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酶工程复习题第一章 绪论填空：1.日本称为“酵素”的东西，中文称为酶，英文则为enzyme，是德国科学家khne于1878年首先使用的。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. 1982年，thomas r.cech等人发现四膜虫细胞的26s rrna前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然rna称为核酶ribozyme。4. 1894年，高峰让吉（takamin）用麸皮培养米曲霉制造淀粉酶作消化剂，开创了有目的的进行酶生产和应用的先例。5. 1969年，日本的千畑一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶从dl-氨基酸分离l-氨基酸。6. 1971年，第一届国际酶工程会议把酶的生产与应用确认为酶工程的核心内容。7. 根据分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶。名词解释：酶：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。酶工程：选择：1.酶工程是（ c ）的技术过程a.利用酶的催化作用将底物转化为产物b.通过发酵生产和分离纯化获得所需酶c.酶的生产与应用d.酶在工业上大规模应用2.核酸类酶是（ d ）a.催化rna进行水解反应的一类酶b.催化rna进行剪接反应的一类酶c.由rna组成的一类酶d.分子中起催化作用的主要组分为rna的一类酶第二章 酶学基础填空：1. 1961年国际酶学委员会（international commission of enzymes）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：氧化还原酶 oxidoreductase；转移酶 transferase；水解酶 hydrolase；裂合酶 lyase；异构酶 isomerase；合成酶synthetase。2.酶催化作用的特点：温和性、专一性、高效性、可调性.3.根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，可把抑制作用分为两大类：不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。根据可逆抑制剂与底物的关系，可逆抑制作用分为竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制等。4在竞争性抑制中，vmax不变，km增加；在非竞争性抑制中，vmax减小，km不变；在反竞争性抑制中，vmax减小，km减小。判断：1. 酶的编号ec1. 1. 1. 27中，第一个1代表该酶属于氧化还原酶类。（）2. 酶的化学本质均是蛋白质。（）3. 酶的必需基团都在活性中心内。（）4. km是酶的特性常数之一，只与酶的性质有关，与酶的浓度无关。（）5. km大，表示酶与底物的亲和力小； km小，表示酶与底物的亲和能力大。（）6. 最适ph是酶的特性之一，且是一个常数。（）7. 最适温度是酶的特性之一，且是一个常数。（）8. 酶的分类与命名的基础是酶的专一性。 （ ）9. 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。（ ）选择：1.关于辅酶、辅基以下说法正确的是：（abcd）a. 辅基与酶蛋白通过共价键相结合不易用透析等方法除去b. 辅酶与酶蛋白结合较松，可用透析等方法除去而使酶丧失活性c. 辅酶、辅基和酶蛋白单独存在时均无活性，只有二者结合成全酶才有活性d. 辅酶或辅基起着传递电子、原子和某些功能基团的作用2.关于酶的活性中心以下说法正确的是：（abcd）a. 活性部位只占酶分子很小的一部分b. 活性部位是一个三维实体c. 活性中心位于酶分子表面的疏水性裂缝中d. 活性中心构象不是固定不变的3.莫诺德常数是指（b）a. 反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度b. 比生长速率达到最大比生长速率一半时的限制性基质浓度c. 产酶速率达到最大产酶速率一半时的限制性基质浓度d. 细胞生长速率达到最大细胞生长速率一半时的限制性基质浓度4.在酶的非竞争性抑制类型中，vmax减小，km（c）。