《酶工程》复习大纲答案详解

1、酶工程复习大纲试题题型：名词解释，判断题，选择题，简答题，论述题，实验设计题第一章酶工程基础、 名词解释：, 是工业 学反应，生产人酶：指生物体产生的具有催化活性的生物大分子。酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术 上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化 类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。转换数：酶使底物每分钟变化的分子数。 催化周期：单位时间内每个酶分子将底物分子转换成产物的最大值，即每摩尔酶单位时间催化底物转化为产物的摩尔数。酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。其大小可用在一定条件下，酶催

2、化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。酶活国际单位 IU: 1961 年国际酶学会议规定：在特定条件 （25°C, 其它为最适条件）下，每 分钟 内能转化 1 umol 底物或催化 1 11 mol 产物形成所需要的酶量为 1 个酶活力单位，即为国 际单位IU ) O催量 kat ：每秒钟转化 1 摩尔底物（被反应物）所需的酶活力为 1 个 katal ，简称 kat 问答题1、酶催化的特点有哪些？>高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高, 使得反应速率更快；> 专一性：一种酶只能催

3、化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽、二肽酶可催化各种氨基酸脱水缩合形成的二肽；>温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的.> 活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等. > 有些酶的催化性与辅因子有关 .> 易变性：由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏2、影响酶催化作用的因素有哪些？%1 温度：酶促反应在一定温度范围内反应速度随温度的升高而加快；但当温度升高到度时，酶促反应速度不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。在一定条件下，每一定限 一种酶在某一定温度时活力最大，这个温度称为这种酶

4、的最适温度%1 酸碱度：每一种酶只能在一定限度的 pH 范围内才表现活性，超过这个范围酶就会失 去活 性。%1 酶浓度：在底物足够，其它条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。%1 底物浓度：在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度增加而加快，反应速度与底物浓度近乎：成正比，在底物浓度较高时，底物浓度增加，反应速度也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定限度时，反应速度就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，反应也几乎不再改变。抑制剂：能特异性的抑制酶活性，从而抑制酶促反应的物质称为抑制剂?激活剂：能使酶从无活性到有活

5、性或使酶活性提高的物质称为酶的激活剂。3、试述米氏方程和米氏常数 Km的意义。米氏方程就是表示在酶促反应中底物浓度与反应速率的关系式V=（ Vmax* S） / （Km+:S）;其中V是反应速率Km即米氏常数Vmax是酶反应最大速率 S是底物浓度； 米氏方程表示一个酶促反应的起始速度（v）与底物浓度（S）关系的速度方程。其意义为：方程反映了反应性质、反应条件、反应速度之间的关系；%1反映了反映速度与底物浓度之间的关系，当S远大于Km时,反应速度与底物浓度无关 ；%1反映了酶反应速度与酶浓度的关系，当S远大于Km时,v=k2 :吕为线性关系，酶活正比于酶浓度。4、测定酶活力时终止酶活力的方法有哪

6、些？终止法是在恒温系统中进行酶促反应，间隔一段时间后，终止酶反应，然后测定反应物的消耗量或产物的生成量，从而计算岀酶的活性。可以加热变性、强酸、强碱、三氯乙酸、SDS 乙醇等使酶失活或终止反应。催化反应的底物或产物可用化学法、放射性化学法、酶偶联法等方法进行测定。5、 如何绘制双倒数曲线 （L-B 作图法）？一个酶促反应速度的倒数（l/v ）对底物浓度的倒数 （1/ s）的作图。X和Y轴上的截距 分别代表米氏常数 （Kn）和最大反应速度 （VmaX的倒数1 =仝*丄_|_丄“W/Tt : S 第二章酶的发酵工程一、名词解释组成酶：根据酶的合成方式和存在时间，微生物细胞内的酶可分为组成酶和诱导酶

7、，组成酶是细胞内一直存在的酶，它的合成仅受遗传物质控制即受内因控制。诱导酶：根据酶合成的方式，微生物细胞内的酶可以分为诱导酶和组成酶两类。诱导酶是在环境中有诱导物（通常是酶的底物）存在的情况下，由诱导物诱导而生成的酶。协同诱导：加入一种诱导剂后微生物能同时或几乎同时合成几种酶，它主要存在于较短的代谢途径中，合成这些酶的基因由同一个操纵子控制。顺序诱导：指第一种酶的底物会诱导第一种酶的合成，而第一种酶的产物又可诱导第二种酶的合成，依此类推合成一系列的酶。先后诱导合成分解底物的酶和分解其后各中间代谢产物的酶.终产物阻遏：催化某一特异产物合成的酶，在培养基中有该产物存在的情况下常常是不合成的，即受阻

