第四章_动、植物细胞培养产酶
酶工程思考题(附答案)
酶工程思考题汇总第一章P251．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。
主要内容：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。
主要任务：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？专一性强（绝对专一性——钥匙学说、相对专一性——诱导契合学说）、催化效率高、作用条件温和3．简述影响酶催化作用的主要因素.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第二章P635．酶的生物合成有哪几种模式？生长偶联型（同步合成型、中期合成型）、部分生长偶联型（延续合成型）非生长偶联型（滞后合成型）7．提高酶产量的措施主要有哪些？a.添加诱导物（酶的作用底物、酶的催化反应物、作用底物的类似物）b.控制阻遏物的浓度c.添加表面活性剂d.添加产酶促进剂11．固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？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.适用于胞外酶等细胞产物的生产第三章P843．植物细胞培养产酶有何特点？1.提高产率2.缩短周期3.易于管理，减轻劳动强度4.提高产品质量5.其他4．简述植物细胞培养产酶的工艺过程。
外植体细胞的获取细胞培养分离纯化产物6．动物细胞培养过程中要注意控制哪些工艺条件？1.培养基的组成成分2.培养基的配制3.温度的控制4.ph的控制5.渗透压的控制6.溶解氧的控制第四章P1351．细胞破碎的方法主要有哪些？各有何特点？机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎（捣碎法，研磨法，匀浆法）物理破碎法：通过物理因素的作用（温度差破碎法，压力差破碎法，超声波破碎法）化学破碎法：通过化学试剂对细胞膜的作用（添加有机溶剂，添加表面活性剂）酶促破碎法：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（自溶法，外加酶制剂法）2．试述酶提取的主要方法。
动植物细胞培养产酶
理化性质
• 英文名：Paclitaxel, Taxol® or
Ph3
O C6H5
Ph2
C6H5 O N H
3' 2' 1'
18 12
AcO
11
10 9 17 2 16
O19
8 3
OH
6 5 20 O
O C6H5
OH
二、动物细胞培养产酶
动物细胞的特性 动物细胞培养特点与培养方式
动物细胞培养的工艺条件控制
动物细胞培养产酶的工艺过程
典型动物细胞培养产酶的工艺过程
2.1 动物细胞的特性
动物细胞的形态
A、贴壁依赖型
1、成纤维细胞（fibroblast 或mechanocyte type)
2、上皮细胞（epithilium cell)
缺点：1、合成过程烦琐复杂，几十步
2、费用高，化学试剂昂贵 3、总收率太低（2%）
• 半合成
以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获得 紫杉醇 新方法用10-DAT
优点：1、原料枝叶含量丰富、 提取相
对容易，充分利用再生资源 2、产率较高； 3、可以规模化制备； 4、获取紫杉醇构效关系信息，进 行结构改造; 缺点：合成过程相对复杂 （11步化学转化和7步分离）
3、游走细胞（wondering cell）
4、多形性细胞（polymorphic cell)
B、悬浮型或非贴壁依赖型
1、动物细胞的特性
动物细胞的特性
动物细胞没有细胞壁，适应环境能力差； 动物细胞的体积大，稍小于植物细胞； 大部分细胞具有群体效应、锚地依赖性、接触抑制 性；
名词解释
点。
（1）差速离心特点：用于分离大小和密度差异较大的颗粒。
（2）密度梯度离心特点：：
区带内的液相介质密度小于样品物质颗粒的密度。
适宜分离密度相近而大小不同的固相物质。
（3）等密度梯度离心特点：
介质的密度梯度范围包括所有待分离物质的密度。
适于分离沉降系数相近，但密度不同的物质。
5、酶的分离纯化过程中常用沉淀法的种类及原理。
第一章 绪论
1、 何谓酶工程，试述其主要内容和任务。 答：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。 酶的生产：微生物发酵产酶、动植物培养产酶、酶的提取和分离纯化 酶的改性：酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶的定向进化 酶的应用：通过酶的催化作用获得人们所需的酶，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。 酶工程的内容：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，酶分子的修饰，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。
第二章 酶的生物合成与发酵生产
1、提高酶的产量的措施。 （一）遗传控制 诱变育种 (1)使诱导型变为组成型——选育组成型突变株 (2)使阻遏型变为去阻遏型
选育营养缺陷型突变株 解除反馈阻遏
选育结构类似物抗性突变株 解除分解代谢物阻遏——选育抗分解代谢阻遏突变株 基因工程育种 改变细胞调节基因，使菌种由诱导型变为组成型。 增加结构基因的拷贝数，增加细胞专一性酶的生产。 （二）条件控制 （1）添加诱导物
缺点：只适合作用于小分子底物和产物的酶。 ④共价结合法：结合牢固，不易脱落，可连续使用较长的时间 载体活化操作复杂，对酶的活性有影响。 ⑤交联法：交联法制备的固定化酶或固定化菌体结合牢固，可以长时 间使用。交联法也用于含酶菌体或菌体碎片的固定化。 2、酶固定化后性质会发生什么变化？原因是什么？酶固定化后稳定性 提高中,包括哪几方面的稳定性？ （1）酶的活性 ：通常低于天然酶（有例外）。 （2）酶的稳定性 酶的耐热性、对变性剂、抑制剂、蛋白酶的抵抗力增加，固定化可以 增强贮存稳定性和操作稳定性。 可能的原因：①固定化增加了酶活性构象的牢固程度，可防止酶分子 伸展变形； ②抑制酶的自身降解。 ③固定化部分阻挡了外界不利因素对酶的侵袭。 包括：（一）酶的最适温度 最适温度与酶稳定性有关。 多数酶固定化后热稳定性上升，最适温度也上升（有例外）。 （二）酶的最适pH 带负电荷载体 ：最适pH 向碱性偏移。 带正电荷载体 ：最适pH 向酸性偏移 （三）酶的动力学特征 固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。 固定化载体与底物电荷相反,固定化酶的表观Km值降低。
酶工程各章试题
