酶工程复习材料
1. 酶生物合成的模式有哪些？哪一种模式较为适合生产的需要？对于其他的合成模式，应如何调节发酵的条件以使其更为趋近于最佳的模式？
酶生物合成的模式
·同步合成型
·延续合成型
·中期合成型
·滞后合成型
概念：酶的合成与细胞生长同步进行。当细胞进入对数生长期，酶大量产生，细胞生长进入稳定期后，酶的合成随之停止。
特点：属于这种类型的酶，其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏作用。
概念：酶的合成伴随着细胞的生长而开始，但在细胞生长进入平衡之后，酶还可以延续合成较长的一段时间。
特点：这种类型的酶可受诱导但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏，其对应的mRNA是相当稳定的。
概念：酶的合成在细胞生长一段时间以后开始，而在细胞进入平衡期后，酶的合成也随着停止。
特点：酶的合成受到反馈阻遏，而且其所对应的mRNA 是不稳定的。
概念：只有当细胞生长进入平衡期后，酶才开始合成并大量积累。
特点：酶的合成受到分解代谢物阻遏作用。
在酶工程生产中为了提高酶的生产率，延长酶的发酵生产周期，酶最理想的生物合成模式应为部分生长偶联型（延续合成型），因为这类酶在发酵过程中没有明显的生长期和产酶区的区别，随细胞生长即有酶的产生，直到细胞生长进入平衡期之后酶还可以合成。对于其他型的酶，要提高酶产率，可以再细胞选育上，工艺条件等方面加以条件控制。对于同步合成型的酶，可以采用适当的生产工艺，如降低发酵温度以尽量提高其对应的mRNA的稳定性；对于滞后合成型的酶，在发酵过程中应设法尽量减少甚至借出分解代谢物阻遏，使酶的合成提早开始,控制葡萄糖等易利用碳源, 添加一定量的cAMP；对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行。控制末端产物浓度,添加末端产物类似物
2.试以基因调节控制理论说明酶生物合成的分解代谢物阻遏作用、诱导作用及反馈阻遏作用的原理。
操纵子学说
是指容易利用的碳源阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象
是指加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程
是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的合成受阻的过程
是指在放射免疫测定的基础上发展起来的一种分析方法，它是将酶作为标记物质，使之和抗原（或抗体）结合形成酶与抗原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体（或抗原）与复合物专一且定量的结合关系，通过测定与待测抗体（或抗原）结合的酶的活力，从而计算出待测抗体（或抗原）的量。
是最早问世的生物传感器，它是把测定无机离子或低分子量气体的电化学器体（如离子选择性电极或气敏电极）与酶固定化技术相结合而产生的传感器，使原来仅有测量物理量功能的电极具备了测量生物化学量的功能，它在生物试样化学成分的检测方面具有良好的选择性和较强的特异性。
4.试以米氏方程说明酶法分析、酶活测定的原理。
酶活力测定（Enzyme Assay）
分析对象——酶
一般常测定酶促反应的初速度以确定酶活力。
1961 年，国际生化联合会酶委员会建议，一个酶单位为在确定的最适反应条件下，每分钟催化1 цml分子底物变化所需要的酶量。
测定原理:
酶法分析（Enzyme Analysis ）
分析工具——酶（酶免分析、酶电极）
原理：
米氏方程：
当s << km 时，即反应体系中底物浓度较低，酶量足或过量时，v ≈vm/km.[s ] ，即测定的酶活（反应速度）与体系中的底物浓度成正比，具有线性的比例关系。
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即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术，它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。
通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当部位插入催化基团，所产生的具有催化活性的抗体。
有些小分子化合物（如药物）因其结构简单，本身不是抗原，不能免疫动物，但是当它和蛋白质载体结合后就可以成为抗原，免疫动物因之产生的抗体可以与小分子化合物本身起抗原抗体反应，这种小分子化合物一般称之为半抗原。
是指酶对催化反应和反应物有严格的选择性。被作用的反应物通常叫做底物，酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质，一般催化剂没有这样的选择性。
酶作用专一性的类型
1. 立体异构专一性
a) 立体异构专一性(L/D)
b) 几何异构专一性(顺/反)
2. 非立体化学专一性
a)绝对专一性:A –B
b)相对专一性1) 键专一性:A –B
2) 基团专一性:A -B,A- B
酶作用专一性的机制：☆诱导契合学说
该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状。
（酶的化学本质：蛋白质、RNA、DNA、抗体酶）
?酶的分类
1. 氧化还原酶类Oxidoreductases
2. 转移酶类Transgerases
3. 水解酶类Hydrolases
4. 裂合酶类Lyases
5. 异构酶类Isomerases
6. 合成酶类Synthetases
Synthases
7.简述酶蛋白的结构特征、酶高效催化作用的原理或机制。
酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。结合部位决定酶的专一性
Catalytic site
酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。
通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。催化部位决定酶所催化反应的性质。
Regulatory site
酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。
酶活性中心的必需基团主要包括：
亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。
酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。
?酶作用高效率的机制:
一、中间产物学说
在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。
E + S ==== E-S —→P + E
许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E－S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。
二、活化能降低
酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中间物，其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。
1.趋近和定向效应
在酶促反应中，底物分子结合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效浓度大大增加，有利于提高反应速度；
另一方面，由于活性中心的立体结构和相关基团的诱导和定向作用，使底物分子中参与反应的基团相互接近，并被严格定向定位，使酶促反应具有高效率和专一性特点。
2.底物变形与张力学说
酶(E)与底物(S)结合后,使底物的某些敏感键发生变形,从而使底物分子接近于过度态,降低反应的活化能;
同时,由于底物的诱导,酶分子的构象发生表化，并对底物产生张力作用(多为酶中金属离子引起)使底物扭曲,促进ES进入过度态。
3. 共价催化
催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。
·酶中参与共价催化的基团主要包括His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羟基等。
·某些辅酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以参与共价催化作用。
4. 酸碱催化
酸-碱催化可分为狭义的酸-碱催化和广义的酸-碱催化。酶参与的酸-碱催化反应一般都是广义的酸－碱催化方式。
广义酸－碱催化是指通过质子酸提供部分质子,或是通过质子碱接受部分质子的作用，达到降低反应活化能的过程。
广义酸基团（质子供体）
广义碱基团（质子受体）
His 是酶的酸碱催化作用中最活泼的一个催化功能团。
8.过滤、脱盐及浓缩的主要方法.
