南京林业大学酶工程期末考试重点生物技术专业样本
1、酶的特点和米氏方程式的推导。
酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
酶催化作用特点: ( 一) 酶和一般催化剂的共性: ①用量少而催化效率高; ②不改变化学反应的平衡点; ③可降低反应的活化能。( 二) 酶作为生物催化剂的特点: ①用量少而催化效率高; ②专一性高; ③反应条件温和; ④可调节性。
2、米氏常数的测定和意义。
答: 测定: 基本原则: 将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程, 再用作图法求出Km。
意义: ①当v=Vmax/2时, Km=[s](Km的单位为浓度单位)。②是酶在一定条件下的特征物理常数, 经过测定Km的数值, 可鉴别酶。③可近似表示酶和底物亲和力, Km愈小, E对S的亲和力愈大; Km愈大, E对S的亲和力愈小。④在已知Km的情况下, 应用米氏方程可计算任意[S]时的V, 或任意V下的[S]( 用Km的倍数表示) 。
3、可逆抑制的种类和判别。
答: ①竞争性抑制: 某些抑制剂的化学结构与底物相似, 因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后, 底物被排斥在反应中心之外, 其结果是酶促反应被抑制了。
特点: Km变大, 酶促反应速度减小; ②非竞争性抑制: 酶可同时与底物及抑制剂结合, 引起酶分子构象变化, 并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合, 因此称为非竞争性抑制剂。特点: Km虽然不变, 但由于Vmax减小, 因此酶促反应速度也下降了; ③反竞争性抑制: 抑制剂仅能与酶底物复合物结合, 但ESI不能转化为产物P 。
特点: Km变小, Vmax减小, 斜率不变。
4、酶的分类和命名。
答: 分类: 氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶。系统名: 包括所有底物的名称和反应类型。
推荐名: 只取一个较重要的底物名称和反应类型。
对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。
酶系统编号: 采用四码编号方法, 第一个号码表示该酶属于6大类酶中的某一大类, 第二个号码表示该酶属于该大类中的某一亚类, 第三个号码表示属于亚类中的某一小类, 第四个号码表示这一具体的酶在该小类中的序号。每个号码之间用圆点( ﹒) 分开。
5、酶活单位和酶活测定。
答: 酶活单位: ①酶活单位U: 在一定条件下, 一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。( 浓度/时间) ②国际酶活力单位IU: 在最适条件下, 每分钟内催化1umol底物转化为产物所需的酶量。1972年定为1kat单位: 每秒钟能催化1mol底物转化为产物所需的酶量。1kat=60×106IU。③酶的比活力: 用每mg蛋白质所含酶活力单位数, 比活愈大, 纯度愈高。比活力＝酶活力U/mgPr ＝总活力U/总蛋白mg
酶活力测定的步骤:
①根据酶催化的专一性, 选择适宜的底物, 并配制成溶液。
②根据酶的动力学性质, 确定酶催化反应的温度PH值、底物浓度、激活剂浓度等反应条件。
③在一定的条件下, 将一定量的酶液和底物溶液混合均匀, 反应时间。
④运用各种生化检测技术, 测定产物的生成量或底物的减少量。
注意: 若不能即时测出结果的, 则要及时终止反应, 然后再测定。
6、酶活性中心的定义和部位。
答: 酶活性中心: 酶的特殊催化能力只局限在大分子的一定区域, 也就是说, 只有少数特异的氨基酸残基参与底部结合及催化作用。这些特异的氨基酸残基比较集中的区域, 即与酶活力直接相关的区域, 称为酶的活性部位或活性中心。活性部位: 一般分为结合部位和催化部位, 前者负责与底物的结合, 决定酶的专一性; 后者负责催化底物键的断裂形成新键, 决定酶的催化能力。对需要辅酶的酶来说, 辅酶分子或辅酶分子上的某一部分结构, 往往也是酶活性部分组成
部分。
7、影响酶催化作用的有关因素。
答: ①底物浓度: 在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比, 表现为一级反应特征; 当底物浓度达到一定值, 几乎所有的酶都与底物结合后, 反应速度达到最大值( V max) , 此时再增加底物浓度, 反应速度不再增加, 表现为零级反应。②PH: 在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,一般称此pH 为最适 pH; pH 稳定性。③温度: 一方面是温度升高,酶促反应速度加快; 另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性, 导致酶活性降低甚至丧失; 因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度条件下,反应速度最大。④酶浓度: 在一个反应体系中, 当[S]>>[E]反应速率随酶浓度的增加而增加( v=k[E]) ,这是酶活测定的基础之一。⑤抑制剂; ⑥激活剂。
8、影响酶催化效率的有关因素
答: ( 一) 底物和酶的邻近效应与定向效应: 酶和底物复合物的形成过程既是专一性的识别过程, 更重要的是分子间反应变为分子内反应的过程。这一过程包括: 邻近效应和定向效应。邻近效应是指酶与底物结合形成中间复合物后, 使底物和底物( 如双分子反应) 之间, 酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大的升高, 从而使反应速率大大增加的一种效应。定向效应是指反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应。( 二) 底物的形变和诱导契合: 当酶遇到其专一性底物时, 酶中某些基团或离子能够使底物分子内敏感键中的某些基团的电子云密度增高或降低, 产生”电子张力”, 使敏感键的一端更加敏感, 底物分子发生形变, 底物比较接近它的过渡态, 降低了反应活化能, 使反应易于发生。( 三) 酸碱催化: 酸碱催化是经过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态, 加速反应的一类催化机制。在水溶液中经过高反应性的质子和氢氧离子进行的催化称为专一的酸碱性催化或狭义的酸碱催化; 而经过H+和OH-以及能提供H+和OH-供体进行的催化称为总酸碱催化或广义的酸碱催化。( 四) 共价催化: 共价催化又称亲核催化或亲电子催化, 在催化时, 亲核催化剂或亲电子催化剂能分别
放出电子或汲取电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心, 迅速形成不稳定的共价中间复合物, 降低反应活化能, 使反应加速。( 五) 金属离子催化: 金属离子以3种主要途径参加催化过程( 1) 经过结合底物为反应定向; ( 2) 经过可逆的改变金属离子的氧化态调节氧化还原反应; ( 3) 经过静电稳定或屏蔽负电荷。( 六) 多元催化和协同效应( 七) 活性部位微环境的影响
9、简述胰凝乳蛋白酶的催化反应机制。
答: 胰凝乳蛋白酶选择裂解芳香族氨基酸如象Phe、 Tyr羧基侧链。其活性中心由Ser195、 His57和Asp102组成。在胰凝乳蛋白酶的催化反应中, 组氨酸的咪唑基起着广义酸碱催化剂的作用, 先促使Ser195的羟基亲核地附着到底物敏感肽键中的羧基原子上, 形成共价的酰化中间物, 在促进酰化的ES中间物上的酰基转移到水或其它的酰基受体( 如醇、氨基
酸等) 上。
丝氨酸三残基( 包括天冬氨酸和组氨酸) 构成的活性中心的一部分。
组氨酸极化Ser侧链的羟基( 去质子) 。底物存在时, His57侧链接受Ser195侧链羟基的质子。因此His57是碱催化剂。Ser195丢失氢离子, 产生烷基氧离子。烷基氧离子的亲核性比羟基大得多。Asp102协助His57定位, 经过氢键和静电相互作用使His57更能接受Ser195的质子。
10、酶活性的调节控制。
答: 一、调节酶的浓度; 二、经过激素调节酶活性; 三、反馈抑制调节酶活性; 四、抑制剂和激活剂对酶活性的调节; 五、其它调节方式: 经过别构调控、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶的活性。
11、协同效应: 正协同效应: 底物或调节物的结合大大增加了酶对后续底物分子的亲核性。( S型曲线)
负协同效应: 底物浓度较小的范围内, 酶活力上升很快, 随后底物浓度虽有较大提高, 但反应速率升高很小, 表现为负协同。( 表现双曲线)
同工酶: 是指催化相同的化学反应, 但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。
酶的别构调节: 酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变, 进而改变酶活性状态, 称为酶的别构调节。
1、写出谷氨酸发酵的最理想途径, 说明CO2固定化反应的重要性。
答: 途径: 葡萄糖经糖酵解( EMP途径) 和己糖磷酸支路( HMP途径) 生成丙酮酸, 再氧化成乙酰辅酶A( 乙酰COA) , 然后进入三羧酸循环, 生成α－酮戊二酸。α－酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下, 生成谷氨酸。即, 谷氨酸的生物合成途径包括EMP、 HMP、 TCA循环、 DCA循环和CO2固定作用等。
重要性: 体系中如果不存在CO2固定反应, 则有:
3/2 C6H12O6 + NH4+ == C5H9O4 N + 4 CO2 产率: 147 /( 180*3/2) == 54.4%
体系中存在CO2固定反应, 则有:
C6H12O6 + NH4+ == C5H9O4 N + CO2 产率: 147 / 180 == 81.7%
可见, 在GA的生物合成过程中, CO2固定反应对于产率的提高有着多么重要的作用。
实际上, 发酵过程中不可能控制柠檬酸合成所需的C4二羧酸完全来自于CO2固定反应, 体系也不可能完全不存在CO2固定反应, 因此, GA 发酵的糖酸转化率应在: 54.4%-81.7%。
2、谷氨酸产生菌之因此能够合成、积累并分泌大量的GA, 其菌种内在的原因有哪些?