酶工程第一章测试试题卷一填空每空1分,共20分1.1878年,____首次将酵母中酒精发酵的物质称为酶.2.1913年,Michaelis 和Menten根据中间产物学说,推导出酶催化反应的基本动力学方程----米氏方程,可用公式表示为_______.3.1982年Thomas Cech等人发现四膜虫的rRNA可以在没有蛋白质存在的情况下自身催化切除内含子,完成加工过程.这一具有催化活性的RNA的发现改变了传统的酶的化学本质是____________的概念;4.对同一种酶可同时采用系统命名和_____命名两种方法.5.乳酸脱氢酶可标识为1.1.1,其中EC代表_________.6.催化L-谷氨酸 D—谷氨酸的酶属于________酶.7.核酸类酶的基本组成单位是_________.8.酶的有机辅助因子在催化过程中起_______________的作用.9.在酶的二级结构β—片状折叠中,________式结构更稳定.10.酶的绝对专一性又称为___________专一性.11.PH对酶的影响主要是影响到了氨基酸的________状态.12.在测酶活力时,为了使酶反应速度不受底物浓度底限制,反应系统应使用足够高的底物浓度,一般要求:__________.13.酶分离纯化整个工作包括三个基本环节:抽取纯化和________.14.工业应用的三大酶制剂是蛋白酶 ________和脂肪酶.15 核酸类酶催化反应的类型,可以将R-酶分为三类:剪切酶,剪接酶和________酶.16、具有不同分子形式但却催化相同反应的酶称为__________.17、每毫克蛋白或RNA中所具有的酶活力数称为酶的_______.用u/mg表示.18、酶制剂可分为液体酶制剂,固体酶制剂,纯酶制剂和_______酶制剂.二. 选择题每题2分,共10分1.谷氨酸脱氢酶可有以下四种底物,由Km推断它的最适底物是 .A. 谷氨酸Km=B. α-酮戊二酸Km=C. NAD氧化形 Km=D. NAD 还原形 Km=2. D EA B CF G图示抑制模式属于:A累积反馈抑制Ｂ无分支途径中酶活性反馈抑制C 顺序反馈抑制D 协调反馈抑制3．有两种蛋白酶样品,A样品32mg,酶活力单位数为样品52mg ,酶活力单位数为190U,则两样品纯度为:A A >B B. A < B C. A = B D. 不能断定.4．某酶四种底物的Km 如下,与酶亲和力最大的底物是:A ×10-2B × 10-1C ×10-2D ×10-65．从世界范围看,酶制剂在哪一行业中的应用占比例最高A 淀粉业B 乳制品C 洗涤剂业D 制酒业三. 名词解释每题3分,共12分1.调节酶2.别构效应3.固定化酶四. 判断题每题1分,共7分2.1/Km越大,酶与底物亲和力越大.3.酶的最适温度是一个固定不变的常数,其数值不受底物的种类.作用时间而改变.4.盐析法分离蛋白质时,应将溶液PH调至蛋白质等电点附近.5.酶浓度越高,酶结晶越大.6.调节酶就是别构酶.7.大肠杆菌丙酮酸脱氢酶是多酶复合体.五. 说明题共6分1.图示并说明竞争性抑制和非竞争性抑制的区别.6分六. 简答题共21分1.简介酶分子中氨基酸残基种类及作用.8分2请比较说明吸附层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析的原理.8分3、固定化酶的制备原则是什么5分酶工程第一章测试参考答案一填空每空1分,共18分1.库尼 =vmaxS/Km+S 3.酶是具有生物催化功能的蛋白质.4.习惯5.国际酶学委员会6.异构酶7.核糖核苷酸8.传递电子原子和基团的作用.9.反平行10.立体异构11.解离 12.S>5Km 13.制剂. 14淀粉酶 15多功能酶16同工酶 17酶的比活力.18固定化酶制剂二. 选择题每题3分,共15分. 4D三. 名词解释每题5分,共15分1.调节酶: 在代谢途径和物质转化体系中起调节作用的关键酶.2.别构效应:一种化合物与酶的活性中心以外的部位结合,引起酶的构象发生变化的现象.3.固定化酶:在一定空间内呈闭锁状态存在的酶,能连续地进行反应,反应后酶可以回收重复使用.四. 判断题每题2分,共14分1.正确2.错误3. 正确4. 错误5. 错误6. 正确7. 正确五、图示说明题共12分2.图示并说明竞争性抑制和非竞争性抑制的区别.6分竞争性抑制剂结构往往与正常底物非常相似,从而与底物竞争酶分子上同一个结合部位活性中心,阻止底物和酶的结合.因而酶不能与抑制剂和底物同时结合.ESI复合物缺乏反应活性基团不能继续分解成产物,形成死端复合物.图4分,解释2分不论底物分子是否与酶结合, 非竞争性抑制剂都能与酶分子结合产生死端复合物. 非竞争性抑制剂与活性中心以外的基团结合,其结构肯与底物分子毫无相关之处,两者没有竞争作用,但ESI不能进一步分解成产物. 图4分,解释2分七. 简答题共26分1.请比较说明吸附层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析分离酶的原理.16分1维持酶的催化活性和专一性.2应有利于生产自动化.连续化.3与载体牢固结合4载体不与底物.产物和反应物发生化学反应.5成本要低,利于工业使用.第二、三章酶的生物合成法生产测试题填空题1、SOD是_________酶,具有____________________的功效;2、依据在体外培养时对生长基质依赖性差异,动物细胞可分为两类：__________、______________;3、动物细胞培养的PH应控制在______________；温度控制在_______,允许波动_______;判断题谷草芽孢杆菌是应用最广泛的产酶微生物;√大多数产酶微生物采用淀粉或其水解产物为碳源,植物细胞一般以蔗糖为碳源;√植物细胞培养要求的氮源一般为有机氮源;×动物细胞培养主要用于各种功能蛋白质的生产;√动物细胞传代培养时可以用胃蛋白酶分散细胞;×简答题：1、固定化原生质体产酶有何特点2、植物细胞培养产酶的工艺流程3、酶的生物合成有哪几种模式各有何特点P36-384、影响酶生物合成的主要因素有哪些结合酶的生物合成模式,分析说明怎样提高产酶效率;P39答案：填空题1、抗辐射、抗氧化、抗衰老2、贴壁依赖型细胞,非贴壁依赖型细胞3、－微碱性,℃ ,允许波动范围在＋－℃简答题1、1、变胞内产物为胞外产物固定化黑曲霉原生质体生产葡萄糖氧化酶,使细胞内葡萄糖氧化酶的90％以上分泌到细胞外;2、提高产酶率固定化枯草芽孢杆菌原生质体生产碱性磷酸酶,使原来存在于细胞间质中的碱性磷酸酶全部分泌到发酵液中,产酶率提高36％;3、稳定性好4、易于分离纯化2、外植体诱导愈伤组织细胞培养分离纯化酶第四章酶的提取与分离纯化测试题填空题1、酶在结晶之前,酶液必须经过纯化达到一定的纯度;通常酶的纯度应当在_______以上,方能进行结晶;2、酶结晶的主要方法有：________、________、________、________;3、酶的剂型有：_____、______、________和固定化酶制剂；通常用作分析试剂或用作医疗药物的酶制剂要求是___________ ;4、注射用的医用酶应设法除去____________;判断题1、一般采用稀盐溶液进行酶的提取,盐的浓度一般控制在～ mol／L ;√2、常用硫酸铵盐析沉淀酶蛋白;√3、盐析沉淀酶蛋白时,溶液的pH值应调节到远离酶的等电点;×4、等电点结晶是通过缓慢改变浓酶液的pH值,使之逐渐远离酶的等电点,而使酶析出结晶的过程;×名词解释：1、选择性变性沉淀法2、酶的提取3、亲和层析简答题：1、酶的分离纯化工作的基本原则2、举例说明细胞破碎的几种方法及原理;3、稳定酶的方法有哪些答案：填空题1、50％;2、盐析结晶法、有机溶剂结晶法、透析平衡结晶法、等电点结晶法;3、固体酶制剂、液体酶制剂、纯酶制剂、固定化酶制剂；纯酶制剂;4、热源物质名词解释1、选择性变性沉淀法：选择一定的条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀,而不影响所需的酶,这种分离方法称为选择性变性沉淀法2、酶的提取是指在一定的条件下,用适当的溶剂处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂中的过程,也称为酶的抽提;3、亲和层析是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,使酶等生物分子分离纯化的技术;简答题1、1、防止酶变性失效凡用于预防蛋白质变性失效的方法与措施都应考虑用于酶的分离纯化;A、除少数例外外,所有操作都必须在低温条件下进行,特别是在有机溶剂存在的情况下更应小心;B、大多数酶在PH<4或PH>10的情况下稳定,应控制整个系统不要过酸、过碱,同时要避免在调整PH时局部过酸或过碱;C、重金属能使酶失效,有机溶剂能使酶变性,微生物污染以及蛋白酶的存在都能使酶分解破坏,所有这些都应周全考虑;可以加入蛋白酶抑止剂,杀菌剂,稳定蛋白质构象和酶活性的还原剂;2、酶活性测定贯串纯化过程的始终也就是说,从原理开始,整个过程的每一步都要进行比活力与总活力的检测与比较,以便知道每一步骤中可采用什么方法与什么条件,分别使酶的纯度提高了多少,回收了多少酶,从而决定其取舍;3、选择有效的纯化方法凡用于蛋白质纯化的一切方法同样适用于酶;应根据目的酶的物理、化学性质选取;4、原料来源要方便,成本要低1、添加底物、抑止剂和辅酶2、添加－SH保护剂如谷胱甘肽、二巯基乙醇3、低温0－4℃4、添加某些低分子无机离子 