过滤是借助于过滤介质将不同大小、不同形状的物质分离的技术。其中以各种高分子膜为过滤介质的过滤称为膜分离技术。
过滤技术：
1粗滤：颗粒直径>2μm
微滤：颗粒直径0.2 μm ~2 μm 分离细菌、灰尘
2膜分离技术：超滤：颗粒直径20 ? ~0.2 μm 分离不同分子量的物质
反渗透：颗粒直径<20 ? 分离各种离子与小分子物质
粗滤可分为常压过滤、加压过滤、减压过滤。为了加快过滤速度，提高分离效果，经常需要添加助滤剂。常用的有硅藻土、活性炭、纸粕等。
膜分离：加压膜分离；电场膜分离（电渗析、离子交换膜电渗析）；扩散膜分离（透析）：用于酶、蛋白质等大分子的浓缩与脱盐。
脱盐
可以超滤、透析（扩散膜分离）以及层析法进行脱盐。
浓缩
酶的浓缩有五种方式：蒸发浓缩、胶过滤浓缩、超滤浓缩、反复冻融浓缩、聚乙二醇浓缩法
9.层析的主要方法，简述疏水作用层析、离子交换层析等各种层析方法分离酶蛋白的原理。
层析是利用混合物中各组分的物理化学性质（分子的大小、形状、分子极性、吸附力、分子亲和力和分配系数等）的不同，使各组分在层析的固定相和流动相之间的分布程度不同而得到分离，又称为色谱分离。
概念：又称“分子筛、体积排阻色谱”，是根据溶质分子量的大小不同而进行分离的一种相色谱技术。
概念：是利用离子交换剂上的可解离基团对各种离子的亲和力不同，而使不同的蛋白质组分得以分离的方法。
原理：离子交换层析是利用电荷间相互作用使不同蛋白质得以分离
概念：是利用吸附剂对不同酶蛋白的吸附力不同，而使混和液中的各种蛋白质得以分离的方法。
原理：表面积较大的吸附剂，在低PH、低离子强度下吸附，在提高PH、增加离子强度的条件下解吸。
概念：是利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力而使生物分子分离纯化的技术。
酶与底物，酶与竞争性抑制剂，酶与辅酶之间即是具有专一而又可逆的亲和力的分子对
10.纯化表的计算及纯化工艺优劣的评价。
11.酶的固定化：概念、方法及固定化工艺优劣的评价。
通过化学或物理的手段将酶或游离细胞定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用的技术。
固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。
immobilized cell）
固定在载体上并在一定空间范围内进行生命活动（生长、繁殖、新陈代谢）的细胞。
依据带电的酶或细胞和载体之间的静电作用，使酶吸附于惰性固体的表面或离子交换剂上。1）物理吸附法（physical adsortion）
作用力：氢键、疏水键
常用载体：氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石、纤维素等。
2）离子结合法（ion binding）
作用力：离子键
常用载体：DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶、CM-纤维素
优点：条件温和，操作简便，酶活力损失少。
缺点：结合力弱，易解吸附。
借助共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联。
?优点：酶与载体结合牢固，不会轻易脱落，可连续使用。
?
crosslinking）
借助双功能试剂使酶分子之间发生交联的固定化方法。
双功能试剂：
常用的是戊二醛,戊二醛有两个醛基，均可与酶或蛋白质的游离氨基反应,使酶蛋白交联。
此法与共价偶联法利用的均是共价键，不同之处：交联法不使用载体。交联反应既能发生在分子间，也可发生在分子内。
? 酶浓度低时，交联发生在分子内，酶仍保持溶解状态。
? 酶浓度高时，交联发生在分子间，酶变为不溶态。
优点：酶与载体结合牢固，不易轻易脱落，可连续使用。
缺点：
(1)反应条件激烈，酶分子的多个基团被交联，酶活力损失大。
4. entrapment）
将酶用物理的方法包埋在各种载体（高聚物）内。分为：
网格型：将酶包埋在高分子凝胶细微网格中。
微囊型：将酶包埋在高分子半透膜中。
与网格型包埋法相比，微囊型包埋法的优点：
1）固定化酶颗粒小，有利于底物和产物扩散。
2）半透膜能阻止蛋白质分子渗漏和进入，注入体内既可避免引起免疫过敏反应，也可使酶免遭蛋白水解酶的降解，具有较大的医学价值。
缺点：反应条件要求高,制备成本也较高。
包埋法是目前应用最多的一种较理想的方法，与其它固定化方法相比：
?优点：不与酶蛋白氨基酸残基反应，很少改变酶的高级结构，酶活回收率高。
?缺点：只适合作用于小分子底物和产物的酶。
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12.何为盐析沉淀、酶的分子修饰、等电聚焦电泳。
盐析沉淀是利用在弄一浓度盐溶液中，不同的蛋白质和酶的溶解度各不相同的原理，对酶蛋白进行分离的方法。原理：对于含有多种蛋白质或酶的混合液，可以采用分段盐析的方法进行分离纯化。因为在某一浓度的盐溶液中，不同的蛋白质和酶的溶解度各不相同，故可达到
彼此分离的目的。
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。即：在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团（物质），特别是具有生物相容性的物质，进行共价连接，从而改变酶的结构和性质
概念：在电泳系统中加入两性电解质载体，通以直流电后，两性电解质即在电场中形成一个由阳极到阴极连续增高的PH梯度。当蛋白质、多肽或酶进入这个体系时，不同的蛋白质即移动到与其等电点相当的pH位置上，从而使不同等电点的蛋白质得以分离。
良好的载体两性电解质必备的条件
13.对于未知蛋白的分离，如何选择恰当的离子交换层析的介质？
14.酶的分子修饰的方法有哪些？如何运用蛋白质工程的方法来改造天然的酶分子？
通过各种方法使酶的分子结构发生某些改变，从而改变了酶的某些特性和方法，以提高酶的活力，增加酶的稳定性，消除或降低酶的抗原性等的过程，称之。
§蛋白质高级结构预测
§利用分子生物学技术方法改造酶蛋白一级结构,进而改造其高级结构
酶分子的修饰方法
·金属离子置换修饰,
·大分子结合修饰(共价/非共价)
·侧链基团修饰
·肽链有限水解修饰
·氨基酸置换修饰
·酶分子的物理修饰
利用基因工程技术定向改造酶蛋白的结构基因
定点诱变（Site-directed mutagenesi s）
PCR 诱变（PCR mutagenesis）
15.何为酶反应器？酶反应器的种类及适用范围，如何保持酶反应器稳定的生产
能力。
用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
·按结构区分
搅拌罐式反应器（Stirred Tank Reactor, STR）
鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR )
填充床式反应器(packed column reactor, PCR )
流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR)
膜反应器(Membrane Reactor, MR)
·按操作方式区分
分批式反应(batch )
连续式反应(continuous )
流加分批式反应(fed batch )
·混合形式
连续搅拌罐反应器（Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR）
分批搅拌罐反应器（Batch Stirred Tank Reactor, BSTR）
·在应用游离酶进行催化反应时，酶与底物均溶解在反应溶液中，通过互相作用，进行催化反应。可以选用搅拌罐式反应器、膜反应器、鼓泡式反应器、喷射式反应器等。
·通常颗粒状、片状、膜状或纤维状固定化酶均可采用填充床反应器（PBR），而颗粒状、粉末状及片状固定化酶均可使用于连续式搅拌罐（CSTR），膜状固定化酶要用螺旋卷膜式反应器。
·可溶性底物适用于所有的反应器。难溶底物或者底物溶液呈胶体状者，易堵塞柱床，可选用FBR。颗粒状底物溶液可适用于CSTR。当反应过程需要控制温度、调节pH时，选用CSTR
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《酶工程》期末复习题整理#(精选.)