8、遏的。分解代谢物阻遏：大肠杆菌在含有能分解的两种底物（如葡萄糖和乳糖）的培养基中生长时，首先分解利用其中的一种底物（葡萄糖），而不分解另一种底物（乳糖），这是因为葡萄糖的分解代谢产物阻遏了分解利用乳糖的有关酶合成的结果，此作用即为分解代谢产物阻遏。葡萄糖效应：由于葡萄糖常对分解利用其他底物的有关酶的合成有阻遏作用，故分解代谢产物阻遏 又称为葡萄糖效应。二、问答题1、 常见的产酶微生物有哪些？（PQ> 细菌、放线菌、酵母菌和霉菌2、对产酶菌种有哪些要求？（1）酶的产量高（2）容易培养和管理，产酶细胞容易生长繁殖，适应性较强，便于管理3）菌株遗传性要稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体，保证生

9、产的稳定性4）菌株能利用廉价原料，发酵周期短，生产成本低5）发酵产物利于酶产品的分离纯化，最好是分泌型的胞外酶6）菌株安全可靠，不是病原菌，不产毒素及其他有害物质，不影响生产人员的身体健康。7）基因工程菌株必须符合安全性要求3、从微生物产酶的上、中、下游阶段调控来分析，可通过哪些措施来提高产酶量？（包括优良产酶遏物、添加表面活菌种的选育、设备的选型、发酵方法的选择、发酵工艺的控制、添加诱导物、解除阻 性剂和产酶促进剂、选择先进的分离纯化设备和技术等） （ PQ改善菌种，选择优良菌种，产酶能力高使其酶产量提升选择通风搅拌设备匹配、容量尽可能与产酶菌种匹配的发酵罐 采用连续发酵的方式，连续加入培养

10、物并不断的提取酶产物防止其次级代谢产物堆积。 添加一些表面活性剂，增加产酶细胞的透过性，打破胞内酶合成的反馈平衡 加诱导物（酶的作底物、酶的反应产物、酶的底物类似物）解除阻遏物（采用难以利用的碳源，或采用分次添加的碳源的方法使培养液中的碳源保持在不至于引起分解代谢物阻遏的浓度；对于末端产物阻遏的酶，可通过控制末端产物的浓度使阻遏解除）添加表面活性剂（非离子型，对酶分子有一定的稳定作用） 添加产酶促进剂（指那些非微生物生长所必需，能提高酶产量但作用机制尚未阐明的物质，可以是酶的激活剂或稳定剂，也可能是产微生物的生长因子，或有害金属的螯合剂） 选择先进的分离纯化设备和技术4、结合酶生物合成的四种模

11、式，试论述如何提高酶的生物合成量。酶生物合成的模式分为 4 种，即同步合成型、延续合成型、中期合成型和滞后合成型。1）遗传控制%1诱变育种a. 使诱导型变为组成型：选育组成型突变株b. 使阻遏型变为去阻遏型c. 解除反馈阻遏：选育营养缺陷型突变株、选育结构类似物抗性突变株d. 解除分解代谢物阻遏：选育抗分解代谢阻遏突变株%1 基因工程育种：改变细胞调节基因，使菌种由诱导型变为组成型；增加结构基因的拷贝数，增加细胞专一性酶的生产（2）条件控制%1 添加诱导物酶的作用底物、作用底物的前体、反应产物、酶的底物类似物或底物修饰物%1 降低阻遏物浓度： 产物阻遏：除去终产物；添加阻止产物形成的抑制剂 分

12、解代谢物阻遏：避免使用葡萄糖、避免培养基过于丰富、添加一定量的cAMP 添加表面活性剂：离子型（Tween80）, 对细胞有毒害作用；非离子型（ TritonX-100 ） , 增加细胞通透性 .%1添加产酶促进剂：酶促进剂对不同细胞、不同酶的效果各不相同，需通过试验选用适当的产酶促进剂并确定最适浓度，其作用机制并未阐明清楚。如添加植酸钙镁可使桔青霉素生产磷酸二酯酶的量提高 10-20 倍。5、如果要筛选酸性蛋白酶或酸性淀粉酶高产菌株，请制定初筛和复筛实验方案（策略）。1 材料和方法1.1 试验材料111 HA| -甲曲分离及斜面培养基：斜面培养基为 PDA培养基和察氏培养基，分离培养基是在察