a.增大 b.减小 c.不变 d.不确定5.根据可逆抑制剂与底物的关系，可逆抑制作用分为：( abc )a.竞争性抑制 b.非竞争性抑制 c.反竞争性抑制 d.无竞争性抑制简答：1.辅酶、辅基与酶蛋白有何关系？辅酶、辅基在催化反应中起什么作用？一般来说，辅基与酶蛋白通过共价键相结合不易用透析等方法除去。辅酶与酶蛋白结合较松，可用透析等方法除去而使酶丧失活性。酶蛋白和辅酶、辅基是酶表现催化活性不可缺少的两部分。辅酶、辅基和酶蛋白单独存在时均无活性，只有二者结合成全酶才有活性。酶蛋白决定反应的专一性，辅酶或辅基则起着传递电子、原子和某些功能基团的作用。2.酶的活性中心的共性？(1)活性部位只占酶分子很小的一部分（1-2%）。(2)活性部位是一个三维实体。(3)活性中心位于酶分子表面的疏水性裂缝中。(4)活性中心构象不是固定不变的（诱导契合）。(5)酶与底物通过盐键、氢键、范德华力和疏水作用等次级键结合。计算：1. 1g纯酶（相对分子量92000）在最适合条件下，催化反应速度为0.5mol/lmin。计算：（1）酶的活力；（2）酶的比活力（u/mg蛋白质；u/mol蛋白质）答：（1）0.5u；（2）500u/mg蛋白质;4.61010 u/mol蛋白质第三章 产酶微生物的分离和选育选择：1. 工业上对产酶微生物的要求有：（abcd）a. 产酶量高，最好是胞外酶b. 产酶菌不是致病菌，不产生毒素c. 菌株稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体d. 发酵周期短,易于培养和提取简答：1.说明工业上对产酶微生物安全性的要求。p552.举例说明如何分离筛选产酶微生物菌种。样品的采集富集培养分离初筛复筛第四章 酶的生物合成与发酵生产填空：1.1960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。2.在酶的发酵生产过程中，可以采取添加诱导物、降低阻遏物的浓度、添加表面活性剂、添加产酶促进剂等措施提高酶的产量。3.利用植物细胞培养产酶，一般控制温度在25左右，ph值为5.0-6.0；而利用动物细胞培养产酶，一般控制温度在36.5左右，ph值为7.0-7.6。4.微生物产酶模式可以分为同步合成型、延续合成型、中期合成型和滞后合成型。选择：1.在酶发酵过程中，添加表面活性剂可以（ d ）a.诱导酶的生物合成b.阻遏酶的生物合成c.提高酶活力d.提高细胞透过性2.有些酶在细胞进入平衡期以后还可以继续合成较长的一段时间，这是由于（ a ）a.该酶所对应的mrna稳定性好b.该酶所对应的dna稳定性好c.细胞自溶后使酶分泌出来d.培养基中还有充足的营养成分3.滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成的原因是（ac）a.该酶所对应的mrna稳定性好b.该酶所对应的dna稳定性好c.该酶的生物合成受到培养基中阻遏物的阻遏作用d.该酶的生物合成受到培养基中诱导物的诱导作用4. 在酶的发酵生产过程中，为了提高酶的产率，可以采取哪些措施？（abcd）a.添加诱导物b.降低阻遏物的浓度c.添加表面活性剂d.添加产酶促进剂判断：1. 某些酶的催化反应产物可以诱导该酶的生物合成。（）2. 在酶的发酵生产中，为了提高产酶率和缩短发酵周期，最理想的酶生物合成模式应是延续合成型。（）3. 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 （）4. 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。 （）名词解释：酶合成的诱导与阻遏：酶合成的诱导是指加入某种物质使酶的合成开始或加速进行的过程；酶合成的阻遏作用则是指加入某种物质使酶的合成中止或减缓进行的过程。这些物质分别称为诱导物及阻遏物。简答：1.利用乳糖操纵子学说解释酶生物合成的诱导机制。加进某些物质，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。能够引起诱导作用的物质称为诱导物。乳糖操纵子中酶生物合成的诱导作用过程如下：在无诱导物时，调节基因（r）产生的阻遏蛋白与操纵基因（o）的结合能力较强，当它们结合时，就使已经在启动基因（p）上的rna聚合酶无法经过操纵基因位置而进入结构基因（s）的位置。因此遗传信息无法转录，酶不能合成。当有诱导物存在时，诱导物与阻遏物结合在一起，使阻遏物的结构发生改变，使之与操纵基因的结合力减弱，从而使rna聚合酶可以顺利通过操纵基因位置而达到结构基因位置。