酶工程复习大纲答案详解
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酶工程》复习大纲
试题题型:名词解释,判断题,选择题,简答题,论述题,实验设计题。
第一章酶工程基础
、名词解释:
酶:指生物体产生的具有催化活性的生物大分子。
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。
转换数:酶使底物每分钟变化的分子数。
催化周期:单位时间内每个酶分子将底物分子转换成产物的最大值,化底物转化为产物的摩尔数。
即每摩尔酶单位时间催酶活力: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。
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。
酶活国际单位IU: 1961年国际酶学会议规定:在特定条件(25 C,其它为最适条件)下,每分钟内能转化1 口mol底物或催化1 口mol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)。
催量kat :每秒钟转化1 摩尔底物(被反应物)所需的酶活力为1 个katal , 简称kat 、问答题
1、酶催化的特点有哪些?
高效性:酶的催化效率比无机催化剂更高, 使得反应速率更快;专一性:一种酶只能催化一种或一类底物, 如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽、二肽酶可催化各种氨基酸脱水缩合形成的二肽;
温和性:是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的.
活性可调节性:包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等. 有些酶的催化性与辅因子有关.
易变性:由于大多数酶是蛋白质, 因而会被高温、强酸、强碱等破坏
2、影响酶催化作用的因素有哪些?
O温度:酶促反应在一定温度范围内反应速度随温度的升高而加快;但当温度升高到一定限度时,酶促反应速度不仅不再加快反而随着温度的升高而下降。
在一定条件下,每一种酶在某一定温度时活力最大,这个温度称为这种酶的最适温度。
⑦酸碱度:每一种酶只能在一定限度的pH范围内才表现活性,超过这个范围酶就会失去活性。
@酶浓度:在底物足够,其它条件固定的条件下,反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时,酶促反应的速度与酶浓度成正比。
3底物浓度:在底物浓度较低时,反应速度随底物浓度增加而加快,反应速度与底物浓度近乎:成正比,在底物浓度较高时,底物浓度增加,反应速度也随之加快,但不显著;当底物浓度很大且达到一定限度时,反应速度就达到一个最大值,此时即使再增加底物浓度,反应也几乎不再改变。
35抑制剂:能特异性的抑制酶活性, 从而抑制酶促反应的物质称为抑制剂。
36激活剂:能使酶从无活性到有活性或使酶活性提高的物质称为酶的激活剂。
3、 试述米氏方程和米氏常数 Km 的意义。
米氏方程就是表示在酶促反应中底物浓度与反应速率的关系式 V=(Vmax*[S ])/(Km+[S ]);
其中V 是反应速率Km 即米氏常数 Vmax 是酶反应最大速率[S ]是底物 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Km 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Km 时,v=k2[E 0]为线性关系,酶活正比
于酶浓度。
4、 测定酶活力时终止酶活力的方法有哪些?
终止法是在恒温系统中进行酶促反应,间隔一段时间后,终止酶反应,然后测定反应物的 消耗量或产物
的生成量,从而计算出酶的活性。
可以加热变性、强酸、强碱、三
氯乙酸、 乙醇等使酶失活或终止反应。
催化反应的底物或产物可用
方法进行测定。
5、 如何绘制双倒数曲线(L-B 作图法)?
一个酶促反应速度的倒数(1/v )对底物浓度的倒数( 分别
代表米氏常数(Km 和最大反应速度(VmaX 的倒数 1
秒
第二章酶的发酵工程
一、 名词解释
组成酶:根据酶的合成方式和存在时间 酶是
细胞内一直存在的酶,它的合成仅受遗传物质控制
即受内因控制。
诱导酶:根据酶合成的方式,微生物细胞内的酶可以分为诱导酶和组成酶两类。
在环境中有
诱导物(通常是酶的底物)存在的情况下,由诱导物诱导而生成的酶。
协同诱导:加入一种诱导剂后微生物能同时或几乎同时合成几种酶,它主要存在于较短的 代谢途径中,
合成这些酶的基因由 同一个操纵子 控制。
顺序诱导:指第一种酶的底物会诱导第一种酶的合成,而第一种酶的产物又可诱导第二种 酶的合成,依
此类推合成一系列的酶。
先后诱导合成分解底物的酶和分解其后各中间代谢产物 的酶.
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合 成的,即受阻
遏的。
分解代谢物阻遏:大肠杆菌在含有能分解的两种底物(如葡萄糖和乳糖)的培养基中生长 时,首先分解
利用其中的一种底物(葡萄糖),而不分解另一种底物 (乳糖),这是因为葡萄糖
的分解代谢产物阻遏了分解利用乳糖的有关酶合成的结果,此作用即为分解代谢产物阻遏。
葡萄糖效应:由于葡萄糖常对分解利用其他底物的有关酶的合成有阻遏作用,故分解代谢 产物阻遏又称
为葡萄糖效应。
二、 问答题
1、 常见的产酶微生物有哪些? ( P 22)
细菌、放线菌、酵母菌和霉菌
2、 对产酶菌种有哪些要求?
