酶工程-试题及答案

1、酶工程试题一参考答案：一、填空题（每空1分，共28分）1、日本称为酵素”的东西，中文称为酶，英文则为Enzyme,是库尼（Kuhne ）于1878年首先使用的。 其实它存在于生物体的细胞内与细胞外。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、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As3.4309,高产液化酶优良菌株菌号为近7。658。在微 生物分类上，前者属于霉菌后者属于细菌。4、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

2、操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因。5、借助双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.6、酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有凝胶过滤法，超滤法和超离心法三种。7、由于各种分子形成结晶条件的不同，也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶，因此酶结晶既是纯化手段， 也是纯化标志。名词术语的解释与区别（每组6分，共30分）1、酶生物合成中的转录与翻译酶合成中的转录是指以核苷三磷酸为底物，以DNA链为模板在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。酶 合成中的翻译是指以氨基酸为底物，以mRNA为模板，在酶和辅助因子的共同作用下合成蛋白质的多肽链。2、诱导与阻遏

3、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。3、酶回收率与酶纯化比（纯度提高比）酶的回收率是指某纯化步骤后酶的总活力与该步骤前的总活力之比。酶的纯化比是之某纯化步骤后的酶的比(完整word版)酶工程_试题及答案 活力与该步骤前的比活力之比.4、酶的变性与酶的失活酶的变性是指酶分子结构中的氢键、二硫键及范德华力被破坏，酶的空间结构也受到破坏源来有序、完整的 结构变成了无序，松散的结构，失去了原有的生理功能酶的失活则是指酶的自身活性受损(包括辅酶、金属 离子受损)，失去了与底物结合的

4、能力。5、a-淀粉酶与&-淀粉酶二者的区别在于a-淀粉酶是一种内酶,可以跨越淀粉分子的a-1,6键到分子内部进行随机切割，所得的 产物为a型的麦芽糖和环糊精，它使碘色消失的速度较快，但还原糖较慢阡淀粉酶则是一种夕卜酶，不能跨 越a-1,6键，只能从淀粉的非还原末端2个2个地进行切割，所得的产物为P型的麦芽糖和界限糊精， 它使碘色消失较慢，但还原糖较快二者的共同点在于都能水解a-1,4键和都不能水解a-1,6键。四、问答题1、举出四例，说明酶在医学上有广阔的用途。 医药用酶：a。消化用酶：a、&-淀粉酶、胰酶、胰蛋白酶b。消炎用酶：木瓜蛋白酶、菠萝酶c。溶纤维酶：尿酸酶、链激酶、溶栓酶d。肿瘤用

5、酶：L-天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶诊断用酶：a。尿酸酶：用于检测血液和尿液中的尿酸含量b。甘油激酶:由于检测血液中甘油三酯的含量检测用酶:a。脱羧酶：由于检测L-赖氨酸和L-谷氨酸b.虫荧光素酶：用于检测ATP2、3、试述采用双酶法生产固体麦芽糊精的工艺过程及主要工艺条件。应用双酶法生产固体麦芽糊精的工艺流程及主要工艺条件如下：（完整word版）酶工程_试题及答案 淀粉调浆（淀粉与水）配料缶厂除渣齐L喷射液化器90oC液化维持罐30 - 40而广气液混合灭酶（加入蒸汽）灭酶维持罐一气液分离罐板式冷却L 糖化贰气液混合灭酶器中和脱色罐板框过滤滤清糖液贮寸采用凝胶层析除杂进一步精制，干燥的固体麦芽糊精

6、4、今欲生产糖化酶结晶产品，试拟出合理的工艺步骤，并说明下游工程的主要工艺条件。生产糖化酶的结晶产品，可采用盐析结晶法。得到糖化酶粗酶液后，须进行分离纯化，使其达到一定的浓度和 纯度（50%）,向浓酶液中缓慢加入饱和中性盐溶液（NH4） 2SO4 ），至出现稍浑浊，于低温下（0 -4oC） 静置，待溶液中有晶体析出，可向溶液中补充少量饱和盐溶液（操作过程中保证PH”4.5），也可采用有机溶 剂法结晶。向浓酶液中缓慢加入有机溶剂3混合均匀，于低温下静置一段时间，离心去除沉淀物，取上清液静 置于低温下，可析出晶体.发酵生产糖化酶工艺流程：斜面菌种一小米三角旷孢子悬浮矿种子蓄 发酵罐糖化酶粗酶液一、

