西农酶工程复习资料.docx

FBR流化床反应器；CMC 羧甲基纤维素；Klo立体选择系数KLB；Yp/s 产物转化率；C/N 碳氮比；IPTG 异丙基-beta-D-硫代半乳糖苷；DEPC 焦碳酸二乙酯；RCF 相对离心力；IVS，间隔序列；tPA组织纤维溶酶原激活剂；KO2 耗氧速率；SAM S-腺苷甲硫氨酸；酶抑制剂：能使酶活性降低或丧失的物质辅酶：一类可以将化学基团从一个酶转移到另外一个酶的小分子，与酶较为松散的结合。同步合成型：酶的生物合成与细胞生长同步进行延续合成型：酶的合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后还可以继续合成的一种方式中期合成型：酶在细胞生长一段时间后开始合成，细胞生长进入平衡期后合成停止。滞后合成型：酶在细胞生长一段时间或进入平衡期后开始合成并大量积累双水相萃取：利用溶质在两个互不相容的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术超滤：借助于超滤膜将不同大小的物质颗粒分离的技术。透析：通过小分子经过半透膜扩散到水的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术疏水层析：生物分子中的基团与层析剂上配基形成可逆性疏水键的亲和层析方法亲和层析：利用生物分子与配基之间可逆性的亲和力，使生物分子分离纯化的一种技术。离子交换层析：利用离子交换剂上的可解离基团对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的一种层析分离方法双向电泳：等电聚焦电泳和SDS-Page电泳的组合，先等电聚焦电泳分离，再SDS-Page，经染色后得到的电泳图是二维分布的蛋白质图谱。比活力：每毫克蛋白所含的酶活力单位数，代表酶制剂的纯度相对酶活力：具有相同酶蛋白量的固定化酶和游离酶的活力的比值酶结合效率：在酶固定化过程中，被固定住并有生物活性的酶所占的比例反胶束体系：表面活性剂分子在非极性溶剂中自发形成的聚集体，表面活性剂分子的极性端朝内，非极性端朝向有机溶剂。微水介质体系：有机溶剂和微量的水组成的反应体系模拟酶：是根据酶的催化原理，模拟天然酶的生物催化功能，利用有机化学和生物学的方法合成的具有专一催化功能的酶的模拟物抗体酶：具有生物催化功能的抗体分子印迹酶：通过分子印迹技术产生的酶，具有类似于酶活性部位的空腔，对底物产生有效的结合作用酶分子定点突变：通过改变酶编码基因的特定核苷酸来改变酶分子中的特定氨基酸，进而改变酶的特性。融合酶：两个或多个酶分子融合在一起组成的融合蛋白。pH记忆：有机溶剂中，酶可以保持其冷冻干燥前或者沉淀前所在缓冲液的ph底物专一性：酶只对一种或者一类底物起催化作用水活度：水的逸度与纯水的逸度之比，通常用体系中水的蒸汽分压与纯水的蒸汽分压之比表示生物传感器：固定化的生物材料（酶，抗原等）作为敏感元件，与适当的转换元件组成的传感器最高效的人工酶是半合成酶（黄素木瓜蛋白酶）链霉菌葡萄糖异构酶；木霉-纤维素酶；黑曲霉-半乳糖醛酸酶（延续合成型）枯草杆菌碱性磷酸酶-中期合成型；水解酶，滞后合成型；超滤：不仅使酶分离纯化，而且使酶液浓缩冷冻干燥是酶浓缩和干燥的最佳方案。固定化酶的稳定性高于游离酶大分子结合修饰:目前最广泛的化学修饰法，如PEG 聚乙二醇修饰。