Ca2＋保护淀粉酶,Mn2+能稳定溶菌酶,CL－能稳定透明质酸酶等5、固体酶制剂稳定性高可保存数月或几年以上；热敏性酶多用冷冻干燥法,例如注射用酶等;6、固定化酶也是提高酶的稳定性的好方法;第四章酶的提取与分离纯化测试题填空题1、酶在结晶之前,酶液必须经过纯化达到一定的纯度;通常酶的纯度应当在_______以上,方能进行结晶;2、酶结晶的主要方法有：________、________、________、________;3、酶的剂型有：_____、______、________和固定化酶制剂；通常用作分析试剂或用作医疗药物的酶制剂要求是___________ ;4、注射用的医用酶应设法除去____________;判断题1、一般采用稀盐溶液进行酶的提取,盐的浓度一般控制在～ mol／L ;√2、常用硫酸铵盐析沉淀酶蛋白;√3、盐析沉淀酶蛋白时,溶液的pH值应调节到远离酶的等电点;×4、等电点结晶是通过缓慢改变浓酶液的pH值,使之逐渐远离酶的等电点,而使酶析出结晶的过程;×名词解释：1、选择性变性沉淀法2、酶的提取3、亲和层析简答题：1、酶的分离纯化工作的基本原则2、举例说明细胞破碎的几种方法及原理;3、稳定酶的方法有哪些答案：填空题1、50％;2、盐析结晶法、有机溶剂结晶法、透析平衡结晶法、等电点结晶法;3、固体酶制剂、液体酶制剂、纯酶制剂、固定化酶制剂；纯酶制剂;4、热源物质名词解释1、选择性变性沉淀法：选择一定的条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀,而不影响所需的酶,这种分离方法称为选择性变性沉淀法2、酶的提取是指在一定的条件下,用适当的溶剂处理含酶原料,使酶充分溶解到溶剂中的过程,也称为酶的抽提;3、亲和层析是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力,使酶等生物分子分离纯化的技术;简答题1、1、防止酶变性失效凡用于预防蛋白质变性失效的方法与措施都应考虑用于酶的分离纯化;A、除少数例外外,所有操作都必须在低温条件下进行,特别是在有机溶剂存在的情况下更应小心;B、大多数酶在PH<4或PH>10的情况下稳定,应控制整个系统不要过酸、过碱,同时要避免在调整PH时局部过酸或过碱;C、重金属能使酶失效,有机溶剂能使酶变性,微生物污染以及蛋白酶的存在都能使酶分解破坏,所有这些都应周全考虑;可以加入蛋白酶抑止剂,杀菌剂,稳定蛋白质构象和酶活性的还原剂;2、酶活性测定贯串纯化过程的始终也就是说,从原理开始,整个过程的每一步都要进行比活力与总活力的检测与比较,以便知道每一步骤中可采用什么方法与什么条件,分别使酶的纯度提高了多少,回收了多少酶,从而决定其取舍;3、选择有效的纯化方法凡用于蛋白质纯化的一切方法同样适用于酶;应根据目的酶的物理、化学性质选取;4、原料来源要方便,成本要低1、添加底物、抑止剂和辅酶2、添加－SH保护剂如谷胱甘肽、二巯基乙醇3、低温0－4℃4、添加某些低分子无机离子 Ca2＋保护淀粉酶,Mn2+能稳定溶菌酶,CL－能稳定透明质酸酶等5、固体酶制剂稳定性高可保存数月或几年以上；热敏性酶多用冷冻干燥法,例如注射用酶等;6、固定化酶也是提高酶的稳定性的好方法;第五章酶分子的修饰与应用测试题填空题1、酶分子修饰的意义是：_____________,______________,_________;名词解释1、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过程称为酶分子修饰;2、金属离子置换修饰3、酶分子的物理修饰简答题：1、什么是酶分子的侧链修饰酶分子侧链修饰有何意义2、请举例说明酶分子修饰的应用答案填空题：1、提高酶的活力；增强酶的稳定性；降低或消除酶的抗原性;名词解释1、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过程称为酶分子修饰;2、把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的功能和特性发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰;3、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;简答题1、采用一定的方法一般为化学法使酶的侧链基团发生改变,从而酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰;意义：1、通过酶分子侧链基团修饰,可以研究各种基团在酶分子中的作用及其对酶的结构、特性和功能的影响,并可以用于研究酶的活性中心的必须基团;如果某基团修饰后不引起酶活力的显着变化,则可以认为此基团属于非必须基团;2、通过酶分子侧链基团修饰,可以测定某一种基团在酶分子中的数量,例如,采用三硝基苯磺酸测定氨基的数量；用对汞苯甲酸测定巯基的数量；用碳二亚胺测定羧基的数量；用四唑重氮盐测定咪唑基的数量等;3、酶分子侧链基团修饰,在酶工程方面可以提高酶的活力、增加酶的稳定性、降低酶的抗原性,并且可以引起酶催化特性和催化功能的改变,以提高酶的使用价值;4、酶分子侧链基团修饰,还可以获得自然界原来不存在的新酶种,例如,某些抗体酶和人工改造的核酸类酶;第六章酶、细胞、原生质体固定化与应用测试题填空题1、固定化酶的制备方法主要有：______、_______、________、_________;2、交联法常用的双功能试剂是：_____________;判断题1、酶经固定化后,其作用的最适pH值往往会发生一些变化;√2、固定化酶的最适作用温度与游离酶相比没有变化;×3、一般来说,用带负电荷的载体制备的固定化酶,其最适pH值比游离酶的最适pH值为高即向碱性一侧移动；用带正电荷载体制备的固定化酶的最适pH值比游离酶的最适PH为低即向酸性一侧移动√4、一般说来,催化反应的产物为酸性时,固定化酶的最适pH值要比游高酶的最适PH低一些；产物为碱性时,固定化酶的最适pH值要比游离酶的最适pH值高一些;×5、固定化酶的底物特异性变化与底物分子量的大小有一定关系;√名词解释1、交联法2、载体活化3、固定化细胞;简答题1、什么是固定化酶有何显着优点2、请举例说明固定化酶、细胞、原生质体技术的应用答案填空题1、吸附法、包埋法、结合法、交联法和热处理法等;名词解释1、交联法：借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用,制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法;2、载体活化：要使载体与酶形成共价键对酶进行固定化,必须首先使载体活化,即借助于某种方法,在载体上引进一活泼基团;然后此活泼基团再与酶分子上的某一基团反应,形成共价键;3、固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞;简答题1、什么是固定化酶有何显着优点固定化酶是指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶;固定化酶既保持了酶的催化特性,又克服了游离酶的不足之处,具有增加稳定性、可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等显着优点;2、略第七章酶非水相催化测试题判断题1、有机溶剂往往会使酶变性失活,因此只有在水溶液中酶才有催化活性;2、在有机介质中,由于酶分子活性中心的结合部位与底物之间的结合状态发生某些变化,致使酶的底物特异性发生改变;3、许多酶在有机介质中的热稳定性比在水溶液中的热稳定性更好;4、目前世界上化学合成药物中的40％左右属于手性药物;在这些手性药物中,大多数仍然以外消旋体形式使用;5、常用的消炎解热镇痛药萘普生Neproxen的两种对映体中,S +-萘普生的疗效是R-－-萘普生疗效的28倍;6、镇静剂反应停的S-构型有镇静作用,R-构型也有镇静作用,但疗效甚微;7、一些消旋体药物可以在有机介质体系中用酶法进行拆分,获得单一对映体;名词解释1、酶的对映体选择性2、手性化合物第八章酶定向进化复习题一、填空题：酶基因随机突变的方法有：________、____________、_________;二、名词解释：酶定向进化易错PCR技术三、简答题：1．酶定向进化的特点2.酶随机突变的三种方法是什么请解释并比较分析;3.举例说明酶定向进化技术的应用;第九章酶反应器复习题P240复习题1、2、5第十章 1 酶在医药方面的应用测试题一、填空题1、指示肝功能异常的常用酶有：____、______、_______;2、_________酶可以检测癌细胞;3、治疗消化不良、食欲不振的酶有：______、______、________;4、具有抗癌作用的酶有：______、______、_______、__________;5、_________酶可以治疗各种出血;6、_____________酶可以治疗龋齿;7、___________酶可以溶血栓;8、____________酶可以治疗白血病;9、____________酶用于制造抗肿瘤人参皂苷;10、___________酶可用于制造人胰岛素;二、判断题1、乳酸脱氢酶广泛存在于各种组织以及红细胞中,在正常情况下,血清中乳酸脱氢酶的含量很低,但是在肝癌、急性肝炎、心肌梗塞等疾病的患者血清中,该酶活力显着升高;√2、蛋白酶可用于治疗多种疾病,是在临床上使用最早、用途最广的药用酶之一,它可作为消化剂、消炎剂并可用于治疗高血压;√三、请写出以下药品的酶法生产反应式6－氨基青霉烷酸6-APA多巴四、分析说明题1、请分析说明尿糖试纸检测尿糖的原理2、绘图并说明血液透析装置及装置中酶法除去尿素的原理;3、举两例分析说明酶在药物制造方面的应用价值;4、请分析说明溶菌酶的应用价值5、请分析说明SOD的应用价值答案填空题1、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、胆碱酯酶2、端粒酶3、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶4、L-精氨酸酶、L-组氨酸酶、L－蛋氨酸酶、谷氨酰胺酶5、凝血酶6、右旋糖酐酶7、溶纤酶8、L- 天冬酰胺酶9、β－D－葡萄糖苷酶 10、无色杆菌蛋白酶请写出以下药品的酶法生产反应式1、6－氨基青霉烷酸6-APA青霉素青霉素酰化酶 6－氨基青霉烷酸6-APA2、多巴酪氨酸β－酪氨酸酶多巴邻苯二酚＋丙酮酸＋氨β－酪氨酸酶多巴分析说明题4、溶菌酶主要从蛋清、植物和微生物中分离得到;作用机理：溶菌酶作用于细菌的细胞壁,可使病原菌、腐败性细菌等溶解消灭,对抗生素有耐药性的细菌同样起溶菌作用,具有显着疗效而对人体的副作用很小,是一种较为理想的药用酶;应用价值：临床上主要用于治疗各种炎症,溶菌酶与抗生素联合使用,可显着提高抗生素的疗效,常用于难治的感染病症的治疗；还可用于食品保鲜；在护肤品中添加可以消除皮肤表面黏附的细菌,起到杀菌消炎的作用;5、SOD即超氧化物歧化酶,具有抗氧化、抗衰老、抗辐射的功效,添加到护肤品中可以有效防治紫外线对人体的伤害,消除自由基的影响,减少色素沉着;在医疗领域,用于预防辐射损伤,治疗红斑狼疮,皮肌炎,结肠炎,氧中毒;第十章2 酶在食品方面的应用测试题填空题1、_______酶和__________酶可用于食品保鲜;2、______________酶可将蔗糖原料中的棉子糖分解成蔗糖与半乳糖,提高蔗糖的收得率;3、果胶酶pectinase是催化果胶质分解的一类酶的总称,主要包括______和___________;4、_________酶可用于呈味核苷酸的酶法生产;判断题1、糊精是淀粉低程度水解的产物,广泛应用于食品增稠剂、填充剂和吸收剂;√2、写出以下产品酶法生产的反应式1、L－氨基酸的生产2、低乳糖奶的生产3、L-苹果酸的生产4、天苯肽的酶法生产写出以下工艺过程酶法处理的反应式1、柑橘制品脱苦处理2、果蔬制品的脱色简答题1、请分析说明果葡糖浆生产的工艺流程及条件控制2、请分析说明右旋糖酐酶的应用价值3、请分析说明酶在啤酒发酵生产中的应用答案填空题1、葡萄糖氧化酶,溶菌酶2、蜜二糖酶α－半乳糖苷酶3、果胶酯酶PE,聚半乳糖醛酸酶PG4、5,磷酸二酯酶写出以下产品酶法生产的反应式1、L－氨基酸的生产N－酰基DL－氨基酸氨基酰化酶 L－氨基酸蛋白质蛋白酶 L－氨基酸延胡索酸＋氨天冬氨酸酶 L－天冬氨酸α－酮戊二酸＋NH3＋NADPH谷氨酸脱氢酶 L－谷氨酸+H2O＋NADP+a-酮戊二酸+L-氨基酸转氨酶 L-谷氨酸+α-酮酸2、低乳糖奶的生产乳糖乳糖酶β半乳糖苷酶半乳糖＋葡萄糖3、L-苹果酸的生产延胡索酸＋水延胡索酸酶 L－苹果酸4、天苯肽的酶法生产L-Asp +L-Phe-Ome嗜热菌蛋白酶L-Asp-L-Phe-OmeL-天冬氨酸 L-苯丙氨酸甲酯天苯肽写出以下工艺过程酶法处理的反应式1、柑橘制品脱苦处理柚苷柚配质－7－芸香糖苷柚苷酶β－鼠李糖苷酶鼠李糖＋无苦味的普鲁宁柚配质一7一葡萄糖苷2、果蔬制品的脱色花青素花青素酶β－葡萄糖和它的配基简答题1、请分析说明果葡糖浆生产的工艺流程及条件控制工艺流程：淀粉浆a-淀粉酶,Ca2＋,80～90℃液化液糖化酶葡萄糖DE>96％层析去Ca2＋,pH值为6．5～7．0,加入0．01 mol／L的硫酸镁,在60～70℃的温度条件下,葡萄糖异构酶果葡糖浆;控制条件：1、钙离子对a-淀粉酶有保护作用,在淀粉液化时需要添加,但它对葡萄糖异构酶却有抑制作用,所以葡萄糖溶液需用层析等方法精制;2、控制PH3、控制温度葡萄糖转化为果糖的异构化反应是吸热反应;随着反应温度的升高,反应平衡向有利于生成糖的方向变化,异构化反应的温度越高,平衡时混合糖液中果糖的含量也越高;但当温度超过70℃时,葡萄糖异构酶容易变性失活,所以异构化反应的温度以60～70℃为宜;2、请分析说明右旋糖酐酶的应用价值制糖设备中存在大分子黏性葡聚糖,堵塞管道,妨碍设备清洗及蔗糖的结晶;用右旋糖酐酶内切α－1,6－葡聚糖酶处理,可使右旋糖酐分解为异麦芽糖与异麦芽三糖,黏度迅速下降;右旋糖酐酶还可用于防龋;3、请分析说明酶在啤酒发酵生产中的应用在啤酒酿造过程中,制浆和调理两个阶段是要使用酶制剂的1、浸泡麦芽浆时,温度约65℃,有利于蛋白酶,β－葡聚糖酶,α－淀粉酶,发挥作用,使麦芽中的多糖及蛋百类物质降解为酵母可利用的合适的营养物质;2、加啤酒花前,煮沸麦芽汁使上述酶失活;在发酵完毕后,啤酒需要加一些酶处理,以使其口味和外观更易于为消费者接受;蛋白酶降解使啤酒混浊的蛋白质成分,防止啤酒的冷混浊,延长啤酒的储存期;糖化酶能够降解啤酒中的残留糊精,一方面保证了啤酒中最高的乙醇含量,另一方面不必添加浓糖液来增加啤酒的糖度;这种低糖度的啤酒糖尿病患者也可以饮用;第十章 3 酶在其他领域的应用测试题填空题1、造纸业的主要用酶有：___________和___________;2、________酶可以水解RNA,生产四种5,核苷酸;3、生丝脱胶和羊毛除垢可以用____________酶;4、利用__________酶检测有机磷农药污染5、利用_________酶的同工酶监测重金属污染6、通过___________监测大肠杆菌污染名词解释：酶标记免疫反应检测请分析说明蛋白酶在轻工、化工业中的应用;加酶洗涤剂应该满足什么条件加酶洗涤剂有何优势酶法检测必须具备什么条件答案填空题1、木质素酶,木聚糖酶2、5,-磷酸二酯酶3、蛋白酶4、胆碱酯酶5、乳酸脱氢酶6、β-葡聚糖苷酸酶名词解释：酶标记免疫反应检测是将酶的检测技术与免疫检测技术相结合,用于测定样品液中抗体。
