酶工程复习资料
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1。
酶生物合成的模式有哪些?哪一种模式较为适合生产的需要?对于其他的合成模式,应如何调节发酵的条件以使其更为趋近于最佳的模式?酶生物合成的模式·同步合成型·延续合成型·中期合成型·滞后合成型概念:酶的合成与细胞生长同步进行.当细胞进入对数生长期,酶大量产生,细胞生长进入稳定期后,酶的合成随之停止.特点:属于这种类型的酶,其生物合成可以诱导,但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏作用。
概念:酶的合成伴随着细胞的生长而开始,但在细胞生长进入平衡之后,酶还可以延续合成较长的一段时间.特点:这种类型的酶可受诱导但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏,其对应的mRNA是相当稳定的.概念:酶的合成在细胞生长一段时间以后开始,而在细胞进入平衡期后,酶的合成也随着停止。
特点:酶的合成受到反馈阻遏,而且其所对应的mRNA 是不稳定的.概念:只有当细胞生长进入平衡期后,酶才开始合成并大量积累。
特点:酶的合成受到分解代谢物阻遏作用。
在酶工程生产中为了提高酶的生产率,延长酶的发酵生产周期,酶最理想的生物合成模式应为部分生长偶联型(延续合成型),因为这类酶在发酵过程中没有明显的生长期和产酶区的区别,随细胞生长即有酶的产生,直到细胞生长进入平衡期之后酶还可以合成。
对于其他型的酶,要提高酶产率,可以再细胞选育上,工艺条件等方面加以条件控制。
对于同步合成型的酶,可以采用适当的生产工艺,如降低发酵温度以尽量提高其对应的mRNA的稳定性;对于滞后合成型的酶,在发酵过程中应设法尽量减少甚至借出分解代谢物阻遏,使酶的合成提早开始,控制葡萄糖等易利用碳源,添加一定量的cAMP;对于中期合成型的酶,则要在提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行.控制末端产物浓度,添加末端产物类似物2。
试以基因调节控制理论说明酶生物合成的分解代谢物阻遏作用、诱导作用及反馈阻遏作用的原理。
-—-操纵子学说是指容易利用的碳源阻遏某些酶(主要是诱导酶)生物合成的现象是指加进某种物质,使酶的生物合成开始或加速进行的过程是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的合成受阻的过程是指在放射免疫测定的基础上发展起来的一种分析方法,它是将酶作为标记物质,使之和抗原(或抗体)结合形成酶与抗原(或抗体)复合物,然后再根据待测抗体(或抗原)与复合物专一且定量的结合关系,通过测定与待测抗体(或抗原)结合的酶的活力,从而计算出待测抗体(或抗原)的量。
酶工程考试复习题及答案

酶工程考试复习题及答案一、名词解释题1.酶活力:是指酶催化一定化学反应的能力。
酶活力的大小可用在一定条件下,酶催化某一化学反应的速度来表示,酶催化反应速度愈大,酶活力愈高,反之活力愈低。
2.酶的专一性:是指一种酶只能对一种底物或一类底物起催化作用,对其他底物无催化作用的性质,一般又可分为绝对专一性和相对专一性。
3.酶的转换数:是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数,即是每摩尔酶每分钟催化底物转变为产物的摩尔数,是酶的一个指标。
4.酶的发酵生产:是指通过对某些特定微生物进行发酵培养后,利用微生物生长发酵过程中特定的代谢反应生成生产所需要的酶,最后通过提取纯化过程得到酶制剂的过程称为酶的发酵生产。
5.酶的反馈阻遏:6.细胞破碎:是指利用机械、物理、化学、酶解等方法,使目标细胞的细胞膜或细胞壁得以破坏,细胞中的目标产物得以选择性或全部释放便于后续收集和分离的过程称为细胞破碎。
7.酶的提取: 是指在一定的条件下,用适当的溶剂处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂中的过程,也称作酶的抽提,是酶分离纯化过程常用的手段之一。
8.沉淀分离:是通过改变某些条件,使溶液中某种溶质的溶解度降低,从溶液中沉淀析出,而与其他溶质分离的方法,常用语酶的初步提取与分离。
9.层析分离: 亦称色谱分离,是一种利用混合物中各组分的物理化学性质的差别,使各组分以不同程度分布在两个相中,其中一个相为固定的(称为固定相),另一个相则流过此固定相(称为流动相)并使各组分由于与固定相和流动相作用力的不同以不同速度移动,从而达到分离的物理分离方法。
10.凝胶层析: 又称为凝胶过滤,分子排阻层析,分子筛层析等。
是指以各种多孔凝胶为固定相,在流动相冲洗过程中混合物中所含各种组分的相对分子质量和分子大小不同,在固定相凝胶微孔中移动的距离不同,从而依次从层析柱中分离出来,达到物质分离的一种层析技术。
11.亲和层析: 是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,将混合物装入层析柱中利用流动相的冲洗作用和目标分子与固定相配基亲和作用力不同而使生物分子分离纯化的技术。
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酶工程复习资料名词解释1、酶反应器:用于酶进行催化反应的容器和附属设备2、pH记忆:3、产物阻遏作用:又称酶生物合成的反馈阻遏作用,是指酶催化反应的产物或代谢途径末端的产物使该酶的生物合成受到阻遏现象。
