酶工程期末复习资料

《随工程》复习题

酶工程期末复习资料

名词解释：

1.酶工程：又称为酶技术，是指酶的生产与应用的技术过程。

2.酶的生产：通过各种方法获得人们所需的酹的技术过程。

3.酶的改性：是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程。

4.酶的应用：是在特定的条件下通过醐的催化作用，获得人们所需的产物、除去不良物质

或者获得所需信息的技术过程。

5.酶工程的主要任务：经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方

法使能充分发挥其催化功能。

6.酶活力：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。

7.酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25℃,pH等条件均采用最适条件），每1min催

化1pmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位。或者在特定条件下，每秒

催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（Kat）。1Kat=6X107IU

8.酶的比活力：是酶纯度的一个指标，是指在特定条件下，单位分量（mg）蛋白质或者

RNA所具有的酶活力单位数。

9.酶的转换数：Kp,又称为摩尔催化活性，是指每一个酶份子每分钟催化底物转化的份子数。

即是每摩尔的每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。

10.酶的催化周期：转换数的倒数称为限的催化周期。催化周期是指前进仃一次催化所需的时

间。

11.固定化酶：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。

12.酶的结合效率：又称为酶的固定化率，是指酶与载体结合的百分率。

13.酶活力回收率：是指固定化酶的总活力与用于固定化的总游离酶活力的百分率。

14.相对酶活力：具有相同酶蛋白（或者酶RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的匕值

称为相对酶活力。

15.酶的定向进化技术：摹拟自然进化过程（随机突变和自然选择）在体外进行酶基因的人

工随机突变，建立突变基因文库，在人工控制条件的特殊环境下，定向选择得到具有优

良催化特性的酶的突变体的技术过程。

16.酶的提取分离法生产：是采用各种技术从动物、植物、微生物细胞或者其它含酶原料中

将酶提取出来，再与所含杂质进行分离的技术过程。

17.酶的提取：是指在一定的条件下，用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料•，使酶充分溶解

