酶学复习题.doc

第一章酶学与酶工程1、酶学（Enzymology）研究酶的理论（basic principle, biosynthesis, property, modification-up stream process）。研究酶的结构与功能、酶的催化机制、酶反应动力学、酶的生物合成以及调节机制等的理论学科。酶工程（Enzyme engineering）研究酶的生产与应用（production and application）。2、酶工程研究的热点a基因工程和蛋白质工程基因工程与蛋白质工程构建酶是十分诱人的领域：在30亿年生物进化中，只发现了1055种功能蛋白和酶，经计算300个氨基酸可组成不同序列的蛋白质有约10390种，因而在自然界，绝大多数新蛋白或酶仍未产生，有待人类去进行人工定向进化，创造开发新酶类，其中对大量天然蛋白质的DNA测序，建立大量蛋白质功能基因库，为杂交提供重要信息，通过计算机模拟，从头设计及合成全新的非天然有用酶已成为可能。此外，利用天然酶的多样性，通过靶子基因的定点突变噬菌体展示技术，结合化学修饰技术，赋予酶的新结构，新特性，改进酶的催化功能，可使酶制剂工业进入一个崭新的时代。b人工合成酶人工合成酶（Synzyme）是合成具有催化功能的高聚物分子，目前使用分子印迹和生物印迹技术制备人工酶，原理与抗体酶过渡态理论大致相同，已经初步制备了具有蛋白酶功能，氧化还原酶催化功能的人工酶，人工酶亦可用于手性药物及化合物的分离纯化及生物传感器的分子识别，目前人工酶的催化转换数仍很低，需要多学科配合，对酶催化分子机理的深入了解，才会有可能在特殊反应中优于天然酶。c酶的定向固定化技术优点：进一步研究蛋白质结构；且不影响酶的活性和催化功能d非水酶学（nonaqueous enzymology）特点：绝大多数有机物在非水体系溶解度较高；与水中相比，非水系统内酶的稳定性较高；从非水体系内回收产物比水中容易。e糖生物学（glucobiology）和糖基转移酶（glucosyltransferase）f极端环境微生物的新酶种已发现的极端生命形式包括嗜热菌(thermophiles)、嗜冷茵(psychrophiles)、嗜碱菌(alkaliphiles)、嗜酸菌(acidophiles)、嗜盐苗(halophiles)、嗜压菌(barophiles)等，来自极端微生物的极端酶(extremozymes)，可在苛刻条件下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，并是建立高效率、低成本生物技术加工过程的新基础，PCR技术中的高温Taq DNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酌等都具代表意义。g不可培养微生物的新酶种3、国内外酶制剂生产应用差异a规模：国外多公司重组；国内重复建设、效益低b投入：国外开发经费高达15%；国内研究开发投入仅占销售额的1%c开发重点：国外大力研制、开发新酶种和新用途；国内品种少，剂型少对我国酶制剂生产的建议：走集约化、规模化经营；加大科研能力；发展具有自己知识产权的新技术；调整产品结构、大力开发新品种。第二章1、名词解释阻遏作用：生物自我调节的一种方式。当某一最终代谢产物已大量存在时，有关生物就与调节基因发生相互作用使有关的酶停止进行合成此一产物的过程。抑制作用：一些物质与酶结合以后，影响了酶与底物的结合及酶的转换数，从而改变了酶的活力，这种降低酶催化反应速度的过程称为抑制作用。抑制率：可逆抑制：抑制剂与酶以非共价键结合导致酶活力降低或丧失，用透析、超滤等方法能将抑制剂除去，从而恢复酶活力。分为：竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。不可逆抑制：酶制剂与酶活性中心的必需基团以共价键结合，从而是必需基团改变或构象改变，不能用透析、超滤等方法能将抑制剂除去而恢复酶活力。2、习惯命名法和系统命名法的异同点相同点：二者均用到按酶的作用性质分类这一原则，将酶分为六大类，分别命名为水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构化酶、裂解酶、连接酶。不同点：习惯命名法1.一般采用底物加反应类型而命名，如蛋白水解酶、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构酶等。2.对水解酶类，只要底物名称即可，如蔗糖酶、胆硷酯酶、蛋白酶等。3.有时在底物名称前冠以酶的来源，如血清谷氨酸丙酮酸转氨酶、唾液淀粉酶等。习惯命名法简单，应用历史长，但缺乏系统性，有时出现一酶数名或一名数酶的现象。