进行转录生成mrna，再进一步翻译成酶蛋白多肽链。2.利用色氨酸操纵子学说解释酶生物合成的阻遏机制。3.请根据酶生物合成的调节类型及机制提出提高酶的生物合成的策略。答：酶生物合成的调节类型分为诱导型和阻遏型。某些物质可以诱导某些酶的合成，是通过促进为该酶编码的基因的表达而进行的，这种现象叫做酶合成的诱导。能诱导酶合成的物质叫诱导物。被诱导合成的酶叫诱导酶。某些代谢物可以阻止某些酶的合成，是通过阻止为该酶编码的基因的表达而进行的，这种现象叫做酶合成的阻遏。能阻遏酶合成的物质叫辅阻遏物。被辅阻遏物作用而停止合成的酶叫阻遏酶。根据酶生物合成的调节类型及机制，在酶的发酵生产过程中，可以采取添加诱导物、控制阻遏物的浓度、添加表面活性剂、添加产酶促进剂等措施提高酶的产量。4.根据细胞生长和酶产生的关系，可以把酶生物合成模式分为哪几种类型？每种类型具有哪些特点？怎样获得理想的生物合成模式？答：比较细胞生长与酶产生的关系, 可以把酶生物合成的模式分为4种类型。即同步合成型，延续合成型，中期合成型和滞后合成型。 同步合成型：属于该合成型的酶，其生物合成伴随着细胞的生长而开始；在细胞进入旺盛生长期时，酶大量生成；当细胞生长进入平衡期后，酶的合成随着停止。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。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。对于其他合成模式的酶，可以通过基因工程/细胞工程等先进技术,选育得到优良的菌株, 并通过工艺条件的优化控制, 使他们的生物合成模式更加接近于延续合成型。其中对于同步合成型的酶，要尽量提高其对应的mrna的稳定性，为此适当降低发酵温度是可取的措施；对于滞后合成型的酶，要设法降低培养基中阻遏物的浓度 ，尽量减少甚至解除产物阻遏或分解代谢物阻遏作用，使酶的生物合成提早开始；而对于中期合成型的酶，则要在提高mrna的稳定性以及解除阻遏两方面下功夫，使其生物合成的开始时间提前， 并尽量延迟其生物合成停止的时间。 4.为什么属于滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成？答：属于滞后合成型的酶，之所以要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成，主要原因有两个，一是由于酶的生物合成受到培养基中阻遏物的阻遏作用，只有随着细胞的生长，阻遏物几乎被细胞用完而解除阻遏以后，酶才开始大量合成；二是由于该类型酶所对应的mrna稳定性好，可以在细胞生长进入平衡期后的相当长的一段时间内，继续进行酶的生物合成。第五章 酶的提取与分离纯化选择：细胞破碎的主要方法有（abcd）a.机械破碎法b.物理破碎法c.化学破碎法d.酶促破碎法1. 酶的提取方法主要有（abcd）a.盐溶液提取b.酸溶液提取c.碱溶液提取d.有机溶剂提取3.常用的萃取方法有（abcd）a.有机溶剂萃取b.双水相萃取c.超临界萃取d.反胶束萃取4.酶的提取是（d）的技术过程a.从含酶物料中分离获得所需酶b.从含酶溶液中分离获得所需酶c.使胞内酶从含酶物料中充分溶解到溶剂或溶液中d.使酶从含酶物料中充分溶解到溶剂或溶液中5.在凝胶层析的洗脱过程中，（a）。a.分子质量最大的分子最先流出b.分子质量最小的分子最先流出c.蛋白质分子最先流出d.盐分子最先流出6.最大转速为 (2.512)104 r/min的离心机称为( a )。a.超速离心机 b.常速离心机 c.高速离心机 d.低速离心机判断：1、 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。 （）2、 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。 （）填空：1.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方法称为吸附层析。2.利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离的方法称为分配层析。论述题：现有一株碱性磷酸酶的高产菌株。前期实验结果表明，该菌为酵母菌，并鉴定该酶为胞内酶。请你设计合理的分离纯化方案以及检测方案。 第六章 酶与细胞的固定化选择：1.固定化酶稳定性升高表现在（abcd）a.固定化增加了酶的耐热性b.固定化增大了酶对变性剂、抑制剂的抵抗能力c.固定化减轻了蛋白酶的破坏作用d.固定化可以增强贮存稳定性和操作稳定性2.