酶工程复习资料
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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。
酶工程复习资料一
酶工程复习资料一酶工程（Enzyme Engineering）是研究和应用酶的性质、结构和功能，以及改造和设计酶的方法和技术的学科。
它是生物工程的重要分支之一，与生物技术、食品工程、医药工程等领域密切相关。
本篇文档将为读者提供关于酶工程的基本概念、酶的结构与功能、酶的改造和设计等内容的复习资料。
一、酶工程的基本概念酶是生物体内的催化剂，能够在相对较低的温度和压力下加速化学反应速率。
酶工程是指利用化学和生物学的原理和方法，对酶进行改造和优化，使其在特定条件下具有更高的催化活性和稳定性。
酶工程的研究内容主要包括酶的筛选与鉴定、酶的改造与优化、酶的应用与产业化等方面。
二、酶的结构与功能酶是由蛋白质组成的，具有特定的空间结构和功能部位。
酶的空间结构由其氨基酸序列决定，而功能部位则与其所催化的反应类型相关。
酶通过与底物结合形成酶底物复合物，从而降低反应的活化能，加速反应的进行。
酶的催化活性受到pH、温度、离子浓度等环境因素的影响，最适条件下表现出最高的催化效率。
三、酶的改造与优化为了使酶具有更好的催化性能和稳定性，科学家们通过酶的改造与优化来实现这一目标。
常用的方法包括基因工程技术、蛋白工程技术、酶体外修饰等。
基因工程技术可以通过改变酶的基因序列来改变其氨基酸组成，进而改变酶的结构和功能。
蛋白工程技术则可以通过局部改变酶的氨基酸序列来提高酶的催化活性和稳定性。
酶体外修饰则是指在酶的外部添加辅助因子或改变环境条件来改善酶的催化效果。
四、酶的应用与产业化酶在生物技术、医药、食品、农业等领域具有广泛的应用前景。
在生物技术领域，酶被广泛应用于基因工程、蛋白质表达、酶联免疫法等技术中。
在医药领域，酶被应用于药物合成、药物代谢等方面。
在食品和农业领域，酶被应用于食品加工、酿酒、饲料添加等。
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）。
大学《酶工程》考试复习资料
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2.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
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。
酶工程期末复习材料
酶工程期末复习材料一.名词解释1.绝对专一性:一种酶只能催化一种底物进行一种反应,这种高度专一性称为绝对专一性。
2.相对专一性:一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应,这种专一性称为相对专一性。
3.酶的转换数:又称摩尔催化活性,就是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
4.催化周期:就是指酶进行一次催化所需的时间。
5.酶结合效率:又称酶的固定化率,就是指酶与载体结合的百分率。
6.酶活力回收率:就是指固定化酶的总活力与用于固定化酶的总酶活力的百分率7.沉淀分离:通过改变某些条件或添加某种物质,使酶的溶解度降低,而从溶液中沉淀析出,与其她溶质分离的技术过程。
8.盐溶:一般在低盐浓度下,蛋白质的溶解度随盐的浓度升高而增加,这种现象称为盐溶9.盐析:盐浓度升高到一定浓度后,蛋白质的溶解度又随盐浓度的升高而降低,结果使蛋白质沉淀析出,这种现象称为盐析。
10.差速离心:就是采用不同的离心速度与离心时间,使不同沉降速度的颗粒分批分离的方法。
11.密度梯度离心:就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得以分离的一种区带分离方法。
12.等密度梯度离心:当欲分离的不同密度范围处于离心介质的密度范围时,在离心力的作用下,不同浮力密度的颗粒或向下沉降,或向上漂浮,只要时间足够,就可以一直移动到与它们各自的浮力密度恰好相等的位置,形成区带,这种方法称为等密度梯度离心。
