酶工程复习题

酶工程复习题一、填空题（1‘×20）1、戊二醛，二氨基丁烷，乙二胺是酶分子修饰中分子内交联最常用的交联剂。2、固定化对酶反应系统的影响主要有：酶构象改变，立体屏蔽，微扰效应，分配效应，扩散限制。3、根据酶催化的反应性质可以将酶分为：氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂解酶，异构酶，合成酶6大类。4、1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）1min内，催化1umol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。5、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，即操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因。6、SDS是利用蛋白的分子量不同进行分离，离子交换层析是利用蛋白的静电吸附能力不同进行分离。7、酶活力的测定方法可用终点法，动力学法，酶偶联测定法和电化学法。8、决定酶催化活性的因素有两个方面，一是酶的结构

，二是反应条件。

9、求Km最常用的方法是双倒数作图法。10、可逆抑制作用可分为非竞争性抑制作用，反竞争性抑制作用，争性抑制作用。11、酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。12、通常酶的固定化方法有吸附法，载体偶联法，交联法，包埋

法。13、酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。14、模拟酶的两种类型是全合成酶和半合成酶。15、抗体酶的制备方法有细胞融合法，抗体结合位点化学修饰法，用生物工程方法产生抗体法，引入辅助因子法和

拷贝法。16、根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有选择性热交性法，选择性酸碱交性法和选择性表面交性法。17、酶的生产方法有提取法，发酵法，化学合成法。18、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。19、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的活力、减少酶的抗原性，增加稳定性。20、借助多功能或多功能试剂使酶和酶或酶和微生物发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。21、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，超速离心法和超滤法三种。22、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，因此酶结晶既是一种酶是否纯净的标志，也是一种酶和杂蛋白分离纯化的平段。名词解释（3‘×7）1酶的定向固定化:通过不同方法,把酶和载体在酶的特定位点上连接起来,使酶在载体表面按一定的方向排列,使它的活性位点面朝固体表面的外侧排列,就有利于底物进入到酶的活性位点里去,从而显著提高固定化酶的活性.2模拟酶:又称人工酶,就是研究天然酶中那些起主导作用的因素,利用有机化学、生物化学等方法设计和合成一些比天然酶简单的具有催化功能的非蛋白质分子或蛋白质分子。3抗体酶：又称催化抗体，是一种新型人工酶制剂，是抗体的高度选择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活力的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性。4酶的抽提：将酶从原材料中抽取出来制成酶溶液。5分子印迹：制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程。6离子交换层析：利用离子交换剂的可解离基团对各种离子的亲和度不同而使不同物质分离。7生物酶工程：采用基因工程和蛋白质的方法和技术，研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构和功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工，以发展性能更加优良的酶或新功能的酶的学科。