13、氏培养基中加入1%的酩蛋白。(1)PDA培 养基;（ 2）查氏培养基：硝酸钠3g、磷酸氢二钾lg、硫酸镁 （MgSO- 7H ：0）0. 5 s氯化钾0.5g、硫酸亚铁0. Olgs庭糖30g、琼脂20g、蒸憎水1L,加热溶解，自然 PH,分装后121匕灭菌20min?培养方法：按要求配制发酎基质，调节初始含水量和pH后，取150步装于1L三角瓶中，在0.1 MgE力条件下灭菌 30 mi 佰，冷却接种，接种量为 0.3%, 于不同条件下发酉寺 84h, 干燥后，进行酶活的测定。2 实验方法2.1 菌种的分离和纯化： 采用常规稀释分离法。2.2 菌株的诱变处理取0.1 ml稀释的抱子悬液涂布初

14、筛平板，30匕培希h紫外灯预热30min后，将平HD置于距15W紫外灯 30 cm 处距分别照射 0 s （对照用） ' 4 min 6 min 8min 、 lOmin 、 12min （各 做 2 组。随后在 暗光条件下，用 5mL无菌生理盐水对平皿上的菌进行洗脱，适当稀释后，涂布于分离平皿，以黑布包裏30 乜下避光培养 3-4 天，从长出菌落与其水解圈直径比的大小 及菌落形态的变化，挑选所需菌种，编号 并保存，同时根据平 nn 菌落数计算致死率，从而求 得成活率。致死率 （） = （ A-B） /AX100式中：A为对照组平HD上的菌落数；B为诱变处理后平皿上的菌落数。2. 3

15、酶活测走方法g 酩氨酸为一个 酶活力单100 余株突变 株。这些菌程度以及水解圈的大酶活定义： lg 酶粉在 401!, pH 值为 3.0 反应条件下， 1 分钟水解酩素产生冲 位（U/g）。3 结果与分析 3.1 菌株选肓结果为了筛选在固体培养条件下产酶高的菌株，经紫外线诱变处理后，得到株在形态上有一定的差异，依照其菌落的形态、菌落大小、抱子颜色和抱子丰满小，从中挑选出 20 株先经三角瓶 '液体发酎产酶测定，获得 10 个高产菌 株再经三角瓶固体发酣培养复 选。其中 z-10 的酶活最高为 9284U/g （干基），比出发菌株（CK） 提高了 11. 1 倍。紫外线诱变的机理是能

16、作用于 n密咗，形成 H密咗二聚体（主要是 TO,影响DNA正常解谁与碱基配对，从而引起基因 突变，提高酶产量。第三章酶的分离工程（不作考核）第四章固定化酶与细胞一、名词解释的酶。的空间区生变化，酶活性下降，这种固定化酶：用物理或化学手段定位在限定的空间区域，并使其保持催化活性，可重复利用 固定化细胞：固定化细胞技术是利用物理或化学手段将游离状态的细胞固定或定位在限定 域，并使其保持固有的催化活性。构象效应：酶在固定化过程中，由于酶与载体相互作用使酶的活性中或变构中心的构象发 从而导致了酶与底物结合能力或酶催化底物转化的能力降低，导致 效应被称为构象效应。屏蔽效应：酶经固定化后，载体会成为底物

17、或者其他效应物结合到活性中心或者变构中心的空间障碍，降低了酶与底物或其他效应物结合，从而影响酶的催化活性。微扰效应：由于载体固有的性质使紧邻固定化酶的区域发生微环境变化，使酶的催化能力及酶对效应物作出调节反应的能力发生改变，这种效应被称为微扰效应。分配效应：由于载体的亲水或者疏水特性以及带电特征使底物、产物或其他效应物在固定化酶所处微观环境和宏观体系间发生不等分配，改变了酶反应系统的组成平衡, 从而影响了反应速度。外扩散限制：底物、产物和其他效应物从宏观体系穿过包围在固定化酶周围近乎停滞的液膜层（又称为 Nernst 层）到固定化酶表面所受到的限制内扩散限制：底物、产物和其他效应物从固定化颗粒

