酶工程 简答整理
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第一章1.简述酶与一般催化剂的共性以及作为生物催化剂的特点共同点：只能催化热力学所允许的的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡点：反应前后酶本身没有质和量的改变：很少量就能发挥较大的催化作用：其作用机理都在于降低了反应的活化能。
酶作为生物催化剂的特点：1.极高的催化率；2.高度专一性；3.酶活的可调节性；酶的不稳定性。
5.酶失活的因素和机理。
酶失活的因素主要包括物理因素，化学因素和生物因素物理因素1热失活：热失活是由于热伸展作用使酶的反应基团和疏水区域暴露，促使蛋白质聚合。
2冷冻和脱水：很多变构酶在温度降低是会产生构象变化。
在冷冻过程中，溶质（酶和盐）随着水分子的结晶而被浓缩，引起酶微环境中的pH和离子强度的剧烈改变，很容易引起蛋白质的酸变性。
3.辐射作用：电离辐射和非电离辐射都会导致多肽链的断裂和酶活性丧失。
4.机械力作用：化学因素1.极端pH：极端pH远离蛋白质的等电点，酶蛋白相同电荷间的静电斥力会导致蛋白肽链伸展，埋藏在酶蛋白内部非电离残基发生电离，启动改变。
交联或破坏氨基酸的化学反应，结果引起不可逆失活。
极端pH也容易导致蛋白质水解。
2.氧化作用：酶分子中所含的带芳香族侧链的氨基酸以及Met, Cys等，与活性氧有极高的反应性，极易受到氧化攻击。
3.聚合作用：加热或高浓度电介质课破坏蛋白质胶体溶液的稳定性，促使蛋白质结构发生改变，分子间聚合并沉淀。
4.表面活性剂和变性剂：表面活性剂主要改变酶分子正常的折叠，暴露酶分子疏水内核的疏水基团，使之变性；变性剂与酶分子结合，改变其稳定性，使之发生变性。
生物因素微生物或蛋白水解酶的作用使酶分子被水解。
6.简述酶活力测定方法的原理直接测定法：有些酶促反应进行一段时间后，酶底物或产物的变量可直接检测。
间接测定法：有些酶促反应的底物或产物不易直接检测，一次必须与特定的化学试剂反应，形成稳定的可检测物。
酶偶联测定法：与间接测定法相类似，只是使用一指示酶，使第一酶的产物在指示酶的作用下转变成可测定的新产物。
酶工程 简答整理
酶与一般催化剂的共同点是：只能催化热力学所允许的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡点；在化学反应的前后，酶本身没有质和量的改变；很少的量就能发挥较大的催化作用；其作用机理都在于降低了反应的活化能。
而酶作为生物催化剂，与一般催化剂相比又具有以下明显的特性：………p15 1．极高的催化效率。
一般而言，酶促反应速度比非催化反应高108～1020倍，比其他催化反应高107～1013倍。
2.高度的专一性。
酶对其所催化的底物和反应类型具有严格的选择性，一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，催化一定类型的化学反应，并生成一定的产物，这种现象称为酶的专一性或特异性。
3．酶活性的可调节性。
酶是细胞的组成成分，和体内其他物质一样，在不断地进行新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。
4．酶的不稳定性，要求温和的反应条件酶的本质是蛋白质，酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件。
因此强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线等任何使蛋白质变性的理化因素都可使酶的活性降低或丧失。
酶的可调节性包括哪几个方面………………………………………………p17 9（2+7）point~~酶的高效性有哪些机制？…………………………………………………p22-251.酶能降低反应的活化能，使得反应在较低的能量水平上进行，加速反应。
2.形成中间产物…………………………p223.酶作用高效率的机理酶如何发挥高效性？（l）邻近效应和定向效应（2）分子形变与诱导契合（3）酸碱催化（4）共价催化（5）金属离子的催化（6）活性中心的低介电性（7）协同催化（多元催化）酶分子的空间结构酶分子的空间结构即是维持酶活性中心所必需的构象。
酶分子的肽链以β折叠结构为主，折叠结构间以α螺旋及折叠肽链段相连。
β折叠为酶分子提供了坚固的结构基础，以保持酶分子呈球状或椭圆状。
在三级结构构建过程中，β折叠总是沿主肽链方向于右手扭曲，构成圆筒形或马鞍形的结构骨架。
酶工程简答
二简答题1、何为酶工程？试述其主要内容和任务。
P1答、酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程酶工程的内容：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。
酶工程的任务：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、何为酶微生物合成的诱导作用？利用操纵子学说简述其原理。
P30答、加入某些物质使酶生物合成开始或加速进行的现象，称之为诱导作用。
原理：加入与酶催化作用的底物或其类似物的诱导物，使其与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构发生改变，从而使其与操纵基因的结合力减弱，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，就使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。
3、何为酶生物合成的反馈阻遏作用？利用操纵子学说简述其原理。
P31又称产物阻遏作用，指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。
引起反馈阻遏作用的物质称为阻遏物，阻遏物一般是酶催化反应的产物或是代谢途径的末端产物。
原理：当环境中色氨酸浓度增加，阻遏物达到一定程度时，阻遏蛋白与阻遏物结合，使其结构发生改变，从而使阻遏蛋白与操纵基因的结合力增强。
阻遏蛋白与操纵基因结合，就排挤RNA聚合物与启动基因的结合，使转录无法进行，酶的生物合成因此受到阻遏。
4、何为分解代谢物阻遏作用？利用操纵子学说简述其原理。
P30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）生物合成的现象。
原理：某些物质经过分解放出能量，有一部分能量储存在ATP中。
ATP是由AMP和ADP 通过磷酸化作用产生的。
细胞内的A TP浓度增加，ADP浓度降低，存在于细胞内的cAMP 就通过磷酸二酯酶的作用水解生成AMP。
同时腺苷酸环化酶的活化受到抑制而使cAMP 的生成受阻，从而导致细胞内cAMP的浓度降低。
酶工程期末重点总结
酶工程期末重点总结一、酶工程概述酶工程是将酶应用于工业领域的一门科学，通过对酶的研究和改良，可以提高酶的稳定性、催化活力、选择性和产量，以满足工业生产的需求。
酶工程的应用范围广泛，涉及生物技术、医药化学、食品工程等多个领域。
二、酶的产生和分离纯化1. 酶的产生：酶可以通过天然微生物、重组DNA技术等方法进行生产。
天然微生物通过发酵过程产生酶，而重组DNA技术可以将特定基因导入到宿主微生物中，使其产生目标酶。
2. 酶的分离纯化：酶的分离纯化通常包括细胞破碎、组织液处理、沉淀和层析等步骤。
其中，层析是一种常用的分离纯化方法，包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。
三、酶的性质和特点1. 酶的性质：酶是一种特殊的蛋白质，具有催化作用。
酶的催化作用是高度选择性的，可以加速化学反应的速率并降低反应的能量活化值。
2. 酶的特点：酶具有高效、低成本、环境友好等特点。
由于酶具有高度选择性，因此可以在温和的条件下催化反应，减少能耗和废弃物产生。
四、酶的改良和优化酶的改良和优化是酶工程的核心内容之一，旨在提高酶的催化活力、选择性和稳定性，以满足工业生产的需求。
1. 酶的改造：通过理性设计和随机突变等手段，改变酶的氨基酸序列，以改善其性质。
常用的改造方法包括点突变、插入突变和删除突变等。