13.离子交换层析:利用离子交换剂上的可解离基团对各种离子的亲与力不同而达到分离目的的一种层析分离方法14.凝胶层析:又称凝胶过滤,分子排阻层析,分子筛层析等,就是指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分子质量不同达到物质分离的一种层析技术。
15.超临界萃取:又称超临界流体萃取,利用遇分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而达到分离的一种萃取技术。
16.超临界流体:当温度与压力超过其超临界点时,两相变为一相,这种状态下的流体称为超临界流体。
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一、名词解释：5T*21 Kcat：酶转换数。
又称分子活性或摩尔催化活性，表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心或每个分子酶所能转化的底物分子数，单位为min-，是酶催化效率的一个指标。
2溶解氧：溶解在培养基中的氧气，提供给在培养基中的产酶细胞使用。
3临界氧浓度：微生物对发酵液中溶解氧浓度的不影响其正常代谢的最低要求。
4氧载体：与水不互溶，对微生物无害，具有较高溶氧能力的有机物。
5通气量：单位时间内流经培养液的气体量6溶氧速率/传氧率：表示在单位时间内培养液溶氧浓度的改变耗氧速率：单位时间内细胞进行呼吸作用消耗的氧量7酶的化学修饰：在较温和的条件下，以可控制的方式使酶同某些化学试剂发生特异反应，从而引起单个氨基酸残基或其功能基团发生共价的化学改变。
8模拟酶/人工酶：根据酶作用的原理，模拟酶的活性中心及催化机理，用有机化学及生物学方法合成的具有专一催化功能的催化剂。
9肽酶：模拟天然酶的活性部位，人工合成的具有催化活性的多肽。
10抗体酶：具有催化功能的抗体分子。
11印记酶：利用分子印记技术（MIP，即制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程）制备的人工模拟酶。
12融合酶：将两个或多个酶分子组合在一起所形成的融合蛋白。
13 SDM：定点突变技术。
指在基因的特定位点引入突变，即通过取代、插入或删除已知DNA序列中特定的核苷酸序列来改变酶蛋白结构中某个或某些特定的氨基酸，以此来提高酶对底物的亲和力，增强酶的专一性等。
14酶分子的定向进化：属于蛋白质的非合理设计，它不需要事先了解酶的空间结构和催化机制，人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制，在体外改造酶基因，并定向选择出所需性质的突变酶。
15固定化酶：用物理或化学手段定位在限定的空间区域，并使其保持催化活性，可重复利用的酶16固定化酶的活力：是固定化酶催化某一特定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下它所催化的某一反应的反应初速度来表示。
固定化酶的比活：每克干固定化酶所具有的酶活力单位数。
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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
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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。
b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。
1.常用的固定化方法主要有哪些？吸附法2.包埋法3.结合法4.交联法5.热处理法2.何谓固定化酶？经过固定化以后，酶的特性有哪些改变？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。
改变有：稳定性：固相酶的稳定性比游离酶高，主要表现在：（1）热稳定性：固定化酶热稳定性较之天然酶提高。
2）对蛋白酶水解作用稳定性：固相酶比天然酶有更强的抵抗蛋白酶水解作用的能力。
（3）对变性试剂作用的稳定性：固相酶对各种蛋白变性剂的稳定性，一般都比天然酶强。
（4）保藏稳定性：固相酶比天然酶保存的时间更长。
