酶学与酶工程

Lecture1 酶学与酶工程

1、酶的概念，命名、酶的活性中心

1）酶是由活细胞产生的，具有催化活性和高度转移性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。酶工程：将酶学理论与化工技术相结合，研究酶的产生和应用的一门新的技术性学科，包括了酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面。

主要:酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶生物反应器。

化学酶工程：用化学手段修饰、改造、模拟天然酶，使其更适合人们的需要，主要包括天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及化学人工合成酶的研究与应用。

生物酶工程：用生物学的方法，特别是基因工程、蛋白质工程和组合库筛选法改造天然酶，创造性能优异的新酶，主要是抗体酶、杂合酶、进化酶和核酸酶的研究与应用。

2）命名：系统命名法！！

催化下列反应酶的命名：ATP+D—葡萄糖→ADP+D—葡萄糖-6-磷酸

该酶的正式系统命名是：ATP：葡萄糖磷酸转移酶，表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应。

它的分类数字是：E.C.2.7.1.1

E.C代表按国际酶学委员会规定的命名

第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类)

第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类)

第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类)

第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体）

3）活性中心

必需基团：酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基因

酶的活性中心：必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。

2、酶的分类、组成、结构特点和作用机制

分类：按酶促反应的性质分类（六大类）：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶类、异构酶类、合成酶类

全酶=酶蛋白+辅因子

辅因子包括：有机辅因子（辅酶非共价结合/辅基非共价结合或共价结合）和金属辅因子（金属酶/金属激活酶）

酶蛋白的分类：

3、酶作为催化剂的显著特点

强大的催化能力：可以加快至1017倍；

没有副反应，酶在较温和的条件下催化反应的进行；

高度的专一性，各种酶都有专一性但是专一程度的严格性上有所差别；

可调节性，包括了抑制剂和激活剂的调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；易变性，大多数的酶是蛋白质，在极端环境中会受到破坏。

4、酶活力的调节

调节对象：关键酶！！！——一般位于代谢反应途径的起始或分支位点；催化单向不可逆反应；活性较低（限速酶）；是可调节酶。

方式：酶活性的调节——快速

酶含量的调节——缓慢（两种方法：同工酶/控制酶基因的表达和酶分子的降解）

酶的质变：酶原调节，变构调节，共价调节

酶原调节：避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，使得酶在特定的环境中发挥作用；另外酶原可以认为是酶的储存形式；水解激活是不可逆的。

变构调节：代谢物可以和酶分子活性中心之外的部位可逆性的结合，使酶的构象发生改变，从而改变酶的催化活性。这类酶一般具有四级结构，存在协同效应/含有催化亚基和调节亚基。

共价修饰：酶蛋白肽链在其他酶的催化下，化学集团可以与酶发生可你的共价修饰，影响了酶的活性。PS：磷酸化与脱磷酸化等。（有级联效应）

5、核酶的概念及核酶的应用

核酶：化学本质是RNA，催化底物包括RNA、DNA、肽键等，还有的具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。具有反应特异性识别碱基；核酶的催化效率比较低是一种较为原始的催化酶。PS：核酶是金属依赖酶（特异的结构作用；促进RNA分子的折叠；参与过渡中间复合物的形成）

作用：核苷酸转移作用；水解反应，磷酸二酯酶作用；磷酸转移反应，类似磷酸转移酶作用；脱磷酸作用，酸性磷酸酶作用；RNA内切反应，RNA限制性内切酶作用。

脱氧核酶：利用体外分子进化技术获得的一种具有高效催化活性和结构识别能力的单链DNA 片段，称为酶性DNA。（根据催化功能的不同可以分为五大类：切割RNA的脱氧核酶、切割DNA的脱氧核酶、具有激酶活力的脱氧核酶、具有连接酶功能的脱氧核酶、催化卟啉环金属螯合反应的脱氧核酶）

应用：1）核酶可以特异性地识别并结合目标基因，使其断裂失活，从而阻断或降低目标基因的表达，起到基因沉默的作用；2）核酶不会对细胞基因组产生任何副作用，因而可以作为安全有效的分子生物学工具；3）可以应用于基因治疗

核酸酶：指所有可以水解核酸的酶，本质为蛋白质。在细胞内催化核酸的降解。可分为DNA 酶和RNA酶；外切酶和内切酶；其中一部分具有严格的序列依赖性，称为限制性内切酶6、同工酶的概念

原级同工酶：同一种属中由不同基因或（复）等位基因编码的多肽链多组成的单体、纯聚体或杂交体，其理化及生物学性质不同而能催化相同反应的酶称为同工酶。不同基因可以是在不同染色体或在同一染色体的不同位点上，分子结构差异，彼此间无交叉免疫。

次生性同工酶：由同一基因、同一mRNA转译生成原始的酶蛋白，再经过不同类型的共价修饰（如糖基化等）而造成的多种酶分子形式，严格来说不属于同工酶而称为次生性同工酶。

Lecture2 酶促反应

1、酶促反应的特点和机理：

①极高的效率；②特异性（绝对特异性、相对特异性、立体结构特异性）；③作用条件温和；④具有可调节性。

3、酶促反应动力学：

1）影响酶促反应的因素，Km值的意义

①Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一般时的底物浓度；Km表示酶与底物分子的亲和力，值越大亲和力越小。

②当反应条件恒定时，Km只和酶及底物的性质有关，与酶的浓度无关；

③一种酶能催化几种底物时就有不同的Km，其中Km最小的底物一般认为是该酶的天然底物或最适底物；

④分辨同工酶：测定几个同工酶对同一底物的Km，可估计这组同工酶是原级同工酶还是次生性同工酶，前者的Km常有差异，后者的则比较接近或相同。

⑤有助于寻找限速步骤；在进行生化试验时根据米氏公式计算工具酶的用量。

于多底物反应中；Vmax↓，表观Km↓

4、影响酶促反应的因素：

1)底物浓度

2)酶浓度

3)温度

4)pH

5)激活剂（必需激活剂/非必需激活剂）

6)抑制剂（使酶的催化活性下降但不引起变性的物质）

5、酶活性的测定和酶活性单位

酶的活性单位：在规定条件下，酶促反应在单位时间内生成一定量的产物或消耗一定量的底物所需要的酶量。国际单位,在特定条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。催量单位，在特定条件下，每秒钟使1mol底物转化为产物所需要的酶量。1IU=16.67×10-9kat

