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酶工程考试复习题及答案

酶工程考试复习题及答案

一、名词解释题

1.酶活力:是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下,酶催化某

一化学反应的速度来表示,酶催化反应速度愈大,酶活力愈高,反之活力愈低。

2.酶的专一性:是指一种酶只能对一种底物或一类底物起催化作用,对其他底物无催化作

用的性质,一般又可分为绝对专一性和相对专一性。

3.酶的转换数:是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数,即是每摩尔酶每分钟催化底

物转变为产物的摩尔数,是酶的一个指标。

4.酶的发酵生产:是指通过对某些特定微生物进行发酵培养后,利用微生物生长发酵过程中

特定的代谢反应生成生产所需要的酶,最后通过提取纯化过程得到酶制剂的过程称为酶的发酵生产。

5.酶的反馈阻遏:

6.细胞破碎:是指利用机械、物理、化学、酶解等方法,使目标细胞的细胞膜或细胞壁得以

破坏,细胞中的目标产物得以选择性或全部释放便于后续收集和分离的过程称为细胞破碎。

7.酶的提取: 是指在一定的条件下,用适当的溶剂处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂中

的过程,也称作酶的抽提,是酶分离纯化过程常用的手段之一。

8.沉淀分离:是通过改变某些条件,使溶液中某种溶质的溶解度降低,从溶液中沉淀析出,

而与其他溶质分离的方法,常用语酶的初步提取与分离。

9.层析分离: 亦称色谱分离,是一种利用混合物中各组分的物理化学性质的差别,使各组

分以不同程度分布在两个相中,其中一个相为固定的(称为固定相),另一个相则流过此固定相(称为流动相)并使各组分由于与固定相和流动相作用力的不同以不同速度移动,从而达到分离的物理分离方法。

10.凝胶层析: 又称为凝胶过滤,分子排阻层析,分子筛层析等。是指以各种多孔凝胶为固

定相,在流动相冲洗过程中混合物中所含各种组分的相对分子质量和分子大小不同,在固定相凝胶微孔中移动的距离不同,从而依次从层析柱中分离出来,达到物质分离的一种层析技术。

11.亲和层析: 是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,将混合物装入

层析柱中利用流动相的冲洗作用和目标分子与固定相配基亲和作用力不同而使生物分子分离纯化的技术。

12.离心分离: 借助于离心机旋转所产生的离心力,使不同大小、不同密度的物质分离的技

术过程。

13.电泳:带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳。利用

不同的物质其带电性质及其颗粒大小和形状不同,在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也不同,故此可使它们分离,电泳技术是常用的分离技术之一。

