课程复习要点 for 本科生 酶工程与蛋白质工程
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞(Unit cell)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。
7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。
8、化学势（位）移（）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。
酶工程与蛋白质工程
酶工程与蛋白质工程酶工程与蛋白质工程是现代生物技术的重要领域，它们以分子水平为基础，通过基因工程技术来改造酶和蛋白质。
酶工程主要研究酶的结构与功能关系以及酶催化反应机理，以此来优化酶的性质和功能；而蛋白质工程则致力于蛋白质的高表达、纯化和改造，进而实现分子水平的控制和利用。
两者交叉融合，共同应用于工业、医药、环保和食品等各个领域，促进了生物技术的发展和推广。
一、酶工程简介酶是一种生物催化剂，具有极高的选择性和催化效率。
酶工程旨在通过对酶的分子结构和催化机理的研究，优化酶的性质和功能，使其在特定条件下能够更高效地催化反应。
比如，通过改变酶的氨基酸序列，可以实现酶催化活性和稳定性的提高。
再比如，通过引入新的催化中心或变异剂，可以改变酶的底物特异性和反应特性。
这些优化方法可以显著提高酶的效率和选择性，为实现工业生产和科学研究提供了有效手段。
酶工程的具体步骤如下：1. 酶的筛选和分离。
这个步骤是酶工程的基础，通常需要从自然界中分离出能够催化特定反应的酶。
现代酶工程技术一般采用高通量筛选法，通过分子筛、高速离心、色谱法等方法来分离出酶的纯品。
2. 酶的分子结构分析。
这个步骤是为了了解酶的分子结构和功能关系，找到优化方案的基础。
目前，常用的酶的分析方法有X射线晶体学和核磁共振法。
3. 酶的基因工程改造。
通过基因工程技术，改变酶的氨基酸序列和三维结构，使其获得更高的活性和稳定性。
常用的方法有扩展、交换和修饰等方法。
4. 酶的活性和特性检测。
通过活性酶测定、底物特异性、pH和温度对酶催化反应的影响等方法来检测酶的改造效果。
5. 酶的产量提高。
通过使用表达载体、调节生产菌株的生长条件等方法，使酶的产量达到最高。
二、蛋白质工程简介蛋白质工程是将目标蛋白基因从生物体内放大、纯化、定位和表达，以达到高效率和高纯度的目的。
主要应用于药物研发、工业化生产、分子诊断和分子工业等领域，对于制造可溶性蛋白、表达蛋白、纯化蛋白和修饰蛋白等方面都发挥着重要作用。
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞(Unit cel l)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。
7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。
8、化学势（位）移（ ）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。
蛋白质工程复习要点
1.定点突变技术：它以单链的克隆基因为模板在一段含有一个或几个错配碱基的寡核苷酸引物存在下合成双链闭环DNA分子。
用该双链闭环DNA分子转入宿主细胞,可解链成两条单链,各自可进行复制,合成自己的互补链,从而可得到野生型和突变型两种环状DNA,分离出突变型基因, 并引入到表达载体中就可经转化利用宿主细胞获得突变型的目的蛋白质。
2.杂合蛋白技术：原理：将不同来源的功能结构域经过组合,产生具有新的生物学功能的杂合多肽举例：鼠源scFv＋大肠杆菌β-半乳糖苷酶N-末端3.易错PCR(error prone PCR, EP PCR)：利用低保真度TaqDNA 聚合酶，或者改变PCR 反应体系的条件，在新链DNA 聚合过程中随机引入错配碱基，经多轮PCR 扩增，构建序列多种多样的突变库。
特点：不改变基因长度，突变频率控制在适度范围，能有效地获得有益突变体举例：厌氧菌N. patriciarum 中，木聚糖酶4.DNA 改组技术(DNA shuffling)：原理：先切割产生随机大小的DNA 片段，再用无引物PCR 将其连接成为接近目的基因长度的DNA分子，最后进行扩增得全长基因举例：α-干扰素5.交错延伸( Stagger extension process)：原理：a.在PCR 反应中把常规的退火和延伸合并为一步，并大大缩短其反应时间(55 →5s)，从而只能合成出非常短的新生链，b.经变性的新生链再作为引物与体系内同时存在的不同模板退火而继续延伸。
c.此过程反复进行，产生间隔的含不同模板序列的新生DNA 分子。
酯酶KCTC1767稳定性和底物耐受性。
6.酶工程：是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学。
研究酶制剂大规模生产及应用所涉及的理论与技术方法。
7.蛋白质工程：通过对蛋白质已知结构和功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定位诱变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改造，产生具有新的特性的蛋白质的技术，并由此深入研究蛋白质的结构与功能的关系,并使蛋白质更好地造福于人类。
