1、精選優質文檔-傾情為你奉上 酶工程復習1.生物酶工程：在化學酶工程基礎上發展起來的，以酶學理論和以DNA重組技術為主的現代分子生物學技術相結合的產物，又稱為高級酶工程2、化學酶工程、研究的主要內容：又為初級酶工程，是酶學理論與化學工程技術相結合的產物。主要研究內容：酶的工藝制備、酶和細胞的固定化技術、酶分子化學修飾、人工酶的合成、酶反應器和酶傳感器、酶的應用等。3如何控制發酵產酶工藝條件：a. pH調節辦法：改變培養基組成或其比例；使用緩沖劑；添加適宜的酸堿溶液以調節pH值。b.溫度調控的方法：一般采用熱水升溫、冷水降溫；在發酵罐中，均設計有足夠熱傳面積的熱交換裝置，如排管、蛇管。c.溶氧量調

2、控的方法：調節通氣量、調節氧的分壓、調節氣液接觸時間、調節氣液接觸面積、培養液的特性對溶氧速率有明顯影響，若培養物粘度大，則不利于溶氧。4酶生物合成模式包括哪些類型？各類型有何特點？如何提高各種模式下酶產量？各產酶模式的一般產酶動力學方程是怎樣的？a.同步和成型：又稱生長偶聯型，酶的合成與細胞生長同步進行，當細胞進入對數生長期，酶大量產生，細胞生長進入平衡期后，酶合成隨即停止。其方程為：dE/dt=X 特點：此類型生產的酶，其生物合成可以誘導，但不受分解代謝物阻遏和反應產物阻遏。這類酶相應的mRNA是很不穩定的。提高酶產量：增加細胞生長速率，提高mRNA穩定性，降低發酵溫度。b.延續合成型：部

3、分生長偶聯型，酶的合成伴隨細胞生長開始，但在細胞生長進入平衡期后，酶還可以延續合成較長的一段時間。其方程：dE/dt=X+X 特點：延續合成型的酶可受誘導但不受分解代謝物阻遏和產物阻遏，其對應的mRNA很穩定。提高酶產量：最理想模式，添加誘導物。c.中期合成型：酶的合成在細胞生長一段時間以后才開始，而在細胞生長進入平衡期后，酶的合成也隨即停止。其方程：dE/dt=X 特點：此類型合成的酶，受反應產物反饋阻遏，其對應的mRNA是不穩定的。提高酶產量：增加細胞生長速率，提高mRNA穩定性，解除阻遏。d.滯后合成型：當細胞生長進入平衡期后，酶才開始大量合成。其方程：dE/dt=X 特點：此類型合成的

4、酶，受分解代謝物阻遏，故在對數生長期不合成，但其mRNA穩定性強，當細胞停止生長，分解代謝物阻遏解除，才開始利用積累的mRNA進行翻譯合成。提高酶產量：減少阻遏物濃度，盡量降解產生的阻遏物。5.提高酶產量的方法有哪些？A.要選育或選擇使用優良的產酶細胞。B.打破調控機制。C添加表面活性劑、酶促進劑、誘導物。6在發酵產酶中，溶氧速率受哪些因素的影響？a.通氣量：當通氣量增大時可提高溶氧速率，反之使溶氧速率降低。b.氧的分壓：增加空氣壓力，或提高空氣中氧的含量都能提高氧的分壓，從而提高溶氧速率。反之則使溶氧速率降低c.氣液接觸時間：氣液兩相接觸時間延長，可使更多的氧溶解，從而提高溶氧速率；反之則使

5、溶氧速率降低。d.氣液接觸時間：增加氣流接觸界面的面積，有利于提高溶氧率。e.培養物的特性：培養液的粘度大，產生氣泡多，則不利于氧的溶解。通過改變培養液的組分或濃度，可有效地降低培養液粘度7影響酶提取的主要因素有哪些？a.溫度：通常抽提溫度應控制在0-10，對某些耐溫的酶，如胃蛋白酶等，可以適當提高抽提溫度。b.pH值：抽提液的pH值應遠離酶的等電點，不宜過高或過低。c.提取液體積：增加提取液用量，可提高提取率。d.添加保護劑：為了提高酶穩定性，防止酶變性、失活等常加入一些保護劑。8常用的細胞破碎的方法主要有哪些？a.機械破碎法：通過機械運動所產生的剪切力作用，使細胞破碎的方法，稱為機械破碎法