酶工程教学大纲
《酶工程》课程教学大纲总学时数：30一、课程的地位、性质和任务酶工程（enzyme engneering）是生物技术专业的主干必修课，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的一门新的科学技术，在生物技术人才培养中处于至关重要的地位。
它涉及细胞工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程和化学工程等诸多学科，主要内容包括酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶和细胞固定化以及酶的分子工程。
学生通过酶工程的学习，能够掌握酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然酶、化学修饰酶、固定化酶的研究和应用，了解酶在各行各业中的最新发展及研究趋势。
二、课程教学的基本要求学生通过酶工程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，在一定生物反应装置中利用酶的催化性质的研究路线，掌握酶的生产与应用的基本理论、基本技术、酶的分离纯化、固定化酶以及酶的化学修饰的研究和应用，进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。
本课程理论课30学时，于本科三年级第二学期开设。
讲授方式：1．讲授2．利用CAI课件三、各章主要内容、学时分配及教学要求第一章绪论 2学时【单元目标】1．了解酶工程的研究意义；2．掌握酶工程的概念及研究内容。
【授课内容】一．酶与酶工程发展简史（一）酶学研究简史（二）酶工程研究简史二. 酶工程简介1.酶工程2.组成3.分类第二章微生物发酵产酶 4学时【单元目标】1.掌握酶生物合成的调节类型及调节机制2.了解产酶微生物的分离和选育方法3.了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同【授课内容】第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成（一）RNA的生物合成--转录(transcription) （二）蛋白质的生物合成--翻译(translation) 1．翻译2．翻译过程即蛋白质的合成过程二、酶生物合成的调节（一）基因调控理论（二）酶合成调节的类型1.诱导 (induction)2.阻遏 (repression)（三）酶合成的调节机制三、提高酶产量的策略（一）菌种选育1.诱变育种2.基因工程育种（二）条件控制第二节酶发酵动力学一、细胞生长动力学（Monod方程）二、产酶动力学(一) 酶生物合成的模式1.生长偶联型2.部分生长偶联型3.非生长偶联型(二) 产酶动力学第三节微生物发酵产酶一、产酶微生物的分离和选育二、微生物发酵产酶方法1.固体培养2.液体培养3.固定化细胞三、微生物酶的类型1.胞外酶2.胞内酶第三章动、植物细胞培养产酶2学时一、动植物细胞与微生物细胞主要特性差异二、植物细胞培养产酶1.植物细胞培养的特点、提取法缺点2.培养基特点3.培养方法4.培养条件的影响与控制5.植物细胞培养产酶实例三、动物细胞培养产酶1.动物细胞培养的特点2.培养基3.培养方法4.培养条件的影响与控制第四章酶的提取与分离纯化 12学时【单元目标】1．掌握酶分离纯化的常用方法及其原理2．掌握几种常用的电泳方法及操作步骤2．了解酶的纯化方案的设计【授课内容】第一节酶的分离4学时一、发酵液预处理(一)发酵液的相对纯化(二)发酵液的固液分离二、细胞破碎（一）细胞壁组成（二）细胞破碎的方法（三）细胞破碎确认三、酶的提取(extraction)（一）理想提取液具备的条件、目标原则（二）提取方法四、离心分离（一）基本原理（二）离心机的种类（三）常用离心方法1．差速离心2．密度梯度离心3. 等密度梯度离心又称沉降平衡离心（四）应用五、沉淀分离（根据溶解度的不同）（一）盐析沉淀法（改变离子强度）（二）有机溶剂沉淀（降低介电常数）（三）等电点沉淀(isoelectric precipitation) （四）有机聚合物沉淀法（五）选择性变性沉淀法六、萃取（extraction）分离（一）溶剂萃取法（二）双水相萃取技术（三）超临界流体萃取（四）反胶团萃取第二节酶的精制5学时一、膜分离技术（一）扩散膜分离（二）加压膜分离（三）电场膜分离二、层析法（一）吸附层析（adsorption chromatography）1.原理2.吸附剂3.洗脱剂4.应用（二）凝胶过滤层析)(gel filtration chromatography)1.基本原理2.凝胶的种类和性质3.操作4.应用（三）离子交换层析（ion exchange chromatography，IEC）1. 原理2. 阴离子交换剂分离蛋白质的过程3. 操作4. 应用- 制备纯化生物大分子（四）疏水层析（hydrophobic interaction）1、原理2. 吸附剂3. 操作4. 应用（五）亲和层析(affinity chromatography)1. 原理2. 基质的选择3. 配体的选择4. 偶联（亲和吸附剂的制备）5. 操作及应用(六) 高效（压）液相层析（HPLC：high performance（pressure）liquid chromatography)1. 基本原理2. 分类3. 色谱仪组成第三节电泳一、电泳的基本理论1. 原理2. 电泳的分类3. 电泳常用设备二、聚丙烯酰胺凝胶电泳1.原理2.分离效应三、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳1. 原理2. 操作四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )1. 原理2. 操作3. 应用第四节酶的浓缩、干燥与结晶2学时一、酶的浓缩(一)蒸发浓缩(二)超滤浓缩(三)吸水剂(四)反复冻融浓缩(五)沉淀法二、酶的干燥三、酶的结晶（一）结晶的条件（二）结晶的方法第五节纯化方案的设计与评价１学时一、纯化方案的设计（一）纯化方法的选择依据（二）纯化方法的排序二、纯化方案的评价（一）酶活力测定（二）蛋白质浓度测定（三）提纯倍数与回收率第五章酶分子的化学修饰 2学时【单元目标】1．掌握酶活性中心的概念及共性2．了解酶化学修饰的目的及原理3．了解酶化学修饰的种类及应用【授课内容】第一节酶的活性中心一、活性中心的概念二、活性中心的共性三、研究酶活性中心的方法1.物理学方法2.化学修饰法3.