18、表面进入颗粒内部酶活性位点受到的一种限制。二、问答题1、固定化酶具有什么优点？> 极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺。> 以在较长时间内反复使用，有利于工艺的连续化、管道化。>反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化。> 绝大多数情况下提高了酶的稳定性。>较能适应于多酶反应。> 酶的使用效率提高，产物得率提高，产品质量有保障，成本低。2、试述常见固定化酶的方法、原理及其优缺点（可采用表格归类总结）。物理吸附法离子结合法生物特异性吸附法共价结合法交联法包埋法原理范德华力氢键疏水作用离子效应互补生物分子间的亲和作用共价键作用发生

19、交联反应，形成网络结构的酶固定化方将酶分子截 留在具有特定 网状结构载体中优点利用此法进行固定 化，酶的活性中 心不 易被破坏，且酶 的高 级结构变化少， 因而 酶活力损失很少操作简单，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。采用吸附法固定 酶，其操作简便、条件温和，不会 引起酶边形或失 活，且载体廉价 易得，可反复使 用。共价结合法酶与载 体之间结合紧密， 不易脱落，稳定性 好制备的细胞与载体结合紧密酶包埋在聚合物中 不易漏出；操作条 件温和、对外界环 境的缓冲作用大， 可防止酶体的机械 损伤，易于再生，产 物分离提取容易缺点但

20、是物理吸附法固 定 的酶与载体相互作用力弱、酶容易从载体上脱落下来。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。固定化费用高制备难反应条件激烈，操 作复杂，控制条件 苛刻，活力损失较 大制备麻烦，活力损 失较大，是交联反应 的过程往往比较激 烈，因为交联反应可 能发生在酶分子间， 也可能发生于分子 内，分子间交联 和分 子内交联的比例 在一 定程度上和酶的 浓度 与交联试剂的浓 度有 关，也与 pH、离子 强度有关，如果交联 条件控制不合适，许不可能再生容易造成酶的泄露失效，酶回收率不高。3、评价固定化酶固定效果的参数有

21、哪些？由于选用的固定化方法不同，固定化酶的活力和性质也有所不同，因此需要对不同的固定化方法进行评价。评价的指标主要有：（1）固定化酶的比活 每克（毫克）干固定化酶所具有的酶活力单位。或：单位面积（cm2）的酶活力单位表示（酶膜、酶管、酶板）。（2）操作半衰期是衡量稳定性的指标。指在连续使用的条件下，固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间 （tl/2 ）。固定化酶的操作半衰期是影响其实际应用的重要因素。偶联效率 =（加入的蛋白量一溶液中残留的蛋白量）/ 加入的总蛋白量 X100%活力回收 =（固定化酶活力 / 投入的总酶活力 ）X100% 相对酶活力具有相同酶蛋白量的固定化酶活力与游离酶活力

22、的比值。酶载量 单位载体所固定的酶活力（或酶蛋白量）。 酶的固定化效率与酶的活力回收率；酶的固定化效率：是指酶与载体结合的百分率。酶活（3）（4）（5）（6）（7） 率：指固化酶的总活力与用于固化酶的总酶活力的百分率。 4、 固定化酶活力降低的可能原因有哪些？（PJ一般来说，固定化酶的活力比游离酶的低。固定酶的活力要低于等摩尔游离酶的活力的原因可（1）力回收酶分子在固定化过程中，由于构象效应造成活性中心或调节中心空间构象发生变化或者 蔽效应造成酶活性中心无法结合底物。有部分活性中心的氨基酸残基参与了与载体的结合，导之部分酶完全丧失活性。 酶活性未参与反应，但与载体结合后使酶与底物的结合和产物的

23、扩散存在位阻效应。能是：由于屏（2）（3）5、 固定化对酶反应体系产生了哪些影响（效应）？ 为了便于分析，通常在固定化酶体系中作两个预先的假设：一是酶在载体表面或多孔介质内的 全均匀的；二是整个系统各向同性。在上述条件下，固定化对反应体系造成以下效应。%1%1%1分布是完%1%16、构象效应 屏蔽效应 微扰效应 分配效应 扩散限制效应（外扩散限制和内扩散限制）固定化酶的表观米氏常数 Km受哪些因素的影响？（ Ps9）固定化可以使酶分子的空间构象发生一定程度的改变，可以影响到酶分子与底物的亲和力，造 Km值的变化，由于构象改变引起的Km值变化很难经行预测，其受载体的类型、固定约。 载体的带电性质