14.萃取:是利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离的技术。

15.双水相萃取:双水相是指某些高聚物之间或者高聚物与无机盐之间在水中以一定的浓度

混合而形各种不相溶的两水溶液相。由于溶质在这两相的分配系数的差异进行萃取的方法称为双水相萃取。

16.超临界萃取: 又称超临界流体萃取,是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度

不同而实现分离的一种萃取技术。

17.过滤: 借助于过滤介质将不同大小、不同形状的物质分离的技术过程称为过滤。

18.膜分离技术: 借助于一定孔径的高分子薄膜,将不同大小、不同形状和不同特性的物质

颗粒或分子进行分离的技术称为膜分离技术。

19.结晶固定化酶: 通过结晶的手段,将晶体酶束缚于水不溶的载体上,限制酶分子的自由

流动,但能使酶充分发挥催化作用的一种酶的固定化技术。

20.固定化细胞: 固定在载体上并在一定的空间范围内进行正常的生长、繁殖和新陈代谢等

生命活动的细胞称为固定化细胞,又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。

21.吸附法: 通过氢键、疏水作用和π电子亲和力等物理作用或离子交换作用,将酶固定于

水不溶载体上,从而制成固定化酶的方法称为吸附法

22.包埋法: 是将聚合物的单体与酶溶液混合,再借助于聚合助进剂(包括交联剂)的作用进

行聚合,酶被包埋在聚合物中以达到固定化的方法称为包埋法。

23.结合法:在适宜的pH和离子强度条件下,利用酶的侧链解离基团和离子交换剂的相互作

用而达到酶的固定化的方法称为结合法也称为键合法

24.交联法: 借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用,制成网状结构的固定化酶的方法

称为交联法。

25.酶的定向固定:把酶和载体在酶的特定位点连接起来,使酶在载体表面按一定方向排列

从而提高固定化酶活性的固定化方法称为酶的定向固定。

26.酶分子修饰: 通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功

能的技术过程称为酶分子修饰。

27.金属离子置换修饰: 把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的特性和功能发

生改变的修饰方法称为酶的金属离子置换修饰。

28.大分子结合修饰:把酶分子通过共价作用或非共价作用与某些特定的大分子结合,从而使

酶的特性和功能发生改变的修饰方法称为酶的大分子结合修饰。

29.肽链有限水解修饰: 利用酶分子主链的切断和连接,使酶分子的化学结构及其空间结构

发生某些改变,从而改变酶的特性和功能的方法称为酶的肽链有限水解修饰也称为酶蛋白主链修饰。

30.核苷酸剪切修饰:利用一定的方法(一般为化学法)在DNA转录过程中通过将目标酶蛋

白核苷酸的部分剪切,从而通过蛋白质翻译后改变酶的结构、特性和功能的方法称为酶的核苷酸剪切修饰。

31.酶的侧链基团修饰: 采用一定的方法(一般为化学法)使酶蛋白的侧链基团发生改变,

从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为酶的侧链基团修饰。

32.氨基酸置换修饰: 在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变获得突变基因,对

酶蛋白中特定的氨基酸进行置换,从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为氨基酸置换修饰。

33.定点突变: 是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的

操作技术。

34.核苷酸置换修饰:通过定点突变等技术对酶蛋白分子DNA序列中的某一特定核苷酸序列

进行替换从而改变酶蛋白中特定氨基酸的种类实现酶分子特性和功能改变的修饰方法称为核苷酸置换修饰。

35.核酶: 是指具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂,一般具有降解特异的mRNA序

列等功能,又称核酸类酶、酶RNA、核酶类酶RNA。它的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。

36.模拟酶: 研究天然酶中那些起主导作用的因素,利用有机化学、生物化学等方法设计和

合成一些比天然酶简单的具有催化功能的非蛋白质分子或蛋白质分子称为模拟酶。

37.抗体酶:是指通过对生物抗体进行特定的修饰作用在其可变区赋予酶的催化结合等属性

制备出的一种催化功能的抗体分子,是一种新型人工酶制剂。

38.生物催化: 利用酶或者生物有机体(细胞、细胞器、组织等)作为催化剂进行化学转化

的过程。

39.酶反应器: 在工业生产中以酶作为催化剂进行反应所需的设备称为酶反应器,是用于完

成酶促反应的核心装置。它为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件,以便在酶的催化下,使底物(原料)最大限度地转化成产物。

40.搅拌罐式反应器: 又称为批量反应器、间歇式搅拌罐。由容器、搅拌器及保温装置组成,

底物与酶一次性投入反应器内,产物一次性取出,反应完成之后,酶(细胞)用过滤法或超滤法回收,再转入下一批反应的一类反应器。

41.填充床式反应器:又称固定床反应器,是将固定化酶填充于反应器内,制成稳定的柱床,

然后通入底物溶液,在一定的反应条件下实现酶催化反应,以一定的流速收集输出的转化液(含产物)的一类反应器。

42.流化床式反应器:是将底物溶液以足够大的流速,从反应器底部向上通过固定化酶柱床,

使固定化酶颗粒始终处于流化状态,使反应液的混合程度介于全混型和平推流型之间。

即可用于处理黏度较大和含有固体颗粒的底物溶度,同时亦可用于需要供气体或排放气体(即固、液、气三相反应)的酶反应器称为流化床式反应器。

43.鼓泡式反应器:是利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡,在上升过程中起到提

供反应底物和混合两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌装置的反应器。

44.膜反应器:是一种将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器,可以用

于游离酶的催化反应,也可以用于固定化酶的催化反应。

45.喷射式反应器: 通入高压喷射蒸汽,实现酶与底物的混合,进行高温短时催化反应,适

用于某些耐高温酶的一类反应器称为喷射式反应器。

二、填空题

1.根据国际系统分类法,将所有已知的酶按照催化反应类型分为:_氧化还原酶_、_转移酶_、_水解酶_、_裂合酶_、_异构酶_、_合成酶_六大类。

2.酶活力是_催化速率快慢_的量度指标,酶的比活力是_纯度高低_的量度指标,酶的转换数的主要组分是_酶催化周期长短_的量度指标.