蛋白质工程第二节酶化学修饰及修饰目的一、酶化学修饰1.限制酶大规模应用的原因2.改变酶特性有两种主要的方法3.酶化学修饰的概念二、酶化学修饰的目的1.研究酶的结构与功能的关系2.人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用范围第三节酶化学修饰的原理一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第四节酶化学修饰的设计一、充分认识酶分子的特性二、修饰剂的选择三、反应条件的选择第五节酶化学修饰的种类及应用一、酶的表面化学修饰（一）大分子修饰（大分子结合修饰）1．定义2．修饰剂3．应用（二）小分子修饰（酶蛋白侧链基团修饰）1．定义2．侧链基团修饰剂3．几种重要的修饰反应（三）交联修饰（交联法）（四）固定化修饰（共价偶联法）二、酶分子内部修饰（一）蛋白主链修饰（肽链有限水解修饰）（二）氨基酸置换修饰（三）金属离子置换修饰第六章酶与细胞的固定化 2学时【单元目标】1．掌握固定化酶和固定化细胞的定义及特点2．了解固定化酶和固定化细胞的性质及应用【授课内容】第一节酶与细胞的固定化一、固定化酶和固定化细胞的定义及特点1.固定化酶 (immobilized enzyme)2.固定化细胞（immobilized cell）二、固定化方法（一）酶的固定化方法1.吸附法（adsorption）2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）3.交联法（crosslinking）4.包埋法(encapsulation)（二）各种固定化方法的优缺点比较（三）细胞的固定化方法1.固定化细胞的分类2.固定化方法（四）原生质体的固定化方法第二节固定化酶和固定化细胞的性质与表征一、固定化酶的性质二、固定化细胞的性质三、固定化酶（细胞）的评价指标第三节固定化酶与固定化细胞的应用一、在工业生产上的应用1．氨基酰化酶（Aminoacylase）2．葡萄糖异构酶二、固定化酶在医学上的应用1．消血栓2. 人工肾三、在分析检测中的应用1. 酶传感器1）酶传感器的原理2）酶传感器的应用2. 酶联免疫测定第七章酶反应器 2学时【单元目标】1．了解酶反应器的几种类型2．了解酶反应器的设计原理及操作【授课内容】第一节酶反应器的特点与类型一、酶反应器的类型（一）搅拌罐型（Stirred Tank Reacter, STR）（二）固定床型（也称填充床，Packed Bed Reactor, PBR ）（三）流化床型(Fludized Bed Reactor, FBR)（四）膜式反应器(Membrane Reactor)（五）鼓泡塔型反应器二、酶反应器的发展第二节酶反应器的设计与选择一、酶反应器的设计1.设计目的2.设计原理（依据）二、酶反应器的选择（一）酶的应用形式（二）底物的物理性质（三）反应操作要求（四）酶的稳定性（五）应用的可塑性及成本三、酶反应器的操作第八章酶的应用 4学时【单元目标】1．了解酶在医药方面的应用2．了解酶在食品方面的应用3．了解酶在化工方面的应用4. 了解酶在环境保护方面的应用5. 了解酶在生物技术领域的应用【授课内容】第一节酶在医药方面的应用第二节酶在食品方面的应用第三节酶在化工方面的应用第四节酶在环境保护方面的应用第五节酶在生物技术领域的应用四、使用教材与主要参考书目录1教材《酶工程》（第二版）作者：郭勇科学出版社 20042 主要参考书目郭勇现代生化技术，华南理工大学出版社， 1996郭勇酶的生产与应用，化学工业出版社个，2003罗贵民酶工程，化学工业出版社，2002张树政酶制剂工业，科学出版社，1984邹国林酶学，武汉大学出版社， 1997五、考核方法和成绩构成本课程为考试考核，包括两部分：期中及平时为30%，期末70%。
酶工程 1~10章题目及答案
第一章绪论试题精选一、名词解释1、酶2、酶工程3、核酸类酶4、蛋白类酶5、酶的生产6、酶的改性7、酶的应用8、酶的专一性9、酶的转换数二、填空题1、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_两大类。
2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是_核糖核酸，蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是_蛋白质_。
3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为_自我剪切酶_，_自我剪接酶_。
4、酶活力是_酶量_的量度指标，酶的比活力是_酶纯度_的量度指标，酶的转换数的主要组分是_酶催化效率_的度量指标。
5、非竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm_减小_，米氏常数Km__不变_。
三、选择题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3、RNA剪切酶是（B）。
A、催化其他RNA分子进行反应的酶B、催化其他RNA分子进行剪切反应的R酶C、催化本身RNA分子进行剪切反应的R酶D、催化本身RNA分子进行剪接反应的R酶4、酶的改性是指通过各种方法（A）的技术过程。
A、改进酶的催化特性B、改变酶的催化特性C、提高酶的催化效率D、提高酶的稳定性5、酶的转换数是指（C）。
A、酶催化底物转化成产物的数量B、每个酶分子催化底物转化为产物的分子数C、每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的分子数D、每摩尔酶催化底物转化为产物的摩尔数四、判断题（V）1、相同的酶在不同的pH条件下进行测定时，酶活力不同。
（V）2、竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm不变，米氏常数Km 增大。
（X）3、催化两个化合物缩成一个化合物的酶称为合成酶。
（X ）4、RNA剪切酶是催化RNA分子进行剪切反应的核酸类酶。
动植物细胞培养产酶
合成其所对应的酶；mRNA稳定性差的，就随着细胞生长进入
平衡期而停止酶的生物合成； 不受培养基中存在的某些物质阻遏的，可以伴随着细胞生长 而开始酶的合成；受到培养基中某些物质阻遏的，则要在细胞 生长一段时间甚至在平衡期后， 酶才开始合成并大量积累。
第三节 酶生物合成的模式
理想的酶合成模式
发酵产酶， 为了提高产酶率和缩短发酵周期，最理想的合 成模式应是延续合成型：在发酵过程中没有生长期和产酶期的 明显差别。细胞一开始生长就有酶产生，直至细胞生长进入平 衡期以后，酶还可以继续合成一段较长的时间。 对于其他合成模式的酶，可以通过基因工程\细胞工程等先 进技术,选育得到优良的菌株, 并通过工艺条件的优化控制, 使他 们的生物合成模式更加接近于延续合成型。
and
Monod的工作：
第三节 酶生物合成调节
第三节 酶生物合成调节
3、分解代谢物阻遏：
分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直 接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程 中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。
第三节 酶生物合成的模式
细胞在一定条件下培养生长， 其生长过程一般经历调整 期、生长期、平衡期和衰退期等4个阶段 。 把酶生物合成的模式分为4种类型。即同步合成型，延续 合成型，中期合成型和滞后合成型。
。 机与速度。
4.结构基因：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。