蛋白质工程重点
一、名词解释1、蛋白质工程(Protein Engineering)——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。
2、结构模体（supersecondary structure,motif）-—介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构，指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体,并充当三级结构的构件(block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。
3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区,它是相对独立的紧密球状实体。
4、蛋白质的折叠(protein folding）—-从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。
5、分子伴侣（molecular chaperone)-—一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。
6、晶胞（Unit cel l）-—空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体)，是晶体结构的最小单位.7、核磁共振现象(nuclear magnetic resonance ，NMR)--指核磁矩不为零的核,在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting），共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency，RF)的物理过程.8、化学势（位）移( )—-在有机化合物中,各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置)共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移,这种现象称为化学位移。
9、耦合常数（J)——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离.用以表征2核之间耦合作用的大小，单位赫兹Hz.10、蛋白质组（proteome）--一个基因组、一种生物或一种细胞/ 组织所表达的全套蛋白质。
酶工程蛋白复习基础和重点
第一章绪论1、酶工程：从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。
是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学。
2、生物催化（Biocatalysis)：利用酶或有机体（细胞或细胞器等）作为催化剂实现化学转化的过程。
3、酶的命名有两种方法：系统名、惯用名。
系统名：包括所有底物的名称和反应类型。
（如：乳酸：NAD+氧化还原酶）惯用名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。
（如：乳酸脱氢酶）4、酶可分为以下六大类：（1）氧化还原酶●氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
●主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。
●如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
（2）转移酶●转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。
例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
（3）水解酶●水解酶催化底物的加水分解反应。
●主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。
●例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：（4）裂合酶●裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。
●主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。
●例如，延胡索酸水合酶催化的反应。
（5）异构酶●异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。
例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。
（6）合成酶●合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。
这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。
● A + B + ATP + H-O-H ===A ¾B + ADP +Pi●例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。
