2009-2010年度酶工程期末试卷A标准答案

1、 学院 专业 姓名 学号 座号( 密 封 线 内 不 答 题 )密封线线_ _ 深圳大学期末考试试卷开/闭卷闭卷A/B卷A课程编号课程名称酶工程学分2命题人(签字) 审题人(签字) 年 月 日题号一二三四五六七八九十基本题总分附加题得分评卷人一、 填空题(每空1分，共20分)1、 酶的英文名称enzyme是依据其最早的来源获得的，酶的发现是基于 酵母 经研磨破碎后的提取物具有将糖发酵转变为酒精的功能，enzyme中en-的原义为 在.里面 ， zyme的原义为 酵母 。2 酶催化作用具有 专一性 、 高效性 、和 反应条件温和 的特点。3、 根据国际酶委员会的分类命名原则，如果某种酶的标码为E

2、C 2. n. n. n，则该酶属于 转移酶类 ；如果某种酶的标码为EC4. n. n. n, 则该酶属于 结合酶类 ；如果某种酶的标码为EC 5. n. n. n，则该酶属于 异构酶类 。4、在六个大类中， 氧化还原酶 催化反应肯定需要辅酶， 水解酶 催化反应肯定不需要辅酶。5、 酶蛋白的一级结构是指 氨基酸的排列顺序 ；酶蛋白的二级结构单元包括 a-螺旋 、b-折叠 、b转角和无规卷曲等。6、一般认为，酶催化反应由两步反应构成，即酶首先与底物形成复合物，反应速度 快 ，然后对结合的底物进行转化并释放产物，反应速度 慢 。7、核酶可分为 大分子核酶 和 小分子核酶 两类，型内含子和型内含子属

3、于 大分子核酶，它们的差别在于 是否存在12bp的保守序列 。二、 单项选择题(每题1分，共25分)1、一种酶可催化多种底物发生反应，而最容易与其中一种底物结合，则说明酶催化该底物反应的动力学常数Km与其它底物相比 B 。(A) 最大；(B) 最小；(C) 相等；(D) 不确定2、根据米氏方程，当酶反应速度为最大酶反应速度的50%时，底物浓度S为Km的 B 。(A) 50%；(B) 100%；(C) 150%；(D) 200%3、竞争性抑制剂可以使酶结合底物的能力 B 。(A) 增强；(B) 减弱；(C) 维持不变；(D) 低浓度增强，高浓度减弱。4、非竞争性抑制剂可以使酶催化底物形成产物的能

4、力 B 。(A) 增强；(B) 减弱；(C) 维持不变；(D) 低浓度增强，高浓度减弱。5、反竞争性抑制剂可以使酶结合底物的能力 A 。(A) 增强；(B) 减弱；(C) 维持不变；(D) 低浓度增强，高浓度减弱。6、某酶可同时结合两种配体，而且一个配体与酶结合后，不改变另一个配体的结合，这种结合方式属于 C 。(A) 正协同作用；(B) 负协同作用；(C) 无协同；(D) 激活作用7、某代谢途径的终点产物对该途径的第一个酶的活性具有反馈抑制作用，这种活性调节方式为 A 。(A) 别构调节；(B) 非竞争性抑制；(C)；竞争性抑制；(D) 反竞争性抑制8、 一个原体(蛋白)能同时结合几个同种配

5、体，若有正协同作用，则原体饱和分数Y与配体浓度的关系曲线为 C 。(A) 直线；(B) 双曲线；(C) S形曲线；(D) 抛物线9、 测定某种酶的活性时，实际上是设计一个该酶的反应体系，测定 C ，通过该指标反映酶的量。(A) 底物的消耗总量；(B) 产物生成总量；(C) 反应的初速度；(D) 反应的平均速度10、 在测定酶活力时，一般要设置空白，下列哪一种最不可能是合适的空白 D 。(A) 在反应体系中不加酶；(B) 在反应体系中加入失活的酶；(C) 控制反应体系的pH为强酸性；(D) 在反应体系中加入标准的酶11、 进行酶法分析时，若使用动力学分析法，则应设计反应体系使 C 。(A) 酶不