第一章 1.酶工程：是生物工程的重要组成部分，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的推广应用，使酶学和工程学相互渗透、结合、发展而成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 2.化学酶工程：指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 3.生物酶工程：是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。 4.酶工程的组成部分？ 答：酶工程主要指自然酶和工程酶（经化学修饰、基因工程、蛋白质工程改造的酶）在国民经济各个领域中的应用。内容包括：酶的产生；酶的分离纯化；酶的改造；生物反应器。5.酶的结构特点？ 答：虽然少数有催化活性的RNA分子已经鉴定，但几乎所有的酶都是蛋白质，因而酶必然具有蛋白质四级结构形式。其中一级结构是指具有一定氨基酸顺序的多肽链的共价骨架；二级结构为在一级结构中相近的氨基酸残基间由氢键的相互作用而形成的带有螺旋、折叠、转角、卷曲等细微结构；三级结构系在二级结构基础上进一步进行分子盘区以形成包括主侧链的专一性三维排列；四级结构是指低聚蛋白中各折叠多肽链在空间的专一性三维排列。具有低聚蛋白结构的酶（寡聚酶）必须具有正确的四级结构才有活性。具有活性的酶都是球蛋白，即被广泛折叠、结构紧密的多肽链，其氨基酸亲水基团在外表，而疏水基团向内。 6.酶活性中心：是酶结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个酶分子中相当小的一部分，它是由在线性多肽链中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 7.酶作用机制有哪几种学说？ 答：锁和钥匙模型、诱导契合模型 8.酶催化活力的影响因素？ 答：底物浓度、酶浓度、温度、pH等。 9.酶的分离纯化的初步分离纯化的步骤？ 答：（一）材料的选择和细胞抽提液的制备 1.材料的选择：目的蛋白含量要高，而且容易获得 2.细胞破碎方法及细胞抽提液的制备。为了确保可溶性细胞成分全部抽提出来，应当使用类似于生理条件下的缓冲液。动物组织和器官要尽可能除去结缔组织和脂肪、切碎后放人捣碎机中。完全破碎酵母和细菌细胞。 3.膜蛋白的释放:膜蛋白存在于细胞膜或有关细胞器的膜上。按其所在位置大体可分为外周 蛋白和固有蛋白两种类型 4.胞外酶的分离:胞外酶是在微生物发酵时分泌到发酵液中的。发酵后可通过离心或过滤将菌体从发酵液中分离弃去，所得发酵清液通常要适当浓缩，然后再作进一步纯化。目前常用的浓缩方法是超滤法。 （二）蛋白质的浓缩和脱盐 浓缩方法主要有：沉淀法、吸附法、干胶吸附法、渗透浓缩法、超滤浓缩法
酶工程 试题及答案
共三套 《酶工程》试题一： 一、是非题（每题1分，共10分） 1、酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。（） 2、酶的分类与命名的基础是酶的专一性。（） 3、酶活力是指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。（） 4、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。（） 5、培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。（） 6、膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。（） 7、在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。（） 8、角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。（） 9、α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。（） 10、酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。（） 二、填空题（每空1分，共28分） 1、日本称为“酵素”的东西，中文称为__________,英文则为__________,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的__________与__________。 2、1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得__________酶结晶，并指出__________是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为__________,高产液化酶优良菌株菌号为___________。在微生物分类上，前者属于__________菌，后者属于__________菌。 4、1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（Monod）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、__________基因和__________基因。 5、1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）__________,催化__________的底物转化为产物的__________为一个国际单位，即1IU。 6、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的__________、减少__________，增加__________。 7、酶的生产方法有___________，___________和____________。 8、借助__________使__________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。 9、酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有__________法，__________法和__________法三种。 10、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__________，也是__________。 三、名词术语的解释与区别（每组6分，共30分） 1、酶生物合成中的转录与翻译 2、诱导与阻遏 3、酶回收率与酶纯化比（纯度提高比） 4、酶的变性与酶的失活
酶工程问答题
酶工程习题集 第一章绪论 1、发展史： 1903年Henri中间络合物学说；1913年Leonor Michaelis和Maud Menten 米氏方程；Daniel E. Koshland提出了诱导契合学说。1926年，萨母纳（Sumner）提出酶的本质是蛋白质的观点。1960年．雅各（Jacob）和莫若德（Monod）提出操纵子学说，1982年，切克（Cech）等人发现四膜虫（Tetrahynena）细胞的26s rRNA前体具有自我剪接功能(self-splicing)。核酶（Ribozyme，也称核糖核酸酶，以区别于蛋白质酶）；1983年阿尔彻曼（Sidney. Altman）发现核糖核酸酶P （RNAase P） 2、核酸类酶（ribozyme)：具有生物催化剂所有特性，是一类由RNA组成的酶。 底物有哪些？ 3、酶的新概念？分类？ 4、人工酶、模拟酶、化学修饰酶、克隆酶、突变酶、新酶、抗体酶 第二章酶学基础 1、酶促反应的特点？优缺点？ 2、按酶促反应性质将生物体所有的酶分为哪六大类？如何编号？ 3、终止一个酶促反应的方法有哪些？ 4、全酶的组成？按酶蛋白结构不同分类？ 5、别构酶、别构效应、配体 6、活性部位（结合部位与催化部位），必需基团，活性中心的亲核性基团：酸碱 性基团： 7、参与蛋白类酶活性中心频率最高的氨基酸7 种？ 8、酶活力单位（U）；比活力；同族酶；丝氨酸蛋白酶与巯基蛋白酶各有哪些？ 9、酶活性中心基团的检测方法有哪三种？ 10、酶的pH稳定性与温度稳定性如何测定？ 第三章酶的催化机制 1、酶高效率催化的五种机制 2、何谓邻近与定向效应？何谓构象变化效应？何谓共价催化？何谓酸碱催化？ 何谓微环境效应？如何理解？ 第四章酶的催化动力学 1、绘制底物浓度对酶促反应速度影响的双曲线（标明各参数），并简述其影响。 2、米-曼氏方程（Michaelis-Menten equation）；中间产物学说 3、稳态的含义，中心内容。
酶工程期末复习题演示教学