丙酮酸+ CO2 草酰乙酸（7）核酸酶●核酸酶是唯一的非蛋白酶。
它是一类特殊的RNA，能够催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。
酶工程复习提纲
酶工程复习提纲（1~5章）1.酶的化学本质是什么？蛋白质2.酶催化作用的特点3.蛋白质类酶的国际系统分类法（根据酶所催化的反应类型和机理4.蛋白质类酶的系统命名systematic name5.酶活力与酶反应速度，比活力的定义6.酶活力测定的常用方法（记大标题）7.酶活力单位的定义8.酶的生产方法（记大标题）9.什么叫生物学酶工程？10.酶为什么具有高度的专一性和较高的催化效率？11.蛋白质在体内的形成可以大致分为两个阶段是什么？12.Anfinsen提出的蛋白质折叠的热力学假说13.帮助正确折叠的蛋白质和酶有哪些？（记大标题）14.酶生物合成的模式（记大标题）15.主要的产酶微生物种类及各举3个例子16.酶制剂的安全检查包括哪些项目？17.细菌和放线菌、霉菌和酵母生长最适pH （范围）18.莫诺德生长动力学方程和产酶动力学方程（了解）19.植物细胞发酵产酶实例（举3个）20.举例说明植物细胞培养产酶的工艺过程21.常见的动物细胞培养的方式22.酶分离纯化三条基本原则23.酶分离纯化的3个阶段是什么？24.什么叫离子交换层析？包括哪2种离子交换剂？25.什么叫亲和层析？有哪些具体的方法？（如疏水层析、金属离子亲和层析等）疏水层析的原理？26.SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的基本原理酶工程复习提纲（6~10章）1.溶液酶的不足之处。
2.固定化酶的定义3.酶的固定化方法（大标题及各举2个例子）4.酶固定化方法的选择依据是什么？5.固定化酶酶学特性的变化6.举例说明固定化酶的应用情况。
7.非水介质包括哪些？8.有机介质反应体系有哪些？9.水对有机介质中酶催化反应的影响10.酶在有机介质中的催化特性（记大标题）11.生物柴油的本质是什么？12.酶反应器按结构的不同分为哪些类型？英文缩写。
13.表9-1，掌握各种反应器适用的操作方式和酶14.酶在医药方面的应用有哪些方面？15.举例说明（3 个例子）可以通过酶活力变化进行疾病诊断。
蛋白质与酶工程
蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程：以蛋白质结构与功能的关系研究为基础，利用基因工程技术或化学修饰技术对现有蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
2.酶工程：利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能，通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。
3.酶工程研究的主要内容：1）化学酶工程2）生物酶工程3）固定化酶与细胞4）酶反应器与传感器5）酶的非水相催化4.蛋白质的融合：将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上，或将不同蛋白质基因的片段组合在一起，经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。
5.蛋白质的融合的作用：1）用于表达产物的分离纯化；2）提高表达产物的溶解度；3）提高蛋白质稳定性。
6.蛋白质晶体学：利用X射线衍射技术，进行生物大分子结构研究的工程，是结构生物学的一个重要组成部分。
8.定点突变：通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列，通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。
10.酶工程的研究范围：1）各类自然酶的开发和生产；2）酶的分离纯化和鉴定技术；3）固定化技术；4）利用其他的生物技术领域交叉渗透；5）多酶反应器的研制和应用。
11.酶的稳定性和稳定化：（一）引起酶失活的原因：1）酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰，使酶活性丧失（微观）；2）外部环境的影响，酶活性中心出现空间障碍，使其不能与底物结合；3）酶的高级结构发生变化（螺旋、折叠发生变化）；4）多肽链的断裂（很强烈）；（二）酶的稳定化：1）低温保存（酶的本身不易变性，不易使其他酶把目的蛋白降解）；2）添加盐类（高浓度(NH4)2SO4）；3）添加底物辅酶等配体；4）添加强变性剂（保护一级结构，使用时可复活）；5）结晶化。
12.微生物作为酶源的优越性：1）容易获得酶需要的酶类；2）容易获得高产菌株；3）生产周期短；4）生产成本低；5）生产易管理；6）提高微生物产酶的途径比较多。
蛋白质与酶工程复习资料概要.
酶工程复习提纲第一章绪论1.酶及酶工程的概念。
酶：是生物体内一类具有催化活性和特殊空间构象的生物大分子物质。
酶工程：利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需产品的一门工程技术。
(名词解释) 2.了解酶学的发展历史，尤其是一些关键事件。
1833年，Payen和Persoz发现了淀粉酶。