答: ①生物素缺陷型: 谷氨酸产生菌大多数为生物素缺陷型,谷氨酸发酵时,经过控制生物素亚适量(贫乏量) ,引起菌种代谢失调, 使谷氨酸得到大量积累。
②具有CO2 固定反应的酶系: 菌种能利用CO2 产生大量草酰乙酸, 有利于谷氨酸的大量积累。③α-KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失: 体内α-KGA脱氢酶活性很低时, TCA循环才能够停止, α-KGA才得以积累, 为谷氨酸的生成奠定物质基础。④GA产生菌体内的NADPH氧化能力欠缺或丧失: NADPH是α-KGA还原氨基
化生成GA必须物质, 而且该还原氨基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的; 由于NADPH的在氧化能力欠缺或丧失, 使得体内的NADPH有一定的积累, NADPH对于抑制α-KGA的脱羧氧化有一定的意义。⑤产生菌体内乙醛酸循环( DCA) 的关键酶——异柠檬酸裂解酶: 该酶是一种调节酶, 或称为别构酶, 其活性能够经过某种方式进行调节, 经过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭, DCA 循环的封闭是实现GA发酵的首要条件。糖的代谢才能沿着α - 酮戊二酸的方向进行, 从而有利于谷氨酸的积累。⑥菌体有强烈的L-谷氨酸脱氢酶活性: α-KGA + NH4+ +NADPH == GA + NADP L-谷氨酸脱氢酶, 实质上GA产生菌体内该酶的酶活性都很强, α—酮戊二酸易生成谷氨酸。该反应的关键是与异柠檬酸脱羧氧化相偶联。
) 作用表现在那几个方面?
3、谷氨酸发酵过程中, 生物素( V
H
答: GA 产生菌大都是生物素的营养缺陷型, 即: VH-。
生物素对发酵的影响是全面的, 在发酵过程中要严格控制其浓度。
（一）生物素对糖代谢的影响: ①VH对于糖酵解有促进作用; ②对丙酮酸的有氧氧化——乙酰辅酶A的生成也有促进作用。这样培养基中如果有较丰富的VH, 就会打破糖酵解与丙酮酸氧化之间的平衡, 导致丙酮酸的积累, 丙酮酸积累则可能导致乳酸的形成, 乳酸生成, 则使得碳源利用率降低, 而且带来的是发酵液的pH值下降。另一方面, 能够经过控制VH的浓度, 以实现对于乙醛酸循环的封闭。
（二）生物素对氮代谢的影响: 当VH缺乏时, 异柠檬酸裂解酶的活性减弱; 当VH丰富时, 异柠檬酸裂解酶的活性必然加强。GA发酵过程中, 前期, 菌体的增殖期, 一定量的生物素是菌体增殖所必须的; 而在产物合成期, 则要限制生物素的浓度, 以保证产物的正常合成。
（三）生物素对菌体细胞膜通透性的影响: 谷氨酸发酵采用的菌种都是VH-, 而VH又是菌体细胞膜合成的必须物质, 因此, 能够经过控制VH的浓度, 来实现对菌体细胞膜通透性的调节。VH对细胞膜合成的影响主要是经过对细胞膜的主要成分——磷脂中的脂肪酸的生物合成来实现的, 当限制
了菌体脂肪酸的合成时, 细胞就会形成一个细胞膜不完整的菌体。
4、生物素( V
) 如何封闭乙醛酸循环的?
H
答: 乙醛酸循环的关键酶是异柠檬酸裂解酶, 研究表明, 该酶受以下几个因素的影响: 为醋酸诱导; 受琥珀酸阻遏。
当VH缺乏时:
( 1) 丙酮酸的有氧氧化就会减弱(由于VH对TCA循环的促进作用), 则: 乙酰辅酶A的生成量就会少, 醋酸浓度降低, 它的诱导作用降低;
( 2) VH对TCA循环的促进作用的降低, 使得其中间产物琥珀酸的氧化速度降低, 其浓度得到积累, 这样它的阻遏和抑制作用加强;
两者综合的作用使得, 异柠檬酸裂解酶的活性丧失, DCA循环得到封闭。
5、抗生素的定义、种类和作用机制。
答: 定义: 抗生素是某些细菌、放线菌、真菌等微生物的次级代谢产物, 或用化学方法合成的相同化合物或结构类似物, 在低浓度下对各种病原性微生物或肿瘤细胞有强力杀灭作用或有其它药理作用的药物。
作用机制: ①抑制细菌细胞壁的合成( B—内酰胺类、磷霉素、万古霉素) ; ②抑制细菌蛋白质合成( 四环素、大环内酯类、氨基糖苷类、氯霉素类) ; ③抑制细菌DNA合成( 利福平) ; ④抑制细菌RNA合成( 放线菌素) ; ⑤损伤细菌细胞膜( 两性霉素B、粘菌素、氨基糖苷类) 。
6、青霉素生产菌种、生物合成途径、前体物质及其的作用。
答: 当前国内青霉素生产菌按其在深层培养中菌丝的形态分为丝状菌和球状菌两种, 根据丝状菌产生孢子的颜色又分为黄孢子丝状菌和绿孢子丝状菌, 常见菌种为绿孢子丝状菌。
前体物质: 前体是抗生素分子的前身或其组成的一部分, 直接参与抗生素的生物合成而自身无显著变化。在一定条件下, 加入前体可控制抗生素的合成方向, 并增加产量。如: 在青霉素G的生产中常加入苯乙酸或苯乙酰胺作为前体; 在红霉素生产中添加丙酸、丙醇盐作为前体。但前体一般对生产菌有一定的毒性。
7、为什么与葡萄糖相比, 乳糖是生产青霉素的最好碳源?
8、乳酸发酵机理的种类和合成途径。
答: 种类: ①同型乳酸发酵: 发酵产物只有乳酸的一种发酵。产能途径为EMP 途径。同型乳酸发酵的特点: 1mol的G产生2mol乳酸, 理论转化率是100%。另外有很少量的乙醇、乙酸和二氧化碳等。②异型乳酸发酵: 发酵产物除乳酸外
。是同型或异型决定于菌种特性并与发酵条件关系密还有一些乙醇、乙酸和CO
2
切。此过程1mol己糖生成1mol乙醇、 lmol二氧化碳和1mol乳酸。乳酸对糖转化率50％。另外有比例较高的乙醇、乙酸和二氧化碳等。
9、细菌和根霉发酵乳酸的优劣比较。
10、柠檬酸和乳酸钙盐法提取工艺流程的差别。
11、黑曲霉柠檬酸生物合成途径。
12、柠檬酸发酵过程中, 锰缺乏为何会是铵根离子浓度升高呢?