第三节 酶生物合成调节
2、原核生物酶合成调节的操纵子类型： （1）诱导 Induction 组成酶(constitutive enzymes)：细胞固有的酶类。 诱导酶(inducible enzymes：细胞为适应外来底物或其结构类似 物临时合成的一类酶。 。
酶工程：动植物细胞培养产酶
四、植物细胞培养产酶的工艺过程
以大蒜细胞培养生产超氧化物歧化酶（SOD）为例
SOD是生物体内清除超氧化物阴 离子自由基(O 2—)的重要金属酶 类。它和过氧化氢酶、过氧化物 酶一起构成了生物体内重要的酶 促反应防御体系，从而维护生物 体内细胞正常的生理代谢和生化 反应。衰老自由基学说认为衰老 源于机体正常代谢过程中产生过 量的自由基对机体损害的结果。 超氧化物歧化酶(SOD)作为能催化 超氧阴离子发生歧化反应的自由 基清除剂，具有延缓衰老的作用。
(2)大蒜悬浮细胞培养
将上述在半固体MS培养基上培养18d的愈 伤组织，在无菌条件下转入含有3mg/L 2,4-D 和 1.2mg/L 6-BA （苄基腺嘌呤） 的液体MS 培养基中，加入灭菌的玻璃珠，25℃， 600lux，12h/d光照条件下震荡培养18d，使 愈伤组织分散成为小细胞团或单细胞。 然后在无菌条件下，经过筛网将小细胞 团或单细胞转入含有3mg/L 2,4-D和1.2mg/L 6-BA 的液体MS培养基中，25℃,600lux， 12h/d光照条件下震荡培养18d。
二、动物细胞培养的特点
（1）主要用于生产各种功能蛋白质； （2）生长缓慢； （3）需加抗生素防污染； （4）细胞体积大，无细胞壁保护，对剪切力敏感； （5）具锚地依赖性，宜贴壁培养；部分用悬浮培养； （6）培养基成分复杂，反应过程成本高，产品价格贵 ；
二、植物细胞培养的特点
（1）提高产率
例如：紫草宁的生产， 发酵细胞中的紫草宁比 紫草根中高10倍。
紫草宁的结构
（2）缩短周期 发酵周期10～30天，种植周期几个月～几年。 （3）易于管理 减低劳动强度；不受地理环境和气候条件等影 响。 （4）提高产品质量 主要产物浓度高，易于分离纯化，减少环境中 各种有害物质污染和侵蚀。 （5）其它 设计植物细胞生物反应器和控制工艺条件时应 注意一些问题。
酶工程思考题汇总
酶工程思考题第一章绪论1、酶工程的主要任务是什么？2、简述酶工程的主要内容。
3、简述影响酶催化作用的因素。
4、简述酶活力测定步骤。
5、为什么要对酶的特性进行改良？如何改良？6、两大类酶分类与命名的基础是什么？分类与命名的原则是否相同？7、酶的比活力、酶的转换数与催化周期、酶结合效率与活力回收率、相对酶活力这些概念分别有什么作用？第二章微生物发酵产酶1、简述用于酶的生产的细胞应具备的条件。
2、原核生物酶生物合成调节控制模式的实质分别是什么？在酶的发酵生产中如何运用？3、在DNA分子中，与酶的生物合成有密切关系的基因是什么？它们有什么特点和作用？4、在酶的发酵生产中，为什么应尽量控制溶氧速度等于或稍高于耗氧速度？5、在酶的发酵生产中，如何提高酶产量？6、在酶的发酵生产中，为什么延续合成型是最理想的合成模式？对于其它合成模式的酶，如何使它们接近延续合成型？7、什么是生长和产酶动力学？二者的基本动力学方程是什么？8、绘出微生物发酵产酶的一般工艺流程图。
9、在碳源的选择和使用上，如何注意酶生物合成的调节作用？第三章动植物细胞培养产酶1、简述植物细胞的特性。
2、简述植物细胞培养的特点。
3、简述动物细胞的特性。
4、简述动物细胞培养的特点。
第四章酶的提取与分离纯化1、为什么要对细胞进行破碎？如何破碎？2、简述影响酶提的主要因素。
3、简述沉淀分离的主要方法和原理。
4、简述影响离心分离的主要因素。
5、简述层析分离的主要方法和原理。
6、在离子交换层析中，为什么要对离子交换剂进行处理？如何处理？7、在电泳分离中，颗粒的泳动速度受到哪些因素的影响？第五章酶分子修饰1、在限定位点进行修饰的方法有（）。
2、能探酶活性中心位置的方法有（）。
3、既是修饰方法，又是固定化方法有（）。
4、不改变酶的组成单位及其基团的修饰方法有（）。
5、采用定点突变技术的修饰方法有（）。
6、只适用于酶分子中含有金属离子的修饰方法有（）。
7、目前应用最广泛的修饰方法有（）。
酶工程第三章 动植物细胞培养产酶
制备微载体的材料主要有：
葡聚糖（DEAE—Sephadex A50及A25 ） 塑料 明胶 玻璃 纤维素
四、动物细胞培养的工艺条件及其控制
种质细胞：体细胞、杂交瘤细胞； 工艺过程：
胰蛋白酶
种质 细胞
悬浮 细胞
悬浮培 养或贴 壁培养
收集培 养液、 分离纯 化
（一）动物细胞培养基组成成分
生产组织纤溶酶原活化剂的工艺过程
１、人黑色素瘤细胞培养基；
２、人黑色素瘤细胞培养；
３、组织纤溶酶原激活剂的分离纯化。
动、植物细胞培养与微生物培养区别
动物细胞无细胞壁，且大多数哺乳动物细胞附着在固 体或半固体的表面才能生长；对营养要求严格，除氨 基酸、维生素、盐类、葡萄糖或半乳糖外，还需有血 清。动物细胞对环境敏感，包括pH、溶氧、温度、剪 切应力都比微生物有更严的要求，一般须严格的监测 和控制。 植物细胞对营养要求较动物细胞简单。但由于植物细 胞培养一般要求在高密度下才能得到一定浓度的培养 产物，以及植物细胞生长较微生物要缓慢，长时间的 培养对无菌要求及反应器的设计也提出特殊的要求。
1、氨基酸：各种必需氨基酸，谷氨酰胺等， 作为碳源和能源利用； 2、维生素：血清中，B族和维C； 3、无机盐：调节渗透压； 4、葡萄糖：作为碳源和能源； 5、激素：胰岛素、生长激素、氢化可的松； 6、生长因子：如表皮生长因子、神经生长 因子、成纤维细胞生长因子。
（二）动物细胞培养基的配制
首先配制各类母液，使用前混合过滤除菌， 使用时稀释至所需浓度； 各种动物培养基已商品化。
（六）溶解氧的控制
溶解氧的供给对动物细胞培养至关重要； 采用调节混合气体的量与比例的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节 动物细胞培养产酶
由于动物细胞体外培养具有明显的表达产物 的优点，为传统微生物发酵所无法取代，因此， 生物技术中许多有价值的生物制品，需要借助 于动物细胞培养而获得，这种需求极大地促进 了动物细胞培养技术的发展。
早在1907年，美国的Harrison在世界上首次将蛙的神经组织 在试管内培养成功，建立起动物组织体外培养的第一块基石。
动物细胞的体外培养的条件 动物细胞的体外培养，模拟体内的条件，
贴壁培养
• 滚瓶培养系统 系统结构简单、投资较少、技术成熟、
重现性好，现在仍然在使用该方法；劳 动强度大、细胞生长的表面积小、体积 产率较低。
贴壁培养
• 微载体系统
是由葡聚糖凝胶等聚合物制成直径为50-250微米、 与培养液的密度差不多的微球，动物细胞依附在微球 体的表面，通过连续搅拌悬浮于培养中，呈单层细胞 生长繁殖的培养系统。
1902年，德国植物学家G.Haberlandt就预言植物细 胞培养的可能性。
1937年前后，法国和美国科学家分别成功的进行了 胡萝卜和烟草的组织培养。
1966年Klein指出，能利用植物细胞培养物代替收 集或栽培植株来生产生化制品。
近年来通过植物细胞培养产酶的研究已经取得可喜进展
植物、动物、微生物细胞的特性比较
a.动物细胞无细胞壁，机械强度低，适应环境能力差； b.生长速度缓慢，易受微生物污染，培养时需要抗生素； c.大多数动物细胞需附着在固体或半固体的表面生长； d.对营养要求严格； e.大规模培养时，不可简单地套用微生物培养的经验。
动物细胞生长十分缓慢，并易为大多数微生物污 染物所破坏。支原体对动物细胞培养的威胁最大，因 为其感染力强且不易检出。