到溶剂或者溶液中的过程。也称为酶的抽提。

18.酶的分离纯化：是采用各种生化分离技术使酶与各种杂质分离的技术过程。

19.酶的生物合成法生产：经过预先设计，通过人工操伫，利用微生物、植物及动物细胞的

生命活动，获得所需的酶的技术过程。

20.酶的发酵法生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物细胞的生命活动合成所需

酣的生产方法。

21.酶的化学合成法生产：是按照酶的化学结构中氨基酸或者核甘酸的罗列顺序，通过化学

反应将一个一个的单体连接起来而获得所需酶的技术过程。

22.组成酶：细胞内有的晦量比较恒定，环境因素对这些醐的合成速率影响不大，这种酷称

为组成酶。

23.适应酶：细胞内有的酶量变化很大，其合成速率明显受环境因素的影响，这种酶称为适

应酶或者调节酶

24.结构基因：结构基因与多肽链有各自的对应关系。结构基因上的遗传信息可以转录成为

mRNA上的遗传密码，再经翻译成为醐蛋白的多肽链，每一个结构基因对应一条多肽链。

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《胸」:程》复习题

25.启动基因；由两个位点组成，一个是RNA聚合酶的结合位点，另一个是环腺甘酸（cyclic

AMP）与CAP组成的复合物（cAMP-CAP）的结合位点。

26.控制基因：与调节基因产生的阻遏蛋白中的一种结构结合（阻遏蛋白是一种变构蛋白），

在空间上排击RNA聚合酶与启动基因结合，从而控制酶生物合成的时机和合成速度。

27.调节基因：能够产生一种阻遏蛋白。阻遏蛋白是一种由多个亚基组成的变构蛋白，它可

以通过与某些小份子效应物（诱导物或者阻遏物）的特异结合而改变其结构，从而改变

它与控制基因的结合力。

28.控制子：是基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因、控制基因和启动基因。

是一组功能上相关，受同一调节基因控制的基因组成的一个遗传单位。

29.分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡荀糖和其它容易利用的碳源等经过

分解代谢产生的物质阻遏某些酹（主要是诱导酶）生物合成的现象。（也称为葡萄糖效应）

30.诱导作用：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。

31.反馈阻遏作用：又称产物阻遏作用。是指酶催化反应的产物或者代谢途径的终产物使酶

的生物合成受到阻遏的现象。

32.酶的生物合成：酶在细胞内合成的过程。

33.细胞活化：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接种于新鲜的固体培养基上，在一定

的条件下进行培养，使细胞的生命活性得以恢复的过程。

34.固定化细胞：乂称为固定化活细胞或者固定化增殖细胞，是指采用各种方法固定在载体上,

在一定的空间范围进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞。

35.固定化原生质体：是指固定在载体上，在一定的空间范围内进行生命活动的原生质体。

36.沉淀分离（5种）：包括盐析沉淀法、等电点沉淀法、有机溶剂沉淀法、复合沉淀法、选

择性变性沉淀法。

a）盐析沉淀法：简称盐析法，是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的

特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或者杂质从溶液中析出沉淀，从

而使酸与杂质分离的过程。

b）等电点沉淀法：利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有

不同的等电点这一特性，通过调节溶液的pH值，使酶或者杂质沉淀析出，从而使酶

与杂质分离的方法。

c）有机溶剂沉淀法：利用酶与其它杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量

的某种有机溶剂，使酶或者杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法称为有机溶

剂沉淀法。

d）复合沉淀法：在酶液中加入某些物质，使它与酶形成复合物而沉淀下来，从而使酶

与杂质分离的方法称为登合沉淀法

e）选择性变性沉淀法：选择一定的条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀，

而不影响所需的酹，这种分离方法称为选择性变性沉淀法。

37.离心分离（3种）包括差速离心、密度梯度离心、等密梯度离心

a）差速离心：是指采用不同的离心速度和离心时间，使不同沉降速度的颗粒分批分离

的方法。（主要用于分离大小和密度相差较大的颗粒）

b）密度梯度离心：是样品在密度梯度介质中进行离心，使沉降系数比较接近的物质分

离的一种区带离心方法。

c）等密梯度离心：当欲分离的不同颗粒的密度范闱处于离心介质的密度范闱内时，在

离心力的作用下，不同浮力密度的颗粒或者向下沉降，或者向上飘浮，只要时间足够

长，就可以向来挪移到与它们各自的浮力密度恰好相等的位置（等密度点），住手运

动形成区带。这种方法称为等密梯度离心，或者称为平衡密度梯度离心。

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《随工程》复习题

38.膜过滤；借助于一定孔径的高份子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒

或者份子进行分离的技术称为膜分离技术。

39.过滤：是借助于过滤介质将不同大小、不同形状的物质分离的技术过程。

40.层析分离（6种）：包括吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、层

析聚焦。

a）吸附层析：利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中各组分分离的层析方

法。

b）分配层析：利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离的层析方法。

c）离子交换层析：利用岗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的层析方法。

d）凝胶层析：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份子质量

不同而达到物质分离的层析方法

e）亲和层析：利用生物份子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物份子

分离纯化的层析方法。

f）层析聚焦：将酶等两性物质的等电点特性，与离子交换层析的特性结合在一起，实

现组分分离的层析方法。

电泳分离（5种）包括纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳、等电聚焦电泳。

a）纸电泳：是以滤纸为更持体的电泳技术。

b）薄层电泳：是将支持力与缓冲液调制成适当厚度的薄层而进行电泳的技术。

c）薄膜电泳：是以醋酸纤维等高份子物质制成的薄膜为支持体的电泳技术。

d）凝胶电泳：是以各种具有网状结构的多孔凝胶作为支持体的电泳技术。

e）等电聚焦电泳：是利用各组分等电点的不同而进行分离的电泳技术。

41.萃取分离（4种）包括有机溶剂萃取、双水相萃取、超临界萃取、反胶束萃取。

a）有机溶剂萃取：是利用溶质在水和有机溶剂中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。

b）双水相萃取：是利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取

技术。

c）超临界萃取：又称为超临界流体萃取，是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的

溶解度不同血达到分离的一种萃取技术。

d）反胶束萃取：是利用反胶束将酶或者其他蛋白质从混合液中萃取出来的一种分离

纯化技术。

42.结晶（4种）：盐析结晶法、有机溶剂结晶、透析平衡结晶、等电点结晶。

