2012级名词解释酶工程

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1、名词解释：每章的关键词（英文），就是表达本章中心内容的有实质意义的词汇。各章重点第一章 绪论一、酶工程的概念、分类及其研究内容。生物酶工程的内容、什么是核酶二、简述酶活力测定方法的原理；酶活力单位；比活力等第二章 酶的生物合成与发酵生产一、克隆酶：利用DNA重组技术而大量生产的酶。二、什么是抗体酶？抗体酶：抗体酶是一类免疫系统产生的、具有催化活性的抗体。三、酶生物合成的模式四、一些概念的区别：操纵子与操纵基因 、诱导酶与组成酶、胞内酶与胞外酶、产酶动力学五、原核酶合成调节的类型有哪些？六、在酶制剂工业生产中为什么以微生物发酵生产为主？七、如何提高酶的产量？1 选育优良的产酶细胞株系（生产组成型

2、酶突变株的筛选，抗分解代谢阻遏突变株的选育，抗反馈阻抑突变株的筛选）2 添加诱导物 3 控制阻遏物浓度 4 添加表面活性剂5 添加产酶促进剂第三章 酶的提取与分离纯化一、细胞破碎的目的、方法及原理。二、酶抽提的目的及方法。三、常用沉淀法的种类及原理。四、常用沉淀法的种类及原理。盐析法分离蛋白质的原理。五、简述酶分离纯化方法及工艺程序的选择策略。先选用非特异的、低分辨的技术，去除主要的杂质并使酶溶液浓缩；如沉淀、超滤和吸附等。随后采用高效分离的手段；如离子交换 层析、亲和层析。将最昂贵、最费时的分离单元放在最后阶段。如凝胶过滤层析。六、简述影响酶提取的主要因素及影响规律。0抽提溶质的性质（酸性酶

3、宜用碱性溶剂抽提，碱性酶宜用酸性溶液抽提，极性大的酶宜用极性溶剂抽提，含有较多非极性基团的酶宜用有机溶剂抽提。）。0 抽提溶剂的用量 （增加用量可以提高酶的提取率。但是过量的抽提溶剂，会使酶的浓度降低，对酶的进一步分离纯化不利。用 量一般为原料体积的 35 倍，最好分次抽提）0 温度 （提取时温度对酶的提前效果有明显影响。一般来说，适当提高温度，可以提高酶的溶解度，增大酶分子的扩散速度。但 温度过高易引起酶变性失活，所以提取温度不宜过高。要根据被抽提酶的酶学性质选择适宜温度）0 pH对酶的溶解度和稳定性有显著影响。（为了提高酶的溶解度，提取酶时应该远离酶的等电点，但是溶液pH值不宜过高或过低，

4、 否则容易引起酶变性失活。0 其他因素 （在酶的提取过程中，含酶原料的颗粒越小，则扩散面积越大，越有利于提高酶想溶液中扩散的速度。适当的搅拌有 利于提高扩散速度。适当延长提取时间，可以使更多的酶溶解出来，从而提高酶的提取效果）七、酶的纯化中几个衡量指标 （比活力、纯化倍数、总活力、回收率）纯化倍数=提纯后比活力/提纯前比活力， 表示提纯过程中纯度提高的倍数。提纯倍数越大，表示该方法纯化效果越好。总活力=酶活力单位数X酶液总体积， 即样品中全部酶活力。回收率=提纯后酶总活力/提纯前酶总活力X100% 表示提纯过程中酶损失程度的大小。回收率越高，损失越小。第四章 酶分子的化学修饰一、什么是酶分子的

5、化学修饰？有何作用？二、酶分子的化学修饰：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。作用：通过修饰可以使酶分子结构发生某些变化，提高酶的活力，增强酶的稳定性，降低或是消除酶的抗原性等。三、举例说明酶主链切断修饰。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。酶蛋白主链修饰 主要是靠酶切/酶原激活法。胃蛋白酶原一HCLPH1.5至2-0胃蛋白酶（从N端失去44个氨基酸残基）四、什么是大分子结合修饰？有何作用？五、定点突变技术在酶分子修饰中有什么作用？作用：通过定点

6、突变技术或是化学方法，将酶蛋白分子中的某个氨基酸残基置换为另一个氨基酸残基，观察其对酶催化反应的影响和 变化，分析了解该氨基酸残基在酶催化过程中的作用。六、酶的蛋白质工程的含义是什么？为什么要进行酶的蛋白质工程？什么是DNA洗牌技术？七、什么是基因的定点诱变技术？目前已建立的定点诱变方法主要有哪些？定点诱变技术：通过取代、插入或缺失克隆基因或DNA序列中的任何一个特定的碱基，从而实现心中体外特异性改变某个基因，这种 技术称为定点突变技术。已建立的定点诱变方法主要有盒式诱变、寡核苷酸引物诱变、 PCR 诱变八、简述进化酶？进化酶：在体外模拟自然进化过程（随机突变、基因重组、定向选择或筛选），使基

7、因发生多种变异，最后定向选择 或筛选出所需性质或功能的酶，该策略称为酶分子的非合理设计。把通过此方法得到的酶称为进化酶。第五章 酶与细胞的固定化一、为什么要进行酶的固定化？（1）游离酶的稳定性较差：在温度、 pH 值和无机离子等外界因素的影响下，容易变性失活。(2) 游离酶难于连续化生产：酶与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有较高的活力，也难于回收利用。这种一次性使用酶的 方式，不仅使成本较高，而且难于连续化生产。(3) 游离酶给下游的纯化工作带来了难度：酶反应后成为杂质与产物混在一起，无疑给进一步的分离纯化带来一定的困难。二、固定化酶的概念： 是指固定在载体上或被限制在一定的空间范围