方法：①选择适宜的底物

②确定酶催化反应的温度，pH值，底物浓度，激活剂浓度等反应条件

③在一定条件下，将一定量的酶与底物混合液混合均匀，适时记录反应开始的时间

④反应到一定时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，检测产物的生产量和底物的减少量

Lecture 3 基因工程的酶学基础&基因克隆表达的过程

1、基因克隆常用的酶、应用及注意事项

2、重组DNA技术操作的主要步骤

3、酶工程：酶的生产、改性和应用的技术过程

Lecture5 酶的发酵生产

Lecture6 酶的分离纯化

6.1了解酶在细胞中的分布

6.1.1胞外酶：由细胞产生后分泌到胞外发挥作用的酶，大部分属于水解酶，通常含量高容易得到。

6.1.2细胞内酶：在细胞内合成后并不分泌到细胞外，而在细胞内起催化作用，该类酶在细胞内往往与细胞器结合，不仅有一定的区域性，而且催化的反应具有一定顺序性

6.2 材料的获取

微生物作为酶源的优越性：价格低廉，产量高；容易培养和管理：生长迅速，适应性强；产酶稳定性好；利于分离纯化。

6.3分离纯化的技术路线：

离心分离：借助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要根据欲分离物质以及杂质颗粒大小密度和特性的不同，选择适当的离心机、离心方法和离心条件。

过滤与膜分离：非膜过滤：采用高分子膜以外的物质作为过滤介质

膜过滤：采用各种高分子膜为过滤介质

6.6酶的干燥

6.7酶的结晶

常用的结晶方法是：透析平衡结晶法——将酶液装进透析袋，对一定浓度的盐溶液进行透析，使酶液逐步达到过饱和状态而析出结晶的过程。

6.8纯化方案的设计与评价

6.8.1纯化方案的设计

（一）纯化方法的选择依据

1、根据有效成分和杂质之间理化性质的差异

调节溶解度：沉淀法

2、根据分子大小、形状的不同：

离心分离，膜分离，凝胶过滤

2、根据分子电荷性质的不同：

离子交换层析，电泳

4、根据专一性结合的方法：亲和层析

5、其它：吸附层析，疏水层析

（二）纯化方法的排序

先选用粗放、快速、有利于缩小样品体积的方法。精确、费时、需样品少的方法，宜后选用。

6.8.2纯化方案的评价

酶的定量并非是对按白虎进行定量而是对它的催化能力进行定量；所以，酶的定量就是测定酶的活力，也即测定酶的促反应速度。

酶活力的测定：在酶反应开始后不同时间，从反应系统中取出一定量反应液，用适当方法停止其反应后，再根据产物和底物在物化性质上的差别进行分析，求得单位时间的酶促反应变化量。常用的方法：

化学分析法（比色法）：产物可与特定的化学试剂反应生成稳定的有色溶液。

分光光度法：利用底物和产物光吸收性质的不同。

量气法：酶促反应中产物或底物之一为气体。

滴定法（pH值测量法）：产物之一是自由的酸性物质或碱性物质。多用pH电极测。

提纯倍数与回收率：每毫克酶蛋白所含的酶活力单位数

酶比活力=酶活力单位数/酶蛋白质量

纯化倍数=提纯后比活力/提纯前比活力（方法的有效程度）

总活力=酶活力单位数*酶液总体积

回收率=提纯后酶总活力/提纯前酶总活力×100%（反应酶的损失情况）

Lecture7 酶的修饰

1.原因——天然酶的缺陷

易于变性失活；酶的活性不够；容易受产物和抑制剂的影响；工业生产的条件达不到酶的最适反应条件；底物不溶于水或者酶的米氏常数过高；酶作为药物在体内的半衰期等因素限制酶制剂的应用；具有抗原性。

2.化学酶工程——通过分子修饰的方法改变已分离出来的天然酶的活性

定义：对酶在分子水平上用化学方法进行改造，在体外通过人工方法与一些化学基团，特别是具有生物相容性的大分子进行共价连接，从而改变酶分子的酶学性质的技术。

目的：研究结构与功能的关系；改变天然酶的性质扩大酶的应用范围；提高酶的生物活性；增强酶的稳定性；消除酶的抗原性；产生新的催化能力。

原理：增强稳定性和耐热性——交联产生刚性结构；“遮盖”酶的活性部位；减少蛋白水解酶的破坏的可能性

抗原决定簇的破坏或者“遮盖”

大分子修饰剂形成“缓冲外壳”，抵御外界环境的极性变化，维持酶活性部位微环境的相对稳定。

要求和条件：在修饰原理、修饰剂和反应条件的选择以及没血性质等方面都要有足够的了解：酶的稳定性（热稳定性、酸碱稳定性、作用温度、pH等）；酶活性中心的状况（活性中心基团、辅因子等）。

修饰反应尽可能在酶稳定条件下进行，尽量不破坏酶活性功能的必须基团，使修饰率高，同时酶的活力回收高：pH与离子强度；修饰反应的温度与时间；反应体系中酶与修饰剂的比例。

酶化学修饰的设计：

对酶性质的了解：活性部位、稳定条件、反应最佳条件以及侧链基团的性质等；

对修饰剂的选择的考虑：分子量、修饰剂链长和对蛋白吸附性；修饰剂上反应基团的数目及位置；修饰机上反应集团的活化方法和条件；（选择性地与一个氨基酸残基反应；反应在酶蛋白不变性条件下进行；所标记的残基在肽链中稳定以易于分离鉴定；修饰反应的程度能简单测定）

选择酶反应条件要注意：反应体系的溶剂性质、盐浓度、pH、温度等；酶与修饰剂的比例。（不造成蛋白质的不可逆变性；有利于专一性修饰；温度、pH、反应介质和缓冲液；修饰剂专一性）

局限性：化学修饰的专一性是相对的；化学修饰后的酶的构象多多少少有一些改变，不利于对构象和功能关系的解释；只能发生在具有极性氨基酸残基侧链上；化学修饰法研究酶结构与功能关系缺乏准确性和系统性。

3.酶分子的物理修饰

通过物理修饰，可以了解不同物理条件下，由于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能的改变情况。特点在于不改变酶的组成单位及其基团，酶分子中的共价键不发生改变，只在物理因素下，副键发生某些变化和重排。

4.生物酶工程——通过基因工程方法改变编码酶分子的基因而达到改造酶目的

定义：将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法。

Lecture8

8.1杂合酶

8.1.1杂合酶的概念

把来自不同酶分子的结构单元（单个功能域、二级结构、三级结构或功能域）或酶分子进行组合或交换，可以产生具有所需性质的优化酶杂合体。——优化酶的结构，提高酶功能的手段

意义：杂合酶可用于改变酶学或非酶学性质，是了解酶的结构-功能关系以及香瓜酶的结构特征的有力工具；可以扩大天然酶的潜在应用，甚至可以产生催化自然界不存在的反应的新酶分子；杂合酶方法的有效性和实用性已经得到了实验的证实。

8.1.2杂合酶的构建方法

构建基础：蛋白质的功能不为可以从一个蛋白质转移一道另外一个蛋白质上，同时保持结构的完整性，并获得新功能。不同蛋白质之间被交换的成分可以是个别残基、二级结构成分、

整个亚结构或整个蛋白质。为了保留相同的基本功能，又具有修饰的性质通常在同喜功能单位间交换较短的成分，另外还可吸收两个或更多的功能单位易产生双功能蛋白质或多功能蛋白质。

