酶工程试题

酶工程试题
一、名词解释
1.固定化酶
采用各种方法，将酶固定在水不溶性的载体上，制备成固定化酶的过程称为酶的固定化。

固定在载体上，并在一定的范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。

2.酶反应器
用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。

3.模拟酶
利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单，但具有催化作用的非蛋白质分子叫做模拟酶
4.抗体酶
又叫做催化抗体，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物，是一类具有催化活力的免疫球蛋白，其可变区赋予了酶的属性
5.印迹酶
以一种分子充当模板，其周围用聚合物交联，当模板分子除去后，聚合物就留下了与此分子相匹配的空穴，若构建合适，这种聚合物就像锁一样，对钥匙具有选择性识别作用。

这种技术称为分子印迹，该技术的酶产物称为印迹酶。

6.融合酶
将两个或者多个酶分子组合在一起形成的融合蛋白
7.定点突变
只在基因的特定位点引入突变，通过取代、插入或者删除已知DNA序列中特定的核苷酸序列来改变酶蛋白结构中某个或某些特定的氨基酸，以此来提高酶对底物的亲和力，增强酶的专一性等。

8.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，将对于维持酶活性所必需的最低水量为必需水，由于其与酶分子的结合十分紧密，又称结合水。

9.酶传感器
以酶作为分子识别元件上的敏感材料，同各种不同的转换器结合所构成的一类生物传感器。

10.酶的必需基团和活性中心
酶的必需基团是指酶分子中与酶的活性密切相关的基团，酶的活性中心是指与底物结合并催化反应的场所。

二、填空题
1.酶根据主要组分的不同可以分为：蛋白类酶和核酸类酶两大类，根据酶的
作用的底物和催化反应的类型进行分类可以分为：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶（连接酶）。

（写出4种即可）
2.酶的活力是酶催化速度的度量指标，酶的比活力是酶纯度的度量指标，酶
转换数是酶催化效率的度量指标。

3.酶的生产方法有：提取分离法生产，发酵法生产，化学合成法生产，生
物合成法生产。

4.酶反应器类型有：搅拌罐式反应器，填充床式反应器，流化床反应器，鼓
泡式反应器，膜反应器，喷射式反应器。

（写出3种即可）
5.可逆抑制作用可分为＿竞争性抑制作用、＿非竞争性抑制作用＿和＿反竞争
性抑制作用。

6.非竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm降低，米氏常数Km不变。

7.细胞破碎的主要方法有：机械破碎，物理破碎，＿化学破碎＿和＿酶促破
碎＿。

8.酶的提取方法主要有：盐溶液提取，酸溶液提取，碱溶液提取和＿有机
溶剂提取＿。

9.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。

10.求Km最常用的方法是双倒数作图法。

三、判断题
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、简答题
1.简述酶催化的特性。

酶是生物催化剂，除了具有化学催化剂降低反应活化能加快反应速率不改变反应平衡点等共同特性外还具有以下特性：
1)催化活性易受外界条件影响，对温度、酸碱性、重金属盐等条件敏感。

2)高效性，酶的催化活性通常要比化学催化剂高很多。

3)专一性一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某类的反应，
对其他底物和反应无催化效应。

4)催化活性可调控性，生物体内化学反应和酶种类繁多，但酶活性是可
以受到调控的，其调控的方式也很多。

5)反应条件温和性，酶一般是生物体内的蛋白质或核酸类物质，由于生
物体内环境稳定且较为稳定，因此酶的催化条件也具有温和性。

2.固定化方法有哪几种？并简述各自的机理。

固定化酶和游离酶相比有哪些优缺点？
固定化的方法包括：吸附法、耦联法、交联法、包埋法等。

吸附法：通过氢键、疏水键、电子亲和力等物理作用力将酶固定于不溶性载体上得到固定化酶。

耦联法：选择一种合适的不溶性载体使它与酶分子上的某些非必须的游离基团发生反应，通过共价键或离子键使二者连接起来形成固定化酶。

交联法：使用某种
双功能或多功能试剂使酶与酶或细胞与细胞之间和多功能试剂间形成共价键得到三向的交联网架结构得到固定化酶。

包埋法：利用多孔性载体，通过网格包埋或微囊包埋过程不经化学反应与化学修饰方法将酶包埋在载体内部得到固定化酶。

固定化酶和水溶性酶比较具有以下优点：
1)极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶残留，简化了提纯工艺
2)可以在较长时间内反复使用，有利于工艺的连续化、管道化。

3)酶反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化和微电脑化。

4)在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。

5)较能适应于多酶反应。

6)酶的使用效率提高，产物得率提高，产品质量有保障，成本低等。

固定化酶也存在一些缺点：
1)酶固定化酶的活力有所损失。

同时也增加了固定化的成本，使工厂开始投资大。

2)固定化效率低，比较适应水溶性底物和小分子底物。

3)与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离后，才能固定化等。

3.酶分子修饰的方法有哪些？酶分子修饰的目的是什么？
酶分子修饰的方法多种多样，主要有：金属离子置换修饰、大分子结合修饰、肽链有限水解修饰、酶蛋白侧链基团修饰、氨基酸置换修饰、核苷酸链剪切或置换修饰、物理修饰、基因水平的修饰等。

酶分子修饰的目的是：提高酶活力、改进酶的稳定性、允许酶在一个变化的环境中起作用、改变酶催化的最适pH或温度、改变酶的特异性、改变酶催化反应类型、提高催化过程的反应速率等。

4.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。

酶蛋白的分离纯化方法主要有：沉淀法、层析法、电泳法、离心法、过滤与膜分离法、萃取法等。

沉淀法的原理是通过改变某些条件，使溶液中某些溶质的溶解度降低，从而使其从溶液中沉淀析出，达到与其他溶质分离的目的，是酶蛋白分离纯化中最常用的的方法，主要有盐析法、共沉淀法、等电点法、有机溶剂法、热处理法等。

层析法的分离原理是利用混合物中各组分的物理性质（分子大小形状、极性、亲和力、分配系数等）的不同，使各组分在层析流动相和固定相中分布程度不同而达到分离。

生产中常用的层析方法有吸附层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、层析聚焦、高效液相层析等。

电泳法的原理是利用不同蛋白与酶蛋白自身带电情况和分子量等性质不同，在稳定电场中向着与自身所带电荷相反的电极以不同速率移动的方法达到分离纯化目的，常用的电泳技术有纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳和等电点聚焦电泳等。

5.双水相萃取、超临界流体萃取、反胶团萃取的原理各是什么？
双水相萃取的原理是利用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后可形成各种不相溶的两相，借助溶质在两相中分配系数的差异进行萃取分离的。

超临界流体萃取的原理是超临界流体由于处于两相间的临界态具有很高的扩散系数、很低的粘度以及液体近似的密度，利用欲分离物质与杂质在超临界流体中溶解度不同而实现分离的。

反胶束萃取的原理是利用表面活性剂分散于连续有机相中形成纳米尺度的聚焦体，聚焦体内部为包裹的亲水相外部为疏水有机相，借助欲分离物质的扩散作用与在有机相与水相两相中溶解度的不同实现分离的。

6.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120200 2.5
硫酸铵沉淀5810 1.5
起始总活力：200×120＝24000（单位）
起始比活力：200÷2.5＝80（单位/毫克蛋白氮）
纯化后总活力810×5＝4050（单位）
纯化后比活力810÷1.5＝540（单位/毫克蛋白氮）
产率（百分产量）：4050÷24000＝17％
纯化倍数：540÷80=6.75。