6、足；(B) 底物过量；(C) 底物浓度小于0.1Km；(D) 产物过量12、 下列酶蛋白的分离纯化方法中，哪一种不属于根据电荷性质来进行纯化的 D 。(A) 阴离子交换层析；(B) 阳离子交换层析；(C) 等电聚焦；(D) 超滤13、 根据介质孔径的不同，可以将过滤分为几种类型，其中用来分离酶蛋白和小分子杂志的过滤方法为 C 。(A) 凝胶层析；(B) 微滤；(C) 超滤；(D) 反渗透14、 下列哪一项不属于非水介质中酶催化反应的优势 D 。(A) 酶的稳定性更好；(B) 底物的范围更广；(C) 酶活性中心的柔性更强；(D) 可减少由水引起的副反应15、 要在非水介质进行酶催化反应，需控制

7、B 。(A) 非水介质中应完全无水；(B) 酶分子周围应有少量结合水；(C) 非水介质分散在酶的水溶液中；(D) 只在酶分子周围结合少量非水介质16、 经可溶性大分子修饰的酶，下列哪种性质最有可能提高？ A 。(A) 稳定性；(B) 催化活性；(C) 抗原性；(D) 酶分子的柔性17、 可以选择性地对酶活性中心基团进行修饰的是 C 。(A) 小分子修饰；(B) 大分子修饰；(C) 亲和修饰；(D) 金属离子修饰18、 RNase P由蛋白成分和RNA成分构成，Altman经过研究，最终发现RNA成分是 A 。(A) 该酶的活性中心；(B) 辅助因子；(C) 结构稳定因子；(D) 与酶活无关19

8、、I型内含子的自我剪接通过三次 B 反应完成。(A) 转氨反应；(B) 转酯反应；(C) 氧化还原反应；(D) 水解反应20、迄今为止，核酶 C 。(A) 都是天然存在的；(B) 都是人工合成的；(C) 既有天然的，也有人工合成的；(D) 只在真核生物中发现21 环糊精之所以可以用来设计模拟酶，是因为其分子结构中有 A 。(A) 疏水性孔穴；(B) 亲水性孔穴；(C) 糖环；(D) 糖苷键22 利用环糊精设计模拟酶时，需向其分子结构中引入 B 。(A) 底物结合基团；(B) 催化基团；(C) 氨基酸；(D) 小肽23 下列哪种技术可用于酶分子的体外定向进化 D 。(A) 诱变选育；(B) 自然

9、选育；(C) 杂交育种；(D) 易错PCR24 从对酶的结构与功能关系认识的角度而言，酶分子定向进化属于 B 。(A) 酶分子的合理设计；(B) 酶分子的非合理设计；(C) DNA改组；(D) 易错PCR25 下列哪一种定向进化策略属于无性进化 C 。(A) DNA改组技术；(B) 交错延伸法；(C) 易错PCR；(D) 随机引物体外重组法三、 计算题（15分）1、写出单底物、不可逆、单产物酶催化反应的反应式，并推导出米氏方程。（10分）2、米氏方程中各常数的意义是什么，如何通过实验求取？（5分）1、解：最简单的单底物酶催化反应式如下，分两步进行：(1)根据快速平衡假设，第一步反应比较快，可以