构建方法：

1)非合理性设计法：主要通过构建各种库，再从库中筛选出所需性质的杂合体

2)理性设计法：要求对所操作对象的结构和功能详尽的了解，才能实现结构元件从一个蛋

8.1.3杂合酶的应用

1)非催化特性的改变

种间杂交→高度同源酶之间的杂交→某一酶的催化特性授予另一酶

2)创建新催化活性酶

调整现有酶的特异性或催化特性（单一氨基酸的变化；功能性结构域的交换）

向结合蛋白引入催化残基

向蛋白骨架引入特定功能的催化和结合结构域

3)产生双功能或多功能蛋白质

把编码两个功能蛋白质的基因末端融合，从而产生融合蛋白，因此也可把这一途径产生的酶看做杂合酶。

4)确定蛋白质的结构与功能的关系

杂合酶常常被用来确定相关酶之间的差异,表征给予酶特殊性质的那些残基或结构，一种酶具有这种特殊性质，而另一种同系酶则不具备。

8.2极端酶

8.2.1极端微生物与极酶

在超常生态环境条件下生存的微生物。它们对极端环境具有强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。

极端酶来自极端微生物可以在极端环境下行使功能；极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础；极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。

8.2.2极端酶的制备

1)天然极端酶的筛选和生产：极端环境中采样，辅基，分离极端细菌，在通过特定的标记

筛选极端酶

2)蛋白质工程生产极端酶：

从极端环境中收集DNA,随机切割成DNA片段，再插入寄主细胞进行表达，提高筛选效

率；

利用基因重组技术，将极端酶的基因进行克隆，并进行序列测定，进一步探讨酶的构效与功能的关系。

3)宏基因组：基因提取→纯化特定DNA进行克隆→插入载体→导入宿主细胞→序列和功

能筛选

原位裂解法&异位裂解发

8.2.3极端酶的应用

8.3抗体酶

8.3.1抗体酶的理论基础

过渡态理论：认为酶与底物的结合经历了一个易于形成产物的过渡态，实际上是降低了反应所需要的活化能。抗体酶的设想：能与化学反应中过渡态结合的抗体，可能具有酶的活性，催化反应的进行。具有催化能力的免疫球蛋白称为催化抗体。

8.3.2抗体酶的概念和特点

1)具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性，是抗体的高度选择性和酶的高

校催化能力结合的产物；

2)能催化一些天然酶不能催化的反应

3)具有更强的专一性和稳定性

8.3.3抗体酶的制备

1)诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的单抗

即抗体酶。

2)拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。

3)引入法则借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，使

其获得催化功能。

4)化学修饰法对抗体进行化学修饰，使抗体与催化基团相连。

8.3.4应用前景

戒毒、肿瘤治疗

8.4噬菌体展示技术原理

即将外源蛋白分子或多肽的基因克隆到丝状噬菌体基因组中，与噬菌体外膜蛋白融合表达，展示在噬菌体颗粒的表面。由于外源蛋白或多肽的基因型和表型统一在同一噬菌体颗粒内，因此，通过表型筛选就可以获得它的编码基因。基于生物分子与药物靶分子（抗体、受体、抗原、酶的底物等）的亲和力，应用噬菌体表面展示技术可以从多肽库中进行快速筛选，从而成为药物开发的强有力工具。

是一种对多肽功能非常有效的筛选技术。

Lecture9 固定化酶和固定化细胞

1.为什么？

酶虽然具有高的催化效率和专一性的优点但是它对于反应环境十分敏感，容易失活，不能回收等缺点。固定化生物催化剂具有底物产物分离、能回收并反复使用、易于连续化和自动化生产的优势。

Lecture10 酶蛋白的稳定性和稳定化

1.酶的稳定性

酶的稳定性是指酶抵抗各种因素的影响，保持其生物活力的能力；要保持其生物活力，必须保持其空间结构。

2.蛋白质稳定性的分子原因

金属离子、底物、辅因子和其他低分子量配体的而结合作用。结合了多肽链的不稳定部分，显著增加蛋白质的稳定性。

蛋白质常与脂类或多糖相互作用，形成复合物，从而显著增加蛋白质稳定性

蛋白质的疏水作用，水中蛋白质折叠的时候总是倾向于将疏水基团埋藏在分子内部，将亲水基团暴露在外部。

次级键的存在能够维持蛋白质的二级结构，但对酶蛋白的稳定性影响不大。

二硫键：大分子内的额分子交联可增强其坚实性，并提高在溶液中的稳定性。

对氧化修饰敏感的氨基酸含量较低也可以增加蛋白质的稳定性，ps氧化作用是蛋白质失活的常见机理之一。

蛋白质残基的坚实装配：水分子从空隙中除去，蛋白质结构变得更坚实，蛋白质的稳定性也增加，因此蛋白质的坚实化可作为一种认为稳定蛋白的方法。

3.蛋白质不可逆失活的原因和机理

蛋白水解酶和自溶作用

聚合作用，蛋白质的聚合分三步：聚合分三步进行：N ←U → A →As（其中N U 代表可逆伸展，A是聚合的蛋白质，As是发生了二硫交换反应的蛋白质聚合物。）极端PH：在强酸、中性和碱性pH下容易发生天冬酰胺和谷氨酰胺的脱氨作用，结果在蛋白质的疏水性内部引进入负电荷，导致酶失活

氧化作用：各种氧化剂能氧化带芳香族侧链的氨基酸以及蛋氨酸、半胱氨酸和胱氨酸残基

表面活性剂和去污剂：去污剂在很低浓度下能使蛋白质发生强烈的相互作用，导致蛋白质不可逆变性

变性剂：脲和盐酸胍（消除蛋白质三级结构中疏水作用）；高浓度盐；螯合剂（EDTA）重金属和巯基试剂：重金属催化水解二硫键/巯基试剂通过还原二硫键使酶失活。

热：酶可逆热伸展使它的反应基团和疏水区域暴露，随后相互作用导致不可逆失活

机械力：压力等机械力使蛋白质变性常伴随着不可逆失活的聚合或共价反应。

冷冻和脱水：在冷冻过程中，溶质（酶和盐）随着水分子的结晶而被浓缩，引起酶微环境中的pH和离子强度的剧烈改变。

辐射作用

4.酶的稳定化方法：

1)固定化

2)非共价修饰

反相胶团：是由两性化合物在占优势的有机相中形成的。反相胶团不仅可以保护酶，还能提高酶活力，改变酶的专一性。

添加剂：专一性的底物和配体、非专一性的中性盐和多羟基化合物、与酶失活剂竞争的物质或除掉破坏化学反应催化剂的物质。

蛋白质间的非共价修饰

3)化学修饰：

可溶性大分子修饰酶

小分子修饰酶

Lecture11 酶的非水相催化

1.有机介质反应体系：

1)非极性有机溶剂——酶悬浮体系

用非极性有机溶剂取代所有的大量水，使固体酶悬浮在有机相中。

仍然含有必需的结合水以保持酶的催化活性(含水量一般小于2%)。

酶的状态可以是结晶态、冻干状态、沉淀状态，或者吸附在固体载体表面上。

2)与水互溶的有机溶剂——水单相体系

有机溶剂与水形成均匀的单相溶液体系。

酶、底物和产物都能溶解在这种体系中

3)非极性有机溶剂——水两相/多相体系

由含有溶解酶的水相和一个非极性的有机溶剂(高脂溶性)相所组成的两相体系。

游离酶、亲水性底物或产物溶解于水相，疏水性底物或产物溶解于有机溶剂相；采用固定化酶，则以悬浮形式存在两相的界面。

催化反应通常在两相的界面进行

4)

