蛋白质与酶工程复习资料
课程复习要点 for 本科生 酶工程与蛋白质工程

第六章 生物催化剂的修饰和改造
பைடு நூலகம்
第八章 生物反应器
• • • • • • • • 1、酶反应器和细胞反应器的异同点? 2、生物反应器的分类 3、如何实现生物反应器的混合?方法有哪些? 4、什么是全混流反应器和平推流反应器? 5、BSTR搅拌器类型和特点? 6、什么是PBR、FBR、MBR? 7、选择酶反应器的依据有哪些? 8、反应器放大的原则有哪些?
• • • • • • • • • • • 1、酶蛋白结构特征和氨基酸残基功能 2、酶蛋白分子水平改造方法有哪些? 3、什么酶分子的大分子化学修饰和方法? 4、什么酶分子的小分子化学修饰和方法? 5、什么酶分子的物理修饰和方法? 6、什么酶分子的化学修饰和方法? 7、酶蛋白侧链基团修饰方法? 8、什么酶的金属离子置换修饰? 9、什么酶组成单位修饰和方法? 10、定点突变和定向进化对酶蛋白的改造有什么区别? 11、酶蛋白化学修饰的局限性?
课程复习要点
酶工程与蛋白质工程 邓利
题型
一.填空题:30分 二.判断题:10分 三.名词解释:20分 四.简答题:20分 五.设计题:20分
第二章 酶的来源和生产
• • • • • • • • • • • 1酶的生产方法,微生物产酶的优点. 2酶生物合成的调节方式 3什么是组成型酶和调节型酶. 4产酶微生物具备的基本条件,常见微生物及产酶举例 5酶发酵的生产方式,产酶的一般工艺流程及控制参数. 6提高酶产量的措 7酶生物合成的模式?影响合成模式的因素,理想的酶合 成模式是什么? 8 Monod 方程和米式方程表达式和意义 9固定化细胞和固定化原生质体产酶 10固定化细胞产酶动力学方程式 11、酶活力和比活力?
蛋白质与酶工程--酶学基本理论

3、水解酶 (3) 4、裂合酶(4)
AB+H2O=AOH+BH AB=A+B
5、异构酶 (5)
A=B
6、连接酶或合成酶(6) A+B+ATP=AB+ADP+Pi
或 A+B+ATP=AB+AMP+PPi
六大类编号依次为
1. 2. 3. 4. 5. 6
亚类编号依次为
1. 2. 3. 4. 5. 6…….
电泳速度,1~5速率逐渐变快
Km值不同
*生理及临床意义
用于解释发育过 酶
程中阶段特有的代谢 活
特征;
性
心肌梗死酶谱
同工酶谱的改变 有助于对疾病的诊断
正常酶谱
;
肝病酶谱
同工酶可以作为
遗传标志,用于遗传 分近期析发研现,究雄。性动物精子中
12 3 4 5
还有另一种同工酶LDH-X, 心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松,可用透析或超滤的 方法除去(NAD+)。
辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密,不能用透析或超 滤的方法除去(FAD、FMN)。
二、酶的活性中 心
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化学 基团。
• 目前将生物催化剂分为两类
酶 、 核酶(ribozyme)
第一节 酶的分类和命名
酶的分类与命名原则(自学为 主)
P酶和R酶数量高达数千种 要准确地识别各种酶,避免发生混乱或 误解,就必须建立一套酶的 分类(classification)和
命名(nomenclature) 的原则
国际系统分类命名法原则--
10生物技术蛋白质与酶工程复习题与答案

一. 名词解释1.生物酶工程又称高级酶工程它是酶学与现代分子生物学技术相结合的产物。
2.蛋白质工程蛋白质工程就是运用蛋白质结构功能和分子遗传学知识,从改变或合成基因入手,定向地改造天然蛋白质或设计制造新的蛋白质。
3.多核糖体把细胞放在极其温和的条件下处理,就能得到几个到几十个核糖体在一条mRNA上结合起来的形态4.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5.酶反应器以酶或固定化酶为催化剂进行酶促反应的装置。
6.酶工程又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术7.生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
8. motif (模体)指的是蛋白质分子结构中介于二级结构与三级结构之间的一个结构层次,又称超二级结构9. domain功能域生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域,特别指蛋白质中这样的区域10.PDB蛋白质数据库(Protein Data Bank,PDB)是一个生物大分子,11. DNA shuffling体外同源重组技术。