3.1961年,国际酶委员会规定的酶活力单位为:在特定条件下(25℃,pH及底物浓度为最适宜)_每1min_,催化_1μmol_的底物转化为产物的_酶量_为一个国际单位,即1IU。

4.酶活力的测定方法有_终点法_、_动力学法_、_酶偶联法_和_电化学法_。

5.决定酶催化活性的因素有两个方面,一是_酶分子结构_,二是_反应条件_。

6.求Km最常用的方法是_双倒数作图法_。

7._戊二醛_、_二氨基丁烷_、_乙二胺_是酶分子修饰中分子内交联最常用的交联剂。

8.1960年,查柯柏和莫洛德提出了操纵子学说,认为DNA分子中,与酶生物合成有关的基因有四种,即操纵基因、调节基因、_启动基因_和_结构基因_。

9.SDS-PAGE是利用蛋白质的_自身相对分子质量不同_进行分离,离子交换层析是利用蛋白质的_对不同离子亲和作用力不同_进行分离。

10.可逆抑制作用可分为_竞争性抑制作用_、_非竞争性抑制作用_和_反竞争性抑制作用_。

11.酶活力的测定方法可用_终止_反应法和_连续_反应法。

12.通常酶的固定化方法有_吸附法_、_交联法_、_键合法_、和_包埋法_。

13.酶分子的体外改造包括酶的_化学酶工程_修饰和_生物酶工程_修饰。

14.模拟酶的两种类型是_全合成_酶和_半合成_酶。

15.抗体酶的制备方法有_引入_法和_拷贝_法。

16.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有_热变性_法和_酸碱变性_法。

17.酶的生产方法有_提取法_、_发酵法_和_化学合成法_。

18.日本称为“酿素”的东西,中文称为_酶_,英文则为_Enzyme_是库尼于1878年首先使用的。其实他存在于生物体的_细胞外_和_细胞内_中。

19.酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能,即提高酶的_活性_、减少_抗原性_,增加_稳定性_。

20.借助_双功能试剂_使_酶分子之间_发生交联作用,制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。

21.酶的分离纯化方法中,根据目的酶与杂质分子大小差别的分离方法有_凝胶过滤_法、_超滤_法和_超离心_法三种。

22.由于各种分子形成结晶条件的不同,也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶,因此酶结晶既是_纯化手段_,也是_纯化标志_。

23.酶催化的作用机理在于能降低反应的_活化能_。

24.非竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm_____,米氏常数Km_____。

25.细胞破碎的主要方法有机械破碎,物理破碎,_化学破碎_和_酶促破碎_。

26.酶的提取方法主要有盐溶液提取,酸溶液提取,碱溶液提取和_有机溶剂提取_。

27.结晶的方法主要有_盐析结晶_,有机溶剂结晶法,透析平衡结晶法,等电点结晶法。

28.加压膜分离可分为微滤,_超滤_和反渗透。

29.常用的萃取方法有有机溶剂萃取,双水相萃取,_超临界流体萃取_和反胶束萃取。

30.固定化酶是固定在载体上并在一定的空间范围内进行_催化反应_的酶。

31.固定法细胞是固定在载体上并在一定空间范围内进行_生命活动_的细胞。

32.固定化对酶反应有:_____,_____,_____,_____。

33.用带负电荷的载体制备的固定化酶,其最适pH比游离酶的最适pH_向碱性方向移动偏高_,用带正电荷的载体制备的固定化酶,其最适pH比游离酶的最适pH_向酸性方向移动偏低_,用不带电荷的载体制备的固定化酶,其最适pH与游离酶的最适pH_相近_。

