酶工程复习
酶工程复习材料
1。
酶生物合成的模式有哪些？哪一种模式较为适合生产的需要？对于其他的合成模式，应如何调节发酵的条件以使其更为趋近于最佳的模式？酶生物合成的模式·同步合成型·延续合成型·中期合成型·滞后合成型概念:酶的合成与细胞生长同步进行.当细胞进入对数生长期,酶大量产生，细胞生长进入稳定期后，酶的合成随之停止.特点：属于这种类型的酶，其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏作用。
概念：酶的合成伴随着细胞的生长而开始,但在细胞生长进入平衡之后，酶还可以延续合成较长的一段时间.特点：这种类型的酶可受诱导但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏，其对应的mRNA是相当稳定的.概念：酶的合成在细胞生长一段时间以后开始，而在细胞进入平衡期后，酶的合成也随着停止。
特点:酶的合成受到反馈阻遏，而且其所对应的mRNA 是不稳定的.概念：只有当细胞生长进入平衡期后，酶才开始合成并大量积累。
特点:酶的合成受到分解代谢物阻遏作用。
在酶工程生产中为了提高酶的生产率，延长酶的发酵生产周期，酶最理想的生物合成模式应为部分生长偶联型（延续合成型），因为这类酶在发酵过程中没有明显的生长期和产酶区的区别，随细胞生长即有酶的产生，直到细胞生长进入平衡期之后酶还可以合成。
对于其他型的酶，要提高酶产率,可以再细胞选育上,工艺条件等方面加以条件控制。
对于同步合成型的酶，可以采用适当的生产工艺,如降低发酵温度以尽量提高其对应的mRNA的稳定性；对于滞后合成型的酶，在发酵过程中应设法尽量减少甚至借出分解代谢物阻遏，使酶的合成提早开始，控制葡萄糖等易利用碳源，添加一定量的cAMP；对于中期合成型的酶,则要在提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行.控制末端产物浓度，添加末端产物类似物2。
试以基因调节控制理论说明酶生物合成的分解代谢物阻遏作用、诱导作用及反馈阻遏作用的原理。
-—-操纵子学说是指容易利用的碳源阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象是指加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的合成受阻的过程是指在放射免疫测定的基础上发展起来的一种分析方法，它是将酶作为标记物质，使之和抗原（或抗体)结合形成酶与抗原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体（或抗原）与复合物专一且定量的结合关系，通过测定与待测抗体（或抗原)结合的酶的活力，从而计算出待测抗体(或抗原）的量。
酶工程复习资料
酶工程复习资料名词解释1、酶反应器：用于酶进行催化反应的容器和附属设备2、pH记忆：3、产物阻遏作用：又称酶生物合成的反馈阻遏作用，是指酶催化反应的产物或代谢途径末端的产物使该酶的生物合成受到阻遏现象。
4.1酶的延续合成型: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时间的生物合成模式。
4.2同步合成型：是指酶的生物合成与细菌生长同步进行的一种酶生物合成模式。
4.3中期合成型：酶在细胞生长一段时间后才开始合成，细胞进入生长平衡期后，酶的生物合成也随之停止。
4.4滞后合成型：酶是在细胞进入生长平衡期后才开始生物合成并大量积累，5、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。
6、电场膜分离——是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。
在电场作用下，小分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动，透过半透膜，而达到分离的目的。
7、催化周期：酶进行一次催化所需的时间。
8、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称为固定化酶。
9、抗体酶：抗体酶又称为催化性抗体，是一类具有催化功能的抗体10、立体异构专一性：当酶作用的底物含有不对称碳原子时，酶只能作用于异构体的一种，这种绝对专一性称为立体异构专一性。
11、微滤：又称为孔过滤，微滤介质截留的物质颗粒直径为0.2-2um，主要用于细菌、灰尘等光学显微镜可看到的颗粒物质的分离。
12、酶的比活力：是一个纯度指标，指特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所具有的酶活。
13、膜反应器：是将酶的催化反应和半透膜的分离作用组合在一起的反应器。
14、酶电极：是由固定化酶与各种电极密切结合的传感装置。
15、氨基酸置换修饰：将酶分子上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸的修饰方法。
16、盐析沉淀法：是利用不同蛋白质在不同盐溶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，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。
酶工程课程复习要点
4. 固定化细胞、固定化原生质体发酵产酶的特点；
5. 植物细胞的特点，植物细胞培养酶的具体过程及操作要点 6. 动物细胞的特点，动物细胞培养的一般过程及其特殊性，动 物细胞的器壁依赖性，动物细胞培养的培养基和培养条件特 点； 7. 蛋白类酶的提取过程，适用于酶蛋白分离的各种提取方法之 分离原理等。如何保持分离过程中酶的活性？
8. 酶的改造方法：物理、化学、生物和人工模拟方法 9. 酶分子修饰的主要方法和酶修饰的三种作用； 10. 大分子结合修饰（PEG修饰）、侧链基团修饰、氨基酸置 换修饰等的原理和一般过程； 11. 酶的生物法改造（定点突变和定向进化）：酶定向进化的