a）盐析结晶：是指在适当的温度和pH值等条件下，于接近饱和的酶液中缓慢增加某种

中性盐的浓度，使酶的溶解度慢慢降低，达到稍微过饱和状态，而析出酶晶体的过

程。

b）有机溶剂结晶：是在接近饱和的醉液中慢慢加入某种有机溶剂，使酶的溶解度降低，

而析出酶晶体的过程。

c）透析平衡结晶：是将酣液装进透析袋，对一定浓度的盐溶液进行透析，使酶液逐步

达到过饱和状态而析出结晶的过程。

d）等电点结晶：是通过缓慢改变浓酶液的pH值，使之逐渐达到酶的等电点，而使酶析

出结晶的过程。

43.干燥：是将固体、半固体或者浓缩液中的水分或者其它溶剂除去一部份，以获得含水分

较少的固体物质的过程。

44.酶份子修饰：通过各种方法直接使酶份子的结构发生某些改变，从而改进酶的催化特性

的技术过程。

45.浓缩：是从低浓度酶液中除去部份水或者其它溶剂而成为高浓度酶液的过程。

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《酷工程》复习题

到固定化细胞。

69.固定化细胞：固定在载体上，并在一定空间范围内进行生命活动的细胞。

70.细胞固定化：通过各种方法，将细胞与水不溶性载体结合，制备固定化细胞的过程。

71.份子记忆：酶通过配体诱导、相互作用改变酶的构象，从而获得与配体类似物结合的能

力，这种由配体诱导产生的酶的记忆称为份子记忆°

72.pH记忆：在有机介质反应中，酶所处的pH环境与酶在冻干或者吸附到载体上之前所使

用的缓冲液pH值相同的现象。

73.必需水：酶份子需要一层水化层，以维持其完整的空间构象。维持酶份子完整的空间构

象所必需的最低水量称为必需水，属于结合水。

74.水活度：足指体系中水的逸度与纯水逸度之比。通常可以用体系中水的蒸汽仄与相同条

件下纯水的蒸汽压之比表示。即：A=YP/Po

ww0

75.酶反应动力学：是研究各种因素对酶促反应速度的影响因素的学科，是酶学研究的重要

内容，也是能应用的重要理论根据。

76.酶反应器：用于各种酶进行催化反应的容器及其附属设备。

77,搅拌罐反应器STR:是带有搅拌装置的一类罐式反应器，由反应罐、搅拌器和保温装置组

成。

78.填充床反应器PCR：是将固定化酶堆叠在反应容器中进行催化反应的一种反应器，合用于

固定化酶进行催化反应。

79.流化床反应器FBR：是通过流体使固定化随颗粒在悬浮翻动状态卜进行催化反应的一种反

应器，合用于固定化酶进行连续催化反应。

80.鼓泡反应器BCR：是利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提

供反应底物和混合两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌装置的反应器。

81.膜反应器MR：是将甑催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。

82.喷射反应器PR：是利用高压蒸汽的喷射作用，实现醐与底物的混合，进行高温短时催化

反应的一种反应器。

问答题：

1.试述酶工程的发展概况与前景。（小题）

答：1894年，日本的高峰让吉首先从米曲盘中制备得到高峰淀粉酶，用作消化剂，开创了

近代酶的生产和应用的先例：

1908年，德国的罗姆制得胰酶，用于皮革的软化。

1908年，法国的波伊登（Boidin）制备了细菌淀粉酶应用于纺织品的退浆。

1911年，美国的华勒斯坦（Wallestein）制得木瓜蛋白附，用于除去啤酒中的蛋白质浑浊。

此后，酶的生产和应用逐步发展。然而在50年代以前停留在从微生物、动物或者植

物中提取酸，加以利用阶段。由于当时生产力落后，生产工艺较繁杂，难以进行大规模

工业化生产。

1949年，采用微生物液体深层培养方法进行细菌a-淀粉酶的发酵生产，揭开了现代

酶制剂工业的序幕。

50年代以后，随着生化工程的发展，大多数酶制剂的生产已转向微生物流体深层发酵的

方法。酶的应用越来越广泛。

50年代：开始了酶固定化研究。1953年德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂与淀粉

酶,胃蛋白醐，竣肽酶和核糖核酸酶等结合,制成为了固定化酶。

1960年，法国的雅各（Jacob）和莫诺德（Monod）提出控制子学说，阐明了酶生物

合成的调节机制，使酶的生物合成可以按照人们的意愿加以调节控制。

60年代，是固定化酶技术迅速发展的时期。1969年，日本的千烟一郎首次在工业上应

用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸。浮现了“酣工程〃这个名词来代表有效利

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《醐」:程》复习题

用酶的科学技术领域。

60年代，用小份子化合物修饰酶份子侧链基团,使酶性质发生改变。

70年代，修饰剂的选用、修饰方法上又有了新的发展。

1971年第一届国际酶工程学术会议在美国召开，当时的主题即是固定化酶，进一步开

展了对微生物细胞固定化的研究。

1973年，干烟一郎首次利用固定化的大肠杆菌细胞生产L-天冬氨酸。

1978年，日本的铃木等固定化细胞生产/淀粉酶讲究成功.所以说,70年代是固定化细

胞技术取得发展的时期。

80年代，固定化细胞已能用于生产胞外酶，因此,80年代又发展了固定化原生质体技术，

排除了细胞壁这一障碍。

在酶的固定化技术发展的同时，睡份子修饰技术也取得了发展。

80年代开始了酶的非水相催化的研究，扩大了酷的应用和生产领域。

20世纪80年代迅速发展起来的动、植物细胞培养技术，继微生物发酵生产酶之后，

已成为能生产的又一种途径。

此外，份子生物学技术应用于酣学领域开展了酣的定向进化技术，使酶工程不断向广度和深

度发展，显示出广阔而诱人的前景。

酶的定向进化技术：摹拟自然进化过程，在体外进行基因随机突变，建立突变基因文

库，通过人工控制条件的特殊环境，定向选择得到具有优良特性的酶的突变体的技术过程。

（DNA重排、高通量筛选、易错PCR）

20世纪90年代，随着基因工程的广泛介入，一些原来只能由动物或者植物生产的酶,

经过酶基因重组，可以在微生物上表达。由于在发酵过程中很容易对微生物进行控制，因

此“基因工程+发酵工艺+先进的发酵设备”可以算是的工业的第三次飞跃。

此外，对抗体酶、人工酶、摹拟酶、酶电极（酶传感器）等方面以及酶的应用技术研

究，在近20年均取得了较大发展，使酸工程不断向广度和深度发展，显示出广阔而诱人

的前景。

2.蛋白类酶和核酸类酶的分类及命名原则。（小题）

答：蛋白前（P酶）的分类与命名：

第1大类，氧化还原酶；第2大类，转移酶；第3大类，水解酶；第4大类，裂合酶；

第5大类，异构醉;第6大类，合成酶（或者称连接的）。

酶的命名有两种方法：系统名、推荐名。系统名：包括所有底物的名称、酶的作用基团和

反应类型。根据系统命名法每一个具体的酶还有一个系统编号，通常为四码编号，四码分

别表明该酶的类型、酶促反应的供体、受体以及该曲的特定序号，之间用圆点隔开，前面

加之EC表示国际的学会。推荐名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。

核酸类酶（R酶）的分类与命名：

a）根据酶催化的底物是其本身RNA份子还是其它份子，可以将R酶分为份子内催化

（in-cis,也称为自我催化）和份子间催化（in-trans）两类。

b）根据酶催化反应的类型，可以将R酶分为剪切酶，剪接酶，和多功能酶等三类,

c）根据R酶的结构特点不同，可分为锤头型R酶，发夹型R酶，含I型IVS的R悔，含

II型IVS的R酶等。

3.蛋白类酶的推荐名和系统名称的异同。（小题）

答：推荐名和系统名的相同点是均指出了该酶的底物名称或者反应类型。

不同之处在于推荐名只取一个较重要的底物名称和反应类型，此命名法简单，应用历史长，

但缺乏系统性，有时浮现日酣数名或者一位数随的现象。而系统名包括所有底物的名称、

酶的作用基团和反应类型，使一种酶惟独一种名称。根据系统命名法每一个具体的酶还

有一

个系统编号，通常为四码编号，四码分别表明该酶的类型、酶促反应的供体、受体以及该

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《酶工程》旦习题

酶的特定序号，之间用圆点隔开，前面加之EC表示国际酶学会.

