第三章 酶制剂的发酵(培养)生产

微生物发酵培养基的优化方法

工业发酵进展

微生物发酵培养基的优化方法 对于微生物的生长及发酵，其培养基成份非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基，各营养物质和生长因子之间的配比，以及它们之间的相互作用是非常微妙的。面对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。以工业微生物为例，选育或构建一株优良菌株仅仅是一个开始，要使优良菌株的潜力充分发挥出来，还必须优化其发酵过程，以获得较高的产物浓度（便于下游处理），较高的底物转化率（降低原料成本）和较高的生产强度（缩短发酵周期）。设计发酵培养基时还应时刻把工 实验室最常用的优化方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平而其他因素保持恒定水平，然后逐个因素进行考察的优化方法。但是由于考察的因素间经常存在交互作用，使得该方法并非总能获得最佳的优化条件。另外，当考察的因素较多时，需要太多的实验次数和较长的实验周期[3]。所以现在的培养基优化实验中一般不采用或不单独采用这种方法，而采用多因子试验。 2.多因子试验 多因子试验需要解决的两个问题: (1)哪些因子对响应具有最大(或最小)的效应，哪些因子间具有交互作用。 (2)感兴趣区域的因子组合情况，并对独立变量进行优化。

3.正交实验设计 正交实验设计是安排多因子的一种常用方法，通过合理的实验设计，可用少量的具有代表性的试验来代替全面试验，较快地取得实验结果。正交实验的实质就是选择适当的正交表，合理安排实验的分析实验结果的一种实验方法。具体可以分为下面四步： （1）根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表； （2）根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验； （3）根据正交表给出的实验方案，进行实验； （4）对实验结果进行分析，选出较优的“试验”条件以及对结果有显著影响的因子。 正交试验设计注重如何科学合理地安排试验，可同时考虑几种因素，寻找最佳因 次 报道。CastroPML报道用此法设计20种培养基，做24次试验，把gamma干扰素的产量提高了45%。 6.部分因子设计法 部分因子设计法与P1ackett-Burman设计法一样是一种两水平的实验优化方法，能够用比全因子实验次数少得多的实验，从大量影响因子中筛选出重要的因子。根据实验数据拟合出一次多项式，并以此利用最陡爬坡法确定最大响应区域，以便利用响应面法进一步优化。部分因子设计法与Plaekett-Burman设计法相比实验次数稍多，如6因子的26-2部分因子设法需要进行20次实验，而Plackett-Burman设计法只需要7次实验。 7.响应面分析法

酶工程思考题(附答案)

酶工程思考题汇总 第一章P25 1．何谓酶工程?试述其主要内容和任务. 酶的生产，改性与应用的技术过程称为酶工程。 主要内容：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等。 主要任务：经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。 2．酶有哪些显著的催化特性？ 专一性强（绝对专一性——钥匙学说、相对专一性——诱导契合学说）、催化效率高、作用条件温和 3．简述影响酶催化作用的主要因素. 底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素 第二章P63 5．酶的生物合成有哪几种模式？ 生长偶联型（同步合成型、中期合成型）、 部分生长偶联型（延续合成型） 非生长偶联型（滞后合成型） 7．提高酶产量的措施主要有哪些？ a.添加诱导物（酶的作用底物、酶的催化反应物、作用底物的类似物） b.控制阻遏物的浓度 c.添加表面活性剂 d.添加产酶促进剂 11．固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？ 1.提高产酶率 2.可以反复使用或连续使用较长时间 3.基因工程菌的质粒稳定，不易丢失 4.发酵稳定性好 5.缩短发酵周期，提高设备利用率 6.产品容易分离纯化 7.适用于胞外酶等细胞产物的生产 第三章P84 3．植物细胞培养产酶有何特点？ 1.提高产率 2.缩短周期 3.易于管理，减轻劳动强度 4.提高产品质量 5.其他 4．简述植物细胞培养产酶的工艺过程。 外植体细胞的获取细胞培养分离纯化产物 6．动物细胞培养过程中要注意控制哪些工艺条件？ 1.培养基的组成成分 2.培养基的配制 3.温度的控制 4.ph的控制 5.渗透压的控制 6.溶解氧的控制

821《酶工程》复习大纲

《酶工程》复习大纲 一、考试基本要求 通过学习本课程，使学生掌握酶工程的基本原理、酶的生产方法、酶的提取与分离纯化、酶的改造方法、非水相酶催化、酶反应器以及酶的应用，根据需要通过人工操作，掌握酶的生产与应用的技术过程。通过课堂授课教案、结合专题内容评述。使学生对酶的的生产与应用一定的了解，并为以后的研究应用打下基础。 二、考试方式和考试时间 闭卷考试，总分，考试时间为小时。 三、参考书目（仅供参考） 1．郭勇编著，酶工程（第四版），，北京：科学出版社 2．袁勤生主编，酶与酶工程（第二版），，上海：华东理工大学出版社 3．罗贵民主编，酶工程（第版），，北京：化学工业出版社 四、试卷类型： 主要包括选择题、填空题、简答题、论述题等类型，并根据每年的考试要求做相应调整。 五、考试内容及要求 第一章绪论 酶的基本概念与发展史 酶催化作用特点 影响酶催化作用的因素 酶的分类与命名 酶活力的测定 酶的生产方法 酶工程发展简况 基本要求：掌握酶催化作用的特点、酶活力的测定方法和酶的分类命名方法；重点：酶的生产方法 第二章微生物发酵产酶