通过改变单个基因原有的核苷酸序列创造新基因,并赋予产物以新功能。
12.生物催化剂是指生物反指应过程中起催化作用的游离或固定化细胞各游离或固定化酶的总称13.必需基团有的基团既在结合中起作用,又在催化中起作用,所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团(essential group)14.活性中心。
酶的活性中心是酶与底物结合并发挥其催化作用的部位。
15.有性PCR dna改组16.DNA改组通过改变单个基因原有的核苷酸序列创造新基因,并赋予产物以新功能。
17.免疫传感器偶联抗原/抗体分子的生物敏感膜与信号转换器组成的,基于抗原抗体特异性免疫反应的一种生物传感器。
18.易错PCR是从酶的单一基因出发,在改变反应条件的情况下进行聚合酶链反应,使扩增得到的基因出现碱基配对错误,从而引起基因突变的技术过程。
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)。
酶工程复习提纲

酶工程复习提纲(1~5章)1.酶的化学本质是什么?蛋白质2.酶催化作用的特点3.蛋白质类酶的国际系统分类法(根据酶所催化的反应类型和机理4.蛋白质类酶的系统命名systematic name5.酶活力与酶反应速度,比活力的定义6.酶活力测定的常用方法(记大标题)7.酶活力单位的定义8.酶的生产方法(记大标题)9.什么叫生物学酶工程?10.酶为什么具有高度的专一性和较高的催化效率?11.蛋白质在体内的形成可以大致分为两个阶段是什么?12.Anfinsen提出的蛋白质折叠的热力学假说13.帮助正确折叠的蛋白质和酶有哪些?(记大标题)14.酶生物合成的模式(记大标题)15.主要的产酶微生物种类及各举3个例子16.酶制剂的安全检查包括哪些项目?17.细菌和放线菌、霉菌和酵母生长最适pH (范围)18.莫诺德生长动力学方程和产酶动力学方程(了解)19.植物细胞发酵产酶实例(举3个)20.举例说明植物细胞培养产酶的工艺过程21.常见的动物细胞培养的方式22.酶分离纯化三条基本原则23.酶分离纯化的3个阶段是什么?24.什么叫离子交换层析?包括哪2种离子交换剂?25.什么叫亲和层析?有哪些具体的方法?(如疏水层析、金属离子亲和层析等)疏水层析的原理?26.SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的基本原理酶工程复习提纲(6~10章)1.溶液酶的不足之处。
2.固定化酶的定义3.酶的固定化方法(大标题及各举2个例子)4.酶固定化方法的选择依据是什么?5.固定化酶酶学特性的变化6.举例说明固定化酶的应用情况。
7.非水介质包括哪些?8.有机介质反应体系有哪些?9.水对有机介质中酶催化反应的影响10.酶在有机介质中的催化特性(记大标题)11.生物柴油的本质是什么?12.酶反应器按结构的不同分为哪些类型?英文缩写。
13.表9-1,掌握各种反应器适用的操作方式和酶14.酶在医药方面的应用有哪些方面?15.举例说明(3 个例子)可以通过酶活力变化进行疾病诊断。
蛋白质和酶工程复习材料

2012-2013上《蛋白质工程与酶工程》复习题一、蛋白质工程部分1.何为肽键?一个氨基酸的α氨基与另一个氨基酸的α羧基缩合脱去一分子水,可以形成一个共价酰胺键或称肽键。
2.超二级结构的定义。
(刘佳)超二级结构(supersecondary structure) :是指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用,形成有规则的,在空间上能辨认的二级结构组合体,通常有βαβ,βββ,αα,ββ。
3.二硫键的形成。
(刘佳)二硫键:由肽链中相应部位上两个半胱氨酸残基脱氢连接而成的4.天然蛋白质中主要的二级结构有哪些类型。
天然蛋白质中主要的二级结构包括α—螺旋、β—折叠、回折、环肽链、无规则卷曲等。
5.维持蛋白质三级结构的主要作用力:疏水作用力6.蛋白质变性。
蛋白质变性:天然蛋白质因受到物理和化学的因素影响,使蛋白质严格的空间结构受到破坏,(但不包括肽键的裂解),从而引起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变,这种现象称为蛋白质变性作用。
7.蛋白质按照形状、结构及溶解度分为哪几类?纤维状蛋白质(如胶原蛋白、角蛋白)、球状蛋白(如酶类)、膜蛋白(膜内、膜锚定蛋白)。
8.在设计转角时常选择的残基是哪些?Pro-Asn残基对。
P53(鸿秋)9.设计α螺旋时,其电荷应如何分布。
P63(鸿秋)带正电的氨基酸残基靠近C端,带负点的残基靠近N端。