答: 当培养基中Mn+ 缺乏时, NH4+浓度升高, 同时微生物体内积累几种氨基酸( GA谷氨酸、 Arg、 Gin谷氨酰胺等) , 这些氨基酸的积累, 意味着体内蛋白质的合成受阻, 而外源蛋白质的分解速度则不受到影响, 这样NH4+的消耗下降, NH4+浓度就会升高之。
13、柠檬酸溢出代谢的原因。
答: 引起柠檬酸溢出代谢的原因包括以下三个方面:
( 一) 高水平的柠檬酸合成能力。
这个能力由3个因素构成。
第一: 是在有高浓度草酰乙酸( OAA) 的情况下对ＡｃＣｏＡ具有高度亲和力的组成型的柠檬酸合成酶( ＣＳ) 的存在; 第二: 是催化丙酮酸( ＰＹＲ) 固定ＣＯ２生成草酰乙酸反应的高水平的组成型的丙酮酸羧化酶( ＰＣ) 的存在; 第三: 是在缺少锰的条件下, 蛋白质分解或蛋白质合成受阻造成的铵的高浓度能解除柠檬酸( ＣＴＡ) 对磷酸果糖激酶( ＰＦＫ) 的抑制。另外, 柠檬酸的分泌, 降低其胞内浓度。
( 二) 较低的降解柠檬酸的能力。
这个能力由两个因素构成。
第一: 是低水平的ａ—酮戊二酸脱氢酶( KD) 影响TCA环运行的畅通程度, 使TCA环前半部的中间产物积压; 第二: 在锰缺乏的条件下, 顺乌头酸酶( AE) 和异柠檬酸脱氢酶( ID) 的活性降低, 从而使柠檬酸的累积比其它几种酸( 顺乌头酸、异柠檬酸和a—酮戊二酸) 更明显。
( 三) 在柠檬酸过量合成阶段, 培养基的PH值显然会影响细胞膜对目的产物柠檬酸的跨膜输送; 柠檬酸的分泌也会影响培养基的PH值。锰与铁的缺乏有利于柠檬酸的排出。
14、高产柠檬酸菌株的生理或形态特征。
答: 一般高产柠檬酸的菌株都具有一定的生理或形态特征。对于黑曲霉其主要特征有:
①在葡萄糖为唯一碳源的培养基上生长不太好, 形成的菌落较小, 形成孢子的能力也较弱;
②能耐受高浓度的葡萄糖并产生大量酸性a—淀粉酶和糖化酶, 即使在低PH下两种酶仍具有大部分活力;
③能耐高浓度柠檬酸, 但不能利用和分解柠檬酸;
④能抗微量金属离子, 特别是抗锰、锌、铜、铁等金属离子;
⑤在摇瓶和深层液体培养时能产生大量细小的菌丝球;
⑥具有旁系呼吸链活性, 利用葡萄糖时不产生或少产生ATP。
15、 TCA循环在柠檬酸积累中的调节及中间物回补途径。
答: 调节: ①大量生产草酰乙酸是积累柠檬酸的关键; ②丙酮酸羧化酶和柠檬酸合成酶基本上不受代谢调节的控制或极微弱; ③TCA循环的阻断或微弱( 即顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶和a—酮戊二酸脱氢酶活力降低) , 导致柠檬酸积累。而且, 当柠檬酸浓度超过一定水平, 就抑制异柠檬酸脱氢酶活力来提高自身的积累。
回补途径: TCA循环重要功能除产能外, 为一些氨基酸和其它化合物的合成提供了中间产物。回补方式: ①经过某些化合物的CO
固定作用; ②转氨基作用: 一
2
些转氨基酶所催化的反应也能合成草酰乙酸和a—酮戊二酸; 转氨基作用的定义: a—氨基酸的氨基经过酶的催化, 转移到a—酮酸的酮基上, 生成相应的氨基酸; 原来的a—氨基酸则转变成相应的a
—酮酸; ③经过乙醛酸循环。
17、说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。
O) , 因答: 乙酰CoA和草酰乙酸结合生成柠檬酸过程中要引进一个氧原子( H
2
此氧也能够看作为柠檬酸生物合成底物。它对柠檬酸发酵的作用为:
①氧是发酵过程生成的NADH重新氧化的氢受体; ②近来的研究发现, 黑曲霉中除了具有一条标准呼吸链以外, 还有一条侧系呼吸链。
当缺氧时, 只要很短时间中断供氧, 就会导致此侧系呼吸链的不可逆失活, 而导致柠檬酸产酸急剧下降。
18、简述二氧化碳固定反映对于提高柠檬酸产率的意义。
答: 经过CO2固定反应提供C4二羧酸
192 / 180 == 106.6%
C6H8O7 C6H12O6 (C没有增加)
可见, CO2固定反应堆与柠檬酸发酵的重要性。
19、绘制薯干粉发酵生产柠檬酸的工艺流程。
20、并行发酵, 侧系呼吸链, 同性发酵, 抗生素, 液化, 理论转化率。
答: 侧系呼吸链: NAD( P) H经过该呼吸链, 能够正常的传递氢离子, 将其氧化为H2O, 可是并没有氧化磷酸化生成ATP。能够正常产生ATP的呼吸链称之为标准呼吸链。
抗生素: 抗生素是某些细菌、放线菌、真菌等微生物的次级代谢产物, 或用化学方法合成的相同化合物或结构类似物, 在低浓度下对各种病原性微生物或肿瘤细胞有强力杀灭作用或有其它药理作用的药物。
21、酶的提取、分离纯化技术路线及方法。
22、酶提取的目标和原则。
答: 目标: 将目的酶最大限度的溶解出来; 保持生物活性。
原则: 相似相溶; 远离等电点的PH值, 溶解度增加。
23、盐析沉淀的原理是什么? 分段盐析的类型和常见盐析剂。
答: 盐析沉淀( 改变离子强度) 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性, 经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。
盐溶: 低浓度的中性盐增加蛋白质的溶解度。
盐析: 高浓度的中性盐降低蛋白质的溶解度。
高盐浓度下盐离子与蛋白质分子争夺水分子, 除去蛋白质的水合外壳, 降低溶解度而沉淀。
分段盐析的类型: Ks分段盐析法和B分段盐析。
Ks分段盐析法: 在一定的PH和温度条件下, 利用不同蛋白质Ks的不同, 经过改变离子强度或盐浓度( 即改变I值) 的沉淀方法。
B分段盐析: 在一定离子强度下, 经过改变溶液的PH及温度的沉淀方法。
常见的盐析用盐: 硫酸铵、硫酸钠、磷酸盐、柠檬酸盐。
24、根据过滤介质截留的物质颗粒大小不同, 过滤分为? 根据推动力不同膜分离分为?
答:
根据推动力不同膜分离分为: 加压膜分离、电场膜分离、扩散膜分离。
25、常见的层析方法有几种, 各分离依据是什么?
答: 层析方法分离依据
吸附层析吸附力不同
分配层析各组分在两相中分配系数不同
离子交换层析离子交换剂上解离基团对离子亲和力不同
凝胶层析各组分相对分子量不同
亲和层析生物分子与配基间专一又可逆亲和力
层析聚焦等电特性与离子交换层析特性结合
26、凝胶层析、离子层析、膜分离技术的原理, 分离过程和常见树脂的类型、判别。
答: 凝胶层析的原理: 凝胶颗粒装填到玻璃管中制成层析柱, 加入欲分离的混合物, 大量蒸馏水或其它稀溶液洗柱; 分子量最大的物质不能进入凝胶网孔而沿凝胶颗粒间的空隙最先流出柱外。分子量最小的物质因能进入凝胶网孔而受阻滞, 流速缓慢, 最后流出柱外。
分离过程: ①凝胶的选择和处理: 根据相对分子质量范围选择相应型号的凝胶介质。将干胶悬浮于5~10倍的蒸馏水中, 充分溶胀, 抽气, 装柱。②柱的选择: 采用L/D比值高的柱子, 可提高分辨率, 但影响流速。③加样: 体积不能过多, 不超过床体积的5%, 脱盐时可在10%左右。④洗脱: 洗脱液与平衡时用的buffer 一致。洗速不可过快, 保持恒速。⑤胶的保存: 洗脱完毕后, 凝胶柱已恢复到上
防腐。
柱前的状态, 不必再生处理。用0.02%NaN
3
类型: 交联葡聚糖凝胶和琼脂糖凝胶。
离子交换层析的原理: 根据离子交换树脂对需要分离的各种离子的亲和力不同而达到分离的目的。酶是两性物质, 当溶液的PH值大于酶的等电点时, 酶分子带负电荷, 可用阴离子交换剂进行层析分离, 反之, 用阳离子交换剂。若选择阳离子交换树脂, 则带正电荷的物质与H+发生交换而结合在树脂上。若选择阴离子交换树脂, 则带负电荷的物质可与OH—发生交换而结合在树脂上。物质在树脂上结合的牢固程度即亲和力大小有差异, 因此选用适当的洗脱液便可将混合物中的组分逐个洗脱下来, 达到分离纯化的目的。
类型: 阳离子交换剂常见羧甲基和磺丙基; 阴离子交换剂常见二乙氨基乙基, 二乙氨基乙基2—羟丙基。
分离过程: 装柱—上样—平衡—洗脱收集—再生
①上样: 上样体积不十分严格。②洗脱: 梯度洗脱法: 增加溶液的离子强度和改
变溶液的PH值。③再生: 用0.5mol/LNaOH和0.5mol/LNaCl混合溶液或0.5mol/LHCl处理。
膜分离技术的原理: 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称为膜分离技术。薄膜的作用是选择性的让小于其孔径的物质颗粒或分子经过, 而把大于其孔径的颗粒截留。
27、如何检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂? 试用所学过的知识加以论述。
28、下面是某酶的纯化总结表, 试计算比活力, 回收率及纯化倍数。
答: 常见比活力表示酶制剂的纯度。
比活力=酶活力( u/ml) ∕蛋白质含量( mg蛋白/ml酶液)
回收率表示提纯过程中酶损失程度的大小。回收率越高, 损失越小。
回收率=( 提纯后酶总活力∕提纯前酶总活力) ×100%
纯化倍数表示提纯过程中纯度提高的倍数。提纯倍数越大, 表示该方法纯化效果越好。
纯化倍数=提纯后比活力∕提纯前比活力
总活力即样品中全部酶活力。
总活力=酶活力单位数×酶液总体积
29、凝胶层析的洗脱中先流出的是?