酶生物合成的基本理论 常用的产酶微生物 发酵工艺条件及其控制 产酶发酵动力学 固定化微生物细胞发酵产酶 固定化原生质体发酵产酶 基本要求：掌握酶生物合成的基本理论、微生物和固定化微生物发酵产酶的工艺流程 重点：微生物发酵产酶的发酵条件控制和产酶动力学 难点：酶生物合成的调节机制 第三章动植物细胞培养产酶 植物细胞培养产酶 动物细胞培养产酶 基本要求：掌握动植物细胞培养产酶的基本方法和工艺过程 重点：动植物细胞的特性及其培养特点 第四章酶的提取与分离纯化 酶的特性与分离提取方法的选择 酶分离提取的一般方法 酶分离提取的重点方法概述 典型酶的分离提取工艺流程 基本要求：掌握酶分离提取的种类与方法 重点：层析和电泳方法在酶分离提取中的应用 难点：不同分离提取方法的选择 第五章酶分子修饰 金属离子置换修饰 大分子结合修饰

第三章 发酵培养基

第三章发酵培养基 培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件。 作用：促进产物的形成、满足菌体的生长 发酵培养基的要求: ①培养基能够满足产物最经济的合成； ②发酵后所形成的副产物尽可能的少； ③培养基的原料应因地制宜，价格低廉，且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应； ④所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等。 培养基的类型及功能 一、按组成物质的纯度 合成培养基: 所用的原料其化学成分明确、稳定 ◆适合于研究菌种基本代谢和过程的物质变化等科研工作； ◆培养基营养单一，价格较高，不适合用于大规模工业生产。 天然培养基: 采用天然原料，其成分不那么“纯” ◆发酵培养基普遍使用天然培养基； ◆原料来源丰富(大多为农副产品)、价格低廉、适合于工业化生产； ◆由于其成分复杂，不易重复，如果对原料质量等方面不加控制会影响生产稳定性。 二、按状态 固体培养基:适合于菌种和孢子的培养和保存，也广泛应用于有子实体的真菌类，如香菇、白木耳等的生产。 半固体培养基:琼脂用量为0.5%～0.8% ，主要用于微生物的鉴定。 液体培养基:发酵工业大规模使用的培养基。 三、按用途（从发酵生产应用考虑） 孢子（斜面）培养基:菌体迅速生长，产较多优质孢子，不易引起菌种变异。要求：营养不太丰富、无机盐浓度适量、合适pH和湿度。常用：麸皮培养基、小米、大米、玉米碎屑、琼脂斜面培养基。 种子培养基：孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体。要求：营养丰富完全、最后一级接近发酵培养基。 发酵培养基：供菌体生长、繁殖和合成产物。 发酵培养基的成分及来源 碳源 1、作用 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分；提供合成目的产物所必须的碳成分。 2、来源 糖类、油脂、有机酸、正烷烃