1878年，Kuhne首次将酵母中进行乙醇发酵的物质称为酶。
给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个词来自希腊文，其意思“在酵母中”。
1902年，Henri提出中间产物学说。
1913年，Michaelis and Menton推导出酶催化反应的基本动力学方程，米氏方程：V=VmS/（Km+S）。
1926年，Summer分离纯化得到脲酶结晶。
人们开始接受“酶是具有生物催化功能的蛋白质”。
Cech and Altman于1982和1983年发现具有催化活性的RNA即核酸类酶，1989年获诺贝尔化学奖。
现已鉴定出5000多种酶，上千种酶已得到结晶，而且每年都有新酶被发现。
3.了解酶在医药、食品、轻工业方面的应用。
医药：（1）用酶进行疾病的诊断：通过酶活力变化进行疾病诊断，谷丙转氨酶/谷草转氨酶用于诊断肝病、心肌梗塞等，酶活力升高；葡萄糖氧化酶用于测定血糖含量，诊断糖尿病。
（2）用酶进行疾病的治疗：来源于蛋清、细菌的溶菌酶用于治疗各种细菌性和病毒性疾病；来源于动物、蛇、细菌、酵母等的凝血酶用于治疗各种出血病；来源于蚯蚓、尿液、微生物的纤溶酶用于溶血栓。
（3）用酶制造各种药物：来源于微生物的青霉素酰化酶用于制造半合成青霉素和头孢菌素；来源于动物、植物、微生物的蛋白酶用于生产L-氨基酸。
食品：生产低聚果糖，原料为蔗糖，所需酶为果糖基转移酶、蔗糖酶α（黑曲霉、担子菌）；生产低聚异麦芽糖，原料为淀粉，所需酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、真菌α-淀粉酶（米曲霉）、α-葡萄糖苷酶（黑曲霉）、普鲁兰酶、糖化型α-淀粉酶（枯草杆菌）。
蛋白质与酶工程复习资料
第一章一、蛋白质工程的产生：1，最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982-1985年间对酪氨酰-t-RNA合成酶的分子改造工作。
2，佩里（Perry）1984年通过将溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并进一步氧化生成Cys(3)-Cys（97）二硫键，使酶热稳定性提高，显著改进了这种食品工业用酶的应用价值。
3，1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而导致了活性中心His（64）质子pKa从7下降到6，使酶在pH＝6时的活力提高10倍。
二，蛋白质工程的内容1、定义：广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。
2、内容：确定蛋白质的化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。
根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质三，蛋白质工程的程序蛋白质分子设计基因改造方案基因成或突变分离纯化蛋白质结构蛋白质分子基因克隆与表达目的基因和功能测定改造的蛋白质分子四，酶工程的应用范围（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）；（4）酶反应器的研制和应用；（5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。
其中固定化酶技术是酶工程的核心。
实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。
五，医用药物酶应用的问题：1）异体蛋白引起免疫反应；2）酶不纯，引起各种副作3）酶在体内降解，时间短；4）药物无法定向分布。
解决办法：1) 制成微胶囊；2) 制成衍生物；3) 制成脂质体包埋与免疫系统隔开(酶蛋白)；4) 酶上引入一定基团，起导向作用。
五，分子酶学与酶工程1、酶——由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（或其它类型的生物大分子），是生物体进行代谢、维持生命活动的必需物质，没有酶就没有生命，因此研究酶的结构与功能、性质与作用机理，对于阐明生命现象的本质具有重要意义。
蛋白质与酶工程中期复习——生工一班
蛋白质与酶工程中期复习1.蛋白质工程（Protein engineering）：是以蛋白质的结构与功能的关系研究为基础，利用基因工程技术对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
（或：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造、设计、构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。
）2.酶工程（Enzyme engineering）：是指从应用的目的出发研究酶，将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
包括酶制剂的生产和应用两个方面。
3.凯氏定氮法测定蛋白质含量：蛋白质含量＝蛋白氮×6 .254.蛋白质的生物学功能主要体现在以下几个方面：1）生物催化功能；2）调节功能；3）运输功能；4）运动功能；5）机械功能；6）防御和保护功能；7）信息传递功能；8）可作为生物体发育和生长的营养物质。