Ps：不管采用何种有机介质反应体系，酶催化反应的介质中都含有机溶剂和一定量的水。他们对于催化反应有着显著的影响。——

水对催化反应的作用：酶分子需要一层水化层，以维持其完整的空间构象。

维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量称为必需水。

有机介质中水的含量对酶催化反应速度有显著影响。

在催化反应速度达到最大时的水含量称为最适水含量

有机溶剂对酶催化的影响：底物特异性：极性较强的有机溶剂中，疏水性较强的底物容易反应；极性较弱的有机溶剂中，疏水性较弱的底物容易反应。

立体选择性：酶在水溶液中催化的立体选择性较强，在疏水性强的有机介质中，酶的立体选择性较差

区域选择性：酶在有机介质中进行催化时，具有区域选择性，即酶能够选择底物分子中某一区域的基团优先进行反应。

键的选择性：酶在有机介质中进行催化的另一个显著特点是具有化学键选择性

热稳定性：许多酶在有机介质中的热稳定性比在水溶液中的热稳定性更好。与介质中的水含量有关，随着介质中水含量的增加，其热稳定性降低

PH特性：酶在有机介质中催化反应的最适pH值通常与酶在水溶液中反应的最适pH 值接近或者相同。通过控制缓冲液中pH值的方法，达到控制有机介质中酶催化反应的最适pH 值。

2.有机介质中酶催化反应的条件及其控制：

1)酶的选择：随着酶浓度的升高而升高，两者成正比。还要特别注意酶的稳定性、底物专

一性、对映体选择性、区域选择性、键选择性等。通过实验进行选择酶。

2)底物的选择和浓度控制：酶在所使用的有机介质中的专一性选择适宜的底物。底物的浓

度对酶催化反应速度有显著影响

3) 有机溶剂的选择：选择极性在2~5的溶剂 4) 水含量的控制：确定体系的最适含水量

5) 温度控制：最适温度高于在水溶液中催化的最适温度，要经过实验确定 6)

PH 值的控制：通过调节缓冲溶液PH 和离子强度进行调节控制。

lecture12酶反应器 1.什么是酶反应器：

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。 提供酶催化反应的场所，并提供合适的反应条件。

以尽可能低的成本，按一定的速度由规定的反应物制备特定的产物

酶反应器是生物反应器的一种。在低温、抵压下发挥作用，反应时的耗能和产物较少。是连键原料和产物的桥梁。 2.酶反应器的要求：

生物催化剂应具有比较高的比活和浓度，以达到最大转化率； 具有良好的传质和混合性能；

能用电脑自动检测和调控从而获得最佳的反应条件； 应具有最佳的无菌条件，避免受到杂菌污染。 3.酶反应器的类型和比较：

4.酶反应器的选择：

（1）酶的应用形式：

游离酶：回收困难，使用连续搅拌罐式反应器 固化酶：颗粒状或者片状——CSTR PBR 膜状或者纤维状——PBR 消颗粒状——FBR （2）底物的性质

溶解性物质——任何类型反应器/颗粒物质或者胶体物质——CSTR 、PBR （3）反应操作要求：

（4）酶的稳定性

固化酶在反应器中催化活性的损失可能有：酶本身的失效、酶从载体上脱落、酶的肢解

其中CSTR最容易引起这类损失！

（5）应用的可塑性及成本

CSTR类型的反应器的可塑性较大，结构简单，成本较低！

6.操作的注意事项：

1)保持酶反应器的操作稳定性

2)保持反应器中流体的流动方式和状态

3)防止酶的变性失活

4)防止微生物污染

7.二代酶反应器：

含辅因子的酶反应器：辅因子价格昂贵，需再生循环使用才能降低成本，因而发展了辅因子再生酶反应器

多相或两相反应器：使酶反应在有机相中进行，可增加反应物浓度，还可减少底物，特别使产物对酶的抑制作用

固定化多酶反应器：将多种酶固定化后，制成多酶反应器，模拟微生物细胞的多酶系统，进行多种酶的顺序反应，来合成各种产物

蛋白质与酶工程复习资料

酶工程复习提纲 第一章绪论 1.酶及酶工程的概念。 酶：是生物体内一类具有催化活性和特殊空间构象的生物大分子物质。 酶工程：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产品的一门工程技术。(名词解释) 2.了解酶学的发展历史，尤其是一些关键事件。 1833年，Payen和Persoz发现了淀粉酶。1878年，Kuhne首次将酵母中进行乙醇发酵的物质称为酶。给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个词来自希腊文，其意思“在酵母中”。 1902年，Henri提出中间产物学说。1913年，Michaelis and Menton推导出酶催化反应的基本动力学方程，米氏方程：V=VmS/（Km+S）。1926年，Summer分离纯化得到脲酶结晶。人们开始接受“酶是具有生物催化功能的蛋白质”。Cech and Altman于1982和1983年发现具有催化活性的RNA即核酸类酶，1989年获诺贝尔化学奖。现已鉴定出5000多种酶，上千种酶已得到结晶，而且每年都有新酶被发现。 3.了解酶在医药、食品、轻工业方面的应用。 医药：（1）用酶进行疾病的诊断：通过酶活力变化进行疾病诊断，谷丙转氨酶/谷草转氨酶用于诊断肝病、心肌梗塞等，酶活力升高；葡萄糖氧化酶用于测定血糖含量，诊断糖尿病。 （2）用酶进行疾病的治疗：来源于蛋清、细菌的溶菌酶用于治疗各种细菌性和病毒性疾病；来源于动物、蛇、细菌、酵母等的凝血酶用于治疗各种出血病；来源于蚯蚓、尿液、微生物的纤溶酶用于溶血栓。 （3）用酶制造各种药物：来源于微生物的青霉素酰化酶用于制造半合成青霉素和头孢菌素；来源于动物、植物、微生物的蛋白酶用于生产L-氨基酸。 食品：生产低聚果糖，原料为蔗糖，所需酶为果糖基转移酶、蔗糖酶α（黑曲霉、担子菌）；生产低聚异麦芽糖，原料为淀粉，所需酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、真菌α-淀粉酶（米曲霉）、α-葡萄糖苷酶（黑曲霉）、普鲁兰酶、糖化型α-淀粉酶（枯草杆菌）。 轻工业：用酶进行原料处理；用酶生产各种轻工、化工产品；用酶增强产品的使用效果。