动物细胞培养的工艺过程如下：将种质细胞用胰 蛋白酶消化处理，分散成悬浮液细胞；再将悬浮液细 胞接入适宜的培养液中，在人工控制条件的反应器中 进行细胞悬浮液或贴壁培养；培养完成后，收集培养 液，分离纯化得到所需产物。
（一）、培养基
1.天然培养基 2.合成培养基 3.无血清培养基
天然培养基包括
体液 组织提取液 市售各种血清 水解乳蛋白 胶原 鸡血浆，鸡胚浸出液
为载体的比表面积大，单位体积培养液的细胞产 率高；由于微载体悬浮在培养液中，使其具有悬浮培 养的优点，即细胞生长环境均一、营养成分利用率高、 重现性好等。
固定化细胞培养
三、动物细胞培养的工艺条件及控制
动物细胞培养首先要准备好优质的种质细胞。用 于动物细胞培养的种质细胞主要有体细胞和杂交瘤细 胞两大类。体细胞的获得方法是从动物体内取出部分 组织，在一定条件下用胰蛋白酶消化处理，然后分离 得到；杂交瘤细胞则要首先分离肿瘤细胞核免疫淋巴 细胞，再在一定条件下将肿瘤细胞核免疫淋巴细胞进 行细胞融合，然后筛选得到。
一、动物细胞培养的特点 1.细胞生长速度慢（需添加抗生素） 2.细胞体积大，无细胞壁保护，对剪切力敏感 3.反应过程成本高，产品价格贵 4.细胞具有锚地依赖性 5.原代细胞一般繁殖50代
二、动物细胞培养方式
细胞培养是指离体细胞在无菌培养条件下的 分裂、生长，在整个培养过程中细胞不出现分化， 不再形成组织。
动物细胞培养：
• 悬浮培养方式
血液、淋巴组织的细胞、肿瘤细胞核杂交瘤细胞
• 贴壁培养方式
淋巴组织以外的组织、器官中的细胞
悬浮培养
• 优点：
具有细胞生长环境均一；培养基中溶解氧和 营养成分的利用率高；采样分析较准确且重现 性好。
• 缺点：
剪切力敏感；不能耐受强烈的搅拌和通风； 营养的要求复杂；大多数具有锚定依赖性动物 细胞，不能采用悬浮培养方式进行培养。
1950年前后，Enders及其同事发表了第一篇关于在培养细 胞中生长病毒的报告，开拓了以动物病毒为研究对象的新领域。
作为大规模细胞培养，Copsik等人成功的进行了有关仓鼠肾 细胞的悬浮培养。
随着基因工程技术的发展，人们逐渐认识到有许多基因产物 不能在原核细胞内表达，它们需要经过真核细胞所特有的翻译 后修饰，以及正确的切割、折叠后，才能形成与自然分子一样 的功能和抗原性。使得动物细胞一跃成为一种重要的宿主细胞， 用以生成多种生物制品等。这些采用大规模细胞培养技术生产 贵重药品在临床诊断、治疗和预防等方面都有重要意义。
细胞大小 /um 倍增时间/h
营养要求
200～300 ﹥12 简单
1～10
0.3-6 简单
10～100 ﹥15 复杂
光照要求 对剪切力
大多数要求 敏感
不要求 大多数不敏感
不要求 非常敏感
主要产物
色素、药物、 醇、有机酸、氨 疫苗、激素、 香精、酶等 基酸、抗生素、 单克隆抗体、
核苷酸、酶等 酶等
动物细胞培养与微生物培养8d的愈伤组织，在无 菌条件下转入含有3mg/L 2,4-D和 1.2mg/L 6-BA的液体 MS培养基中，加入灭菌的玻璃珠，25℃，600lux，12h/d 光照条件下震荡培养12d，使愈伤组织分散成为小细胞团或 单细胞。
然后在无菌条件下，经过筛网将小细胞团或单细胞转入含 有3mg/L 2,4-D和1.2mg/L 6-BA 的液体MS培养基中， 25℃,600lux，12h/d光照条件下震荡培养18d。
第四章 动、植物细胞培养产酶
动、植物细胞培养是通过特定技术获得优良 的动、植物细胞，在人工控制条件的反应器中 进行细胞培养，获得所需产物的过程。
与微生物细胞相比，动物细胞和植物细胞 具有各自不同的特性，需采用各自不同的 培养工艺。
动物细胞模式图
植物细胞结构
动物细胞
植物细胞
第一节 植物细胞培养产酶
细胞培养的目的及其在研究工作中意义： 目的是获得细胞产物 1.能长时间直接观察活细胞的形态结构和生命活动。 2.便于使用各种不同的研究技术对细胞进行研究。 3.易于附加物理、化学、生物药物等实验因素。 4.能同时提供大量生物性状相似的实验材料。
植物、动物、微生物细胞的特性比较
细胞种类 植物细胞 微生物细胞 动物细胞
四、植物细胞培养产酶实例 以大蒜细胞培养生产超氧化物歧化酶（SOD）为例
1.大蒜愈伤组织的诱导
选取结实、饱满、无病虫害的大蒜蒜瓣，去除外皮，先用 70%乙醇消毒20s，再用0.1%氯化汞消毒10min，然后无菌 水漂洗3次。 在无菌条件下，切成0.5cm3的小块，植入含有3mg/L 2,4-D 和1.2mg/L 6-BA 的半固体MS培养基中，在25℃，600lux， 12h/d光照条件下培养18d，诱导得到愈伤组织，每18天继代 一次。
B5L 100ml
MS2 10ml
B5M 10ml
MFe 10ml B5Fe 10ml
MB+ 10ml
B5V 10ml
5.7
5.5
• 培养基的配制
• 大量元素母液 • 微量元素母液 • 铁盐母液 • 微生物母液
三、工艺控制
• 温度的控制
一般控制在室温范围25℃.通常不低于20 ℃ ， 也不要高于25 ℃。
• 几种常见的植物细胞培养基
MS培养基：应用于植物细胞、组织和原生质体培养 B5培养基：双子叶植物特别是木本植物的组织细胞培养 White培养基：适用于生根培养 KM-8P培养基：原生质体培养
组分 碳源 大量元素 微量元素 铁盐 维生素 pH值
• MS和B5培养基
MS
B5
蔗糖30g
蔗糖20g
MS1 100ml
外植体首先要选择无病虫害、生长旺盛、生长有规 则的植株，如果植物细胞是用于生产次级代谢物，则 需从产生该次级代谢物的组织部位中切取一部分组织， 经过清洗，除去表面的灰尘污物。
植物细胞的获取
直接分离法 愈伤组织诱导法 原生质体再生法
直接分离法
机械捣碎法
是先叶片等外植体轻轻捣碎，然后通过过滤和离心分 离细胞 优点：细胞未经酶处理，不会伤害细胞；不需要经过质 壁分离，有利于进行生理和生化研究 缺点：受到机械的作用，细胞结构受到伤害
• 刺激剂的应用
刺激剂是可以促进植物细胞中的物质代谢朝着某 些代谢物生命的 方向进行，从而强化次级代谢物的生 物合成，提高某些次级代谢物的产率。
四、工艺流程
①外植体 ②细胞的获取 ③细胞培养 ④分离纯化 ⑤产物
外植体的选择与处理：
从植株取出，用于植物组织培养的植物组织（包括 根、茎、叶、芽、花、果实、种子等）的片段或小块。
合成培养基的主要成份有： 氨基酸、维生素、葡萄糖、无机盐、激素、
生长因子等
无血清培养基
目前，大多数动物细胞的体外培养，都不同程 度地依赖血清等天然培养基。无血清培养基的 研制是细胞工程中的一个重要课题。
小鼠组织块 ，用胰蛋白酶处理后变成单个细胞， 24h后（贴壁生长）的成纤维细胞
（二）、培养条件的影响与控制 1.温度：一般控制在36.5℃. 2.pH值：一般控制在7.0-7.6的微碱性范围内。 3.渗透压: 应与细胞内渗透压相同。 4.溶解氧：根据情况随时调节。
因此，大规模细胞培养成功的必要条件是要有一 个设备精良的细胞库。在细胞库中的冷冻细胞不受污 染。
动物细胞培养基的配方十分复杂，并且还需补充血清
原料的质量控制和培养基的生产是大规模细胞培养的主 要问题
因为血清来源困难，质量不稳定，残留血清给产物提纯 带来困难等
目前，利用动物细胞培养的方法生产的有用产品 a.疫苗 b.激素 c.多肽生长因子 d.酶 e.单克隆抗体 f.非抗体免疫调节剂
二、培养基
应用最广的是MS培养基和LS培养基
MS培养基是1962年由Murashinge和 Skoog为烟草细胞培养而设计的培养基。LS培 养基是在其基础上演变而来的。
• 培养基的特点
1、植物细胞的生长和代谢需要大量的无机盐 2、植物细胞需要多种维生素和植物生长激素 3、植物细胞要求的氮源一般为无机氮源 4、植物细胞一般以蔗糖为碳源。一般为2-5%