(1)酶的产量高
(2)容易培养和管理,产酶细胞容易生长繁殖,适应性较强,便于管理
SDS 化学法、放射性化学法、酶偶联法 等
1/[s ])的作图。
X 和Y 轴上的截距
微生物细胞内的酶可分为组成酶和诱导酶 组成
诱导酶是
菌株遗传性要稳定,不易变异退化,不易感染噬菌体,保证生产的稳定性
发酵产物利于酶产品的分离纯化,最好是分泌型的胞外酶
菌株安全可靠,不是病原菌,不产毒素及其他有害物质,不影响生产人员的身体健康。
(7) 3 、从微
生物产酶的上、中、下游阶段调控来分析,可通过哪些措施来提高产酶量?(包括
优良产酶菌种的选育、设备的选型、发酵方法的选择、发酵工艺的控制、添加诱导物、解除阻 遏物、添加表面
活性剂和产酶促进剂、选择先进的分离纯化设备和技术等)( P 32)
改善菌种,选择优良菌种,产酶能力高使其酶产量提升 选择通风搅拌设备匹配、容量尽可能与产酶菌种
匹配的发酵罐 采用连续发酵的方式,连续加入培养物并不断的提取酶产物防止其次级代谢产物堆积。
添
加一些表面活性剂,增加产酶细胞的透过性,打破胞内酶合成的反馈平衡 加诱导物(酶的作底物、酶的
反应产物、酶的底物类似物) 解除阻遏物(采用难以利用的碳源,或采用分次添加的碳源的方法使培养
液中的碳源保持 在不至于引起分解代谢物阻遏的浓度;对于末端产物阻遏的酶,可通过控制末端产物的
浓 度使阻遏解除)
添加表面活性剂(非离子型,对酶分子有一定的稳定作用) 添加产酶促进剂(指那些非微生物生长所必
需,能提高酶产量但作用机制尚未阐明的物质, 可以是酶的激活剂或稳定剂,也可能是产微生物的生长
因子,或有害金属的螯合剂) 选择先进的分离纯化设备和技术
4 、结合酶生物合成的四种模式,试论述如何提高酶的生物合成量。
酶生物合成的模式分为 4 种,即 同步
合成型、延续合成型、中期合成型和滞后合成型。
(1)遗传控制
①
a. b. c. d.
②
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。
(2)条件控制
① 添加诱导物酶的作用底物、作用底物的前体、反应产物、酶的底物类似物或底物修饰物
② 降低阻遏物浓度 : 产物阻遏:除去终产物;添加阻止产物形成的抑制剂 分解代谢物阻遏:避免使用
葡萄糖、避免培养基过于丰富、添加一定量的
② 添加表面活性剂 : 离子型 ( Tween -80), 对细胞有毒害作用 ; 非离子型 ( TritonX - 100), 增加细胞通透性 .
④ 添加产酶促进剂:酶促进剂对不同细胞、不同酶的效果各不相同,需通过试验选用适当 的产酶促进剂
并确定最适浓度 , 其作用机制并未阐明清楚。
如添加植酸钙镁可使桔青霉素生 产磷酸二酯酶的量提高
10-20 倍。
5、如果要筛选酸性蛋白酶或酸性淀粉酶高产菌株,请制定初筛和复筛实验方案(策略)。
1材科和方法
E1试殓材料
1.1.1出发®株=黑曲毒
4) 菌株能利用廉价原料,发酵周期短,生产成本低
6)
基因工程菌株必须符合安全性要求。
诱变育种 使诱导型变为组成型:选育组成型突变株 使阻遏型变为去阻遏型 解除反馈阻遏:
选育营养缺陷型突变株、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
cAMP
1.1.2分离及斜面培养基:斜面培养基为TOA培养基和S氏培养基,分离培养基是在察氏培养基中抑入播的酪蛋a。
<1)FDA培养基3
< 2)查氏培养基:硝酸钠宛、瞬酸氢二钾Ig、硫酸CMgSOi - 7H;0)0. 5s氯化钾6 5g、硫酸亚铁0. Olg.產糠30色、琼脂蒸憎水1L,加热潯解,自然FH,分装后121t灭菌20iitin«
培养方法:按g求配制发酣基质,调节初始含水量和pH后,^150旳'装于1L三角瓶中,在0. L Hmffi力条件下灭菌30 mirg,冷却接种,接种量为O L册,于不同条件T发Sle4h, 干燥后,进行
酶活的测定.