酶学与酶工程

Lecture1 酶学与酶工程 1、酶的概念，命名、酶的活性中心 1）酶是由活细胞产生的，具有催化活性和高度转移性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。 酶工程：将酶学理论与化工技术相结合，研究酶的产生和应用的一门新的技术性学科，包括了酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改造及酶反应器等方面。 主要:酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和酶生物反应器。 化学酶工程：用化学手段修饰、改造、模拟天然酶，使其更适合人们的需要，主要包括天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及化学人工合成酶的研究与应用。 生物酶工程：用生物学的方法，特别是基因工程、蛋白质工程和组合库筛选法改造天然酶，创造性能优异的新酶，主要是抗体酶、杂合酶、进化酶和核酸酶的研究与应用。 2）命名：系统命名法！！ 催化下列反应酶的命名：ATP+D—葡萄糖→ADP+D—葡萄糖-6-磷酸 该酶的正式系统命名是：ATP：葡萄糖磷酸转移酶，表示该酶催化从ATP中转移一个磷酸到葡萄糖分子上的反应。 它的分类数字是：E.C.2.7.1.1 E.C代表按国际酶学委员会规定的命名 第1个数字(2)代表酶的分类名称(转移酶类) 第2个数字(7)代表亚类(磷酸转移酶类) 第3个数字(1)代表亚亚类(以羟基作为受体的磷酸转移酶类) 第4个数字(1)代表该酶在亚-亚类中的排号(D葡萄糖作为磷酸基的受体） 3）活性中心 必需基团：酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基因 酶的活性中心：必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。 2、酶的分类、组成、结构特点和作用机制 分类：按酶促反应的性质分类（六大类）：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶类、异构酶类、合成酶类 全酶=酶蛋白+辅因子 辅因子包括：有机辅因子（辅酶非共价结合/辅基非共价结合或共价结合）和金属辅因子（金属酶/金属激活酶） 3、酶作为催化剂的显著特点 强大的催化能力：可以加快至1017倍； 没有副反应，酶在较温和的条件下催化反应的进行； 高度的专一性，各种酶都有专一性但是专一程度的严格性上有所差别； 可调节性，包括了抑制剂和激活剂的调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；

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

酶工程的应用及发展前景.

酶工程的应用及发展前景 生物技术一班 41208220 杨青青

酶工程的应用及发展前景 杨青青 （陕西师范大学生命科学学院生物技术专业1201班） 摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术将为各工业的发展起重要推动作用。本文概要介绍了酶工程的概念，酶工程在农产品加工、医药工业、食品工业、污染治理工业、蛋白质高值化加工等方面的应用以及探讨了在各个工业中的发展前景。 关键词：酶工程、应用、发展前景 一、酶工程的概念 酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质，它能特定的促成某个化学反应而本身却不参加反应，且具有反应率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。这些特点比传统的化学反应具有较大的优越性。酶的应用不仅可以增强产量，提高质量，降低原材料和能源消耗，改善劳动条件，降低成本，而且可以生产出用其他方法难得到的产品，促进新产品、新技术和新工艺迅速发展。随着现代生物技术的兴起，酶工程技术应运而生，并在制药、食品工业和农产品加工显示出强大的生命力。酶工程就是利用酶催化作用，

通过适当的反应器工业化的生产人类所需的产品或是达到某一目的，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。酶工程包括自然酶的开发和利用、固定化酶、固定化细胞、多酶反应器（生物反应器）、酶传感器等。 二、酶工程的应用以及发展前景 1、酶工程在农产品加工上的应用与前景 以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主要途径。随着研究的发现，蛋白质经消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式被吸收，比完全游离的氨基酸更易吸收利用。这一发现启发了科研工作者采用酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白质中20种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能。主要是通过酶法降解蛋白质而制得。 目前已经从大豆蛋白、玉米蛋白、牛奶蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。因为各类蛋白质存在的差异性，所以在生产活性肽方面有略微的不同。不论哪种方法，都会用到一定的酶类水解蛋白质。比如：文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解大豆蛋白，配合活性炭的吸附处理、超滤、真空浓缩和喷雾干

酶工程复习题

酶工程复习题 一、选择题： 1.下面关于酶的描述，哪一项不正确( ) （A）（答案）所有的蛋白质都是酶 （B）酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能 （C）酶具有专一性 （D）酶是生物催化剂 2.下列哪一项不是辅酶的功能( ) （A）转移基团 （B）传递氢 （C）传递电子 （D）（答案）决定酶的专一性 3.下列对酶活力的测定的描述哪项是错误的( ) （A）酶的反应速度可通过测定产物的生成量或测定底物的减少量来完成 （B）需在最适pH条件下进行 （C）（答案）按国际酶学会统一标准温度都采用25℃ （D）要求[S]远远小于[E] 4.下列关于酶活性部位的描述，哪一项是错误的 （A）活性部位是酶分子中直接与底物结合，并发挥催化功能的部位 （B）活性部位的基因按功能可分为两大类：一类是结合基团，一类是催化基团（C）酶活性部位的集团可以是同一条肽链但在一级结构上相距很远的集团（D）（答案）不同肽链上的有关基团不能构成该酶的活性部位 5.酶的高效率在于 （A）增加活化能 （B）降低反应物的能量水平 （C）增加反应物的能量水平 （D）（答案）降低活化能

6.作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应 （A）增高反应活化能 （B）（答案）降低反应活化能 （C）增高产物能量水平 （D）降低产物能量水平 二、填空题 1.酶和菌体固定化的方法很多。主要可分为吸附法、结合法、交联法和热处理法 2.系统命名法根据酶所催化的反应类型，将酶分为6大类。即1、氧化还原酶；2、转移酶； 3、水解酶； 4、裂合酶； 5、异构酶； 6、合成酶（或称连接酶）。 3.酶分子修饰中，经过修饰的酶的特性会改变，即可提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。 4.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。 5.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 6.常用产酶菌有细菌（大肠杆菌）；霉菌（黑曲酶；青酶；木酶；根酶）；放线菌（链酶菌）；酵母等。 7.通常酶的固定化方法有吸附法共价键结合法交联法包埋法 8.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高，三是菌种不易退化，四是最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 9. 酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。 10. 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。 11. 酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有凝胶过滤法，超滤法和超离心法三种。 12.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 13.在酶的发酵生产中，培养基要从营养的角度考虑碳源、氮源、无机盐、生长因素的调