答: 大分子物质不能进入凝胶孔内, 在凝胶颗粒之间的空隙向下移动, 并最先被洗脱出来。
30、简述双水相萃取的概念与特点。
答: 概念: 用两种不相溶的亲水性高分子聚合物水溶液, 如聚乙二醇( PEG) 和葡聚糖进行萃取。由于形成的两相均有很高的含水量( 达70%~90%) , 故称”双水相”系统。
特点: ①每一水相中均有很高的含水量, 为酶等生物物质提供了一个良好的环境; ②PEG、葡聚糖和无机盐对酶等无毒害作用, 不会引起变性。
萃取原理: 利用生物物质在双水相体系中的选择性分配。
31、解释酶的发酵生产、酶的诱导、酶的反馈阻遏( 产物阻遏) 、分解代谢物阻遏。诱导的种类? 固定化细胞, 固定化酶, 组成酶?
答: 酶的发酵生产: 经过预先设计, 经过人工操作, 利用微生物的生命活动获得所需酶的技术过程, 称为酶的发酵生产。
酶的诱导: 加进某种物质, 使酶的生物合成开始或加速进行的现象, 称为酶生物合成的诱导作用, 简称诱导作用。
酶的反馈阻遏: 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: 是指某些物质( 主要是指葡萄糖和其它容易利用的碳源等) 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。
诱导物的种类:
固定化细胞: 又称为固定化活细胞或固定化增殖细胞, 是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。
固定化酶: 与水不溶性载体结合、在一定的空间范围内起催化作用的酶称为固定化酶。
组成酶: 酶在细胞中的量比较恒定, 环境因素对这些酶的合成速率影响不大, 这类酶称为组成型酶。如DNA聚合酶、 RNA聚合酶、糖酵解途径的各种酶等。适应型酶或调节型酶: 生物细胞中合成的酶的含量却变化很大, 其合成速率明显受到环境因素的影响。如大肠杆菌β-半乳糖苷酶。
32、酶的生产方法。
答: 一、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;
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, 主要的提取方法有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取和有机溶剂提取等。
酶的分离纯化: 是采用各种生化分离技术, 使酶与各种杂质分离, 达到所需的纯度, 以满足使用的要求。
二、生物合成法: 生物合成法产酶首先要经过筛选、诱变、细胞融合、基因重组等方法获得优良的产酶细胞, 然后在人工控制条件的生物反应器中进行细胞培养, 经过细胞内物质的新陈代谢作用, 生成各种代谢产物, 再经过分离纯化得到人们所需的酶。( 酶的主要生产方法) 据所使用的细胞种类的不同生物合成法可分为微生物发酵产酶、植物细胞培养产酶和动物细胞培养产酶。
三、化学合成法。采用合成仪进行酶的化学合成, 成本高, 难以工业化生产。
33、微生物发酵产酶的一般工艺流程。
34、原核生物中酶生物合成调节机制。
答: 原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节, 又称为基因水平调节。
①酶合成的诱导: 加入某些物质使酶的生物合成开始或加速的现象;
②末端产物阻遏: 由某代谢途径末端产物的过量积累引起的阻遏;
③分解代谢物阻遏: 指细胞内同时有两种分解底物( 碳源或氮源) 存在时, 利用快的那种分解底物会阻遏与利用慢的底物的分解有关的酶的合成的现象。35、常见产酶微生物有哪些?
答: ①大肠杆菌: 是最为著名的原核生物。大肠杆菌能作为宿主供大量的细菌病毒生长繁殖、大肠杆菌也是最早用作基因工程的宿主菌; ②枯草芽孢杆菌: 是工业发酵的重要菌种之一。生产淀粉酶、蛋白酶、 5’—核苷酸酶、某些氨基酸及核苷, 是应用最广泛的最常见的产酶微生物; ③链霉菌: 链霉菌是生产葡萄糖异构酶的主要微生物; ④木酶: 用于产纤维素酶的重要菌株。
36、微生物产酶模式几种? 特点? 最理想的合成模式是什么?
答: ①同步合成型: 酶的合成与细胞的生长同步进行; ②延续合成型: 酶的合成伴随着细胞的生长而开始, 生长进入平衡期后, 酶又延续合成一段时间; ③中期合成型: 酶的合成在细胞生长一段时间后才开始, 进入平衡期后, 酶的合成随之停止; ④滞后合成型: 当细胞进入平衡期后, 才开始并大量积累酶。
最理想的合成模式: 延续合成型。
改造非理想模式: A、同步合成型: 适当降低发酵温度, 尽量提高相应的mRNA
的稳定性; B、滞后合成型: 尽量减少甚至解除分解代谢物阻遏, 使酶合成提早开始; C、中期合成型: 努力提高mRNA稳定性, 解除代谢物阻遏物。
38、简述微生物发酵产酶过程中工艺条件的控制? ( 从PH、温度、溶解氧三方面论述)
答: ①pH值的控制: 培养基的pH必须控制在一定的范围内, 以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。为了维持培养基pH的相对恒定, 一般在培养基中加入pH缓冲剂, 或在进行工业发酵时补加酸、碱。不同的细胞, 其生长繁殖的最适pH值有所不同。一般细菌和放线菌的生长最适pH值在中性或碱性范围( pH6.5～8.0) ; 霉菌和酵母的最适生长pH值为偏酸性(pH4～6); 植物细胞生长的最适pH值为5～6。细胞发酵产酶的最适pH值与生长最适pH值往往有所不同。细胞生产某种酶的最适pH值一般接近于该酶催化反应的最适pH值。②温度的控制: 不同的细胞有各自不同的最适生长温度。一般在生物学范围内每升高10℃, 生长速度就加快一倍, 因此温度直接影响酶反应, 对于微生物来说, 温度直接影响其生长和合成酶。有些细胞发酵产酶的最适温度与细胞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, 能够提高酶所对应的mRNA的稳定性, 增加酶生物合成的延续时间, 从而提高酶的产量。③溶解氧的控制: 细胞必须获得充分的氧气, 使从培养基中获得的能源物质( 一般是指各种碳源) 经过有氧降解而生成大量的能量ATP。在酶的发酵生产过程中, 处于不同生长阶段的细胞, 其细胞浓度和细胞呼吸强度各不相同, 致使耗氧速率有很大的差别。因此必须根据耗氧量的不同, 不断供给适量的溶解氧。
39、在酶的发酵生产过程中, 为了提高酶的产率, 能够采取哪些措施?
