酶工程 期末试题及答案完整版 天津农学院

一、名词解释1 酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程2 酶的改性：通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。

3 酶的专一性：指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。

4 酶活力：在一定条件下，酶所催化的反应初速度。

5 酶的催化反应速度：用单位时间内第五代减少量或产物的增加量表示，即V = -dS/dt=dP/dt6 酶活力单位：在特定条件下，每1min催化1ｕmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，这个单位称为国际单位（IU）。

7 组成型酶：有的酶在细胞中的量比较恒定，环境因素对这些酶合成速率影响不大8 细胞生长动力学：主要研究发酵过程中细胞生长速率以及各种因素对细胞生长速率的影响规律。

9 固定化细胞：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。

10 酶的提取与分离纯化：将酶从细胞或其他含酶原料中提取出来，在与杂质分开，而获得所要求的酶制品的技术过程。

11 盐析沉淀法：简称盐析法，利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。

12 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相中。

13 吸附层析：利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中各组分分离的层析方法。

14 分配层析：利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离的层析方法。

15 离子交换层析：利用离子交换剂上的可解离基因（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的一种层析分离方法。

16 电泳：带电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17 酶分子修饰：通过各种方法使酶分子结构发生某些改变，从而改变酶的催化特性的技术过程。

18 氨基酸置换修饰：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称为氨基酸置换修饰。

19 定点突变技术：氨基酸置换修饰和核苷酸置换修饰的常用方法，也是蛋白质工程的常用技术。

20 酶的固定化：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。

21 酶的非水相催化：酶在非水介质中的催化作用。

22 有机介质中的酶催化：酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。

23 DNA重排技术：又称DNA改组技术，是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。

二、填空1 酶是生物催化剂，与非酶催化剂相比具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等显著特点2 将蛋白类酶分为六大类氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶或合成酶。

3 一般来说，优良产酶的微生物应当具备酶的产量高、产酶稳定性好、容易培养和管理、利于酶的分离纯化、安全可靠、无毒性等。

4 研究结果表明，原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节。

5 转录水平的调节又称基因的调节。

这种调节理论最早是由雅各和莫诺德于1960年提出的操纵子学说来阐明的。

6 转录水平的调节主要有3种模式，即分解代谢物阻遏作用、酶合成的诱导作用、酶合成的反馈阻遏作用。

7 细胞破碎方法可分为机械破碎法、物理破碎法、化学破碎法、酶促破碎法。

8 酶可以采用不同的层析方法进行分离纯化，常用的有吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析。

9 将酶和含酶菌体或菌体碎片固定化的方法很多，主要有吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法。

10 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。

三、简答题1 为什么酶催化作用的效率高？答：因为酶可以使反应所需的活化能显著降低。

底物分子要发生反应，就要吸收活化能成为活化分子，然后发生有效碰撞形成产物。

酶可以使反应所需的活化能显著降低，比非酶催化反应所需的活化能低得多，所以酶催化作用的效率高。

2 影响酶催化作用的因素有哪些？答：①底物浓度：酶催化反应速度与底物浓度成正比，当底物浓度达到一定数值时，逐步趋于平衡②酶浓度：酶催化反应速度与酶浓度成正比③温度：每一种酶都有特异性最适温度，在适宜温度内反应才能进行，在最适温度下反应速度最大④PH：每一种酶都有特异性最适pH，在适宜pH内反应才能进行，在最适pH下反应速度最大⑤激活剂：增加酶的催化活性或使酶的催化活性显示出来⑥抑制剂：使酶的催化活性降低或丧失，分为可逆性和不可逆性3 酶的生产方法有哪些？（填空也有可能）答：①提取分离法：采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物的组织、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来，再进行分离纯化的技术过程。

②生物合成法：利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程。

③化学合成法：进行酶的人工合成和改造4 简述转录起始阶段的主要过程？答：（1）全酶的形成：核心酶与6因子结合成全酶（2）酶与模板结合：全酶与模板DNA结合生成不稳定的复合物，全酶可沿着模板DNA移动，寻找识别为点。

（3）酶与启动基因结合：全酶与模板DNA的启动基因结合生成酶与启动基因的复合物。

（4）模板DNA局部变性：DNA的双螺旋部分解链。

（5）转录开始：全酶移至转录起点，生成稳定的酶-DNA复合物，按照碱基互补原则结合进第一个核苷三磷酸，转录正式开始，6因子释放出来。

5 简述肽链合成的起始步骤有哪些？答：①30 S亚基与起始因子IF3结合。

②30 S亚基与m RNA结合，形成30 S-IF3-m RNA 复合物③fMet-t RNA F与起始因子IF2以及GTP结合，生成fMet-tRNA F-IF2-GTP。