CNBr：肽链专一性断裂，专一性最强DEAE-Sephadex A-50 通过离子键固定氨基酰化酶酵母细胞壁成分 beta-葡聚糖酶的比活力：U/mg 总蛋白表示酶传感器：固定化酶+能量转换器酶生产方法：化学合成法，发酵法，直接提取法。工业上，微生物酶采用液体深层发酵法和固体发酵法。酶纯化方法/条件的选择依据：酶的纯化倍数，酶活回收率耗氧速率：细胞对溶解氧的需要量与细胞呼吸强度，培养基里的细胞浓度有关。底物浓度低时，比较催化效率最好的动力学参数：Kcat/Km固定化酶活性低于天然酶：酶构象改变，立体障碍，微扰效应，分配效应，扩散效应。选择酶反应器，考虑因素：酶的应用形式，酶的反应动力学性质，底物和产物理化性质，低成本。提取酶破碎细胞时，使用非离子型表面活性剂。常规酶反应体系：水溶液反应体系。应用最广泛PBR 固定床式反应器，最prevalent的反应器四硝基甲烷不属于氨基修饰剂双底物酶促反应：有序顺次反应（苹果酸脱氢酶），随机顺次反应，乒乓反应（谷丙转氨酶）。测定酶活力:分别用缓冲液配制，预保温二者，最后混合反应。V*(Kmax+S)=Vmax*S；酶反应器内底物浓度应达到5-10KmLgp越大，极性越小，lgp在2-4之间最适合做为有机介质酶催化的溶剂。L-19IVS 是多功能R酶。固定化酶：固定在一定载体上，在一定空间范围内进行催化反应的酶。影响酶生物合成的主要因素：酶所对应mRNA的稳定性，培养基中诱导物，反馈阻遏物，分解代谢物酶工程：酶的生产与应用的技术过程。酶工程的主要内容：酶制剂的制备（微生物细胞发酵，动植物细胞培养，酶的提取与分离纯化），酶的修饰与改造，酶的固定化，酶反应器和酶制剂的应用。简述化学酶工程和生物酶工程的主要研究内容化学酶工程是根据酶的催化原理，模拟天然酶的生物催化功能，利用有机化学和生物学的方法合成的具有专一催化功能的酶的模拟物，分为半合成酶和全合成酶生物酶工程是 酶学和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的一门新兴生物工程，也叫高级酶工程（克隆酶，突变酶和新酶）。产酶微生物的特点: 1产量高，2易培养和管理，3产酶稳定性好，4利于酶的分离纯化，5安全可靠无毒性。提高酶产量的措施1. 使用优良产酶细胞：通过筛选诱变等手段，获得高产量的产酶细胞2. 使用优良发酵生产设备：高产低耗的发酵罐等3. 先进的分离纯化技术和设备4. 控制好工艺条件：根据菌种特性，确定培养基和发酵工艺条件，进行工艺优化。5. 添加诱导物，控制阻遏物浓度，添加表面活性剂等。酶传感器由固定化酶和能量转换器组成的传感装置。酶传感器有哪些类型电流型酶传感器（氧化还原反应产生电流，电流与被测物浓度成比例）电位型酶传感器 （离子选择电极作为转换器与固定化酶膜组合，电位与底物浓度存在定量关系）工作原理：葡萄糖氧化酶电极由葡萄糖氧化酶膜和氧电极组成, 使用时，葡糖糖溶液与酶膜接触 催化葡萄糖与氧气反应生成葡萄糖酸，消耗了氧气，氧电极可以测出消耗的O2，进而可知葡萄糖的浓度。酶的固定化方法及其优缺点：方法优点缺点物理吸附法酶分子构象基本不变结合力弱，易解吸附离子结合法操作简便，条件温和，酶结构和活性中心不易破坏载体与酶结合力弱，易受缓冲液种类和ph影响，离子浓度高时，酶易脱落包埋法不需要与酶的氨基酸残基进行结合反应，很少改变酶的高级结构，酶活回收率高包埋时发生聚合反应，酶容易失活。