4.酶活力单位的测定。（小题）

答：酶活力的高低，是以酶活力的单位数来表示的。

酶活力单位的定义：在特定条件下（温度可采用25℃,pH等条件均采用最适条件），每lmin

催化的底物转化为产物的酶量定义为个酶活力单位。或者在特定条件下，每秒

1Mmol1

催化1mol底物转化为产物的能量定义为1卡特（Kat）。1Kat=6X107IU

酶活力测定的方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法等。

的活力测定的步骤：

（1）根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制成一定浓度的底物溶液。

（2）根据酶的动力学性痂，确定酶催化反应的温度、pH值、底物浓度、激活剂浓度等反应

条件。①温度：室温（25℃）、体温（37℃）、酸反应最适温度或者其它选用的温度；②

PH

值：是能催化反应的最适pH值；③底物浓度：应该大于5Km等。

（3）在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间。

（4）反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量

或者底物的减少量。注意：若不能即时测出结果的，则要及时终止反应，然后再测定。

5.酶的主要生产有哪些方法？

答：酶的生产方法可以分为提取分离法、生物合成法和化学合成法等3种。

a）酶的提取分离法生产是采用各种技术从动物、植物、微生物细胞或者其它含酶原料中

将酷提取出来，再与所含杂质进行分离的技术过程。

b）酶的生物合成法生产是经过预先设计，通过人工操作，利用微生物细胞、植物细胞或

者动物细胞的生命活动而获得所需酹的技术过程。

c）酣的化学合成法生产是按照醐的化学结构中氨基酸或者核甘酸的罗列顺序，通过化学

反应将一个一个的单体（氨基酸或者核甘酸）连接起来而获得所需酶的技术过程。

6.酶的主要提取方法和分离方法有哪些？

答：酶的提取是指在一定的条件下，用适当的溶剂（或者溶液）处理含酶原料，使酶充分

溶解到溶剂（或者溶液）中的过程，主要方法有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取

和有机溶剂提取等。

酶的分离纯化是采用各种生化分离技术使命各种杂质分离的技术过程，主要的分离方法有

离心分离、过滤与膜分离、萃取分离、沉淀分离、层析分离、电泳分离等。

7.选择分离方法时必须考虑的问题。

答：在选用分离方法的时候要认真考虑：①目标酶份子特性及其它物理、化学性质；②酶

份子和杂质的主要性质差异；③酶的使用目的和要求；④技术实施的难以程度；⑤分离成

本的高低；⑥是否会造成环境污染等。

8,采用生物合成法可分为哪几类？用该方法进行酶的生产时的普通步骤。

答：根据所使用的细胞种类不同，生物合成法可以分为微生物发酵产酶、植物细胞培养产

酶和动物细胞培养产酹，其中又以微生物发酵产酣应用最广。

采用生物合成法进行醒的生产，首先要经过筛选、诱变、细胞融合、基因重组等方法获得

优良的产能细胞，然后在人工控制条件的生物反应器中进行细胞培养，通过细胞内物质的

新陈代谢作用，生成所需的酶和各种代谢产物，再经过分离纯化得到人们所需的酶，

9.酶的发酵法生产可分为哪几类？哪一种方法应用最广泛？

答：根据微生物细胞培养方式的不同，发酵法可以分为液体深层培养发酵、固体培养发酵、

固定化细胞发酵、固定化原生质体发酵等。其中液体深层培养发酵为主要方式。

10.酶生物合成的调节主要包括那几个水平？哪一个水平是最重要的？

答：酶生物合成的调节主要包括：①转录前的调节；②转录水平的调节；③转录产物的

加工调节；④翻译水平的调节；⑤翻译产物的加工调节和酶降解的调节等。其中转录水

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《随工程》复习题____________________________________