8、内，能连续进行催化反应，且反应后能回收并重复利用的酶。三、固定化细胞是指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。也称为固定化活细胞或固定化增殖细胞。四、与游离酶相比，固定化酶优缺点各在哪里？固定化酶优点：五、固定化方法有哪几类？各类的优缺点及适合范围是什么？ 酶固定化的方法很多，主要可分为载体结合法、交联法、包埋法和热处理法等。现分述如下；六、如何评价一个酶固定化过程的优劣？固定化酶的评价指标1. 固定化酶的活力：基本与游离酶相似，但固定化酶一般用重量或单位表面积来表示，如p mol/(min.mg)或卩mol/(min.cm2)2. 偶联效率：以载体结合蛋白量(或酶活)占总蛋白量

9、(或总酶活)的百分比。3. 活力回收：固定化酶所显示活力占总溶液酶活力的百分数。4. 相对活力：经固定化后固定化酶所显示活力占被固定的等蛋白量溶液酶活力的百分比。5. 固定化酶的半衰期：在连续测定条件下，固定化酶的活力下降为最初活力一半所经历的时间。可以用实测法或公式推算法。第六章 酶的非水相催化一、什么是非水酶学(Non-aqueous enzumology)和 pH 印记(pH-imprinting)、分子记忆。二、酶在有机介质中的催化特性有哪些？三、有机介质酶催化反应的优点？四、有机相中的水对酶的催化有什么作用？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。但仍然含有必需的结

10、合水以保持酶的催化活性(含水量一般小于 2%) 酶都溶于水，只有在一定量的水存在的条件下，酶分子才能进行催化反应。所以酶在有机介质中进行催化反应时，水是不可缺少的成 分之一。有机介质中的水含量多少对酶的空间构象、酶的催化活性、酶的稳定性、酶的催化反应速度等都有密切关系，水还与酶催化 作用的底物和反应产物的溶解度有关。酶分子只有在空间构象完整的状态下，才具有催化功能。在无水的条件下，酶的空间构象被破坏，酶将变性失活。故此，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五、影响酶的有机相催化因素有哪些？酶的种类和浓度：不仅要看酶催化反应速度、还要

11、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。同一种 酶，由于来源不同和处理方法(如纯度、冻干条件、固定化载体、固定化方法、修饰方法和修饰剂等)的不同，其特性也会有差别。 底物的种类和浓度:底物最适浓度和在有机相-必需水相间的分配问题有机溶剂的种类：2WlgPW5水含量：最适水含量与溶剂的极性有关，溶剂极性越大，最适水含量也越大；而达到最大反应速度的水活度一般在 0.5-0.6 之间。温度：在微水有机介质中，酶的热稳定性增强，其最适温度高于水溶液中的催化最适温度；但温度升高，立体选择性将降低。pH 和离子强度：在有机介质中催化最适 pH 与水溶液中的接近。在冷冻干燥过程中，

12、缓冲液对会严重影响 pH 和酶活力，应选择合适的缓冲液对，并添加蔗糖、甘露醇和冠醚等保护剂；有机相缓冲液。第七章 酶反应器（一）酶反应器有哪些种类？各有什么特点？各自的英文代号用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器（二）操作酶反应器应该注意哪些事项？1. 保持酶反应器的操作稳定性2. 防止酶的变性失活酶的稳定性对酶反应器的功效是很重要的。调节反应液pH加快搅拌促使混合均匀。如果底物和产物在反应器中不够稳定的话，可以采用高浓度的酶，以减少底物和产物在反应器中的停留时间，从而减少损失。第八章酶的应用1. 酶在食品中的应用？2. 你认为酶在医药中的应用？3. 举一身边的例子说明酶工程与我们

13、日常生活的关系？4. 酶在农业中的应用？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. 摩尔催化活性：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

14、. 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 3

15、0 分）1决定酶催化活性的因素有两个方面，一是酶分子结构，二是一反应条件。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，一类是一，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，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一酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。6酶活力的测定方法可用 反应法和一连续反应法。7酶制剂有四种类型即一酶制剂，一固体一酶制剂，纯酶制剂和一酶制剂。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

16、。9酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和一修饰。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-拷一法和一法。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

17、：.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(mol/L)Vumol/min)0.5x

18、10-6284.0x10-6401.0x10-5702.0x10-5954.0x10-51121.0x10-412820x10-41391.0x10-2140解：最大反应速度140，Km: 1.0x10-5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

19、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pH6 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

20、：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，发酵条件一般包括亠，一，氧气一，一，一湿度 和 泡沫等。4打破酶合成调节机制限制的方有控制条件，一遗传控制，一其它方法。5酶生物合成的模式分是 同步合成型，延续合成型，一，滞后合成型 。6根据酶

21、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，_法和表面变性法7. 通常酶的固定化方法有一交法.一包埋一法，一、一法8. 酶分子的体外改造包括酶的一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亠滤4,从而降低了底物分子的能障，而抗体结合的抗原只是一个雀 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

22、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a氨基或赖氨酸的刀氨基（2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的0羧基或谷氨酸的Y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。体积（ml）活力单位（u/ml）蛋白氮（mg/ml）初提取液1202002.5硫酸铵沉淀58101.5解：（1）起始总活力：200x120 = 24000 （单位）（2）起始比活力：200宁2.5 = 80 （单位/毫克蛋白氮）（3）纯化后总活力810x5 = 4050 （单位）2（4）纯化后比活力810宁1.5 = 540 （单位/毫克蛋白氮）（5）产率（百分产量）：4050宁24000 = 17%（6）纯化倍数：540宁80=6.75