6、。包括：機械搗碎法、研磨法、勻漿法。b.物理破碎法：通過溫度、壓力、聲波等各種物理因素作用，使組織細胞破碎的辦法，包括：溫度差破碎法、壓力差破碎法、超聲波破碎法。c.化學破碎法：利用各種化學試劑與細胞膜的作用，使細胞膜結構改變而破碎的方法。包括：有機試劑、表面活性劑。d.酶學破碎法：在一定條件下，通過外加的酶或細胞自身存在的酶的作用，包括：外加酶處理、自溶法。9、利用沉淀技術分離制備酶有哪些方法？沉淀分離是通過改變某些條件，使溶液中某種溶質的溶解度降低，從而從溶液中沉淀析出，與其他溶質分離。方法：a.鹽析沉淀法：根據球蛋白在低鹽濃度的溶液中，溶解度隨鹽離子升高而增加，表現為鹽溶，而隨著鹽濃度繼

7、續升高，并超出某一上限時，其溶解度又會以不同速度下降，表現為鹽析。由于酶和雜蛋白在高鹽濃度的溶液中，其溶解度存在差別而建立的一種純化方法。最常用的鹽析鹽為（NH4)2SO4 b.等電點沉淀法：兩性電解質在等電點時，溶解度最低，而不同的兩性電解質使不同等電點，由此可將酶純化。c.有機溶劑沉淀法：利用不同蛋白質在有機溶劑中溶解度不同而使之分離的方法。d.復合沉淀法（選擇性沉淀法）：在酶液中加入某些物質，使它與酶形成復合物而沉淀，再用適當方法把酶從復合物中重新析出。e.選擇性變性沉淀法：選擇一定的條件使酶液中存在的某些雜質變性沉淀而不影響所在的酶，從而使酶與雜質分離。10 利用蛋白質的等電點不同可以

8、選擇哪些技術將蛋白質分離？等電聚焦，等電點結晶，等電點沉淀，層析聚焦11、什么是分子篩凝膠層析？又稱凝膠過濾、分子排阻層析，是以多孔凝膠為固定相利用溶液中酶與其他雜質分子大小不同而進行的分離技術。12什么是膜分離技術？借助一定口徑的各種高分子薄膜，將不同大小、不同性狀、不同特性的物質顆粒或分子分離的技術，統稱為膜分離技術。13. 什么是SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳？其原理及用途是什么？指在聚丙烯酰胺凝膠制備時，加入12%的十二烷基硫酸鈉（SDS），制成SDS-聚丙烯胺凝膠進行電泳。原理：當蛋白質溶液中加入SDS和硫基乙醇（一種還原劑）以后，硫基乙醇使蛋白質中的二硫鍵還原，SDS使蛋白質的共價鍵破

9、壞，使多亞基的蛋白質解離成各個亞基，在一定條件下1.4g SDS與1g蛋白質或亞基結合形成SDS-蛋白質復合物。由于SDS陰離子帶負電荷，SDS-蛋白質復合物上就結合了大量陰離子，掩蓋了蛋白質之間原來的電荷的差別。而SDS與蛋白質結合后，引起蛋白質構象的變化，在水溶液中都變成長橢圓形，為此，SDS-蛋白質復合物在凝膠電泳中遷移率不再受到其原有電荷和分子形狀影響，而只決定于蛋白質的分子量。用途：SDS-凝膠電泳主要用于測定蛋白質的分子量。14. 親和層析技術的原理是什么？親和層析是利用生物分子之間所具有的專一而又可逆的親和力，使生物分子分離純化的技術。原理：酶與底物（包括輔助因子）、底物類似物或