酶工程课后问答题

第一章绪论 1.什么叫酶工程？酶工程的主要任务是什么？ 答：（1）酶的生产与应用技术过程称为酶工程。 （2）酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。 2.常用酶的活力单位及其定义是什么？ 答：常用酶的活力单位：IU和卡特（kat） IU：表示每分钟催化1umol的底物转化为产物的酶量为一个酶活力单位。 卡特（kat）:表示每1s催化1mol底物转化为产物的酶量定义为 1卡特 3.液体酶的酶活力测定一般要经历哪些步骤？举例说明。 答：㈠液体酶的酶活力测定一般哟啊经过四个步骤： ①根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制成一定浓度的底物溶液。 ②根据酶的动力学性质，确定催化反应的温度、PH值、底物浓度、激活剂浓度 等反应条件。 ③在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间。 ④反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的 生成量或底物的减少量。 ㈡举例说明： 如测定蛋白酶的活力时，选择蛋白作为底物，并配制成一定浓度的溶液；根据蛋白酶的动力学性质，确定溶液的温度为28℃，PH值为8.5；将底物 蛋白液蛋白酶混合均匀，取出适量的反应液，测出产物的生成量或底物的减少 量。 4、酶的生产方法有几种？各有何优缺点？ 答：酶的生产方法有三种。 ㈠提取分离法：采用各种提取、分离、纯化技术从动物和植物的组织、器官、 细胞或微生物中将酶提取出来，再进行分离纯化的技术过程。 优点：设备较简单，操作方便。 缺点：受生物资源、地理环境、气候条件影响，或者使工艺路线变得繁杂。 ㈡生物合成法：利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们 所需酶的技术过程。 优点：生产周期短，酶产率较高，不受生物资源、地理环境和气候条件影响。 缺点：对发酵设备和工艺条件要求高 ㈢化学合成法：采用化学技术合成人们所需酶的技术。 优点：对认识和阐明生物体的行为和规律、设计和合成高效率具有重要理论意 义。 缺点：要求单位达到很高的纯度，成本高。 5.写出本章的40个英文专业术语。 淀粉酶 amylase 酶 enzyme 竞争性抑制 competitive inhibition 非竞争性抑制 noncompetitive inhibition 反竞争性抑制 uncompetitive inhibition 氧化还原酶 oxidoreductase 转移酶 transferase 水解酶 hydrolase 裂合酶 lyase异构酶 isomerase连接酶 igase 合成酶 synthetase 自我剪切酶 self-deavage ribozyme 自我剪接酶self-splicing ribozyme 分子内催化 incis 分子间催化 intrans 消旋酶 racemase 变位酶 mutase 脱羧酶 decarboxylase 醛缩酶 aldolase 脱水酶 dehydrase 摩尔催化活性 molar catalytic activity 内含子 intron 外显子 exon 间隔序列 intervening sequence 核酸类酶 Ribozymes 聚合酶链反应 polymerase chain reaction 琥珀酸脱氢酶 succinic dehydrogenase 琥珀酸半醛脱氢succinic semialdehyde dehydrogenase 黄酶 yellow enzyme 间酶 zwischen-ferment 葡萄糖氧化酶 glucose-oxidase 系统名称 systematic name 醇脱氢酶 alcohol dehydrogenase 延胡索酸还原酶 fumaric reductase 表异构酶 epimerase 顺反异构酶 cis-trans isomerase 分子印记 molecular imprinting 超氧化物歧化酶 SOD 第二章微生物发酵产酶 1.比较原核生物酶合成调节机制中的分解代谢物阻遏作用和反馈阻遏作用。 答：（1）分解代谢物阻遏作用是指某些物质（葡萄糖）分解代谢的产物阻遏某些（诱导酶）生物合成的现象；而反馈阻遏作用是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成收到阻遏的现象。 （2）分解代谢物阻遏作用之所以产生，是由于某些物质经过分解代谢放出能量，有一部分能量储存在ATP中，则ATP浓度增高，AMP浓度降低。则CAMP浓度降低，导致CAMP-CAP复合物浓度降低。结果启动基因的相应位点上没有足够的CAMP-CAP复合物结合，PNA聚合酶也就无法结合到其在启动基因的相应位点上，砖汞无法进行，酶的生物合成受到阻遏。 ⑶反馈阻遏作用产生原理：当酶催化反应的产物不过量时，调节基因产生的阻遏蛋白没有活性，不能作用操作基因，RNA酶能与启动基因相应位点结合，转录正常进行；当产物过量时，阻遏蛋白与产物结合，使其构象发生变化，从而使阻遏蛋白与操纵基因结合力增强，RNA聚合酶与启动基因结合受阻，转录无法进行，酶的生物合成受阻。 2.提高微生物酶产量的措施有哪些？ 答：有4种措施：添加诱导物控制阻遏物的浓度 添加表面活性剂添加产酶促进剂 ⒊酶的生物合成模式有几种？导致这些差异的本质是什么？ 答：（1）酶的合成模式有4种，分别是：同步合成型；延续合成型；中期合成型；滞后合成型。 （2）差异的本质： ①同步合成型是指酶的合成与细胞生长同步进行，即开始点与结束点一致。 ②延续合成型：指酶的合成与细胞生长开始点相同，但细胞不生长了，酶还可以延续合成一段较长时间，即终止点不同。 ③中期合成型：指细胞生长一段时间后，酶合成才开始，即开始点不同，细胞生长停止后，酶生物合成也随之停止，即终止点相同。 ①指细胞生长一段时间后或进行平衡期以后才开始酶的合成，细胞停止生 长后，酶的合成还未停止，即开始点与终止点都不同。 ⒋列出本章出现的英文专业术语 腺苷酸AMP 鸟苷酸 GMP 胞苷酸 CMP 尿苷酸 UMP 第 1 页共4 页

酶工程名词解释

名词解释 第一章酶学与酶工程 酶：生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。 酶工程：是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。 单体酶（monomeric enzyme）：由一条多肽链组成，如溶菌酶；由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。 寡聚酶（oligomeric enzyme）：由两个或两个以上的亚基组成的酶。 多酶复合体（multienzyme complex）：由几种酶非共价键彼此嵌合而成。 催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。 酶活力(酶活性)：指酶催化一定化学反应的能力。 酶活力的大小：一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度， 酶反应速度：单位时间内底物的减少量或产物的增加量。 酶的活力单位（U，activity unit）：酶活力的大小及酶含量的多少。 酶单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。 Katal（Kat）单位：一个katal单位是指在最适反应条件下，1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。 酶的比活力（specific activity）：代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。对同一种酶比活力愈大，纯度愈高。 酶的转换数：以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。 酶动力学：是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。 抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。 不可逆抑制作用：抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。 可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。 第二章酶的发酵生产 酶的生物合成：生物体在一定的条件下都能产生多种多样的酶。酶在生物体内产生的过程，称为~。 酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞的生命活动，产生人们所需要的酶的过程，称为酶的发酵生产——是现在酶生产的主要方法。 固体发酵法（麸曲培养法）：以麸皮和米糠为主要原料，添加谷糠、豆饼，无机盐和适量水分，制成固体或半固体状态，经灭菌、冷却后，供微生物生长和产酶用。 液体表面发酵法：将已灭菌的液体培养基接种后，装入可密闭的发酵箱内的浅盘中，液体厚约1~2cm，然后向盘架间通入无菌空气，维持一定的温度进行发酵。 液体深层发酵法：采用液体培养基，置于发酵罐中，经灭菌、冷却后接入产酶细胞，在一定条件下进行发酵。 保藏：性能优良的产酶细胞选育出来后，必须尽可能保持其生长和产酶特性不变异，不死亡，不被杂菌污染等。 细胞活化：保藏细胞在使用前必须接种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下进行培养，以恢复细胞的生命活动能力，这叫做~。

