酶工程期末复习

酶工程名词解释、填空（3*10）、简答、论述（12*2或20*1）第一章绪论3、生物工程：发酵工程（微生物工程）、酶工程、基因工程和细胞工程。

4、运用基因工程技术和发酵工程技术可改善原有酶的性能、提高酶的产率、增加酶的稳定性，使其在后提取工艺和应用过程中更容易操作。

5、酶工程分为2类：①化学酶工程：又称初级酶工程，是指天然酶、化学修饰酶、固定化酶以及人工模拟酶的研究和应用。

②生物酶工程：又称高级酶工程，是酶学和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物。

主要内容包括：用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；对酶基因进行修饰，产生遗传修饰酶（突变酶）；设计新酶基因，合成自然界不曾有过的新酶。

第二章酶学基础4、影响酶促反应的因素：①底物浓度：酶浓度不变，当底物浓度较低时，反应速率对底物浓度的关系呈正比关系，表现为一级反应。

随着底物浓度的增加，反应速率不再按正比升高，反应表现为混合级反应。

当底物浓度达到相当高时，底物浓度对反应速率影响变小几乎无关，反应达最大速率，为零及反应。

②酶浓度：酶活力的大小可以用一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，两者呈线性关系。

③温度：温度对酶反应速率的影响表现在两个方面，一方面是当温度升高时，反应速率加快。

另一方面由于酶是蛋白质，随着温度升高，使酶蛋白逐渐变性而失活，引起酶反应速率下降。

在较低的温度范围内，酶反应速率随温度升高而增大，但超过一定温度后，反应速率反而下降，因此只有在某一温度下，反应速率达到最大值，这个温度就称为酶反应的最适温度。

④pH：在一定pH下，酶表现最大活力，高于或低于此pH，酶活力降低，通常把表现出酶最大活力的pH称为该酶的最适pH。

酶的最适pH不是一个常数，受许多因素影响。

⑤抑制剂：不可逆抑制剂：（1）非专一性不可逆抑制剂，（2）专一性不可逆抑制剂可逆抑制剂：最重要和最常见的是竞争性抑制剂。

⑥激活剂：凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂，其中大部分是无机离子或简单的有机化合物。

激活剂对酶的作用具有一定的选择性，即一种激活剂对某种酶起激活作用，而对另一种酶可能起抑制作用；有时离子之间有拮抗作用；有时金属离子间也可互相替代。

⑦其它：5、可逆抑制作用分为3类型：（1）竞争性抑制：抑制剂和底物竞争酶的结合部位，从而影响了底物与酶的正常结合。

（2）非竞争性抑制：底物与抑制剂同时和酶结合，两者没有竞争作用。

（3）反竞争性抑制：酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合。

第三章酶的生物合成和发酵生产2、发酵条件控制剂对产酶的影响：温度：影响微生物生长和合成酶、影响酶合成后的稳定性。

pH值：影响微生物体内各种酶活性，从而导致微生物代谢途径发生变化；影响微生物形态和细胞膜通的透性，从而影响微生物对培养基中营养成分的吸收以及代谢产物的分泌；影响培养基中某些营养物质的分解或中间产物的解离，从而影响微生物对这些营养物质的利用。

溶解氧：通气量越大、氧分压越高、气液接触时间越长、气液接触面积越大，则溶氧速率越大。

此外，培养液的性质，主要是粘度、气泡以及温度等对溶氧速率有明显的影响，可通过以上方面调节溶氧速率。

3、固定化微生物细胞产酶的工艺条件及其控制应注意事项需要对固定化微生物细胞进行预培养；增加溶宜解氧的供给；发酵温度的控制；培养基组分的特殊要求：1）培养基浓度不过高；2）培养基组分不能影响固定化细胞的结构稳定性，或影响很小。

4、固定化微生物原生质体发酵产酶的工艺条件及其控制应注意事项培养基渗透压的控制；控制培养基组分，防止细胞壁再生；维持较高的原生质体浓度。

5、提高酶产率的方法（1）酶生物合成的调控机制：酶浓度调节的化学本质是基因表达的调节，在细胞内进行的转录或翻译过程都有特定的调节控制机制，其中，转录水平的调控占主导地位，是酶生物合成中最重要的调节。