基本概念及过程，基因突变方法，筛选的方法
12. 酶的固定化方法及其特点比较，主要是四种基本固定化方 法的特点及其比较；酶固定化的优势与性质变化（活性、稳 定性和连续使用）
13.细胞固定化方法及其应用特点（吸附和包埋法）； 14. 酶的人工模拟概况，抗体酶的概念和基本制备过程 15. 非水相酶促反应的种类（有机相、超临界流体、气相、离 子液体等） 16. 水和溶剂对酶促反应的影响:必须水概念、水含量的控制、
溶剂极性系数、溶剂的选择等；酶在有机溶剂中的催化特性
变化； 17. 酶反应器的类型（按照操作方式、酶的使用形式分类）和 混合方式、特点及选择，酶反应器的选择方法，酶反应器的 设计主要步骤。 18. 酶的应用：结合具体内容进行归纳。
5、植物细胞培养需要无机盐吗？请简述培养基中无机盐的配置方法；
6、植物细胞生长需要光照，请根据不同培养方式给出光照的实现方式； 7、何为动物细胞的锚地依赖性，培养过程中如何克服锚地依赖性的影响；
酶工程的复习
一、判断题（正确“√”，错误“×”）1、两大类酶的分类和命名总原则相同。
（√）2、所有植物细胞的生长和次生代谢产物的生产要求一定的光照。
（×）3、只要有诱导物存在，就能诱导酶的合成。
（×）4、分解代谢物阻遏作用是由葡萄糖等容易利用的碳源直接引起的。
（×）5、所有迅速代谢能源都能阻抑较慢代谢能源所需酶的合成。
（√）6、培养基只是用于细胞培养的各种营养物质的混合物。
（×）7、培养基中既为细胞提供营养，又为细胞提供营养能量的物质是碳源。
（√）8、酶的提取与分离纯化的依据是酶与杂质性质的不同进行的。
（√）9、在固定化细胞的培养系统中，细胞只包括固定在载体上的细胞。
（×）10、固定化原生质体与固定化细胞一样可以进行生长繁殖和新陈代谢。
（×）11、酶生物合成的模式有四种，每一种都是固定的不变的。
（×）12、凝胶层析中分配系数Ka不可能大于1。
（×）13、在任何情况下，净电荷为零的颗粒在电场都不移动。
（×）14、用热处理法进行酶的固定化时没有用到载体。
（×）15、每一种酶的固定化方法只能单独使用。
（×）16、酶的应用形式不同，其所使用的反应器也不同。
（√）17、采用共价结合法制备的固定化酶具有很好的稳定性。
（√）二、填空题表示固定化酶应用价值大小的指标是（相对酶活力）。
（结构）基因上的遗传信息可以转录成mRNA上的遗传密码。
分解代谢物阻碍作用的关键性控制因子是（cAMP）。
4、测酶活力时是测反应液中（底物或产物）的变化量。
5、酶的提取与分离纯化的内容有（细胞破碎、酶的提取、酶的分离纯化）。
6、1926年，萨姆纳首先制得（脲）酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。
根据所使用的细胞种类不同，生物合成法分为（微生物发酵产酶，动植物细胞产酶）。
影响适应型酶生物合最主要的因素是（酶对所对应的mRNA的稳定性以及培养基中的阻遏物的存在）。
酶工程复习要点
1、酶的催化作用特点：具有专一性，催化效率高和反应条件温和等显著特点。
2、酶研究的两个方向：理论研究方向和应用研究方向。
理论研究方向：酶的理化性质、催化性质、催化机制等。
应用研究：促进了酶工程的形成。
3、酶工程的定义：利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器，借助于酶的催化作用，通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。
4、酶工程的应用范围：①对生物资源中天然酶的开发和生产②自然酶的分离纯化与鉴定技术③酶的固定化技术④酶反应器的研制与应用⑤与其它生物技术领域的交叉与渗透。
5、酶工程的组成：①酶的发酵生产②酶的分离纯化③酶分子修饰④酶和细胞固定化⑤酶反应器和酶的应用等方面。
6、酶工程的主要任务：通过预先设计，经过人工操作控制而获得大量所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。
8、酶的分类：第1类，氧化还原酶；第2类，转移酶；第3类，水解酶；第4类，裂合酶；第5类，异构酶；第6类，合成酶；第7类，核酸类酶。
9、酶的作用机制：酶的催化机理可能与几种因素有关：酶与底物结合时，两者构象的改变使它们互相契合，底物分子适当地向酶分子活性中心靠近，并且趋向于酶的催化部位，使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高，并使底物分子发生扭曲，易于断裂。
在另一些情况中，可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高，如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物——共价的ES中间物，这种ES中间物又可迅速地分解成产物，又如酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。
10、酶的催化能力：酶仅能改变化学反应的速度，并不不能改变化学反应的平衡点。
酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢，当有蛋白酶存在时，这个反应则进行得十分迅速，可降低反应的活化能。
在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”，在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能，使这些分子进入“过渡态”，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质——产物（P）。
酶工程 复习资料
第一章绪论1.何谓酶工程，试述其主要内容和任务。
酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶工程的主要内容包括：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.酶有哪些显著的催化特性？酶是生物催化剂，与非酶催化剂相比，具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。
3.简述影响酶催化作用的主要因素。
酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。
5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。
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1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，这个单位称为国际单位（IU）。
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）酶活力的测定方法：振荡测定法，酶柱测定法，连续测定法，固定化酶的比活力测定，酶结合效率与酶活力回收率的测定，相对酶活力的测定。
或者测定方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.酶的发展历史：4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。
3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。
1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。
19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。
1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说，推导出米氏方程。
1926年——萨姆纳得到脲酶结晶，并证明它具有蛋白质的性质。
1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。
1982年——切克发现核酸类酶。
1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。
酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。
相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程：酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。
酶工程复习
酶工程复习一、名词解释1、诱导与阻遏：诱导是加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程。
阻遏是容易利用的碳源的分解代谢的产物阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。
2、最适生长温度与最适生产温度：最适生长温度是在该温度下，微生物细胞的生长速率最大。
最适产酶温度低于最适生长温度，在较低温度下，提高酶的稳定性，延长细胞产酶时间。
3、生长因子：细胞生长繁殖不可缺少的微量有机化合物，如aa, 嘌呤，嘧啶，激素4、等电点沉淀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，使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀。
5、盐析沉淀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点，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。
6、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。
7、分子内交联修饰：含有双功能基团的化合物（双功能试剂）如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等，可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。
8、酶的有限水解修饰：在肽链的限定位点进行水解，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。
9、酶的定点突变技术：定点突变技术是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的的操作技术。
10、侧链基团修饰：采用一定的方法(一般为化学法)使酶分子的侧链基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰。
11、抗体酶（Catalytic antibody) ，又称催化抗体，是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它除了具有相应免疫学性质，还类似于酶，能催化某种活性反应,是一种新型人工酶制剂，是一种具有催化功能的抗体分子。
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由活细胞产生的生物催化剂，具有特殊作用的蛋白质，能在生命体内(包括动物、植物和微生物)催化一切化学反应，维持生命特征。
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， 以应用目的为出发点来研究酶， 利用酶的催化特性并通过工程化将相应原料转化为目的物质的技术。
水溶性酶经物理或者化学方法处理后成为不溶于水的但仍 具有酶活性的一种酶的衍生物，在催化反应中以固相状态作用于底物。