最适温度：(1)固相酶的最适温度一般比天然酶高，个别会有所降低(2)同种酶，采用不同的方法或不同载体固定化后，其最适温度可能不同最适pH：酶经固定化后，其作用的最适pH常会发生偏移影响固定化酶最适PH的因素主要有两个。
(1)载体性质对最适pH影响：用带负电荷载体制备的固定化酶，最适pH比游离酶最适pH高。
用带正电荷载体制备的固定化酶，最适pH比游离酶最适pH低。
用不带电荷载体制备的固定化酶，最适pH一般不改变。
(2)产物性质对最适pH影响；若酶催化反应产物为酸性时，固定化酶最适pH比游离酶的最适pH要高。
若酶催化反应产物为碱性时，固定化酶最适pH比游离酶的最适PH要低。
若酶催化反应产物为中性时，固定化酶最适pH不变。
底物特异性：固定化酶底物特异性与游离酶相比，有一定变化，一般为：作用于小分子底物的酶类经固定化后，专一性基本不变。
而既可作用大分子也可作用小分子底物的酶类经固定化后专一性会发生变化。
3.举例说明固定化酶在工业上的应用？现已用于工业化生产的固定化酶主要有：(1)氨基酰化酶：这是世界上第一种工业化生产的固定化酶。
降低生产成本(2)葡萄糖异构酶：这是世界上生产规模最大的一种固定化酶。
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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。
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第一章绪论一，固定化酶的活力测定概念：在一定空间范围内起催化作用的酶叫固定化酶。
方法：1, 振荡测定法称取一定质量的固定化酶，放进一定形状一定大小的容器中，加入一定量的底物溶液，在特定的条件下，一边振荡发货搅拌，一边进行催化反应。
经过一定时间，取出一定量的反应液进行酶活力测定。
2，酶柱测定法将一定量的固定化酶装进具有很稳装置的反应柱中，在适宜的条件下让底物溶液以一定的流速流过酶柱，收集流出的反应液。
测定反应液中底物的消耗量或产物的生成量。
3，连续测定法利用连续分光光度法等测定方法可以对固定化酶反应液进行连续测定，从而测定固定化酶的酶活力。
4，比活力测定比活力=酶活力单位/cm2.5，酶结合效率(固定化率)=（加入的总酶活力-未结合的酶活力）/加入的总酶活力x100%.酶活力回收率=固定化酶总活力/用于固定化的总酶活力x100%。
6，相对酶活力具有相同酶蛋白（或酶RNA）量固定化酶活力与游离酶活力的比值。
二，酶的生产方法提取分离法生物合成法化学合成法。
三，酶工程发酵概况第二章微生物发酵产酶1，优良产酶微生物应当具备的条件a，酶的产量高b，产酶稳定性好c，容易培养和管理d，利于酶的分离纯化e，安全可靠无毒性。
2，微生物合成的调节原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节。
又叫基因的调节。
密切关系的4种基因为调节基因、启动基因、操纵基因、结构基因。
结构基因与多肽链有各自的对应关系。
操纵基因可以与调节基因产生的阻遏蛋白中的一种结构结合，从而操纵酶生物合成的时机和速度。
启动基因决定酶生物合成能否开始。
调节基因产生阻遏蛋白。
转录水平的调节有三种模式：分解代谢物阻遏作用——是指某些物质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作用、酶合成的诱导作用——加入某些物质能使酶的生物合成开始或加速进行的现象、酶合成的反馈阻遏作用——是指酶催化反映的产物或代谢途径末端产物使酶的生物合成受到阻遏的现象。
3，酶生物合成的模式同步和成型酶的生物合成与细胞生长同步进行。
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。
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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。
17、对映体选择性：又称为立体选择性或立体异构专一性，是酶在对成体外消旋化合物中，识别一种异构体的能力大小指标18、竞争性抑制：是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。
19、必需水：维持酶分子完整的空间构象所需的最低含水量。
20、溶解氧：指溶解在培养基中的氧气。