第一章绪论 问题：试述木瓜蛋白酶的生产方法？ 答：木瓜蛋白酶可以采用提取分离法、基因工程菌发酵法、植物细胞培养法等多种方法进行生产。 (1)提取分离法：从木瓜的果皮中获得木瓜乳汁，通过各种分离纯化技术获得木瓜蛋白酶。 (2)发酵法：通过DNA重组技术将木瓜蛋白酶的基因克隆到大肠杆菌等微生物中，获得基因工程菌，在通过基因工程菌发酵获得木瓜蛋白酶。 (3)植物细胞培养法：通过愈伤组织诱导获得木瓜细胞，在通过植物细胞培养获得木瓜蛋白酶。 第二章微生物发酵产酶 1、解释酶的发酵生产、酶的诱导、酶的反馈阻遏(产物阻遏)、分解代谢物阻遏。诱导物的种类？ 答：酶的发酵生产：利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程； 酶的诱导：加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速的现象，称为诱导作用； 产物阻遏（反馈阻遏）：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受到阻遏的现象。 分解代谢物阻遏（营养源阻遏）：是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏其他酶合成的现象。 诱导物的种类：诱导物一般是酶催化作用的底物或其底物类似物，有的也是反应产物。2、微生物产酶模式几种？特点？最理想的合成模式是什么？ 答：（1）同步合成型特点： a.发酵开始，细胞生长，酶也开始合成，说明不受分解代谢物和终产物阻遏。 b.生长至平衡期后，酶浓度不再增长，说明mRNA很不稳定。 （2）延续合成型特点： a.该类酶一般不受分解代谢产物阻遏和终产物阻遏。 b.该酶对应的mRNA是相当稳定的。 （3）中期合成型特点： a.该类酶的合成受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。 b.该酶对应的mRNA不稳定。 （4）滞后合成型特点： a.该类酶受分解代谢物阻遏和终产物阻遏作用的影响，阻遏解除后，酶才大量合成。 b.该酶对应的mRNA稳定性高。 选择：在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵周期，最理想的合成模式是延续合成型。 3、可以添加什么解除分解代谢物阻遏？表面活性剂的作用？ 答：（1）一些酶的发酵生产时要控制容易降解物质的量或添加一定量的cAMP，均可减少或解除分解代谢物阻遏作用。 （2）表面活性剂的作用：增溶、乳化作用、润湿作用、助悬作用、起泡和消泡作用、消毒和杀菌剂。 4、根据微生物培养方式不同，酶的发酵生产有几种类型？哪种是目前酶发酵生产的主要方式？按酶生物合成的速度把细胞中的酶分几类？酶的生物合成在转录水平的调节主要有哪三种模式？微生物细胞生长过程一般分为几个阶段？
酶工程考试复习题及答案定稿版
酶工程考试复习题及答案精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
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。
酶工程考试重点(第三版)
1、酶工程的定义，研究的主要内容 酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程 研究的主要内容包括：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、酶的基本特征，酶命名的方法有哪些，蛋白类酶的分类方法 基本特征：专一性强，催化效率高，作用条件温和等 每一种具体的酶都有其具体的推荐名和系统命名。推荐名是在惯用名称的基础上，加以选择和修改而成的。酶的推荐名由两部分组成，第一部分为底物名称，第二部分为催化反应的类型，后面加一个酶字，不管酶的催化是正反应还是逆反应，都用同一个名，如葡萄糖氧化酶，表明该酶的作用底物是葡萄糖催化反应类型是氧化反应。 酶的系统命名更加详细更准确地反映出该酶所催化的反应。系统命名包括了酶的作用底物酶作用的基团及催化反应的类型，如上述葡萄糖氧化酶的系统命名“β－D－葡萄糖：氧1-氧化还原酶”，表明该酶所催化的反应以β－D－葡萄糖为脱氢的供体，氧为氢受体，催化作用在第一个碳原子基团上进行，所催化反应属于氧化还原反应。 蛋白酶类的分类 1、按照酶催化作用的类型，将蛋白酶类分为六大类，氧化还原酶，转移酶，水 解酶裂合酶，异构酶，合成酶 2、每个大类中，按照酶作用的底物、化学键或者基团的不同，分为若干亚类 3、每一亚类再分为若干小类 4、每一小类包含若干个具体的酶、 3、酶的生产方法有哪些 酶的生产是指通过人工操作而获得所需的酶的技术过程 酶的生产方法分为提取分离法、生物合成法、化学合成法3种，其中提取分离法是最早采用并沿用至今的方法，生物合成法是20世纪50年代以来酶生产的主要方法，而化学合成法至今仍停留在实验室阶段 4、酶的生产合成调节理论，包括操纵子，诱导作用，阻遏作用 1、操纵子在原核基因组中,由几个功能相关的结构基因及其调控区组成的一个基因表达的协同单位. ①结构基因是决定某一多肽的DNA 模板，可根据其上的碱基顺序转录出相应的mRNA，然后再可通过核糖体转译出相应的酶 ②启动子：能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基顺序，是RNA聚合酶的结合部位和转录起点 ③操纵基因：位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，是阻遏蛋白的结合位点，能通过与阻遏物相结合来决定结构基因的转录是否能进行 ④调节基因：用于编码组成型调节蛋白的基因，一般远离操纵子,但在原核生物中,可以位于操纵子旁边,编码调节蛋白。 2、酶合成调节的类型：诱导和阻遏
酶工程期末复习
酶工程期末复习 一、名词解释 1、酶工程：是酶的生产、改性与应用的技术过程。由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术学科。 2、酶的化学修饰：通过化学基团的引入或除去，使蛋白质共价结构发生改变。 3、必需水：一般将维持酶分子完整空间构象所必需的最低水含量称为必需水。 4、抗体酶：具有催化活性的抗体，即抗体酶。 5、别构效应：调节物与酶分子的调节中心结合之后，引起酶分子构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力。这种影响被称为别构效应或变构效应。 6、别构酶：能发生别构效应的酶称为别构酶。 7、酶活力：又称酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。 8、比活力：也称为比活性，是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数，一般用IU/mg 蛋白质表示。 9、生物传感器：由生物识别单元和物理转换器相结合所构成的分析仪器。 10、蛋白质工程：是以创造性能更适用的蛋白质分子为目的，以结构生物学与生物信息学为基础，以基因重组技术为主要手段，对天然蛋白质分子的设计和改造。 11、酶反应器 12、固定化酶：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应，可以反复、连续使用的酶。 13、水活度：是指在一定温度和压力下，反应体系中水的摩尔系数w χ与水活度系数w γ的乘积：w w w γχα=。 14、生物反应器：指有效利用生物反应机能的系统（场所）。 15、酶反应器：以酶或固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置称为酶反应器。 16、活化能：从初始反应物（初态）转化成活化状态（过渡态）所需的能量，称为活化能。 二、填空题 1、酶活力测定的方法有终止法和连续反应法。常用的方法有比色法、分光光度法、滴定法、量气法、同位素测定法、酶偶联分析。 2、酶固定化的方法有吸附法（物理吸附法、离子交换吸附法）、包埋法（网格包埋法、微囊型包埋法、脂质体包埋法）、共价结合（偶联）法、交联法。 3、酶活力是酶催化反应速率的指标，酶的比活力是酶制剂纯度的指标，酶的转换数是酶催化效率的指标。 4、细胞破碎的主要方法有机械法（珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法）、非机械法（物理法、化学法、酶法）。 5、有机溶剂的极性系数lgP 越小，表明其极性越强，对酶活性的影响越大。 6、lgP 越大，溶剂的疏水性越强；lgP 越小，溶剂的亲水性越强。 7、酶反应器的类型根据所使用的酶，分为溶液酶反应器、固定化酶反应器。