5.蛋白质工程的理论依据——基因指导蛋白质的合成6.蛋白质的生物功能总是与蛋白质的结构紧密相关的。
在有些情况下，即使在整个蛋白质分子中仅发生一个氨基酸残基的异常，其功能也会受到明显影响。
如镰刀形细胞贫血症即由于血纤蛋白的两条β链的第6位上的Glu（谷氨酸）转变为Val（缬氨酸），在血红蛋白表面形成了一个疏水区，并导致血红蛋白聚集成不溶性的纤维素，进而引起红细胞镰刀状化和输氧能力降低。
7.蛋白质工程的主要研究方向：1）蛋白质结构分析；2）蛋白质结构预测；3）改造或创造新蛋白质。
8.蛋白质融合（Protein fusion）：将不同蛋白质的特性集中在一种蛋白质上，显著地改变蛋白质的特性“嵌合抗体”和“人缘化抗体”等。
9.“分子病”--由于基因突变造成蛋白质分子中仅一个氨基酸残基的变化就引起的疾病。
常见分子病：镰刀形细胞贫血症、苯丙酮尿症。
10.“折叠病”--蛋白质分子的氨基酸序列没有改变，只是结构或者构象改变引起的疾病。
大学酶工程与蛋白质工程教案
大学酶工程与蛋白质工程教案引言酶工程和蛋白质工程是生物技术领域中最重要的研究方向之一。
这两个领域是紧密联系的，它们的研究旨在开发制造更加高效、可持续和环保的生产方法。
本教案将介绍酶工程和蛋白质工程的基本知识和实践技术。
一、酶工程介绍1. 酶的定义和种类：酶是一种生物催化剂，可加速特定化学反应的速率。
酶的种类包括氧化酶、酯酶、纤维素酶、葡萄糖酶等。
2. 酶的制备和分离：酶的制备和分离过程主要包括培养酶产生菌株、酶提取、酶纯化等步骤。
常用的酶提取方法包括超声波法、高压破碎法等。
3. 酶的催化机理：酶的催化方式与机理因酶而异，通常情况下，酶作用的方式可分为四种基本类型：酸碱催化、亲和催化、共价催化和金属离子催化等。
二、蛋白质工程介绍1. 蛋白质工程的概念：蛋白质工程是指通过有创新性的技术手段，改变蛋白质的某些性质和结构，使其具有特定的功能和应用价值。
2. 蛋白质工程的基本技术：蛋白质工程的基本技术包括蛋白质表达及纯化、变异、修饰、折叠、精细调节、重组等。
3. 蛋白质工程的应用领域：蛋白质工程的应用领域非常广泛，如药物、生物材料、生物传感器、工业酶等。
三、酶工程和蛋白质工程的联系与应用1. 酶工程和蛋白质工程的联系：酶工程和蛋白质工程紧密相连，两者都是通过改变酶或蛋白质的结构和特性来实现更高效的生产。
2. 酶工程和蛋白质工程的应用：酶工程和蛋白质工程的应用领域非常广泛，涉及到药物、食品、能源、生物传感器等领域。
此外，酶工程和蛋白质工程技术也可以用于污水处理、环保等领域。
四、实验与教学内容1. 酶的制备和分离实验：通过培养酶产生菌株，提取和纯化酶，学生们可以掌握酶制备和分离的技术方法。
2. 蛋白质折叠和纯化实验：通过对蛋白质的表达、修饰和折叠过程进行实验，增强学生对蛋白质折叠和纯化的理解。
3. 酶与底物反应动力学实验：通过对酶的催化速率和底物反应动力学的测定，学生们可以学习酶的催化原理和催化机理。
结论总之，酶工程和蛋白质工程是重要的研究领域，在工业生产和医药发展中具有广泛的应用前景。
酶工程复习要点
酶工程复习要点名词解释：1、酶活性中心：只有少数特异的氨基酸残基与底物结合及催化作用。
这些特异的氨基酸残基比较集中的区域，即与酶活力直接相关的区域称为没得活性中心或活性部位。
2、酶别构调节的定义：某些小分子物质与酶的非催化部位或别位特异地结合，引起酶蛋白构象的变化，从而改变酶活性的方式。
能发生别构效应的酶称为别构酶。
3、效应物：与别构酶的别构中心结合，能调节酶的反应速率和代谢过程的物质。
4、同促效应和异促效应：当一个效应物分子和酶结合后，影响另一个相同的效应物分子与酶的另一部位结合称为同促效应；如果一分子效应物和酶结合后，影响另一不同的效应物分子与酶的另一部位结合则称为异促效应。
一个效应物分子与别构酶的别构中心结合后对第二个效应物分子结合的影响称为协同效应。
当一个效应物分子与酶蛋白的一个部位结合后，可使另一部位对效应物亲和力增高的效应称为正协同效应，反之称为负协同效应。
5、酶的专一性：酶对催化的反应和反应物有严格的选择性。
1、结构专一性：分为绝对专一性和相对专一性2、立体异构专一性：分为光学专一性和几何专一性6、酶原的激活：分子内肽键的一处或多处断裂，进而使分子构象发生某种改变，形成酶的活性中心。
7、酶原：有些酶在细胞内合成及初分泌时是没有活性的酶的前体，称为酶原。
8、酶活力：又称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。
9、抑制剂：能降低酶的活性，使酶促反应速率减慢的物质10、分解代谢物阻遏：是指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物有关酶合成的现象。
11、反馈阻遏作用：是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受阻的过程。
12、操纵子：原核基因组中，由几个功能相关的结构基因及其调控区组成一个基因表达的协同单位，这种单位称为操纵子。
操纵子分：诱导型操纵子、阻遏型操纵子13、效应物：效应物是一类低相对分子质量的信号物质（如糖类及其衍生物、氨基酸和核苷酸等），包括诱导物和辅阻遏物两种。
9.10 酶工程和蛋白质工程
、
（2）有机小分子： 维生素C、半胱氨酸、还 原型谷胱甘肽、巯基乙酸可使含酶—SH处 于还原态。
6.