10、其競爭性抑制劑之間都具有較高的生物親和力，能專一而可逆地形成酶-配基絡合物。因此，將這類配基偶聯固定于載體作為固定相時，含有待純化酶的溶液流經該固定相，該酶就能迅速而有選擇性地與相應配基結合，而其他雜質流出固定相，從而達到純化該酶的目的。15.何謂酶分子修飾？通過各種方法使酶分子結構發生某些改變，從而改變酶的某些特性和功能的過程，稱為酶分子修飾。16酶分子修飾有哪些方法？分別有哪些修飾劑？a.金屬離子置換修飾：通過改變酶分子中所含的金屬離子，使酶的特性和功能發生改變的方法稱為金屬離子置換修飾。通常都是二價金屬離子，如Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Fe2+等。金屬離

11、子置換修飾只適用于本來結構中含有金屬離子的酶。b.大分子結合修飾：利用水溶性大分子與酶結合，使酶的空間結構發生某些精細改變，從而改變酶的特性與功能的方法，常用修飾劑：右旋糖酐，聚乙二醇、肝素、蔗糖聚合物、聚氨基酸等。修飾劑在使用前一般需經活化。c.有限水解修飾：肽鏈的水解在限定的肽鍵上進行，稱為肽鏈有限水解，利用肽鏈有限水解，使酶的空間結構發生某些精細的改變，從而改變酶的特性和功能的方法，常用修飾劑：各種專一性較強的蛋白酶或肽酶d.酶蛋白側鏈基團修飾：酶蛋白側鏈基團修飾是指用各種小分子化合物對酶蛋白的AA殘基上的側鏈功能基團進行修飾，使這些基團發生改變，從而引起次級鍵的變化，使蛋白質空間結構發

12、生變化，導致酶的功能與特性的改變。常用修飾劑：氨基修飾劑、羧基修飾劑、胍基修飾劑、巰基修飾劑e.氨基酸置換修飾：酶蛋白多肽鏈特定位置上的各種AA，是酶化學結構和空間結構基礎，若將肽鏈上某AA換成另外的AA，則會引起酶蛋白空間構象某些改變f.物理修飾：通過各種物理方法，使酶分子的空間構象發生某些改變，從而改變酶的某些特性和功能的方法。17什么是固定化酶和固定化細胞？固定化酶：固定在載體上，并在一定空間內進行催化反應的酶。固定化細胞：固定在載體上，并在一定空間范圍內進行生命活動的細胞。18常用的酶和菌體固定化的方法有哪些？A.吸附法：通過載體表面和酶分子表面之間的氫鍵、疏水鍵和-電子親和力等物理作

13、用力，將酶固定于不溶性載體的方法，稱為物理吸附法，簡稱吸附法。b.包埋法：將酶或含酶菌體包埋于各種多孔載體中，使酶固定化的方法，稱為包埋法。c.結合法:選擇適宜的載體，使之通過共價鍵或離子鍵，與酶結合在一起的固定化方法，稱為結合法。d.交聯法：利用雙功能試劑或多功能試劑在酶分子間，酶分子與惰性蛋白間，或酶分子與載體間進行交聯反應，以共價鍵制備固定化酶的方法。e.熱處理法將含酶細胞在一定溫度下加熱處理一段時間，使酶固定在菌體內，而制備得到固定化菌體。19、酶固定化后其性質都有哪些變化？為什么？酶分子經固相化后，從游離態變為結合態。酶分子處在一個與游離態酶完全不同的微環境中，微環境的許多性質會影響

14、酶原有的性質。如微環境的化學組成，與酶相結合的表面結構，底物進入與底物排出微環境的速度，微環境的局部pH等。穩定性：固相酶的穩定性比游離酶高。熱穩定性；對蛋白酶水解作用穩定性； 對變性試劑作用的穩定性；保藏穩定性；最適溫度：固相酶的最適溫度一般比天然酶高，個別會有所降低；同種酶，采用不同的方法或不同載體固定化后，其最適溫度可能不同。最適pH：a.載體性質對最適pH影響：用帶負電荷載體制備的固定化酶，最適pH比游離酶最適pH高；用帶正電荷載體制備的固定化酶，最適pH比游離酶最適pH低；用不帶電荷載體制備的固定化酶，最適pH一般不改變。b.產物性質對最適pH影響；若酶催化反應產物為酸性時，固定化酶