2. 酶的固定化：将酶固定在材料表面或载体上，增加酶的稳定性和重复使用性。
常用的固定化方法包括包埋法、凝胶包覆法和共价固定法等。
3. 酶的进化：通过模拟自然界的进化过程，通过多代选择和酶库筛选等方法，获得具有改良性质的酶。
进化方法包括DNA重组技术、DNA重组酶库和聚合酶链式反应等。
五、酶工程在工业中的应用酶工程在工业中的应用广泛，涉及到生物能源、纺织印染、制药等多个领域。
1. 生物能源：酶可以催化生物质转化为生物能源，如酶解纤维素制备生物乙醇。
2. 纺织印染：酶可以代替传统的化学处理方法，实现更加环保和高效的染色和整理。
3. 制药：酶可以用于合成药物和研发新药，如利用酶合成青霉素等抗生素。
酶工程习题(答案全)
第一章绪论一、名词解释1、酶: 是具有生物催化功能的生物大分子2、酶工程:酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
它是利用酶的催化作用进行物质转化的技术,是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合而形成的新技术，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3、核酸类酶：为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。
它可以催化本身RNA 剪切或剪接作用，还可以催化其他RNA，DNA多糖，酯类等分子进行反应4、蛋白类酶：为一类具有生物催化功能的蛋白质分子，它只能催化其他分子进行反应。
5、酶的生产:是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。
主要包括微生物发酵产酶，动植物培养产酶，酶提取和分离纯化等6、酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程,主要包括酶分子的修饰，酶固定化,酶非水相催化等7、酶的应用：是通过酶的催化作用获得人们所需要的物质或者不良物质的技术过程,主要包括酶反应器的选择和设计以及酶在各领域的应用等。
8、酶的专一性:又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即在一定条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。
亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应.9、酶的转换数：酶的转换数Kp。
又称为摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数二、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_________和____________两大类。
2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是__________,蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是________________.3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为________________，_________________。
4、酶活力是_______________的量度指标，酶的比活力是_______________的量度指标，酶的转换数的主要组分是________________的度量指标。
酶工程 重点整理总结
第一章绪论1、何为酶工程，试述其主要内容和任务。
答：（1）酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
（2）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。
（3）主要任务：经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方式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？答：（1）酶催化作用的专一性强（①绝对转移性：一种酶只能催化一种第五进行一种反应；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）；（2）酶催化作用的效率高（107~1013倍）；（3）酶催化作用条件温和。
3、简述影响酶催化作用的主要因素。
答：（1）底物浓度的影响：决定酶催化作用的主要因素。
酶催化反应速度随底物浓度增加现增加在逐步趋向平衡再反而下降。
（2）酶浓度的影响：底物浓度足够高的条件下，酶催化反应速度与酶浓度成正比。
（3）温度的影响：适宜温度范围内，酶能进行催化反应，最适温度条件下，酶的催化反应速度达到最大。
一般60°C以上易失活，5°C以下活性极低，Taq聚合酶95°C下仍稳定。
（4）PH的影响：适宜PH范围内，酶才能显示其催化活性，最适pH条件下，酶催化反应速度达到最大。
（5）抑制剂的影响：在抑制剂的影响下，酶的催化活性降低甚至丧失，从而影响酶的催化功能，有竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。
（6）激活剂的影响：在激活剂的作用下，酶的催化活性提高或者由无活性的酶生成有催化活性的酶。
如Ca、Mg、Co、Zn、Mn、等金属离子和Cl等无机负离子。
5、简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。
答：概念：在特定条件下（温度可采用25°C，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（IU）。
《酶工程》考试问答题总结(含答案)
《酶工程》考试问答题总结（含答案）1、利用微生物生产酶制剂的优点是什么？对产酶菌种的要求是什么？答：优点：1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变、可变。
2）微生物繁殖速度快，生产周期短，生产能力强，产酶量高。
3）易分离提取，特别是胞外酶。
4）原料来源广泛，价格便宜，生产成本低。
5）容易实现大规模机械化，自动化连续化工生产。
6）可利用生物工程新技术，选育新菌种，提高产酶量，增加酶种。
要求：1）不是致病菌，在系统发育上，最好与病原体无关。
在食品与医药方面注意安全性。
2）能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量子。
3）菌种遗传性要稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体，保证生产的稳定重要性。
4）最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离，回收率高。
2、酶分子修饰的原因、目的和基本原理是什么？主要的修饰方法是什么？答：原因：（1）活力问题：酶目前来源是生物材料，生物技术和产量有限，活力不高。
(2)稳定性问题：酶是蛋白质，一般不稳定，使酶制剂的生产，保存反应有很大不便和问题（3）具有抗原性：酶是高分子蛋白质，作为药物使用，在生物体中有抗原反应及被抗体代谢失效的危险。
（4）反应控制问题：实际反应中pH、温度等多种因素不易达到保持酶的最适合条件。
目的：提高酶活力；增强酶的稳定性；降低或是消除酶的抗原性，总之可以大大改善天然酶的不足之处，使其更适合于工业生产的应用要求。
3、酶活力测定需注意哪些问题？答：（1）测定的酶反应速度必须是初速度：一般指底物消耗量在5%以内或是食物形成占总产量的15%一下时的速度，只有初速度才与底物浓度成正比;(2)反应必定在酶最适合的反应条件下进行；（3）用反应速度对酶速度作图应将是一条通过原点的直线；（4）底物浓度，辅助因子浓度必定大于酶浓度；（5）测酶活力所用试剂中不应含有酶的抑制剂，激活剂。
4、简述酶提取的方法与过程。
答:1）方法：a 盐溶解提取 b 酸溶液提取 c 碱溶液提取 d 有机溶液提取。