平的调节（基因调节）对酶的生物合成是最重要的调节

11.什么是分解代谢物阻遏作用？其作用机理是什么？

答：分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡萄糖和其它容易利用的碳源等）

经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。（也称为葡萄糖

效应）

分解代谢物阻遏作用之所以产生，是由于某些物质（如葡萄糖等）经过分解代谢放出能

量，有一部份能量储存在ATP中。ATP是由AMP和ADP通过磷酸化作用生成的。这样细

胞内ATP浓度增加，就使AMP的浓度降低，存在于细胞内的CAMP就通过磷酸二酯酶的

作用水解生成AMPC同时，腺甘酸环化酶的活化受到抑制而使CAMP的生成受阻，从而

导致细胞内CAMP的浓度降低，这就必然使CAMP-CAP的豆合物的浓度随之降低。结果启

动子的相应位点上没有足够的cAMP-CAP复合物结合，RNA聚合前也就无法结合到其在启

动子的相应位点上，转录无法进行，酶的生物合成受到阻遏。

12.乳糖控制子的调节原理。

答：乳糖控制子具有正调节和负调节两种调节机制，两者同时独立调控乳糖控制子，只

有当CAP-cAMP结合到lacP上和阻遏蛋白脱岗lac。时，才开始结构基因的转录。

a）分解代谢物阻遏作用：当葡萄糖存在时，因为分解葡萄糖的随类属于组成酣，能迅

速地将葡萄糖降解成某种中间产物（X）,并产生大量的能量贮存于ATP中，所以会

大量消耗ADP和AMP。X既会促进CAMP分解成AMP进行补充，同时又会阻挠ATP

释放能星并环化形成CAMP,从而降低了CAMP的浓度，继而阻遏了RNA聚合酣与启

动基因的结合，相关酶的合成受到抑制。反之可推。

b）诱导作用：在无诱导物时，RNA聚合酶的结合位点与阻遏蛋白相结合，在空间上排

挤RNA聚合的，使之脱离启动子（P）部位，便结构基因（S）无法进行转录，酶的

生物合成受阻。当培养基中以乳糖为惟一碳源时，细胞吸收乳糖转变为别乳糖。别

乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的结构发生改变，从而使它与控制基

因的结合力减弱，阻遏蛋白不能与控制基因结合，就使RNA聚合酶可以与启动子结

合，进行转录而合成结构基因所对应的酶。

13.色氨酸控制子的调节原理。

答：其调控机制包括：可阻遏的负调控作用机制和衰减作用

①可阻遏的负调控：以trp编码阻遏蛋白，色氨酸作为辅阻遏物，激活阻遏蛋白，惟独激

活的阻遏蛋白才干结合到trp0上从而阻挠RNA聚合酣与trpP的结合，转录被抑制。

②衰减作用：前导区trpL有4个以1、2、3、4表示的片段，它们以两种不同的方式进行

碱基配对形成颈环结构，有时以1-2与3-4配对，有时只以2-3互补配对，在前导序列第

10位与第11位上有相邻的两个色氨酸密码子。

a）当细胞中trp含量高时，相应的trp-tRNA也高，使德前导肽顺利翻译，由于原核细胞

中转录与翻译偶联，前导肽翻译快，在4区转录完，核糖体到2区：前导区只能3-4

配对形成终止子样的茎环结构转录住手。

b）当环境中缺乏trp时，trp-tRNA减少，前导肽翻译速度慢，4区转录完成时，核糖体

仅在1区，前导区2-3配对，4区保持单链，转录继续。

细菌通过阻遏与衰减作用两种机制的协调配合实现对trp控制子转录调控的最高水平。

14.用于酶的生产的细胞所必需具备的条件。

答：①命的产量高；②产的稳定性好；③容易培养和管理；④利于酶的分离纯化；⑤安

全可靠、无毒性等。

15.培养基的基本组分。（小题）

答：培养基的组分普通包括碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等几方面。

16.植物细胞培养基的特点。（小题）

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《随工程》复习题

答：植物细胞培养的培养基的主要特点有：

a）植物细胞的生长和代谢需要大量的无机盐，除了P、S、N、K、Na、Ca、Mg等大量

元素以外，还需要Mn、Zn、Co、Mo、Cu、B、I等微量元素。

b）植物细胞需要多种维生素和植物生长激素。

c）植物细胞要求的氮源普通为无机氮源。

d）植物细胞普通以蔗糖为碳源。

17.动物细胞培养基的特点。（小题）

答：动物细胞培养基的组成较为复杂，包括氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖、激素、

生长因子等。

a）在动物细胞培养基中，必须加进各种必需完基酸，多数动物细胞利用谷氨酰胺作为

碳源和能源。

b）动物细胞培养基中普通要加入血清以提供所需的各种维生素。

c）动物细胞培养基中必须添加含有大量元素的无机盐，用于调节培养基的渗透压。

d）大多数动物细胞培养基中使用葡萄糖作为碳源和能源，但含量不能太高否则分解产

生乳糖改变pH。

e）动物细胞生长需要激素和生长因子，普通由血清提供。

18.酶生产的工艺流程及工艺条件的控制。

答：酶生产的工艺流程：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接种于新鲜的固体培养

基上，在一定的条件卜进行培养，使细胞的生命活性得以恢复，这个过程称为细胞活化。

