酶工程复习资料

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
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
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。请阐述如何从菌种、培养基、工艺等方面 对酶发酵工艺条件进行控制？ 答：活化了的细胞需在种子培养基中经过一级乃至数级的扩大培养，以获得足够数量的 优质细胞，种子扩大培养所使用的培养基和培养条件，应当适合细胞生长、繁殖的最适条 件。种子培养基中一般含有丰富的氮源，碳源可以相对较少一些，种子扩大培养时温度， pH 值、溶解氧等培养条件，应当尽量满足细胞的生长繁殖需要，使细胞生长得又快又好， 种子扩大培养的时间一般以培养到对数期为宜。需要采用孢子接种时，则要培养孢子至成 熟期才能发酵，接下一级种子或接入发酵罐的种子量一般以下一工序培养基总量的 1%~10%。 2、试论述常用的酶反应器的类型和特点？ 答：常用反应器的类型有：搅拌式反应器；特点：由反应器、搅拌罐和保温装置组成， 设备简单操作容易，酶与底物混合较均匀，传质阻力较小，反应比较完全，反应条件容易 控制。2、填充床式反应器；设备简单操作方便，单位体积反应床固定化酶的密度较大， 可以提高酶催化反应速度。3、流化床式反应器；具有混合均匀，传质传热效果好，温度 pH 值的调节比较容易，不易堵塞，对粘度较大反应液也可进行催化反应。4、鼓泡式反应 器；结构简单操作容易，剪切力小，混合效果好，传质传热率高，适合有气体参与的反应。 5、膜反应器；结构紧凑，集反应与分离一体，利于连续化生产，但是容易发生浓差极化 而引起莫孔阻塞，清洗比较困难。6、喷射式反应器；通入高压喷射蒸汽，实现酶与底物 的混合，进行高温短时催化反应，适用于某些耐高温酶的反应。 3、试论述酶分子修饰在酶学研究、医药和工业方面的应用？ 答：在酶学研究方面的应用：酶活性中心的研究、酶的空间结构研究、酶的作用机制研 究；在医药方面的应用：降低或者消除酶抗原性、增强医药用酶的稳定性。在工业方面 的应用：提高工业用酶活力、增强工业用酶稳定性、改变酶的动力学特性。 4、微生物酶生物合成的模式有哪四几种？并指出各自的特点？ 答：微生物没合成模式：一、固体培养发酵；设备简单操作方便，适用于各种培养和发 酵产酶劳动强度较大，原料利用率低，生产周期较长。二、深层液体发酵；机械化程度 较高，技术管理严格，酶的产率较高，质量较稳定，产品回收率高。三、固定化微生物 细胞发酵；细胞密度大，可提高产酶能力、发酵稳定性好，可以反复使用或连续使用较 长时间、细胞固定在载体上，流失较少，可以在高稀释率的条件下连续发酵，利于连续 化自动化生产、液体中含菌体较少， ，利于产品分离纯化，提高产品质量。四、固定化 微生物原生质体发酵；有利于物质透过细胞膜分泌到细胞外，可以使原来属于细胞内产 物的胞内酶分泌到细胞外， 不经过细胞破碎和提取工艺条件从发酵液中分离得到所需要 的发酵产物、使原来存在于细胞间质中的物质，游离到细胞外、稳定性较好，可以连续 或重复使用较长时间。 5、什么是固定化酶？固定化酶有哪些优点？请写出制备固定化酶的方法。 答：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶为固定化酶；优点是：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。制备方法有：吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法。 6、蛋白酶是一类在食品工业、轻工业、医药工业上应用非常广泛的酶，某工厂拟生产 该酶。 你是该厂技术人员， 请根据你学过的酶工程的知识， 指出该酶的生产方式有哪些，
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=3 3×1000=3000 答：每克酶制剂含的淀粉酶活力单位数为 3000 2、 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=Vd×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×n2r n=12000r/min r=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×n2r n=8000 r/min r=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=7000L N=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=30 30÷0.5=
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？
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
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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
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
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
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