表示酶活力大小的尺度；一个国际单位(IU)是指在特定条件下(25℃)，每分钟内转化 1mol 底物或者催化形成 1mol 产物所需的酶量。
一个 Kat(卡塔尔，酶活性国 际单位)是指每秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量， 1 Kat = 6107 IU 。
(酶活力：指酶催化一定化学反应的能力；用在一定条件下， 所催化的反应初速度来表示； 是研究酶的特性，酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。
) 是酶纯度的量度，是指单位分量酶蛋白所具有的酶活力，单位为 IU/mg 。
比活力越大，酶纯度越高。
比活力=活力单位数/每毫克酶蛋白。
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) (一种变构蛋白)，通过与效应物(effector) (包括诱导物和辅阻遏物)的特异结合而发生变构作用，从而改变它与控制基因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序，能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合，控制酶合成的时机与速度。
决定某一多肽的 DNA 模板，与酶有各自的对应关系，其中的遗传信息可转录为mRNA ，再翻译为蛋白质。
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。
是指在份子水平上不同粒径份子的混合物在通过半透膜时，实现选择分离的技术，半透膜又称为分离膜，膜壁弥漫小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜( )、超滤膜(uF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等，分离都采用错流过滤方式。
酶工程考试复习题及答案
酶工程考试复习题及答案一、选择题1. 酶工程是指对酶进行改造和利用的科学，其主要目的不包括以下哪一项？A. 提高酶的稳定性B. 增强酶的催化效率C. 改变酶的底物专一性D. 降低酶的生产成本答案：D2. 在酶工程中，下列哪一项技术不属于酶的改造方法？A. 基因工程B. 蛋白质工程C. 酶的固定化D. 酶的纯化答案：D3. 固定化酶技术的优点不包括以下哪一项？A. 可重复使用B. 提高酶的稳定性C. 便于酶的分离和纯化D. 增加酶的底物专一性答案：D二、填空题4. 酶工程中常用的酶固定化方法包括_______、_______和_______。
答案：吸附法、包埋法、共价结合法5. 酶的催化效率通常用_______来表示，它是酶催化反应速率与_______的比值。
答案：kcat、底物浓度三、简答题6. 简述酶工程在工业生产中的应用。
答案：酶工程在工业生产中的应用主要包括食品加工、制药、生物燃料生产、环境保护等领域。
通过酶的改造和固定化技术，可以提高生产效率，降低成本，实现绿色生产。
7. 描述酶的改造方法之一——蛋白质工程的基本过程。
答案：蛋白质工程的基本过程包括：(1) 确定目标酶的氨基酸序列；(2) 设计预期的氨基酸序列变化；(3) 通过基因突变或基因合成技术实现氨基酸序列的改变；(4) 表达改造后的酶蛋白；(5) 评估改造酶的性能，如稳定性、催化效率等。
四、论述题8. 论述固定化酶在生物反应器中的应用及其优势。
答案：固定化酶在生物反应器中的应用主要包括连续流反应器和批式反应器。
固定化酶的优势包括：(1) 酶的稳定性提高，延长使用寿命；(2) 易于从反应体系中分离，便于回收和再利用；(3) 可以提高底物转化率，减少副反应；(4) 有助于实现工业化大规模生产。
五、案例分析题9. 某制药公司希望通过酶工程提高一种药物前体的合成效率。
请分析可能采取的策略，并讨论这些策略的潜在优势和局限性。
答案：可能采取的策略包括：(1) 利用基因工程技术改造酶的基因，提高酶的催化效率；(2) 通过蛋白质工程技术改变酶的结构，提高其稳定性和底物专一性；(3) 采用固定化技术，使酶在反应过程中易于分离和重复使用。
酶工程复习重点考点
1.酶生物合成法生产的主要工艺过程包括那几个步骤？(1)用作培养菌种及扩大生产的发酵罐的培养基的配制(2)培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌(3)将已培养好的有活性的纯菌株以一定量转接到发酵罐中(4)接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长并形成代谢产物(5)将产物抽提并进行精制(6)回收或处理发酵过程中产生的废物和废水如何控制微生物发酵产酶的工艺条件？发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。
参数中，对发酵过程影响较大的有温度、ＰＨ、溶解氧浓度等。
(1)温度:温度对发酵的影响是多方面的，主要表现在对细胞生长、产物形成、发酵液的物理性质和生物合成方面。
例如：枯草杆菌的最适温度为34--37℃，黑曲霉的最适温度为28--32℃(2)pH:发酵过程中pH的变化取决于所用的菌种、培养基的成分和培养条件。
微生物生长和生物合成都有其最适和能够耐受的pH范围，大多数微生物生长的最适pH6.3-7.5，霉菌和酵母生长的最适pH4-6，放线菌生长的最适pH7-8。
(3)溶解氧浓度:对于好氧发酵，溶解氧浓度是最重要的参数之一。
好氧性微生物深层培养时，需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些产物的合成，氧的不足会造成代谢异常，产量降低。
简述凝胶层析、亲和层析、离子交换层析的原理和操作要点？离子交换层析原理：根据待分离物质带电性质不同的分离纯化方法。
操作:a上样：上样体积不十分严格。
b洗脱:增加溶液的离子强度c梯度洗脱法:改变溶液的pHd再生：用0.5mol/LNaOH和0.5mol/L NaCl混合溶液或0.5mol/L HCl处理。
