葡萄糖淀粉酶

1、题目： 葡萄糖淀粉酶构造与功能的争辩 班级食科0905班学号6130112133学生姓名田顺风2022年十二月葡萄糖淀粉酶构造与功能的争辩田顺风江南大学 食品学院 江苏省 无锡摘要：本文对葡萄糖淀粉酶在微生物中的分布进展了综述，对葡萄糖淀粉酶的根本构造及作用机理、理化性质及在实际应用中的问题和拟解决途径有了初步了解，并对葡萄糖淀粉酶的应用及争辩现状进展了展望。关键词：葡萄糖淀粉酶；根本机构；理化性质Research on the structure and function of glucoamylaseTian Shunfeng(Jiangnan University he School o

2、f Food Jiangsu Province WuXi) Abstract:Inthispaper,glucoamylasedistributedinmicroorganismsarereviewed,andwe have a preliminary understanding of the basic structure and mechanism of reactionof glucoamylase, physicochemical properties and problems in practical applicationsand ways to be solved.Also th

3、e application and research status of glucoamylasediscussed.Keywords: glucoamylase;basicstructure;physicochemicalproperties引言定的构型。目前的可以被酶催化的反响有约 4000 种，已有数百计的酶被纯化到结晶的形式。于半胱氨酸侧链巯基经氧化后形成ss的键如疏水键所维系。葡萄糖淀粉酶glucoamylase的系统名称为 -1,4-葡聚糖葡萄糖苷水解酶-1,4-糖苷键，生成-葡萄糖。此-1,6-1,3-糖苷键。目前，糖化酶的争辩主要集中在耐热高产菌株的筛选；糖化酶的热稳定性机理；

4、利用DNA重组技术构建优良工程菌株等方面。萄糖淀粉酶的简要特征如表 1。主要来源作用机制应用领域表 1 葡萄糖淀粉酶GA葡萄糖苷酶淀粉酶淀粉葡糖糖苷酶黑曲霉A. niger)泡盛曲霉A. awamori 米根酶Rhizopus oryzae臭曲霉A.foetidus糖苷键-葡萄糖轻工、食品、医药、发酵等行业糖化酶在微生物中的分布及组分多型性19 35 个种(含未确定种)33 种2。 5 6 种活性组分。Svensson G和 G 两种组分，这两种糖化酶均由单一的糖基化多肤链组成。氰化片段和 N-末端GG75%-1,4-，-1,6-键邻接处碳链OneAcathose柱从市售糖化酶(A.niger

5、)6 种活性组分，每种活性组分均可从可溶性淀粉中释放出单一的-D-葡萄糖终产物。6 种组分的分子量、沉降系数、化学组成、等电点、酶的动力学及其它性质上生物的培育或酶的制备过程中可能受葡萄糖苷酶和蛋白酶的作用而变成多型性。Aspergillus awamorivar.kawachi GGn。Takahash认为RhizopusA.niger G、G、G、GIV 在培育过程中对两种蛋白酶有不同的敏感性。糖化酶的根本构造及作用机理糖化酶中的糖和蛋白组成4%-18%S.diastaticus 糖化酶 I L-L-丝氨酸相连接，其组 四糖，三糖和四糖是由 D-葡萄糖、D-甘露糖和 D-半乳糖以 1.3

6、或 1.6 糖苷键构成的。在糖化酶中这种糖残基的排列在其热和酸碱稳定性上有着特别的意义。 DNA序列，并在工程菌株的构建上A.nigerA.saitoi 糖化酶中色氨酸残基起着酶与底物结5 个高度同源片段 S5 不具备催化活性。Boel 等4A.niger 5 个A.awamori 4 5 个内含子，这个长169bp序列参与GG mRNAA.awamori糖化酶的 2.3kb mRNA 2.3kb 糖化酶特异性 mRNA cDNA A.awamori 染色体文库中筛选 等构建了水Rhizopus oryzae糖化酶基因的物理图谱。糖化酶是糖苷水解酶Glycoside hydrolase的一种。

7、一般糖苷水解酶由催5 15 13 -14 -淀粉酶。和型GA2 3 个功能区组成，即催化域Catalytic domain，CD、淀粉结合域Starch binding domain，SBD及用于连接 CD 与 SBD 的 O-糖基化连接域 O-glycosylationconnected domaiCD N1470 Mr SBD为C端的509616Mr为12022G经过限制性水解可转化为G， GAO-糖基化连接域。催化域的构造及催化机制X100 CD 13 -11 均参与折6叠成“桶”状/ 构造，桶的核心为一个口袋构造，催化中心位于其中，-螺6旋 1、3、5、7、9 和 11 位于桶状构造的