4.1酶的延续合成型: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时间的生物合成模式。
4.2同步合成型:是指酶的生物合成与细菌生长同步进行的一种酶生物合成模式。
4.3中期合成型:酶在细胞生长一段时间后才开始合成,细胞进入生长平衡期后,酶的生物合成也随之停止。
4.4滞后合成型:酶是在细胞进入生长平衡期后才开始生物合成并大量积累,5、固定化细胞——固定在载体上,并在一定空间范围内进行生命活动的细胞。
6、电场膜分离——是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。
在电场作用下,小分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动,透过半透膜,而达到分离的目的。
7、催化周期:酶进行一次催化所需的时间。
8、固定化酶:固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。
9、抗体酶:抗体酶又称为催化性抗体,是一类具有催化功能的抗体10、立体异构专一性:当酶作用的底物含有不对称碳原子时,酶只能作用于异构体的一种,这种绝对专一性称为立体异构专一性。
11、微滤:又称为孔过滤,微滤介质截留的物质颗粒直径为0.2-2um,主要用于细菌、灰尘等光学显微镜可看到的颗粒物质的分离。
12、酶的比活力:是一个纯度指标,指特定条件下,单位质量的蛋白质或RNA所具有的酶活。
13、膜反应器:是将酶的催化反应和半透膜的分离作用组合在一起的反应器。
14、酶电极:是由固定化酶与各种电极密切结合的传感装置。
15、氨基酸置换修饰:将酶分子上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸的修饰方法。
16、盐析沉淀法:是利用不同蛋白质在不同盐溶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。
酶工程课程复习要点

4. 固定化细胞、固定化原生质体发酵产酶的特点;
5. 植物细胞的特点,植物细胞培养酶的具体过程及操作要点 6. 动物细胞的特点,动物细胞培养的一般过程及其特殊性,动 物细胞的器壁依赖性,动物细胞培养的培养基和培养条件特 点; 7. 蛋白类酶的提取过程,适用于酶蛋白分离的各种提取方法之 分离原理等。如何保持分离过程中酶的活性?
8. 酶的改造方法:物理、化学、生物和人工模拟方法 9. 酶分子修饰的主要方法和酶修饰的三种作用; 10. 大分子结合修饰(PEG修饰)、侧链基团修饰、氨基酸置 换修饰等的原理和一般过程; 11. 酶的生物法改造(定点突变和定向进化):酶定向进化的
基本概念及过程,基因突变方法,筛选的方法
12. 酶的固定化方法及其特点比较,主要是四种基本固定化方 法的特点及其比较;酶固定化的优势与性质变化(活性、稳 定性和连续使用)
13.细胞固定化方法及其应用特点(吸附和包埋法); 14. 酶的人工模拟概况,抗体酶的概念和基本制备过程 15. 非水相酶促反应的种类(有机相、超临界流体、气相、离 子液体等) 16. 水和溶剂对酶促反应的影响:必须水概念、水含量的控制、
溶剂极性系数、溶剂的选择等;酶在有机溶剂中的催化特性
变化; 17. 酶反应器的类型(按照操作方式、酶的使用形式分类)和 混合方式、特点及选择,酶反应器的选择方法,酶反应器的 设计主要步骤。 18. 酶的应用:结合具体内容进行归纳。
5、植物细胞培养需要无机盐吗?请简述培养基中无机盐的配置方法;
6、植物细胞生长需要光照,请根据不同培养方式给出光照的实现方式; 7、何为动物细胞的锚地依赖性,培养过程中如何克服锚地依赖性的影响;
酶工程复习要点

1、酶的催化作用特点:具有专一性,催化效率高和反应条件温和等显著特点。
2、酶研究的两个方向:理论研究方向和应用研究方向。
理论研究方向:酶的理化性质、催化性质、催化机制等。
应用研究:促进了酶工程的形成。
3、酶工程的定义:利用酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器,借助于酶的催化作用,通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。
4、酶工程的应用范围:①对生物资源中天然酶的开发和生产②自然酶的分离纯化与鉴定技术③酶的固定化技术④酶反应器的研制与应用⑤与其它生物技术领域的交叉与渗透。
5、酶工程的组成:①酶的发酵生产②酶的分离纯化③酶分子修饰④酶和细胞固定化⑤酶反应器和酶的应用等方面。
6、酶工程的主要任务:通过预先设计,经过人工操作控制而获得大量所需的酶,并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。
8、酶的分类:第1类,氧化还原酶;第2类,转移酶;第3类,水解酶;第4类,裂合酶;第5类,异构酶;第6类,合成酶;第7类,核酸类酶。
9、酶的作用机制:酶的催化机理可能与几种因素有关:酶与底物结合时,两者构象的改变使它们互相契合,底物分子适当地向酶分子活性中心靠近,并且趋向于酶的催化部位,使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高,并使底物分子发生扭曲,易于断裂。