酶工程复习整理
酶⼯程复习整理酶⼯程复习整理酶⼯程的概念：酶⼯程⼜称酶技术，是酶的⽣产与应⽤的技术过程，其主要任务是通过⼈⼯操作，获得⼈们所需的酶，并通过各种⽅法使酶发挥其催化功能。
酶⼯程的发展阶段：1.从动物、植物或微⽣物细胞和组织中提取酶，加以利⽤的阶段 2,发酵法⽣产，揭开近代酶⼯业的序幕。
酶催化作⽤的机制：邻近效应；底物与底物之间、酶的催化基团与底物之间结合于同⼀分⼦，从⽽使反应速率⼤⼤增加。
定向效应：酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取向产⽣的效应。
底物的形变(distortion)和诱导契合(induced fit)：酶中某些基团或离⼦可以使底物分⼦产⽣“电⼦张⼒”，底物分⼦发⽣形变，接近过渡态，降低了反应活化能。
酸碱催化(acid-base catalysis)：通过瞬时向反应物提供质⼦或从反应物接受质⼦以稳定过渡态，加速反应的⼀类催化机制。
共价催化(covalent catalysis)：⼜称亲核催化(nucleophilic catalysis)或亲电⼦催化(electrophonic catalysis)。
亲核催化剂(亲电⼦催化剂)能放出电⼦(汲取电⼦)并作⽤于底物的缺电⼦中⼼(负电中⼼)，迅速形成不稳定的共价中间复合物，降低反应活化能。
⾦属离⼦催化：（1）通过结合底物为反应定向；（2）通过可逆改变⾦属离⼦的氧化态调节氧化还原应；（3）通过静电稳定或屏蔽负电荷。
活性部位微环境的影响酶催化反应的特点a.催化剂的特性：⽤量少⽽催化效率⾼；不改变化学反应的平衡点；参与反应，但在反应前后本⾝⽆变化b.酶催化的特性：1.⾼效性（原因）a.酶可极⼤程度上降低反应所需的活化能b.酶催化是多种催化因素的协同作⽤（邻近效应、定向效应，扭曲变形和构象变化的催化效应，⼴义的酸碱催化、共价催化及酶活性中⼼微环境）2.专⼀性3.反应条件温和4.酶的活性是受调节控制的专⼀性的分类：绝对专⼀性结构专⼀性族的专⼀性酶的专⼀性键的专⼀性光学异构专⼀性⽴体化学专⼀性⼏何异构专⼀性光学异构专⼀性：当底物具有旋光异构体时，酶只能催化L型和D型两个对映体中的⼀个。
酶工程整理
1.酶工程：在一定的生物反应装置里，利用酶的催化作用将相应的原料转化为有关物质的技术。
2.蛋白质工程：是通过对蛋白质已知结构和功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改选，产生具有新的特性的蛋白质技术。
3.酶的改性：是指通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰，酶固定化，酶非水相催化和酶定向进化等。
4酶的生产:通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。
5.酶的应用:通过各种方法获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。
6.酶的提取：在一定条件下，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过程，也称酶的抽提。
7.有机溶剂沉淀法:利用酶与其他杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的某种有机溶剂使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法。
8.β分段盐析:在一定的盐和离子强度条件下(Ks为常数)，通过改变温度和pH值，使不同的酶或蛋白质分离的方法。
9.Ks分段盐析:在一定的温度和pH值条件下（β为常数），通常改变离子浓度，使不同的酶或蛋白质分离的方法。
10盐析沉淀法:简称盐析法，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。
反胶束:将表面活性分散于非极性溶剂中形成的纳米尺度的一种聚集体自我剪接酶:在一定条件下催化本身RNA分子同时进行剪切和连接反应的R酶。
吸附法:利用各种固体吸附剂，将细胞吸附在其表面而使细胞固定化的方法。
易错PCR：从酶的单一基因出发，在改变反应条件的情况下进行聚合酶链反应，使扩增得到的基因出现碱基配对错误，从而引起基因突变的技术过程。
DNA重排技术：又称为DNA改组技术，是从正突变基因文库得到的同源DNA，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术。
酶工程复习整理
固定化的方法有哪些
1．载体结合法：将酶结合于水不溶性载体的一种固定化方法。
根据结合的方式不同，又可分为物理吸附、离子结合和共价结合三种。
A．物理吸附：作用力：氢键、范德华力、疏水键等。吸附剂包括无机吸附剂（高岭土、皂土、硅酸、氧化铝等）和有机吸附剂（纤维素、胶原等）比较受重视。
b.序列随机机制：两种底物不按一定的顺序结合，产物的释放也是随机的。某些激酶例如肌酸激酶等就服从随机反应机理。
乒乓机制：酶首先和一个底物结合，释放出一个产物以后，再与另一个底物结合，并释放出产物，不形成三元配合物。转氨酶、某些黄素酶在内的许多酶都具乒乓反应机制
酶抑制作用的类型：
A.可逆抑制作用（reversible inhibition）：抑制剂与酶以非共价键结合，用透析、超滤或凝胶过滤等方法可以除去抑制剂，恢复酶活性。
几何异构专一性：酶能识别顺反异构体。
键专一性：酶只要求作用于一定的键，对键两端的基团无要求。
基团专一性(族专一性)：除了对键要求以外，还要求键一侧的基团为特定的基团。
绝对专一性：对唯一的底物催化唯一的反应。
酶活性中心的构成：
酶的活性中心(active center)：酶分子上与催化活性直接相关的少数氨基酸残基组成的催化区域。包括结合部位Binding site：酶分子中与底物结合的部位或区域（结合部位决定酶的专一性）以及活性中心－催化部位catalytic site：酶分子中促使底物发生化学变化的部位（催化部位决定酶所催化反应的性质。）
Kcat型不可逆抑制剂（自杀底物）：既能与活性中心结合，又能被活性中心催化反应，反应后在抑制剂分子上产生活性基团，再与活性中心的必需基团反应，产生共价修饰。专一性高
酶工程考试重点整理
第一章绪论：酶学（Enzymology）是研究酶的性质、酶的作用规律、酶的结构和功能、酶的生物学功能及酶的应用的科学。
酶工程(Enzyme engineering) 又称酶技术,是酶制剂的大批量生产和应用的技术。
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交叉科学技术。
生物催化剂（改变生化反应的速率，不改变反应的平衡点和性质以及反应方向，本身在反应前后也不发生变化的生物活性分子,外在因素），酶:酶是一种高效、高度专一、和生命活动密切相关的、蛋白质性质的生物催化剂(更高的催化效率,更高的反应专一性,温和的反应条件,具有调节能力,本质是蛋白质;)酶的本质（具有生物活性的蛋白质或RNA），第二章酶的分类和命名酶的分类（根据催化作用分为六大类:氧化还原酶类,转移酶类,水解酶类,裂合酶类,异构酶类,合成酶类）酶分子结构与功能：①酶的蛋白质本质为酶的催化活性提供了多种功能性残基。
②酶的一级结构一方面为酶准备了功能片段，另一方面又为酶形成特定的活性构象奠定基础。
③酶通过高级结构将相应的功能基团组织在酶分子的特定区域（如凹穴），形成活性中心；活性中心指直接参与和底物结合并参与催化底物转化的各有关氨基酸按特定构象分布组成的活性结构。
④活性中心的这种活性结构也要求活性中心以外的其他氨基酸残基共同维系；这些残基被修饰、改变，或相互间连接被破坏，活性中心就会瓦解，酶失活。
活性中心（与催化作用直接相关的少数氨基酸残基组成的催化区域，具有严格保守性，构象依赖于酶分子空间结构的完整性，活性中心各基团的相对位置得以维持，就可以保证全酶的活力）结合部位(binding site)和催化部位(catalytic site)。
催化过程：酶和底物的结合；催化底物进行转化。