2实验方法
2.1 S种的分离和炖化=采用常规稀释分离法。
N2菌株的诺变处理
取Q・1 ml稀释的抱子悬液涂布初筛平板,30匕培熬h紫外灯预热3血in后「将平m置于距 1洲紫外灯30臥处;距分别照射0 S {对照用)、4 lain 6 lain enin> 10min> 12min (各做2组)0随后在暗光条件下,用环L无菌生理盐水对平皿上的菌进行洗脱,适当稀释后,涂布于分為平nib以黑布包S3orr避光培养天,从长出菌落与其水解H直径比的大小及菌落形态的变化,挑迭所需菌种,编号并保存,同时根据平01菌落数计算致死率,从而求得成活率*
致死率(%) =(A-B)/A X LOO
式中:A为对照组平皿上的菌落数;B为诿变处理后平m上的菌落数。
N3酶活测主方法
酶活定义:謔酶粉在40t,pH值为3. Q反应条件下,1分钟水解酬素产生h g酣氨酸为一个酶活力单位〔U尢).
3结果与分析
3.1菌株选肓结果
为了筛选在固体培养条件下产酶高的菌株,经紫外线诱变处理后,得到LQO余株突变株.这些菌株在形态上有一走的差异,依照其菌落的形态、菌落大小、抱子颜色和抱子丰满程度臥S水解圈的大小,从中挑选出20株先经三角瓶液体发酣产酶测定,获得10个高产菌株再经三角瓶固体发醐培养复选V其中旷W的酶活最高92a4U/g <干基),比出发菌株(CK)提高了11. L倍亠紫外线诱变的机理是能作用于,形成曜味二S体〔主B是TT〉> 影响OH正常解链与碱基配对,从而引起基因突变,提高酶产量。
第三章酶的分离工程(不作考核)
第四章固定化酶与细胞
一、名词解释
固定化酶:用物理或化学手段定位在限定的空间区域,并使其保持催化活性,可重复利用的酶。
固定化细胞:固定化细胞技术是利用物理或化学手段将游离状态的细胞固定或定位在限定的空间区域,并使其保持固有的催化活性。
构象效应:酶在固定化过程中,由于酶与载体相互作用使酶的活性中或变构中心的构象发
生变化,从而导致了酶与底物结合能力或酶催化底物转化的能力降低,导致
酶活性下降,这种效应被称为构象效应。
屏蔽效应:酶经固定化后,载体会成为底物或者其他效应物结合到活性中心或者变构中心
的空间障碍,降低了酶与底物或其他效应物结合 ,从而影响酶的催化活性。
微扰效应:由
于载体固有的性质使紧邻固定化酶的区域发生微环境变化,使酶的催化能力
及酶对效应物作出调节反应的能力发生改变,这种效应被称为微扰效应。
分配效应:由于载体的亲水或者疏水特性以及带电特征使底物、产物或其他效应物在固定
化酶所处微观环境和宏观体系间发生 不等分配,改变了酶反应系统的组成平衡, 从而影响
了反应速度。
外扩散限制:底物、产物和其他效应物从宏观体系穿过包围在固定化酶周围近乎停滞的液
膜层(又称为Nernst 层)到固定化酶表面所受到的限制。
内扩散限制:底物、产物和其他效应物从固定化颗粒表面进入颗粒内部酶活性位点受到的 一种限制。
二、问答题
1、固定化酶具有什么优点?
极易将固定化酶与底物、产物分开; 产物溶液中没有酶的残留,
以在较长时间内反复使用, 有利于工艺的连续化、管道化。
反应过程可以严格控制,有利于 工艺自动化。
绝大多数情况下提高了酶的稳定性。
较能适应于多酶反应。
酶的使用效率提高,产物得率提高,产品质量有保障,成本低。
2、试述常见固定化酶的方法、原理及其优缺点(可采用表格归类总结)。
发生交联反应, 将酶分子截留 状结构载体中 简化了提纯工艺。
物理吸附法 离子结合法 生物特异性
吸附法
共价结合法
交联法 包埋法 范德华力 氢键疏水作用 互补生物分子
形成网络结构 离子效应 共价键作用
在具有特定网 间的亲和作用
的酶固定化方 操作简单,处理 采用吸附法固定
酶包埋在聚合物中 条件温和,酶的 酶,其操作简便、 共价结合法酶与
利用此法进行固定
不易漏出;操作条 化,酶的活性中心不
高级结构和活性 条件温和,不会 载体之间结合紧
件温和、对外界环 优点 易被破坏,且酶的高
级结构变化少,因而
酶活力损失很少
但是物理吸附法固 中心的氨基酸残 基不易被破坏, 能得到酶活回收 率高的固定化 酶。
载体和酶的结合
力比较弱,容易
受缓冲液种类或 引起酶边形或失 活,且载体廉价 易得,可反复使
用。
密,不易脱落,稳
定性好
反应条件激烈,操