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酶工程的知识点总结 课题3 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果 一、实验原理 1．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。b5E2RGbCAP 2．碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽， 使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。p1EanqFDPw 3．在本课题中，我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题：一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉 对衣物污渍的洗涤效果有什么不同；二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好，三是添加不同种类的酶的的洗衣粉，其洗剂效果有哪些区别。DXDiTa9E3d 二、实验步骤 1探究用加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同 ①在2个编号的烧杯里，分别注入500mL清水。②取2块大小相等的白棉布，用滴管在每 块白布上分别滴上等量的墨水，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。③将2个烧杯分别放入同等温度的温水中，保温5分钟。④称取5克加酶洗衣粉和5克普通洗衣粉2份，分别放入2个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。⑤观察并记录2个烧杯中的洗涤效果RTCrpUDGiT 2探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件 ①在3个编号的烧杯里，分别注入500mL清水。②取3块大小相等的白棉布，用滴管在每 块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶，分别放入烧杯里，用玻璃棒搅拌。③将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中，保温5分钟。④称取5克加酶洗衣粉3份，分别放入3个烧杯中，用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。⑤观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。3探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤的效果5PCzVD7HxA 污染物蛋白酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉复合酶洗衣粉普通洗衣粉 油渍 汗渍 血渍 观察并记录四种洗衣粉分别洗涤三种污染的洗涤效果。三、注意事项 1．变量的分析和控制 影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量，衣物的质料、大 小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中，水温是我们要研究的对象，而其他因素应在实验中保持不变。选择什么样的水温进行实验需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来 确定水温，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取 5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温，因为这4个水温是比较符合实际情况的，对现实也有指导意义。jLBHrnAILg 2．洗涤方式和材料的选择。 在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式，应考虑其中哪一种比较科学？哪一种更有利于控 制变量？再有，洗衣机又可以分为半自动和全自动两种，相比之下，采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，其机械搅拌作用相同。关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想，这是因为作为实验材料的衣物，其大小、颜 色、洁净程度等应该完全一致，而这并不容易做到；此外，人为地在衣物上增加污物，如血 渍、油渍等，也令人难以接受。因此，选用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时，
生物化学各章的重点
第三章：氨基酸 掌握： 1.氨基酸的结构特点 （1）组成蛋白质的基本氨基酸为α-氨基酸，但脯氨酸例外，为α-亚氨基酸 （2）不同的α-氨基酸，R侧链不同。 （3）出R侧链为氢原子的甘氨酸外，其他氨基酸的α-碳原子都是部队称碳原子，可形成不同的构型，具有璇光性质。 2.氨基酸的两性解离性质、等电点的概念以及等电点pI与解离基团pK值的关系 两性解离与等电点：氨基酸分子中既有碱性——NH2，又有酸性——COOH，与强酸或强健都能作用生成盐，因此氨基酸为两性化合物。 氨基酸的PI计算公式：PI=1/2(Pk1+Pk2) 熟悉： 1.氨基酸的分类方法 1.）非极性R基氨基酸 2.）极性不带电荷R基氨基酸 3.）带负电荷的R基氨基酸 4.）带正电荷的R基氨基酸 2.氨基酸的茚三酮反应 在加热条件及弱酸环境下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫蓝色（与天冬酰胺[1]则形成棕色产物。与脯氨酸或羟脯氨酸反应生成(亮）黄色）化合物及相应的醛和二氧化碳的反应。茚三酮反应，即：所有氨基酸及具有游离α-氨基和α-羧基的肽与茚三酮反应都产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生（亮）黄色物质。 2.氨基酸的紫外吸收特点 芳香族氨基酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过对280nm波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析。 4.氨基酸分配层析法的一般原理 了解： 1.氨基酸的三字母符号 2.氨基酸甲醛滴定的原理 3.氨基酸的常见化学反应和光学活性 4.氨基酸的分析分离原理与方法 思考题：如何计算天冬氨酸和组氨酸的等电点？ 第四章：蛋白质的共价结构 掌握： 1.蛋白质的元素组成及组成特点。 2.肽、肽键、肽平面的概念
酶工程期末考试重点
酶:是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质或核酸，酶能在机体内十分温和的条件下高效率地起催化作用，使得生物体内的各种物质处于不断的新陈代谢中。 酶工程:酶的生产与应用的技术过程,是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学.研究酶制剂大规模生产及应用所涉及的理论与技术方法. 酶的应用:通过酶的催化作用获得人们所需的物质或除去不良物质,或许所需信息的技术过程. 酶的提取:又称酶的抽提,指在一定的条件下用适当的溶剂或溶液处理含酶物料,使酶充分溶解到溶剂或溶液中的技术过程. 膜分离:又称膜过滤.采用各种高分子膜为过滤介质,将不同大小,不同形状的物质分离的技术过程. 凝胶层析:又称凝胶过滤,分子筛层析等.指以各种多孔凝胶为固定相,利用流动相中所含各种组分的相对分子质量的不同而达到物质分离的一种层析技术. 超临界萃取:又称超临界流体萃取,是利用预分离物质与杂志在超临界流体中的溶解度不同而达到的分离的一种萃取技术. 酶固定化:采用各种方法,将酶与水不溶性的载体结合,制备固定化酶的过程. 固定化酶:用物理,化学等方法将水溶性的酶固定到特定的载体上使之成为水不溶性的酶. 非水相催化:酶在非水介质中的催化作用称为酶的非水相催化. 水活度:用体系中水的蒸汽压和相同条件下纯水的蒸汽压之比表示.水活度与溶剂的极性大小关系不大，所以采用水活度作为参数来研究有机介质中水对酶催化作用的影响更为准确. 必需水:紧紧吸附在酶分子表面维持酶活化性所必需的最少水量. 反胶束体系:反胶束是在大量水不相混溶的有机溶剂中,含有少量的水溶液,加入表面活性剂后形成油包水的微小液滴. 胶束体系:胶束是在大量水溶液中含有少量与水相不相混溶的有机溶剂,加入便面活性剂后形成水包油的微小液滴. 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. 酶反应器:酶作为催化剂进行反应所需的装置称为酶反应器. 喷射式反应器：利用高压蒸汽的喷射作用实现酶与底物的混合是进行高温短时催化反应的一种反应器. 酶活力单位:是表示酶活力大小的尺度;1个酶活力单位是指在特定条件(25℃,其它为最适条件)下,在1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量.