酶分子是在一级结构基础上，通过二、三级的折叠盘绕，形成了具有催化功能的特定活性构象结构域；酶分子是以这个活性构象结构域参与和底物结合，参与对底物进行催化，这个结构域就是“活性中心”第三章酶促反应动力学：比活力specific activity（每毫克蛋白里面所含有的酶活力单位数U/mg），活力（又叫酶活力单位，一个标准单位：在特定条件下，如25摄氏度，pH和底物浓度等其他条件都是最适条件时，一分钟能转化一微摩尔底物所需的酶量），Km，米氏常数，在特定的反应条件下，是个特征常数，描述酶反应性质，反应条件对酶反应速度的影响。
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。
酶工程简答
二简答题1、何为酶工程？试述其主要内容和任务。
P1答、酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程酶工程的内容：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。
酶工程的任务：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、何为酶微生物合成的诱导作用？利用操纵子学说简述其原理。
P30答、加入某些物质使酶生物合成开始或加速进行的现象，称之为诱导作用。
原理：加入与酶催化作用的底物或其类似物的诱导物，使其与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构发生改变，从而使其与操纵基因的结合力减弱，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，就使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。
3、何为酶生物合成的反馈阻遏作用？利用操纵子学说简述其原理。
P31又称产物阻遏作用，指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。
引起反馈阻遏作用的物质称为阻遏物，阻遏物一般是酶催化反应的产物或是代谢途径的末端产物。
原理：当环境中色氨酸浓度增加，阻遏物达到一定程度时，阻遏蛋白与阻遏物结合，使其结构发生改变，从而使阻遏蛋白与操纵基因的结合力增强。
阻遏蛋白与操纵基因结合，就排挤RNA聚合物与启动基因的结合，使转录无法进行，酶的生物合成因此受到阻遏。
4、何为分解代谢物阻遏作用？利用操纵子学说简述其原理。
P30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）生物合成的现象。
原理：某些物质经过分解放出能量，有一部分能量储存在ATP中。
ATP是由AMP和ADP 通过磷酸化作用产生的。
细胞内的A TP浓度增加，ADP浓度降低，存在于细胞内的cAMP 就通过磷酸二酯酶的作用水解生成AMP。
同时腺苷酸环化酶的活化受到抑制而使cAMP 的生成受阻，从而导致细胞内cAMP的浓度降低。
酶工程考试重点整理
标志酶:通常可以将只分布于细胞内某个特定组分的酶称为标志酶,可以将它作为细胞组分鉴别的依据,甚至可以判别组织或器官是否发生病变.必需水:在有机介质中,酶分子需要一层水化层以维持其完整的空间构象,一般将维持酶分子完整空间构象所必须的最低水含量称为必需水沉淀分离:是通过改变某些条件或添加某些物质,使酶的溶解度降低,从溶液中沉淀析出与其他溶质分离的技术过程超滤:需要增加流体的静压力,改变天然过程的方向,才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜,此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差差速离心:是指采用不同的离心速度和离心时间,使不同沉降速度的颗粒分批分离的方法非竞争性抑制:抑制剂与底物分别于酶分子上的不同点结合而引起酶活性降低的抑制作用反竞争性抑制:在底物与酶分子结合生成中间复合物后,抑制剂在于中间复合物结合而引起的抑制作用反渗透:是一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作,孔径范围在< 20Å;(由于分离的溶剂分子往往很小,不能忽略渗透压的作用,故而成为反渗透)反胶束：当体系中水浓度低于有机溶剂时,形成胶束的表面活性剂的极性端朝向胶束的中部,而非极性端则朝向胶束的外侧,水就被包在了胶束的内部,此时的胶束就叫反胶束固定化酶:与水不溶性载体结合,在一定的空间范围内起催化作用的酶.优点:纯化简单,提高产物质量,应用范围广,多次使用,可以装塔连续反应.缺点:首次投入成本高大分子底物较困难.方法:吸附法.包埋法(凝胶/半透膜包埋法).结合法(离子键/共价键结合法)交联法.热处理法。
影响固定化酶性质的因素:酶本身的变化.载体的影响.固定化方法的影响。
固定化酶活性损失的原因:酶本身的失活.酶从载体上脱落.载体的破碎或溶解。
固定化酶的性质:固定化对酶活性的影响.固定化对酶稳定性的影响.最适pH的变化.最适温度变化.底物特异性与游离酶不同.米氏常数Km的变化共阻遏物:酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使该酶的生物合成受阻.引起反馈阻遏的物质,称为共阻遏物竞争性抑制:指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起带的抑制作用,它与酶作用底物的结构相似,与酶分子结合以后,底物分子就不能与酶分子结合,从而对酶的催化到抑制作用金属离子置换修饰:把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的催化特性发生改变的修饰方法聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE):是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质的电泳方法PAGE应用广泛,可用于蛋白质.酶.核酸等生物分子的分离.定性.定量及少量的制备,还可测定分子量.等电点等酶工程:酶的生产.改性与应用技术过程酶活力:酶的催化能力,以酶促反应速度来衡量.测定条件:适宜的特定的反应条件,样品的适当处理,底物浓度足够大酶活力单位:指酶促反应在单位时间(s,min,h)内生成一定量(mg,μg,μmol)的产物或只记的分支结构可能消耗一定量的底物所需的酶量.酶活力测定方法如化学测定法,光学测定法,气体测定法等酶的抑制剂:能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质,在抑制剂作用下,酶的催化活性降低甚至丧失,从而影响没的催化功能,有可逆和不可逆抑制剂,酶的可逆抑制剂分为竞争性抑制,非竞争抑制,反竞争抑制酶的发酵生产:经过预先设计,通过人工操作,利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程,称为酶的发酵生产酶的提取:是指在一定的条件下,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.也称为酶的抽提酶的分离纯化:是采用各种生化分离技术,诸如:离心分离.过滤与膜分离.萃取分离.沉淀分离.层析分离.电泳分离.以及浓缩.结晶.干燥等,使酶与各种杂质分离,达到所需的纯度,以满足使用的要求酶反应器:酶和固定化酶在体外进行催化反应时,都必需在一定的反应容器中进行,以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度.用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器.酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置.它为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件,以便在酶的催化下,使底物(原料)最大限度地转化成产物.它处于酶催化应过程的中心地位,是连接原料和产物的桥梁.类别:分批搅拌反应器.连续流搅拌桶反应器.连续搅拌桶-超滤反应器.填充床反应器.循环反应器.流化床反应器酶传感器:是间接型传感器,它不是直接测定待测物质的浓度,而是利用酶的催化作用,在常温常压下将糖类.醇类.有机酸.