第三章 工业发酵培养基

第三章工业发酵培养基 一、填空题 1．工业培养基按用途分可分为 、 和 三种类型。 2. 培养中速效碳是指，速效氮是指。 3.工业发酵培养基的成分有碳源、氮源、水以及，， 。 4. 碳源物对微生物的功能是 __和_ __，微生物可用的碳 源物质主要有___ _、___ _、__ _、__ _、__ __等。 5. 微生物利用的氮源物质主要有_ _、_ _、_ __、_ __、__ _等。 6. 生长因子主要包括 、 和 。 7. 在微生物研究和生长实践中，选用和设计培养基的最基本要求是 __ _、_ _、_ _、_ _和 _ _。 2、名词解释 1.前体 2.促进剂 3.碳氮比 4.孢子培养基 5.玉米浆 6.发酵培养基 三、判断题 1. 培养基灭菌前加豆油，主要是预防泡沫的产生和提供氮源。 2. 青霉素发酵培养基中添加苯乙酸目的是促进产量的增加。 3. 前体是构成细胞结构的小分子物质。 4. 营养成分碳源是细胞组成成分和各种产物的构成元素，不能作为生物 能量代谢的必需元素。 5. 柠檬酸可调节培养基的ｐＨ，但不能作为碳源被菌利用。 6. 在味精生产时培养基中添加青霉素是为了抑制杂菌。 7. 在固体培养基中，琼脂的浓度一般为0.5—1.0%． 8. 培养基中加入一定量的NaCl，其作用是调节渗透压。 四、选择题 ⒈大肠杆菌液体培养时，它首先利用的碳源是（ ）。

A 淀粉 B 乳糖 C 葡萄糖 D 玉米粉 ⒉ 适合细菌生长的C/N比一般为（ ） A　5：1 B　25：1 C　40：1 D　80：1 ⒊实验室常用的培养细菌的培养基是（ ） A　牛肉膏蛋白胨培养基 B　马铃薯培养基　 C　高氏一号培养基 D　麦芽汁培养基 ⒋下列物质属于生长因子的是（ ） A．葡萄糖 B．蛋白胨 C．NaCl D．生物素 ⒌食品工业微生物发酵一般要求培养基原料( ) A.价格高质量好 B.营养好价格高 C. 价廉易得 D.纯度高 6 无机氮是速效氮，因为其（） A．微生物对其吸收快 B．是无机物 C. 纯度高 D.价廉易得 7 下列哪些是生理碱性物质（） A．硝酸钠 B．氯化钠 C．氢氧化钠 D．氯化铵 8 平板划线分离法需要下面所有的物品，除了( )之外。 A 接种环 B 琼脂培养基平板 C 细菌的培养物 D 电泳仪 五、问答题 1. 选择和配制发酵培养基应遵循哪些基本原则？ ①必须提供合成微生物细胞和发酵产物的基本成份； ②所用的单位营养物质能产生最大量的微生物体或发酵产物； ③能形成最大浓度的微生物体或产物； ④能形成最大产物生成率，从而缩短发酵周期； ⑤尽量减少副产物的形成，便于产物的他离纯化； ⑥对生产中除发酵以外的其他方面如通气、搅拌、精制、废弃物的处理等所带来的困难最少；

(整理)酶工程第一篇主要内容

第一章绪论（A） 一、酶(enzyme)是由生物体产生的具有催化功能的生物大分子。 分类：蛋白类酶、核酸类酶 二、酶工程：酶的生产与应用的技术过程 三、酶工程的主要任务：经过预先设计，通过人工操作, 获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。 三、酶工程的主要内容包括：酶的生产；酶的提取与分离纯化；酶分子修饰；酶固定化；酶的非水相催化；酶分子定向进化；酶反应器和酶的应用 四、酶发展史 1878年,库尼Kunne首次将酵母中进行乙醇发酵的物质称为酶(enzyme),该词源于希腊文,意为”在酵母中”。 1926年,萨姆纳Sumner首次从刀豆中分离纯化出脲酶结晶,证明其有蛋白质性质. 1971年，在美国举行了第一届国际酶工程学术会议，会议的主题是固定化酶。 1982年，切克Cech等人发现RNA也具有催化活性。1983年,阿尔特曼Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA部分具有该整体酶的催化活性,而该酶的蛋白质部分无催化活性。Cech和Altman因发现RNA具有催化活性而共同获得1989年诺贝尔化学奖. 第二节酶的命名和分类 一、蛋白类酶的分类与命名 （一）推荐名（习惯命名） 通式：底物的名称＋催化反应的类型＋“酶”字 说明：对于水解酶类，其催化的为水解反应，在命名时可省去说明反应类型的“水解”字样，只在底物名称之后加上酶。 （二）系统命名 通式：酶作用底物＋酶作用基团＋催化反应类型＋“酶”字 酶分类：1、氧化还原酶类、2、转移酶类、3、水解酶类、4、裂合酶类、5、异构酶类、6、合成酶类 （三）蛋白类酶（P酶）的分类原则为： 1、按照酶催化作用的类型，将蛋白酶分为6大类，分别为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类。 2、每个大类中，按照酶催化作用的底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类。 3、每一亚类中再分为若干小类。 4、每一小类中包含若干个具体的酶根据系统命名法，每一种具体的酶，除了有一个系统名称以外，还有一个系统编号（四码编号）。 二、核酸类酶（R酶）的分类与命名 （一）分类：分子内催化R酶：催化本身RNA分子进行反应的R酶。 分子间催化R酶：催化其他分子进行反应的核酸类酶。 1、分子内催化R酶 （1）自我剪切酶：在一定条件下催化本身RNA分子进行剪切反应的R酶 (2)自我剪接酶：在一定条件下催化本身RNA分子同时进行剪切和连接反应的R酶。 根据结构特点和催化特性的不同，分为两类 ①含Ⅰ型IVS的R酶 与四膜虫rRNA前体的IVS结构类似，自我剪接时需要Mg2+、鸟苷或5’鸟苷的参与 ②含Ⅱ型IVS的R酶 与细胞核mRNA前体的IVS结构类似，需Mg2+参与。