24、可以影响固定化酶的表观Km值。固定化酶载体的疏水性强弱同样会影响到底物在酶催化微环境的浓度分配，进而影响固定化酶 值。 酶的表观Km值还受溶液中离子强度的影响。7、载体的带电荷性质如何影响固定化酶最适pH的变化？酶固定化后，对底物作用的最适pH和酶活力一 pH曲线常常会发生偏移。带负电荷的载体酶的最适pH向碱性偏移，带正电荷的载体固定化的酶的最适pH向酸性偏移。8载体的亲疏水性质如何影响固定化酶动力学参数表观Km值的变化？固定化酶载体的疏水性强弱同样会影响到底物在酶催化微环境的浓度分配，进而影响固定化酶 值，如果载体的疏水性较强，疏水性底物在酶催化的微环境的分配增加，使固定化酶 对于亲水性底物

25、在酶催化的微环境的分配相对减少，造成酶的表观 于固定化酶，对于疏水性底物的表观Km值会值增加，对亲水性底成酶分子化方法等因素的制的表观 Km固定化的的表观 Km的表观Km值降低,Km值增力匕反之，如果亲水性载体用 物的表观Km值降低。第五章化学酶工程一、 名词解释 酶分子改造：通常把改变酶蛋白一级结构的过程称为改造。 酶分子修饰：通过各种方法可使酶分子结构发生某些变化，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。模拟酶：用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程，从原理的本质定义为是用人工方法合成具有酶性质的一类催化剂。肽酶：是模拟天然酶的活性部位，人工合成的具有催化活

26、性的多肽。抗体酶：又称催化抗体，是一种新型人工酶制剂，是抗体的高度特异性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物，本质上是一类具有催化能力的免疫球蛋白。印迹酶：通过分子印迹技术产生类似于酶的活性部位的空腔，对底物产生有效的结合作用的一类人工模拟酶。二、 问答题1、简述酶化学修饰的目的。 （PKH ） 酶化学修饰的目的在于：人为地改变某些天然酶的性质，创造某些天然酶所不具备的某些优良 特性甚至 创造出新的特性，概括起来有：（ 1） 提高生物活性。（ 2） 增强酶的稳定性。（ 3） 降低酶类药物的抗原性。（ 4） 改变酶学性质。2、在酶的化学修饰过程中应考虑哪些因素？（Pm）（ 1） 被修饰酶。开始设计酶

27、化学修饰反应时，对被修饰酶的活性部位、稳定条件、侧链基团性 质及酶 反应的最适条件等应尽可能全面了解。2）修饰剂的选择。要求修饰剂具有较大的相对分子质量，对蛋白质的吸附有良好的生物相容性和水溶性，修饰剂表面具有比较多的活性基团。3）修饰反应条件的选择。修饰反应一般要选择在酶稳定的条件下进行，尽可能少破坏酶的必 需集团，选择酶与修饰剂的结合率和酶活回收率都较高的反应条件。对反应条件中酶与修饰 剂的分子比 例、反应温度、pH、时间、溶剂性质和离子强度等在确定反应条件时也必须考虑。3、简述酶分子侧链上的修饰功能基团主要有哪些？ 酶的化学修饰主要是对一些活泼性比较强的氨基酸侧链基团进行修饰。主要包括：

28、氨基（赖氨酸残基）、竣基（谷氨酸、天冬氨酸残基）、轻基（丝氨酸、苏氨酸残基）、疏基（半胱氨酸 坐基（组氨酸残基）、肌基（精氨酸残基）、酚基（酪氨酸残基）、口引卩朵基（色氨 蛋氨酸残基）。简述常用的酶分子表面化学修饰方法。1）残基）、咪卩 酸残基）、甲硫基4、5、Pw） 聚乙二醇对酶的修饰，该类修饰剂是既能溶于水，又可以溶于绝大多数有机溶剂的两亲 在没有免疫原性和毒性，在体内不残留。右旋糖酹及右旋糖酹硫酸酯对酶的修饰：漠化氧法；，高碘酸法 糖肽对酶的修饰：糖肽一般是通过纤维蛋白酶或蛋白水解酶降解纤维蛋白或丫一球蛋白 肽结构上有氨基，这些氨基经合适的方法活化后能与酶分子中的氨基发生反应 现对酶的修

