核苷酸类物质(精)课件.ppt
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- 核苷酸 物质 课件
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1、一、概况一、概况 核酸由众多的单体核苷酸通过核酸由众多的单体核苷酸通过3 3 , ,5 5 磷磷酸二酯键聚合而成。酸二酯键聚合而成。 核苷酸由碱基、核糖、磷酸组成。核苷酸由碱基、核糖、磷酸组成。 脱去磷酸后的碱基称为核苷。脱去磷酸后的碱基称为核苷。第二节第二节 核酸与核苷酸发酵核酸与核苷酸发酵(一)呈味核苷酸(一)呈味核苷酸 核苷酸类中的肌苷酸(核苷酸类中的肌苷酸(IMPIMP)、鸟苷酸()、鸟苷酸(GMPGMP)、)、黄苷酸(黄苷酸(XMPXMP)呈强鲜味。如:肌苷酸钠比味精鲜)呈强鲜味。如:肌苷酸钠比味精鲜4040倍,倍,鸟苷酸钠比味精鲜鸟苷酸钠比味精鲜160160倍。倍。 5 5 鸟苷酸
2、鸟苷酸 5 5 肌苷酸肌苷酸 5 5 黄苷酸黄苷酸 (guanylic acidguanylic acid)()(inosinic acidinosinic acid) (xanthylic acidxanthylic acid) 5 5 -GMP 5-GMP 5 -IMP 5-IMP 5 -XMP-XMP碱基碱基 鸟嘌呤鸟嘌呤 次黄嘌呤次黄嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤AMPGMP鲜味剂的协同效应鲜味剂的协同效应 当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时,当核苷酸与氨基酸类物质混合使用时,鲜味不是简单的叠加,而是成倍地提高。鲜味不是简单的叠加,而是成倍地提高。 增效:甜味、肉味增效:甜味、肉味 消除:咸、酸、苦
3、味、腥味、焦味消除:咸、酸、苦味、腥味、焦味 历史历史19601960年,日本科学家发现年,日本科学家发现5 5 -IMP-IMP具有强烈鲜味。具有强烈鲜味。6060年代后期,日本成为用发酵法生产核苷酸类物质年代后期,日本成为用发酵法生产核苷酸类物质的最大生产国。的最大生产国。市场上的市场上的“强力味精强力味精”、“加鲜味精加鲜味精”是在普通的是在普通的味精中加少量肌苷酸钠组成。味精中加少量肌苷酸钠组成。7070年代以后,核酸类物质及其衍生物以其具有抗病年代以后,核酸类物质及其衍生物以其具有抗病毒和抗肿瘤的作用,受到医药界的普遍重视毒和抗肿瘤的作用,受到医药界的普遍重视。(二)(二) 生产方法
4、生产方法1. 1. 发酵法发酵法(1 1)一步法:直接发酵法)一步法:直接发酵法(2 2)二步法(发酵转化法)二步法(发酵转化法) 发酵法发酵法 核苷核苷 核苷酸核苷酸2. 2. 酶解法酶解法 酵母酵母 核糖核酸核糖核酸 核苷酸核苷酸提取提取酶解酶解 磷酸化磷酸化二、核苷酸的生物合成途径及其代谢调控二、核苷酸的生物合成途径及其代谢调控(一)(一) 生物合成途径生物合成途径l从头合成途径:从头合成途径: 利用氨基酸等作为原料合成。利用氨基酸等作为原料合成。l补救合成途径:利用体内游离的碱基或核苷合成。补救合成途径:利用体内游离的碱基或核苷合成。1.1.从头合成途径(从头合成途径(denovode
5、novo synthesis synthesis) 由氨基酸、磷酸戊糖、由氨基酸、磷酸戊糖、COCO2 2和和NHNH3 3合成核苷酸。合成核苷酸。嘌呤核苷酸:直接生成次黄嘌呤核苷酸(嘌呤核苷酸:直接生成次黄嘌呤核苷酸(IMPIMP), ,然后转然后转 变为其它嘌呤核苷酸。变为其它嘌呤核苷酸。 葡萄糖葡萄糖 HMPHMP 5 5磷酸核糖磷酸核糖 磷酸核糖焦磷酸(磷酸核糖焦磷酸(PRPPPRPP) PRPPPRPP转酰胺酶转酰胺酶 5 5 -IMP-IMP AMP SAMP XMP GMP AMP SAMP XMP GMP腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶脱氢酶腺苷酸代琥珀酸
6、裂解酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶合成酶由由IMPIMP合成合成AMPAMP及及GMPGMP AMP-S AMPIMP XMP GMP AspGlnNAD+AMPADPATPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶GMPGDPGTPADPATP激酶激酶ADPATP激酶激酶IMPIMP合成途径的代谢调控合成途径的代谢调控主要通过产物的负反馈调节主要通过产物的负反馈调节调节包括调节包括: 2: 2个长反馈和个长反馈和2 2个短反馈个短反馈ATPGTPR-5-PATPPRPP合成酶合成酶PRPP酰胺酰胺转移酶转移酶PRAIMPAMPSAMPADPXMPGMPGDP2个长反馈2个短反馈IMPAM