答: ①添加诱导物: 酶的作用底物、酶的反应底物、酶的底物类似物、有些产物类似物; ②控制阻遏物浓度: 产物阻遏、分解代谢物阻遏; ③添加表面活性剂: 离子型表面活性剂对细胞有毒害作用, 用非离子型表面活性剂; ④添加产酶促进剂。
活化能: 在一定温度下, 1摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能( kJ/mol)
酶的固定化:将酶和菌体与不溶性载体结合的过程;
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;
柠檬酸的发酵机理可概括为: 大量的胞内NH4+和呼吸活性提高, 使经过糖酵解途径的代谢得到加强．葡萄糖经EMP通路分解成为丙酮酸, 进入三羧酸循环, 在丙酮酸脱氢酶复合物作用下氧化成为乙酰CoA及CO2, 然后在柠檬酸合成酶作用下与草酰乙酸缩合而形成柠檬酸, 而异柠檬酸脱氢酶、乌头酸酶因受到抑制, 而使柠檬酸得以积累。
糖经糖酵解途径(EMP途径), 形成丙酮酸, 丙酮酸羧化形成C4化合物, 丙酮酸脱羧形成C2化合物, 两者缩合形成柠檬酸。
当前用于工业化的生产菌种几乎都是黑曲霉。
黑曲霉以无性生殖的形式繁殖
研究柠檬酸溢出代谢的最好的例子无疑是黑曲霉。黑曲霉之因此能在特定环境条件下累积柠檬酸, 是因为在这种环境条件下代谢途径前段的运转速率大于后段的运转速率。
柠檬酸的溢出代谢是黑曲霉特有的遗传和生化机制与培养条件共同起作用的结果。
菌种退化: 指生产能力的下降, 但有时也伴随产孢子能力、抗粗放环境等能力的下降。
柠檬酸生物合成途径
柠檬酸生物合成中的代谢调节与控制——追求柠檬酸的高产率
答: 柠檬酸是微生物生长代谢过程中的一个中间性产物, 在正常的微生物体内不能够积累的, 如果有积累的话, 与柠檬酸合成有关的各种酶的活性, 则会受到抑制或阻遏, 那么, 柠檬酸发酵过程中, 这种抑制或阻遏是如何被克服的呢?
①磷酸果糖激酶( PFK) 活性的调节: 从葡萄糖→→柠檬酸的合成过程中, PFK 是一种调节酶或者称之为关键酶, 其酶活性受到柠檬酸的强烈抑制, 这种抑制必须解除, 否则, 柠檬酸合成的途径就会因为该酶活性的抑制而被阻断, 停止柠檬酸的合成。微生物体内的NH4+, 能够解除柠檬酸对PFK的这种反馈抑制作用, 在较高的NH4+的浓度下, 细胞能够大量形成柠檬酸。②顺乌头酸酶活性的控制: 该酶的丧失或失活是阻断TCA循环, 大量生成柠檬酸的必要条件。由于该酶的活性受到Fe2+ 的影响, 控制培养基中的Fe2+ 的浓度, 能够使该酶失活。随着柠檬酸积累, pH降低到一定程度时, 使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活(顺乌头酸酶、异柠檬酸酶在pH2.0时失活), 更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。③能荷调节对柠檬酸发酵的影响: 菌体要大量合成柠檬酸, 从葡萄糖经过EMP到柠檬酸整个代谢途径需要畅通, 在这个过程中: 丙酮酸氧化脱羧, 每分子丙酮酸可产生一分子的NADH, 在有氧的条件下, 每分子的NADH经过呼吸链
彻底氧化成H2O, 并氧化磷酸化产生3分子的ATP, 造成了微生物体内能荷的增加, 能荷增加则抑制PFK等关键酶的酶活性, 使得从葡萄糖到柠檬酸的代谢停止。柠檬酸产生菌可在有氧的条件下大量生成柠檬酸, 也就是说, NADH即被氧化了, 又没有产生ATP。
柠檬酸发酵中, 三个控制点
柠檬酸的积累机制总结
答: 1)由于Mn2＋缺乏抑制了蛋白质合成, 导致细胞内NH4＋浓度升高和有一条呼吸活力强的不产生ATP的侧系呼吸链, 这两方面的原因分别解除了对磷酸果糖激酶( PFK) 的抑制, 促进了EMP途径的畅通;
2)由于丙酮酸羧化酶是组成型酶, 不被调节控制, 就源源不断地提供草酰乙酸( CO2固定) 。丙酮酸氧化脱酸生成乙酰-CoA和CO2固定两个反应的平衡, 以及柠檬酸合成酶不被调节, 增强了合成柠檬酸能力。
3)顺乌头酸水合酶在催化时建立以下平衡: 柠檬酸∶顺乌头酸∶异柠檬酸＝90∶3∶7;
4)控制Fe2+含量, 顺乌头酸酶活力低, 使柠檬酸积累;
5)一旦柠檬酸浓度升高到某一水平就抑制异柠檬酸脱氢酶活力, 从而进一步促进了柠檬酸自身积累;
6)柠檬酸积累使pH值降低, 在低pH值下, 顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活, 就更有利于柠檬酸的积累并排出体外。
柠檬酸积累的理想条件:
答: 1、提高磷酸果糖激酶的活性2、提高丙酮酸羧化酶的活性3、提高柠檬酸合成酶的活性
4、抑制顺乌头酸酶的活性
5、抑制异柠檬酸脱氢酶的活性
6、抑制a-酮戊二酸脱氢酶的活性
7、抑制异柠檬酸裂解酶的活性
《酶工程》期末复习题整理#(精选.)
第一章 1.酶工程：是生物工程的重要组成部分，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的推广应用，使酶学和工程学相互渗透、结合、发展而成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 2.化学酶工程：指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 3.生物酶工程：是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。 4.酶工程的组成部分？ 答：酶工程主要指自然酶和工程酶（经化学修饰、基因工程、蛋白质工程改造的酶）在国民经济各个领域中的应用。内容包括：酶的产生；酶的分离纯化；酶的改造；生物反应器。5.酶的结构特点？ 答：虽然少数有催化活性的RNA分子已经鉴定，但几乎所有的酶都是蛋白质，因而酶必然具有蛋白质四级结构形式。其中一级结构是指具有一定氨基酸顺序的多肽链的共价骨架；二级结构为在一级结构中相近的氨基酸残基间由氢键的相互作用而形成的带有螺旋、折叠、转角、卷曲等细微结构；三级结构系在二级结构基础上进一步进行分子盘区以形成包括主侧链的专一性三维排列；四级结构是指低聚蛋白中各折叠多肽链在空间的专一性三维排列。具有低聚蛋白结构的酶（寡聚酶）必须具有正确的四级结构才有活性。具有活性的酶都是球蛋白，即被广泛折叠、结构紧密的多肽链，其氨基酸亲水基团在外表，而疏水基团向内。 6.酶活性中心：是酶结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个酶分子中相当小的一部分，它是由在线性多肽链中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 7.酶作用机制有哪几种学说？ 答：锁和钥匙模型、诱导契合模型 8.酶催化活力的影响因素？ 答：底物浓度、酶浓度、温度、pH等。 9.酶的分离纯化的初步分离纯化的步骤？ 答：（一）材料的选择和细胞抽提液的制备 1.材料的选择：目的蛋白含量要高，而且容易获得 2.细胞破碎方法及细胞抽提液的制备。为了确保可溶性细胞成分全部抽提出来，应当使用类似于生理条件下的缓冲液。动物组织和器官要尽可能除去结缔组织和脂肪、切碎后放人捣碎机中。完全破碎酵母和细菌细胞。 3.膜蛋白的释放:膜蛋白存在于细胞膜或有关细胞器的膜上。按其所在位置大体可分为外周 蛋白和固有蛋白两种类型 4.胞外酶的分离:胞外酶是在微生物发酵时分泌到发酵液中的。发酵后可通过离心或过滤将菌体从发酵液中分离弃去，所得发酵清液通常要适当浓缩，然后再作进一步纯化。目前常用的浓缩方法是超滤法。 （二）蛋白质的浓缩和脱盐 浓缩方法主要有：沉淀法、吸附法、干胶吸附法、渗透浓缩法、超滤浓缩法
酶工程 试题及答案
共三套 《酶工程》试题一： 一、是非题（每题1分，共10分） 1、酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。（） 2、酶的分类与命名的基础是酶的专一性。（） 3、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。（） 4、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。（） 5、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。（） 6、膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。（） 7、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。（） 8、角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。（） 9、α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。（） 10、酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。（） 二、填空题（每空1分，共28分） 1、日本称为“酵素”的东西，中文称为__________,英文则为__________,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的__________与__________。 2、1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得__________酶结晶，并指出__________是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为__________,高产液化酶优良菌株菌号为___________。在微生物分类上，前者属于__________菌，后者属于__________菌。 4、1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中，与酶生物合成有关的基因有四种，即操纵基因、调节基因、__________基因和__________基因。 5、1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）__________,催化__________的底物转化为产物的__________为一个国际单位，即1IU。 6、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的__________、减少__________，增加__________。 7、酶的生产方法有___________，___________和____________。 8、借助__________使__________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。 9、酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有__________法，__________法和__________法三种。 10、由于各种分子形成结晶条件的不同，也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶，因此酶结晶既是__________，也是__________。 三、名词术语的解释与区别（每组6分，共30分） 1、酶生物合成中的转录与翻译 2、诱导与阻遏 3、酶回收率与酶纯化比（纯度提高比） 4、酶的变性与酶的失活
哈工大酶工程试题答案
