酶工程(期末背诵版) 2

酶工程习题

（期末背诵版）

名词

Mol催化活性：酶的转换数 K p, 又称为摩尔催化活性, 是指每个酶分子每分

钟催化底物转化的分子数。即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数, 是酶催化效率的一个指标。

反馈阻遏作用:酶生物合成的反馈阻遏作用又称为产物阻遏作用, 是指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。

非竞争性抑制:是指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合, 引起酶活性降低的抑制作用。

反竞争性抑制:在底物与酶分子结合生成中间复合物后, 抑制剂再与中间复合物结合引起的抑制作用。

反渗透:反渗透膜的孔径小于20, 被截留的物质分子质量小于1000 Da。操作压

力为 0 . 7～13 M Pa 。主要用于分离各种离子和小分子物质。在无离子水的制备、海水淡化等方面广泛应用。

启动基因:1966 年发现的，参与转录水平的调节，在 D N A 分子中, 与酶的生物合成有密切关系的基因。

基因家族重排技术:结合了传统诱变技术和细胞融合技术,是一项对整个微生物基因组重排的新型育种技术。

基因重排技术：基因组重排技术通过多亲本原生质体递归融合,可以使工程菌快速获得多样复杂优良表型,并且无须了解其基因组学、代谢组学等具体背景。非贡献残基：这类残基不参与酶的催化功能，它们的存在对酶的活性不起作用，所以又称为非必须残基。这类残基在酶分子中占有很大的比例。

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，适用于固定化酶进行催化反应。

纸电泳：是以滤纸为支持体的电泳技术。

问答题

1影响酶提取的主要因素。

主要影响因素是酶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。

(1)温度：提取时的温度对酶的提取效果有明显影响。一般说来，适当提高温度，可以提高酶的溶解度，也可以增大酶分子的扩散速度。

(2)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值应该避开酶的等电点。

(3)提取液的体积：增加提取液的用量，可以提高酶的提取率。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。

2酶的二级结构主要有哪些构像？与酶的催化活性有什么关系？

酶的主要组成是蛋白质，除此之外还包括部分核酸。

1.蛋白质二级结构有α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲。

蛋白质分子空间结构和其性质及生理功能的关系也十分密切。不同的蛋白质，正因为具有不同的空间结构，因此具有不同的理化性质和生理功能。常见见具有二级结构的蛋白酶有：溶菌酶

2.核酶又称核酸类酶、酶RNA、类酶RNA，是具有催化活性的RNA, 其化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。具有二级结构的核酶有常见的锤头核酶，发夹核酶等。3具有四级结构的酶有哪几类？酶的四级结构与酶的催化特性有何关系？

具有四级结构的酶的主要是蛋白酶。

寡聚酶：由2个或多个相同或不相同亚基组成的酶，称为寡聚酶。绝大多数寡聚酶都含偶数亚基，但个别寡聚酶含奇数亚基，如荧光素酶、嘌呤核苷磷酸化酶均含3个亚基。亚基之间靠次级键结合，容易分开。单独的亚基一般无活性，必需相互结合才有活性。其活性可受各种形式的灵活调节，对代谢过程起重要的调控作用。如糖代谢过程中的很多酶均属于寡聚酶（己糖激酶）。

4酶分子的物理修饰一般在什么样的条件下进行？物理修饰有什么特点？

酶的物理修饰是指:通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变, 从而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶分子的物理修饰。

1.酶分子的物理修饰条件,特别是在高温、高压、高盐、低温、真空、失重、极端pH 值、有毒环境等极端条件下, 由于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能的变化情况。

2.通过酶分子的物理修饰, 其特点表现为：

1）还可能提高酶的催化活性, 增强酶的稳定性或者是酶的催化动力学特性发生某些改变。

2）酶分子物理修饰的特点在于不改变酶的组成单位及其基团, 酶分子中的共价键不发生改变。只是在物理因素的作用下, 副键发生某些变化和重排, 使酶分子的空间构象发生某些改变。

5酶基因体外随机突变的常用方法及其特点。

酶定向进化的基本过程包括随机突变，构建基因文库，定向选择等步骤。酶基因的体外随机突变首先要获得酶基因，然后在体外进行随机突变，体外随机突变的技术多种多样，主要有易错PCR技术，DNA重排技术，基因家族重排技术等。

1.易错PCR技术：

是在采用DNA聚合酶进行目的基因扩增时，通过调整反应条件，如提高镁离子浓度、加入锰离子、改变体系中四种的dNTPs浓度或运用低保真度DNA聚合酶等，来改变扩增过程中的突变频率，从而以一定的频率向目的基因中随机引入突变，获得蛋白质分子的随机突变体。

2.DNA重组技术：

又称为DNA改组技术，是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA，勇酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，是DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。

3.基因家族重排技术：

又称为基因家族改组技术，是从基因家族的若干同源基因出发，勇酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR技术，使DNA的碱基序列发生重新排布而引起基因突变的技术过程。

6 DNA重排技术的主要过程有哪些步骤？它与基因家族重排技术有何异同？

概念：又称为DNA改组技术，是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA，用酶切割成随机片断，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。（基因家族重排技术概念参见名词）

相同点：DNA家族重排技术与DNA重排技术的过程大致相同，都要经过基因的随机切割、无引物PCR等步骤以获得突变基因，然后经过构建突变基因文库、采用高通量筛选技术筛选获得正突变基因。

不同点：DNA家族重排技术从基因家族的若干同源基因出发进行DNA序列的重新排布，而后者则从采用易错PCR等技术所获得的两个以上的正突变基因出发进行DNA序列的重新排布。

7构建突变基因文库的主要过程。

1.载体的选择

2.基因重组，重组DNA的构建。

在体外通过DNA连接酶的作用，将基因与载体连接在一起形成重组DNA的技术过程。

3.形成基因文库

将重组DNA转入受体细胞或包装成有感染活性的噬菌体的过程。

8温度是如何影响蛋白质水合能力。

一般情况下，蛋白质的水合能力随温度的升高而下降，这是因为随温度升高，氢键作用和离子化基团结合水的能力被削弱，导致蛋白质结合水的能力下降。另外，蛋白质受热变性进而聚集成更大的分子聚合体，从而减少蛋白质的比表面积和极性基团与水的有效结合，使得蛋白质的水合能力因蛋白质问相互作用的增强而降低；结构十分紧凑致密的蛋白质在受热时，会发生亚基的解离和肽链的伸展，使原来被掩蔽的肽键或极性侧链基团的相对保留程度增加，从而提高蛋白质的水合能力。尽管如此，大多数蛋白质变性后的溶解性会降低。

9为何说产品安全性是蛋白质改性的限制因素。

化学改性能改善蛋白质的功能特性，但难以大规模应用于食品工业，关键性问题是安全性。改性所用的化学试剂是否有毒，产品中残余试剂是否有害；改性蛋白的可消化性，改性蛋白在人体内能否被消化、吸收；若改性蛋白可被消化道内的酶水解，其水解后产物是否安全。蛋白质的酶改性结束后，如果催化剂——酶能够从反应体系中有效分离出来，重新利用，就不存在酶制剂的安全问题；若酶不能从反应体系中分离出来，则要对酶进行彻底灭活，才能应用于食品。酶改性蛋白是一种非天然蛋白，存在外源蛋白毒性问题。

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