7、PSXMPAMPADPGMPGDPGTPATPATPGTP2.2.补救合成途径(补救合成途径(salvage synthesissalvage synthesis) 微生物从培养基中取得完整的嘌呤、戊糖、微生物从培养基中取得完整的嘌呤、戊糖、磷酸,直接合成单核苷酸。磷酸,直接合成单核苷酸。 当全生物合成途径受阻时,微生物可通过当全生物合成途径受阻时,微生物可通过此途径合成核苷酸。此途径合成核苷酸。 有两条合成途径:有两条合成途径:(1 1)嘌呤碱与)嘌呤碱与PRPPPRPP直接合成嘌呤核苷酸直接合成嘌呤核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸鸟嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤核苷酸次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(
8、HGPRT)PRPPPRPPPPiPPi腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤核苷酸腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)HGPRT活性高APRT活性低90%90%嘌呤碱嘌呤碱腺嘌呤腺嘌呤+1-+1-磷酸核糖磷酸核糖腺苷腺苷+Pi+Pi核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶(2 2)腺嘌呤与)腺嘌呤与1-1-磷酸核糖生成腺苷磷酸核糖生成腺苷, , 再生成腺嘌再生成腺嘌呤核苷酸。呤核苷酸。腺苷腺苷+ATP+ATP腺苷激酶腺苷激酶腺苷酸腺苷酸+ADP+ADP三、肌苷酸的生产三、肌苷酸的生产(一)一步法(一)一步法 1.1.肌苷酸生产菌选育肌苷酸生产菌选育(1 1)解除微生物自身的反馈调节)解除微生物自身的反馈调节a.a.解除解除AMPA
9、MP、GMPGMP对对PRPPPRPP转酰胺酶的反馈抑制。转酰胺酶的反馈抑制。b.b.切断切断5 5 -IMP-IMP继续代谢生成继续代谢生成GMPGMP和和AMPAMP的途径。的途径。 因此,选择可能产生核苷酸的产氨短杆菌因此,选择可能产生核苷酸的产氨短杆菌(Brevibacterium ammoniageneBrevibacterium ammoniagene)为出发菌株,)为出发菌株,诱变为腺嘌呤缺陷型突变株,再诱变为鸟嘌呤诱变为腺嘌呤缺陷型突变株,再诱变为鸟嘌呤缺陷型突变株。缺陷型突变株。 IMPIMP的阻遏如何解决?的阻遏如何解决? (2 2)改变核苷酸对细胞膜的渗透性)改变核苷酸对
10、细胞膜的渗透性 核苷或碱基容易透过细胞膜,而核苷酸难于透过核苷或碱基容易透过细胞膜,而核苷酸难于透过细胞膜。细胞膜。 日本科学家发现,日本科学家发现,MnMn2+2+对于产氨短杆菌核苷酸的对于产氨短杆菌核苷酸的膜透性起着关键作用,膜透性起着关键作用, MnMn2+2+限量的情况下,菌体产生限量的情况下,菌体产生膨胀异常现象,细胞膜允许膨胀异常现象,细胞膜允许IMPIMP渗透到胞外,积累渗透到胞外,积累IMPIMP。 MnMn2+2+限量与生物素亚适量结果相同,但机制不同。限量与生物素亚适量结果相同,但机制不同。MnMn2+2+亚适量:亚适量:培养后期,细胞形态异常(伸长、膨胀、培养后期,细胞形
11、态异常(伸长、膨胀、不规则)不规则)生物素亚适量:生物素亚适量:为乙酰为乙酰CoACoA羧化酶的辅基,影响脂肪酸羧化酶的辅基,影响脂肪酸生物合成,间接影响细胞膜磷脂合成,从而影响细胞膜生物合成,间接影响细胞膜磷脂合成,从而影响细胞膜透性。透性。2.2.培养条件培养条件(1 1)因所用菌株为腺嘌呤缺陷型,)因所用菌株为腺嘌呤缺陷型,所以添加适量腺嘌所以添加适量腺嘌呤(呤(加加0.5%0.5%酵母膏或酵母水解液酵母膏或酵母水解液)。)。(2 2)MnMn2+2+亚适量亚适量 工业原料和工业用水含较多的工业原料和工业用水含较多的MnMn2+2+,难于控制,难于控制MnMn2+2+亚适量亚适量, ,有
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