10.设计α螺旋时,采用哪些氨基酸能使螺旋终结。
P63(鸿秋)Pro、Gly中断α螺旋11.何为定点突变。
定点突变是依据酶蛋白的一级结构及编码序列,并根据蛋白质空间结构知识来设计突变位点来引入变化(通常是表征有利方向的变化),包括碱基的添加、删除、点突变等。
12.蛋白质化学修饰的定义。
(刘佳)蛋白质的化学修饰:通过活性基团的引入或去除使蛋白质化学(一级)结构发生改变的过程。
13.目前常用的体外翻译系统有哪些?(侯宇)1)兔网织红细胞系统2)麦胚提取物系统3)原核体外翻译系统(E.Coli S30 )(补充:体外翻译系统又称无细胞蛋白质合成系统,是一种相对胞内表达系统而言的开放表达体系。
蛋白质与酶工程第一章资料

目前国内外普遍采用酶法生产葡萄糖。采用 粗淀粉为原料,投料浓度可达50%(干物质计), 得率高达110%,因不需要中和等环节,杂质含 量低,不需精制直接喷雾干燥成葡萄糖粉。此 法简要步骤是:以淀粉作成30-40%粉浆,在 pH6~6.5时加入-淀粉酶,90C左右液化到碘反 应消失,冷却到55~60C,在pH4.5~5.0时加入酶 化酶,保温糖化48h左右,几乎全部淀粉转化为 葡萄糖,再经脱色浓缩,结晶或喷雾干燥即为 产品,DE值达98%以上。 目前世界上淀粉糖达1000多万吨。
酶技术在食品工业中的应用
一、酶在淀粉加工中的应用 应用于淀粉加工中的酶种类很多,如α-淀粉酶、β-淀粉酶、 糖化酶、葡萄糖异构酶、脱支酶、环糊精葡萄糖基转移酶等 等。 (一) 葡萄糖的生产 酸水解工艺缺点很多:①需用耐酸、耐压设备;②需用精制 淀粉为原料;③水解后需中和、色泽深,精制费用大;④淀 粉投料浓度低,仅20%;⑤葡萄糖收率低,不超过90%;⑥水 解时当DE值达到80%,因逆聚合反应生成 -键带苦味的龙 胆二糖等低聚糖,要精制除苦;⑦久贮后还因生成氧化甲基 糠醛而转变为褐色。
酶源:微生物 动植物 酶的分离提纯 化学修饰,固定化
化学与高分子 技术
人工酶的化学合成
工业:食品、 纺织、制药、 畜牧业等
研究与医学
酶与其他生物工程的关系
酶工程
基因工程 近代生 物工程 细胞工程 发酵工程 蛋白质工程
目前世界上已经发现的酶
目前已发现和鉴定的酶 大约有2500多种,在工 业上有应用前景的5060种,大规模生产和应 用的仅16种,小批量生 产的也仅200来种。
蛋白质结构
与功能
新酶分子
基因蓝图
新酶 突变酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蛋白质与酶工程

蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程:以蛋白质结构与功能的关系研究为基础,利用基因工程技术或化学修饰技术对现有蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。
2.酶工程:利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能,通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。
3.酶工程研究的主要内容:1)化学酶工程2)生物酶工程3)固定化酶与细胞4)酶反应器与传感器5)酶的非水相催化4.蛋白质的融合:将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上,或将不同蛋白质基因的片段组合在一起,经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。
5.蛋白质的融合的作用:1)用于表达产物的分离纯化;2)提高表达产物的溶解度;3)提高蛋白质稳定性。
6.蛋白质晶体学:利用X射线衍射技术,进行生物大分子结构研究的工程,是结构生物学的一个重要组成部分。
8.定点突变:通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列,通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。
10.酶工程的研究范围:1)各类自然酶的开发和生产;2)酶的分离纯化和鉴定技术;3)固定化技术;4)利用其他的生物技术领域交叉渗透;5)多酶反应器的研制和应用。
11.酶的稳定性和稳定化:(一)引起酶失活的原因:1)酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰,使酶活性丧失(微观);2)外部环境的影响,酶活性中心出现空间障碍,使其不能与底物结合;3)酶的高级结构发生变化(螺旋、折叠发生变化);4)多肽链的断裂(很强烈);(二)酶的稳定化:1)低温保存(酶的本身不易变性,不易使其他酶把目的蛋白降解);2)添加盐类(高浓度(NH4)2SO4);3)添加底物辅酶等配体;4)添加强变性剂(保护一级结构,使用时可复活);5)结晶化。
