1、在微生物中高效表達(dá)植酸酶基因2、植酸酶的植物基因工程3、植酸酶的熱穩(wěn)定性植酶酸植酶酸分子結(jié)構(gòu)植酸酶植酸酶是一種能水解植酸的磷酸酶類。它能將植酸磷(六磷酸肌醇)降解為肌醇和無機(jī)磷酸。植酸酶此酶分為兩類：3植酸酶(EC．3138)和6一植酸酶(EC312．6)。植酸酶廣泛存在于植物、動物

2、和微生物中．如玉米、小麥等高等植物，枯草芽孢桿菌、假單孢桿菌、乳酸桿菌、大腸桿菌等原核微生物及酵母、根霉、曲霉等真核微生物中。植酸酶植酸酶是一種能將飼料中植酸磷水解成無機(jī)磷和肌醇新型單胃動物飼料添加劑。植酸酶植酸酶可作為一種單胃動物的飼料添加劑，它的飼喂效果已在世界范圍內(nèi)得到了確證。它可使植物性飼料中磷的利用率提高60％，糞便中磷排泄量減少40％，同時還可降低植酸的抗?fàn)I養(yǎng)作用。因此在飼料中添加植酸酶對提高畜禽業(yè)生產(chǎn)效益及降低植酸磷對環(huán)境的污染有重要意義。植酸酶植酸酶作為一種能將飼料中植酸磷水解成無

3、機(jī)磷和肌醇的新型單胃動物飼料添加劑，主要應(yīng)用于豬、雞、鴨等單胃動物和水產(chǎn)養(yǎng)殖動物，應(yīng)用范圍廣，需求量大。植酸酶它在歐洲使用較為廣泛，在我國目前還沒有商品化的植酸酶生產(chǎn)，但是，考慮到我國的國情，植酸酶在我國的推廣使用有著極為重要的意義。植酸酶植酸酶在我國的推廣使用所具有的重要意義：植酸酶的使用能減輕江河、水域環(huán)境的磷污染。我國江河、水域的富營養(yǎng)化污染極為嚴(yán)重．如滇池的嚴(yán)重污染、近期發(fā)生的紅潮等。造成污染的關(guān)鍵因子是水體中的氮和磷過量。我國每年從畜禽糞便中排出的磷就達(dá)250萬t之多，是水體富營養(yǎng)化污染

4、的罪魁禍?zhǔn)字弧Ｖ菜崦感纬筛吡准S便的原因是飼料中的磷沒有得到有效利用。植酶酸的使用將使畜禽糞便中的磷排出量減少40％～75％．即我國將大大減輕江海、水域等環(huán)境的磷污染。植酸酶植酸酶能緩解我國磷資源匱乏、磷供應(yīng)不足的局面。我國是一個缺磷大國，磷的產(chǎn)量不足需求量的十分之一，是僅亞于蛋白質(zhì)的第二大缺口飼料原料。植酸酶植酸酶的使用可代替飼料原料中所添加的無機(jī)磷(磷酸氫鈣)，全國每年少用磷酸氫鈣80～120萬噸，從而可關(guān)停相應(yīng)一批污染重的磷酸氫鈣生產(chǎn)廠，這對我國這種嚴(yán)重缺磷的國家而言．有著更為重要的社會效益

5、和生態(tài)效益。植酸酶植酸酶到目前為止并沒有得到廣泛的推廣應(yīng)用。植酸酶主要原因是：植酸酶在天然材料中的含量太低，難以大量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本昂貴植酸酶的抗逆性，尤其是熱穩(wěn)定性不能完全滿足飼料及飼料加工的要求植酸酶隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展．為這些問題的解決提供了一條有效的新途徑，植酸酶的基因工程研究已成為世界性的研究熱點(diǎn)。植酸酶的分子生物學(xué)在1907年Suzuki等就在谷糠中發(fā)現(xiàn)了具有植酸酶活性的磷酸酶，接下來的較長的一個時期中．研究都集中在植物和動物器官中的植酸酶．第一個純化的植酸酶來源于麩皮，研究發(fā)現(xiàn)它雖然

6、具有植酸酶活性．但植酸并不是它的特異性底物。植酸酶的分子生物學(xué)來源于植物的植酸酶均屬于6-植酸酶．最適pH范圍在5.0～7.5，不適合在單胃畜禽酸性的胃中起作用．而且在植物中含量極低，因而從應(yīng)用的角度出發(fā)．60年代末植酸酶的研究轉(zhuǎn)向最適pH值為酸性、酶含量較高的微生物來源的植酸酶。植酸酶的分子生物學(xué)微生物來源的植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)許多微生物都能產(chǎn)生植酸酶．尤其在曲霉屑中。1968年Shieh等“發(fā)現(xiàn)所用的22株黑曲霉菌中有21株能產(chǎn)生植酸酶。第一個被分離純化的植酸酶來源于Aspergitlusterr

7、eusNo．9A一1，它的最適pH值為4.5，最適酶反應(yīng)溫度為70℃，此酶在pH1.2～9.0均能穩(wěn)定維持其活性。植酸酶的分子生物學(xué)微生物來源的植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)從此以后．陸續(xù)從十幾種微生物中分離到植酸酶，如枯草芽孢桿菌、假單孢桿菌、乳酸桿菌、大腸桿菌、酵母、曲霉等，并對酶的生理生化性質(zhì)進(jìn)行了較深入的研究。其中來源與A．ficuumNRRL3135(A.nigervarawamori)的植酸酶PHYA具有較好的耐熱性，在酸性條件下有較高的酶活性，被認(rèn)為是目前最具有應(yīng)用前景的飼用植酸酶，其酶學(xué)性質(zhì)研究

8、也較為深入。植酸酶的分子生物學(xué)微生物來源的植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)這種來源的植酸酶PHYA屬于3一植酸酶．是一種檐基化蛋白，糖基化含量為27．3％，糖鏈中富含甘露糖，表觀分子量約為85kD。它的最適pH值為2.5和5.5、最適溫度為55℃，在37℃、pH2.5的條件下．以植酸鈉為底物的Km值為50mmol．Ca2+、Fe2+對酶活性無影響，Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分別提高30％和13％植酸酶的分子生物學(xué)微生物來源的植酸酶的酶學(xué)性質(zhì)Cu2+、Zn2+、Fe2+和Cu+對酶活性