10、快速达到平衡，因此：(2)其中，KS为解离常数。由于在酶反应体系中，酶以两种状态存在：结合了底物的酶ES和游离酶E，因此，(3)其中，E0为总的酶浓度。由于第二步反应速度慢，因此该步为整个反应的限速步骤，而且其反应速度可用一级反应动力学表示，因此总的酶催化反应速度可表示为：(4)结合式(2)和式(3)，可以得到，(5)结合式(4)和式(5)，可以得到米氏方程的表达式(6)令Vmax=k2E0，则上式变为：(7)2、解：米氏常数KS表示酶底物复合物的解离常数。KS越大表示酶越容易与底物结合，反之表示酶与底物不容易结合。米氏方程常数k2表示酶结合底物后将底物转化为产物的能力，k2越大则表示反应速度

11、越快。上述两个常数的求取可采用双倒数作图法求取。根据式（7），对两边取倒数，得：(8)通过测定不同底物浓度下的酶反应初速度，并相应地换算成底物浓度和初速度的倒数，以底物浓度的倒数为横坐标、酶反应初速度的倒数为纵坐标作图得到一条直线，其斜率为KS/Vmax，截距为1/Vmax。做相应换算得到KS和Vmax。四、 问答题(共40分)1、 简述EC(酶委员会)规定的四数字标码系统中各个数字的含义。（6分）答：国际酶委员会将酶分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、解（合）酶类、异构酶类和合成酶类六个大类，并用四数字标码系统对每一种酶进行归类，记为ECn.n.n.n。其中第一个数字表示酶所属的上述大类；

12、第二个数字表示上述大类细分的大组；第三个数字表示上述大组进一步细分的小组；第四个数字具体到某一种酶。2、 简述有哪些化学机制可参与酶催化反应，酶底物复合物的形成对酶催化反应的高效性有何贡献？（10分）答：有酸碱催化、共价催化、金属离子催化、多元催化与协同效应、邻近与定向效应以及微环境效应等参与酶催化反应。酸碱催化是指酶分子中的酸性或碱性氨基酸残基其广义酸碱的作用参与底物的转化；共价催化是指酶分子中的亲核和亲电基团参与对底物的转化；金属离子催化是指结合在酶分子中的金属辅基在底物结合、酸碱催化等方面的作用；多元催化是指酶分子中多个催化残基同时催化一种反应以提高效率。在酶催化反应中，酶的活性中心通常

13、有多种因素参与底物的结合、定位与转化，如多个基团进行底物的结合与催化、酶与底物的结合辅助催化反应的进行等。同时酶和底物形成复合物时会使底物分子的构象出现变化，更容易转变为过渡态，这样使得酶在常温、中性的条件下就可以完成对底物的转化。酶底物复合物为底物到产物的中间体，由于有中间体的存在，相当于把底物到产物的反应分解为有底物到中间体和由中间体到产物两个过程，即把一个难的过程分解为两个简单的过程。这样也可以提高反应速率。3、蔗糖水解酶的活性测定。原酶液稀释10倍后取0.2ml加入到反应体系中，反应体系的总体积为3ml。反应5min后测得反应体系中产物的浓度为2.0mmol/L。请问：反应体系中共有多

14、少国际单位的酶活？原酶液中的酶活又是多少IU/ml？若已知原酶液中的蛋白浓度为0.5mg/ml，则原酶液中蛋白的比活力又是多少？（8分）答：蔗糖酶活性的国际单位定义为：在最适条件下，1min内使1mmol底物发生转化所需要的酶量为一个活力单位。根据题意，在反应体系中的蔗糖酶活力单位应为：2.0mmol/L210003ml10005=0.6 IU。由于在反应体系中只加入了0.2ml酶液，而且酶液经稀释10倍后加入，因此酶液中的活力单位为0.6IU/0.2ml10=30IU/ml。原酶液中的活力为30IU/ml0.5mg/ml=60IU/mg。4、简要说明四种对酶进行提纯的方法，它们所依据的原理及