酶工程的发展状况及其应用前景
酶工程的发展状况及其应用前景 摘要：酶在现代生物生产中扮演着重要角色，酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，以及酶工程不断的技术性突破，使得酶在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。 关键词：酶工程生物催化剂酶的固定 正文： 随着酶生产的不断发展，酶的应用越来越广泛。现在，酶工程已在医药、食品工业、农业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛应用。成为基因工程、细胞工程、蛋白质工程等新技术领域的科学研究和技术开发中不可取代的工具。 一、酶工程的发展及应用现状 （一）国内外酶制剂的发展现状 BCC最新研究报告显示，未来4年全球工业酶制剂市场价值将以％的复合年增长率继续增长，由2011年的39亿美元增加至2016年的约61亿美元。该报告将工业酶市场细分成3个部分：生物酶、食品和饮料酶以及其他酶制剂。2011年生物酶的市场价值达12亿美元，预计还将以％的复合年增长率继续增长，2016年达17亿美元。2011年食品和饮料活性酶的市场价值接近13亿美元，未来4年还将以％的年均复合增长率增长，预计2016年达21亿美元。2011年其他酶制剂的市场价值为15亿美元，预计还将以％的复合年增长率增长，到2016年市场价值将达到22亿美元①。 我国酶制剂工业面经过近几十年的发展，初步具有一定的规模，取得了很大的进步。但是，国外酶制剂公司仍然处于绝对的领先地位，特别是一些比较出色的公司，例如，诺和诺德公司（Novo Nordisk）、丹尼斯克公司（Danisco）等②。 （二）酶工程的应用现状 一、酶工程技术在医药工业中的应用 1、酶的固定化技术 酶的固定化(enzyme immobilization)是指采用有机或无机固体材料作为载体(carrierorsupport)，将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。不使用固体材料作为载体，通过酶分子之间的相互交联形成聚集体，也可将酶固定化，称为无载体酶固定化。由于酶的蛋白质属性，进人人体后产生免疫反应，因稀释效应，而无法集中于靶器官组织，常不能保持最适合的治疗浓度，而固定化酶则很好的克服了游离酶的这些缺点，应用于治疗镁缺乏症、代谢异常症及制造人工内脏方面，如固定化L-天冬酰胺酶用于治疗白血病。葡萄糖氧化酶被固定化在纳米微带金电极上可用于活体检测的微生物传感器③。 固定化酶技术可用于治疗一些代谢障碍疾病。已知人类关于新陈代谢的疾病已过120余种，很多病因归结为人体缺乏某种酶的活性，一种可能的治疗方法就是通过某种方式给病人提供他所缺乏的酶。其提供的方式主要有：①将固定化酶用于体内作为治疗药物；②将固定化酶组装成体外生物反应器，通过体外循环作为临床治疗剂。将固定化酶用于临床诊断的例子很多，如各种酶测试盒层出不穷，采用固定化酶柱反应器的FIA(流动注射法)可用于临床诊断检测尿酸、葡萄糖、氨、尿素、胆甾醇、谷氨酸、乳酸、无机磷等。 2、酶催化技术 主要介绍非水相介质中的酶催化，传统的酶催化反应主要在水相中进行，但自1987年Kilibanov等。用脂肪酶粉或固定化酶在几乎无水的有机溶剂中成功地催化合成了肽以及手性的醇、脂和酰胺以来，对酶在非水相介质的催化反应技术的开发及研究报道迅速增加，特别在手性药物的不对称合成及手性药物拆分的生物技术开发中得到了很多应用。目前非水相中的酶催化技术已衍生出以下几类体系：①水与有机溶剂的互溶均相体系；②水与有机溶剂形
酶工程题4-5章
酶工程作业题 第四章酶的提取与分离纯化 一、名解 1、等电点沉淀 利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性，通过调节溶液的pH值，使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀。 2、盐析沉淀 是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特点，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。 二、问答 1、在酶的提取与分离纯化过程中细胞破碎的方法有哪些？ 有机械破碎法、物理破碎法、化学破碎法、酶促破碎法等。 2、生物热敏性材料的干燥方法有哪些？ 喷雾干燥、冷冻干燥 第五章酶分子修饰 一、名解 1、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。 2、分子内交联修饰：含有双功能基团的化合物（双功能试剂）如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等，可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。 3、酶的有限水解修饰：在肽链的限定位点进行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性和功能的方法，称为肽链有限水解修饰。 4、酶的定点突变技术：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的操作技术。 5、侧链基团修饰：采用一定的方法(一般为化学法)使酶分子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侧链基团修饰。 二、问答 1、对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？
（1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的状况，侧链及基团的性质及反应性 （2）修饰反应的条件，包括酸碱度与离子强度，修饰反应时间和温度，反应体系中酶与修饰剂的比例等。 2、以单甲氧基聚乙二醇(MPEG)对天冬酰胺酶修饰为例阐述大分子结合修饰的方法与步骤 答：MPEG可以采用多种试剂进行活化，制成可以在不同条件下对酶分子上不同基团进行修饰的聚乙二醇衍生物。 聚乙二醇均三嗪衍生物的形成及其对天冬酰胺酶的修饰：单甲氧基聚乙二醇与均三嗪在不同的反应条件下反应，制得活化的聚乙二醇均三嗪衍生物MPEG1和MPEG2。通过这些衍生物分子上的活泼的氯原子，可以对天冬酰胺酶等酶分子上的氨基进行修饰。（详解见PPT） 3、什么是酶的定点突变技术，方法与步骤怎样？ 答: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的操作技术。 (1)新的酶分子结构的设计,根据已知的酶RNA或酶蛋白的化学结构和空间 结构及其特性，设计出欲获得的新的酶RNA的核苷酸排列次序或酶蛋白的氨基酸排列次序，确定欲置换的核苷酸或氨基酸及其位置。 (2)突变基因碱基序列的确定(核酸类酶、蛋白类酶)对于核酸类酶，根据欲获得的 酶RNA的核苷酸排列次序，依照互补原则，确定其对应的突变基因上的碱基序列，确定需要置换的碱基及位置。 对于蛋白类酶，首先根据欲获得的酶蛋白的氨基酸排列次序，对照遗传密码，确定其对应的mRNA上的核苷酸序列，再依据碱基互补原则，确定此mRNA 所对应的突变基因上的碱基序列，并确定需要置换的碱基及其位置。 (3)突变基因的获得：根据欲获得的基因和碱基序列及其需要置换的位置，首先 合成有1~2个碱基被置换了的寡核苷酸，再用此寡核苷酸为引物，通过定点突变技术获得所需的大量突变基因。 利用定点突变技术进行酶分子修饰，突变基因中所需置换的碱基数目一般只有1~2个，就能达到修饰目的。 (4)新酶的获得将获得的突变基因进行体外重组,插入到适宜的基因载体中,然后通过转