34.酶催化反应的产物为酸性是,固定化酶最适pH比游离酶的最适pH_高_。

35.定点突变是在DNA序列的_某一特定位点上_进行碱基的改变,从而获得_基因突变_的操作技术。

36.模拟酶在结构上必须具有两个特殊位点,一个是_结合_位点,一个是_催化_位点。

37.抗体酶常用的制备方法有_细胞融合法_、_抗体结合位点化学修饰法_、_引入辅助因子法_、_拷贝法_等。

38.搅拌罐式反应器主要由反应罐,_搅拌器_和温度调节装置组成。

39.填充床式反应器是通过_底物溶液_的流动,实现物质的传递和混合。

40.鼓泡式反应器是_有气体参与_的酶催化反应中最常用的一种反应器。

41.膜反应器是将酶的_催化效应_与半透膜的_分离作用_组合在一起而形成的反应器。

42.喷射式反应器是利用_高压蒸汽_的喷射作用,实现酶与底物的混合,进行_高温

短时_催化反应的一种反应器。

问答题

1.举出四例,说明酶在医学上有广阔的用途。

酶作为一种生物催化剂已经被广泛的利用于各个生产生活领域,在医学方面酶也可用于疾病的诊断与治疗。如葡萄糖氧化酶用于测定血糖、尿糖,诊断糖尿病。尿素酶测定血液、尿液中尿素的量,诊断肝脏、肾脏病变。溶菌酶具有抗菌、消炎、镇痛等作用,用于治疗手术性出血、咯血、鼻出血,分解脓液,消炎镇痛等。超氧化物歧化酶(SOD)催化超氧负离子(O2ˉ)进行氧化还原反应,使机体免遭O2ˉ的损害。因此SOD具有抗辐射作用,并对红斑狼疮、皮炎、结肠炎及氧中毒等疾病有显著疗效。

2.如何检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂?试用所学过的知识加以叙述。

一般检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂的方法是通过对酶的均一性进行检测而实现的,但是要提出一个酶的均一性的绝对标准很难,因此实际工作中一般采用相对纯度标准。对酶制剂中存在一些小分子物质,不能认为该酶制剂不均一也就是不纯。一般鉴定酶均一性的具体方法有:(1)根据酶分子的大小、形状进行检测(超速离心)(2)根据酶分子的电荷或电荷与分子大小的性质进行检测(电泳、SDS-电泳)(3)根据酶分子的化学性质进行检测(等电聚焦)(4)根据酶分子的免疫学性质进行检测(免疫技术)(5)此外,还有溶解度结晶方法等其它方法(N-末端分析),由于不同工作对酶纯度要求及定义不同以及纯度鉴定方法和纯度标准要求,对酶的均一性鉴定和检测采用的方法和标准也各不相同,所以对具体问题要具体分析,避免简单化。

3.简述酶催化的特性。

酶是生物催化剂,除了具有化学催化剂降低反应活化能加快反应速率不改变反应平衡点等共同特性外还具有以下特性:1.催化活性易受外界条件影响,对温度、酸碱性、重金属盐等条件敏感。2.高效性,酶的催化活性通常要比化学催化剂高107-1013倍。3.专一性一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某类的反应,对其他底物和反应无催化效应。4.催化活性可调控性,生物体内化学反应和酶种类繁多,但酶活性是可以受到调控的,其调控的方式也很多。5.反应条件温和性,酶一般是生物体内的蛋白质或核酸类物质,由于生物体内环境稳定且较为稳定,因此酶的催化条件也具有温和性。

4.简述固定化细胞有哪些优缺点。

固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞.该细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢,又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。固定化细胞是在固定化酶的基础上发展起来的。它的优点如下:(1)省去了酶的分离手续.为多酶系统,无须辅因子再生。(2)细胞生长快、而且多、反应快。(3)可以连续发酵,节约了成本,而且在蒸馏和提取前不用分离去细胞,能一边徘出发酵液,一边进行培养,排除了产物抑制和消耗。(4)保持酶在细胞内的原始状况,增加了酶的稳定、特别是对污染因子的抵抗力增加等。它的缺点如下:(1)必须保持菌体的完整,防止菌体自溶,否则,将影响产品纯度。(2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解,同时,需抑制胞内其他酶的活性止副产物的形成。(3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散(4)利用的仅是胞内酶,且其他胞内酶容易形成不需要的副产物等。

5.简述生物印迹酶的种类及制备过程。

生物印迹是分子印迹的一种形式,它是指生物材料,如蛋白质和糖类物质为骨架,在其上进行分子印迹而产生对印迹分子具有特异性识别空腔的过程。一般生物印迹酶包括 1.有机相生物印迹酶、2.水相生物印迹酶两类。有机相生物印迹酶制备的过程是:1.将底物脂肪以脂质体形式接近酶,2.将适当两亲性的表面活性剂与酶印迹,3.将完成的酶复合物冷冻干燥用

非水溶剂洗去表面活性剂,4.获得活性中心开启的活性有机相生物印迹酶。水相生物印迹酶的制备过程一般是选择印迹分子然后与酶蛋白分子混合,待起始蛋白在变性条件下与印迹分子充分作用后,用交联剂固定印迹蛋白的构象,经透析去除印迹分子后就得到了具有水解能力的水相生物印迹酶。

6.固定化酶和游离酶相比有哪些优缺点?