在另一些情况中,可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高,如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物——共价的ES中间物,这种ES中间物又可迅速地分解成产物,又如酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。
10、酶的催化能力:酶仅能改变化学反应的速度,并不不能改变化学反应的平衡点。
酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢,当有蛋白酶存在时,这个反应则进行得十分迅速,可降低反应的活化能。
在一个化学反应体系中,反应开始时,反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”,在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量,高出的这一部分能量称为活化能,使这些分子进入“过渡态”,这时就能形成或打破一些化学键,形成新的物质——产物(P)。
酶工程 复习资料

第一章绪论1.何谓酶工程,试述其主要内容和任务。
酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶工程的主要内容包括:微生物细胞发酵产酶,动植物细胞培养产酶,酶的提取与分离纯化,酶分子修饰,酶、细胞、原生质体固定化,酶非水相催化,酶定向进化,酶反应器和酶的应用等。
酶工程的主要任务是经过预先设计,通过人工操作获得人们所需的酶,并通过各种方法使酶的催化特性得以改进,充分发挥其催化功能。
2.酶有哪些显著的催化特性?酶是生物催化剂,与非酶催化剂相比,具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。
3.简述影响酶催化作用的主要因素。
酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。
5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。
酶活力单位:在特定条件下(温度可采用25℃,pH等条件均采用最适条件),每1min催化1μmol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)。
在特定条件下,每秒催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特(kat)酶活力的测定方法:振荡测定法,酶柱测定法,连续测定法,固定化酶的比活力测定,酶结合效率与酶活力回收率的测定,相对酶活力的测定。
或者测定方法:化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.酶的发展历史:4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。
3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。
1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。
19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。
1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说,推导出米氏方程。
1926年——萨姆纳得到脲酶结晶,并证明它具有蛋白质的性质。
1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。
1982年——切克发现核酸类酶。
1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。
酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。
相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程:酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。
酶工程复习

酶工程复习一、名词解释1、诱导与阻遏:诱导是加进某种物质,使酶的生物合成开始或加速进行的过程。
阻遏是容易利用的碳源的分解代谢的产物阻遏某些酶(主要是诱导酶)生物合成的现象。
2、最适生长温度与最适生产温度:最适生长温度是在该温度下,微生物细胞的生长速率最大。
最适产酶温度低于最适生长温度,在较低温度下,提高酶的稳定性,延长细胞产酶时间。
3、生长因子:细胞生长繁殖不可缺少的微量有机化合物,如aa, 嘌呤,嘧啶,激素4、等电点沉淀利用两性电解质在等电点时溶解度最低,以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性,通过调节溶液的pH值,使酶或杂质沉淀析出,从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀。