抑制剂对酶催化反应速率的影响
1）抑制的作用 ① 失活作用：凡使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用。 ② 抑制作用：使酶活力下降，但并不引起酶蛋白变性的 作用。（此作用使一部分酶的必需基团或辅助因子失 活（活力变小））。 2）抑制类型 ① 不可逆抑制：底物与酶共价结合，引起酶失活，是一 不可逆反应，二者结合后，不能透析除去抑制剂而恢 复酶活力，称为不可逆抑制作用。 ② 可逆抑制：底物与酶结合，为可逆反应，透析能除去 抑制剂使酶恢复活力，称为可逆抑制作用。
五. 酶的生产与酶的分离纯化
1.酶的生产与制造 化学合成 生物合成 微生物发酵优点： 种类繁多，酶系完整；可以获得高产菌株； 微生物繁殖快、生产周期短；成本低
2.提高酶产量的途径： 调节机制：操纵子模型 （结构基因和调控基因）
3. 酶的分离纯化
3.1 基本要求 防止酶变性； 认真选取有效纯化方法； 在整个分离纯化过程中，应始终检测酶活 性，以及时调整和改善分离条件。
2. 底物浓度[S]对酶促反应速度V与底物浓度[S]的关 系
Michaelis&Menten提出的著 名的米氏方程 根据如下现象的观测： 当底物浓度较低时候，反应 速率与底物浓度成正比，即 符合一级反应动力学；当底 物浓度较高时，反应速率与 底物浓度无关，即符合零级 反应动力学 当酶的浓度大大小于底物浓度 时，反应速率与酶的加入量 成正比
⑤干燥 酶溶液或含水量高的酶制剂即使在 低温下也极不稳定，只能作短期保存。为 便于酶制剂的长时间的运输、储存，防止 酶变性，往往需用对酶进行干燥，制成含 水量较低的制品。 常用的干燥方法有真空干燥、冷冻干燥、 喷雾干燥等。
蛋白质工程考试复习资料
名解蛋白质工程：蛋白质工程是以蛋白质的结构与功能的关系研究为基础，利用基因工程技术对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
蛋白质超二级结构：相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成规则排列的组合体，以同一结构模式出现在不同的蛋白质中，这些组合体称为超二级结构，或结构模体。
结构域：指二级结构和结构模体以特定的方式组织连接，在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体。
结构域是蛋白质折叠中的一个结构层次，介于超二级结构和三级结构之间，是蛋白质三级结构的基本单位，也是蛋白质功能的基本单位。
分子伴侣：是一类相互之间有关系的蛋白分子，能识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的一定部位相结合，帮助这些多肽转运、折叠或组装，但其本身并不参与最终产物的形成。
定向进化：在实验室中模仿自然进化的关键步骤-突变、重组和筛选，在较短时间内完成漫长的自然进化过程，有效地改造蛋白质，使之适于人类的需要。
这种策略只针对特定蛋白质的特定性质，因而被称为定向进化。
第二遗传密码：氨基酸顺序与蛋白质三维结构之间存在着对应关系，人们称之为第二遗传密码或折叠密码。
蛋白质的化学修饰：凡通过活性基团的引入或去除，而使蛋白质一级结构发生改变的过程统称为蛋白质的化学修饰。
基因突变的概念：基因突变是指由于DNA碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因结构的变化。
蛋白质组学：蛋白质组学定量检测蛋白质水平上的基因表达，从而揭示生物学行为(如疾病过程和药物效应)，以及基因表达调控的机制的学科。
双向电泳：是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。
蛋白质芯片：也叫蛋白质微阵列，是将大量蛋白质有规则地固定到某种介质载体上，利用蛋白质与蛋白质、酶与底物、蛋白质与其他小分子之间的相互作用检测分析蛋白质的一种芯片。
酶工程复习要点
名词解释：酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