固定化酶是通过物理的或化学的手段,将酶束缚于水不溶的载体上,或将酶柬缚在一定的空间内,限制酶分子的自由流动,但能使酶充分发挥催化作用的酶,它和水溶性酶比较具有以下优点:(1)极易将固定化酶与底物、产物分开;产物溶液中没有酶的残留,简化了提纯工艺.(2)可以在较长时间内反复使用,有利于工艺的连续化、管道化。(3)酶反应过程可以严格控制,有利于工艺自动化和微电脑化。(4)在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。(5)较能适应于多酶反应。(6)酶的使用效率提高,产物得率提高,产品质量有保障,成本低等。固定化酶也存在一些缺点:(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本,使工厂开始投资大。(2)固定化效率低,比较适应水溶性底物和小分子底物。(3)与完整细胞比较,不适于多酶反应,特别是需要辅因子的反应,同时对胞内酶需经分离后,才能固定化等。

7.酶分子修饰的方法有哪些?酶分子修饰的目的是什么?

酶分子修饰的方法多种多样,主要有 1.金属离子置换修饰、2.大分子结合修饰、3.肽链有限水解修饰、4.酶蛋白侧链基团修饰、5.氨基酸置换修饰、6.核苷酸链剪切或置换修饰、7.物理修饰、8.基因水平的修饰等。酶分子修饰的目的是:1.提高酶活力、2.改进酶的稳定性、3.允许酶在一个变化的环境中起作用、4.改变酶催化的最适pH或温度、5.改变酶的特异性、6.改变酶催化反应类型、7.提高催化过程的反应速率等。

8.简述酶的催化特点和催化机理。

酶具有一般催化剂的特征:1.只能进行热力学上允许进行的反应;2.可以缩短化学反应到达平衡的时间,而不改变反应的平衡点;3.通过降低活化能加快化学反应速度。还具有以下特性:1.催化活性易受外界条件影响,对温度、酸碱性、重金属盐等条件敏感。2.高效性,酶的催化活性通常要比化学催化剂高107-1013倍。3.专一性一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某类的反应,对其他底物和反应无催化效应。4.催化活性可调控性,生物体内化学反应和酶种类繁多,但酶活性是可以受到调控的,其调控的方式也很多。5.反应条件温和性,酶一般是生物体内的蛋白质或核酸类物质,由于生物体内环境稳定且较为稳定,因此酶的催化条件也具有温和性。

9.举例说明固定化酶(细胞)的制备过程及原理。

固定化酶(细胞)的制备过程是指将所需要固定的酶或者细胞通过物理吸附、交联作用、键合作用以及包埋作用等过程结合到选择好的一定载体上的过程。以微囊包埋法固定血红蛋白酶为例,其制备过程为先将含有高浓度血红蛋白的酶溶液在与水不互溶的有机相中乳化,在油溶性的表面活性剂存在下形成油包水的微滴,再将溶于有机溶剂的高聚物加入乳化液中,然后加入一种不溶解高聚物的有机溶剂,使高聚物在油-水界面上沉淀、析出,形成膜,将酶包埋,最后在乳化剂的帮助下由有机相转移入水相中通过将微囊固定收集得到微囊包埋固定化血红蛋白酶。该过程的原理是利用将乳化后的酶溶液与溶解的固定膜材料溶液混合后,通过加入不溶解高聚物的有机溶剂使高聚物分子在乳化液界面析出高聚物沉淀层形成高聚物微囊将酶溶液包埋固定得到固定化酶。

10.简述抗体酶的制备方法及应用

抗体酶的制备过程是通过对生物抗体进行一些特定的处理或修饰后使之具有酶催化某些反应的功能。目前抗体酶的制备方法主要包括:1.细胞融合法、2.抗体结合位点化学修饰法、3.引入辅助因子法、4.用生物工程方法产生抗体、5.拷贝法等。抗体酶的应用则主要应用于