15、最適pH比游離酶的最適pH要高。若酶催化反應產物為堿性時，固定化酶最適pH比游離酶的最適PH要低。若酶催化反應產物為中性時，固定化酶最適pH不變。底物特異性：固定化酶底物特異性與游離酶相比，有一定變化，一般為：作用于小分子底物的酶類經固定化后，專一性基本不變。而既可作用大分子也可作用小分子底物的酶類經固定化后專一性會發生變化。20什么是酶傳感器？是由固定化酶與能量轉換器密切結合而成的傳感器裝置，是生物傳感器的一種，已廣泛用于臨床診斷、工業發酵、環境監測等。21. 用交聯法如何制備固定化酶？利用戊二醛兩個醛基都可與酶蛋白分子的游離氨基反應，形成Schiff堿，從而使酶或菌體蛋白交聯，制成固定化酶

16、或固定化菌體。將酶吸附于載體上，或者包埋于膠內或微囊內，然后再交聯制成固定化酶“網”膜或“網”顆粒。這種方法又稱為雙重固定化法。22分離制備堿性磷酸酶采用何種方法？分離的原理及主要的操作流程是什么？本實驗采用有機溶劑沉淀法從肝勻漿中分離純化堿性磷酸酶（AKP）。先用醋酸鈉（低滲破膜作用）制備肝勻漿。醋酸鎂則有保護和穩定AKP的作用。勻漿中加入正丁醇可使部分雜蛋白變性，釋出膜中酶，過濾后以出去雜蛋白。含有AKP的濾液用冷丙酮和冷乙酸進行反復分離純化。根據AKP在33%的丙酮或30%的乙醇中溶解，而在50%的丙酮或60%的乙酸中不溶解的性質，用冷丙酮和冷乙酸重復分離提取，可從含有AKP的濾液中獲得

17、較為純凈的堿性磷酸酶。23. 如何測定酶作用的最適溫度,最適pH以及其可逆抑制劑對酶抑制作用的類型?一般的試驗方法是在一定條件下先將酶在不同的溫度下處理一段時間，迅速降溫，然后再在一定溫度條件下測定酶活力。以處理溫度為橫座標，酶反應速度為縱座標作圖。可得到酶的熱穩定曲線，根據這條曲線即可求出酶的熱穩定范圍一般的試驗方法是將酶液分成若干份，分別置于一系列不同的pH的溶液中保溫處理一定時間，然后再調至某一標準的pH或直接在最適pH條件下進行活力測定。以處理的pH值為橫座標、反應速度為縱座標作圖。可得到酶的酸堿穩定性曲線，由此即可求出酶的酸堿穩定范圍。添加抑制劑，以反應速度倒數1/V 或1/A510

18、作縱座標，以底物濃度倒數1/S為橫座標，作圖，觀察直線在縱軸和橫軸上的交點位置并計算其Km值，與未加抑制時的Km值比較。說明該抑制劑屬于何種類型。競爭抑制km增大，vm不變,非競爭抑制是km不變，vm減小。反競爭是兩者都發生了變化24. 用固定化L-氨基酸酰化酶可生產什么產品？生成L-氨基酸。將化學合成的N-酰基-DL-氨基酸經L-氨基酸酰化酶進行不對稱水解，L酰基氨基酸被水解生成L-氨基酸，余下的N-酰基-D-氨基酸經化學消旋再生成DL-酰基氨基酸，重新進行不對稱水解。反復進行，可將DL-酰基氨基酸幾乎都變成L-氨基酸。工業上已用固定化L-氨基酰化酶連續生產L-苯丙氨酸和L-色氨酸。25.酶在食品、