7、填空题（每空1分，共20分）1制备固定化酶最早采用的方法是1953年德国的Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与 羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶 。2酶的常见发酵生产方式有两种,一种是 液体深层发酵产酶另一种是固体培养发酵产酶3乙醇能用于酶的分离是 由于有机溶剂的存在会使溶液的介电常数降低，使酶分子表面的水膜破坏，也使 其溶解度降低而沉淀析出 的结果。4国际酶学委员会根据酶的 反应类型而将酶分为六大类、例如常见的谷氨酸脱羧酶是裂解酶，限制性核酸内切酶是水解酶，而丙氨酸消旋酶是 异构酶 .6酶的生物合成模式多样，其中同步合成型，也常称为生长偶联

8、型，其特点是属于该合成型的酶，其生物(完整word版)酶工程_试题及答案 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。而滞后合成型，也常称为非生长偶联型，其特点是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。7酶的非水相催化中，必需水是指维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量.8 The property of enzyme usually changes after immobilization, like:Km increase 、Vmax decreaseetc。二、名词解释(每题4分，共2

9、0分)1交联型固定化酶借助双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。常用的双功能试剂有戊二醛、 己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等。其中应用最广泛的是戊二醛.交联法制备的固定化酶或固定化菌体结合 牢固，可以长时间使用。但由于交联反应条件较激烈酶分子的多个基团被交联，致使酶活力损失较大，而且 制备成的固定化酶或固定化菌体的颗粒较小，给使用带来不便.为此，可将交联法与吸附法或包埋法联合使用， 以取长补短。2超滤借助超滤膜将不同大小的物质颗粒或分子分离的技术.超滤膜截留的颗粒直径为20-2000埃,主要用于分离病 毒和各种生物大分子.3氨基酸置换修饰将蛋白质中某个氨基酸替换为另

10、一种氨基酸的修饰方法。现在常用的氨基酸置换修饰的方法是定点突变技 术。定点突变(site directed mutagenesis)是20世纪80年代发展起来的一种基因操作技术.是指在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.是蛋白质工程(Protein Engineering)和酶分子组成单位置换修饰中常用的技术。定点突变技术，为氨基酸或核苷酸的置换修饰提 供了先进、可靠、行之有效的手段。4 Michaelis constantKm is referred to as the Michaelis constant （ 米氏常数）.When S is equal

11、to Km, the reaction velocity is equal to Vmax/2。The experimentally determined value Km is considered a constant that is characteristic of the enzyme and the substrate under specified conditions It may reflect the affinity of the enzyme for its substrate。5 Fluidized Bed Reactors , FBRIn fluidized bed

12、 reactor （FBR） , flow of gas and/or substrate keeps the immobilized enzyme particles in a fluidized state.三、问答题（每题12分，共60分）1 What characteristics of enzyme protein could be used as the groundwork of separation and purification methodology? Please describe the separation and purification techniques w

13、hich are base on it.Answer as the following tableThe characteristicseparation and purification techniquesMolecule weightUnltra一filtrationNet chargeElectrophoresisIon exchange chromatographyAffinityAffinity chromatographyExtractionParticle sizeGel chromatographyDensityCentrifugationetc.。etc.（完整word版）

14、酶工程_试题及答案 2 The users of industrial enzyme have an instant demand that the thermo stability and operational ability of enzyme should be enhanced much more So how can we get some specific thermophilic enzyme?Outline of answer :1、screening from the specific organism in some extreme hot environment, in

15、 which there might exist the objective enzyme ；2、Modify the enzyme skeleton, micro-environment or some functional group to enhance the thermostability ；3、use site-directed mutation （protein engineering） or directed evolution method to change the structure of enzyme. It is operated on the gene level。

16、3分子筛、离子交换和亲和层析是三种分离、纯化酶蛋白的方法，你如何根据所要分离、纯化的酶制剂的性 质选择使用。参考答案提纲：1、分子筛：以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达 到物质分离;2、离子交换：利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分 离目的；3、亲和层析利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物分子分离纯化;4、 分离纯化步骤组合规律：考虑速度、成本、分辨率等等。4举例说明什么是酶的生物合成过程中基因表达的诱导与阻遏，正调控与负调控模式？（1）诱导:酶合成诱导的现象一Jacob and Monod的工作：已知