活化了的细胞需在种子培养基中经过一级乃至数级的扩大培养，以获得足够数量的优质

细胞。后扩大培养的细胞通过三条途径产能：①将扩大培养的细胞制备成原生质体，然

后固定化，接入发酵擦中后加入培养基产能；②将扩大培养的细胞制备成固定化细胞，

然后进行预培养，接入发酵罐中后通入无菌空气产酶；03直接生产产品酶。最后将生产

的产品分离纯化，得到所需的酸。

a）pH值的控制：培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生

长繁殖或者产生代谢产物。为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入

pH缓冲剂，或者在进行工业发酵时补加酸、碱。

b）温度的控制：细胞的生长繁殖和发酵产酶需要一定的温度条件。在•定的温度范围

内，细胞才干正菖生长、繁殖和维持正常的新陈代谢。温度的调节普通采用热水升

温、冷水降温的方法。

c）溶解氧的控制：可以通过调节通气量、氧的分压、气液接触时间、气液接触面积和

改变培养液的性质来调节溶解氧。

19.调节溶解氧的方法有哪些？

答：①调节通气量；②调节氧的分压；③调节气液接触时间（流速）；④调节气液接触

面积（搅拌）：⑤改变培养液的性质（黏度、气泡以及温度）。

20.提高酶产量的措施。

答：提高酸产量的措施有以下几点：

a）添加诱导物：对于诱导酶的发酵生产，在发酵过程中的某个适宜的时机，添加适宜

的诱导物，可以显著提高酶的产量。

b）控制阻遏物的浓度：控制阻遏物的浓度是解除阻遏、提高防产量的有效措施。

c）添加表面活性剂：表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于

胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。

d）添加产酶促进剂：是指可以促进产酹、但是作用机理未阐明清晰的物质。

21.酶的生物合成有哪几种模式？哪一种模式最理想？如何将其它模式转换为最佳模式？

答：酶生物合成模式分为4种类型，即同步合成型，延续合成型，中期合成型和滞后合

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《随工程》复习题

成型“最理想的合成模式应是延续合成型v

①对于同步合成型的酶，要尽量提高其对应的mRNA的稳定性，为此适当降低发酵温度

是可取的措施；

②对于滞后合成型的醐，要设法降低培养基中阻遏物的浓度，尽量减少甚至解除产物

阻遏或者分解代谢物阻遏作用，使酶的生物合成提早开始：

③而对于中期合成型的能，则要在提高mRNA的稳定性以及解除阻遏两方面下功夫，使

其生物合成的开始时间提前，并尽量延迟其生物合成住手的时间。

22.稀释率与细胞生长速度之间有什么关系？

答：稀释率是指单位时间内，流加的培养液与发酵容器中发酵液体积之比，普通以h」为

单位。（稀释率可以在o与p之间变动，p为最大比生长速率，是指限制性机制浓度过

mm

量时的比生长速率。）

市（tX=/含4m.c.普y皿=（…）.X

UI八y十J

a）当D=0的时候，为分批发酵；

b）当D<p时，dX/dt为正值，表明发酵液中细胞浓度不断增加，随着细胞浓度增加，限

制性基质的浓度相对降低，使比生长速率减小，在比生长速率降低到与稀释速率相

等的时候，重新达到稳态；

c）当D=p时，dX/dt为0,发酵液中细胞浓度保持恒定不变；

d）当D>p时，dX/dt为负值，发酵液中的细胞浓度不断降低，随着细胞浓度降低，限制

性基质的浓度相对升高，使比生长速率增大，在比生长速率提升到与稀释率相同时，

建立新的平衡，重新达到稳态。

e）当D>pm时。，绢胞浓度趋向于零，无法达到新的稳态。

23.什么是产酶动力学？细胞产酶模式与产酶动力学公式之间有什么关系？（小题）

答：产酶动力学主要研究细胞产能速率以及各种环境因素对产酣速率的影响规律。

dE

市=（<r〃+/7）・X

①X为细胞浓度，以每升发酵液所含的干细胞分量表示（gDC/L）

②p为细胞比生长速率（1/h）

③。为生长偶联的比产酶系数，以每克干细胞产酶的单位数表示（U/gDC）

④0为非生长偶联的比产酶速率，以每小时每克干细胞产酶的单位数表示（U/h-gDC）

⑤E为酶浓度，以每升发酵液中所含的酸单位数表示（U/L）

⑥t为时间（h）

a）同步合成型的酶，其产酶与细胞生长偶联。在平衡期产酶速率为零，即非生长偶联

的比产酶速率B=0。

b）中期合成型的酶，其合成模式是一种特殊的生长偶联型。在培养液中有阻遏物存在

时，。=0,p=0,无酶产生。在细胞生长一•段时间后，阻遏物被细胞利用完，阻遏

作用解除，酶才开始合成，P=O,在此阶段的产能动力学方程与同步合成型相同。

c）滞后合成型的能为非生长偶联型，生长偶联的比产酶系数。=00

d）延续合成型的酶，在细胞生长期和平衡期均可以产瞥，产酷速率是生长偶联与非生

长偶联产酶速率之和。

24.固定化细胞发酵产酶的特点。

答：固定化细胞发酵产酶的特点

a）提高产酶率（细胞密度大）

b）可以反更使用或者连续使用较长期（细胞不易脱落流失）

c）发酵稳定性好（载体的保护）

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《随工程》复习题___________________________________________