5、盐析沉淀是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特点,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。
6、酶分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
7、分子内交联修饰:含有双功能基团的化合物(双功能试剂)如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等,可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联,从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。
8、酶的有限水解修饰: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,从而改变酶的特性和功能的方法,称为肽链有限水解修饰。
9、酶的定点突变技术:定点突变技术是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的的操作技术。
10、侧链基团修饰:采用一定的方法(一般为化学法)使酶分子的侧链基团发生改变,从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰。
11、抗体酶(Catalytic antibody) ,又称催化抗体,是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体,它除了具有相应免疫学性质,还类似于酶,能催化某种活性反应,是一种新型人工酶制剂,是一种具有催化功能的抗体分子。
酶工程复习资料

由活细胞产生的生物催化剂,具有特殊作用的蛋白质,能在生命体内(包括动物、植物和微生物)催化一切化学反应,维持生命特征。
是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学, 以应用目的为出发点来研究酶, 利用酶的催化特性并通过工程化将相应原料转化为目的物质的技术。
水溶性酶经物理或者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。
表示酶活力大小的尺度;一个国际单位(IU)是指在特定条件下(25℃),每分钟内转化 1mol 底物或者催化形成 1mol 产物所需的酶量。
一个 Kat(卡塔尔,酶活性国 际单位)是指每秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量, 1 Kat = 6107 IU 。
(酶活力:指酶催化一定化学反应的能力;用在一定条件下, 所催化的反应初速度来表示; 是研究酶的特性,酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。
) 是酶纯度的量度,是指单位分量酶蛋白所具有的酶活力,单位为 IU/mg 。
比活力越大,酶纯度越高。
比活力=活力单位数/每毫克酶蛋白。
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) (一种变构蛋白),通过与效应物(effector) (包括诱导物和辅阻遏物)的特异结合而发生变构作用,从而改变它与控制基因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序,能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合,控制酶合成的时机与速度。
决定某一多肽的 DNA 模板,与酶有各自的对应关系,其中的遗传信息可转录为mRNA ,再翻译为蛋白质。
是指在一定的条件下,用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到 溶剂或者溶液中的过程。
是指在份子水平上不同粒径份子的混合物在通过半透膜时,实现选择分离的技术,半透膜又称为分离膜,膜壁弥漫小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜( )、超滤膜(uF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,分离都采用错流过滤方式。
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酶工程复习资料酶工程:从应用的目的出发,将酶学理论与化学工程相结合,研究酶,并在一定的反应装置中利用酶的催化特性,将原料转化为产物的一门新技术。
酶的概念:酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化活性和特定空间构象的生物大分子,包括蛋白质及核酸,又称为生物催化剂。
酶的化学本质:绝大多数酶是蛋白质,少数是核酸RNA,后者称为核酶。
根据酶的结构特点及分子组成形式分为:单体酶寡聚酶多酶复合体单纯酶(simple enzyme)是基本组成单位仅为氨基酸的一类酶。
它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。