氨基酸等生物分子氧化或分解,然后通过测定与反应有关的物质浓度,进而推出相应的生物物质浓度酶定向进化技术:是模拟自然进化过程,在体外进行基因的随机突变,建立突变基因库,通过人工控制条件的特殊环境,定向选择得到具有优良特性的酶的突变体的技术过程.它不需要是想了解酶的结构催化功能,作用机制等有关信息,应用面广,通过易错PCR,DNA重排,基因重排等技术,在体外人为的进行基因的随机突变,短时间内可以获得大量不同的突变基因,建立突变基因库,在人工控制条件的特殊环境下进行定向选择,进化方向明确,目的性强,酶的定向进化史一种快速有效的改进酶的催化特性的手段,通过每的定向进化,有可能获得具有优良特性的新酶分子酶分子修饰: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.即:在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团(物质),特别是具有生物相容性的物质,进行共价连接,从而改变酶的结构和性质.其生物学意义提高酶的活力;增强酶的稳定性;降低或消除酶的抗原性;研究和了解酶分子中主链.侧链.组成单位.金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响pH记忆:将酶分子从水溶液转移到有机溶剂中,酶能保持原有的离子化状态,此时的环境因素也不能改变酶分子的这种状态,或者说酶在缓冲液中所处的pH状态仍被保持在有机溶剂中的这种现象琼脂糖凝胶电泳:主要用于分离.鉴定核酸,如DNA鉴定,DNA限制性内切酶图谱制作等,为DNA分子及其片段分子量测定和DNA分子构象的分析提供了重要手段琼脂糖凝胶电泳的基本操作:1配制缓冲液贮备液２水平型琼脂糖凝胶制备3样品的制备与点样４电泳５染色６样品回收提取分离法:是采用各种提取.分离.纯化技术从动物.植物的组织.器官.细胞或微生物细胞中将酶提取出来,再进行分离纯化的技术过程修饰:将带有活化基团的大分子修饰剂与经过分离纯化的酶液,以一定的比例混合,在一定的温度.pH值等条件下反应一段时间,使修饰剂的活化基团与酶分子的某侧链基团以共价键结合,对酶分子进行修饰盐析沉淀法:在高浓度的中性盐存在下,蛋白质类酶在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程有机溶剂沉淀法:在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂,降低溶质的溶解度，使其沉淀析出酶分子修饰包括金属离子置换修饰.大分子结合修饰.侧链基团修饰.肽链有限水解修饰.核苷酸链有限水解修饰.氨基酸置换修饰.核苷酸置换修饰和酶分子的物理修饰修饰剂的选择:大分子结合修饰采用的修饰剂是水溶性大分子.例如,聚乙二醇(PEG).右旋糖酐.蔗糖聚合物(Ficoll).葡聚糖.环状糊精.肝素.羧甲基纤维素.聚氨基酸等.要根据酶分子的结构和修饰剂的特性选择适宜的水溶性大分子修饰剂的活化:作为修饰剂中含有的基团往往不能直接与酶分子的基团进行反应而结合在一起.在使用之前一般需要经过活化,然后才可以与酶分子的某侧链基团进行反应金属离子置换修饰过程和作用:过程:1酶的分离纯化2除去原有的金属离子3加入置换离子作用:1阐明金属离子对酶催化作用的影响2提高酶催化效率3增强酶稳定性4改变酶的动力学特性影响酶催化作用的因素:底物浓度.酶浓度.抑制剂.温度.PH.激活剂酶发酵生产常用的微生物有哪些?简介产酶性质枯草芽孢杆菌.大肠杆菌.黑曲霉.米曲霉.青霉.木霉.根霉.毛霉.链霉菌.啤酒酵母.假丝酵母.特点:1酶的产量高2用以培养和管理3产酶稳定性好4利于酶的分离纯化5安全可靠,无毒性简述发酵工艺条件是如何调节控制的细胞活化与扩大培养(活化:使用以前,必须接种于新鲜的斜面培养基上,在一定条件下进行培养,以恢复细胞的生命活动能力.扩大培养:增加发酵时的数量,经过一级至数级扩大培养.培养基称为种子培养基).培养基的配制(培养基:广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长繁殖,所需的一组营养物质和原料.同时培养基也为微生物培养提供除营养外的其它所必须的条件).pH值的调节控制(培养基中的pH值与微生物生命活动有着密切关系,各种微生物有其可以生长的和最适生长的pH范围).温度的调节控制(通常在生物学范围内每升高10℃,生长速度就加快一倍,所以温度直接影响酶反应,对于微生物来说,温度直接影响其生长和合成酶).溶解氧的调节控制(微生物对氧的需要不同,是由于依赖获得能量的代谢方面的差异).种龄与接种量(种子培养期应取菌种的对数生长期为宜,接种量的大小直接影响发酵周期)提高酶产量的措施有哪些首先要选育或选择使用优良的产酶细胞,打破酶合成调节限制的方法:1通过条件控制提高酶产量:添加诱导物.降低阻遏物浓度2通过基因突变提高酶产量:使诱导型变为组成型,使阻遏型变为去阻遏型3其它提高酶产量的方法:添加表面活性剂.添加产酶促进剂酶生物合成模式有哪些同步合成型:又称生长偶联型,是指酶合成与细胞生长同步进行,当细胞生长进入对数期时,酶也大量合成;当细胞进入稳定期时,酶的合成也停止.该类型酶的生物合成可以有其诱导生成,不受分解代谢物的阻遏和产物的反馈阻遏作用,mRNA很不稳定延续合成型:酶的合成伴随着细胞生长而开始，但在细胞生长进入稳定期后,酶的合成仍将延续较长一段时间.酶的生物合成可以受诱导物的诱导,不受分解代谢物阻遏,mRNA相当稳定中期合成型:酶的合成在细胞生长一段时间后才开始,而在细胞生长进入稳定期后,酶的合成也终止.酶的生物合成受到产物反馈阻遏作用或分解代谢物阻遏作用,mRNA稳定性较差滞后合成型:只有当细胞生长进入稳定期后才开始酶的合成并大量积累,主要受培养基中存在的阻遏物的阻遏作用,mRNA稳定性较好影响酶生物合成模式的因素主要是什么mRNA的稳定性和培养基中存在的阻遏物:mRNA稳定性高的,可以在细胞停止生长后继续合成相应的酶;mRNA稳定性差的,随着细胞生长停止而终止酶的合成;不受阻遏物阻遏的,可随着细胞生长而开始酶的合成;受阻遏物阻遏的,要在细胞生长一段时间或进入稳定期后解除阻遏,才能开始酶的合成简述固定化细胞发酵产酶的特点以及工艺条件的控制优点:提高产酶率;基因工程菌的质粒稳定,不易丢失;不溶于水,易于与产物分离纯化;可反复使用或连续使用较长时间;可连续化生产;发酵稳定性好;适用于胞外酶等胞外产物的生产;缩短发酵周期,提高设备利用率.缺点:固定化过程中往往会引起酶的失活工艺条件控制:固定化细胞的预培养(为了使固定化细胞生长良好,预培养应该采用适合细胞生长的生长培养基和工艺条件然后改换成适合产酶的发酵培养基和发酵工艺条件)溶解氧的供给(必须增加溶解氧的量才能满足细胞生长和产酶需要)温度的控制(一般培养液在进入反应器之前，必须预先调节至适应的温度)培养基组分的控制(固定化细胞好氧发酵过程中,溶解氧的供给时关键限制性因素,为了有利于氧的溶解和传递,培氧基的浓度不宜过高,特别是培养基的年度应尽量低一些好)细胞破碎法:机械法(捣碎.研磨.匀浆).物理法(温度差.压力差.超声波).化学法(添加有机溶剂.表面活性剂).酶促法(自溶法.外加酶制剂法)等酶的主要提取方法:盐溶液提取.酸溶液提取.碱溶液提取.有机溶剂提取影响提取的因素:温度.PH.提取液体积什么是沉淀分离？常用蛋白质沉淀方法有哪些沉淀分离是通过改变某些条件或添加某些物质,使酶的溶解度降低,从溶液中沉淀析出与其他溶质分离的技术过程.特点:操作简单.经济.浓缩倍数高.种类:盐析沉淀法.等电点沉淀法.有机溶剂沉淀法.复合沉淀法.选择性变性沉淀法等.缺点:针对复杂体系而言,分离度不高,选择性不强沉淀分离的一般操作步骤是什么在经过滤或离心后的样品中加入沉淀分离剂;沉淀物的陈化,促进晶体生长;离心或过滤,收集沉淀物盐析操作时常用的盐是什么通常采用中性盐,有硫酸铵,硫酸钠,硫酸钾,硫酸镁,氧化钠和磷酸钠等,其中硫酸铵最为常用,只是由于硫酸铵在水中的溶解度大而且温度系数小,不影响酶的活性,分力效果好,而且廉价易得然而用硫酸铵进行盐析是,缓冲能力较差，而且铵离子的存在会干扰蛋白质的测定,所以有时也用其他中性盐进行盐析影响盐析的主要因素有哪些质种类的影响:Ks和β值;溶质浓度的影响:蛋白质浓度大,盐的用量小,但共沉作用明显,分辨率低;蛋白质浓度小,盐的用量大,分辨率高;pH值:影响蛋白质表面净电荷的数量,通常调整体系pH值,使其在pI附近;盐析温度:大多数情况下,高盐浓度下,温度升高,其溶解度反而下降机溶剂沉淀法的原理是什么？