年级2001 专业生物技术 一名词解释（每题3分，共计30分） 1.酶工程 2.自杀性底物 3.别构酶 4.诱导酶 5.Mol催化活性 6.离子交换层析 7.固定化酶 8.修饰酶 9.非水酶学 10.模拟酶 二填空题(每空1分,共计30分) 1.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是，二是 。 2.求Km最常用的方法是。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是，另一类是 。 4.可逆抑制作用可分为，，， 。 5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是，二是能够利用廉价原料，发酵周期，产酶量，三是菌种不易，四是最好选用能产生酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用反应法和反应法。 7.酶制剂有四种类型即酶制剂，酶制剂，酶制剂和 酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 9.酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 10.模拟酶的两种类型是酶和酶。 11.抗体酶的制备方法有法和法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料 4.下面是某人对酶测定的一些数据，据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数。
10-6 10-6 10-5 10-5 10-5 10-4 10-4 10-2 酶工程试题（B） 一名词解释 1.抗体酶 2.酶反应器 3.模拟酶 4.产物抑制 5.稳定pH 6.产酶动力学 7.凝胶过滤 8.固定化酶 9.非水酶学 10.液体发酵法 二填空题(每空1分,共计30分) 值增加，其抑制剂属于抑制剂，Km不变，其抑制剂属于抑制剂，Km 减小，其抑制剂属于抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有培养法和培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素，除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响，发酵条件一般包括，，，， 和等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有，，。 5.酶生物合成的模式分是，，， 。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有法，法和 法 7. 通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 8. 酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的，从而降低了底物分子的，而抗体结合的抗原只是一个态分子，所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中，对产酶菌有何要求 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 4.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。
南京林业大学全日制专业学位硕士研究生培养方案(试行)
南京林业大学全日制专业学位硕士研究生培养方案（试行） 学位类别代码及名称：0852工程硕士 专业领域代码及名称：085238生物工程 一、培养目标 本专业主要为生物工程与技术的教学、科技开发、生产应用、项目研究、规划设计和管理等行业或部门培养应用型、复合型高层次专门人才。 生物工程专业工程硕士学位获得者的培养要求： 1、较好地掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想；拥护党的基本路线和方针、政策；积极为我国经济建设和社会发展服务。 2、掌握生物工程领域的专业知识或方法，具有创新意识和独立承担专业领域相关工作的能力。 3、掌握一门外国语，能够阅读本领域的外文资料。 二、研究方向 1、生物工程 主要研究生物质资源生物化学加工制取生物基化学品、生物质能源、工业酶制剂、生物活性物质、蛋白饲料等的基础理论和应用技术。知识域主要包括，植物纤维资源生物转化的基础理论和技术；发酵工程的基础理论与技术；酶工程的基础理论和技术；生物分离工程的基础理论和技术；生化反应工程的基础理论和技术；生物反应过程自动化控制的基本原理和技术；现代生化实验的技术和方法。具有独立从事生物工程及相关领域科学研究、技术开发、工程设计、技术服务咨询和管理的相关工作能力。 2、生物制药 主要研究利用现代生物技术从森林药用植物、真菌等材料中制取具有生物活性、药用价值等的各种制品的基础理论和技术。知识领域主要包括，现代生物技术的基本原理与方法；生物技术下游过程的基础理论和技术；生物制药工艺过程；药理及药物分析的基础理论和技术；生物反应过程自动化控制的基本原理和技术。具有独立从事生物制药及相关领域科学研究、技术开发、工程设计、技术服
酶工程试卷
酶工程试卷(A) 1.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。 2.求KM最常用的方法是 双倒数作图法。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是序列机制，另一类是乒乓机制， 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有：一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高；三是菌种不易退化；四是最好选用能生产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用 终止反应法和连续反应法。 7.酶制剂有四种类型即液体酶制剂，固体酶制剂，纯酶制剂和固定化酶制剂。 8。通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法，共价键法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 1.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解:1.微生物种类丰富，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样。 2.微生物生长繁殖快，酶种提取，特别是胞外酶 3.来源广泛，价值便宜。 1）微生物易得，生长周期短 2）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，自动化，经济效益高。 3）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。 酶工程试题（B） 1.Km值增加，其抑制剂属于竞争性抑制剂，Km不变，其抑制剂属于非竞争性抑制剂，Km调小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶的主要因素，除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响，发酵条件一般包括温度、PH、氧气、搅拌、湿度和泡沫等。 4.打破酶合成调节机制限制的方法有控制条件，遗传控制，其他方法。 5.酶生物合成的模式分别是同步合成型，延续合成型，中期合成型，滞后合成型。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有热变性法，酸碱变性法和表面变性法。 7.通常酶的固定方法有：交联法、包埋法、吸附法、共价结合法。
酶工程期末复习题演示教学
第一章绪论 问题：试述木瓜蛋白酶的生产方法？ 答：木瓜蛋白酶可以采用提取分离法、基因工程菌发酵法、植物细胞培养法等多种方法进行生产。 (1)提取分离法：从木瓜的果皮中获得木瓜乳汁，通过各种分离纯化技术获得木瓜蛋白酶。 (2)发酵法：通过DNA重组技术将木瓜蛋白酶的基因克隆到大肠杆菌等微生物中，获得基因工程菌，在通过基因工程菌发酵获得木瓜蛋白酶。 (3)植物细胞培养法：通过愈伤组织诱导获得木瓜细胞，在通过植物细胞培养获得木瓜蛋白酶。 第二章微生物发酵产酶 1、解释酶的发酵生产、酶的诱导、酶的反馈阻遏(产物阻遏)、分解代谢物阻遏。诱导物的种类？ 答：酶的发酵生产：利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程； 酶的诱导：加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速的现象，称为诱导作用； 产物阻遏（反馈阻遏）：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（营养源阻遏）：是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏其他酶合成的现象。 诱导物的种类：诱导物一般是酶催化作用的底物或其底物类似物，有的也是反应产物。2、微生物产酶模式几种？特点？最理想的合成模式是什么？ 答：（1）同步合成型特点： a.发酵开始，细胞生长，酶也开始合成，说明不受分解代谢物和终产物阻遏。 b.生长至平衡期后，酶浓度不再增长，说明mRNA很不稳定。 （2）延续合成型特点： a.该类酶一般不受分解代谢产物阻遏和终产物阻遏。 b.该酶对应的mRNA是相当稳定的。 （3）中期合成型特点： a.该类酶的合成受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。 b.该酶对应的mRNA不稳定。 （4）滞后合成型特点： a.该类酶受分解代谢物阻遏和终产物阻遏作用的影响，阻遏解除后，酶才大量合成。 b.该酶对应的mRNA稳定性高。 选择：在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵周期，最理想的合成模式是延续合成型。 3、可以添加什么解除分解代谢物阻遏？表面活性剂的作用？ 答：（1）一些酶的发酵生产时要控制容易降解物质的量或添加一定量的cAMP，均可减少或解除分解代谢物阻遏作用。 （2）表面活性剂的作用：增溶、乳化作用、润湿作用、助悬作用、起泡和消泡作用、消毒和杀菌剂。 4、根据微生物培养方式不同，酶的发酵生产有几种类型？哪种是目前酶发酵生产的主要方式？按酶生物合成的速度把细胞中的酶分几类？酶的生物合成在转录水平的调节主要有哪三种模式？微生物细胞生长过程一般分为几个阶段？
【生物课件】《酶工程》试题一参考答案
【生物课件】《酶工程》试题一参考答案: 一、是非题（每题1分，共10分） 1、酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。（ ?） 2、酶的分类与命名的基础是酶的专一性。（? ） 3、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。 （?） 4、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。（?） 5、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。（?） 6、膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大 于其孔径的颗粒截留。（?） 7、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。（?） 8、角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。（?） 9、α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。（?） 10、酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。（?） 二、填空题（每空1分，共28分） 1、日本称为“酵素”的东西，中文称为酶,英文则为Enzyme,是库尼（Kuhne）于1878年首 先使用的。其实它存在于生物体的细胞内与细胞外。