复合酶(conjugated enzyme)的催化活性,除蛋白质部分(酶蛋白apoenzyme)外,还需要非蛋白质的物质,即所谓酶的辅助因子(cofactors),两者结合成的复合物称作全酶(holoenzyme),即:全酶酶蛋白辅助因子(辅酶辅基)(结合蛋白质) (蛋白质部分) (非蛋白质部分)酶催化作用的特性:1、高度专一性2、高效性3、反应条件温和4、易变性5、酶的活力受到多种因素的调节和控制酶的系统分类方法:1、氧化还原酶2、水解酶3、合成酶4、异构酶5、转移酶6、裂解酶酶的催化机理:(一)为何具有高度的催化效率——降低反应的活化能(二)如何降低反应的活化能——形成中间产物(SE)中间产物学说认为:酶在催化化学反应时,酶与底物首先形成不稳定的中间物,然后分解酶与产物。
即酶将原来活化能很高的反应分成两个活化能较低的反应来进行,因而加快了反应速度。
S + E →ES →P + E底物酶→中间产物→产物(三)如何形成中间产物——诱导契合(学说)酶的活性中心:与底物接触并且发生反应的部位就称为酶的活性中心。
包括两部分:结合中心、催化中心。
必需集团:一般将与酶活性有关的基团称为酶的必需基团。
酶的专一性的解释:锁与钥匙学说;诱导契合理论酶的高效性的解释:1酸碱催化2共价催化3底物与酶邻近效应与定向效应邻近效应:即底物的反应基团和酶的催化基团越靠近,其反应速度越快。
定向效应:根据“诱导契合”学说,酶在底物起反应前后,酶活性中心原子或基团的构象发生变化,使之与底物互相契合,使底物分子在活性中心作“定向”排布,使分子间反应近似分子内反应,反应活化能降低,从而大大提高了ES-复合物进入过渡态的机率。
4底物分子的形变和扭曲5活性部位的电荷转移系统酶作为催化剂的显著特点:高催化效率强专一性酶活性的可调控性酶的调节调节方式酶活性的调节(快速调节)酶浓度的调节(缓慢调节)1. 酶的活性调节方式酶的共价修饰激素抑制剂反馈调节金属离子和其他小分子化合物酶的共价修饰(1)不可逆的共价调节这种调节又称酶原激活。
酶原:有些酶在细胞内合成时,或初分泌时,没有催化活性,这种无活性状态的酶的前体称为酶原(zymogen)。
酶原激活的生理意义在于避免细胞内产生的蛋白酶对细胞进行自身消化,并可使酶在特定的部位和环境中发挥作用,保证体内代谢的正常进行。
(2)可逆的共价调节共价修饰(covalent modification):在其他酶的催化作用下,某些酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合,从而改变酶的活性,此过程称为共价修饰。
即:在一些特殊酶的作用下,于酶分子上以共价键的形式插入一个小分子基团,使酶在活性形式与非活性形式间转变;这个小分子基团可通过水解脱落。
最常见的是磷酸化与脱磷酸化。
优点:它比不可逆的调节有更多的机会适合各种环境的变更而加以调控。
这种调节能够节约能力,灵活。
特别对一些对代谢流量起调节作用的关键酶。
水解:凡引起酶分子一级结构破坏而使酶活力丧失称为水解变性作用:凡因酶蛋白分子构象改变而引起酶活力丧失的作用称为变性作用反馈调节:代谢终末段的某一产物,可返回影响代谢初的某步反应,并对代谢全程起限速作用,这种调节方式叫反馈调节。
变构调节(反馈调节的一种):变构酶又称为别构酶,指酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地共价结合后,引起酶的构象的改变,进而改变酶的活性状态,酶的这种调节作用称为变构调节。
2. 酶浓度的调节(二)酶降解的调控降解:使酶的半寿期发生改变酶的降解就是蛋白质和氨基酸分解代谢的过程酶生物合成的调节:转录水平的调节对酶的生物合成是最重要的调节。
原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节。
操纵子学说概述(见资料)酶活力的概念:指酶催化特定化学反应的能力。
其大小通常用在一定条件下酶催化某一特定化学反应的速度来表示。
酶的活力单位:在最适反应条件(温度25℃)下,每分钟内催化1微摩尔(μmol)底物转化为产物所需的酶量(或1分钟内转化底物生成1微摩尔产物的酶量)称为1标准单位。
酶的比活力:每单位酶蛋白所含的活力单位数。
比活力越大,酶的活力越大。
酶活力的测定方法:分光光度法测压法滴定法荧光法旋光法酶促反应动力学:(比较重要看资料)酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。
在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时,通常测定其初始速度来代表酶促反应速度,即底物转化量<5%时的反应速度。
酶促反应动力学是研究酶促反应速率及其影响因素的科学。
这些因素包括酶浓度、底物浓度、pH 值、温度、激活剂和抑制剂等。
在实际生产中要充分发挥酶的催化作用,以较低的成本生产出较高质量的产品,就必须准确把握酶促反应的条件第二章固定化酶与固定化细胞直接应用酶的不足之处:(1)酶的稳定性差,在温度、pH和无机离子等外界因素的影响下,容易变性失活;(2)酶通常在水溶液中与底物反应,反应结束后,即使仍有较高酶活力,也难于回收利用,成本较高,不便连续化生产;(3)酶反应后成为杂质与产物混在一起,增加分离纯化的困难。
固定化酶的优点:(1)提高酶稳定性;(2)可反复或连续使用;(3)易于和反应产物分开;(4)酶反应过程可严格控制;(5)产物溶液无酶残留,简化提纯工艺;(6)较游离酶更适合多酶反应;(7)增加产物收率,提高产物质量;(8)酶的使用效率提高,成本降低。