8膜型反应器：由膜状或板状固定化酶或固定化微生物组装的反应器。9酶工程：工业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学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的地一门应用技术。10酶活性中心：直接与酶催化有关的部位。11酶的比活力：是纯化的量度，指每毫克质量的蛋白质中所含有的某种酶的催化活力。12固定化酶：用物理，化学等方法将水溶性的酶固定到特定的载体上使之成为水不溶性的酶。13酶分子修饰：利用修饰剂所具有的各类化学基团的特性，直接或经一定的活化步骤后于酶分子上的某种氨基酸残基产生化学反应，从而改造酶分子的结构与功能。14鼓泡式反应器：利用从反映其地步通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提纯反应底物和混合作用的反应器15凝胶层析：以各种多孔凝胶为固定相，依据分子筛效应，利用溶液中各组分的分子质量不同而进行分离的技术16固定化增殖细胞：将活细胞固定在载体上并使其在连续反应过程中保持旺盛的生长，繁殖活力的一种固定方法17别构酶：酶分子活性中心以外的位点与各种配体结合使酶分子构象发生改变，从而导致与后续配体的亲和力改变的一类酶18肽酶：模拟天然酶活性部位而人工合成的具有催化活性的肽19抗体酶：通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当的部位引入相应的催化基团，所产生的具有催化活性的抗体。20抗体酶：通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当的部位引入相应的催化基团，所产生的具有催化活性的抗体。21液体发酵：液体发酵法是借助于液体介质来完成面团的发酵，即先将酵母置于液体介质中，在液体中经几个小时的繁殖，制成发酵液，然后用发酵液与其他原辅料搅拌成面团。22别构酶：活性受别构调节物调控的酶。23酶反应器：以酶作为催化剂进行反应所需的装置24液体发酵法：液体发酵法是借助于液体介质来完成面团的发酵，即先将酵母置于液体介质中，在液体中经几个小时的繁殖，制成发酵液，然后用发酵液与其他原辅料搅拌成面团。25别构酶：当某些化合物与酶分子中的别构部位可逆地结合后，酶分子的构象发生改变，使酶活性部位对底物的结合与催化作用受到影响，从而调节酶促反应速度及代谢过程，这种效应称为别构效应。具有别构效应的酶称为别构酶。26诱导酶：在通常情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成的酶。27酶回收率：指某纯化步骤后的酶的总活力与该步骤前的总活力之比。28酶纯化比：指某纯化步骤后的酶的比活力与该步骤前的比活力之比。29酶的变性：酶分子结构中的氢键，二硫键及范德华力被破坏，酶的空间结构收到破坏，原有有序，完整的结构变成无序，松散的结构，失去了原有的生理功能。30酶的失活：酶的自身活力受损，失去与底物结合能力。问答题1、如何检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂？试用所学过的知识加以论述。有以下方法：①层析法：包括纸层析、凝胶层析、柱层析及亲和层析②电泳法：包括SDS凝胶电泳法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法③超离心法：不同的酶分子大小不同，在重力场中具有不同的沉降系数，从而可以通过超离心方法分离目的酶与杂质酶④免疫反应法：由于酶分子可作为一种抗原物质，而抗原与抗体之间具有专一的亲和力，故可选用目的酶的抗体与酶制剂进行免疫扩散或免疫电泳，从而判断酶的制剂是否纯净⑤氨基酸序列分析法：采用特定的化学物质从酶的N末端将氨基酸残基逐个水解下来，最终可获知该酶的氨基酸序列，从而也可以判断出酶制剂是否纯净。2、酶的催化特性。①酶催化的高效性②酶催化的高度专一性③酶催化的反应条件温和④酶活性的可调控性⑤酶催化的活性与辅酶、辅基和金属离子有关。3、固定化细胞有哪些优缺点？