酶工程 考试重点

第二章微生物发酵产酶名词解释酶生物合成的诱导作用：加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象酶生物合成的反馈阻遏作用：又称产物阻遏作用，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受到阻遏的现象分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡萄糖和其他容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象判断组成酶or诱导酶受什么阻遏固定化细胞：又称为固定化活细胞或固定化增殖细胞，指采用各种方法固定在载体上，在一定的空间范围进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞固定化原生质体：是指固定在载体上，在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体原生质体：是除去细胞壁后由细胞膜及包内物质组成的微球体。

原生质体由于除去细胞壁这一扩散屏障，有利于胞内物质透过细胞膜分泌到细胞外，可以用于胞内酶等胞内产物的生产。

问答题何为细胞产酶动力学，简述其动力学模型产酶动力学主要研究发酵过程中细胞产酶速率以及各种因素对产酶速率的影响规律，主要为宏观产酶动力学。

根据细胞产酶模式的不同，产酶速率和细胞生长速率的关系也有所不同。

1)同步合成型的酶：其产酶与细胞生长欧联，在平衡期产酶速率为零，即非生长偶联的比产酶速率β=0 方程： dE /dt=αμX2)中期合成型的酶：在培养液中有阻遏物存在，α=0，无酶产生。

在此阶段的产酶动力学方程与同步合成型相同3)滞后合成型：其合成模式为非生长偶联行，生长偶联的比产酶系数α=0 方程： dE/dt=βX4)延续合成型的酶：在细胞生长期和平衡期均可以产酶，产酶速率是生长偶联与非生长偶联产酶速率之和（最理想状态）方程： dE /dt=αμX+βX受mRNA抑制的模型：1）、2）原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节，与酶的生物合成密切相关的基因有4种：调节基因、启动基因、操纵基因和结构基因。

结构基因与操纵基因、启动基因一起组成操纵子。

原核生物中有两种类型操纵子：诱导性，如乳糖操纵子；阻遏型操纵子，如色氨酸操纵子。

1、发酵工艺流程（了解，考点较少）：细胞活化→细胞扩大培养→制作培养基（碳源、氮源、无机盐、生长因素）→分离纯化→酶2、发酵工艺条件的控制（1）培养基的配制调控碳源：提供碳素化合物的营养物质；为细胞提供能量的能源氮源：向细胞提供氮元素的营养物质无机盐：提供细胞生命活动所必不可缺的各种无机元素，并对细胞内外的pH，氧化还原单位和渗透压其调节作用生长因素：提供繁殖所必需的微量有机化合物，主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素。

氨基酸是蛋白质的组分；嘌呤、嘧啶是核酸和某些辅酶或辅基的组分，维生素主要起辅酶作用；动植物生长激素则分别对动物细胞和植物细胞的生长、分裂起调节作用（2）pH调节控制细菌和放线菌的生长最适pH在中性或碱性范围（pH6.5-8.0）霉菌和酵母的最适生长pH为偏酸性（pH4-6）植物细胞生长的最适pH为5-6细胞发酵产酶的最适pH与生长最适pH往往有所不同。

细胞产酶的最适pH通常接近于该酶催化反应的最适pH。

Eg：发酵生产碱性蛋白酶的最适pH为碱性（pH8.5-9.0）生产中性蛋白酶的pH以中性或微酸性（ph6.0-7.0）为宜，而酸性条件（pH4-6）有利于酸性蛋白酶的产生。

（3）温度的调节控制有些细胞发酵产酶的最适温度与生长最适温度有所不同，而且往往低于生长最适温度。

这是由于在较低的温度条件下，可以提高酶所对应的mRNA的稳定，增加酶生物合成的延续时间，从而提高酶的产量。

枯草杆菌最适生长温度为34-37度，黑曲霉的最适生长温度为28-32度（4）溶解氧的调节调控细胞的生长、繁殖和生物合成过程需要大量能量，必须获得充足的氧气，发酵过程中尽量控制溶氧速率等于或稍高于好氧速率。