系统命名法鉴于新酶的不断发展和过去文献中对酶命名的混乱，国际酶学委员会规定了一套系统的命名法，使一种酶只有一种名称。它包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号。原则：是以酶所催化的整体反应为基础，规定每种酶的名称应同时明确酶的底物及催化反应的性质。例如：谷丙转氨酶（习惯名称）写成系统名时，应将它的两个底物“L-丙氨酸”“-酮戊二酸”同时列出，它所催化的反应性质为转氨基，也需指明，故其名称为“L-丙氨酸：-酮戊二酸转氨酶”。酶的系统分类方法主要是根据酶催化反应的类型将其分成6大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和连接酶类，分别用1,2,3,4,5,6来表示。再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一类分为若干个亚类，每一个亚类又按顺序编成1,2,3,4等数字。每一个亚类可再分为亚亚类，仍用1,2,3,4等编号。3、酶的组成和结构特点虽然目前研究表明有些核酸分子只有催化活性，但绝大部分酶的化学本质是蛋白质，因此两具有一般蛋内质所具有的结构层次，其中一级结构是指蛋白质肽链的氨基酸残基的排列顺序。二级结构是指肽链中局部肽链的构象，包括螺旋(helix)、折叠(sheet)、转角(turn)和无规卷曲(random coils)，这些结构是完整肽链结构的结构单元，也是蛋白质复杂空间构象的基础。在肽链结构中，两个或几个二级结构单元被连接多肽连接起来，进一步组成有特殊的几何排列的局域空间结构，这些局域空间结构称为超二级结构，或简称Motif，几个或多个超二级结构组成复杂超二级结构后，常常与一些二级结构单元进一步组合，形成紧密的球形结构，称为结构域(structural domain)。三级结构是指蛋白质肽链中所有肽键和残基(包括侧链)间的相对位置。四级结构是指一些具有特定三级结构的肽链通过非共价键形成的大分子体系的组合方式。组成四级结构组分的肽链称为亚基。酶与其他蛋白质的不同之处就在于酶分子的空间结构上具有特定的具有催化功能的区域。具有酶活性的蛋白质都是球蛋白，通常由几百个氨基酸组成，其作用的底物大多却为小分子，因此酶分子与底物直接发生作用的仅仅只有一小部分氨基酸侧链，这些与酶催化活性有关的氢基酸侧链称为酶的活性中心。即酶活性中心是指酶与底物结合并使之反应的区域， 一般位于酶分子的表面的裂缝或凹槽，往往是疏水区，可容纳一个或多个小分子底物或大分子底物的一部分，这就是酶的活性中心。 酶的活性中心由结合基团、催化基团组成：结合基团具有与底物特异结合的作用，催化基团则直接参与催化，可使底物敏感键断裂。结合基团和催化基团属于酶的必需基团。这些功能基团是一些在一级结构可能较远、但在空间位量上比较接近的一些氨基酸残基或基团，辅酶分子或其某一部分也可参与其中。 还有一些属于酶活性中心以外的基团，在维持空间结构、对酶活性的发挥方面不可缺少的氨基酸残基，也属于酶的必需基团。非必需基团虽然对酶活性没有贡献，但它们具合其他的生物学作用，如决定酶的专一性，或参与活性调节、免疫、分子识别等过程。4、酶催化能力的表示方法5、酶专一性的类别a键专一性：只要求作用于底物一定的化学键，而对化学键两端的基团无严格要求。b基团专一性：不仅对作用的底物的化学键有要求，还对与该化学键两端的基团有要求。c绝对专一性：仅仅催化一种底物的反应，而不作用与任何其他物质。d立体异构专一性：当底物具有立体异构体时，酶只能作用其中的一种，又分为旋光异构专一性和几何异构专一性。6、酶调节作用的形式酶活性的调节与酶浓度的调节7、酶抑制剂的类别a按化学性质分：无机化合物类、有机化合物类b按照酶所催化反应的类型分：氧化还原酶抑制剂、转移酶抑制剂、水解酶抑制剂、裂解酶抑制剂、异构酶抑制剂和合成酶抑制剂c按对疾病治疗作用分：降血脂作用的酶抑制剂、降血压作用的酶抑制剂、抗血栓作用的酶抑制剂、抗肿瘤作用的酶抑制剂、HIV复制的酶抑制剂、抗炎症作用的酶抑制剂和其他种类酶抑制剂等等。d按与酶作用机制分类：不可逆抑制作用抑制剂、可逆抑制作用（竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制）第三章名词解释：末端产物（尾产物）阻遏（end product repression）：在生物的生长发育过程中，原以一定速率合成某些酶，当这些酶催化生成的产物过量积累时，这些酶的合成就会受到阻遏，这就叫末端代谢产物阻遏，也称为反馈阻遏。