17、分解利用乳糖的酶有:b一半乳糖苷酶；b 一半乳糖苷透过酶；硫代半乳糖苷转乙酰酶。实验中：1。大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上 述三种酶合成；2。大肠杆菌生长在唯一碳源乳糖培养基上时,细胞内有上述三种酶合成;当换成葡萄糖培养基 时，三种酶基本消失；3.表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。某些代谢物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。（2 ）阻遏：酶合成阻遏的现象一 Jacob and Monod的工作：实验中:1.大肠杆菌生长在无机盐和葡萄糖的培养基上时,检测到细胞内有色氨酸合成酶的存在；2.在上述培养基中加入色氨酸，检测发

18、现细胞内色氨酸合成酶的活性降低，直至消失.3.表明色氨酸的存在阻止了色氨酸合成酶的合成，体现了菌生长的经济原则：不需要就不合成。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。（3）负 调控：乳糖操纵子的诱导机制 （4）正调控：分解代谢物阻遏调控机制5 Please use the data in the following figure to calculate the specific activity of enzyme after eachstep of purification， and the total efficiency

19、of the purification process.（ 8 分）specific activity 10、specific activity 10、32、200、600、15000unit/mgProcedure pr MepFraction volume （袖Total protein （mg）Activityfun福1.Crude cellular extractlr40010,000100r0002Precipitation with ammonium sulfate2803,00096rOOOlon-exchangchromatography9040080f0004.Size-ex

20、cl us ion chromatography8010060,0005.Affinity chromatography6345,000answer:efficiency 45000/100000 二 45%（or酵母泥） （or酵母泥） （or过滤除杂）（or反复冻融）养菌离心取菌体细旷清洗细胞超声波破碎细胞盐析沉淀分离透析除盐（or双水相萃取）i 葡聚糖凝胶G10PAGE电泳法（鉴定乙醇脱氢酶纯度）注：每一步都要进行酶活测定后方可进行下一步操作（完整word版）酶工程_试题及答案一,啤酒废酵母预处理工艺：废酵母泥加水稀释过筛除杂离心分离1、称取废酵母泥20g ；2、加60ml（3倍于酵母泥

21、的体积）5C的冷水稀释；3、过筛除杂:将稀释的酵母泥充分搅拌均匀，用80目的筛子筛分一次，即除去80%的杂质，再用100目的 筛子筛分一次，即可除去酵母泥中的全部可见杂质；4、离心分离：经过筛分后的酵母乳液，2000r/min,离心5min,倾出上清液，即得不含杂质的酵母。5、脱苦脱臭:将上述处理的酵母用10C无菌水以酵母量/水量二1/4,洗3次再用5%NaCl溶液洗一次，即 可达到脱苦脱臭的目的；6、离心分离：经脱苦脱臭的酵母乳进行离心分离2000r/min，离心5min，即得脱苦脱臭的酵母泥。21、培养基设计的一般步骤？1.根据前人的经验和培养基成分确定时一些必须考虑的问题，初步确定可能的

22、培养基成分2。通过单因子实验最终确定出最为适宜的培养基成分；3。当培养基成分确定后，剩下的问题就是各成分最适的浓度，由于培养基成分很多，为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法.22、培养基成分选择考虑的问题？1。菌种的同化能力2.代谢的阻遏和诱导3.合适的C、N比4。pH的要求23、读书报告：举例说明培养基设计的方法与步骤？24、讨论:培养基优化在发酵优化控制中的作用与地位？发酵优化控制分两个阶段：第一阶段控制菌体的生长，目的是使长好的菌体能处在最佳的产物合成状态。培养基优化应该保证菌体快速 （完整word版）酶工程_试题及答案 生长，有利于产物合成和分泌的酶系开启，而不利于产物合成酶系的