12.微生物作为酶源的优越性:1)容易获得酶需要的酶类;2)容易获得高产菌株;3)生产周期短;4)生产成本低;5)生产易管理;6)提高微生物产酶的途径比较多。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
第二章酶学基础1.酶的化学本质?酶与其他无机或者有机催化剂相比较,具有哪些催化特性?化学本质:生物催化剂。
催化特性:(1)高效率:比非催化高10^8—10^20倍;比非酶催化高10^7—10^13倍,酶催化反应的效率之所以高,是由于酶催化反应可以使反应所需要的活化能显著降低。
(2)高度专一性:相对专一性、绝对专一性。
相对专一性:键专一性:作用于具有相同化学键的一类底物;基团专一性:酶的作用底物含有某一相同的基因。
绝对专一性:一种酶只能催化一种底物进行一种反应。
(3)反应条件温和:一般在常温、常压、pH值近乎中性的条件下进行。
(4)酶催化是可调控的。
2.解释酶作用专一性机制的学说有哪些?其核心内容?(填空)锁钥假说:整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的,酶表面具有特定的形状。
酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。
诱导契合假说: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性状。
当底物与酶接近时,底物分子可以诱导酶活性中心构象发生改变,使之成为能与底物分子密切结合的构象。
3.解释酶作用高效性的机制有哪些?(1)邻近效应与定向作用(2)电子张力作用:应变效应,底物分子的敏感键产生张力或变形(3)多元催化作用。
酸碱催化:指通过向反应物提供质子或从反应物夺取质子而稳定过渡态、加速反应的一类催化机制。
共价催化:某些酶分子能作为亲核催化剂或亲电催化剂分别放出或汲取电子而与底物分子形成不稳定的共价中间络合物,反应活化能降低而加速反应,称为共价催化。
(4)酶活性中心的低介电区:表面效应,微环境效应。
4.什么是酶的活性中心?活性中心的构成?活性中心:是指酶分子中直接与底物结合并完成酶催化反应的结构区域,该部位化学基团集中,并构成一定空间构象。
活性中心的构成:结合中心:与底物结合的部位,决定酶的专一性;催化中心:促进底物发生化学反应的部分,决定酶所催化反应的性质。
5.酶的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构的概念,酶的四级结构与催化功能的关系?酶的一级结构:一级结构是指构成酶蛋白的氨基酸组成的一条长肽链或多肽链。
酶的一级结构是酶的基本化学结构,是催化功能的基础。
酶的二级结构:二级结构是指肽链骨架相邻区段借助氢键等沿轴向方向建立的规则折叠片与螺旋。
是所有的酶必须具备的空间结构,是维持酶活性部位所必需的构象。
酶的三级结构:三级结构指在二级结构基础上肽链进一步的折叠片与盘绕成二维空间结构,多肽链中原来相距较远的序列可以集中到一个区域内。
酶的四级结构:在三级结构基础上,由几个到十数个亚基(或单体)组成的寡聚酶或生物大分子称为酶的四级结构。
关系:1、具有四级结构的酶,其功能可分为两类:与催化作用有关,与代谢调节有关,酶蛋白的一级结构是酶具有催化功能的决定性部分,而高级结构为酶催化功能所必需部分6.什么是同工酶,举例说明?指能催化相同的化学反应,但酶蛋白本身的分子结构组成及理化性质不同的一组酶。
如:乳酸脱氢酶LDH,可装配成H4、H3M、H2M2、HM3、M4五种四聚体。
7.根据酶催化反应类型和机制不同,酶的分类?填空题(1)、氧化还原酶类:催化氧化还原反应(2)、转移酶类:催化分子基团从一个分子转移到另一个分子的反应(3)、水解酶类:催化加水分解的反应(4)、裂合酶类:双键上去除或加入一个基团的反应(5)、异构酶类:催化分子间重排的有关反应(6)、连接酶类:催化将两个分子连接在一起,并由ATP提供能量的反应8.酶活力及比活力?国际酶活力单位IU如何定义的?酶活力:在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的速度,可用时间单位内底物的减少量或产物的增加量来表示。
比活力:指在特定条件下,每毫克酶蛋白所具有的酶的活力单位数。