29、饰。在酶分子的表面化学修饰中，常用的大分子修饰剂有哪些？分子，且2）3）而得。糖而以共价键结合实聚乙二醇、右旋糖酹、糖肽、肝素、血清蛋白6、修饰酶的性质发生了哪些变化？首先要强调的是，我们对酶进行修饰的目的就是要改变酶的结构和特性，而且要使这种改变类有用的方向进行。不管是从理论上分析还是从实际修饰的结果来看，酶经修饰之后，朝着对人性质朝任何方向改变的可能性都存在，而且多数改变都是不利的。酶修饰之后，性质的变化因酶、修饰剂和修饰方法的不同而出现很大的差异。（1）热稳定性 用前面介绍的一些修饰剂对酶进行修饰，在多数情况下可以提高酶的稳定 性。但PEG没有明显的提高。（2）抗原性 抗原性是药物用酶必

30、须解决的问题。在前面介绍过的修饰剂中，被认为可以消除酶的抗原性的修饰剂只有PEG和人血清白蛋白。（3）对各类失活因子的抵抗力由于酶修饰之后，表面会带上修饰剂而受到保护，因此，酶修饰之后，抵抗蛋白酶水解和其它失活因子的能力普遍增强。（4）在生物体内的半衰期由于修饰之后，稳定性和对抗各种失活因子的能力增强，因此， 半衰期也普遍延长。(5) 修饰酶的最适 pH(6) 修饰酶的动力学性质7、抗体酶具有什么特点？%1 能催化一些天然酶不能催化的反应抗体酶的多样性决定了抗体酶的催化反应类型多样性； 催化抗体 的构建，表明可通过免疫学技术，为人工酶的设计和制备开辟一条新的、实用化的途 径。这种利用抗原 -

31、抗体识别功能，把催化活性引入免疫球蛋白结合位点的技术，或许可能发展 成为构建某种具有定向特异 性和催化活性的生物催化剂的一般方法。%1 有更强的专一性和稳定性抗体酶作为一种具酶和抗体双重功能的新型大分子用作分子识 别元件，具 有优于酶和抗体的突出特点。因为配体底物与抗体酶的活性部位结合后，会立即发 生催化反应，释放产 物，所以每一次分子反应之后，抗体的分子识别位点都可以再生，这就使 催化抗体能够作为一种可以连 续反复使用的可逆性分子。%1化作用机制不同酶催化机制是 "锁钥学说 " (Lock and Key) 及"诱导契合学说 " (Induced-Fi

32、t) ；而抗体酶 的催化剂至目前 还没有完全搞清楚。 Janda 曾提出“识别开关”或“诱饵开关” (Bait and Switch) 机制，即抗体将底 物“钓进”抗体结合部位，然后使其与抗体结合，打开底物转化为反应过渡 态的“开关”，导致共价键 断裂，形成产物，还有待研究。8、试述采用诱导法制备抗体酶的一般步骤。 首先合成稳定反应的过渡态类似物，将此化合物作为半抗原与载体蛋白相连，然后免疫动物制 备单克隆 抗体，由它诱导产生的单克隆抗体可以按预定的方向获得催化活性。9、简述分子印迹聚合物的制备方法。 所谓分子印迹是制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程。这个化合物叫印迹分子或叫模 板分子。

33、 印迹技术包括下列内容：%1 选定印迹分子和功能单体，使两者发生互补反应。%1 与印迹分子发生互补作用的单体与其它单体共同发生聚合反应。%1 将印迹分子从聚合物中去除。这样形成的聚合物内就保留有和印迹分子的形状、大小完全 一样的 空穴，印迹的聚合物能维持相对于印迹分子的互补性，因此，该聚合物能以高选择性重 新结合印迹分 子。分子印迹也叫主 - 客体聚合作用或模板聚合聚合作用，制得的分子聚合物称为 分子印迹聚合物。10、简述生物印迹酶的基本制备过程。 (P” 。) 将酶溶解于含有其配体的缓冲溶液中，使其构象发生改变，有利于与底物结合，再将此酶液冷 冻干燥形 成酶粉，用有机溶剂冲洗干酶粉除去配体后

34、，将其过滤并真空干燥，在无水或微水有 机溶剂中，由于酶 的记忆功能，这种新构象仍能保持，致使结合配体的能力大大提高。第六章生物酶工程一、 名词解释定点突变：在基因的特定位点引入突变，即通过添加、插入或删除已知的 DNA 序列中特定的 核昔酸 序列。酶分子定向进化：人为的控制进化条件，模拟天然进化机制来达到体外对酶基因的改造，产 生基因多 样性，并通过定向筛选技术获取定向选择获取特定性质的酶。易错PCR是一种迅速、简便的在DNA序列中进行随机突变的方法，主要特点是能够控制它的突变频率。连续易错PCR将一轮PCR扩增得到的有用突变基因作为下一轮的模板进行PCR扩增，连续反复进行随机诱变使每一轮获得