酶工程 复习资料

第一章绪论 1.何谓酶工程，试述其主要内容和任务。 酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。 酶工程的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等。 酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。 2.酶有哪些显著的催化特性？ 酶是生物催化剂，与非酶催化剂相比，具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。 3.简述影响酶催化作用的主要因素。 酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。 5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。 酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25℃，pH等条件均采用最适条件），每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，这个单位称为国际单位（IU）。在特定条件下，每秒催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（kat） 酶活力的测定方法：振荡测定法，酶柱测定法，连续测定法，固定化酶的比活力测定，酶结合效率与酶活力回收率的测定，相对酶活力的测定。或者测定方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.

酶的发展历史：4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说，推导出米氏方程。1926年——萨姆纳得到脲酶结晶，并证明它具有蛋白质的性质。1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。1982年——切克发现核酸类酶。1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。 酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程： 酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。 Km 增大不变减小 Vm 不变减小减小酶的生产方法：提取分离法，生物合成法，化学合成法 第二章 经过预先设计，通过人工操作，利用微生物的生命活动获得所需要的酶的技术过程，称为酶的发酵生产。酶的发酵生产是当今产酶的主要方法，因为微生物具有种类多、繁殖快、易培养、代谢能力强等特点。 1. 试述酶生物合成的基本过程。 a． RNA的生物合成——转录：转录的起始、RNA链的延伸、转录的终止、RNA前体加工成为成熟的 RNA分子。

酶工程思考题

第一章绪论p25 2.酶有哪些显著的催化特性。 转移性强，催化效率高，作用条件温和 3.简述影响酶催化作用的主要因素。 底物浓度、酶浓度、温度的影响ph的影响抑制剂的影响 第二章P63 4.简述分解代谢物阻遏作用的原理和解除方法。 原理：由于某些物质分解放出能量，一部分储存在ATP中，TAP升高，则AMP减少由于cAMP+H2O-----AMP,则cAMP减少，cAMP-CAP复合物是结合在启动基因上促进酶的合成，cAMP-CAP复合物减少，酶的生物合成受到抑制。 解除方法：必要时添加一定量的cAMP。 7.提高酶产量的措施主要有哪些。 ①添加诱导物。 ②控制阻遏物的浓度。 ③添加表面活性剂。 ④添加产酶促进剂。 11.固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？ ①提高产酶率。②可以反复使用或连续使用较长时间。③基因工程菌的质粒稳定，不易丢失④发酵稳定性好。⑤缩短发酵周期，提高设备利用率。⑥产品易分离纯化。⑦适用于胞外酶等胞外产物的生产。 第三章P84 2.何谓抗体酶？试述获得抗体酶的主要方法。 抗体酶是一类具有生物催化功能的抗体分子，同时具有抗体的高度特异性。 诱导法：根据所采用的抗原不同。诱导法有半抗原诱导法和酶蛋白诱导法，利用特点的抗原诱导抗体酶的合成。 修饰法：是对抗体进行分子修饰，在抗体与抗原结合部位引进催化基团而成为抗体酶的方法。 3.植物细胞培养产酶有何特点？ ①提高产率。 ②缩短周期。 ③易于管理，减轻劳动强度。 ④提高产品质量。 5.试述植物细胞产酶的工艺条件及其控制。 第四章P135

1.细胞破碎的方法主要有哪些？各有何特点？ 2.试述酶提取的主要方法。 3.简述酶沉淀分离方法的原理与特点。 第五章p157 1.试述酶分子修饰的概念和作用。 概念：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催化活性的技术过程。 作用：酶的分子结构发生某些合理改变有可能提高酶的催化效率，增加酶的稳定性，降低或消除酶的抗原性，改变酶的底物专一性。同时在美学和酶工程研究方面具有重要意义。2.简述定点突变技术的主要技术过程及其在酶分子修饰中的应用。 定点突变技术在酶分子姿势中的应用：定点突变技术是指在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。是蛋白质工程和酶分子组成单位置换修饰中常用的技术。定点突变技术，为氨基酸或核苷酸的置换修饰提供了先进、可靠、行之有效的手段。 酶分子定点突变的过程：①新的酶分子结构的设计。②突变基因碱基序列的确定。③突变基因的获得。④新酶的获得。 7.酶分子物理修饰有何特点。 物理修饰的特点：在于不改变酶的组成单位及基因，酶分子中的共价键不发生改变，知识在物理因素作用下，副键发生某些变化和重拍，使酶的空间构象发生改变。 第七章p204 第八章p223 第九章p240