影响有机溶剂沉淀的主要因素有哪些原理:1降低了溶质的介电常数,使溶质之间的静电引力增加,从而出现聚集现象,导致沉淀2由于有机溶剂的水合作用,降低了自由水的浓度,降低了亲水溶质表面水化层的厚度,降低了亲水性,导致脱水凝聚特点:分辨率高;溶剂容易分离,并可回收使用;产品洁净;容易使蛋白质等生物大分子失活;应注意在低温下操作;成本高影响因素:1温度:低温有利于防止溶质变性;有利于提高收率(溶解度下降)2搅拌速度:散热3溶液pH值:原则是避免目标蛋白与杂质带有相反的电荷,防止共沉现象4（pI）；离子强度:离子强度低有利于沉淀,0.01~0.05mol/L;5样品浓度:0.5~2%稀:溶剂用量大,回收率低,但共沉淀作用小,浓:节省溶剂用量,共沉淀作用强,分辨率低6金属离子的助沉淀作用:Zn2+、Ca2+等电点沉淀的工作原理是什么蛋白质是两性电解质,当溶液pH值处于等电点时,分子表面净电荷为0,双电层和水化膜结构被破坏,由于分子间引力,形成蛋白质聚集体,进而产生沉淀分配层析原理:利用溶质在固定相和流动相之间的分配系数不同而分离的方法;要素:固定相.载体.流动相凝胶层析的原理和特点是什么在样品通过一定孔径的凝胶固定相时.由于流经体积的不同.使不同相对分子质量的组分得以分离.优点:操作简便,分离效果好.重复性高.回收率高.分离条件温和应用广泛/适用于生物大分子的初级分离.脱盐分辨率低亲和层析的原理和特点是什么亲和层析分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用.从而实现分离.吸附剂由载体和配位体组成.效率高:利用亲和层析可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性物质.分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物但通用性较差，洗脱条件苛刻吸附层析吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程.吸附过程通常包括:待分离料液与吸附剂混合.吸附质被吸附到吸附剂表面.料液流出.吸附质解吸回收等四个过程什么是萃取过程？常用萃取设备利用在两个互不相溶的液相中各种组分(包括目的产物)溶解度的不同,从而达到分离的目的.物理萃取;化学萃取设备:混合－沉降器;旋转圆筒萃取塔;离心萃取器;填充塔;喷雾塔;旋转圆盘塔液－液萃取从机理上分析可分为哪两类萃取机理来讲,液－液萃取可分为:利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力,分离过程纯属物理过程的物理萃取;溶剂首先有选择性地与溶质化合成络合,从而在两相中重新分配而达到分离目的的化学萃取何谓超临界流体萃取？其特点有哪些超临界流体:当一种流体处于其临界点的温度和压力之下,则称之为超临界流体.利用超临界流体的特殊性质,使其在超临界状态下,与待分离的物料接触,萃取出目的产物,然后通过降压或升温的方法,使萃取物得到分离优点:临界条件温和产;品分离简单;无毒.无害;不燃;无腐蚀性;价格便宜;缺点:设备投资大何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些利用物质在不相溶的两水相间分配系数差异进行萃取的方法;可以构成双水相的体系有:离子型高聚物－非离子型高聚物;PEG－DEXTRAN(-右旋糖；高聚物－相对低分子量化合物;PEG－硫酸铵反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理？反胶束的优点表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时,表面活性剂会在水溶液中形成聚集体何谓酶定向进化？有何特点酶分子定向进化简称酶定向进化,是模拟自然界进化过程(随即突变和自然选择),在体外进行酶基因的人工随机突变,建立突变基因文库,在人工控制条件的特殊环境下,定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程.特点:1适应面广:可广泛应用各种蛋白质酶和核算类酶的改性,因为不需要事先了解酶的结构,催化作用机制等2目的性强:因为进化方向明确3效果显著:可以在几年几个月完成几万年几十万年完成的进化历程什么是酶的活性中心？其构成有什么特点通常将氨基酸集中的.与酶活性相关的区域称为酶的活性中心.构成酶的活性中心的氨基酸残基主要是接触残基和辅助残基,构成酶的活性中心的各基团在空间构象上的相对位置对酶活性是至关重要的,维持酶的活性中心构象主要依赖于酶分子空间结构的完整性固定化酶有哪些优点1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可以增加产物收率,提高产物质8酶的使用效率提高,成本降低酶分子有哪些侧链基团，可以发生哪几种修饰反应基团:氨基,羧基,巯基,咪唑基,酚基,吲哚基,胍基,甲硫基等;修饰反应:酰化反应.烷基化反应.氧化和还原反应.芳香环取代反应等用于酶催化的非水介质主要有哪几种1含微量水的有机溶剂2与水混溶的有机溶剂和水形成的均一体系;3.水与有机溶剂形成的两相或多相体系4胶束和反胶束体系;5.超临界流体;6.气相非水介质中的酶催化反应有哪些特点1可进行水不溶或水溶性差化合物的催化转化,大大拓展了酶催化作用的底物和生成产物的范围2改变了催化反应的平衡点,使在水溶液中催化水解反应的酶在非水介质中可有效催化合成反应的进行3使酶对包括区域专一性和对映体专一性在内的底物专一性大为提高，使对酶催化作用的选择性的调控有可能实现4大大提高了一些酶的执稳定性5由于酶不溶于大多数的有机溶剂,使催化后酶易于回收和重复利用6可有效减少或防止由水引起的副反应的产生7可避免杂水溶液中的进行长期反应时微生物引起的污染8可方便地利用对水分敏感的底物进行相关的反应9当使用挥发性溶剂作为介质时,可使反应后的分离过程能耗降低。
酶工程期末考试题及答案
酶工程期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 酶工程是指：A. 酶的提取和纯化B. 酶的催化机理研究C. 酶的工业化应用D. 利用酶进行生物转化的技术答案：D2. 下列哪个不是酶工程中常用的酶固定化方法？A. 吸附法B. 交联法C. 包埋法D. 蒸馏法答案：D3. 酶的催化效率比无机催化剂高约：A. 10倍B. 100倍C. 1000倍D. 10^7 至 10^13倍答案：D4. 酶的特异性主要体现在：A. 反应条件B. 反应速率C. 底物选择性D. 反应产物答案：C5. 下列哪个不是酶工程的应用领域？A. 食品工业B. 制药工业C. 环境工程D. 核能工程答案：D二、填空题（每空2分，共20分）6. 酶的催化作用具有________、________和________的特点。
答案：高效性、专一性、温和性7. 酶的活性中心是指酶分子中直接参与________的区域。
答案：催化反应8. 酶的分类按照国际酶分类法分为六大类，分别是________、________、________、________、________和________。
答案：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶9. 酶的固定化技术可以提高酶的________和________。
答案：稳定性、重复使用性10. 酶工程在制药工业中的应用包括________、________和________等。
答案：药物合成、药物改造、药物筛选三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述酶工程在食品工业中的应用。
答案：酶工程在食品工业中的应用包括：1) 乳制品中的乳糖酶用于乳糖分解，减少乳糖不耐受；2) 酿酒工业中的酵母酶用于酒精发酵；3) 肉类加工中的蛋白酶用于肉品嫩化；4) 面包制作中的淀粉酶用于改善面包质地。
12. 阐述酶固定化技术的优点。