固定化酶：固定在载体上并在一定的空间范围内进行的催化反应的酶固定化活细胞：固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。
固定化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢固定化原生质体：固定在载体上，在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体。
膜分离技术：借助一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、形状、性质的颗粒或分子进行分离的技术。
酶促破碎法：通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏，而达到细胞破碎的方法。
结晶：是指物质以晶体的状态从蒸汽或溶液中析出的过程。
萃取分离：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。
酶分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
大分子结合修饰：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的催化特性的方法。
肽链有限水解修饰：肽链的水解在限定的肽键上进行，称为肽链有限水解。
利用肽链的有限水解，其分子质量减少，既可以在基本保持酶活力的同时使酶的抗原性降低或消失，又可以使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性和功能的方法，称为肽链有限水解修饰。
氨基酸置换修饰：将酶分子肽链上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸，从而改变酶的催化特性的修饰方法。
原生质体融合育种：就是把两个亲本的细胞分别去掉细胞壁，获得原生质体，将两亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞质融合，接着两亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组的方法进行育种基因工程育种：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.组成酶：细胞固有的酶类。
诱导酶：是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。
分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象反馈阻遏：酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象反馈抑制：是最终产物抑制作用，在合成过程中，有些微生物合成途径的终点产物对该途径酶的活性调节，所引起的抑制作用。
蛋白质工程复习要点
1:蛋白质工程与基因工程的区别基因工程：把外源基因转入适当的生物体内，从而表达出蛋白质蛋白质工程：对蛋白质的基因进行改造，从而改造其编码的蛋白质2创造和改造蛋白质的方法改造1活性部位2结构顺序方法：物理化学法_通过变性复性，修饰蛋白质侧链基团，分割肽链，改变表面电荷分布。
生物化学法_利用蛋白酶选择性分割蛋白质;用转糖苷酶，酯酶，酰酶等改变化学集团；用转酰胺酶是蛋白质发生胶连。
基因重组法。
3：氨基酸分类，蛋白质结构分类①氨基酸分类依据一：R基结构，分为脂肪族氨基酸、芳香族、杂环族、杂环亚依据二：R基极性，分为非极性中性氨基酸（甘丙缬亮蛋色苯丙异亮）与极性氨基酸②1极性中性_R基不解离（丝苏酪半胱谷氨天门冬）2酸性3碱性（组赖精）蛋白质结构分类：按结构域分类1α型(α螺旋含量>60%)2β型(桶状或柱状)3α/β型(α包围β,αβα样式)4α+β,α与β空间分离,位于分子不同部位4：蛋白质折叠过程动力学有哪些障碍动力学途径指导折叠过程,避免大量无规则构象的筛取.但会对正确折叠产生障碍:1中间体通过外漏疏水集团结合2不正确的二硫键形成3脯氨酸残基的异构化（分子伴侣等消除此不利）5：蛋白质二级结构，结构域，超二级结构，疏水内核二级结构：多肽链借助氢键形成的局部结构，有α螺旋，β折叠等。