2、 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得脲酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。他因这一 杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。 3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As3.4309,高产液化酶优良菌株菌号为 BF7.658。在微生物分类上，前者属于霉菌，后者属于细菌。 4、 1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中， 与酶生物合成有关的基因有四种，即操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因。 5、 1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25 oC，PH及底物浓度为 最适宜）每1分钟内,催化1μmol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。 6、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的活力、减少抗原性，增加稳定性。 7、酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。 8、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。 9、酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有凝胶过滤法，超滤法和超离心 法三种。 10、由于各种分子形成结晶条件的不同，也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶，因此
酶工程考试复习题及答案定稿版
酶工程考试复习题及答案精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
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。 12.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。 13.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称为电泳。利 用不同的物质其带电性质及其颗粒大小和形状不同，在一定的电场中它们的移动方向和移动速度也不同，故此可使它们分离，电泳技术是常用的分离技术之一。 14.萃取:是利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离的技术。 15.双水相萃取:双水相是指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 混合而形各种不相溶的两水溶液相。由于溶质在这两相的分配系数的差异进行萃取的方法称为双水相萃取。
酶工程复习题
酶工程复习题 一、选择题： 1.下面关于酶的描述，哪一项不正确( ) （A）（答案）所有的蛋白质都是酶 （B）酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能 （C）酶具有专一性 （D）酶是生物催化剂 2.下列哪一项不是辅酶的功能( ) （A）转移基团 （B）传递氢 （C）传递电子 （D）（答案）决定酶的专一性 3.下列对酶活力的测定的描述哪项是错误的( ) （A）酶的反应速度可通过测定产物的生成量或测定底物的减少量来完成 （B）需在最适pH条件下进行 （C）（答案）按国际酶学会统一标准温度都采用25℃ （D）要求[S]远远小于[E] 4.下列关于酶活性部位的描述，哪一项是错误的 （A）活性部位是酶分子中直接与底物结合，并发挥催化功能的部位 （B）活性部位的基因按功能可分为两大类：一类是结合基团，一类是催化基团（C）酶活性部位的集团可以是同一条肽链但在一级结构上相距很远的集团（D）（答案）不同肽链上的有关基团不能构成该酶的活性部位 5.酶的高效率在于 （A）增加活化能 （B）降低反应物的能量水平 （C）增加反应物的能量水平 （D）（答案）降低活化能
6.作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应 （A）增高反应活化能 （B）（答案）降低反应活化能 （C）增高产物能量水平 （D）降低产物能量水平 二、填空题 1.酶和菌体固定化的方法很多。主要可分为吸附法、结合法、交联法和热处理法 2.系统命名法根据酶所催化的反应类型，将酶分为6大类。即1、氧化还原酶；2、转移酶； 3、水解酶； 4、裂合酶； 5、异构酶； 6、合成酶（或称连接酶）。 3.酶分子修饰中，经过修饰的酶的特性会改变，即可提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。 4.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。 5.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 6.常用产酶菌有细菌（大肠杆菌）；霉菌（黑曲酶；青酶；木酶；根酶）；放线菌（链酶菌）；酵母等。 7.通常酶的固定化方法有吸附法共价键结合法交联法包埋法 8.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高，三是菌种不易退化，四是最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 9. 酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。 10. 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。 11. 酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有凝胶过滤法，超滤法和超离心法三种。 12.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 13.在酶的发酵生产中，培养基要从营养的角度考虑碳源、氮源、无机盐、生长因素的调
酶工程期末复习
酶工程期末复习 一、名词解释 1、酶工程：是酶的生产、改性与应用的技术过程。由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术学科。 2、酶的化学修饰：通过化学基团的引入或除去，使蛋白质共价结构发生改变。 3、必需水：一般将维持酶分子完整空间构象所必需的最低水含量称为必需水。 4、抗体酶：具有催化活性的抗体，即抗体酶。 5、别构效应：调节物与酶分子的调节中心结合之后，引起酶分子构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力。这种影响被称为别构效应或变构效应。 6、别构酶：能发生别构效应的酶称为别构酶。 7、酶活力：又称酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。 8、比活力：也称为比活性，是指每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数，一般用IU/mg 蛋白质表示。 9、生物传感器：由生物识别单元和物理转换器相结合所构成的分析仪器。 10、蛋白质工程：是以创造性能更适用的蛋白质分子为目的，以结构生物学与生物信息学为基础，以基因重组技术为主要手段，对天然蛋白质分子的设计和改造。 11、酶反应器 12、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，可以反复、连续使用的酶。 13、水活度：是指在一定温度和压力下，反应体系中水的摩尔系数w χ与水活度系数w γ的乘积：w w w γχα=。 14、生物反应器：指有效利用生物反应机能的系统（场所）。 15、酶反应器：以酶或固定化酶作为催化剂进行酶促反应的装置称为酶反应器。 16、活化能：从初始反应物（初态）转化成活化状态（过渡态）所需的能量，称为活化能。 二、填空题 1、酶活力测定的方法有终止法和连续反应法。常用的方法有比色法、分光光度法、滴定法、量气法、同位素测定法、酶偶联分析。 2、酶固定化的方法有吸附法（物理吸附法、离子交换吸附法）、包埋法（网格包埋法、微囊型包埋法、脂质体包埋法）、共价结合（偶联）法、交联法。 3、酶活力是酶催化反应速率的指标，酶的比活力是酶制剂纯度的指标，酶的转换数是酶催化效率的指标。 4、细胞破碎的主要方法有机械法（珠磨法、高压匀浆法、超声波破碎法）、非机械法（物理法、化学法、酶法）。 5、有机溶剂的极性系数lgP 越小，表明其极性越强，对酶活性的影响越大。 6、lgP 越大，溶剂的疏水性越强；lgP 越小，溶剂的亲水性越强。 7、酶反应器的类型根据所使用的酶，分为溶液酶反应器、固定化酶反应器。
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＿。
酶工程期末考试重点
酶:是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质或核酸，酶能在机体内十分温和的条件下高效率地起催化作用，使得生物体内的各种物质处于不断的新陈代谢中。 酶工程:酶的生产与应用的技术过程,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.研究酶制剂大规模生产及应用所涉及的理论与技术方法. 酶的应用:通过酶的催化作用获得人们所需的物质或除去不良物质,或许所需信息的技术过程. 酶的提取:又称酶的抽提,指在一定的条件下用适当的溶剂或溶液处理含酶物料,使酶充分溶解到溶剂或溶液中的技术过程. 膜分离:又称膜过滤.采用各种高分子膜为过滤介质,将不同大小,不同形状的物质分离的技术过程. 凝胶层析:又称凝胶过滤,分子筛层析等.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的不同而达到物质分离的一种层析技术. 超临界萃取:又称超临界流体萃取,是利用预分离物质与杂志在超临界流体中的溶解度不同而达到的分离的一种萃取技术. 酶固定化:采用各种方法,将酶与水不溶性的载体结合,制备固定化酶的过程. 固定化酶:用物理,化学等方法将水溶性的酶固定到特定的载体上使之成为水不溶性的酶. 非水相催化:酶在非水介质中的催化作用称为酶的非水相催化. 水活度:用体系中水的蒸汽压和相同条件下纯水的蒸汽压之比表示.水活度与溶剂的极性大小关系不大，所以采用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更为准确. 必需水:紧紧吸附在酶分子表面维持酶活化性所必需的最少水量. 反胶束体系:反胶束是在大量水不相混溶的有机溶剂中,含有少量的水溶液,加入表面活性剂后形成油包水的微小液滴. 胶束体系:胶束是在大量水溶液中含有少量与水相不相混溶的有机溶剂,加入便面活性剂后形成水包油的微小液滴. 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. 酶反应器:酶作为催化剂进行反应所需的装置称为酶反应器. 喷射式反应器：利用高压蒸汽的喷射作用实现酶与底物的混合是进行高温短时催化反应的一种反应器. 酶活力单位:是表示酶活力大小的尺度;1个酶活力单位是指在特定条件(25℃,其它为最适条件)下,在1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量.