答案：酶固定化技术的优点包括：1) 酶的稳定性提高，使用寿命延长；2) 反应条件易于控制，操作简便；3) 酶可以重复使用，降低成本；4) 易于实现酶与反应体系的分离，提高产品纯度。
《酶工程》总复习整理
《酶工程》总复习整理生物酶工程主要研究内容（1）用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）如：尿激酶原和尿激酶是治疗血栓病的有效药物。
用DNA重组技术将人尿激酶原的结构基因转移到大肠杆菌中，可使大肠杆菌细胞生产人尿激酶原，从而取代从大量的人尿中提取尿激酶。
（2）用蛋白质工程技术定点改变酶结构基因（突变酶）如：酪氨酰－tRNA合成酶，用Ala5（第5位的丙氨酸）取代Thr51（第51位的丝氨酸），使该酶对底物ATP的亲和力提高了100倍。
（3）设计新的酶结构基因，生产自然界从未有过的性能稳定、活性更高的新酶。
酶工程原理和基本过程菌种→扩大培养→发酵→发酵酶液→酶的提取→酶成品↓原料→前处理→杀菌→酶反应器←酶的固定化↓反应液→产品提取→产品●世界三大酶制剂公司Novo Nordisk （丹麦）Genencor International(美国杰能科国际公司）Cuitor(芬兰）●三大公司销售额占世界总额的70%2、米氏常数的意义Km：米氏常数，物理意义为反应速率为最大速率Vmax一半时底物的浓度，单位与底物浓度同（1）Km 是酶的一个特性常数，Km大小只与酶性质有关，而与酶浓度无关。
当底物确定，反应温度，pH及离子强度一定时，Km值为常数，可用来鉴别酶。
Km一般在1×10-6~10-1mol/L之间不同的酶Km 值不同，测定Km要在相同测定条件（pH、温度、离子强度）下进行。
（2）Km 值可用于判断酶的专一性和天然产物，若一个酶有几种底物就有几个Km值，其中Km值最小的底物称为该酶的最适底物，又称天然底物。
（3）可近似表示酶与底物亲和力的大小。
真正表示酶与底物亲和力为Ks =k2/k1(注 Km = k2+k3/ k1)（4）已知Km可由[S]计算v，或由v计算[S]。
酶活力是指一定条件下，酶所催化的反应初速度;酶催化反应速度用单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。
V=-dS/dt=dP/dt二、酶的活力单位：表示酶活力大小所用的两个国际单位1IU：在最适反应条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量，称一个IU。
酶工程——分章问答题
酶工程——分章问答题第一章绪论1酶工程的概念？其主要研究内容和任务有哪些？概念：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。
它从应用目的出发，研究酶的产生、酶的制备与改造、酶反应器以及酶的各方面应用。
（酶的生产与应用的技术过程称为酶工程）分为：化学酶工程与生物酶工程。
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，细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用。
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充分发挥其催化功能2.什么是核酸酶类？其发现有何重要意义？定义：主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）意义：它的发现，改变了有关酶的概念，被认为是最近20年来生物科学领域最令人鼓舞的发现之一。
3.P酶和R酶的分类和命名有何异同？主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）;主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）P酶的分类原则：a按照酶催化作用的类型，将蛋白质酶类分为六大类b每个大类中，按照酶的作用底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类c每一亚类中再分为若干小类d每一小类中包含若干具体的酶命名：根据系统命名法，每一种具体的酶，除了有一个系统名称以外，还有一个系统编号。
系统编号采用四码编码方法。
第一个号码表示该酶属于6大类酶中的某一类，第二个号码表示该酶属于该大类某一亚类，第三个号码表示亚类中的某一个小类，第四个号码表示这一具体的酶在该小类中的序号。
R酶的分类原则：a根据酶作用的底物是其本身RNA分子还是其他分子，可以将R酶分为内催化和分子间催化两大类。
b在每个大类中，根据酶的催化类型不同，将R酶分为若干亚类c在每个亚类中，根据酶的结构特点和催化特性的不同，分为若干小类d在每一小类中包含若干具体的酶4.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法？概念：在最适条件（温度25℃）下，每分钟内催化1微摩尔（μmol）底物转化为产物所需的酶量为1个酶活力单位，即IU=1μmol /min。
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酶与一般催化剂的共同点是：只能催化热力学所允许的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡点；在化学反应的前后，酶本身没有质和量的改变；很少的量就能发挥较大的催化作用；其作用机理都在于降低了反应的活化能。
而酶作为生物催化剂，与一般催化剂相比又具有以下明显的特性：………p15 1．极高的催化效率。
一般而言，酶促反应速度比非催化反应高108～1020倍，比其他催化反应高107～1013倍。
2.高度的专一性。
酶对其所催化的底物和反应类型具有严格的选择性，一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，催化一定类型的化学反应，并生成一定的产物，这种现象称为酶的专一性或特异性。
3．酶活性的可调节性。
酶是细胞的组成成分，和体内其他物质一样，在不断地进行新陈代谢，酶的催化活性也受多方面的调控。
4．酶的不稳定性，要求温和的反应条件酶的本质是蛋白质，酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件。
因此强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线等任何使蛋白质变性的理化因素都可使酶的活性降低或丧失。
酶的可调节性包括哪几个方面………………………………………………p17 9（2+7）point~~酶的高效性有哪些机制？…………………………………………………p22-251.酶能降低反应的活化能，使得反应在较低的能量水平上进行，加速反应。
2.形成中间产物…………………………p223.酶作用高效率的机理酶如何发挥高效性？（l）邻近效应和定向效应（2）分子形变与诱导契合（3）酸碱催化（4）共价催化（5）金属离子的催化（6）活性中心的低介电性（7）协同催化（多元催化）酶分子的空间结构酶分子的空间结构即是维持酶活性中心所必需的构象。
酶分子的肽链以β折叠结构为主，折叠结构间以α螺旋及折叠肽链段相连。
β折叠为酶分子提供了坚固的结构基础，以保持酶分子呈球状或椭圆状。
在三级结构构建过程中，β折叠总是沿主肽链方向于右手扭曲，构成圆筒形或马鞍形的结构骨架。
α螺旋围绕着β折叠骨架结构的周围或两侧，形成紧密曲折折叠的球状三级结构。
由于非极性氨基酸（如苯丙氨酸Phe、亮氨酸Leu、丙氨酸Ala等）在β折叠中出现的几率很大，因此在分子内部形成疏水核心；表面多为α螺旋酸性氨基酸(Asp、Glu)残基的亲水侧链所占据。
除少数单体酶外，大多数酶是由多个亚基组成的寡聚体，亚基间的空间排布，即是酶的四级结构。
亚基之间缔合状态的不同决定了酶的活性高低。
亚基间主要依靠疏水作用缔合，范德华力、盐键、氢键等也具有一定作用。
蛋白质分子中的非共价键有哪些(次级键)？1. 氢键氢键(hydrogen bond)的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子，与另一电负性很强的原子之间。
氢键在维系蛋白质的空间结构稳定上起着重要的作用。