1.有机合成,抗体酶由于具有精确底物专一性和立体专一性可用于催化内消旋底物合成相同手性产物反应、

2.阐明化学反应机制,、

3.医疗,由于抗体酶既能标记靶抗原目标,又能执行一定的催化功能,通过这两种功能的结合,抗体酶可大力应用于戒毒和肿瘤治疗等。11.固定化方法有哪几种?并简述各自的机理。

1.吸附法、吸附法固定化酶技术的原理是通过氢键、疏水键、电子亲和力等物理作用力将

酶固定于不溶性载体上得到固定化酶。

2.载体偶联键合法、键合法固定化酶技术的原理是选择一种合适的不溶性载体使它与酶分

子上的某些非必须的游离基团发生反应,通过共价键或离子键使二者连接起来形成固定化酶。

3.交联法、交联法固定化酶技术的原理是使用某种双功能或多功能试剂使酶与酶或细胞与

细胞之间和多功能试剂间形成共价键得到三向的交联网架结构得到固定化酶。

4.包埋法、包埋法固定化酶技术的原理是利用多孔性载体,通过网格包埋或微囊包埋过程

不经化学反应与化学修饰方法将酶包埋在载体内部得到固定化酶

12.阐述酶工程的应用并分别举例说明。

随着酶的工业化纪产的发展,酶已广泛地应用于工业、农业、医药、环保及科研等各个领域,在发酵工业中酶工程可用于生产葡萄糖。氨基酸有机酸等多种轻工食品原料,在医药领域酶工程技术可以应用于糖尿病、癌症等多种疾病的诊断和治疗与抗生素凝血素等多种药物制造等方面,在分析检测方面酶工程技术可以应用于生产食品快速检酶测试纸、特异性检测酶柱和酶管、酶传感器等方面,在环境保护领域酶工程可用于环境检测、三废处理、生物脱墨等,在研究方面酶工程也可用于生物工程研究和阐明酶反应机制等方面研究。

13.对酶进行化学修饰时应该考虑哪些因素?

对酶进行化学修饰时应考虑以下因素:1.酶化学修饰方法的基本原理,选用正确合理的修饰方法。2.化学修饰剂的性质与要求,选用正确合理的化学修饰剂。3.酶自身条件和位点的性质,熟悉酶活性部位及相关条件和性质避免不当或错误修饰。4.反应条件的选择,尽可能在酶稳定条件下进行,并尽量不破坏酶活性功能的必需基团,使修饰率高,同时酶的活力回收高。

14.对酶的初提取液经过一次纯化后,经测定得到以下数据,试计算比活力,回收率及纯化倍数。

粗提液:体积100mL 活力单位250u/mL 蛋白氮2.5mg/mL

硫酸铵沉淀:体积8mL 活力单位800u/mL 蛋白氮1.6mg/mL

15.写出三种分离纯化酶蛋白的方法,并简述其原理。

酶蛋白的分离纯化方法主要有沉淀法、层析法、电泳法、离心法、过滤与膜分离法、萃取法等。其中沉淀法的原理是通过改变某些条件,使溶液中某些溶质的溶解度降低,从而使其从溶液中沉淀析出,达到与其他溶质分离的目的,是酶蛋白分离纯化中最常用的的方法,主要有盐析法、共沉淀法、等电点法、有机溶剂法、热处理法等。层析法的分离原理是利用混合物中各组分的物理性质(分子大小形状、极性、亲和力、分配系数等)的不同,使各组分在层析流动相和固定相中分布程度不同而达到分离。生产中常用的层析方法有吸附层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、层析聚焦、高效液相层析等。电泳法的原理是利用不同蛋白与酶蛋白自身带电情况和分子量等性质不同,在稳定电场中向着与自身所带电荷相反的电极以不同速率移动的方法达到分离纯化目的,常用的电泳技术有纸电泳、薄层电泳、薄膜电

泳、凝胶电泳和等电点聚焦电泳等。

16.填充床反应器和流化床反应器的优缺点是什么?