仅适用于小分子底物和产物的酶，对于大分子底物和产物的酶不适合共价结合法酶与载体结合牢固反应条件苛刻，易引起酶高级结构变化，破坏活性中心交联法结合牢固，长时间使用所得的固定化酶颗粒小，机械性能差，酶活低固定化对酶反应体系的影响有哪些由于受到载体的影响，固定化酶的稳定性（热稳定性提高，不易水解，抗变性剂强），最适温度，最适ph，底物特异性（底物是大分子的的酶特异性会发生变化）常见的固定化酶反应器STR 搅拌罐式反应器（分批 连续）PCR 填充床式反应器FBR流化床式反应器BCR 鼓泡式反应器MR 膜式反应器酶反应器设计的一般步骤反应器类型的确定（酶与底物 产物性质，按照酶反应器选择原则）确定反应器的制造材料（一般采用不锈钢，反应条件温和，ph近中性）进行热量衡算（一般30-70度的常温进行，通常用热水通过夹套加热或冷却 继而调节温度，热量衡算根据热水的温度和使用量计算）进行物料衡算（酶反应动力参数，底物用量，反应液总体积，酶用量，反应器数目）非水相催化优于水相催化原因：应用1. 提高脂溶性底物溶解度2. 控制由水引起的副反应3. 水解酶可以催化合成反应4. 酶不溶于有机溶剂，利于回收5. 酶固定化方法简单，只需沉积在载体表面6. 酶稳定性（热稳定性）在有机溶剂中高，不易受杂菌污染；产物从低沸点有机溶剂更易分离纯化举例说明酶在非水介质中的催化反应和应用。酶催化反应应用脂肪酶肽合成含D-氨基酸肽合成蛋白酶肽合成合成多肽羟基化酶氧化瑙体氧化过氧化物酶聚合酚类，胺类化合物聚合多酚氧化酶氧化芳香化合物的羟基化酶分离纯化的常用方法1. 根据分子大小和形态差异：离心分离（差速离心，区带离心），凝胶过滤，超滤和透析。2. 根据溶解度：盐析，萃取，分配层析，选择性沉淀，结晶3. 根据电荷差异：电泳，电渗析，等电点沉淀，吸附层析，离子交换层析4. 生物学功能专一性：亲和层析5. 稳定性：选择性热变性法，酸碱变性法酶制剂的应用：医药：诊断（转氨酶），治疗（蛋白酶，溶菌酶），药物生产（催化作用）食品：生产葡糖浆，蛋白肉类加工，澄清果汁，食品保鲜，改善风味轻工业：原料处理（发酵/纺织原料，生丝和羊毛生产）；制造a-氨基酸，有机酸，制酱；增强产品效果（加酶洗衣粉，加酶牙膏）生物技术：溶菌酶溶解细胞壁，内切酶切割大分子，连接酶连接大分子什么是溶解氧，发酵过程中如何控制溶解氧？溶解氧是溶解在培养基中的氧气。1调节通气量，2调节氧分压，3调节气液接触时间，4调节气液接触面积，5培养液的特性（降低培养液的粘度，减少泡沫的影响，提高溶氧速率）酶分子化学修饰的定义？简述酶分子化学修饰的主要作用。通过化学基团的引入或去除，使蛋白质共价结构改变，进而改变酶的特性和功能的过程。酶分子化学修饰的作用：1. 酶的结构和功能研究2. 酶的固定化3. 提高酶的稳定性，降低或消除酶的抗原性4. 定向改造酶分子性质，得到新特性和新功能的酶简述酶分子化学修饰的基本原理？利用化学修饰剂所具有的各种基团的特性，经过一定活化过程，与酶分子的氨基酸残基（非必需基团）发生化学反应，从而对酶分子的结构进行改造。简述酶化学修饰的常用方法（至少5种以上）金属离子置换修饰大分子结合修饰侧链基团修饰，肽链有限水解修饰核苷酸链剪切修饰酶分子的定向进化有哪些方面的应用提高酶的催化效率增强酶的稳定性改变酶的底物特异性试述酶分子定向进化的方法什么是生物反应器？理想的生物反应器满足的基本条件有哪些？生物反应器是指有效利用生物反应机能的系统，其条件有1. 所用的生物催化剂具有较高的比活和酶浓度，达到较大产品转化率。2. 能利用电脑自动检测和调控，获得最佳反应条件，3. 具有良好的传质和混合性能4. 无菌条件液液双水相萃取技术的原理和优点原理是：利用生物物质在双水相体系中的选择性分配，当生物分子进入双水相体系中后，由于表