氢键的键能较低(~12kJ/mol)，因而易被破坏。
2. 疏水键非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的力，这种力称为疏水键或疏水作用力。
蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。
3. 离子键（盐键）离子键(salt bond)是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。
在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。
4．范德华氏（van der Waals)引力原子之间存在的相互作用力。
化学修饰的方法磷酸化-去磷酸化乙酰化-脱乙酰甲基化-脱甲基腺甘化-脱腺甘 SH- -S-S-互变影响酶催化作用的因素决定酶催化活性的因素有两大方面：一是酶分子的结构（包括一级结构、空间结构和活性中心结构）；二是反应条件，如底物浓度、抑制剂、激活剂、温度、pH等。
研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学叫酶促反应动力学………………………………………p27 酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。
在酶的应用过程中，必须控制好各种环境条件，以充分发挥酶的催化功能。
温度对酶促反应速度的影响………………………………………………………………p34温度对于酶的作用有两种不同的影响。
①和一般化学反应相同，酶反应在一定的温度范围（0～40℃）内，其速度随温度升高而加快。
根据一般经验，温度每升高10℃，反应速度约增加1倍。
②化学本质为蛋白质的酶和核酶，遇热易变性失去活性，绝大多数酶在60℃以上即失去活性。
温度对反应速度的影响是以上两种相反作用综合的结果。
pH对酶活的影响……………………………………………………………………………p35 （1）pH的改变可以破坏酶的空间构象，引起酶蛋白变性失活；（2）pH的改变影响酶活性中心催化基团的解离，从而使底物转变成产物的过程受到影响；（3）pH的改变影响酶活性中心结合基团的解离，从而使底物不能与其结合；（4）pH的改变影响底物的解离状态，使酶和底物不能结合，或者结合后不能生成产物；（5）pH的改变影响中间复合物的解离状态。
双底物双产物的反应………………………………ppt第一章有序反应机理：A和B两个底物结合在酶分子的不同位点上。
当酶和A底物结合后，改变了酶分子构象，使原来隐藏酶分子内部的B底物结合部位暴露出来，B底物才与酶结合。
随机反应机理：A和B两个底物结合在酶分子的不同位点上。
当酶和A底物结合后，改变了酶分子构象，使原来隐藏酶分子内部的B底物结合部位暴露出来，B底物才与酶结合。
乒乓机制底物A先与E结合成AE二元复合物，AE → PE’（修饰酶形式），释放第一个产物P，接着底物B与E’形成E’B，E’B →EQ，释放第二个产物Q。
在所有底物与酶结合之前，就有产物的释放，底物与酶的结合和产物的释放一来一去，好像打乒乓球一样。
故称为乒乓机制。
★整个反应历程中只有二元复合物形式，没有三元复合物形式。
酶活力(enzyme activity)是指酶催化一定化学反应的能力。
……………p42 酶活力高低用酶活力单位（U）来表示。
国际酶学委员会曾规定：在特定条件（25℃、具有最适底物浓度、最适温度、最适pH和离子强度系统）下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1国际单位（IU）。
酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数，称为转换数（或催化常数，Kcat），表明酶的最大催化效率。
转换数的倒数即为催化周期：一个酶分子每催化一个底物分子所需的时间。
Eg：乳糖脱氢酶转换数为1000/秒，则它的催化周期为10-3秒。
比活力是酶纯度的量度，即指：单位重量的蛋白质中所具有酶的活力单位数，一般用IU/mg蛋白质表示。
一般来说，酶的比活力越高，酶越纯。
酶活力的测定方法酶活力与底物浓度、酶浓度、pH、温度、激活剂、抑制剂的浓度以及缓冲液的种类和浓度都密切相关。
酶活性测定可用终止反应法或连续反应法。
（一）终止反应法终止反应法是将酶反应按时间即刻完全停止，取出反应物或产物，予以分离，再确定反应物的消耗量，或产物的形成量，算出酶活性。
产物的测定方法可用酶法、化学法或放射化学法。
（二）连续反应法连续反应法无需终止反应而是在酶反应过程中用光学仪器来监测反应进行情况。
其中以光谱吸收的变化更为准确。
酶活力测定中应注意的几个问题首先,测定的酶反应速度必须是初速度,只有初速度才与底物浓度成正比。
初速度的确定一般指:底物消耗量在5%以内,或产物形成量占总产物量的15%以下时的速度。
其次,底物浓度、辅因子的浓度必须大于酶浓度(即过饱和),否则,底物浓度本身是一个限制因子,此时的反应速度是两个因素的复变函数。
第三,反应必须在酶的最适条件(如最适温度、pH和离子强度等)下进行。
此外，测定酶活性所用试剂中不应含有酶的激活剂、抑制剂；同时底物本身不要有裂解。
用反应速度（v）对酶浓度（[E]）作图，应得一条通过原点的直线，即v为[E]的线性函数。
酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比调控方式阻遏蛋白添加物与操纵基因结合阻遏效应举例酶的诱导有活性－＋不转录，继而不翻译诱导物－转录，继而翻译乳糖操纵子酶的阻遏无活性－阻遏物＋不转录，继而不翻色氨酸操纵子微生物发酵产酶优良产酶菌种应具备的条件（1）酶产量高（2）易培养（生长速率高、营养要求低）（3）遗传性能稳定，不易退化（4）易分离提纯（5）安全可靠（不是致病菌）产酶微生物的分离和筛选1)样品的采集:从富含该酶作用底物的场所采集样品； 2)富集培养: 投其所好，取其所抗；3)分离获得微生物的纯培养（pure culture）； 4)初筛：选出产酶菌种，以多为主；5)复筛：选出产酶水平相对较高的菌株，以质为主。
产酶微生物优良菌种的选育诱变育种；原生质体融合育种；基因工程育种；微生物发酵产酶方法1.固体培养:特别适合于霉菌培养2.液体培养:目前酶发酵生产的主要方式3.固定化细胞 :需要特殊的固定化细胞反应器微生物酶的类型 1.胞外酶：大多是水解酶（如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶），是微生物为了利用环境中的大分子而释放到细胞外的，即使胞外浓度很高，胞内也能维持较低水平，受到的调节控制少。
2.胞内酶：指合成后仍留在细胞内发挥作用的酶，酶活性和浓度受到中间产物和终产物的调控。
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细胞大小/um200～3001～1010～100倍增时间/h﹥120.3-6﹥15营养要求简单简单复杂光照要求大多数要求不要求不要求对剪切力敏感大多数不敏感非常敏感主要产物色素、药物、香精、酶等醇、有机酸、氨基酸、抗生素、核苷酸、酶等疫苗、激素、单克隆抗体、酶等植物细胞培养产酶应用最广的是MS培养基和LS培养基培养方法：悬浮细胞培养①细胞株的建立；外植体与愈伤组织；②扩大培养；③大罐培养；外植体：从植株取出，经过预处理后，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。
愈伤组织：将上述外植体植入诱导培养基中，于25℃左右培养一段时间，从外植体的切口部位长出小细胞团。
培养条件的影响与控制（1）温度（2）pH （3）通气与搅拌（4）光照的控制（5）前体的添加（饲喂）（6）诱导子（elicitors）的应用动物细胞培养产酶1.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。
2.培养基①天然培养基②合成培养基③无血清培养基3.培养方法 (1)悬浮培养 (2)贴壁培养(3)贴壁－悬浮培养微载体培养；包埋和微囊培养；结团培养4.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。