固定化酶的方法有（abcd）a.吸附法 b.包埋法 c.结合法 d.交联法3. 用带负电荷的载体制备固定化酶后，酶的最适ph（a）a.向碱性一侧移动b.向酸性一侧移动c.不改变d.不确定4.用带正电荷的载体制备固定化酶后，酶的最适ph（b）。a.向碱性一侧移动b.向酸性一侧移动c.不改变 d.不确定5. 酶催化反应的产物为碱性物质时，固定化酶的最适ph（b）a.比游离酶的最适ph高一些b.比游离酶的最适ph低一些c.与游离酶的最适ph相同d.随机变化6.氨基酰化酶可以催化（c）a.d,l-氨基酸生成d-氨基酸和l-氨基酸b. d,l-乙酰氨基酸水解生成d,l-氨基酸c. l-乙酰氨基酸水解生成l-氨基酸d. d-乙酰氨基酸水解生成d-氨基酸7.下列几种方法中，不属于固定化细胞的方法有：(a )。a.结合法 b.吸附法 c.包埋法 d.直接固定法填空：1. 用带负电荷的载体制备的固定化酶，其最适ph比游离酶的最适ph高，用带正电荷的载体制备的固定化酶，其最适ph比游离酶的最适ph低，用不带电荷的载体制备的固定化酶，其最适ph与游离酶的最适ph相同。2. 酶催化反应的产物为酸性时，固定化酶的最适ph比游离酶的最适ph高，产物为碱性时，固定化酶的最适ph比游离酶的最适ph低，产物为中性时，最适ph不变。3. 借助双功能试剂或多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。名词解释：1. 固定化酶：被局限在某一特定区域上的、并且保留了它们的催化活力，可以反复、连续使用的酶。2. 物理吸附法：通过载体表面和酶分子表面之间的氢键、疏水键和-电子亲和力等物理作用力，将酶固定于不溶性载体的方法，称为物理吸附法，简称吸附法。判断：1.固定化原生质体与固定化细胞一样可以进行生长繁殖和新陈代谢。（）简答：1. 简述酶固定化技术的几种主要方法，并比较其优缺点。（1）吸附法：通过载体表面和酶分子表面之间的氢键、疏水键和-电子亲和力等物理作用力，将酶固定于不溶性载体的方法。（2）结合法：选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键，与酶结合在一起的固定化方法，称为结合法。根据酶与载体结合的化学键不同，结合法分为离子键结合法和共价键结合法。（3）交联法：利用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间，酶分子与惰性蛋白间，或酶分子与载体间进行交联反应，以共价键制备固定化酶的方法。（4）包埋法：将聚合物的单体和酶溶液混合后，借助聚合促进剂（包括交联剂）的作用使单体进行聚合，从而将酶包埋于聚合物中的固定化方法。吸附法的优点是酶的活性中心不易被破坏，且酶的高级结构变化少，酶活力损失很少。缺点是酶与载体相互作用力弱、酶容易从载体上脱落下来。离子结合法的优点是操作简单，处理条件温和，酶的高级结构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏，能得到酶活回收率高的固定化酶。缺点是载体和酶的结合力比较弱，容易受缓冲液种类或ph的影响，在离子强度高的条件下进行反应时，酶往往会从载体上脱落。共价结合法的优点是酶与载体结合牢固，稳定性好，一般不会因底物浓度高或存在盐类等原因而轻易脱落，这有利于连续使用。缺点是反应条件苛刻，操作复杂，而且由于采用了比较激烈的反应条件，可能会引起酶蛋白高级结构的变化，破坏部分活性中心，因此往往不能得到比活力高的固定化酶，其酶活回收率一般为30%左右，有时甚至底物的专一性等酶的性质也会因固定化而发生变化。交联法的优点是操作简便。缺点是交联反应的过程往往比较激烈，许多酶易在固定化过程中失效，酶回收率不高。包埋法优点是一般不会与酶蛋白的氨基酸残基进行结合反应，很少改变酶的高级结构，故而一般比较安全，酶活回收率较高。缺点是聚合过程中由于自由基的产生、放热以及酶和试剂间可能发生化学反应等，也往往会导致酶的失活。而且只适合作用于小分子底物和产物的酶。包埋、共价结合、交联三种虽结合力强，但不能再生、回收；物理吸附法制备简单，成本低，能回收再生，但结合差，在受到离子强度、ph变化影响后，酶会从载体上游离下来；包埋法各方面较好，但不适于大分子底物和产物。2.简述酶固定化后，其稳定性得以提高的原因。（1）固定化增加了酶活性构象的牢固程度，并且固定化后酶分子与载体多点连接，可防止酶分子伸展变形。（2）抑制酶自身降解。将酶与固定化载体结合后，酶失去了分子间相互作用的机会，从而抑制了其自身的降解过程。