生物催化工程(二)
生物催化剂的筛选
商业来源
数据库来源
动植物源
微生物源
产酶微生物的筛选原则：
- 短时间内高产目标酶
- 利用便宜和方便的原料
- 产酶具有较好的专一性
- 非致病性的安全微生物
- 遗传稳定性应该较高
传统的菌种分离筛选步骤：
- 样品采集
- 富集培养
- 菌株分离
- 活性筛选
一般根据周围环境进行筛选
好的筛选必须简单、快速、高通量
从宏观基因组文库中发现新的催化剂
宏基因组：环境中全部微小生物遗传物质的总和。
直接提取环境样品中的总DNa，与载体连接，克隆至宿主菌，构建宏基因组文库。
新酶编码基因的筛选策略：
- 基于功能的筛选
诱导基因异源表达，催化特定底物 - 基于序列的筛选
在DNA水平上，利用如PCR技术或Southern杂交等技术筛选出相似基因。
问题：
- 对用于宏基因组DNA文库构建的DNA的质量要求很高
- 需要找到用于宏基因组表达的合适宿主
- 需要有合适的研究方法
探索现有生物催化剂的非自然新活力
即检测该生物催化剂对其天然底物的同系物，衍生物等结构类似物质是否具有催化活性
采用基因组数据库挖掘的方法获得目标生物催化剂
- 借助实验
- 借助网络服务器
- 人工智能
极端微生物和极端酶
生活在极端恶劣的环境中的微生物成为极端微生物，产生的酶为极端酶。
主要分为嗜（热、冷、酸、碱、辐射、压）酶。
嗜热酶
一般耐受温度在55-80℃，极限耐受温度80-113℃。
嗜酸/碱酶
pH4以下；pH11以上
嗜压酶
大于40MPa的高水压
耐辐射酶
高辐射场所
极端酶的应用实例
- PCR
- 食品行业
- 嗜热淀粉酶
- 木质素的讲解
酶的高通量筛选方法
将需要筛选的表型和一中能够方便被识别和判断高低的物质或信号关联
常用的信号包括：荧光检测、拉曼光谱检测、分光光度计、颜色圈、透明圈...
平板筛选法
平板筛选法是微生物在平板固体培养基上进行升值反映，从而反映出的形状。
- 表型活性筛选
利用菌落周围产生的水解圈、颜色圈或荧光产物等进行酶活或目标产物筛选 - 表型生长筛选
...
琼脂平板筛选法用于排除大量无活性和极低活性的突变体
微孔板筛选法
可理解为非常小的摇瓶，是微生物在液体环境中的性状。
通过检测底物或目标产物引起的吸光度或荧光变化对其进行定量分析。
荧光激活细胞分选法
- 细胞作为反应室
... - 体外通过合成液滴进行分隔
...