21、固定化原生质体：指固定在载体上并在一定空间范围内进行生命活动的原生质体。
22、酶合成的分解代谢物阻遏：是指某些物质分解代谢的产物阻遏某些生物合成的现象。
23、酶合成的诱导：加进某些物质，使酶的合成开始或加速的进行的现象。
24、酶工程：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
25、反胶束萃取：是利用反胶束将酶或蛋白质从混合液分离出来的一种分离纯化技术26、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而达到分离的一种萃取技术。
27、大分子结合修饰：采用水溶性大分子与酶的侧链基团结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而使酶的特性和功能发生改变的方法。
28、金属离子置换修饰：使酶分子中的一种金属离子之换成另一种金属离子，从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法。
29、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脱变基因的操作技术。
简答题1、简述影响固定化酶最适pH值的两个因素及其影响结果。
答：1、载体的带电性质，2、酶催化反应产物的性质。
2、非水介质催化包括哪几个反应体系。
答：1、有机介质中的酶催化，2、气相介质中的酶催化，3、离子液介质中的酶催化，4、超临界流体介质中的酶催化。
3、能用于酶发酵生产的细胞必须具备哪几个条件？答：1、酶的产量高，2、产酶稳定性好，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。
4、影响酶提取的主要因素有哪几个方面？答：温度、体积、提取液体积。
5、酶的生产方法有哪几种？各有哪些有优缺点？答：酶的生产方法有：提取分离法、化学合成法、生物合成法。
提取分离法，为了提高提取率和使酶变性的，应控制好温度、pH值、离子强度等，生物合成法具有提取生产周期短、酶的产率较高、不受生物资源、地理环境和气候条件等的显著影响。
化学合成法，要求单体达到很高的纯度，化学合成成本高，而且只能合成那些已经搞清楚化学结构的酶。
6、简述酶分子修饰的目的。
答：酶分子修饰的目的是：1、阐明金属离子对酶催化作用的影响，2、提高酶活力，3、增强酶的稳定性，4、改变酶的动力学特性。
7、水在有机相催化体系中的作用有哪些？答：有机介质中水的含量多少对酶的空间构象、催化活性、稳定性、催化反应速度等有密切关系，水还与酶催化作用的底物和反应产物的溶解度有关。
8、酶活性测定时，可采用哪些方法终止酶活性？答：可以改变温度、改变pH或加抑制剂。
9、影响酶催化作用的因素有哪些？答：底物浓度、温度、pH、酶浓度、抑制剂、激活剂。
10、以乳糖操纵子为例说明酶生物合成的诱导作用过程？答：当培养基中只有唯一的碳源乳糖时，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，从使它与操纵基因的结合力减弱阻遏蛋白不能与操纵基因结合，就是RNA聚合酶可以与启动基因结合，进行转录而合成结构基因所对应的酶。
11、简述利用离子交换层析分离纯化酶的基本原理？答：原理是：由于酶具有两性性质，所以可用阴阳离子交换剂，进行酶的分离纯化，在溶液的pH值大于等电点时，酶分子带负电，可用阴离子交换剂进行酶的分离纯化，当溶液的pH值小于等电点时，酶分子带正电，可用阳离子交换剂进行分离。
12、简述提高酶产量的措施及其依据？答：措施：首先要选育或选择优良的产酶细胞，保证正常的发酵工艺条件并根据需要和变化的情况及时加以调节控制，此外好可以添加诱导物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂、添加产酶促进剂。
13、酶催化作用的特点包括哪几个方面？答：专一性强，作用效率高，反应条件温和。
14、相对游离酶而言，固定化酶在工业上有哪些优越性？答：1,、没的稳定性增加，减少温度、pH值、有机溶剂和其他外界因素对酶活力的影响，可以较长期地保持较高的活力，2、固定化酶可以反复使用或连续使用较长时间，提高酶的利用价值，降低生产成本，3、固定化酶易于和产物分开，有利于产物的分离纯化，从而提高产品的质量。