酶工程习题

●第一个得到酶结晶的科学家是谁？ ●酶工程的概念、分类. ●在德文中，“酶”的本意是什么？ ●化学酶工程与生物酶工程包含哪些内容？ ●当前酶工程主要是天然酶制剂的大规模应用，你认为主要包括哪些内容？ ●网络上查找我国酶制剂厂家，描述其主要产品类别与性能。 ●在食品、饲料、制革、洗涤剂、纺织、酿造、造纸、医药等行业查找开展酶制剂研究应 用的例子。 ●Payen和Person、Buchner兄弟、Sumner、Fisher、Koshland、Henri、Michaelis和 Menten、Jacob和Monod、Cech和Altmam及千佃一郎对酶学的主要贡献是什么？ 1、名词解释：核酶、抗体酶、酶活性中心、结合部位与催化部位、必需基团与非必需基团、酶原与酶原激活、酸碱催化与广义酸碱催化、共价催化、酶活力与酶活力单位、比活力与回收率 2、国际系统分类法将酶分为哪六类？写出其通式并举例。 3、比较竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制的特点。 4、温度与pH对酶促反应速度有何影响？ 5、酶活性中心的结构特点。 6、酶活性中心的必需基团有哪些？ 7、判断和确定酶活性中心的主要方法。 8、简述诱导锲合学说。 9、酶原激活的本质是什么？ 10、影响酶催化效率的因素 11、米式学说主要内容 12、米氏常数的意义 13、双倒数作图法。 14、比活力、纯化倍数与回收率及其计算。 15、亲核共价催化与亲电共价催化的主要基团。 16、常用的酶活力单位有哪些？ 1、利用微生物生产酶制剂的优点。 2、产酶微生物来源。 3、产酶微生物的工业化要求及安全性 4、新种分离与筛选的步骤。 5、富集培养的方法有哪些？ 6、水解圈方法基本理论与优缺点。 7、以紫外线为例简述诱变育种的步骤。 8、原生质体融合育种基本过程。 9、影响原生质体制备因素？ 10、简述几种常见水解酶（蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、果胶酶、脂肪酶等）分离初筛方法。 1. 名词解释：酶的发酵生产、固定化细胞发酵、细胞活化、发酵动力学 2. 酶发酵生产的方式有哪些？（根据细胞培养方式的不同） 3. 酶发酵生产常用的微生物有哪些？简介产酶性质。 4. 简述发酵工艺条件是如何调节控制的。 5. 提高酶产量的措施有哪些？ 6. 酶生物合成的模式有哪些？ 7. 简述固定化细胞发酵产酶的特点及其工艺条件的控制。 8. 简述植物细胞发酵技术及其产酶工艺条件的控制。 9. 动物细胞培养和发酵所得动物功能蛋白有哪些？

什么是种子培养基和发酵培养基

按用途培养基按其用途可分为孢子培养基、种子培养基和发酵培养基三种。 a 孢子培养基孢子培养基是供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基，对这种培养基的要求是能使菌体迅速生长，产生较多优质的孢子，并要求这种培养基不易引起菌种发生变异。所以对孢子培养基的基本配制要求是：第一，营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。如灰色链霉在葡萄糖－硝酸盐－其它盐类的培养基上都能很好地生长和产孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌丝而不长孢子。第二，所用无机盐的浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色。第三，要注意孢子培养基的pH和湿度。生产上常用的孢子培养基有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制成的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少，疏松、表面积大，所以是较好孢子培养基。大米培养基的水分需控制在21%－50%，而曲房空气湿度需控制在90%－100%。 b 种子培养基种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌体长得粗壮，成为活力强的“种子”。所以种子培养基的营养成分要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也要高些，但总浓度以略稀薄为好，这样可达到较高的溶解氧，供大量菌体生长繁殖。种子培养基的成分要考虑在微生物代谢过程中能维持稳定的pH，其组成还要根据不同菌种的生理特征而定。一般种子培养基都用营养丰富而完全的天然有机氮源，因为有些氨基酸能刺激孢子发芽。但无机氮源容易利用，有利于菌体迅速生长，所以在种子培养基中常包括有机及无机氮源。最后一级的种子培养基的成分最好能较接近发酵培养基，这样可使种子进入发酵培养基后能迅速适应，快速生长。 c 发酵培养基发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，发酵培养基的组成除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高，或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时，则可考虑培养基用分批补料来加以满足。（ 培养基成分和配比的选择培养基的组分（包括这些组分的来源和加工方法）、配比、缓冲能力，粘度，消毒是否易彻底，消毒后营养破坏程度，及原料中杂质的含量都对菌体的生长和产物形成有影响。但目前还不能完全从生化反应的基本原理来推断和计算出适合某一菌种的培养基配方。目前还只能是在生物化学、细胞生物学等的基本理论指导下，参照前人所使用的较适合于某一类菌种的经验配方，再结合所用菌种和产品的特性，采用摇瓶、玻璃罐等小型发酵设备，对碳源、氮源、无机盐和前体等进行逐个单因子试验，观察这些因子对菌体生长和产物合成量的影响。最后再综合考虑各因素的影响，得到一个比较适合本菌种的生产配方，以求得到高产。为了加快试验时间，可考虑用“正式试验设计”等数学方法来确定培养基组分和浓度，它可以通过比较少的实验次数而得到较满意的结果。另外还可通过方差分析，