国际酶活力单位IU:在最适的反应条件(温度25℃)下,每分钟内催化一微摩尔底物转化为产物的酶量定为一个酶活力单位,1IU=1μmol/min第三章酶促反应动力学1.酶促反应初速度的概念?在研究酶促反应动力学中,为准确的表示酶活力,一般都用初速度表示,即酶反应初始阶段,即底物转化量<5%时的反应速度,也就是进程曲线的直线部分。
2.中间产物学说和过渡态理论?中间产物学说:酶的中间产物学说是由Brown(1902)和Henri(1903)提出的。
其学说主要认为酶的高效催化效率是由于酶首先与底物结合,生成不稳定的中间产物(又称中心复合物central complex)。
然后分解为反应产物而释放出酶。
在酶促反应中,酶首先和底物结合成不稳定的中间配合物(ES),然后再生成产物(P),并释放出酶。
反应式为S+E=ES→E+P,这里S代表底物,E代表酶,ES为中间产物,P为反应的产物过渡态理论:过渡态理论即活化络合物理论,(transition-state theory)。
过渡态:以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据,认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物,活化络合物所处的状态叫过渡态。
过渡态理论是1935年由A.G.埃文斯和M.波拉尼提出的,研究有机反应中由反应物到产物的过程中过渡态的理论。
3.米氏方程的动力学描述形式,Km ,Vmax的动力学参数意义。
(3,4题合成一个大题)V=Vmax[S]/(Km+[S])意义:(1)当v=Vmax/2时,Km=[S]。
因此,Km等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度,它的单位是摩尔/升。
(2)Km可以反应酶与底物亲和力的大小。
Km越小,酶与底物亲和力越大。
(3)可用于判断反应级数:当[S]<0.01Km时,反应为一级反应;当[S]>100Km时,v=Vmax,反应为零级反应;当0.01Km<[S]<100Km时,为混合级反应。
(4)Km是酶的特征性常数:在一定条件下,某种酶的Km值是恒定的,因而可以通过测定不同酶(特别是一组同工酶)的Km值,来判断是否为不同的酶。
(5)Km可用来判断酶的最适底物:当酶有几种不同的底物存在时,通过测定酶在不同底物存在时的Km值,Km值最小者,即为该酶的最适底物。
(6)可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度:当[S]=10Km时,v=91%Vmax,认为此时为最合适的测定酶活性所需的底物浓度。
4.如何测定Km ,Vmax? Lineweaver-Burk双倒数作图法的动力学表述形式。
5.酶激活剂的概念?激活剂的种类?酶的激活剂:凡能提高酶的活性,加速酶促反应进行的物质都称为激活剂或活化剂。
种类(按分子大小分类):(1)无机离子:无机阳离子——金属离子(如钠离子、钾离子、镁离子等);无机阴离子(如氯离子、溴离子等);氢离子。
(2)中等大小的有机分子:某些还原剂,如半胱氨酸、巯基乙醇、抗坏血酸,作用机制是使酶中的二硫键还原成巯基,从而提高酶活性或与底物、酶或ES复合;EDTA(乙二胺四乙酸),作用机制是金属螯合剂,解除重金属离子对酶的抑制作用。
(3)具有蛋白质性质的大分子物质(如酶原激活)。
第四章酶反应器1.酶反应器的定义?用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
2. 按结构区分,常见的酶反应器类型、定义及其特点?(类型有哪些以及填充式反应器的定义)大题定义特点搅拌罐式反应器: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。
反应比较完全,反应条件比较容易调节控制填充床式反应器: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)密度大,可以提高酶催化反应的速度。
在工业生产中普遍使用。
流化床式反应器: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混合均匀,传质和传热效果好,温度和PH值的调节控制比较容易,不易堵塞,对粘度较大反应液也可进行催化反应鼓泡式反应器: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。
结构简单,操作容易,剪切力小,混合效果好,传质、传热效率高,适合于有气体参与的反应。
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。
清洗比较困难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。