本文關鍵詞：植酸酶的分子生物學與基因工程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

植酸酶的分子生物學與基因工程
摘要植酸酶是一種新型的、可作為動物飼料添加劑的重要酵制劑，它對提 高飼料中磷的利用率．提高動物的生產(chǎn)性能，以及減輕因動物高磷糞便所導致 的環(huán)境水域的磷污染有著重要意義。 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 肌醇和無機磷酸。 此酶分為兩類： 3植酸酶(EC． 1 3 8)和6一植酸酶(EC 3 1 2． 3 6

)。 植酸酶廣泛存在于植物、動物和微生物中．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 等真核教生物中。 在備物、豆類和油料等作物籽實中．磷的基本貯存形式是植酸磷?，其含量 高達1％～3l{6．它占植物中總磷的60％～80％。但是以植酸磷形式存在的磷卻 固單胃動物體內(nèi)缺乏能分解植酸的酶而難以被利用， 其利用率僅在0％～40％． 從 而造成了許多問題：首先是造成磷源浪費。“，一方面鈳料中的磷源不能得到有 效利用，另一方面為了滿足動物對磷的需求，衛(wèi)必須在飼料中添加無機磷．提高 了飼料成本；其次是形成高磷糞便污染環(huán)境【2 J。飼料中85％左右的植酸磷會 被動物直接排出體外，糞便中大量的植酸磷使水和土壤受到嚴重污染。另外，植 酸磷還是一種抗營養(yǎng)園子， 它在動物胃腸道的消化吸收過程中會與多種金屬離子 如Zn”、c，+、Cu”、Fe2+等以及蛋白質(zhì)螯合成相應的不溶性復合物，降低了動 物對這些營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用【3]。 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營養(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。但是，植酸酶到目前為止并沒 有在飼料中得到廣泛的推廣應用，主要原因在于：1．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；2．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。隨著基因工程技術的發(fā)展．為這些問題的 解決提供了一條有效的新途徑，檀酸酶的基因工程研究已成為世界性的研究熱 點。

收稿El期：1999．(14．12，修回日期：1999，09—25， 1 植酸酶約分子生物學 早在1907年Suzuki等¨· 就在答糠中發(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)它雖然具有植酸酶活性．但植酸并不是它的特異 性底物。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．而且在植物中含量扳低，因而從應用的角度出 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。 1．1微生物來源的植酸酶的酶學性質(zhì) 許多微生物都能產(chǎn)生植酸酶．尤其在曲霉屬中。1968年Shieh等“發(fā)現(xiàn)所用 的 22 株 黑 曲 霉 菌 中 有 2L 株 能 產(chǎn) 生 植 酸 酶 。 第 一 個 被 分 離 純 化 的 植 酸 酶 Aspergitlusterreus No．9A一1【“．它的最適pH值為4．5，最適酶反應溫度為 70℃，此酶在pH 1．2～9．0均能穩(wěn)定維持其活性。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‘“、假單孢桿苗‘?、乳酸桿菌‘1?、 大腸桿菌?]、酵母【”】、曲霉”、隔孢伏革菌?1等，并對酶的生理生化性質(zhì)進 行了較深入的研究。其中來源于A．m㈣NRRL3135(Aniger vat alvanwri)的植酸 酶PHYA具有較好的耐熱性， 在酸性條件下有較高的酶括性，被認為是目前最具有 應用前景的飼用植酸酶，其酶學性質(zhì)研究也較為探入【14。來源于A位““m NRRL3135(A nigermaⅡ；arnori)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50mm01．Ca2+、Ve2+對酶活性無影響，Mn”、CJ+有激活作用，，能 使酶活性分另Ⅱ提高30％和13％，c艫+、Zn2+、Fe”和Cu+對酶活掛喜罐翩作掩+ 萁孛囂兩種鴦囂競爭掛捧裁，磊兩種鴦競爭性抑制。另外，對一些來源于動物、 植物的酸性磷酸酶有攛割侔塌的攙測粼婦L(+) 濺石酸、磷霉豢

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