哈工大酶工程试题答案
年级2001 专业生物技术 一名词解释（每题3分，共计30分） 1.酶工程 2.自杀性底物 3.别构酶 4.诱导酶 5.Mol催化活性 6.离子交换层析 7.固定化酶 8.修饰酶 9.非水酶学 10.模拟酶 二填空题(每空1分,共计30分) 1.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是，二是 。 2.求Km最常用的方法是。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是，另一类是 。 4.可逆抑制作用可分为，，， 。 5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是，二是能够利用廉价原料，发酵周期，产酶量，三是菌种不易，四是最好选用能产生酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用反应法和反应法。 7.酶制剂有四种类型即酶制剂，酶制剂，酶制剂和 酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 9.酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 10.模拟酶的两种类型是酶和酶。 11.抗体酶的制备方法有法和法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料 4.下面是某人对酶测定的一些数据，据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数。
10-6 10-6 10-5 10-5 10-5 10-4 10-4 10-2 酶工程试题（B） 一名词解释 1.抗体酶 2.酶反应器 3.模拟酶 4.产物抑制 5.稳定pH 6.产酶动力学 7.凝胶过滤 8.固定化酶 9.非水酶学 10.液体发酵法 二填空题(每空1分,共计30分) 值增加，其抑制剂属于抑制剂，Km不变，其抑制剂属于抑制剂，Km 减小，其抑制剂属于抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有培养法和培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素，除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响，发酵条件一般包括，，，， 和等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有，，。 5.酶生物合成的模式分是，，， 。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有法，法和 法 7. 通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 8. 酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的，从而降低了底物分子的，而抗体结合的抗原只是一个态分子，所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中，对产酶菌有何要求 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 4.某酶的初提取液经过一次纯化后，经测定得到下列数据，试计算比活力，回收率及纯化 倍数。
酶工程重点
酶工程 第一章：绪论 1、基因工程（genetic engineering ） 以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。 2、细胞工程(Cell engineering) 应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。 3、发酵工程(Fermentation Engineering) 指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的内容包括菌种的选育、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。 4、酶工程（Enzyme Engineering） 将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。 5、基因工程：DNA 细胞工程：细胞水平酶工程：蛋白质 发酵工程：微生物工业 6、1777年，意大利物理学家斯巴兰沙尼（Spallanzani）的山鹰实验。 1822年，美国外科医生博蒙特（Beaumont）研究食物在胃里的消化。 19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。 1926年,美国康乃尔大学的“独臂学者”Sumner（萨姆纳）博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质。 1890年，Fisher——锁钥学说。 1902年，Henri——中间产物学说。 1913年，Michaelis 和Menten——米氏学说。 1958年，Koshland——诱导契合学说。 1960年，Jacob 和Monod——操纵子学说。 1982年，Thomas R.Cech等人发现四膜虫细胞的26S rRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme。 1983年，Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组分具有加工tRNA前体的催化功能。而RNase P中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作用。 1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备得到淀粉酶，开创了酶技术走向商业化的先例。 1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，用于皮革的软化及洗涤。 1908年，法国的Boidin制备得到细菌淀粉酶，用于纺织品的褪浆。 1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清。 1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕。 1960年，法国科学家Jacob和Monod提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量。 Buchner兄弟的试验：用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二氧化碳。证明：发酵与细胞的存活无关，但是活细胞产生的。 1969年，日本，千畑一郎，固定化氨基酰化酶，从DL-氨基酸连续生产L-氨基酸，首次工业规模应用固定化酶，促使酶工程作为一个独立的学科从发酵工程中脱离出来; 7、酶（enzyme）：活细胞产生的，能在细胞内外起作用的（催化）生理活性物质。 8、单体酶：只有单一的三级结构蛋白质构成。 寡聚酶：由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合而成。