缺点:(1)固定化时酶活有损失;(2)增加了生产初始成本;(3)只能用于可溶底物且较小分子;(4)与完整菌体相比不适宜于多酶反应;(5)胞内酶须分离。
固定化酶:在一定空间内呈闭锁状态存在的酶,能连续进行反应,反应后的酶可回收重复使用。
固定化酶制备原则:(1)维持酶的催化活性及专一性;(2)有利于生产自动化、连续化;(3)应有最小的空间位阻;(4)酶与载体必须结合牢固;(5)应有最大稳定性,载体不与废物、产物或反应液发生化学反应;(6)成本要低。
酶固定化方法:1、吸附法2、包埋法5、脂质体包埋3、共价键结合法4、交联法6、反相胶团微囊化7、热处理法(资料)吸附法:分为物理吸附法和离子交换吸附法。
包埋法:是将聚合物的单体与酶溶液混合,再借助于聚合助进剂(包括交联剂)的作用进行聚合,酶被包埋在聚合物中以达到固定化。
包埋法分为网格型和微囊型结合法:离子键结合法和共价键结合法载体的选择:①一般亲水载体在蛋白质结合量和固定化酶活力及其稳定性上都优于疏水载体。
②载体结构疏松,表面积大,有一定的机械强度。
③载体必须有在温和条件与酶共价结合的功能基团。
④载休没有或很少有非专一性吸附。
⑤载体来源容易.方便.并能反复使用。
酶分子和载体连接的功能基团:①酶蛋白N—端的氨基;②酶蛋白C-端的羧基;③Cys残基的巯基。
④Ser、Tyr、Thr残基的羟基。
⑤Phe和Tyr残基的苯环。
⑥His残基的咪唑基。
⑦Trp残基的吲哚基。
被偶联的基团还应是酶活性的非必需基团,否则将导致酶失去活性。
载体活化的方法:A.重氮法B.叠氮法C.溴化氰法D.烷基化反应法交联法:借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用,制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。
交联法的特点:此法与共价结合法一样也是利用共价键固定酶的,所不同的是不使用载体。
各种酶固定化方法的比较固定化酶的性质:1酶活力:与其溶液酶相比,大多数固定化酶活性下降。
2稳定性:大多比游离酶的好(1)对热的稳定性提高,可以耐受较高的温度(2)保存稳定性好,保存时间延长(3)对蛋白酶的抵抗性增强,不易被蛋白(4)对变性剂(如尿素、有机溶剂、盐酸胍等)的耐受性提高,保留较高酶活(5)对酶抑制剂、对不同pH稳定性提高.3最适温度:与游离酶相差不大4最适PH值:酶固定化后,对底物作用的最适pH和酶—pH曲线常发生偏移2)产物性质对pH的影响催化反应的产物为酸性时,固定化酶的pH值比游离酶的pH值高;反之则低5底物特异性:与底物分子量的大小有关;作用于低分子量底物的酶,没有明显变化既可作用于大分子底物,又可作用于小分子底物的酶,往往会发生变化。
6米氏常数:(1)载体与底物带相同电荷,Km’>Km,固定化酶降低了酶的亲和力。
(2)载体与底物电荷相反,静电作用,Km‘<Km。
影响固定化酶性质的因素1.酶本身的变化,主要是由于活性中心的氨基酸残基、高级结构和电荷状态等发生了变化。
2载体的影响(1)构象改变和屏蔽效应(2)分配效应(3)空间障碍效应(4)扩散限制效应(5)微环境的影响3.固定化方法的影响评价固定化酶的指标酶活定义(IU):在特定条件下,每一分钟催化一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活单位。
酶比活定义(游离):每毫克酶蛋白或酶RNA(DNA)所具有的酶活力单位固定化酶的比活:每(克)干固定化酶所具有的酶活力单位。
或:单位面积(cm2)的酶活力单位表示。
操作半衰期:衡量稳定性的指标。
连续测活条件下固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间(t1/2)。
相对酶活力:具有相同酶蛋白(或RNA)量的固定化酶活力与游离酶活力的比值称为相对酶活力。
固定化细胞:固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞.该细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢,又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。
第三章:酶分子的化学修饰酶分子的化学修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
即:在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团(物质),特别是具有生物相容性的物质,进行共价连接,从而改变酶的结构和性质。
化学修饰方法的要求决定化学修饰成败的关键是修饰的专一性,尽量少破坏必需基团,得到高的酶活力回收。
为此,有时需要通过反复试验来确定。
其中对酶性质的了解、选择修饰剂考虑、选择酶反应条件最重要。
化学修饰原理凡通过化学基团的引入或除去而使酶蛋白共价结构发生改变(侧链基团的取代、肽链的限制性水解、分子内或分子间的交联),都可称为蛋白质的化学修饰。
化学修饰分类(一)金属离子置换修饰(二)大分子结合修饰(三)肽链有限水解修饰(四)酶蛋白侧链基团修饰(五)亲和修饰(六)氨基酸置换修饰酶修饰后的性质变化1.热稳定性:一般来说,热稳定性有较大的提高。