2020年(生物科技行业)生物工程介绍
（生物科技行业）生物工程 介绍
生物工程 目录[隐藏] 生物工程 主要课程 开办院校 现代生物工程技术 生物工程美国学校的排名 生物医学工程 生物工程专业 生物工程 主要课程 开办院校 现代生物工程技术 生物工程美国学校的排名 生物医学工程 生物工程专业 [编辑本段] 生物工程 （bioengineering；bion） 生物工程，是20世纪70年代初开始兴起的壹门新兴的综合性应用学科，90年代诞生了基于系统论的生物工程，即系统生物工程的概念。
所谓生物工程，壹般认为是以生物学(特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能壹门新兴技术。1994年曾邦哲提出系统生物工程（中科院ZengBJ）的概念，基于系统生物学的生物工程技术（包括合成生物学开发细胞计算机、生物反应器和生物能源技术等）成为了21世纪的前沿技术。? 生物工程包括五大工程，即遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。在这五大领域中，前俩者作用是将常规菌(或动植物细胞株)作为特定遗传物质受体，使它们获得外来基因，成为能表达超远缘性状的新物种——“工程菌”或“工程细胞株”。后三者的作用则是这壹有巨大潜在价值的新物种创造良好的生长和繁殖条件，进行大规模的培养，以充分发挥其内在潜力，为人们提供巨大的经济效益和社会效益。 生物工程的应用领域非常广泛，包括农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料等。它必将对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生巨大的影响，为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景。 [编辑本段] 主要课程 无机化学和化学分析、有机化学、生物化学、化工原理、生化工程、微生物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生物工程下游技术、发酵工程设备等。
酶工程习题及答案
酶工程试题(A) 一名词解释（每题3分，共计30分） 1. 酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。 2.自杀性底物：底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露，再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂，这种底物叫自杀性底物。 3.别构酶；调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力，这种影响被称为别构效应，具有别构效应的酶叫别构酶 4.诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶 5.Mol催化活性：表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心转换的分子数目 6.离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。 7.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 8.修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶 9.非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.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。 2.求Km最常用的方法是双倒数作图法。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是序列机制，另一类是乒乓机制。 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高，三是菌种不易退化，四是最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。 7.酶制剂有四种类型即液体酶制剂，固体酶制剂，纯酶制剂和固定化酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法， 共价键结合法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？ 解：优点（1）易将固定化酶和底物，产物分开产物溶液中没有酶的残留简化了提纯工艺 （2）可以在较长的时间内连续使用（3）反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化（4）提高了酶的稳定性 （5）较能适于多酶反应 （6）酶的使用效率高产率高成本低 缺点 （1）固定化时酶的活力有损失 （2）比较适应于水溶性底物 （3）与完整的细胞相比，不适于多酶反应。 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 解：.方法:透析与超虑离心分离凝胶过滤盐析等电点沉淀共沉淀吸附层析电泳亲和层析热变性酸碱变性表面变性等（原理略） 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解：（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 （5）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，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 4 下面是某人对酶测定的一些数据，据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数 [S](mol/L) V0(umol/min) 0.5?10-628 4.0?10-640 1.0?10-570 2.0?10-595 4.0?10-5112 1.0?10-4128 2.0?10-4139 1.0?10-2140 解：最大反应速度140 ，Km: 1.0?10-5 酶工程试题（B） 一名词解释 1抗体酶：是一种具有催化作用的免疫球蛋白，属于化学人工酶 2酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。 3模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 4底物抑制：在酶促反应中，高底物浓度使反应速度降低的现象。 5稳定pH：酶在一定的pH范围之内是稳定的，超过这个限度易变性失活，这样的pH范围为此酶的稳定pH 6产酶动力学：主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响，包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。 7凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。 8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 9非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10液体发酵法：以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法，根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.Km值增加，其抑制剂属于竞争性抑制剂，Km不变，其抑制剂属于非竞争性抑制剂，Km减小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素，除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响，发酵条件一般包括温度，PH ，氧气，搅拌，湿度和泡沫等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有控制条件，遗传控制，其它方法。 5.酶生物合成的模式分是同步合成型，延续合成型，中期合成型，滞后合成型。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有热变性法，酸碱变性法和表面变性法 7. 通常酶的固定化方法有交联法、包埋法，吸附法、共价结合法 8. 酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的过滤态，从而降低了底物分子的能障，而抗体结合的抗原只是一个基态分子，所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中，对产酶菌有何要求？ 一般必须符合下列条件： a)不应当是致病菌，在系统发育上最好是与病原菌无关 b)能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高 c)菌种不易变异退化，不易感染噬菌体 d)最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高 在食品和医药工业上应用，安全问题更显得重要 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？ 解：（1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的状况，侧链基团的性质及反应性 （2）修饰反应的条件，包括PH与离子强度，修饰反应时间和温度，反应体系中酶与修饰剂的比例等 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 解：（1）酶蛋白N端的α氨基或赖氨酸的∑氨基 （2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的β羧基或谷氨酸的γ羧基 （3）半胱氨酸的巯基1分 （7）丝氨酸骆氨酸苏氨酸上的羟基 （8）苯丙氨酸和骆氨酸上的苯环 （9）组氨酸上的咪唑基 色氨酸上的吲哚基 4.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 解：（1）起始总活力：200?120＝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）2 （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
南京林业大学酶工程期末考试重点生物技术专业
1、酶的特点和米氏方程式的推导。 酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。酶催化作用特点：（一）酶和一般催化剂的共性：①用量少而催化效率高；②不改变化学反应的平衡点；③可降低反应的活化能。（二）酶作为生物催化剂的特点：①用量少而催化效率高；②专一性高；③反应条件温和；④可调节性。 2、米氏常数的测定和意义。 答：测定：基本原则：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。意义：①当v=Vmax/2时，Km=[s](Km的单位为浓度单位)。②是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的数值，可鉴别酶。③可近似表示酶和底物亲和力，Km愈小，E对S的亲和力愈大；Km愈大，E对S的亲和力愈小。④在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[S]时的V，或任意V下的[S]（用Km的倍数表示）。 3、可逆抑制的种类和判别。 答：①竞争性抑制：某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。特点：Km变大，酶促反应速度减小；②非竞争性抑制：酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。特点：Km虽然不变，但由于Vmax减小，所以酶促反应速度也下降了；③反竞争性抑制：抑制剂仅能与酶底物复合物结合，但ESI不能转化为产物P 。 特点：Km变小，Vmax减小，斜率不变。 4、酶的分类和命名。 答：分类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶。 系统名：包括所有底物的名称和反应类型。 推荐名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。 对于催化水解反应的酶一般在酶的名称上省去反应类型。 酶系统编号：采用四码编号方法，第一个号码表示该酶属于6大类酶中的某一大类，第二个号码表示该酶属于该大类中的某一亚类，第三个号码表示属于亚类中的某一小类，第四个号码表示这一具体的酶在该小类中的序号。每个号码之间用圆点（﹒）分开。 5、酶活单位和酶活测定。 答：酶活单位：①酶活单位U：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。（浓度/时间）②国际酶活力单位IU：在最适条件下，每分钟内催化1umol底物转化为产物所需的酶量。1972年定为1kat单位：每秒钟能催化1mol底物转化为产物所需的酶量。1kat=60×106IU。③酶的比活力：用每mg蛋白质所含酶活力单位数，比活愈大，纯度愈高。比活力＝酶活力U/mgPr＝总活力U/总蛋白mg 酶活力测定的步骤： ①根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制成溶液。 ②根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度PH值、底物浓度、激活剂浓度等反应条件。 ③在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，反应时间。 ④运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量。 注意：若不能即时测出结果的，则要及时终止反应，然后再测定。