酶工程考试重点(第三版)

1、酶工程的定义，研究的主要内容酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程研究的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。

2、酶的基本特征，酶命名的方法有哪些，蛋白类酶的分类方法基本特征：专一性强，催化效率高，作用条件温和等每一种具体的酶都有其具体的推荐名和系统命名。

推荐名是在惯用名称的基础上，加以选择和修改而成的。

酶的推荐名由两部分组成，第一部分为底物名称，第二部分为催化反应的类型，后面加一个酶字，不管酶的催化是正反应还是逆反应，都用同一个名，如葡萄糖氧化酶，表明该酶的作用底物是葡萄糖催化反应类型是氧化反应。

酶的系统命名更加详细更准确地反映出该酶所催化的反应。

系统命名包括了酶的作用底物酶作用的基团及催化反应的类型，如上述葡萄糖氧化酶的系统命名“β－D－葡萄糖：氧1-氧化还原酶”，表明该酶所催化的反应以β－D－葡萄糖为脱氢的供体，氧为氢受体，催化作用在第一个碳原子基团上进行，所催化反应属于氧化还原反应。

蛋白酶类的分类1、按照酶催化作用的类型，将蛋白酶类分为六大类，氧化还原酶，转移酶，水解酶裂合酶，异构酶，合成酶2、每个大类中，按照酶作用的底物、化学键或者基团的不同，分为若干亚类3、每一亚类再分为若干小类4、每一小类包含若干个具体的酶、3、酶的生产方法有哪些酶的生产是指通过人工操作而获得所需的酶的技术过程酶的生产方法分为提取分离法、生物合成法、化学合成法3种，其中提取分离法是最早采用并沿用至今的方法，生物合成法是20世纪50年代以来酶生产的主要方法，而化学合成法至今仍停留在实验室阶段4、酶的生产合成调节理论，包括操纵子，诱导作用，阻遏作用1、操纵子在原核基因组中,由几个功能相关的结构基因及其调控区组成的一个基因表达的协同单位.①结构基因是决定某一多肽的DNA 模板，可根据其上的碱基顺序转录出相应的mRNA，然后再可通过核糖体转译出相应的酶②启动子：能被依赖于DNA的RNA聚合酶所识别的碱基顺序，是RNA聚合酶的结合部位和转录起点③操纵基因：位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，是阻遏蛋白的结合位点，能通过与阻遏物相结合来决定结构基因的转录是否能进行④调节基因：用于编码组成型调节蛋白的基因，一般远离操纵子,但在原核生物中,可以位于操纵子旁边,编码调节蛋白。

2、酶合成调节的类型：诱导和阻遏诱导：凡能促进酶生物合成的现象。

阻遏：凡能阻碍酶生物合成的现象。

1) 酶合成的诱导•组成酶（固有酶）：不依赖底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。

如：EMP途径的一些酶。

•诱导酶：依赖于底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。

如：乳糖酶。

•诱导物：促进诱导酶产生的物质。

底物或结构类似物，如：异丙基-β-D-硫代半乳糖苷•诱导作用的类型–同时诱导：诱导物加入后，微生物能同时诱导出几种酶的合成，主要存在于短的代谢途径中。

–顺序诱导：先合成能分解底物的酶，再合成分解各中间代谢物的酶达到对复杂代谢途径的分段调节。

2) 阻遏•分解代谢物阻遏：当微生物在含有两种能够分解底物的培养基中生长时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶的合成的现象。

–最早发现于大肠杆菌生长在含葡萄糖和乳糖的培养基时,故又称葡萄糖效应。

分解代谢物阻遏导致出现“二次生长–直接作用者是优先利用的碳源的中间代谢物—实质是：因代谢反应链中某些中间代谢物或末端代谢物的过量积累而阻遏代谢中一些酶的合成的现象。