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。

酶学与酶工程复习资料

酶学与酶工程复习资料 上一届考试试题 一、名字解释 1、酶的活性中性：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的区域叫酶的活性中心，参与构成酶的活性中心和维持酶的特定构象所必需的基团为酶的必需基团。 2、米式方程及各字母的意义：米氏方程表示一个酶促反应的起始速度v与底物浓度S关系的速度方程，v＝V max·S/（K m+S）。其中 K m值称为米氏常数，V max是酶被底物饱和时的反应速度，[S]为底物浓度。由此可见K m值的物理意义为反应速度（v）达到1/2V max时的底物浓度（即K m=[S]），单位一般为mol/L，只由酶的性质决定，而与酶的浓度无关。 3、别构效应：一个蛋白质与其配体（或其他蛋白质）结合后，蛋白质的空间结构发生改变，使它适用于功能的需要，这一类变化称为别构效应或变构效应。 4、遗传密码：遗传密码决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序，由3个连续的核苷酸组成的密码子所构成。 5、盐析：增加中性盐浓度使蛋白质、气体、未带电分子溶解度降低的现象。是蛋白质分离纯化中经常使用的方法，最常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。 6、内囊性包埋法：系利用天然的或合成的高分子材料（统称为囊材）作为囊膜壁壳，将固态或液态药物包裹成为的药库型微型胶囊。 7、固定化酶：水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。在催化反应中以固相状态作用于底物。 8、必需水：维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量。 二、问答题 1、温度对酶促反应的影响及原因。 答：温度对酶促反应的影响包括两方面：一方面是当温度升高时，反应速度也加快，这与一般化学反应相同。另一方面，随温度升高而使酶逐步变性，即通过减少有活性的酶而降低酶的反应速度。在低于最适温度时，前一种效应为主，在高于最适温度时，则后一种效应为主，因而酶活性丧失，反应速度下降。 2、操纵子的定义及组成。 答：操纵子：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称，基因表达的协同单位，转录的功能单位。很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA 序列。操纵子通常由2个以上的编码序列与启动序列、操纵序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。 3、蛋白质合成过程当中的主要物质。 答：主要为mRNA、tRNA、氨基酸、核糖核蛋白体以及有关的酶和辅助因子。蛋白质合成是以mRNA为模板，以氨基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用，合成多肽链的过程。 4、酶生物合成模式有哪几种及其特点?简述其接近理想模式的方法？ 答：1、同步合成型：酶的生物合成与细胞生长同步进行的一种酶生物合成模式。该类型酶的 生物合成速度与细胞生长速度紧密联系，又称为生长偶联型。2、延续合成型：酶的生物合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成一段较长时间。3、中期合成型：酶在细胞生长一段时间以后才开始，而在细胞生长进入平衡期以后，酶的生物合成也随着停止。4、滞后合成型：酶是在细胞生长一段时间或者进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累，又称为非生长偶联型，许多水解酶的生物合成都属于这一类型。 在酶的发酵生产中，为了提高产酶率和缩短发酵周期，最理想的合成模式应是延续合成型。属于延续合成型的酶，在发酵过程中没有生长期和产酶期的明显差别。细胞一开始生长就有酶产生，直至细胞生长进入平衡期以后，酶还可以继续合成一段较长的时间。对于其他合成模式的酶，可以通过基因工程\细胞工程等先进技术,选育得到优良的菌株, 并通过工艺条件的优化控制, 使他们的生物合成模式更加接近于延续合成型。其中对于同步合成型的酶，要尽量提高其对应的mRNA的稳定性，为此适当降低发酵温度是可取的措施；对于滞后合成型的酶，要设法降低培养基中阻遏物的浓度，尽量减少甚至解除产物阻遏或分解代谢物阻遏作用，使酶的生物合成提早开始；而对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA的稳定性以及解除阻遏两方面考虑，使其生物合成的开始时间提前，并尽量延迟其生物合成停止的时间。 5、举例说明生物酶制剂生产工艺流程。 答：一、植物细胞培养的工艺流程：外植体→细胞的获取→细胞培养→分离纯化→产物。植物细胞培养产酶的工艺过程——大蒜细胞培养生产超氧化物歧化酶（SOD）：1、大蒜愈伤组织的诱导：打破休眠的大蒜蒜瓣，去除外皮消毒在无菌条件下，将蒜瓣切成0.5cm3左右的小块，植入培养基中，25℃、600lux、12h/d光照的条件下培养18d，诱导得到愈

哈工大酶工程试题(A)答案

酶工程试题(A) 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.

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) 1.Km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。 （A）答案及评分细则 一 1. 酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。

蛋白质与酶工程复习资料

第一章 1、蛋白质工程的产生： 1，最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982-1985年间对酪氨酰-t-RNA合成酶的分子改造工作。2，佩里（Perry）1984年通过将溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并进一步氧化生成Cys(3)-Cys（97）二硫键，使酶热稳定性提高，显著改进了这种食品工业用酶的应用价值。3，1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而导致了活性中心His（64）质子pKa从7下降到6，使酶在pH＝6时的活力提高10倍。 二，蛋白质工程的内容 1、定义：广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。 2、内容：确定蛋白质的化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质 三，蛋白质工程的程序 蛋白质分子设计基因改造方案基因成或突变 分离纯化蛋白质结构蛋白质分子基因克隆与表达 目的基因和功能测定 改造的蛋白质分子 四，酶工程的应用范围 （1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产； （2）自然酶的分离纯化及鉴定技术； （3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）； （4）酶反应器的研制和应用； （5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。 其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。 五，医用药物酶应用的问题：1）异体蛋白引起免疫反应；2）酶不纯，引起各种副作 3）酶在体内降解，时间短； 4）药物无法定向分布。 解决办法： 1) 制成微胶囊； 2) 制成衍生物；3) 制成脂质体包埋与免疫系统隔开(酶蛋白)；4) 酶上引入一定基团，起导向作用。 五，分子酶学与酶工程 1、酶——由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（或其它类型的生物大分子），是生物体进行代谢、维持生命活动的必需物质，没有酶就没有生命，因此研究酶的结构与功能、性质与作用机理，对于阐明生命现象的本质具有重要意义。

酶工程试题及答案

一、名词解释（本题共8个小题，每小题2分，共16分）。 1、固定化酶： 2、原生质体： 3、超滤： 4、酶的催化特性： 5、生物酶工程： 6、酶的必需基团和活性中心： 7、诱导与阻遏： 8、酶反应器： 二、填空题（本题共5个小题，每空2分，共24分）. 1、酶的分类（）（）（）。（三种即可） 2、酶活力是（）的量度指标，酶的比活力是（）的量度指标，酶转换数是（）的量度指标。 3、微生物产酶模式可以分为同步合成型，（）中期合成型，（）四种。 4、酶的生产方法有（），生物合成法和化学合成法。 5、优良的产酶微生物所具备的条件：（1）（）（2）（）（3）（）（写出三种即可）。 三、判断题（本题共10个小题，每空1.5分，共15分）。 1、酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。 2、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。 3、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 4、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。 5、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。 6、补料是指在发酵过程中补充添加一定量的营养物质，补料的时间一般以发酵前期为好。 7、酶固定化过程中，固定化的载体应是疏水的。 8、在酶的抽提过程，抽提液的 pH 应接近酶蛋白的等电点。 9、青霉素酰化酶不但能催化青霉素侧链的水解作用，而且也能催化逆反应。 10、亲和试剂又称活性部位指示试剂,这类修饰剂的结构类似于底物结构。 四、问答题（本题共5个小题，共45分）。 1、试述提高酶发酵产量的措施。（8 分，答出四点即可） 2、酶失活的因素？（8分） 3、酶的提取方法有哪些？（8分） 4、酶分子修饰的意义有哪些？（6分） 5、试简述酶分子的定向进化。（5分） 6、固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？（10分，优缺点答五点即可） 答案 一、1、固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶固定在载体上，能使酶发挥催化作用的酶；2、原生质体：脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞；3、超滤：超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合三级预处理过滤清除自来水中杂质；4、酶的催化特性：①极高的催化效率②高度的专一性③酶活性的可调节性④酶的不稳定性5、生物酶工程：是指在基因水平上，对酶蛋白分子进行修饰、改造，改进酶蛋白的催化特性或酶蛋白的蛋白质特性等；6、酶的必需基团：指酶分子中与酶的活性密切相关的基团；活性中心：是与底物结合并催化反应的场所；7、酶合成的诱导是指加入某种物质使酶的合成开始或加速进行的过程；酶合成