凝胶层析原理：利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。
大分子物质不能进入凝胶孔内，在凝胶颗粒之间的空隙向下移动，并最先被洗脱出来；小分子物质可自由出入凝胶孔，流程长而后流出层析柱。
操作：a凝胶的选择和处理,根据相对分子质量范围选择相应型号的凝胶介质。
酶工程复习资料（整理）
酶工程复习资料（整理）第一章：（一）酶工程的概念是将酶、细胞或细胞器等置于特定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术一、酶的分类1.氧化还原酶：2.转移酶：3.水解酶：4.裂合酶：5.异构酶6.连接酶，7. 核酶（一）酶的组成形式1.单体酶( monomeric enzyme) ：由一条或多条肽链组成，肽链间以共价键结合的酶。
2 .寡聚酶(oligomeric enzyme) ：由若干相同或不相同的亚基以非共价键结合而组成，亚基一般没有活性，必须相互结合后才有活性。
3.多酶复合体(multienzyme system) ：由2个或2个以上功能相关的酶通过非共价键连接而成的、能进行连续反应的体系就是多酶复合体。
（二）酶的结构特点(holoenzyme) （apoenzyme） (cofactor)全酶 = 酶蛋白 + 辅因子（金属离子、辅酶、辅基）金属离子无机离子金属离子有机化合物辅酶、辅基辅酶(coenzyme) ：指与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质，通过透析方法可以除去。
例如硫胺素、焦磷酸。
辅基(prosthetic group) ：是以共价键和酶蛋白结合，结合的较紧密，不能通过透析法除去，需要经过一定的化学处理才能与酶蛋白分开。
四、酶的作用机制（一）酶的结构组成及活性中心调控基团中心外必需基团酶的结构必需基团活性中心结合部位中心内必需基团催化部位活性中心以外的必需基团其它部分1、酶的活性中心(active center) ：是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。
2、结合部位：酶分子中与底物结合，使底物与酶的一定构象形成复合物的基团。
酶的结合基团决定酶反应的专一性。
3、催化部位：酶分子中催化底物发生化学反应并将其转变为产物的基团。
4、4、调控基团：酶分子中一些可与其他分子发生某种程度的结合并引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用的基团催化基团决定酶所催化反应的性质，同时也是决定反应的高效性。
酶工程复习
第七章酶非水相催化1、有机介质中的酶催化指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。
适用范围:底物、产物两者或其一为疏水性物质的酶催化作用。
原因:酶在有机介质中基本能保持结构的完整。
特性:酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性等有所改变。
应用：多肽、酯类、甾体转化、功能高分子合成、手性药物拆分的研究。
2、气相介质中的酶催化指酶在气相介质中进行的催化反应。
适用范围：底物是气体或能转化为气体的物质的酶催化反应。
特性：气体介质的密度低，扩散容易，与在水相中明显不同。
3、超临界流体介质中的酶催化酶在超临界流体中进行的催化反应。
超临界流体是指温度和压力超过某物质的超临界点的流体。
要求：超临界流体对酶结构无破坏；具良好化学稳定性；温度不可太高太低；压力不可太高；易获得等。
常用的超临界流体有：CO2, SO2 C2H4, C2H6 C3H8 C4H10 等。
4、离子液介质中的酶催化指酶在离子液中进行的催化作用。
离子液 (Ionic liquid )是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的、在室温下呈液态的低熔点盐类，挥发性低，稳定性好。
特性：酶在其中有良好的稳定性、区域选择性、立体选择性、键选择性。
第2节有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响1、有机介质反应体系1、微水介质体系；2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系；3、与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系；4、（正）胶束体系；5、反胶束体系1、微水介质体系是由有机溶剂和微量的水组成的反应体系。
微量的水主要是酶分子的结合水,对维持酶分子空间构象和催化活性至关重要。
另一部分水分配在有机溶剂中。
酶以冻干粉或固定化酶的形式悬浮于有机介质中，是常见的有机反应体系。
2、与水溶性有机溶剂组成的均一体系由水与极性较大的有机溶剂互相混溶组成的反应体系。
水与有机剂含量均较大。
适用的酶较少。
3、与水不溶性有机溶剂组成的两相或多相体系由水和疏水性较强的有机溶剂组成的两相或多相反应体系；游离酶、亲水性底物或产物溶解于水相，疏水性底物或产物溶解于有机溶剂相。
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第1、2章酶的定义：酶是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质，酶能在机体内十分温和的条件下高效率地起催化作用，使得生物体内的各种物质处于不断的新陈代谢中1.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。