•反馈阻遏:也称末端产物阻遏：催化作用的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受阻的现象。

–引起反馈阻遏的物质，称为共阻遏物（辅阻遏物）。

–组氨酸对组氨酸合成途径中的10种酶的生物合成均起反馈作用–过量的精氨酸阻遏了参与合成精氨酸的许多酶的合成。

5、酶生物合成的诱导机制加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象，称酶生物合成的诱导作用能够引起诱导作用的物质称诱导物，诱导物一般是酶催化作用的底物或其底物类似物如，β-半乳糖苷酶的作用底物乳糖及其底物类似物异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导，β-半乳糖苷酶的生物合成。

一般来说不同的酶有各自不同的诱导物，但有些诱导物可以同一酶系的若干种酶，如，，β-半乳糖苷酶可以同时诱导，β-半乳糖苷酶透过酶和，β-半乳糖乙酰化酶、6、酶生物合成的模式及特点同步合成型；是酶的生物合成与细胞生长同步进行的一种酶生物合成模式，该类酶的生物合成可以由其诱导物诱导生成，但是不受分解代谢物的阻遏作用，也不受产物的反阻遏作用。

延续合成型；是酶的生物合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后酶还可以延续合成一段较长时间的一种生物合成模式，该类酶的生物合成可以由其诱导物诱导生成，一般不受分解代谢物的阻遏作用，该类酶在细胞生长达到平衡期后，仍然可以延续合成，说明这些酶所对应的mRNA相当稳定，在平衡期以后的相当长的一段时间内仍可以通过翻译而合成其所对应的酶中期合成型;在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞进入平衡期以后，酶的生物合成也随之停止。

该类酶的生物合成受到产物的反阻遏作用或分解代谢物的阻遏作用，而酶所对应的mRNA的稳定性较差。

滞后合成型；是在细胞生长一段时间或者进入平衡期后才开始生物合成并大量积累，该类酶所对应的mRNA稳定性好，可以在细胞生长进入平衡期后相当长一段时间内，继续进行酶的生物合成。

7、何谓细胞产酶动力学产酶动力学主要研究发酵过程中细胞产酶速率以及各种因素对产酶速率的影响规律，产酶动力学可以从整个发酵系统着眼，研究群体细胞的产酶速率以及其影响因素，称为宏观产酶动力学，也可以慈宁宫细胞内部着眼，研究细胞中酶合成速率及其影响因素，谓之微观产酶动力学。

8、培养基的定义及作用是发酵过程或动植物细胞大量培养中供微生物或动、植物细胞的生长、繁殖或积累代谢产物，以合成生物化工产品所必需的营养基质。

按用途分类：①基础培养基，营养需求相似的一些生物其所需的营养物大体相同，因之可配制一种适合于它们共同需要的含有基本营养成分的基础培养基；②增殖培养基，又称丰富培养基，常用于菌种选育方面。

它是由基础培养基，再加入特殊的营养物质，以使某种差异型微生物在其中迅速生长繁殖；③鉴别培养基，即在培养基中加入某种试剂，从而在培养过程中表现出特殊反应，用以鉴别不同类型的微生物，如无菌试验用的酚红肉汤培养基，就是一种鉴别培养基；④选择培养基，根据某些微生物具有特殊营养要求，或对某些化学物质具有抗性而设计的,例如在配方中加入某种化学药物,以限制对敏感菌的生长繁殖，而将对其不敏感的所需的微生物分离出来。

如在分离酵母菌时，可加入青霉素、链霉素等以抑制细菌的生长。

培养基还可根据其形态分成液体或固体培养基。

例如用于无菌试验的肉汤培养基为液体培养基。

用于培养青霉菌孢子的小米或大米为固体培养基，在培养基中加入适量琼脂而形成的凝胶培养基，也称固体培养基。

9、提高没产量的措施有哪些1、添加诱导物，诱导物一般分为三类；酶的作用底物、酶的催化反应物和作用底物的类似物2、控制阻遏物的浓度3、添加表面活性剂4、添加产酶促进剂10、酶失活和变性的定义就是由于外界环境（高温、PH等）的改变而导致酶的蛋白质分子结构发生改变，从而导致具有催化作用的酶的作用效果消失酶失活外界条件发生变化，如温度过低等（一定范围内），酶的活性暂时丧失，没有了催化能力。

