《酶工程》 课后习题答案

第一章酶工程基础

1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学

①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技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。

②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。

③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。

④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)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个酶活力单位，即为国际单位（IU）。

⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。

2.说说酶的研究简史

酶的研究简史如下：

(1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。

(2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科

医生 Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国

科学家Kűhne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。

(3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从

刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop

分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。

3.说说酶工程的发展概况

I.酶工程发展如下：

①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：

②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；

③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；

④1949年，用微生物液体深层培养法进行 －淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；

⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量；

⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。

II.在酶的应用过程中，人们注意到酶的一些不足之处，如：稳定性差，对强酸碱敏感，只

能使用一次，分离纯化困难等，解决的方法之一是固定化。

固定化技术的发展经历如下历程：

①1916年，Nelson和Griffin发现蔗糖酶吸附到骨炭上仍具催化活性；

②1969年，日本千佃一郎首次在工业规模上用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L－氨基酸；

③1971年，第一届国际酶工程会议在美国召开，会议的主题是固定化酶。

4. 酶的催化特点

酶催化作用特性有：

①极高的催化效率：在37℃或更低的温度下，酶的催化速度是没有催化剂的化学反应速率

的1012-1020倍；

②高度的专一性：一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反

应并生成一定的产物；

③活性的不稳定性：酶的催化反应需要温和的条件，强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏

而完全失去活性，所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱

度等；

④活性的可调节性：酶的催化活性是受调节和控制的酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节，a.对酶生成与降解量的调节;b.酶催化效力的调节;c.通过改变底物浓度对酶进行调节等。

5.简要说说影响酶催化作用的因素

影响酶催化作用的因素有内因和外因，内因有：酶浓度、底物浓度和产物浓度；

外因有：温度、PH 、激活剂和抑制剂。

① 底物浓度：当底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急剧加快，两者呈正比关系，表现为一级反应；随着底物浓度的升高，反应速度不再呈正比例加快，反应速度增加的幅度不断下降；如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应，此时，无论底物浓度增加多大，反应速度也不再增加。

② 产物浓度：生物代谢过程中产生的中间产物或终产物是酶的变构剂，使酶变构而影响酶的反应速度，即反馈调节作用。

③ 酶浓度：在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。

④ 温度：在一定温度范围内，反应速度随温度升高而加快，一般温度每升高10℃，反应速率大约增加一倍；超过一定范围，较高温度会引起酶三维结构变化，甚至变性，导致催化活性下降，反应速度反而随温度上升而减缓。

⑤ PH ：酶分子处于最适PH 时，催化反应速度达最大值；当反应介质PH 偏离酶最适PH ，会影响酶与底物结合，进而影响反应速度，故必须控制好PH 。

⑥ 激活剂：凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂，大部分是离子或简单的有机化合物。 ⑦ 抑制剂：凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂，通常抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。

6 说说米氏方程的意义

]

[][S K S V v m m

+=这个方程即为米氏方程，是在假定存在一个稳态反应条件下推导出来的。 其中：K m 值称为米氏常数，是酶促反应速度为最大酶促反应速度值一半时的底物浓度；

V max 是酶被底物饱和时的反应速度； [S]为底物浓度。

米氏方程表示一个酶促反应的起始速度（v ）与底物浓度（S ）关系的速度方程。其意义为：①方程反映了反应性质、反应条件、反应速度之间的关系；

②反映了反映速度与底物浓度之间的关系，当[S]远大于K m 时,反应速度与底物浓度无关; ③反映了酶反应速度与酶浓度的关系,当[S]远大于K m 时,v=k 2[E 0]为线性关系，酶活正比于酶

浓度。

第二章 酶的发酵工程

1. 名词解释：诱导物、（诱导作用）、终产物阻遏、分解代谢产物阻遏、葡萄糖效应

① 诱导物：诱导酶起始合成的物质（通常是酶的底物），可以引起阻遏蛋白的构象变化，使之不利于与操纵基因结合，如乳糖；而能引起阻遏蛋白的构象变化从而有利于其与操纵基因结合，阻遏酶产生的物质称为辅助阻遏，如氨基酸和核苷酸等。

② 终产物阻遏：催化某一特异产物合成的酶，在培养基中有该产物存在的情况下常常是不