2.酶的催化的优点：专一性强、反应条件温和、催化效率高、工艺简单生产成本较低、环境污染小、可生产出化学法无法生产的产品3. 标志酶:指指分布干细胞内某个特定组分的酶4. 寡聚酶：有两个或两个以上亚基组成的酶，第三章1.固定化酶所谓固定化酶，是指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用1.与游离酶相比，固定化酶有哪些优缺点？（l）极易将固定化酶与底物、产物分开；（2）可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；（3）在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；（4）酶反应过程能够加以严格控制；（5）产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；（6）较游离酶更适合于多酶反应；（7）可以增加产物的收率，提高产物的质量（8）酶的使用效率提高，成本降低。
2.选择固定化方法时要注意哪些基本原则？1）必须注意维持酶的催化活性及专一性，保持酶原有的专一性、高效催化能力和在常温常压下能起催化反应的特点2）固定化应该有利于生产自动化、连续化3）固定化酶应有最小的空间位阻4）酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能回收贮藏，利于反复使用5）固定化酶应有最大的稳定性，在制备固定化酶时，所选载体不与废物、产物或反应液发生化学反应6）固定化酶应易与产物分离7）固定化酶成本要低，应为廉价的、有利于推广的产品，以便于工业使用8）充分考虑到固定化酶制备过程和应用中的安全因素6.固定化方法有哪些？并简述各自的优缺点。
（1）非化学结合法①结晶法就是使酶结晶从而实现固定化的方法。
对于晶体来说，结晶的蛋白质既是载体也是催化剂。
酶工程复习资料
四、酶的活力测定 1）酶活力：是指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。在外界条件相同的情况下，反
应速度越大，意味着酶活力越高。 2）酶活力单位 酶活力的高低是以酶活力的单位数来表示的。 1961 年国际生物化学与分子生物学联合会规定：在特定条件下（温度可采用 25℃，pH
等条件均采用最适条件），每 1 分钟催化 1μmol 的底物转化为产物的酶量定义为 1 个酶活 力单位（IU）。
和 PH，使不同的酶和蛋白质分离的方法称为β分段盐析。
五、离心分离 1）离心分离：是借助于离心机旋转所产生的离心力，使不同大小和不同密度的物质分开
的技术。是最常用的一种方法。 在离心分离时，要根据预分离物质以及杂质的颗粒大小、密度及特性的不同，选择合适
的离心机、离心方法和离心条件。 2）离心条件的确定 离心力与转速的换算：
mS m
（注意虚线）
5）产物生成动力学（产酶动力学） 产酶速率与细胞比生长速率、细胞浓度以及细胞产酶模式有关。
RE
X——细胞生长速率
dE dt
X
α——与生长偶联的产酶比系数（IU/g）
β——非生长偶联的比产酶速率(IU/g•h)
E——发酵液中酶浓度（IU/L）。
判断产酶类型：
八、固定化微生物细胞发酵产酶 1）固定化细胞：又称为固定化活细胞或固定化增殖细胞，指采用各种方法固定在载体上，
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
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
方法 捣碎法 研磨法 匀浆法 温度差破碎法 压力差破碎法 超声波破碎法 有机溶剂： 甲苯、丙酮 丁醇、氯仿 表面活性剂： Triton、Tween 自溶法 外加酶制剂法
酶工程((复习资料)
第一章绪论一.1 酶的变性与失活失活作用：凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为酶的失活作用。
2 酶的回收率与纯化比3 酶的结合效率及酶活力回收率酶的结合效率又称酶的固定化率，是指酶与载体结合的百分率酶的结合效率=（加入的总酶活力-未结合的酶活力）/加入的总酶活力*100%酶活力回收率是指固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率酶活力回收率=固定化酶总活力/用于固定化的总酶活力*100%4 底物抑制及其产生的三个原因（1）、竟争性抑制某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合。
当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了（2）、非竟争性抑制酶可以同时与底物及抑制剂结合，但是，中间产物ESI不能进一步分解为产物，因此，酶的活性降低。
（3）、反竞争性抑制作用酶只有在与底物结合后，才能与抑制剂结合，引起酶活性下降。
二.1 什么是酶工程?酶工程(Enzyme Engineering))又称为酶技术，是指酶的生产与应用的技术过程。
是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合起来利用酶的催化作用进行物质转化的技术它是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学。
就酶工程本身的发展来说，包括下列主要内容：酶的产生、酶的制备、酶和细胞固定化、酶分子改造、有机介质中的酶反应、酶传感器、酶反应器、抗体酶、人工酶和模拟酶2 什么是酶的最适PH及其影响酶的反应机理在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH 为最适pH(optimum pH)。
a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象，使酶变性失活。
b.影响酶分子中某些基团的解离状态（活性中心的基团或维持构象的一些基团）c.影响底物分子的解离状态故酶反应一般在一定的缓冲液体系中进行3 简述酶活力的测定方法（要求：快速，两个阶段，四个步骤）要求：快速、简便、准确两个阶段：酶在一定条件下与底物反应一段时间然后再测定反应物中底物或产物的浓度变化量。