转录水平的调节包括：酶生物合成的诱导作用、酶生物合成的反馈阻遏作用、分解代谢物阻遏作用。

（2）打破酶合成调节机制及提高酶产量的方法：通过条件控制（包括添加诱导物和降低阻遏物浓度）提高酶产量；通过基因突变和基因重组提高酶产量；其他方法：添加表面活性剂、添加其他产酶促进剂等。

6、酶生物合成的模式（1）同步合成型酶的生物合成与细胞生长同步进行的一种酶生物合成模式，该类型酶的生物合成与细胞生长存在密切联系，所以又称生长耦联型。

特点：酶的生物合成是伴随细胞的生长而开始的，在细胞进入旺盛生长期时，酶大量合成，当细胞进入平衡期后，酶的合成随之停止。

大部分组成酶的生物合成属于同步合成型。

调节特点：酶的生物合成可以诱导，但是不受分解代谢物的阻遏作用和产物的反馈阻遏作用。

该类型所对应的mRNA很不稳定，其寿命仅有几十分钟，在细胞进入生长平衡期后，新的mRNA不再合成，原有mRNA很快被降解，酶的生物合成停止。

（2）延续合成型特点：酶的生物合成伴随细胞的生长而开始，但当细胞生长进入稳定期后，酶仍可以继续合成一段较长时间。

属于该合成类型的酶可以是组成型，也可是诱导型。

调节特点：其生物合成可以受诱导物的诱导，但一般不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏。

该类型mRNA稳定，在平衡期后的相当一段时间仍可通过翻译合成对应的酶。

当延续合成型酶的生物合成受分解代谢物阻遏时，在培养基中若没有阻遏物，则呈现延续合成型，而在培养基中存在阻遏物时，便成为滞后合成型。

（3）中期合成型是同步合成型的一种特殊形式，其酶合成特点：在细胞生长一段时间后酶才开始合成，而在细胞生长进入稳定期后，酶的生物合成也随之停止。

代谢调节特点：酶的生物合成受到产物的反馈阻遏作用或分解代谢物阻遏作用。

mRNA稳定性差，其寿命短，在细胞进入生长平衡期后，新mRNA不再生成，原有mRNA很快降解，酶的生物合成随之停止。

（4）滞后合成型特点：在细胞生长一段时间或者进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累，又称非生长耦联型。

代谢调节特点：酶的合成受分解代谢物阻遏用作。

其mRNA稳定性很好。

酶的生物合成模型不是一成不变的，酶所对应的mRNA稳定性、培养基中诱导物的存在以及培养基中阻遏物的存在是影响酶生物合成模式的主要因素。

7、与微生物培养产酶相比，植物和动物细胞培养产酶的特点。

第四章酶的分离与纯化1、分离、纯化的方法和依据2、酶提纯方法评价标准比活力提高倍数：是纯化后样品的酶比活力与纯化前的比活力的比值，较大的倍数表示比活力明显提高，说明操作的有效性，即纯度得到有效提高。

总活力的回收率：指纯化后样品的总酶占纯化前样品的总酶活的百分比，这一比值越高表明操作步骤对酶活的保纯率越高，导致酶活的损失越少。

重现性：所选材料要有较好的稳定性，操作条件易于控制。

3、酶制剂的类型：液体酶制剂、固体酶制剂、纯酶制剂、固定化酶制剂第五章酶与细胞的固定化技术1、各种固定化方法的优缺点比较2、固定化酶（细胞）的评价指标固定化酶（细胞）活力：固定化酶通常呈颗粒状，一般用于测定自然酶活力的方法改进后才能用于测定固定化酶。