优点：①可增殖，细胞密度大，可获得高度密集而体积小的生产菌集合体②发酵稳定性好，可以较长时间反复使用或连续使用③发酵液中含菌体较少，有利于产品分离纯化④有利于需要辅酶和多酶系统才能进行的反应。缺点：①固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降②由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的技术也受到限制。4、简述生物印迹酶的种类及制备过程。制备过程：有机相生物印迹酶：将适当两亲性的表面活性剂与酶印迹，待表面活性剂分子与酶充分接触后，将酶复合物冷冻干燥，用非水溶性剂洗去表面活性剂后，形成了活性中心开启的活性酶。水相生物印迹酶：以吲哚丙酸为印迹分子，印迹牛胰核糖核酸酶，待起始蛋白质在部分变性条件下与吲哚丙酸充分作用后，用戊二醛交联固定印迹蛋白的构象，经透析去除印迹分子即可。5、固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？优点：①可回收②可装成酶柱③稳定性提高④反应物容易控制缺点：①纯度要求高②一种固定化酶只能用于特定的单步酶促反应③固定化效率低6、酶分子修饰的方法有哪些？酶分子修饰的目的是什么？方法：①金属离子置换修饰②大分子结合修饰③侧链基团修饰④肽链有限水解修饰⑤核苷酸链剪切修饰⑥氨基酸置换修饰⑦核苷酸置换修饰⑧物理修饰目的：①提高酶的活性②增强酶的稳定性③降低酶的免疫原性④阐明结构与功能的关系。7、简述酶的催化特点和催化机理。①改变化学反应速率，本身不被消耗②只能催化热力学允许进行的反应③加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点④降低活化能，使速率加快⑤高效性，⑥专一性⑦多样性⑧易变性⑨反应条件的温和性⑾有些酶的催化活性与辅因子有关。催化机理：①趋近效应和定向效应;酶可以将它的底物结合在它的活性部位由于化学反应速度与反应物浓度成正比，若在反应系统的某一局部区域，底物浓度增高，则反应速度也随之提高，此外，酶与底物间的靠近具有一定的取向，这样反应物分子才被作用，大大增加了ES复合物进入活化状态的机率。②张力作用;底物的结合可诱导酶分子构象发生变化，比底物大得多的酶分子的三、四级结构的变化，也可对底物产生张力作用，使底物扭曲，促进ES进入活性状态。③酸碱催化作用;酶的活性中心具有某些氨基酸残基的R基团，这些基团往往是良好的质子供体或受体，在水溶液中这些广义的酸性基团或广义的碱性基团对许多化学反应是有力的催化剂。④共价催化作用;某些酶能与底物形成极不稳定的、共价结合的ES复合物，这些复合物比无酶存在时更容易进行化学反应。8、举例说明固定化酶（细胞）的制备过程及原理。包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。①制备过程：称取0.3g海藻酸钠和0.1g淀粉酶溶入10毫升蒸馏水中。②配置2％氯化钙溶液50ml③将1滴加至2中，固化30mins④过滤得白色球体⑤清洗至中性（清洗5-6次），自然风干⑥得到微体即固定化的淀粉酶测定固定化淀粉酶的重量10、简述抗体酶的制备方法及应用。方法：①细胞融合法②抗体结合位点化学修饰法③引入辅助因子法④利用生物工程方法产生抗体⑤拷贝法应用：在有机合成和医学上都有着广泛的应用，在医疗上，抗体既能标记抗原靶细胞又能执行一定的催化功能。这两种性质的结合使抗体酶在体内应用可以发挥无限制的优势。11、固定化方法有哪几种？并阐述各自的机理。主要有六种：①吸附法，是通过氢键、疏水键胡π电子亲和力等物理作用下将酶固定于不溶性载体的方法②载体偶联法，通过共价键或离子键使二者连接起来的的固定化方法③交联法，使双功能活多功能试剂使酶与没或微生物与微生物细胞之间交联的固定化方法，使酶分子和多功能试剂之间形成共价键得到三向的交联网架结构④包埋法，将酶或含酶微生物包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的一种方法⑤酶的定向固定化，把酶和载体在酶的特定位点连接起来，使酶在载体表面按一定的方向排列，使它的活性位点面朝固体表面的外侧排列，从而显著提高固定化酶的活性⑥辅酶的固定化，是将辅酶加以固定化的一种方法。12、阐述酶工程的应用并分别举例说明。