失活有可能复活。

如温度回复到常温等。

变性基本上就是发生了结构性的变化，一般是不可逆转的；就是由于外界环境（高温、PH 等）的改变而导致酶的蛋白质分子结构发生改变，从而导致具有催化作用的酶的作用效果消失、11、酶提取的定义及提取方法酶的提取是在一定的条件下，用适当的溶剂或溶液处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂或溶液中的过程、酶的提取方法有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取和有机溶剂提取等12、酶分离纯化的一般程序及对应常用的一些方法酶的分离纯化一般包括三个基本步骤：即抽提、纯化、结晶或制剂。

首先将所需的酶从原料中引入溶液，此时不可避免地夹带着一些杂质，然后再将此酶从溶液中选择性地分离出来，或者从此溶液中选择性地除去杂质，然后制成纯化的酶制剂。

对应常用的一些方法如下：一、预处理及固液分离技术1.细胞破碎高压均质器法：此法可用于破碎酵母菌、大肠菌、假单胞菌、杆菌甚至黑曲霉菌。

将细胞悬浮液在高压下通入一个孔径可调的排放孔中，菌体从高压环境转到低压环境，细胞就容易破碎。

2.离心离心分离过程可分为离心过滤、离心沉淀、离心分离3种类型，所使用的设备有过滤式离心机、沉降式离心机和离心机。

过滤式离心机的转鼓壁上开有小孔，壁上有过滤介质，一般可用于处理悬浮固体颗粒较大、固体含量较高的场合。

沉降式离心机用于分离固体浓度较低的固液分离，如发酵液中的菌体，用盐析法或有机溶剂处理过的蛋白质等。

分离机用于分离两种互不相溶的、密度有微小差别的乳浊液或含微量固体微粒的乳浊液。

3.膜分离技术在蛋白质纯化过程中主要用到的膜分离技术多为超滤。

在静压作用下降溶液通过孔径非常小的滤膜，使溶液中分子量较小的溶质透过薄膜，而大分子被截留于膜表面。

大多数超滤膜是由一层非常薄的功能膜与较厚的支撑膜结合在一起而组成的。

4.泡沫分离原理：将气体通入含多种组分的溶液中，由于这些组分的表面活性由差异，因此在溶液的表面，某些组分将形成泡沫，泡沫的稳定性取决于操作条件及溶液的生物学特性。

泡沫中含有更多的表面活性成分，故泡沫的组分种类及其含量与溶液中的不相同。

这样，溶液中的组分舅得以分离。

二、抽提沉淀1. 盐析常用的盐析剂是硫酸铵，其溶解度大、价格便宜。

硫酸铵沉淀蛋白质的能力很强，其饱和溶液能使大多数的蛋白质沉淀下来。

对酶没有破坏作用。

pH的控制：应从酶的溶解度与稳定性两个方面考虑，在酶等电点时其溶解度最小易沉淀，但有些酶再等电点时稳定性较差，因此要选择最佳pH值.一般要求在酶最稳定的pH值的前提下再考虑最适宜酶沉淀的pH值。

在操作中一旦确定最佳pH值后，在添加硫酸铵之前甲酸或碱调节好酶液的pH值，要尽量避免溶液pH值的波动以免破坏酶的稳定性。

在添加硫酸铵时要注意搅拌，并注意硫酸铵的加入速度，一般是由少到多，缓慢加入，硫酸铵尽可能磨成细粉。

温度的控制：有些酶在较高温度下稳定性能较好，可在常温下进行盐析操作，而对于大多数酶，尽可能在低温下操作。

酶液的净置：加完硫酸铵后，酶液要静置一段时间，使酶蛋白完全沉淀下来，酶静置后，就不要再加以搅拌。

2．有机溶剂沉淀有机溶剂选择：可用于酶蛋白沉淀的有机溶剂包括醇类物质等，如甲醇、乙醇、异丙醇。