④在起始因子的参与下，fMet-tRNA F-IF2-GTP与30 S-IF3-m RNA结合生成30 S起始复合物。

在此30 S起始复合物中，fMet-t RNA F上的反密码子正好与mRNA上的起始密码子AUG结合⑤50 S亚基与上述30 S起始复合物结合，形成完整的70 S核糖体。

同时放出IF1、IF2、IF3，并使GTP水解生成GDP和Pi。

在此70 S核糖体形成时，fMet-tRNA F 位于70S核糖体的“P”位，而它的“A”位是空位。

6 酶生物合成的模式有哪几种？答：①同步合成型：酶的生物合成与细胞生长同步进行②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③中期合成型：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后，酶的生物合成也随之停止④滞后合成型：酶在细胞生长一段时间或者进入进入平衡期后才开始其生物合成并大量累积。

7 培养基的基本成分有哪几种？（可能填空）答：①碳源：能够为细胞提供碳素化合物的营养物质。

②氮源：为细胞提供氮元素的营养物质。

③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、氧化还原电位和渗透压起调节作用。

④生长因子：细胞生长繁殖所必须的微量有机化合物，主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等。

8 调节溶解氧的方法主要有哪几种？答：（1）调节通气量：增大通气量可以提高溶氧率（2）调节氧的分压：提高氧的分压，可以增加氧的溶解度（3）调节气液接触时间：气液两相的接触时间延长，可以使氧气有更多的时间溶解在培养基中（4）调节气液接触面积：增大两相接触面积可提高（5）改变培养液的性质：通过改变培养液的组分或浓度等方法可以降低培养液粘度，以提高溶氧率。

9 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影响？答：在蛋白质溶液中加入SDS和巯基乙醇后，巯基乙醇能使蛋白质分子中的二硫键还原；SDS能使蛋白质分子的氢键、疏水键打开，与蛋白质分子结合形成蛋白质-SDS 复合物，复合物由于SDS而带负电，掩盖了不同蛋白质之间原来电荷的差别。

此外，SDS与蛋白质结合后引起蛋白质构象变化，变成长椭圆形，长轴的长度则为蛋白质的相对分子质量成正比。

为此，蛋白质-SDS复合物在凝胶电泳中的迁移率只决定于蛋白质的相对分子质量。

10 大分子结合修饰的方法有哪几种？答：①修饰剂的选择：根据酶分子的结构和修饰剂的特性选择适宜的水溶性大分子。

②修饰剂的活化：作为修饰剂使用的水溶性大分子含有的集团往往不能直接与酶分子的基团进行反应而结合在一起，在使用之前要活化。

③修饰：使修饰的活化集团与酶分子的某侧脸集团以共价键结合，对酶分子进行修饰。

④分离：将具有不同修饰度的酶分子分开，获取较好修饰效果的修饰酶。

12 简述固定化酶的应用（举一例）答：固定化酶在工业生产中的应用：植酸酶：植酸酶可以催化植酸水解生成肌醇和磷酸，固定化植酸酶已经进行工业化生产，广泛用于饲料工业，是饲料中的植酸水解，以减少禽畜粪便中的植酸造成环境的磷污染11 简述固定化酶的特性。

答：（1）稳定性：固定化酶的稳定性一般比游离酶的稳定性好，热的稳定性高，保存稳定性好，对蛋白酶的抵抗性增强，对变性剂的耐受性提高，在某些变性剂的作用下仍可保留较高的酶活力（2）最适温度：固定化酶最适作用温度一般与游离酶差不多，活化能也变化不大。

（3）最适PH：酶经过固定化后，受到载体性质和产物性质的影响。

（4）底物特异性：固定化酶的底物特异性与游离酶比较可能有些不同，其变化与底物分子质量的大小有一定关系。

植酸+水========肌醇+磷酸植酸酶12 水对有机介质中酶催化的影响有哪些？答：（1）水对酶分子空间构象的影响：酶分子只有在空间构象完整的状态下，才具有催化功能（2）水对酶催化反应速率的影响：有机介质中水的含量对酶催化反应速率有显著影响（3）水活度：作为参数来研究有机介质中水对酶催化作用的影响。

13 简述酶在有机介质中的催化特性有哪些？ 答：（1）底物专一性（2）对映体选择性：酶在对称的外消旋化合物中识别一种异构体的能力大小的指标（3）区域选择性：酶能够选择底物分子中某一区域的基团优先进行反应（4）键选择性：在同一个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：比在水溶液中的热稳定性更好（6）PH 特性：与酶在水溶液中反应的最适PH 接近或者相同。

14简述微生物发酵的一般工艺流程14 简述酶定向进化的基本过程？保存细胞 细胞扩大培养固定化细胞 原生质体 固定化原生质体发酵培养基 预培养 无菌空气分离纯化 酶 细胞活化酶基因随机突变 构建突变基因文库筛选 正突变基因进化酶负突变基因 反复进行。