(完整版)酶学与酶工程总结

?Lecture 1 酶学与酶工程 ?酶的概念:酶（enzyme）是一类由活细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白质，是一类生物催化剂。 ? ?酶的分类(6类)、组成、结构特点？和作用机制？ 组成：单体酶、寡聚酶、多酶复合体 Note:一个酶蛋白可有多种催化活性，相当于多个酶(关注原核和真核生物的差别) 除水解酶和连接酶外，其他酶在反应时都需要特定的辅酶。 金属在酶催化中的作用：稳定酶构象、参与酶的催化作用（如激活底物）、电子传递体 ?酶作为催化剂的显著特点: 强大的催化能力：加快反应速度可高达1017倍; 没有副反应; 高度的专一性：各种酶都有专一性，但专一程度的严格性上有所差别; 可调节性; ?同工酶的概念:同一种属中由不同基因或（复）等位基因编码的多肽链所组成的单体、纯聚体或杂交体，其理化及生物学性质不同而能催化相同反应的酶称同工酶。 同一基因生成的不同mRNA所翻译出来的酶蛋白也列入同工酶的范畴。 酶蛋白合成后经不同类型的共价修饰（如糖基化等）而造成的多种酶分子形式，严格来说不属于同工酶而称为synzyme，但也有人称其为次生性同工酶（secondary isozyme）。 不同种属中催化相同反应的酶称为xenozyme，也不属于同工酶。

?酶的活性中心 指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物 必需基团(essential group):酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的基团。 活性中心内的必需基团:结合基团（与底物相结合）和催化基团（催化底物转变成产物） 活性中心外的必需基团：维持酶活性中心应有的空间构象所必需； 构成酶活性中心的常见基团：His的咪唑基、Ser的－OH、Cys的－SH、Glu的γ-COOH。 ?酶的作用机制 ?酶活力的调节 ?酶的应用 食品加工方面：生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用，目前已经有几十种酶成功用于食品工业。如葡萄糖、饴糖、果葡糖浆的生产、蛋白质制品加工、果蔬加工、食品保鲜以及改善食品品质与风味等。 常用的酶制剂主要有：淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶葡萄糖氧化酶等。 酶在轻工业方面的应用：用酶进行原料处理（发酵原料、淀粉原料、纤维素原料、含戊聚糖的植物原料的处理、纺织原料、造纸原料的制浆、生丝的脱胶处理、羊毛的除垢），用酶生产各种产品（L-氨基酸、核苷酸、酱油或豆酱、制革），用酶增强产品的使用效果（加酶洗涤剂；加酶牙膏、牙粉和嗽口水） 酶在医学中的应用：主要的医药用酶、用酶进行疾病的诊断、用酶治疗各种疾病、用酶制造各种药物 ?酶与食品质量安全 酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害 酶催化有毒物质的产生 酶作用导致食品中营养组分的损失 潜在的产毒素性 潜在的致病性 对策：安全菌株，体外基因毒理学测试，酶制剂的安全评价，酶制剂来源安全性的评估标准 ?Lecture 2 基因工程的酶学基础 ?核酶（Ribozyme)：概念：具有生物催化功能的RNA。 看课件 ?基因工程的酶学基础 ?基因克隆表达的过程 基因克隆常用的酶，有什么应用，注意事项（补充后两者）

生物技术专业复习资料(西南民大版)-酶工程

酶工程复习 1.生物酶工程：在化学酶工程基础上发展起来的，以酶学理论和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物，又称为高级酶工程 2、化学酶工程、研究的主要内容：又为初级酶工程，是酶学理论与化学工程技术相结合的产物。主要研究内容：酶的工艺制备、酶和细胞的固定化技术、酶分子化学修饰、人工酶的合成、酶反应器和酶传感器、酶的应用等。 3．如何控制发酵产酶工艺条件：a. pH调节办法：改变培养基组成或其比例；使用缓冲剂；添加适宜的酸碱溶液以调节pH值。b.温度调控的方法：一般采用热水升温、冷水降温；在发酵罐中，均设计有足够热传面积的热交换装置，如排管、蛇管。c.溶氧量调控的方法：调节通气量、调节氧的分压、调节气液接触时间、调节气液接触面积、培养液的特性对溶氧速率有明显影响，若培养物粘度大，则不利于溶氧。 4．酶生物合成模式包括哪些类型？各类型有何特点？如何提高各种模式下酶产量？各产酶模式的一般产酶动力学方程是怎样的？ a.同步和成型：又称生长偶联型，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，细胞生长进入平衡期后，酶合成随即停止。其方程为：dE/dt=αμX 特点：此类型生产的酶，其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏。这类酶相应的mRNA是很不稳定的。提高酶产量：增加细胞生长速率，提高mRNA稳定性，降低发酵温度。 b.延续合成型：部分生长偶联型，酶的合成伴随细胞生长开始，但在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成较长的一段时间。其方程：dE/dt=αμX+βX 特点：延续合成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很稳定。提高酶产量：最理想模式，添加诱导物。 c.中期合成型：酶的合成在细胞生长一段时间以后才开始，而在细胞生长进入平衡期后，酶的合成也随即停止。其方程：dE/dt=αμX 特点：此类型合成的酶，受反应产物反馈阻遏，其对应的mRNA是不稳定的。提高酶产量：增加细胞生长速率，提高mRNA稳定性，解除阻遏。 d.滞后合成型：当细胞生长进入平衡期后，酶才开始大量合成。其方程：dE/dt=βX 特点：此类型合成的酶，受分解代谢物阻遏，故在对数生长期不合成，但其mRNA稳定性强，当细胞停止生长，分解代谢物阻遏解除，才开始利用积累的mRNA进行翻译合成。提高酶产量：减少阻遏物浓度，尽量降解产生的阻遏物。 5.提高酶产量的方法有哪些？A.要选育或选择使用优良的产酶细胞。B.打破调控机制。C添加表面活性剂、酶促进剂、诱导物。 6．在发酵产酶中，溶氧速率受哪些因素的影响？a.通气量：当通气量增大时可提高溶氧速率，反之使溶氧速率降低。b.氧的分压：增加空气压力，或提高空气中氧的含量都能提高氧的分压，从而提高溶氧速率。反之则使溶氧速率降低c.气液接触时间：气液两相接触时间延长，可使更多的氧溶解，从而提高溶氧速率；反之则使溶氧速率降低。d.气液接触时间：增加气流接触界面的面积，有利于提高溶氧率。e.培养物的特性：培养液的粘度大，产生气泡多，则不利于氧的溶解。通过改变培养液的组分或浓度，可有效地降低培养液粘度 7．影响酶提取的主要因素有哪些？a.温度：通常抽提温度应控制在0-10℃，对某些耐温的酶，如胃蛋白酶等，可以适当提高抽提温度。b.pH值：抽提液的pH值应远离酶的等电点，不宜过高或过低。c.提取液体积：增加提取液用量，可提高提取率。d.添加保护剂：为了提高酶稳定性，防止酶变性、失活等常加入一些保护剂。 8．常用的细胞破碎的方法主要有哪些？a.机械破碎法：通过机械运动所产生的剪切力作用，使细胞破碎的方法，称为机械破碎法。包括：机械捣碎法、研磨法、匀浆法。b.物理破碎法：