通常采用间歇测定和连续测定方法。

蛋白总量：1）双辛可宁酸法(BCA法) ；2）考马斯亮蓝法。

半衰期：在连续测定条件下，固定化酶(细胞)的活力下降为最初活力一半所经历的连续工作时间，以t1/2表示，是衡量稳定性的一项重要指标。

偶联率=(加入蛋白活力一上清液蛋白活力)/加入蛋白活力×100%活力回收率=固定化酶总活力/加入酶的总活力×100%相对活力=固定化酶总活力/ (加入酶的总活力-上清液中未偶联酶活力)×100%如果耦联率与酶活力回收率相近，则表明固定化方法对酶活力没有明显影响。

第六章酶的分子修饰1、影响酶化学修饰的因素（1）影响酶蛋白功能基团反应性的因素：微区的极性、基团之间的氢键及静电相互作用等因素对功能基pKa的影响；基团之间的空间障碍。

功能基团的反应性往往通过其亲核性来衡量，但并不是用亲核性就可解释一切，功能基的反应性比较复杂，超反应性就是一种；超反应性：指的是蛋白质的某个侧链基团与个别试剂发生迅速的反应。

（2）影响修饰剂反应性的因素：选择吸附：修饰剂根据各自特点选择性吸附在低极性区或高级性区静电相互作用：带电的修饰剂能被选择性地吸附到蛋白质表明带相反电荷的部位位阻因素：可阻止修饰剂与功能基正常反应催化因素：不同修饰剂，其反应速度核反应部位有明显差异。

2、运用基因克隆的方法让酶蛋白克隆、表达时需考虑的问题。

第七章酶的非水相催化1、酶非水相催化中有机介质反应体系非极性有机溶剂—酶悬浮体系(微水介质体系)：用非极性有机溶剂取代所有的大量水，使固体酶悬浮在有机相中。

但仍然含有必需的结合水以保持酶的催化活性(含水量一般小于2%)。

酶的状态可以是结晶态、冻干状态、沉淀状态，或者吸附在固体载体表面上。

与水互溶的有机溶剂—水单相体系有机溶剂与水形成均匀的单相溶液体系。

酶、底物和产物都能溶解在这种体系中。

非极性有机溶剂—水两相/多相体系由含有溶解酶的水相和一个非极性的有机溶剂(高脂溶性)相所组成的两相体系。

（正）胶束体系在大量水溶液中含有少量与水不相混溶的有机溶剂，加入表明活性剂后形成的水包油（O/W）的微小液滴。

表明活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，既能溶解水溶性物质又能增溶疏水性物质。

反胶束体系反胶束是由水/表明活性剂/有机溶剂所组成的低水含量的油包水（W/O）微乳滴。

它是一种宏观均匀、微观多相的热力学稳定体系，该体系是一种两亲介质，既能溶解水溶性物质，又能增溶疏水性物资，其中有机相（简称油相）是连续相，水相是疏水相，油相与水相之间通过表明活性剂单分子层隔开形成球状的反胶束微粒。

反胶束微粒的大小取决于反胶束的含水量（W0），即反胶束中水分子数与表明活性剂分子数之比。

不同酶有不同的最适W0值，该值取决于表明活性剂和酶的性质，即反胶束的内核体积与酶分子体积要相适应。

2、水对于微水介质中酶催化作用的影响第八章酶工程的最新进展核酶：具有酶的特征，本质又不是蛋白质而是核酸的分子被命名为核酶。

模拟酶：又称人工合成酶，是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白质分子。

抗体酶：又称催化抗体，是由以酶反应中底物过渡态类似物作为半抗原刺激免疫系统产生的一类能够专一识别和催化酶反应中的底物反应过渡态的一类抗体。

组合生物催化：是酶催化、化学催化和微生物转化在组合化学中的应用，即通过对先导物化合物的转化产生库。

组合生物催化能够对复杂的天然产物进行修饰和由简单的结构单元创建新的分子，连续的生物催化或化学酶催化增加衍生物的多样性。

第九章酶反应器1、酶的应用形式游离酶：主要用于物质转化、产品加工和三废处理等过程，缺点是很难反复使用。

有液体酶制剂、固体酶制剂2种。

固定化酶：主要用于物质转化、产品加工、工艺改进及三废处理等，由于固定化酶能反复使用，反应后很容易和反应液分离而保证产品质量。