15、特点。（8分）答：四种对酶进行提纯的方法包括：盐析沉淀、凝胶过滤、离子交换层析和亲和层析。盐析沉淀是根据酶蛋白在不同盐浓度下溶解度的变化进行纯化的方法。在接近饱和盐浓度时，酶从溶液中沉淀，这种方法主要用于对酶蛋白进行粗分离和浓缩。凝胶过滤是根据酶的分子量大小进行分离的方法。当不同分子量的蛋白进入凝胶色谱时，分子量大的先通过，分子量小的后通过。根据此原理可以将不同分子量的蛋白分开，也可将蛋白质和小分子分开。离子交换层析是根据蛋白所带电荷性质不同而进行分离的方法。在一定的pH、离子强度下，蛋白表明带电荷。不同蛋白带不同的电荷。在不同pH和离子强度下，同种蛋白也带不同数量的电荷。若离子交换介质带负电

16、荷，则带正电荷越多的蛋白越容易吸附(挂上去)，带负电荷的蛋白则被排斥，不带电荷的蛋白不被吸附。洗脱。通过洗脱改变pH、离子强度等环境，则蛋白的电荷特性改变，原来挂上去的又可以被洗脱下来。亲和层析利用蛋白质和它的配体（ligand）之间的相互作用来分离的。当蛋白质混合物通过装有连接了配体的基质的亲和层析柱时，只有靶蛋白可以特异地与基质结合，而其它没有结合的蛋白质首先被洗脱下来。5、有哪些固定化酶的方法？它们各有何特点? （8分）答：酶的固定化方法有吸附法、包埋法、共价结合法、共价交联法。 吸附法是利用物理吸附或离子交换吸附等作用使酶被吸附在固定化载体上的固定化方法。使用吸附法固定化酶时，酶的活性

17、损失少，但固定化的酶易流失到溶液中。包埋法是在一定的条件下将酶蛋白包埋在凝胶格子或微胶囊等载体中，蛋白被固定在载体中，而小分子可自由进出，包埋法固定化酶比较容易流失。共价结合法是利用共价键将酶蛋白连接到活化的载体上，共价结合法固定化的酶很稳定，但固定化过程容易导致酶的失活。共价交联法是利用戊二醛等双功能试剂将单个酶分子交联起来形成较大的蛋白复合体的固定化方法。使用交联法固定化的过程较难控制，容易造成酶的失活。五、附加题（30分）1、胰凝乳蛋白酶(CT)是Ser蛋白酶的典型代表，其催化机制也研究得非常透彻。试述其催化机制是通过哪些手段来阐明的？其催化机制又是怎样的？（30分）答：1）发现酶催化反

18、应机理的方法包括：A）动力学分析法，包括通过改变底物浓度、改变底物的结构、使用底物的结构类似物、改变pH值、研究恒态前动力学的手段分析酶的催化行为，从而确定可能的酶催化机制；B）X-射线衍射法，制备酶蛋白的晶体或酶底物复合物的晶体，通过X-射线衍射确定酶活性中性的立体结构、活性中性的基团与底物基团结合的情况、以及酶的关键基团在底物敏感建周围的分布，可推测酶催化反应的机理；C） 化学修饰法，通过化学基团将酶蛋白中可能参与酶催化的基团修饰掉，在检测酶催化反应的能力，若反应能力消失，则说明该基团可能在催化过程中发挥作用，用亲和修饰的方法直接修饰活性中心的某些基团，则效果可能更好。D）定点突变法，通过分子生物学的手段将酶蛋白中可能参与催化反应的某一氨基酸突变掉，若反应活性下降，则说明该氨基酸在酶催化过程中发挥作用。2）首先化学修饰法确定了CT中起催化作用的氨基酸残基为16位Ile、57位His、195位Ser等；其次通过X射线确定了CT活性中心的空间结果以及底物与CT的结合特点和底物结合后其敏感健与催化残基的位置关系；然后通过动力学分析法确定了催化过程分为两边：快速结合成四面体加合物并释放第一个水解片段和缓慢释放第二个水解片段。3）CT的催化反应过程为：CT的催化作用起始于Ser195-CH2OH对底物的亲核攻