流化床反应器优点:(1)具有良好的传质及传热的性能。pH、温度控制及气体的供给比较容易。(2)不易堵塞,可适用于处理粘度高的液体。(3)能处理粉末状底物。(4)即使应用细粒子的催化剂,压力降也不会很高。缺点如下:(1)需保持一定的流速,运转成本高,难于放大。(2)由于颗粒酶处于流动状态,易导致粒子的机械破损。(3)由于流化床的空隙体积大,酶的浓度不高。(4)由于底物高速流动使酶冲出,降低了转化率。

填充床反应器优点是:高效率、易操作、结构简单等,因而,PBR是目前工业生产及研究中应用最为普遍的反应器。它适用于各种形状的固定化酶和不含固体颗粒、黏度不大的底物溶液,以及有产物抑制的转化反应。但是它存在下列缺点:(1)温度和pH难以控制。(2)底物和产物会产生轴向浓度分布。(3)清洗和更换部分固定化酶较麻烦。(4)床内有自压缩倾向,易堵塞,且床内压力大底物需要加压注入。

17.固定化后酶的性质会发生什么变化?

1.稳定性提高,对酸、碱、热和变性剂的耐受能力增强。

2.最适pH改变,根据固定载体性质和催化反应产物性质的不同最适pH随之发生不同变化。

3.相对酶活力降低,由于空间位阻等变化酶活力大部分下降。

4.最适温度变化,一般固定化酶反应最适温度比一般酶高一些。

5.底物特异性变化,一般可作用于大分子底物的没特异性往往发生变化,作用于小分子底物的酶一般不发生变化。

6.酶学特性可能变化,米氏常数和最大反应速度因不同固定方法可能发生变化。

18.酶分离纯化的技术路线是什么?

酶分离纯化的技术路线是:对于胞内酶则是通过机械、物理或酶解等方法将预处理后的动物、植物或微生物细胞进行细胞破碎,再进行适当的酶提取处理,然后再通过离心、过滤、沉淀、层析、电泳、萃取、结晶等酶的分离纯化步骤,最后再进行酶的浓缩与贮存等到纯化酶。对于胞外酶则一般直接对预处理后的发酵液进行提取,再进行分离纯化及浓缩贮存等过程。19.常用沉淀法的种类及原理是什么?

沉淀法的原理是通过改变某些条件,使溶液中某些溶质的溶解度降低,从而使其从溶液中沉淀析出,达到与其他溶质分离的目的,是酶蛋白分离纯化中最常用的的方法,主要有盐析法、共沉淀法、等电点法、有机溶剂法、热处理法等。

20.比较各类酶反应器的优缺点。

21.双水相萃取、超临界流体萃取、反胶团萃取的原理各是什么?

双水相萃取的原理是利用某些高聚物之间或者高聚物与无机盐之间在水中以一定的浓度混合后可形成各种不相溶的两相,借助溶质在两相中分配系数的差异进行萃取分离的。超临界流体萃取的原理是超临界流体由于处于两相间的临界态具有很高的扩散系数、很低的粘度以及液体近似的密度,利用欲分离物质与杂质在超临界流体中溶解度不同而实现分离的。反胶束萃取的原理是利用表面活性剂分散于连续有机相中形成纳米尺度的聚焦体,聚焦体内部为包裹的亲水相外部为疏水有机相,借助欲分离物质的扩散作用与在有机相与水相两相中溶解度的不同实现分离的。

22.等点聚焦的原理和用途是什么?亲和层析的原理是什么?

等点聚焦的原理是在电泳系统中,加进两性电解质载体。当接通直流电时,两性电解质载体

即形成一个由阳极到阴极连续增高的 pH 梯度。当酶或其他两性电解质进入这个体系时,不同的两性电解质即在电场作用力的推动下移动到(聚焦于)与其等电点相当的 pH 值位置上,此时由于等电点与pH相当分子表面净电荷为零呈不带电状态,因此不再受电场作用力作用而发生移动,稳定聚焦于该位置范围不变,从而使不同等电点的物质得以分离。此法主要用于分离纯化等电点不同的蛋白质等物质。亲和层析的原理是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,通过选择特异性的亲和层析载体,将欲分离物质与杂质加入后进行洗脱,由于特异性又可逆的亲和作用力使欲分离物质保留于载体上其他物质则被洗脱,从而使生物分子分离纯化。

23.电泳的基本原理是什么?电泳的种类有哪些?

电泳法的原理是利用不同蛋白与酶蛋白自身带电情况和分子量等性质不同,在稳定电场中向着与自身所带电荷相反的电极以不同速率移动的方法达到分离纯化目的,常用的电泳技术有纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳和等电点聚焦电泳等。