3、提高酶产量的措施（1）添加诱导物（只针对诱导酶的发酵生产），可分为：酶的作用底物、酶的反应产物、酶作用底物的类似物（异丙基-β-硫代半乳糖苷IPTG、蔗糖甘油单棕榈酸酯）（2）控制阻遏物的浓度是解除阻遏提高酶产量的有效措施解除分解代谢产物阻遏方法：①控制可利用的碳源浓度②添加一定量的环腺苷酸cAMP解除受代谢途径末端产物阻遏的方法：①控制末端产物的浓度的方法②对于非营养缺陷性菌株，可通过添加末端产物类似物的方法减少或者解除阻遏作用（3）添加便面活性剂：有离子型（对细胞有毒害作用，一般不能在酶的发酵生产中添加培养基中）和非离子型（常用）（4）添加产酶促进剂综合分析题：试通过所给实验现象，分析酶生物合成调控的特点（不知道怎么答。

）第四章1、细胞破碎的方法：指的是借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离的技术。

在酶生产中的应用：加压膜分离 1）微滤在酶的分离纯化过程中，可以通过微滤除去酶液中含有的微生物细胞等。

2）超滤是借助于超滤膜将不同大小的物质颗粒或分子分离的技术，主要用于分离病毒和各种生物大分子。

不仅用于酶的分离纯化，同时还能达到酶液浓缩的目的，特别适用于液体酶制剂的生产。

3）反渗透主要用于分离各种离子和小分子物质，在无离子水的制备、海水淡化等方面也广泛应用。

5、层析分离方法凝胶电泳的分类及其原理：聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶7、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。

1）差速离心适用于大小和密度相差较大的颗粒 2）密度梯度离心使沉降系数比较接近的物质得以分离 3）等密度梯度离心名词解释：沉淀分离：是通过改变某些条件或添加某种物质，使酶的溶解度降低，而从溶液中沉淀析出，与其他溶质分离的过程。

凝胶层析：是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不同而达到物质分离的一种层析技术。

凝胶电泳：是以各种具有网状结构的多孔凝胶作为支持体的电泳技术。

双水相萃取：利用溶质在互不相容的两相中的溶解度不同而达到分离目的。

超临界萃取：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达到分离的一种萃取技术。

（最常用的的超临界流体是co2）反胶束：将表面活性剂溶于非极性溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体。

电泳：带点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。

层析分离：利用混合液中各组分的物理化学性质的不同，使各组分以不同比例分布在两项中结晶是纯化分离的一种手段等电点聚焦电泳的目的是，测定酶的等电点及酶和其他蛋白质的分离第五章酶分子修饰第五章酶分子修饰名词解释：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，从而改变酶的催化特性的技术过程称为酶分子修饰。

2.大分子结合修饰：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的催化特性的方法。

3.肽链有限水解修饰：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，从而改变酶的催化特性的方法。

4.核苷酸剪切修饰：将酶分子肽链上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸，从而改变酶的催化特性的修饰方法。

问答题：试述酶分子修饰的作用。

通过酶分子修饰，可以使酶分子结构发生某些合理的改变，就有可能提高酶的催化效率、增强酶的稳定性、降低或消除酶的抗原性、改变酶的底物专一性等。

同时通过酶分子修饰，研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响，可以进一步探讨其结构与催化特性之间的关系，所以，酶分子修饰在酶学和酶工程研究方面具有重要的意义。