8、外表，-螺旋 2、4、6、8、10 和 13 位CD X100的CD 构型根本相像，但子囊菌酵母CD X100 CD 12 -螺6旋形成与泡盛曲霉、黑曲霉 CD 类似/6构造。Sauer5等认为黑曲霉糖化酶水解 -1,4-糖苷键的机制是典型的酸碱催化，Glu179 Glu400 分别为催化中心的质子供体和质子受体，Glu179 供给的质子传递给淀粉链中易断裂键的糖苷氧上，形成含氧碳正离子，在 Glu400 帮助下承受水的亲核攻击而使糖苷键断裂1。同时，使水解产生的-葡萄糖变成 -D+-构型。1 黑曲霉糖化酶催化过程中的电子传递路径淀粉结合域的构造及结合淀粉的分子机制糖苷水解酶的底物结合域，又称

9、多聚糖结合域 Polysaccharide binding 结合域Starch binding domaiSBPBD 对酶的功能有重要作用，假设PBDSBDGA1/25。SBD2个结合位点122分子的底物。 2 位点的氨基SBD 的 2 个位点上的 2 SBD扭转了淀粉链的方向，使更多的底物向催化域中心靠近。连接域的构造糖化酶连接域起连接CD和SBDO-糖基化修饰6。来自不同真菌的糖化酶尽管催化域和 SBD 的氨基酸序列有较大相像性，但在 O- 糖基化区域上可变性较大。泡盛曲霉GA连接域的分子动力学模型指出，在生O-连接方式连接到连接域的 Ser 和 Thr Ser Thr 5 pH4.5、5

10、7条件下该9.5nm。糖化酶的理化性质糖化酶的热稳定性和 pH 值稳定性Aspergiluss niger IMDCC No.1203 糖化酶活性最高温度为 T70 结合，形下，复合体的酶活可到达自然酶活的二倍。Fogarty 认为肽链中的氨基基团通过转变氨基的功能，然后与氧化多糖结合，以增加它的热稳定性。 -环状糊精(10Ommol/L)在60(30和40) 环状糊精及其它糖类对糖化酶的稳定性影响较小。-环状糊精对酶的热稳定性影响的机理还有待进一步争辩7。50%70下851h 50%，而且这种酶不受Ca2+EDTApH 。FogartylA.niger IMDC No.1203 产生的糖化酶

11、。Candida tsukubaensispH 2.4-4.8。糖化酶的底物亲和性糖化酶是将麦芽糖一糊精转化为D葡萄糖8底物的水解速率主要受底物分子的大小及构造的影响，同时也受水解碳链序列中下一个键的影响。A.niger 糖化酶对淀粉、麦芽三糖和麦芽糖三种底物的相对亲和性分别为100%、68%和碳链越长亲和性越大它的最大反响速度是随着底物碳链的增长而增加的，说明糖化酶水解麦芽糖的力量是异麦芽糖的100倍。葡萄糖基麦芽糖的水解速率仅为麦芽糖的45%，这说明邻近-1,4 链的 -l,6 键比独立的-1,6 链更易被翻开。糖化酶在实际应用中的问题及拟解决途径尽管糖化酶在工业生产中价值很大，对其根底与

12、应用争辩也取得了长足进 甚至成为进展的瓶颈。水解-1,6糖苷键的性能差生产中使用的原料淀粉一般是直链淀粉和支链淀粉的混合物，由于其水解糖苷键的性能差，因此产物中含有异麦芽糖2 个葡萄糖之间以 -1,6-糖苷键相连，从而降低其产量及纯度。解决这个问题的方法是 2 94.5%提高到95.5%，成效卑微。-1,4-1,6-糖苷键活力500-1000倍，但来自Hormoconis -1,4-糖苷键的活力只比水解-1,6-36 倍9。构造比较觉察，糖化酶CD 3 5 与大多 5 2 糖苷键的寡聚异麦芽糖和潘糖，可以降低对底物的纯度限制，提高葡萄糖产量，对工业生产有重要意义。水解特异性低-1,4-1,2-

13、、-浓度32，其产物葡萄糖的浓度也格外高最高达95糖使得其逆反响加快，产生含-1,6-糖苷键的异麦芽糖。由此可见，提高糖化酶后期，酶的热不稳定性导致酶活的丧失，使得逆反响减弱10。热稳定性不够化温度，同时通过生物学手段提高糖化酶的热稳定性。试验觉察催化域中的 -1 2 化酶不行逆热敏性，防止糖化酶发生热变性。争辩指出该回环位于催化域的 O-糖基化的区域。Liu11等通过定点诱变的方法转变其个别氨基酸残基其中一个氨基酸位于与热敏有关的一段O糖基化区域-螺旋GlyAsn-Gly Asn，均在肯定程度上提高了酶的热稳定性。pH稳定性低响。Fang12Glu400的极性、电荷分布及与Glu400形成的