酶工程在食品、医药、化工等都有广泛的应用，食品上可利用固定化酶进行发酵与回收利用，医药上可把酶通过靶向结合制备成抗体酶，以及化工大规模生产，通过新酶的开发与研究制备工业所需的酶，用于解决工业大规模生产的瓶颈问题等等。13、对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？酶的浓度、温度、pH和反应时间。还需要注意的是修饰剂的要求；酶性质的了解，应熟悉酶活性部位的情况、酶反最适条件等；反应条件的选择，应尽量避免破坏酶活性中心功能基团。14、某酶的初提取液经过一次纯化后，经测定得到下列数据，试计算比活力，回收率及纯化倍数。体积（ml）活力单位（u/ml）蛋白氮（mg/ml）初提取液1002502.5、硫酸铵沉淀88001.6比活力（前）=活力单位数/mg蛋白氮=总活力单位数/总蛋白氮=250/2.5=100u/mg比活力（后）=活力单位数/mg蛋白氮=总活力单位数/总蛋白氮=800/1.6=500u/mg回收率=某纯化后的总活力/纯化前的总活力=800/250=3.2纯化倍数=纯化后比活力/纯化前比活力=500/100=515、写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。①沉淀法，通过改变某些条件使溶液的某些溶质的溶解度降低，从而使其从溶液中沉淀析出的方法；②层析法，利用混合组分的物化性质不同使组分在两相中的分布不同而达到分离；③电泳法，利用带电粒子在电场中向着与其本身电荷相反的电极移动而实现的分离效果。16、填充床反应器和流化床反应器的优缺点？填充床反应器：优点：设备简单，操作方便，单位体积反应床的固定化密度大，可提高酶反速度缺点：温度和pH难以调控，底物和产物会产生轴向浓度分布，清洗、更换比较麻烦流化床反应器：优点：混合均匀，传质传热效果好，温度和pH容易控制，不易阻塞缺点：运行成本高，机械易破损，酶浓度不高，转化率低。17、酶固定化后性质会发生什么变化？稳定性会更强，最适pH和温度会发生偏移，相对活力大部分会降低，以及抑制剂所产生的影响。18、酶分离纯化的技术路线材料的选择→细胞破碎→防止蛋白酶水解→除核酸→探索酶性→分离纯化→浓缩→纯度检验→储存19、常用沉淀法的种类及原理。①盐析根据蛋白质在高盐浓度溶液中的溶解度的差别来进行的分离纯化②共沉淀在酶液中加入某些物质，形成复合物沉淀下来③等电点沉淀根据两性电解质在pI是的溶解度最低，因为不同的两性电解质的PI不同而分离④有机溶剂沉淀，利用酶和杂蛋白在有机溶液中的溶解度不同而分离⑤热处理沉淀，通过一定的热处理使蛋白质变性沉淀而去除的方法。20、比较各类酶反应器的优缺点⑴分批搅拌罐式反应器优点：设备简单，操作容易，酶与底物混合均匀，传质阻力较小，反应较为完全，反应条件容易调节控制。缺点：用于游离酶，酶难以回收；用于固定化酶，反应器利用率较低，而且可能对固定化酶的结构造成破坏。⑵连续搅拌罐式反应器优点：设计简单、操作简便；反应条件容易调节控制；底物与固定化酶接触较好；传质阻力较小；反应器的利用率较高。缺点：需注意控制好搅拌速度，以免由于强烈搅拌所产生的剪切力使固定化酶的结构受到破坏。⑶填充床式反应器优点：设备简单；操作方便；单位体积反应床的固定化酶密度大；可以提高酶催化反应的速度。缺点：底层固定化酶颗粒所受压力较大，容易引起固定化酶颗粒的变形或破碎。⑷流化床反应器优点：混合均匀；传质和传热效果好；温度和pH值易于调节控制；不易堵塞；对黏度较大的反应液也可进行催化反应。缺点：需要较高的流速才能维持粒子的充分流态化，而且固定化酶颗粒易于被破坏，流体动力学变化较大，参数复杂，放大较为困难。⑸鼓泡式反应器优点：结构简单；操作方便；剪切力小；物质与热量的传递效率高；是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。⑹膜反应器（中空纤维型）优点：集反应与分离于一体，利于连续化生产。缺点：经过长时间使用，酶或其他杂质；会被吸附在膜上，造成膜透过性降低，而且清洗困难。⑺喷射式反应器优点：结构简单；体积小；混合均匀；可在短时间内完成催化反应。21、双水相萃取、超临界流体萃取、反胶团萃取的原理。①双水相萃取的原理，某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统②超临界流体萃取的原理，在超临界状态