酶工程知识要点

绪论 1.酶工程； 2.天然酶的分类； 3.酶的生产； 4.酶的改性； 5.酶的应用； 6.酶工程的主要任务； 7.酶活力；8.酶活力单位；9.酶的比活力； 10.酶的转换数11.酶的催化周期；12.固定化酶； 13.酶的结合效率；14.酶的生产方法；15.酶的提取方法； 16.酶的生物合成方法；17.酶的改性技术；18.复习题P25 第二章微生物发酵产酶 1.优良产酶微生物的条件；P26 2.固定化细胞发酵的特点；P26 3.固定化微生物原生质体发酵的特点；P26 4.微生物细胞中酶合成的基本过程、调节；P27-35 5.微生物细胞中酶合成的模式；P36 6.产酶微生物的特点；P39 7.微生物发酵产酶的工艺流程；P43 8.提高微生物酶产量的措施；P50 9.固定化细胞发酵产酶的特点；P57 10.复习题。P63 第三章动植物细胞培养产酶 1.动、植物细胞培养的概念、方式及目的；P64 2.获取植物细胞的方法及原理；P71-72 3.动物细胞培养方式及原理；P78-79 4.复习题。P84 第四章酶的提取与分离纯化 1.细胞破碎的方法及原理；P84-88 2.酶提取的主要方法；P88-89 3.酶的沉淀分离主要方法及原理；P91-94 4.复习题。P135 第五章酶分子修饰 1.酶分子修饰的概念；P136 2.金属离子置换修饰及其方法；P137 3.大分子结合修饰；P138 4.抗体酶及产生方法；P155 5.复习题。P157 第六章酶、细胞、原生质体固定化 1.固定化酶及其优点；P158 2.酶的固定化方法；P159-164 3.细胞固定化及方法；P169-170 4.固定化微生物细胞的特点；P172 5.原生质体固定化及其特点；P179-180 6.复习题。P181 第七章酶非水相催化 1.酶的非水相催化及主要内容；P182-183 2.必需水及其作用；P185 3.有机溶剂对有机介质中酶催化的作用；P186-188 4.手性药物的类型；P198 5.复习题。P204

《酶工程与发酵工程》实验课教学大纲

《酶工程与发酵工程》实验课教学大纲 课程名称：酶工程与发酵工程 课程编号：0321013 课程性质：非独立设课课程属性专业课 学时学分：总学时60 总学分3 实验学时20 应开实验学期：三年级第六学期 适用专业：生物工程、生物技术 先修课程：微生物学、分子生物学、生物化学 大纲主撰人：尹清强大纲审核人：张金钟张玉龙 一、实验课程简介 《发酵工程》是生物工程的主要组成部分，是利用微生物生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产商业化产品。通过本课程的学习，要求学生掌握发酵用微生物的选育、保藏、发酵代谢和发酵工艺的调控，发酵终产物的提纯及应用。了解发酵设备的功能及实际操作等基本理论与技术，了解典型代谢物的生产工艺及产品制备进程。 《酶工程》也是生物工程的组成部分，是酶生产与应用的技术过程。其主要任务是通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其催化功能。通过本课程的学习，要求学生掌握酶的生产、纯化、分子修饰、固定化和应用的基本理论、基本技术及其最新发展趋势。 二、实验教学目的和基本要求 实验教学以学生在实验室实践为主,?发挥学生的主体作用，教师只做必要的实验原理和注意事项的讲解,并注意引导学生拓展所学的内容。通过实验课加强学生们对理论知识的认识，把学到的理论知识融会贯通，最终达到掌握基本实验技能并培养学生创新能力的目的。具体要求如下：1．遵守实验室规则，爱护实验仪器设备。 2．实验前要充分预习实验指导，做好实验记录，认真完成实验报告。 3．实验操作要细心谨慎，严格遵守操作规则，注意安全。 4．实验完毕，注意关闭灯、电、火、窗等 三、实验项目名称与学时分配

四、实验方式及基本要求 实验方式以小组为单位进行，使每一个学生都能亲自动手和参与其中。现场参观和示范性实验，按班级为单位进行。培养学生动手能力和理论联系实际的独立思考、综合分析能力。各实验按不同的实验目的和要求进行，每个学生在完成每个实验后，要认真撰写实验报告。 五、考核方式及成绩评定 实验总成绩：实验过程表现成绩、实验报告成绩，各占50%。 实验过程表现成绩：包括学习态度是否认真、实验操作是否正确规范、实验结果是否正确、是否具有创新意识、打扫卫生等方面。 成绩分为：优秀、良好、一般、差四级. 相当于百分制90分以上、75~90分、60~75分、60分以下。 实验报告成绩：包括实验报告的格式是否正确、原理是否论述清楚、实验结果分析讨论是否符合逻辑，报告字迹是否清楚等方面。 六、教学参考书目 1.郭勇. 酶工程. 北京: 科学出版社, 2004. 2.曹军卫, 马辉文. 微生物工程. 北京: 科学出版社, 2002. 3.张树政. 酶制剂工业. 北京: 科学出版社, 2002. 4.李艳. 发酵工业概论. 北京: 中国轻工业出版社, 1999. 5.郭勇. 酶的生产与应用. 北京: 化学工业出版社, 2003. 6.贾士儒. 生物工程专业实验. 北京: 中国轻工业出版社, 2004. 7.罗贵民. 酶工程. 北京: 科学出版社, 2004. 七、实验内容安排 实验一淀粉酶的发酵生产 一、实验学时：3天 二、实验目的：掌握淀粉酶等生物活性物质的发酵生产过程及相关技术参数。 三、实验内容： 1．微生物培养的固体和液体培养基的制备；