35、的小突变可以积累大部分的有益突变。DNA改组：用 Dn ase 1或者用超声波进行随机切割产生随机大小片段，再从正突变基因库中分离岀来所需DNA片段，得到的片段在不加引物的多次PCR循环中，彼此之间互为模板和引物进行扩增,直到连接成为接近目的片段长度的DNA分子，然后再利用基因两端序列为引物扩增获得全长基因,这是来自不同基因之间的重组。复合酶：复合酶是一种混合物，由多只能跟没组成，用来完成一系列的催化反应。由2 种或2 种以上单一酶制剂混合而成融合酶：指将两个或两个以上的酶分子组合在一起形成的融合蛋白 二、 问答题信息，这改造，这就是酶分构与功能等信息，直接通过1、如何理解酶分子改造的理性设计

36、和非理性设计？ 在研究天然酶及其突变体时，通常先获得酶分子特征、空间结构以及结构与功能的关系等方面 些用各种生物化学、光谱学、晶体学等方法来解决，然后根据这些信息进行酶分子的 子的理性设计，它包括化学修饰、定点突变等，而不需要准确知道酶蛋白结随机突变、筛选等方法进行酶分子的改造，称为酶分子的非理性设计，如定向进化、杂合进化。1, 简述酶分子定向进化的一般步骤。酶定向进化通常分 3 步进行：首先通过随机突变或基因体外重组创造基因多样性；然后导入适当载体后构建突变文库；最后通过灵敏的筛选方法，选择阳性突变子。这个过程可重复循环，直至得到预期性状的酶。3、 酶分子定向进化的基本方法有哪些？ %1 易

37、错 PCR 可以用 曲+来替代Mg",使PCR寸发生突变。%1 DNA 重组（改组）（DNA shuffli ng ）重组可以在同一基因的不同突变体之间进行，也可以在不同物种的同源基因间进行。因此，DNA重组就是把不同来源的同源基因断裂成不同大小的片段，然后对这些片段进行重新组合。%1外显子改组；与DNA改组相似，都是在各自含突变的片段进行交换。%1 随机引物体外重组%1 交错延伸法%1 临时模板随机嵌合法4、 易错PCR勺技术目的和策略有哪些？（调整dNTP浓度、增加 Mg"浓度、添加 Mn*等）易错PCR是一种迅速、简便的在 DNA序列中进行随机突变的方法，主要特点是能

38、够控制它的突变频率。用PCR扩增目的基因时，通过使用低保真度的Taq DNA聚合酶或改变 PCR常规的 反应条件，如调整dNTP浓度、增加 Mg2+浓度、添加 Mn2+等，引起碱基以某一频率进行随机错配而引入多点突变，构建突变体库，然后选择或筛选出所需的突变体。目的：将一轮 PCFRT增得到的有用突变基因作为下一轮的模板进行PCRT增，连续反复进 行随机诱变，结果使每一轮获得的小突变可以积累大部分的有益突变。5、简述DNA改组技术的基本原理和操作。DNA改组技术又称 DNA1排技术或有性 PCR指DNA分子的体外重组，是基因在分子水平上进行有性重组。通过用 DNase 1 或者用超声波进行随机

39、切割产生随机大小片段，再从正突变基因库中分离出来所需DNA片段，得到的片段在不加引物的多次PCFF1环中，彼此之间互为模板和引物进行扩增，直到连接成为接近目的片段长度的DNA分子，然后再利用基因两端序列为引物扩增获得全长基因，这是来自不同基因之间的重组。6、简述交错延伸PCR技术的原理和特点。这是一种简化的 DNA改组法，它在 PCR反应中，将含不同点突变的模板混合，随之进行多轮变性、短暂的复性 / 延伸，反复重复直到形成全长基因片段。它的主要特点在于能将 PCR反应中的常规的退火和延伸合二为一，大大缩短反应时间，结果得到非常短的新生链，又将经过变性的新生链作为引物与体系内同时存在的不同模板退