23、关闭,处于最佳的产物合成状态，并且副产物合成和分泌的酶系尽可能的少开启第二阶段控控制产物的合成.该阶段，培养基优化应使产物合成能较长时间保持在最大合成速度。副产物的的合成速率尽可能小.25、什么是种子的扩大培养？种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养，最终获得一定数量和质量的纯种过程。26。种子扩大培养的目的与要求？种子扩培的目的:接种量的需要，菌种的驯化，缩短发酵时间、保证生产水平种子的要求：总量及浓度能满足要求，生理状况稳定，个体与群体，活力强，移种至发酵后，能够迅速生长， 无杂菌污染27、种子扩大培养的一般

24、步骤？休眠孢子T母斜面活化T摇瓶种子或茄子瓶斜面或固体培养基孢子T一级种子罐一二级种子罐T发酵罐28、在大规模发酵的种子制备过程中，实验室阶段和生产车间阶段在培养基和培养物选择上各有何特点？ 实验室阶段培养物选择的原则：种子能扩培到一定的量和质，获得一定数量和质量的孢子/菌体。培养基的选 择应该是有利于菌体的生长，对孢子培养基应该是有利于孢子的生长。在原料方面，实验室种子培养阶段， 规模一般比较小，因此为了保证培养基的质量，培养基的原料一般都比较精细。生产车间阶段培养物的选择原则最终一般都是获得一定数量的菌丝体。培养基选择首先考虑的是有利于孢子 的发育和菌体的生长，所以营养要比发酵培养基丰富.

25、在原料方面：不如实验室阶段那么精细，而是基本接近 于发酵培养基，这有两个方面的原因：一是成本二是驯化29、什么是接种量？对于细菌、放线菌及霉菌常用的接种是多少？接种量=移入种子的体积/接种后培养液的体积细菌5%、放线菌20%霉菌10%30什么是发酵绷数？发酵级数对发酵有何影响，影响发酵级数的因素有哪些？一般由菌丝体培养开始计算发酵级数，但有时，工厂从第一级种子罐开始计算发酵级数发酵级数对发酵影响:1。种子级数少，可简化工艺和控制，减少染菌机会2。种子级数太少，接种量小，发酵时间延长,降低发酵罐的生产率，增加染菌机会3。级数大，难控制、易染菌、易变异，管理困难，一般2-4级。4。在发酵产品的放大

26、中，反应级数的确定是非常重要的一个方面影响发酵级数的因素:（1）菌种生长特性， 孢子发芽及菌体繁殖速度;（2）发酵规模.（3）工艺要求.（4）接种量的影响。31、什么是种龄？事宜种龄确定的依据？种龄是指种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间。原则：对数生长期末，细胞活力强，菌体浓度相对较大，但是最终由实验结果定。32、读书报告:结合具体的产品理解种子质量控制的方法，以及认识种子质量对发酵的影响？影响斜面种子质量的因素:（1）原材料质量，水质，培养基pH。（ 2）灭菌条件,（3）接种量，（4）温度，通风、（5）培养时间（6）有害气体或挥发物（7）冷藏条件种子质量好：1.缩短发

27、酵时间、保证生产水平.2。无杂菌污染。3移种至发酵后，能够迅速生长.4.泡末产生少.5.产物生成速率大.6。副产物合成少。7.对下游分离纯化有利33、接种、倒种、双种？接种：接入种子罐后直接移种到发酵罐。双种：两个种子罐种子接种到一个发酵罐中。倒种一部分种子来源 于种子罐，一部分来源于发酵罐。34、什么是菌体的生长比速？产物的形成比速？基质的消耗比速？维持消耗？菌体的比生长速率：单位重量的菌体瞬时增量M= （ dx/dt）/x ;单位为1/h，其中x一菌体浓度（g/L ）产物的形成比速：单位时间内单位菌体形成产物（菌体）的量n= （ dp/dt）/x ,;单位为1/h,其中p产物浓度（g/L ）基质的比消耗速率：单位时间内单位菌体消耗基质的量=（ds/dt）/x ;单位为1/h，其中s底物浓度（g/L ）35、什么是Monod方程其使用条件如何?各参数的意义与求解？当培养基中不存在抑制细胞生长的物质时，细胞的生长速率与基质浓度关系（Monod方程式）如下:p = pmax S/（Ks+ S）厂菌体的生长比速.S :限制性基质浓度.Ks :半饱和常数pmax :最大比生长速度Monod方程的参数求解（双倒数法）：将Monod方程取倒数可得：1