分解代谢产物阻遏（catabolite repression ）：是指有些酶，特别是参与分解代谢的酶，当细胞在容易被利用的碳源(如葡萄糖)上生长时，其合成受到的阻遏，这种现象也称为葡萄糖效应(glucose effect)。1. 简述酶的生物合成过程 生物体内酶的合成成为酶的生物合成。2. 简述酶（蛋白质）工程的研究方法酶在研究过程中既可作为研究的主体对象，又可以作为研究其他物质的工具，因此根据研究对象的不同可以将酶研究分为两种类型。第一种类型的酶研究，主要研究酶的最适温度、最适pH值、温度稳定性、PH值稳定性等酶自身的一些性质，是研究的主体对象；第二种研究类型是将酶作为工具来研究其他物质，例如研究发现一些酶属于糖蛋白，待往需要将蛋白质结构中的糖基结构切下来，在切糖的时候可以选择采用化学法切，同时也可以采用糖肽酶切，如果采用糖肽酶来切，则糖肽酶在研究的过程中是作为一种工具酶来使用的。3. 简述合成酶的优良菌种的特点 非致病菌，在系统发生上与病原体无关，也不产生毒素。这一点对食品用酶和医药用酶尤为重要； 菌种的遗传性能稳定，不易变异退化，不易感染噬茵体； 除蛋白酶生产茵种外，其他产酶菌种的产蛋白酶活力应该很低，防止目标酶的水解； 目标酶的产量要高，酶的性能符合应用需要，而且酶的提取简便，最好是产胞外酶的菌株； 能利用廉价原料发酵周期短，容易培养。4. 简述酶发酵过程中产生泡沫的原因1、通气搅拌的强烈程度通气大、搅拌强烈可使泡沫增多，因此在发酵前期由于培养基营养成分消耗少，培养基成分丰富，易起泡。应先开小通气量，再逐步加大。搅拌转速也如此。也可在基础料中加入消泡剂。 2、培养基配比与原料组成培养基营养丰富，黏度大，产生泡沫多而持久，前期难开搅拌。3、菌种、种子质量和接种量 菌种质量好，生长速度快，可溶性氮源较快被利用，泡沫产生几率也就少。菌种生长慢的可以加大接种量 4、灭菌质量 培养基灭菌质量不好，糖氮被破坏，抑制微生物生长，使种子菌丝自溶，产生大量泡沫，加消泡剂也无效。5. 简述打破酶调节机制的方法6. 简述动植物和微生物细胞的差异动植物细胞比微生物细胞大得多；动植物细胞对剪切力敏感；动植物细胞生长速率与代谢速率低；动植物细胞对营养要求复杂第四章1、名词解释Enzyme activity unit（U）:酶活力单位，一个酶活力单位指一定条件下单位时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。Specific activity：比活，每分钟每毫克酶蛋白在25下转化的底物的微摩尔数。连续凝胶电泳：是以各种具有网状结构的多孔凝胶作为载体，缓冲液pH值及凝胶浓度相同，带电颗粒在电场作用下，主要靠电荷和分子筛效应达到分离效果的电泳技术。2、简述酶提取过程应该注意哪些问题3、简述酶制剂保存中应该注意哪些问题4、酶纯化的方法主要有哪些，简述层析分离的原理离心分离、沉淀分离、过滤与膜分离、萃取分离、层析分离、电泳分离层析分离是另混合液中各组分的物理化学性质（分子的大小和形状、分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等）的不同，使各组分以不同程度分布在固定相与流动相中。当流动相流经固定相时，各组分以不同的速度移动，从而使不同的组分分离纯化。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、凝胶层析和亲和层析等。5、膜分离技术及在酶分离过程中的应用膜分离是利用具有一定选择透过特性的薄层物质(即分离膜)，使溶液中一种或几种物质透过，而其他物质不能透过，从而达到物质分离纯化目的的技术。6、简述聚丙烯酰胺凝胶的特点(1)在一定浓度时，凝胶透明，有弹性，机械性能好；(2)化学性能稳定，与被分离物不起化学反应，在很多溶剂中不溶；(3)对pH和温度变化较稳定；(4)几乎无吸附和电渗作用，只要Acr（丙烯酰胺）纯度高，操作条件一致，则样品分离重复性好；(5)样品不易扩散，且用量少，其灵敏度可达10-6g(6)凝胶孔径可调节，根据被分离物的分子量选择合适的浓度，通过改变单体及交联剂的浓度调节凝胶的孔径；(7)分辨率高，尤其在不连续凝胶电泳中，集浓缩、分子筛和电荷效应为一体。因而较醋酸纤维薄膜电泳、琼脂糖电泳等有更高的分辨率。第五章名词解释酶化学修饰：在分子水平上对酶进行修饰，以达到改变酶的结构和性质的目的。1、 简述对酶化学修饰前应该注意哪些问题(1)对酶性质的了解。主要包括对酶的活性部位、酶的稳定条件、酶反应最佳条件及酶侧链基团性的了解。(2)对修饰剂的要求。在选择修饰剂时考虑：修饰剂的相对分子质量、修饰剂链的长度对蛋白质的吸附性；修饰剂上反应基团的数目及位置；修饰剂上反应基团的话化方法与条件。一般情况下，要求修饰剂具有