酶工程期末复习

名词解释1、

1 DNA重排技术体外通过DNA连接酶的作用，将基因与载体DNA连接在一起形成重组DNA 的过程

2超临界萃取利用组分与杂质在超临界流体SCF中溶解度不同达到分离的一种萃取技术

3等电点结晶酶蛋白在其等电点时溶解度最小，可通过改变酶溶液的PH，是溶液接近或达到其等电点，煤业酶液即缓缓地达到过饱和而析出晶体。

4 发酵动力学是研究发酵过程中细胞生长速率、产物生长速率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科。发酵动力学主要包括细胞生长动力学、产物生成动力学（产酶动力学）和基质消耗动力学

5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

6 抗体酶催化酯水解反应的单克隆抗体

7 酶非水相催化酶在非水介质中的催化作用称为酶

8酶分子定向进化从一个或多个已经存在的亲本酶（天然的或者人为获得的）出发，经过基因的突变和重组，构建一个人工突变酶库，通过筛选最终获得预先期望的具有某些特性的进化酶

9 酶工程就是将酶、细胞或细胞器等置于特定的生物反应器中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。包括酶的生产、改造与应用

10 酶转换数又称分子活性，或摩尔催化活性。表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心或每个分子酶所能转化的底物分子数，是酶催化效率的一个指标。

简答

1 固定化细胞发酵有哪些优点？

1）使用固定化细胞省去了酶的分离过程，可显著降低生产成本。2）固定化细胞为多酶系统，无需辅因子再生。3）固定化细胞对不利环境的耐受性增加，细胞可重复利用，简化了细胞培养过程。4）增加了酶的稳定性。

3 简述酶非水相催化反应的类型及特点？

一、有机介质的酶催化适用范围:底物或产物或其一为疏水性物质的酶催会作用。特性:酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性等有所改变；二、气相介质的酶催化特性：气体介质密度低，扩散容易；与在水相中明显不同；；三、超临界流体介质中的酶催化由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关，因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。

与常用的有机溶剂相比，超临界流体还是一种环境友好的溶剂。要求：超临界流体对酶结构无破坏；具良好化学稳定性；温度不可太高太低；压力不可太高；易获得等。常用的超临界流体有：CO2, SO2 C2H4, C2H6 C3H8 C4H10 等。；

四、离子液介质中的酶催化离子液是有机阳离子、有机阴离子在室温下呈液态低熔点盐类，挥发性好，稳定性好；特性：酶在其中有良好的稳定性、区域选择性、立体选择性、键选择性

4简述有机介质中酶催化反应的影响因素及其控制？

因素主要有酶（1酶具不同结构和特性，同一种酶由于来源、处理法不同特性亦有差别；2、酶反应速度与酶浓度成正比；3、另注意酶的稳定性、底物专一性,对映体选择性、区域选择性、键选择性等）、底物、（1、有机剂与水中酶的底物专一性不同；2、底物浓度对酶催化速度有明显的影响；3、有机介质中要考虑底物在有机溶剂和必需水层中的分配情况；

4、有些底物高浓度会对反应产生不利影响。）有机溶剂种类（有机剂的极性要选择恰当：极性过强,夺取较多酶表面水分子,使疏水性底物溶解度降低;

极性过弱,底物难以进入必需水层;）、水含量（1、最适水含量随溶剂极性增大（lgP减小）而增大；2、水活度变化不大，故更确切反应水的影响，一般在0.5-0.6。）温度（1、微水有机介质中含水量低，酶的热稳定性增强，其最适温度高于水溶液中催化的最适温度；

2、温度低，酶的立体选择性高。）、pH值和离子强度等（酶在有机介质中的最适PH值通常与在水溶液中催化的最适pH相同或接近；加有机相缓冲液可对有机介质中酶反应的pH调节5酶在非水相中有哪些特点？

答；1酶的热稳定性提高。2酶的催化活性有所降低。3水解酶可以在非水介质中催化水解反应的逆反应。4非极性底物或者产物的溶解度增加。5酶的底物特异性和选择性有所改变。6酶在有机介质中与在水溶液中的特性有何改变？

答1 底物专一性：酶在水溶液中进行催化反应时，具有高度的专一性或底物特异性。在有机介质中，由于酶分子活性中心的结合部位与底物之间的结合状态发生了变化，使酶的底物特异性发生改变。（2）对映体选择性由于介质的特异性改变引起酶的对映体选择性发生改变，酶在水溶液中催化的立体选择性强，而在疏水性强的有机介质中，酶的立体选择性差。(3）区域选择性：酶能够选择底物分子中某一区域的基因优先进行反应。(4）健的选择性：在有机介质中，当同一底物分子中有两种以上的化学键都可以与酶反应时，酶对其中一种化学键优先进行反应(5)热稳定性：在有机介质中热稳定性比在水溶液中好，因为含水量低的有机介质缺少引起酶分子。