14、氢键等影响着酶的最适 pH 值，他们利用定点突变技术将 Ser411 突变为Gly411，去除了Ser411Glu400 之间的氢键，则提高了酶的最适pH值。因此尽管目前的糖化酶对酸碱的适应性较低，但通过酶学改造是可以改善的。解决途径13。我们仅酶特性具有重要指导作用。将的分子生物学技术应用于菌株选育争辩中 如定F 到肯定程度的限制。相反，定向进化是非理性的，它利用DNA重组或扩增过程中2.1106 倍，因此定向进化技术是高效改造糖化酶特性的重要技术，将为糖化酶的争辩供给更宽阔的空间。糖化酶的应用及争辩现状制麸曲，简化生产工艺，提高生产效率。在淀粉糖工业中，利用糖化酶水解淀粉14。在干啤酒酿造

15、过程中，可8:9。在味精、柠檬酸等生产发酵得到谷氨酸和柠檬酸。因此，糖化酶在轻工、食品、医药、发酵等行业中具、作用机理、构造+功能相关性等问题有了肯定的了解，同时有人将这些争辩问题提出了拟解决途径15。我国对糖化酶的争辩已有很大进展，管汉成等从 A.niger 突变菌株中纯化了Gl G，并对其性质进展了争辩。方善康等也从 A.niger 中纯化了三种组分的糖化酶，它们均为酸性糖蛋白。我们试验室于1993 年开展嗜热真菌的争辩，并从Thermomyces Lanuginosus -T. Lanuginosus糖化酶均优于其A.niger 糖化酶高产菌株中克经 5、3端改造，克隆到酵母质粒 YFD

16、18 上，转化酿酒酵母，并能有效地分泌有功能的糖化酶到胞外，罗进贤等以噬菌体 gt10DNA 为载体，构建了黑曲霉3758 cDNA 329-418 DNA 序列cDNA2.1kb 53端的非编码区。克隆的cDNAgt11中得到表达。另有将地衣芽抱杆菌-淀粉酶基因及黑曲cDNA 共同重组于大肠杆菌一酵母穿梭质粒中，然后转化酿酒酵母，MF-21 因子及磷酸甘油酸激酶基因的启动子和终止信号把握下， 糖化酶能获得高的表达，并向胞外分泌，重组质粒具有良好的稳定性。参考文献DUO CHUAN LI,YI-JUN YANG,YOU-LIANG PENG.Purification and character

17、ization ofextracellularglucoamylasefromthethermophilicThermomyceslanuginosusJ.Mycol.Res.2022,102(5):568-572.马丽娜,陈喜文,甘睿,等.葡萄糖淀粉酶的构造和功能争辩进展J.生物技术通讯,2022,16(6):677-682.Yong-Xiao Bai,Yan-Feng Li,Ming-Tao Wang.Study on synthesis of a hydrophilic bead carrier containing epoxy groups and its properties for

18、 glucoamylase immobilizationJ.Enzyme and Microbial Technology,2022,39:540-547.Haq Nawaz Bhatti,Mohammad Hamid Rashid.Purification and characterization of a novel glucoamylase from Fusarium solaniJ.Food Chemistry,2022,103:338-343.Xiaoyun Zhang,Tianliang Cao,Xueda Tian.Effect of microwave irradiation

19、on the structure of glucoamylaseJ.Process Biochemistry,2022,47:2323-2328.Willian J.Andrioli,Tony M. Silva.The fungal metabolite eugenitin as additive for Aspergillusniveus glucoamylase activationJ.Journal of Molecular Catalysis B, 2022,74:156-161.杨依军,李多川,沈崇尧.葡萄糖淀粉酶争辩进展J.微生物学通报,1996,23(5):312-315.Yum

20、ikoYoshizaki,TomokaSusuki.Characterizationofglucoamylaseand-amylasefromMonascus anka: Enhanced production of -amylase in red kojiJ.Journal of Bioscience and Bioengineering,2022,110(6):670-674.Thor S.Thorsen,Anders H.Johnsen.Identification and characterization of glucoamylase fromthe fungusThermomyces lanuginosusJ.Biochimica Biophysica Acta,2022,1764:671-676.IsakS.Pretorius,ThomasChow.Identificationandphysicalcharacterizationofyeastglucoamy