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标志酶:通常可以将只分布于细胞内某个特定组分的酶称为标志酶,可以将1 它作为细胞组分鉴别的依据,甚至可以判别组织或器官是否发生病变. 2 必需水:在有机介质中,酶分子需要一层水化层以维持其完整的空间构象,一3 般将维持酶分子完整空间构象所必须的最低水含量称为必需水 4 沉淀分离:是通过改变某些条件或添加某些物质,使酶的溶解度降低,从溶液5 中沉淀析出与其他溶质分离的技术过程 6 超滤:需要增加流体的静压力,改变天然过程的方向,才可能发生含有低分子7 量化合物的溶剂流通过膜,此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差 8 差速离心:是指采用不同的离心速度和离心时间,使不同沉降速度的颗粒分9 批分离的方法 10 非竞争性抑制:抑制剂与底物分别于酶分子上的不同点结合而引起酶活性降11 低的抑制作用 12 反竞争性抑制:在底物与酶分子结合生成中间复合物后,抑制剂在于中间复13 合物结合而引起的抑制作用 14 反渗透:是一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作,孔径15 范围在< 20?;(由于分离的溶剂分子往往很小,不能忽略渗透压的作用,故而成为16 反渗透) 17 反胶束：当体系中水浓度低于有机溶剂时,形成胶束的表面活性剂的极性端18 朝向胶束的中部,而非极性端则朝向胶束的外侧,水就被包在了胶束的内部,此时19 的胶束就叫反胶束 20 固定化酶:与水不溶性载体结合,在一定的空间范围内起催化作用的酶.优点: 21 纯化简单,提高产物质量,应用范围广,多次使用,可以装塔连续反应.缺点:首次22
投入成本高大分子底物较困难.方法:吸附法.包埋法(凝胶/半透膜包埋法).结合23 法(离子键/共价键结合法)交联法.热处理法。影响固定化酶性质的因素:酶本身24 的变化.载体的影响.固定化方法的影响。固定化酶活性损失的原因:酶本身的失25 活.酶从载体上脱落.载体的破碎或溶解。固定化酶的性质:固定化对酶活性的影26 响.固定化对酶稳定性的影响.最适pH的变化.最适温度变化.底物特异性与游离27 酶不同.米氏常数Km的变化 28 共阻遏物:酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使该酶的生物合成受29 阻.引起反馈阻遏的物质,称为共阻遏物 30 竞争性抑制:指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起带的抑制作用,它与31 酶作用底物的结构相似,与酶分子结合以后,底物分子就不能与酶分子结合,从而32 对酶的催化到抑制作用 33 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,使酶的催34 化特性发生改变的修饰方法 35 聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE):是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的电泳方法36 PAGE应用广泛,可用于蛋白质.酶.核酸等生物分子的分离.定性.定量及少量的37 制备,还可测定分子量.等电点等 38 酶工程:酶的生产.改性与应用技术过程 39 酶活力:酶的催化能力,以酶促反应速度来衡量.测定条件:适宜的特定的反40 应条件,样品的适当处理,底物浓度足够大 41 酶活力单位:指酶促反应在单位时间(s,min,h)内生成一定量(mg,μg,μmol) 42 的产物或只记的分支结构可能消耗一定量的底物所需的酶量.酶活力测定方法如43 化学测定法,光学测定法,气体测定法等 44 酶的抑制剂:能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质,在抑制剂作用下,酶45
酶工程期末复习
酶工程 名词解释、填空（3*10）、简答、论述（12*2或20*1） 第一章绪论 3、生物工程：发酵工程（微生物工程）、酶工程、基因工程和细胞工程。 4、运用基因工程技术和发酵工程技术可改善原有酶的性能、提高酶的产率、增加酶的稳定性，使其在后提取工艺和应用过程中更容易操作。 5、酶工程分为2类： ①化学酶工程：又称初级酶工程，是指天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及人工模拟酶的研究和应用。 ②生物酶工程：又称高级酶工程，是酶学和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。主要内容包括：用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；对酶基因进行修饰，产生遗传修饰酶（突变酶）；设计新酶基因，合成自然界不曾有过的新酶。 第二章酶学基础 4、影响酶促反应的因素： ①底物浓度：酶浓度不变，当底物浓度较低时，反应速率对底物浓度的关系呈正比关系，表现为一级反应。随着底物浓度的增加，反应速率不再按正比升高，反应表现为混合级反应。当底物浓度达到相当高时，底物浓度对反应速率影响变小几乎无关，反应达最大速率，为零及反应。 ②酶浓度：酶活力的大小可以用一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，两者呈线性关系。 ③温度：温度对酶反应速率的影响表现在两个方面，一方面是当温度升高时，反应速率加快。另一方面由于酶是蛋白质，随着温度升高，使酶蛋白逐渐变性而失活，引起酶反应速率下降。 在较低的温度范围内，酶反应速率随温度升高而增大，但超过一定温度后，反应速率反而下降，因此只有在某一温度下，反应速率达到最大值，这个温度就称为酶反应的最适温度。 ④pH：在一定pH下，酶表现最大活力，高于或低于此pH，酶活力降低，通常把表现出酶最大活力的pH称为该酶的最适pH。酶的最适pH不是一个常数，受许多因素影响。 ⑤抑制剂：不可逆抑制剂：（1）非专一性不可逆抑制剂，（2）专一性不可逆抑制剂 可逆抑制剂：最重要和最常见的是竞争性抑制剂。 ⑥激活剂：凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂，其中大部分是无机离子或简单的有机化合物。激活剂对酶的作用具有一定的选择性，即一种激活剂对某种酶起激活作用，而对另一种酶可能起抑制作用；有时离子之间有拮抗作用；有时金属离子间也可互相替代。 ⑦其它： 5、可逆抑制作用分为3类型： （1）竞争性抑制：抑制剂和底物竞争酶的结合部位，从而影响了底物与酶的正常结合。 （2）非竞争性抑制：底物与抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用。 （3）反竞争性抑制：酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合。 第三章酶的生物合成和发酵生产 2、发酵条件控制剂对产酶的影响： 温度：影响微生物生长和合成酶、影响酶合成后的稳定性。 pH值：影响微生物体内各种酶活性，从而导致微生物代谢途径发生变化；影响微生物形态和细胞膜通的透性，从而影响微生物对培养基中营养成分的吸收以及代谢产物的分泌；影响培养基中某些营养物质的分解或中间产物的解离，从而影响微生物对这些营养物质的利用。 溶解氧：通气量越大、氧分压越高、气液接触时间越长、气液接触面积越大，则溶氧速率越大。此外，培养液的性质，主要是粘度、气泡以及温度等对溶氧速率有明显的影响，可通过以上方面调节溶氧速率。 3、固定化微生物细胞产酶的工艺条件及其控制应注意事项 需要对固定化微生物细胞进行预培养； 增加溶宜解氧的供给； 发酵温度的控制； 培养基组分的特殊要求：1）培养基浓度不过高；2）培养基组分不能影响固定化细胞的结构稳定性，或影响很小。