酶工程复习题
酶工程复习题第一章绪论填空：1.日本称为“酵素”的东西，中文称为酶，英文则为Enzyme，是德国科学家Kűhne于1878年首先使用的。
2.1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得脲酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。
他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3. 1982年，Thomas R.Cech等人发现四膜虫细胞的26S rRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme。
4. 1894年，高峰让吉（Takamin）用麸皮培养米曲霉制造淀粉酶作消化剂，开创了有目的的进行酶生产和应用的先例。
5. 1969年，日本的千畑一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸分离L-氨基酸。
6.1971年，第一届国际酶工程会议把酶的生产与应用确认为酶工程的核心内容。
7.根据分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶。
名词解释：酶：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
选择：1.酶工程是（C ）的技术过程A.利用酶的催化作用将底物转化为产物B.通过发酵生产和分离纯化获得所需酶C.酶的生产与应用D.酶在工业上大规模应用2.核酸类酶是（D ）A.催化RNA进行水解反应的一类酶B.催化RNA进行剪接反应的一类酶C.由RNA组成的一类酶D.分子中起催化作用的主要组分为RNA的一类酶第二章酶学基础填空：1.1961年国际酶学委员会（International Commission of Enzymes）根据酶所催化的反应类型和机理，把酶分成6大类：氧化还原酶Oxidoreductase；转移酶Transferase；水解酶hydrolase；裂合酶Lyase；异构酶Isomerase；合成酶Synthetase。
2.酶催化作用的特点：温和性、专一性、高效性、可调性.3.根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，可把抑制作用分为两大类：不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。
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系统 MBP • 二硫键形成蛋白 A(Disulfide bond formation
protein A) DsbA • 小泛素相关修饰物（ Small ubiquitin-related
modifier）表达系统 SUMO
His标签蛋白
酶分子定向进化的基本过程
去除负突变基因和中性突变基因
基因随机突变
糖化酶的测定方法有次碘酸钠法、SP法、 DU法、NPG法、DNS法
• 次碘酸钠法： 碘与NaOH作用能生成NaIO，在酸性条件下能 够氧化葡萄糖，未参与反应的NaIO可以转变为I2析出，用 Na2S2O3标准溶液滴定析出的I2，便可推导出经糖化酶催化所 生成的葡萄糖的含量。
• SP法（蓝一爱农法）：样品除去蛋白质后，在加热条件下， 直接滴定标定过的碱性酒石酸铜溶液，以次甲蓝作指示剂， 使样液中的还原糖与酒石酸钾钠铜反应，生成红色的氧化亚 铜沉淀，待二价铜全部被还原后，稍过量的还原糖把次甲基 蓝还原，溶液由蓝色变为无色，即为滴定终点。根据样液消 耗量可计算出还原糖含量。
• 产酶菌种的保藏 • 产酶菌种的退化 • 退化的防止措施 • 各种培养基的配制 • 产酶工艺条件及其控制
第四章 酶的提取与分离纯化
细胞破碎
动物、植物或微生物细胞
技 粗酶液的提取 术 路 酶的分离纯化 线 酶浓缩、结晶
发酵液
离心分离、过滤分离 、沉淀分离，层析分 离、萃取分离、电泳 分离等
酶储存
第四章 酶的提取与分离纯化
核酸类酶的分类
R酶
自我剪切酶
分子内催化 R酶
分子间催化 R酶
自我剪接酶
RNA剪切酶 DNA剪切酶 多肽剪切酶 多糖剪接酶 多功能R酶
冠以“self”
字样
Ⅰ型IVS的R酶 Ⅱ型IVS的R酶
Ⅰ型IVS的R酶 Ⅱ型IVS的R酶
与四膜虫rRNA前体的间隔系列（ IVS）的结构相似
与细胞核mRNA前体的IVS的结构 相似
新型固定化方法
定向固定化
利用酶和它的抗体之间的亲和性 通过酶分子上的糖基部分进行固定化 用分子生物学的手段使酶固定化
PCR
表达
固定
聚砜载体
共固定化
新型固定化方法
• 将不同的酶同时固定于同一载体内形成 共固定化系统的一种技术，综合了混合 发酵和固定化技术的优点。
亲和固定化
新型固定化方法
• 重组蛋白质的末端可带上组氨酸残基尾巴，利用寡聚组氨 酸与金属镍的特异性结合，在不需要金属螯合剂的情况下
基因家族重排技 从基因家族的若干同源基因出发，经
术
过酶切，不加引物的PCR扩增，使碱
基序列重新排布而引起基因突变
几种常用定向进化方法优缺点对比
突变技术
易错PCR DNA改组 RPR StEP RACHITT
缺点 仅限于1kp以下的片段 亲本要求较高同源性
需随机引物，扩增片段有局限性
容易产生移码突变而降低酶活性
提取 沉淀分离 离心分离 过滤与膜分离
层析分离 电泳分离 萃取分离 结晶 浓缩与干燥
影响迁移速度因素
• 物质带电性质 • 颗粒大小
物质的角度
• 颗粒形状
• 电场强度 电场强度大，则电泳速度快
• 溶液pH 颗粒分子的解离程度、颗粒所带静电 荷
• 溶液的离子强度 0.02—0.2mol/L
• 电渗 溶液相对于固体支持物的相对移动
分离依据和操作要点
纸电泳 薄层电泳 薄膜电泳 凝胶电泳 自由电泳 等电聚焦电泳