（3）固定化部分阻挡了外界不利因素对酶的侵袭。3.固定化酶的特性与游离酶比较有哪些改变？固定化酶与游离酶比较，其催化特性主要有下列变化：（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：固定化增加了酶的耐热性；固定化增大了酶对变性剂、抑制剂的抵抗能力；固定化减轻了蛋白酶的破坏作用；固定化可以增强贮存稳定性和操作稳定性。（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）固定化酶的底物特异性与游离酶比较可能有些不同，其变化与底物相对分子质量的大小有一定关系。对于哪些作用于低分子底物的酶，固定化前后的底物特异性没有明显变化。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。第七章 酶反应器名词解释：1. 酶反应器(enzyme reactor)：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(enzyme reactor)。判断：1.酶反应器不同于发酵反应器，不表现自催化方式，即细胞的连续再生。（）2.鼓泡式反应器是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。（）3.膜反应器是将酶的催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。（）4. 鼓泡式固定化酶反应器又称为三相流化床反应器。（）选择：1. 流化床反应器（d）。a.适用于游离酶进行间歇催化反应b.适用于固定化酶进行间歇催化反应c.适用于游离酶进行连续催化反应d.适用于固定化酶进行连续催化反应2. 膜反应器是（a）的酶反应器。a.将酶的催化反应与半透膜的分离作用组合在一起b.利用酶膜进行反应c.利用半透膜进行底物与产物分离d.利用半透膜进行酶与底物分离3. 对于有产物抑制作用的酶，最好选用（c）反应器。a.搅拌罐式b.喷射式c.膜反应器d.鼓泡式4. 对于有气体参与的酶反应，通常采用（d）反应器。a.搅拌罐式b.填充床式c.流化床式d.鼓泡式简答：1.试比较bstr,cstr,pfr,fbr,cstr/ufr,rcr几种酶反应器的优缺点。酶反应器优点缺点bstr,cstr结构简单，操作方便，适用面广。在底物抑制时可获得较高产量。反应效率较低，载体易被搅拌桨叶的剪切力所破坏，搅拌动力消耗大。pfr较高的转化率，当产物抑制时受到的影响较小。用小颗粒固定化酶时可能产生高的压降和压密现象，不适于不溶性或粘性底物。fbr物质交换和热交换特性较好，不引起堵塞，可用于不溶性或粘性底物的转化，低压降。动力消耗较大，且不易直接放大。cstr/ufr能够使用溶液酶，也适于处理粘性或不溶性底物。长时间运转时，酶的稳定性较差，易为超滤膜吸附，并可能产生浓差极化现象。rcr转化率高，可采用高速液流，以克服外扩散限制。设备成本高。2.酶反应器在使用过程应注意哪些问题？控制酶反应器的液态流动方式；控制酶反应器对底物的恒定转化；保持酶反应器的稳定性；防止酶反应器中微生物污染。第八章 酶的分子修饰名词解释：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。填空：1. 酶分子的物理修饰是通过物理方法改变酶分子的空间构象从而改变酶的催化特性。2. 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操作技术称为定点突变技术。选择：1.氨基酸置换修饰通常采用（a）a.定点突变b.定向进化c.化学诱变d.物理诱变2.金属离子置换修饰是将（d）中的金属离子用另一种金属离子置换。a.酶液b.反应介质c.反应体系d.酶分子3.酶分子的物理修饰是通过物理方法改变酶分子的（c）而改变酶的催化特性。a.组成单位b.侧链基团c.空间构象d.空间构型判断：1.只有以金属离子为激活剂的酶，才可以进行金属离子置换修饰。（）2.通过改变酶分子的空间构象而改变酶的催化特性的修饰方法称为物理修饰法。（）3.定点突变技术是氨基酸置换修饰的主要方法。（）1.什么叫酶的分子修饰，常用的修饰方法有哪几种？酶修饰后的性质变化？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。常用的方法有金属离子置换修饰、大分子结合修饰、侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、氨基酸置换修饰、酶分子的物理修