d）缩短发酵周期，提高设备利用率（预培养）

e）产品容易分离纯化（细胞不溶于水）

f）合用于胞外酶等胞外产物的生产（载体的扩散抑制）

25.固定化细胞发酵产酶的工艺条件控制。

答：

a）固定化细胞的预培养：固定化细胞制备好以后，普通要进行预培养，以利于固定在

载体上的细胞生长繁殖。

b）溶解氧的供给：固定化细胞在进行预培养和发酵的过程中，由于受到载体的影响，致

使氧的供给成为主要的限制性因素。增加溶解氧的方法主要是加大通气量。

c）温度的控制：固定化细胞对温度的适应范围较宽，在分批和半连续发酵过程中不难

控制。但是由于稀释率较大，反应器内温度变化较快，所以培养液要预热至适宜的

温度。

d）培养基组分的控制：固定化细胞发酵培养基，从营养要求的角度来看，与游离细胞

发酵培养基没有明显差别。

26.固定化原生质体发酵产酶的优缺点及工艺控制中应注意的问题。

答：固定化原生质体的特点：①提高酶产率（去除细胞壁屏障）；②可以反及使用或者

连续使用；③稳定性较好（操作、保藏）；④易于分离纯化：提高产品品质；⑤变胞内

产物为胞外产物（合用于胞内酶的生产）。

在1.艺条件控制方面需要注意卜列问题：①渗透压的控制（添加一定量的渗透剂，保持

原生质体的稳定性）；②防止细胞壁再生（添加青霉素）；③保证原生质体的浓度。

27.植物细胞培养的特点。（小题）

答：①产率高；②周期短；③易于管理，减轻劳动强度；④产品质量高

28.植物细胞培养工艺条件的控制。（小题）

答：

a）温度的控制：室温范围（25℃）。

b）PH的控制：微酸性范围（5—6,5.5—5.8最好）,

c）溶解氧的控制：适当的通风和搅拌。

d）光照的控制：根据植物细胞的特性及目的代谢物的种类进行调节。

e）前体的添加：添加处于目的代谢物代谢途径上游的物质可以提高次级代谢物的产量。

f）刺激素的应用：可以促使物质代谢朝某些次级代谢物生成的方向进行，从而强化次

级代谢物的生物合成，提高某些次级代谢物的产率。

29.动物细胞培养的特点。（小题）

答：动物细胞培养具有如下显著特点：

a）主要用于各种功能蛋白质的生产；

b）周期长、生长缓慢；

c）易污染，需要添加抗生素；

d）对环境敏感，必须严格控制温度、PH、渗透压、通风搅拌等条件：

e）多数适宜采用贴壁培养（锚地依赖性），部份可以采用悬浮培养（来自血液、淋巴组

织的细胞，肿瘤细胞和杂交瘤细胞）。

30.动物细胞培养工艺条件的控制。（小题）

答：动物细胞培养的种质细胞需要先用胰蛋白酶消化处理。

a）温度的控制：体温范围（36.5C,波动范围在0.25'C之内），会影响CO2的溶解度进

而影响PHo

b）PH的控制：微碱性范围（7.0—7.6,7.4最好），通常采用82和NaHCO3溶液，（改

变C02浓度会对溶解氧产生影响）并加入缓冲系统，常用指示剂为酚红（红色）。

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《酶工程》复习题

C）溶解氧的控制；不同的细胞、不同生长阶段、不同细胞密度要求不同（过低时细胞

生长受抑制，过高时对细胞产生毒害），通过调节混合气体（空气、氧气、氮气和二

氧化碳）的量及其比例进行控制，C02有调节供氧和PH的双重作用。

d）渗透压的控制：细胞内外渗透压处于等渗状态（700—850kPa）。

31.动物细胞的培养方式。（小题）

答：动物细胞的培养方式可以分为三大类：

a）悬浮培养：对于非锚地依耐性细胞，可以自由地悬浮在培养液中生长、繁殖和新陈

代谢，与微生物细胞的液体深层发酵过程相类似。

b）贴壁培养：大多数动物细胞，由于具有锚地依耐性，在培养过程中药贴附在固体表

面生长。

c）固定化细胞培养：细胞与固定化载体结合，在一定的空间范围进行生长繁殖的培养

方式称为固定化细胞培养。

32.简述细胞破碎的方法及其原理。

答:

分类细胞破碎方法细胞破碎原理

机械破碎法捣碎法、研磨法、匀浆法通过机械运动产生的剪切力，使组织、

细胞破碎。

物理破碎法温度差破碎法、压力差破碎法、通过各种物理因素的作用，使组织、细

超声波破碎法胞的外层结构破坏，而使细胞破碎。

化学破碎法添加有机溶剂、添加表面活性剂通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而

使细胞破碎。

酶促破碎法自溶法、外加酶制剂法通过细胞本身的酶系或者外加酶制剂的

催化作用，使细胞外层结构受到破坏

,而

达到细胞破碎。

33.酶的主要提取方法及提取对象。

答：

提取方法使用的溶剂或者溶液提取对象

盐溶液提取0.02'0.5mol/L的盐用于提取在低浓度盐溶液中溶解度较大的酶

溶液

酸溶液提取PH2〜6的水溶液用「提取在稀酸溶液中溶解度大且稳定性较好的能

碱溶液提取PH8〜12的水溶液用于提取在稀碱溶液中溶解度大且稳定性较好的酶

有机溶剂提取可与水混溶的有机溶用于提取那些与脂质结合坚固或者含有较多非极性

基

剂团的酶

34.影响酶提取的主要因素。

答：主要影响因素是前在所使用的溶剂中的溶解度以及酶向溶剂相中扩散的速度。此外，

还受到温度、pH值、提取液体积等提取条件的影响。

a）温度：提取时的温度对酶的提取效果有明显影响。普通说来，适当提高温度，可以

提高睡的溶解度，也可以增大酷份子的扩散速度。

b）pH值：溶液的pH值对酶的溶解度和稳定性有显著影响。为了提高酶的溶解度，提

取时pH值应该避开等电点。（份子在其等电点时容易相互吸引，聚合而形成沉淀）

c）提取液的体积：增加提取液的用量，可以提高酷的提取率。但是过量的提取液，会

使酶的浓度降低，对进一步的分离纯化不利。所以提取液的总量普通为原料体积的

3〜5倍，最好分几次提取。

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35.沉淀分离的方法及原理。

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《酶工程》复习题

答：沉淀分离是通过改变某些条件或者添加某种物质，使酶的溶解度降低，而从溶液中

沉

析出，与其它溶质分离的技术过程。________________________________________________

沉淀分离方法分离原理

盐析沉淀法利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性，通过在

曲液中添加一定浓度的中性盐，使酶或者杂质从溶液中析出沉淀，

从

等电点沉淀法而使酶与杂质分离（盐析）。

利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有

不同的等电点这一特性，通过调"溶液的PH值，使酶或者杂质沉淀

有机溶剂沉淀法所出，从而使酶与杂质分离。

利用酶与其它杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的

复合沉淀法某种有机溶剂，使醐或者杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离。

在酶液中加入某些物质，使它与酶形成复合物而沉淀下来，从而使

障与杂质分离。

选择性变性沉淀法选择一定的条件使酶液中存在的某些杂质变性沉淀，而不影响所需

的酶，从而使酶与杂质分离。

36.离心机有哪几种类型？如何选择合适的离心方法？

答：通常按照离心机的最大转速的不同可以分为常速离心机、高速离心机和超速直心机。

对于常速离心机和高速离心机，要求所分离的颗粒大小和密度相差较大，要选择好离心

速度和离心时间，才二达到分离效果（普通只分离颗粒与溶液）；如果希翼从样品液中分

离出2种以上大小和密度不同的颗粒，需要采用差速离心方法。而对于超速离心，则可

以根据需要采用差速离心、密度梯度离心或者等密梯度离心等方法。后两种方法一次可

以分离多种颗粒，且分离效果好，颗粒活性高；但是一次允许处理的样本量少，且成本

提高，其中密度梯度离心操作复杂。

37.试比较密度梯度离心和等密梯度离心的异同。

答：

离心方法密度梯度离心等密梯度离心

梯度形成方式预配梯度（蔗糖、甘油）离心时自动形成（csci）

梯度较浅，密度较低梯度陡峭，密度较高

合用样本性密度用近、份子量不同者份子量相近、密度（s）不同者_]