举例说明肽链有限水解修饰和核苷酸剪切修饰。

一肽链有限水解修饰：①用具有高度专一性的蛋白酶对某些酶原进行肽链有限水解修饰，从而显示出酶的催化活性或提高酶活力。

例如，胰蛋白酶原本来没有催化活性，当受到胰蛋白酶或肠激酶的修饰作用，从N端去一个六肽后，就显示胰蛋白酶的催化功能。

②有些酶的活性较低，通过酶分子主链修饰可以显著提高酶的催化活性。

例如，天冬氨酸酶通过胰蛋白酶修饰，从其羧基末端切除10个氨基酸残基的肽段，可以使天冬氨酸的催化效率提高5倍左右。

③采用适当的方法使酶分子的肽链在特定的位点断裂，其分子质量减少，就可以在基本保持酶活性的同时使酶的抗原性降低或消失。

例如，酵母的喜春化酶经肽链有限水解，除去由150个氨基酸残基组成的肽段后，酶活性仍然可以保持，抗原性却显著降低。

④酶蛋白的肽链有限水解修饰通常使用某些专一性较高的蛋白酶或肽酶作为修饰剂。

有时也可以采用其他方法使酶的主链部分水解，而达到修饰目的，例如，枯草杆菌中性蛋白酶经过EDTA处理后，再通过纯水或稀盐缓冲液透析，部分水解，得到仍然具有蛋白酶活性的小分子肽段，将其用作消炎剂使用时，不产生抗原性，表现出良好的治疗效果。

核苷酸链剪切修饰作用：某些RNA分子原本不具有催化活性，经过适当的修饰作用，在适当位置去除一部分核苷酸残基后，可以显示酶的催化活性，称为一种核酸类酶eg：四膜虫26SrRNA前体经过自我剪接作用形成成熟的26SrRNA，同时生成由414个核苷酸（nt）组成的线性间隔系列LIVS。

LIVS的5’端切除15nt后环化，开环后进行第二次环化，有失去4nt，最后开环得到一个在5’端失去19个核苷酸残基的多功能核酸类酶L-19IVS1、酶分子修饰作用：提高酶的催化效率、增强酶的稳定性、降低或消除酶的抗原性、改变酶的专一性、研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构像的影响，可以进一步探讨其结构与催化特性之间的关系2、金属离子置换修饰的方法：酶的分离纯化、除去原有的金属离子、加入置换离子作用：①阐明金属离子对酶催化作用的影响、②提高酶的催化效率、③增强酶的稳定性、④改变酶的动力学特性3、大分子结合修饰主要过程：修饰剂的选择→修饰剂的活化（常用大分子修饰剂：MPEG单氧基聚乙二醇）→修饰→分离作用：①提高酶的催化效率②增强酶的稳定性③降低或消除酶蛋白的抗原性（聚乙二醇）4、侧链基团修饰方法：氨基修饰、羧基修饰、巯基修饰、胍基修饰、酚基修饰、咪唑基修饰、吲哚基修饰、分子内交联修饰5、物理修饰：通过各种物理方法使酶分子的空间构像发生某些改变，从而改变酶的催化特性的方法6、氨基酸置换修饰的作用：①通过修饰可以提高酶的催化效率②增强酶的稳定性③使酶的专一性发生改变第六章酶、细胞、原生质体固定化名词解释1、酶的固定化：采用各种方法，将酶固定在水不溶性载体上，制备成固定化酶的过程2、固定化酶：指固定在一定载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶3、固定化细胞：指固定在载体上并在一定空间范围内进行生命活动的细胞4、酶传感器：是由固定化酶与能量转化器密切结合而成的传感装置，是生物传感器的一种5、原生质体：微生物细胞和植物细胞除去细胞壁后得到的由细胞膜包裹的细胞叫原生质体6、原生质体固定化：通过包埋固定化等方法，将原生质体固定在载体上制备固定化原生质体的过程叫原生质体的固定化7、固定化原生质体：固定在载体上并在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体填空+判断1、固定化酶的应用答：固定化酶在工业生产中的应用：①氨基酰化酶，用来拆分DL-乙酰氨基酸，连续生产L-氨基酸②葡萄糖异构酶，催化葡萄糖异构化生成果糖，用于连续生产果葡糖浆③天冬氨酰，将延胡索酸转化生产L-天冬氨酸④青霉素酰化酶，用于制造各种半合成青霉素和头孢菌素⑤β-半乳糖苷酶，水解乳中存在的乳糖，生成半乳糖和葡萄糖，用于制造低级乳糖固定化酶在酶传感器方面的应用：酶电极是由固定化酶与各种电极密切结合的传感装置2、固定化微生物细胞特点：①保持了细胞的完整结构和天然状态，可进行正常的生长繁殖②保持了细胞内原有的酶系。