• 谷胱甘肽-S-转移酶（ glutathione-S-transferase） 表达系统 GST
• 硫氧还蛋白（ thioredoxin）表达系统 Trx • 麦芽糖结合蛋白(maltose-binding protein)表达
• DU法：美国 Miles 公司采用 Schoorl 法， 即以 4%淀粉为底物， pH4.2、 于 60℃反应 1h， 用 Schoorl 法测定所生成葡萄糖的 量， 1h 生成 1g 还原 以 糖的酶量定义为 1 个糖化酶活力单位 （DU）。
• NPG法（对硝基苯酚葡萄糖）：α-葡萄糖苷酶活力测定是 采用对-硝基苯酚-α-D-葡萄糖苷(pNPG)作反应底物；该底物 是无色的。经α-葡萄糖苷酶水解α-1，4-葡萄糖苷键后可以 释放出对—硝基苯酚(pNP)，在碱性条件下是黄色的，因此 可以通过测定410nm处的吸光度增加值计算酶活力。
沉淀
交联
交联重组枯草杆菌纤溶酶制备成聚集体，结果表明在 对耐热性、稳定性及对抗血清蛋白水解酶能力的研究 中，交联酶聚集体均显示比游离酶有更高的稳定性
新型固定化方法
• 定向固定化
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，这样有利于底物进入酶的活性位点， 显著提高固定化酶的活性。
优点
固定化酶的优缺点
缺点
固定化酶的性质变化
酶活力的变化 酶稳定性的变化 最适温度的变化 最适pH的变化 米氏常数(K酶的活力 蛋白质含量测定 操作半衰期 酶结合效率 活力回收率 相对活力
新型固定化方法
• 交联酶聚集体
属于无载体固定化酶范畴，是采用物理方法使酶分子 聚集、再经交联剂交联而成。 优点：操作简便，成本低廉，无需其它载体，获得固 定化酶稳定性好、单位体积活力大、空间效率高。
• 改良Lowry法
• 蛋白质分子中所含肽键在碱性条件下与铜络合生成复合物产生 紫红色化合物（双缩脲反应），同时使肽链展开，蛋白质中半 胱氨酸、络氨酸、色氨酸和组氨酸均能使钨酸、钼酸同时失去 1个，2个或者3个氧原子，还原成多种还原型的混合酸，并且 有特殊的蓝颜色（最大吸收峰波长为745～750nm,）其蓝色深 浅与蛋白质含量在一定范围内成正比，由此可测出样品中蛋白 质的含量。同时蛋白质肽键发生烯醇化反应能使钼离子在 pH10时螯合在肽结构中，形成复合物，从而使电子转移到混 合酸的显色剂上，大大增加了酚试剂对蛋白质的敏感性。
酶工程 ——总复习
第一章 绪论
酶 ------ 具有生物催化功能的生物大分子。 蛋白类酶 核酸类酶
第一节 酶的分类与命名
蛋白类酶
氧化还原酶 AH2+B===A+BH2
转移酶
AB+C===A+BC
水解酶
AB+H2O===AOH+BH
裂合酶
AB===A+B
异构酶
A====B
连接酶或合成酶 A+B+ATP===AB+ADP+Pi 例如：EC 1.1.3.4 葡萄糖氧化酶
• DNS法：利用碱性条件下，二硝基水杨酸（DNS）与还原 糖发生氧化还原反应，生成3-氨基-5-硝基水杨酸，该产物 在煮沸条件下显棕红色，且在一定浓度范围内颜色深浅与
还原糖含量成比例关系的原理，用比色法测定还原糖含量 的。
RNA聚合酶
• 催化转录的RNA聚合酶是一种由多个蛋白亚基组成的复合 酶。如大肠杆菌的 RNA聚合酶有五个亚基组成，含有α，β， β’，σ等4种不同的多肽，其中α为两个分子，所以全酶 （holoenzyme）的组成是α2ββ’σ。σ亚基与RNA聚合酶的 四聚体核心（α2ββ’）的形成有关；只与RNA转录的起始 有关，与链的延伸没有关系，一旦转录开始，σ因子就被 释放，而链的延伸则由四聚体核心酶（core enzyme）催化。 所以，σ因子的作用就是识别转录的起始位置，并使RNA聚 合酶结合在启动子部位。
• 双缩脲(Biuret)法测定蛋白质含量
• 在碱性溶液中，双缩脲(H2N-CO-NH-CO-NH2)与二价铜 离子作用形成紫红色的络合物，这一反应称双缩脲反 应。凡分子中含二个或二个以上酰胺基(—CO-NH2)， 或与此相似的基团[如—CH2-NH2，—CS-NH2，
—C(NH)NH2]的任何化合物，无论这类基团直接相连还 是通过一个碳或氮原子间接相连，均可发生上述反应。 蛋白质分子含有众多肽键(—CO-NH—)，可发生双缩脲 反应，且呈色强度在一定浓度范围内与肽键数量即与蛋
白质含量成正比，可用比色法测定蛋白含量。测定范围 为1～10mg蛋白质。
• 紫外吸收法
• 蛋白质分子中，酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基的苯环含有 共轭双键，使蛋白质具有吸收紫外光的性质。吸收高峰在 280nm处，其吸光度（即光密度值）与蛋白质含量成正比。 此外，蛋白质溶液在238nm的光吸收值与肽键含量成正比。 利用一定波长下，蛋白质溶液的光吸收值与蛋白质浓度的正 比关系，可以进行蛋白质含量的测定。
一、固定化酶的优缺点 二、固定化酶的性质变化 三、固定化酶的评价指标
固定化酶的优缺点
优点：
多次使用 反应操作方式多样(分批、连续) 提高了酶的稳定性 纯化简单、提高产物质量 反应过程可以严格控制
较游离酶更适合于多酶反应
降低酶活力
大分子底物较困难 缺点： 首次投入成本高
多酶反应不及完整菌株
性固 质定 及化 其酶 评的 价特 指点 标、
• 高通量筛选技术
高通量筛选技术要求：通量大、效率高，在较短时间内简便的判断 出正突变基因，并易于排出那些无效的突变基因。
常用的方法为：平板法、荧光筛选法、噬菌 体表面展示法、细胞表面展示法
为什么进行酶的固定化？
酶的缺陷
➢ 稳定性差 ➢ 分离纯化困难 ➢ 回收困难
固定化酶的特点、性质及其 评价指标
核酸外切酶不完全切割会影响文 库质量，事前需获得单链DNA模 版和重组片段
• 定向选择环境条件的设定
在定向环境选择中，重组细胞培养的环境条件是根据定向进化的 目的要求而人工设定的，所设定的环境条件需要在每一次突变-筛选的 循环中加以调整，逐步向着进化的方向靠近，最终达到目的，获得人 们所需要的具有新催化特性的进化酶。