40、火，继续延伸。由此生第七章非水相酶催成的新生DNA分子中含有大量的突变组合，有利于酶的新性质的产生。化一、 名词解释最适水含量：在特定的有机介质反应体系中，催化速度达到最大时的含水量。水活度Aw在一定的温度与压力下，反应体系中水的蒸汽压与同样状态下纯水蒸汽压的比值。疏水参数lgP : lgP是某有机溶剂在正辛醇 /水体系中分配系数 P的对数，lgP可以定量描述溶剂 的极性，可作为有机溶剂的选择标准。pH记忆：有机溶剂中酶能够保持其冷冻干燥或沉淀前所在缓冲液中的pH.分子印迹：由竞争抑制剂导致在酶构象改变在除去抑制剂后在低水条件下仍能保持。这种酶分子记忆原来在水相中的一些特性的现象称为分子印记。

41、酶的区域选择性：在酶促反应中，底物某一位置上的基团被被酶选择性的转化，而另一位置上的相同基团没有被转化。溶剂工程：有机介质条件下，酶所处溶剂系统的改变会改变酶的催化活性。这种通过改变反应介质，实现酶催化性质改变的技术称为溶剂工程。二、 问答题1、酶催化反应的介质有哪些？（一）水介质（二）非 水介质%1 有机介质反应体系 %1 超临界流体反应体系%1 气相介质反应体系 %1 离子液介质反应体系2、非水介质中酶催化反应的特点。（1）在非水系统内，绝大多数有机化合物溶解度高，尤其是能提高非极性底物的溶解度。（2）非水介质的参与可以改变反应平衡，使酶可以催化在水中不能进行的反应。（3）能抑制依赖于水的

42、某些不利反应和副产物。（4）从有机溶剂中分离纯化产物比从水中容易，从低沸点的溶剂中可以更容易地分离纯化产物。（5）酶在非水体系中的热稳定性和储存稳定性增加，而且可以有效减少反应过程中的微生物污染。（6）可以控制底物的特异性，区域选择性和立体选择性。（7）在很多情况下，可以实现游离酶的回收与再利用。（8）有机溶剂的凝固点一般远低于水，使一些对温度非常敏感的酶在适宜的温度下进行催化反应。3、简述酶促反应的有机介质体系种类。根据酶和水的分布特性可以将有机介质反应体系分为以下几种类型：%1 酶在与水共融的有机介质体系中催化反应；%1 酶在有机介质和水组成的两项体系中催化反应；%1 酶在近乎无水的有机溶

43、剂中催化反应，包括非极性有机溶剂- 酶悬浮体系和非极性有机溶剂-PEG修饰酶单相体系%1 酶在反胶束体系中催化反应4、 水对有机介质中酶催化反应的影响有哪些？（ 酶的空间构象、反应速率、平衡及立体选择性 ） 有机介质 中水的含量与酶的空间构象、反应速率、平衡及立体选择性等都有直接关系。(1) 水对酶分子空间构象的影响 (2) 水对有机介质酶促反应速率的影响 (3) 水对酶催化反应 平衡及立体选择性的影响 (4) 有机介质反应体系中水含量的调控5、有机溶剂对有机介质中酶催化反应的影响有哪些？( 影响的三个方面及其对酶活性、效应物分配、溶剂结构的影响 )有机溶剂主要通过三个方面来影响酶促反应。首先

44、有机溶剂与酶分子直接发生作用，通过 干扰氢键 和疏水键等改变酶的构象，从而导致酶的活性受到抑制或者失活；其次有机溶剂直接 与酶分子周围的水 相互作用，造成酶分子必须水的变化和重新分布；再次是有机溶剂影响到底 物和产物的分配与扩散，影 响反应的进行。6、有机介质体系中酶活性显著降低的原因是什么？(1) 传质障碍是造成酶活性下降的主要原因之一(2) 有机溶剂可以增加酶促反应的活化能，导致酶活性的下降(3) 有机介质中酶分子活性中心刚性的增加，也是造成酶活性下降的主要原因7、简述有机介质中酶的稳定性发生了哪些变化？ 有机介质中酶分子的刚性增加，同时有机溶剂的引入使一些与水相关的酶蛋白不稳定因 素大大 降低，使得酶分子在有机介质中的热稳定性、储存稳定性以及对变性剂的耐受性显著 提咼。8、试述有机介质中酶的热稳定性提高的原因。 在惰性有机溶剂中许多酶的热稳定性显著增加，酶的热稳定性与溶剂的含水量密切相关，一