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摘 要

β-半乳糖苷酶(EC3.2.1.23)，全名为β-D半乳糖苷酶，该酶能将乳糖分子中的β-1,4半乳糖苷键水解并生成半乳糖和葡萄糖，也能够转移半乳糖苷。该酶的天然来源十分丰富在哺乳动物（特别是幼小哺乳动物的小肠中），植物（苹果，扁桃），微生物（细菌、霉菌、酵母）中广泛存在。因为微生物具有快速生长和高效代谢的生物学特性，所以其成为了产生β-半乳糖苷酶的主要来源。

本课题组先前已获得含His-tag标签的重组表达载体pET28a-gal，载体中的His-tag标签的采用，为下步镍柱亲和层析获得纯化β-半乳糖苷酶提供了依据。

本实验对β-半乳糖苷酶GAL的纯酶性质进行了研究，结果表明：该酶的最适反应pH为7.0，最适反应温度为55℃，在温度30~50℃、pH为5.0~9.0范围内有较高的稳定性；Mg² , Ba² , Mn² 对该酶起促进作用，EDTA, Cu² , Cd² 对该酶抑制作用较强。通过研究影响β-半乳糖苷酶活力的因素，使其在生产，科研中发挥最大的效益，随着研究的不断深入，β-半乳糖苷酶的生产和应用成本将会大幅度降低。

关键词：β-半乳糖苷酶 纯化 酶学性质

Purification and properties of β- galactosidase

Abstract

β- galactosidase (EC3.2.1.23), which full name is β-D-galactosidase enzyme, also called lactase. It can hydrolysis lactose to galactose and glucose, or transfer galactoside. The enzyme exists in mammals ( particularly the small intestine of young mammals ) , plants ( apple, almond ), microorganisms ( bacteria, fungi , yeast ) widely. For the advantage of the rapid growth of microorganisms and efficient metabolism, it has become a major source of β- galactosidase enzyme.

Before beginning the experiment, our team has acquired recombinant expression vector pET28a-gal with his-tag, previously. The use of the his-tag label provides the evidence for purifying β- galactosidase.

The study of β- galactosidase nature showed that: the enzyme optimum pH was 7.0 , and the optimum reaction temperature is 55 ℃, when the temperature is between 30 with 50 ℃, and the pH is in the range of 5.0 to 9.0, the enzyme keep the stability. Mg² , Ba² , Mn² play the catalytic role, while EDTA, Cu² , Cd² have strong inhibition. By studying the factors that affect the β- galactosidase activity, it will maximize the benefits of scientific research and production. Along with the deepening of research, production and application of cost- β- galactosidase will be significantly reduced.

Keywords: β-galactosidase ;enzyme characterization; enzyme synthesis

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1β-半乳糖苷酶简介 1

1.2β-半乳糖苷酶的来源、性质和作用机理 1

1.2.1 β-半乳糖苷酶的来源 1

1.2.2 β-半乳糖苷酶的性质 1

1.2.3 β-半乳糖苷酶的作用机理 2

1.3β-半乳糖苷酶的应用 3

1.3.1 解决乳糖不耐受患者的乳品消费问题 3

1.3.2 用于提高乳制品的甜度 3

1.3.3 生产低聚半乳糖 3

1.3.4 分析乳制品中的乳糖含量 3

1.4β-半乳糖苷酶在免疫和检测方面的应用 4

1.4.1 β-半乳糖苷酶在载体构建中的应用 4

1.4.2 作为报告基因的应用 4

1.5本论文的内容及意义 5

1.5.1 本论文的意义 5

1.5.2 研究内容 5

第二章 β-半乳糖苷酶GAL的分离纯化及酶学性质分析 6

2.1实验材料 6

2.1.1 实验试剂 6

2.1.2 主要仪器与设备 7

2.1.3 培养基组成 8

2.1.4 纯化相关溶液的配制 8

2.2实验方法 8

2.2.1 重组菌发酵产β-半乳糖苷酶 8

2.2.2 β-半乳糖苷酶GAL的分离纯化 8

2.2.3 β-半乳糖苷酶蛋白含量的检测 9

2.2.4 反应温度对β-半乳糖苷酶的影响 10

2.2.5 反应体系pH对β-半乳糖苷酶的影响 10

2.2.6 β-半乳糖苷酶的温度稳定性 11

2.2.7 β-半乳糖苷酶的pH稳定性 11

2.2.8 金属离子对β-半乳糖苷酶的影响 11

2.2.9 β-半乳糖苷酶有机溶剂耐受性 11

2.3结果与讨论 12

2.3.1 β-半乳糖苷酶分离纯化与SDS-PAGE分析 12

2.3.2 β-半乳糖苷酶最适反应温度 12

2.3.3 β-半乳糖苷酶最适反应pH 13

2.3.4 β-半乳糖苷酶热稳定性 14

2.3.5 β-半乳糖苷酶 pH的稳定性 15

2.3.6金属离子对β-半乳糖苷酶GAL活力的影响 15

2.3.7 β-半乳糖苷酶GAL有机溶剂耐受性 15

2.4 本章小结 15

第三章 结论与展望 16

3.1结论 16

3.2展望 16

参考文献 17

致谢 18

第一章 文献综述

1.1β-半乳糖苷酶简介

β-半乳糖苷酶（EC3.2.1.23)，全名为β-D半乳糖苷半乳糖水解酶，常简称为乳糖酶，该酶能将水解能够水解乳糖分子中β-1,4半乳糖苷键生成半乳糖和葡萄糖，也能够转移半乳糖苷。

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