第二章 微生物发酵产酶

酶工程电子教案 第二章微生物发酵产酶 ◆酶的生物合成：酶在生物体内合成的过程。 ◆酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物的生命活动，获得所需的酶的技术过程。 ◆大多数酶的生产采用发酵生产→原因：微生物具有种类多、繁殖快、易培养、代谢能力强等特点 ◆优良的产酶微生物具备的条件： （1）酶的产量高； （2）产酶稳定性好； （3）容易培养和管理； （4）利于酶的分离纯化； （5）安全可靠、无毒性等。 ◆酶的发酵生产的方式： 固体培养发酵 液体深层发酵 固定化微生物细胞发酵 固定化微生物原生质体发酵 1. 酶生物合成的基本理论 ◆蛋白类酶和核酸类酶→酶的生物合成主要是指细胞内RNA和蛋白质的合成过程 ◆合成过程: 酶的基因（DNA）→（转录）→RNA →（翻译）→多肽链→（加工、组装）蛋白质 1.1 RNA 的生物合成—转录（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 1.2 蛋白质的生物合成—翻译（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 1.3酶生物合成的调节 ◆组成型酶（Constitutive enzyme）：生物细胞中合成的酶的量比较恒定，这些酶的合成速率影响不大。如DNA聚合酶、RNA聚合酶、糖酵解途径的各种酶等。 ◆适应型酶（Adaptive enzyme）或调节型酶（Regulated enzyme）：生物细胞中合成的酶的含量却变化很大，其合成速率明显受到环境因素的影响。如大肠杆菌β-半乳糖苷酶。◆生物体为了适应环境的变化，使代谢过程有条不紊地进行，需要根据各种条件的变化，对各种适应型酶的生物合成进行调节控制。 ◇转录水平的调节 ◇转录产物的加工调节 ◇翻译水平的调节 ◇翻译产物的加工调节和酶降解的调节等 ◆转录水平的调节对酶的生物合成是最重要的调节 1.3.1原核生物中酶生物合成的调节机制 ◆原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节 ◆雅各（Jacob）和莫诺德（Monod）于1960年提出的操纵子学说（Operon theory）来阐明的。 ◇操纵子学说概述 启动基因（Promoter gene）：由两个位点组成，一个是RNA聚合酶的结合位点，另一个是环腺苷酸（cyclic AMP, cAMP）与CAP组成的复合物 ( cAMP-CAP) 的结合位点。

发酵培养基的优化

文献综述 发酵培养基的优化 申请学位：学士学位 院（系）：药学院 专业：生物技术 姓名：张永芳 学号：114080107 指导老师：张小华（讲师） 二O 一五年六月五日

文献综述： 发酵培养基的优化 张永芳：114080107 指导老师：刘向勇 【摘要】：发酵，这一门悠久的技艺，在古今中外的生产生活与科学研究中扮 演着不可或缺的角色。在实验室发酵过程中,经常需要通过试验来寻找研究对象的变化规律,这些对象包括培养基的设计、工艺参数等;而这些变化规律的寻找就要通过科学的试验设计与数据分析来实现。通过对规律的研究达到各种实用的目的,比如提高产量、降低消耗、提高产品质量等,特别对于新菌种、新产品的试验。本文对发酵培养基优化的基本方向进行了综述,并比较了常用的试验设计与数据分析方法。 【关键词】：发酵、发酵培养基、优化、最优组合、响应面法优化 【内容】： 在工业化发酵生产中，发酵培养基的设计是十分重要的，因为培养基的成分对产物浓度、菌体生长都有重要的影响。培养基优化，是指面对特定的微生物，通过实验手段配比和筛选找到一种最适合其生长及发酵的培养基，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节。能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。目前，对培养基优化实验进行数学统计的方法很多，下面介绍几种目前应用较多的优化方法： 响应曲面分析法:Box和Wilson提出了利用因子设计来优化微生物产物生产过程的全面方法，Box-Wilson方法即现在的响应曲面法（(Response Surface Methodolog，简称RSM）。RSM是一种有效的统计技术，它是利用实验数据，通过建立数学模型来解决受多种因素影响的最优组合问题。通过对RSM的研究表明，研究工作者和产品生产者可以在更广泛的范围内考虑因素的组合，以及对响应值的预测，而均比一次次的单因素分析方法更有效。现在利用SAS软件可以很轻松地进行响应面分析。 改进单纯形优化法:单纯形优化法(Modified simplex method)是近年来应用较多的一种多因素优化方法。它是一种动态调优的方法，不受因素数的限制。由于单纯形法必须要先确定考察的因素，而且要等一个配方实验完后才能根据计算的结果进行下一次实验，因此主要适用于实验周期较短的细菌或重组工程发酵培养基的优化，以及不能大量实施的发酵罐培养条件的优化。 遗传算法:Genetic algorithm法是一种基于自然群体遗传演化机制的高效探索算法，它是美国学者Holland于1975年首先提出来的。它摒弃了传统的搜索方式，模拟自然界生物进化过程，采用人工进化的方式对目标空间进行随机化搜索。它将问题域中的可能解看作是群体的一个个体或染色体，并将每一个体编码