15、在控制有机相酶催化反应时应注意从哪几个方面考虑？答：1、酶的选择，2、底物的选择和浓度的控制，3、有机溶剂的选择，4、水含量的控制，5、温度的控制，6、pH值的控制。
16、简述酶在环境保护方面的应用。
答：1、酶在环境检测方面的应用，2、酶在废水处理方面的应用，3、酶在可生物降解材料方面的应用。
17、什么是结晶？酶结晶的主要方法有哪些？答：溶质以晶体形式从溶液中析出的过程为结晶。
主要方法有：1、盐析结晶，2、透析平衡结晶，3、等电点结晶，4、有机溶剂结晶。
18．固定化细胞发酵有哪些优点？答：固定化细胞发酵的优点有：1、提高产酶率，2、可以反复使用或连续使用较长时间，3、基因工程菌的质粒稳定，不易丢失，4、发酵稳定性好，5、缩短发酵周期，提高设备利用率，6、产品容易分离纯化，7、适用于细胞外酶等细胞外产物的生产。
19．简述酶提取过程的注意事项。
答：在酶的提取过程中应注意控制温度、pH、提取液体积。
20．酶反应器有哪些类型？答：搅拌罐式反应器、填充床式反应器、流化床式反应器、鼓泡式反应器、膜反应器、喷射式反应器。
21、酶根据催化反应的类型来分可以分为哪六类？答：氧化还原酶、裂合酶、异构酶、合成酶、水解酶、转移酶。
22、什么是酶的半衰期，SOD在人体的半衰期只有6~30分钟，限制了它在人体的应用，请设计提高它的半衰期的方法。
答：酶的半衰期是指酶活力降低到原来的一半时所需的时间。
提高SOD半衰期的方法可以用大分子修饰法，来提高其稳定性，从而延长半衰期。
23、什么是金属离子置换修饰？请写出金属离子置换修饰过程的主要步骤。
答：将酶分子中的一种金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法。
主要步骤是：1、酶的分离纯化，2、除去原有的金属离子，3、加入置换的金属离子。
24．酶在疾病治疗方面用途广泛，请例举6种在疾病治疗方面的酶并说明用途。
答：1、淀粉酶；用途：治疗消化不良，食欲不振。
2、脂肪酶；治疗消化不良、食欲不振。
3、纤维素酶；治疗消化不良，食欲不振。
4、凝血酶；治疗各种出血病。
5、L-天冬酰胺酶；治疗白血病。
6、溶纤酶；治疗溶血栓。
计算题1、有1g 淀粉酶制剂，用水溶解成1000mL，从中取出1mL 测定淀粉酶活力，测知每5min 分解0.25 g淀粉，计算每克酶制剂所含的淀粉酶活力单位数？（酶活力单位的定义为：在最适条件下每小时分解1g 淀粉的酶量称为1个活力单位）。
解：0.25÷5／60=33×1000=3000答：每克酶制剂含的淀粉酶活力单位数为30002、产品日产量为6000L,单个反应器有效体积500L，底物在反应器中停留时间为8小时, 如果每个反应器可连续运转16小时，问至少需要多少反应器数目才能满足生产？解：N=V d×T／V0=6000／16×8÷500=6答：至少需要反应器数目为6个才能满足生产。
3、制备固定化酶时，所用酶液总活力为60单位。
取出固定化酶后，溶液中还剩余酶活18单位，求所使用载体的固定化效率？解：（60—18）÷60×100%=70%答：所使用的载体固定化的效率为70%。
4、超速离心时，当转速为12000r/min时，旋转半径为20 cm的质点所受到的相对离心力是多少？解：RCF=1.12×10-5×n2rn=12000r/minr=20cm将其代入公式可得RCF=5、制备固定化酶时，所用酶液总活力为40个单位。
取出固定化酶后，溶液中还剩余酶活18单位，求所使用载体的固定化效率。
解：（40—18）／40×100%=55%答6、当离心速度为8000r/min, 离心半径15cm, 求其相对离心力？解：RCF=1.12×10-5×n2rn=8000 r/minr=15cm将其代入公式可得RCF=7、分批发酵生产酶时，用2000升大小的发酵罐生产，装料量一般为70%，当发酵周期为24小时，要完成每天7吨发酵液的生产，需用多少个发酵罐进行生产。
(发酵液的密度按1g/mL 计)解：7吨=7000LN=Vd／V0×T／24=7000／2000×70%=5答：8、有0.5g淀粉酶，测定该酶20min 分解10 g淀粉，请计算该酶的比活力。
（酶活力单位的定义为：在最适条件下每小时分解1g 淀粉的酶量称为1个活力单位）解：10÷20／60=3030÷0.5=论述题1、在酶的发酵生产中，必须控制好各种工艺条件，并且在发酵过程中根据情况变化进行调节，以满足细胞生长、繁殖和产酶的需要。