酶工程-期末试题

酶工程期末考试试题(A) 一名词解释：( 每小题3分共30分) 1 酶催化的专一性：绝对专一性和相对专一性； 2 酶催化的邻近效应、定向效应：底物彼此靠近、活性中心浓度增大、底物与结合部位按有利于催化反应的方向定位； 3 Kcat：催化常数，即在最适条件下，没摩尔酶每分钟所转化的底物摩尔数； 4 酶活力：酶催化活力，用酶催化反应速度表示； 5 酶催化周期：每mole酶蛋白催化每mole底物所需要的时间； 6 Ks盐析和β盐析 Ks盐析：即蛋白质溶液的pH值和温度固定不变，改变溶液的盐浓度（离子强度），以达到沉淀蛋白的作用；此法常用的盐是硫酸铵。 β盐析法：是在一定的离子强度下，改变溶液的pH值和温度，以达到蛋白沉淀的目的。 7 离子交换剂：离子交换剂是借酯化、氧化或醚化等化学反应，在琼脂糖、纤维素或凝胶分子上某些极性基团，通过极性基团的静电吸附作用，对极性大分子进行分离。按离子交换剂上的活性基团的性质不同，可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两种。 8 生物酶工程：是指在基因水平上，对酶蛋白分子进行修饰、改造，改进酶蛋白的催化特性或酶蛋白的蛋白质特性等。 本章主要介绍核酶、进化酶、杂合酶和抗体酶的有关基本概念和基本知识。 9 酶分子的定向进化： 是指在分子水平上，人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制（随机突变、基因重组和自然选择），对酶基因进行改造，并进行定向选择，筛选出所需性质的酶蛋白。10 核酶：化学本质是核酸的酶，包括核酶和脱氧核酶 二填空题：（每空1分共 20分） ⑴按催化反应类型分，将酶分成6个大类，它们的名称及其代码分别是氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶； ⑵根据葡聚糖凝胶的交联度不同，软胶包括 G75 、 G100 、 G150 、 G200 ； ⑶酶固定化方法有吸附法、交联法、吸附交联法、共价结合法、微胶囊法； ⑷酶蛋白化学修饰的方法包括金属离子置换、大分子结合、肽链有限水解、 氨基酸置换、侧链基团修饰；

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。

(完整版)酶工程习题及答案

酶工程试题(A) 一名词解释（每题3分，共计30分） 1. 酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。 2.自杀性底物：底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露，再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂，这种底物叫自杀性底物。 3.别构酶；调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，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，具有别构效应的酶叫别构酶 4.诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶 5.Mol催化活性：表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心转换的分子数目 6.离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。 7.固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶 8.修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶 9.非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 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，一是酶分子结构，二是反应条件。 2.求Km最常用的方法是双倒数作图法。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是序列机制，另一类是乒乓机制。 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高，三是菌种不易退化，四是最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。 7.酶制剂有四种类型即液体酶制剂，固体酶制剂，纯酶制剂和固定化酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法， 共价键结合法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 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？ 解：优点（1）易将固定化酶和底物，产物分开产物溶液中没有酶的残留简化了提纯工艺 （2）可以在较长的时间内连续使用（3）反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化（4）提高了酶的稳定性 （5）较能适于多酶反应 （6）酶的使用效率高产率高成本低 缺点 （1）固定化时酶的活力有损失 （2）比较适应于水溶性底物 （3）与完整的细胞相比，不适于多酶反应。 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 解：.方法:透析与超虑离心分离凝胶过滤盐析等电点沉淀共沉淀吸附层析电泳亲和层析热变性酸碱变性表面变性等（原理略） 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解：（1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样 （2）微生物生长繁殖快，酶易提取，特别是胞外酶 （3）来源广泛，价格便宜 （4）微生物易得，生长周期短 （5）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，自动化，经济效益高 （6）可以利用以基因工程为主的分子生物学技术，选育和改造菌种，增加产酶率和开发新酶种 4 解：最大反应速度140 ，Km: 1.0?10-5 酶工程试题（B） 一名词解释 1抗体酶：是一种具有催化作用的免疫球蛋白，属于化学人工酶 2酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。 3模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 4底物抑制：在酶促反应中，高底物浓度使反应速度降低的现象。 5稳定pH：酶在一定的pH范围之内是稳定的，超过这个限度易变性失活，这样的pH范围为此酶的稳定pH 6产酶动力学：主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响，包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。 7凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。 8固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶 9非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10液体发酵法：以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法，根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.Km值增加，其抑制剂属于竞争性抑制剂，Km不变，其抑制剂属于非竞争性抑制剂，Km减小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 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，发酵条件一般包括温度，PH ，氧气，搅拌，湿度和泡沫等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有控制条件，遗传控制，其它方法。 5.酶生物合成的模式分是同步合成型，延续合成型，中期合成型，滞后合成型。 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热变性法，酸碱变性法和表面变性法 7. 通常酶的固定化方法有交联法、包埋法，吸附法、共价结合法 8. 酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 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过滤态，从而降低了底物分子的能障，而抗体结合的抗原只是一个基态分子，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？ 一般必须符合下列条件： a)不应当是致病菌，在系统发育上最好是与病原菌无关 b)能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高 c)菌种不易变异退化，不易感染噬菌体 d)最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高 在食品和医药工业上应用，安全问题更显得重要 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？ 解：（1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的状况，侧链基团的性质及反应性 （2）修饰反应的条件，包括PH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 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 解：（1）酶蛋白N端的α氨基或赖氨酸的∑氨基 （2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的β羧基或谷氨酸的γ羧基 （3）半胱氨酸的巯基1分 （7）丝氨酸骆氨酸苏氨酸上的羟基 （8）苯丙氨酸和骆氨酸上的苯环 （9）组氨酸上的咪唑基 色氨酸上的吲哚基 解：（1）起始总活力：200?120＝24000（单位） （2）起始比活力：200÷2.5＝80（单位/毫克蛋白氮） （3）纯化后总活力810?5＝4050（单位）2 （4）纯化后比活力810÷1.5＝540（单位/毫克蛋白氮） （5）产率（百分产量）：4050÷24000＝17％ （6）纯化倍数：540÷80=6.75