超二级结构：邻近的二级结构在空间折叠上靠近，形成的二级结构聚合体（αα，βββ，βαβ）。
结构域：蛋白质亚基中明显分开的紧密球状结构。
疏水内核：蛋白质结构共同特征，在分子内部，都有一个由疏水侧链堆积形成的结构。
有稳定结构的作用。
6：蛋白质结构测定方法，分子伴侣，增加蛋白质结构稳定性的途径①结构测定方法：X-ray，核磁共振，荧光转移法_纤维衍射法_理论建模法②帮助蛋白质和正确折叠然后离开的蛋白质分子③降低折叠态与非折叠态的熵差，以减少非折叠态的构象（引入二硫键；增加Pro，替换Ala）；稳定α螺旋（通过残基替换抵消电荷）；填充疏水内核7：蛋白质设计目标及怎样解决1热稳定性（引入二硫桥增加氢键数目与表面盐桥改善内部疏水堆积）2对氧化的稳定性（把Cys-Ala、Ser_Met-Val_Trp-Phe）3对重金属的稳定性（Cys-Ala、Ser_ Met-Val_替换表面羧基）4PH稳定性（替换表面电荷基团_内离子对置换_内His,Cys,Tyr的置换）5提高酶学的性质（增加逆转数_改变酸碱度）热氧化金属PH酶目的：为蛋白质工程提供指导性信息与探索蛋白质折叠机理。
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第六章 生物催化剂的修饰和改造
பைடு நூலகம்
第八章 生物反应器
• • • • • • • • 1、酶反应器和细胞反应器的异同点？ 2、生物反应器的分类 3、如何实现生物反应器的混合？方法有哪些？ 4、什么是全混流反应器和平推流反应器？ 5、BSTR搅拌器类型和特点？ 6、什么是PBR、FBR、MBR？ 7、选择酶反应器的依据有哪些？ 8、反应器放大的原则有哪些？
• • • • • • • • • • • 1、酶蛋白结构特征和氨基酸残基功能 2、酶蛋白分子水平改造方法有哪些？ 3、什么酶分子的大分子化学修饰和方法？ 4、什么酶分子的小分子化学修饰和方法？ 5、什么酶分子的物理修饰和方法？ 6、什么酶分子的化学修饰和方法？ 7、酶蛋白侧链基团修饰方法？ 8、什么酶的金属离子置换修饰？ 9、什么酶组成单位修饰和方法？ 10、定点突变和定向进化对酶蛋白的改造有什么区别？ 11、酶蛋白化学修饰的局限性？
课程复习要点
酶工程与蛋白质工程 邓利
题型
一．填空题：30分 二．判断题：10分 三．名词解释：20分 四．简答题：20分 五．设计题：20分
第二章 酶的来源和生产
• • • • • • • • • • • １酶的生产方法，微生物产酶的优点． ２酶生物合成的调节方式 ３什么是组成型酶和调节型酶． ４产酶微生物具备的基本条件，常见微生物及产酶举例 ５酶发酵的生产方式，产酶的一般工艺流程及控制参数． ６提高酶产量的措 ７酶生物合成的模式？影响合成模式的因素，理想的酶合 成模式是什么？ 8 Monod 方程和米式方程表达式和意义 ９固定化细胞和固定化原生质体产酶 １０固定化细胞产酶动力学方程式 11、酶活力和比活力？
第七章 固定化酶
• • • • • • • • • • 1、固定化酶的优缺点？ 2、固定化方法遵循的原则 3、常用的物理法固定化有哪些？载体有哪些？优缺点？ 4、常用的化学法固定化有哪些？载体有哪些？优缺点？ 5、载体活化的方法有哪些？ 6、影响固定化酶性质的因素有哪些？ 7、酶固定化以后，酶的性质有哪些变化？ 8、固定化载体如何影响酶的动力学性质和pH稳定性？ 9、评价固定化的指标是什么？ 10、固定化细胞和原生质体的优点？方法有哪些？
第三章 酶的分离纯化
• • • • • • • 1 酶提取、分离纯化基本技术路线 2 酶粗提常用的方法？ 3 常用的酶蛋白分离纯化方法有哪些？ 4 酶蛋白盐析沉淀和有机溶剂沉淀原理？ 5 膜过滤分离的分类和截留物质的种类？ 6 层析分离的分类和分类依据？ 7 离子交换和凝胶层析分离蛋白质的原理？
第五章 非水相催化