质样本例蛋白质核酸、细胞器官

离心情况速度较低，不彻底沉降，要在适当彻底沉降至其样本密度相同的梯度

时间住手离心位置，需高速、长期

介质密度最人窖度〃立所道样本—密度梯度包括所有世本

38.根据截留颗粒大小不同，常用的过浓方法有哪几种？各自截留的主要物质是什么？

答：

类别截留颗粒大小截留的主要物质过滤介质

粗滤>2pm酵母、霉菌、动物细胞、植物滤纸、滤布、纤维多孔陶

细胞、固形物等瓷、烧结金属等

微滤0.2〜2Pm细菌、灰尘等微滤膜、微孔陶位

超漉20A〜0.2pm病毒、生物大份子等超滤膜

反渗透<20A生物小份子、盐、离子反渗透膜（选择性）

39.膜分离的主要技术有哪几种？它们各自又包括哪些类型？

答：膜分离可以分为加压膜分离、电场膜分离和扩散膜分离3大类。

a）加压膜分离可分为微滤、超滤和反渗透等3种。

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《酶工程》复习题

b）电场膜分离可分为电渗析和离子交换膜电渗析2种。

c）扩散膜分离，常见的透析就是属于此类。

40.简述层析分离的方法及分离依据。

答：

层析方法分离依据

1吸附层析

利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中各组分分离。

分配层析利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离。

离子交换层析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。

凝胶层析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份子质量

不同而达到物质分离。

亲和层析利用生物份子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物份子

分离纯化。

层析聚焦将酶等两性物质的等电点特性，与离子交换层析的特性结合在一起，实

现组分分离。

41.吸附层析的洗脱方法有哪几种？洗脱液分别是什么类型的溶液？

答：洗脱方法主要有3种，分别为溶剂洗脱法、置换洗脱法和前缘洗脱法。

a）溶剂洗脱法：采用单一或者混合的溶剂进行洗脱的方法。

b）置换洗脱法：所用的洗脱剂是置换洗脱液，置换洗脱溶液中含有一种吸附力比被所

有吸附组分更强的物质，即置换剂。

c）前缘洗脱法：又称为前缘分析法，是连续向吸附层析柱内加入欲分离的混合溶液，

即所用的洗脱液为含有各组分的混合溶液本身。

42.如何选择离子交换剂？

答：离子交换剂的选择应考虑以下因素：离子交换剂和组分离子的物化性质、组分离子

的电荷种类、浓度高低、质量大小及与离子交换剂的亲和力大小。由于酣份子具有两性

性质，所以可用阳离子交换剂，也可用阴离子交换剂进行酶的分离纯化。当酶的等电点

pl大于溶液pH值时，酶份子带正电荷，则要采用阳离子交换剂进行分离；当酣的等电点

pl小于溶液的pH值射，酶份子带负电荷，可用阴离子交换剂进行层析分离。

43.哪一种层析方法专一性最好？它又包括哪些类型？

答：亲和层析是专一性最好的方法，根据欲分离组分与配基的结合特性，亲和层析可以

分为：①共价亲和层析（・SH-S-S）；②疏水层析（疏水配基一疏水区域）；③金属离子

亲和层析（金属离子一特殊的凝基酸残基）；④免疫亲和层析（抗体一抗原）；⑤染料亲

和层析（辅酶类似物一醐）；⑥凝集素亲和层析（凝集素一糖的残基）⑦份子对亲和层析

44.影响泳动速度的主要因素有哪些？（小题）

答：颗粒在电场中的挪移速度主要决定于其本身所带的静电荷量，同时受颗粒形状和颗

粒大小的影响。此外，还受到电场强度、溶液pH值、离子强度及支持体的特性等外界条

件的影响。

①电场强度：电场强度是指每厘米距离的电压降。又称为电位梯度或者电势梯度。

②溶液的pH值：溶液的pH值决定了溶液中颗号份子的解离程度，也就是决定了颗粒

份子所带静电荷的多少。

③溶液的离子强度：溶液的离子强度越高，颗粒的泳动速度越慢。普通电泳溶液的离

子强度为0.02~0.2较为适宜。

④电渗:在电场中，溶液对于固体支持物的相对挪移称为电渗。

⑤缓冲液的黏度与温度也对泳动速率有一定的影响。

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《酶工程》复习题

45.聚丙烯酰胺凝胶电泳的分类，原理及其适应的对象”（小题）

答：聚丙烯酰胺凝胶电泳可以分为连续凝胶电泳、不连续凝胶电泳、浓度梯度凝胶电泳、

SDS凝胶电泳。

原理：是以丙烯酰胺；CH齐CH-CONH）为单体，以N,N，甲义（亚甲基）双丙烯儆胺

（CHjCH-CONH-HNCO-CH=CH）为交联剂