7 为什么SDS凝胶电泳会不受蛋白质分子所带电荷及分子形状的干扰？

SDS是一种阴离子去污剂，带有大量负电荷，与蛋白质结合后使蛋白质所带负电荷大大超过了天然蛋白质原有的负电荷，因而消除或掩盖了不同种类蛋白质间原有电荷的差异。

SDS破坏蛋白质氢键、疏水键，巯基乙醇使二硫键打开，引起蛋白质构象改变，使蛋白质－SDS复合物形状近似椭圆形，短轴相同（1.8nm），长轴与蛋白质分子量成正比。

因此，蛋白质—SDS复合物在凝胶中的迁移率不受蛋白质原有电荷和形状的影响，只与椭圆棒长度（蛋白质分子量）有关

8为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？

原因：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。可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，课进行连续化，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。

9选择酶反应器的主要依据有哪些？

1酶的应用形式2酶的反应动力学性质3底物和产物的理化性质

要求：结构简单、操作方便、易于维护和清洗、可适用于多种酶的催化反应、制造成本和运行成本较低

一何为固定化酶？固定化酶的特性与游离酶的比较有哪些改变？

答；固定化酶是指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶固定化酶既保持了酶的催化功能，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率，增强稳定性，可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等显著优点。

1固定化酶的稳定性一般比游离酶的稳定性好，主要表现在，对热稳定性提高，可以耐受较高的温度，保存稳定性好，可以在一定条件下保存较长时间。对蛋白酶的抵抗性增强，不易被蛋白酶水解。对变性剂耐受性提高，在尿素、有机溶剂和盐酸胍等蛋白质变性剂的作用下，仍可以保留较高的酶活性等。2固定化酶的最适作用温度一般与游离酶差不多，活化

能也变化不大，但也有些固定化酶的最适温度与游离酶比较会有较明显的变化。3酶经过固定化后，其作用的最适PH往往会发生一些变化。4固定化酶的第五特异性与游离酶比较可能有些不同，其变化余底物相对分子质量的大小有一定关系。对于那些作用于低分子底物的酶，固定化前后的第五特异性没有明显改变。而对于那些可作用于大分子底物，又可作用于小分子底物的酶而言，固定化酶的底物特异性往往会发生变化。

二酶生物合成的模式有哪些？阐述理想的酶合成模式。

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 .

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

中期合成型该类型的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

滞后合成型此类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。

理想的合成模式在酶的发酵生产中，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。因为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。

三在酶发酵生产过程中，为了提高酶的产率，可以采取哪些措施？

答案一 1.添加诱导物对于诱导酶的发酵生产，在发酵过程中的某个适宜的时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高酶的产量。诱导物一般可以分为3类酶的作用底物酶的催化反应产物作用底物的类似物 2.控制阻遏物浓度阻遏作用根据机理不同，可分为：产物阻遏和分解代谢物阻遏两种为了减少或者解除分解代谢物阻遏作用，应当控制培养基中葡萄糖等容易利用的碳源的浓度。对于受代谢途径末端产物阻遏的酶，可以通过控制末端产物的浓度的方法使阻遏解除。 3.添加表面活性剂表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。4.添加产酶促进剂在酶的发酵生产过程中，添加适宜的产酶促进剂，往往可以显著提高酶的产量答案二答：在酶的发酵生产过程中，要使酶的产率提高，必须采取一系列的措施，主要的有：（1）使用优良的产酶细胞：通过筛选、诱变、原生质体融合、基因重组、定向进化等手段，获得生长快、产率高、稳定性好的产酶细胞。（2）使用优良的发酵生产设备：通过精心设计或者选择使用高产、低耗的发酵罐等发酵生产设备。

（3）采用先进的跟李纯化技术和设备：采用操作简便、收得率高的分离化技术设备，以达到高产丰收的效果。（4）控制好工艺条件：在发酵过程中，要根据菌种特性，确定培养基和发酵工艺条件，进行工艺优化，并根据需要和变化的情况及时加以调节控制。（5）此外还可以采取某些行之有效地措施，诸如添加诱导物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂等。

计算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120 200 2.5

硫酸铵沉淀 5 810 1.5

（1）起始总活力：200120＝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）

（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

简答2发酵罐简图