制备的细胞与载体 结合紧密 境的缓冲作用大, 可防止酶体的机械 损伤,易于再生,产 物分离提取容易 缺点 定的酶与载体相互 pH 的影响,在离 固定化费用高 作复杂,控制条件
作用力弱、酶容易从 载体上脱落下来。
子强度高的条件 下进行反应时,
酶往往会从载体
上脱落。
制备难 苛刻,活力损失较
制备麻烦,活力损失 较大,是交联反应的过 程往往比较激烈,因为 交联反应可能发生在 酶分子间,也可能发生 于分子内,分子间交联 和分子内交联的比例 在一定程度上和酶的 浓度与交联试剂的浓 度有关,也与 pH 离 子强度有关,如果交联 条件控制不合适,许多 酶易在固定化过程中 失效,酶回收率不高。
不可能再生 容易造成酶的泄露
3、 评价固定化酶固定效果的参数有哪些? 由于选用的固定化方法不同,固定化酶的活力和性质也有所不同,因
此需要对不同的固定化方 法进行评价。
评价的指标主要有:
(1) 固定化酶的比活 每克(毫克)干固定化酶所具有的酶活力单位。
或:单位面积( 的酶活力单位表示(酶膜、酶管、酶板)。
(2) 操作半衰期 是衡量稳定性的指标。
指在连续使用的条件下,固定化酶活力下降为最初活 力一半所需要
的时间( t1/2 )。
固定化酶的操作半衰期是影响其实际应用的重要因素。
偶联效率=(加入的蛋白量一溶液中残留的蛋白量) /加入的总蛋白量X 100% 活力回收=(固定化酶活力/投入的总酶活力)X 100% 相对酶活力 具有相同酶蛋白量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。
酶载量 单位载体所固定的酶活力(或酶蛋白量)。
(7)酶的固定化效率与酶的活力回收率 ;酶的固定化效率:是指酶与载体结合的百分率。
酶活 力回收
率:指固化酶的总活力与用于固化酶的总酶活力的百分率。
4、 固定化酶活力降低的可能原因有哪些?(
P 87) 一般来说,固定化酶的活力比游离酶的低。
固定酶的活力要低于等摩尔游离酶的活力的原因可 能是:
(1) (2)
(3)
5、固定化对酶
反应体
系产生了哪些影响(效应)? 为了便于分析,通常在固定化酶体系中作两个预先的假设:一是酶在载体表面或多孔介质
内的 分布是完全均匀的;二是整个系统各向同性。
在上述条件下,固定化对反应体系造成以下效应。
®构象效应
② 屏蔽效应 @微扰效应
®分配效应
®扩散限制效应(外扩散限制和内扩散限制)
6、 固定化酶的表观米氏常数 Km 受哪些因素的影响? ( P 89) 固定化可以使酶分子的空间构象发生一定程度的
改变,可以影响到酶分子与底物的亲和力,造
成酶分子Km 值的变化,由于构象改变引起的 Km 值变化很难经行预测,其受载体的类型、固定 化方法等因素的
制约。
载体的带电性质可以影响固定化酶的表观 Km 值。
固定化酶载体的疏水性强弱 同样会影响到底物在酶催化微环境的浓度分配,进而影响固定化酶 的表观Km 值。
酶的表观Km 值还受溶液中离子强度的影响。
7、 载体的带电荷性质如何影响固定化酶最适 pH 的变化?
酶固定化后,对底物作用的最适 pH 和酶活力一pH 曲线常常会发生偏移。
带负电荷的载体 固定化的酶的最适pH 向碱性偏移,带正电荷的载体固定化的酶的最适 pH 向酸性偏移。
8、 载体的亲疏水性质如何影响固定化酶动力学参数表观 Km 值的变化?
固定化酶载体的疏水性强弱同样会影响到底物在酶催化微环境的浓度分配,进而影响固定化酶 的表观Km 值,如果载体的疏水性较强, 疏水性底物在酶催化的微环境的分配增加,
使固定化酶 的表观Km 值降低,对于亲水性底物在酶催化的微环境的分配相对减少,造成酶的表观
Km 值增 加;反之,如果亲水性载体用于固定化酶,对于疏水性底物的表观
Km 值会值增加,对亲水性底
物的表观Km 值降低。
cm2)
(3)
(4)
(5) (6) 酶分子在固定化过程中,由于构象效应造成活性中心或调节中心空间构象发生变化或者 由于屏蔽效应造成酶活性中心无法结合底物。
有部分活性中心的氨基酸残基参与了与载体的结合,导之部分酶完全丧失活性。
酶活性未参与反应,但与载体结合后使酶与底物的结合和产物的扩散存在位阻效应。
第五章 化学酶工程
一、 名词解释
酶分子改造:通常把改变酶蛋白一级结构的过程称为改造。
酶分子修饰:通过各种方法可使酶分子结构发
生某些变化,从而改变酶的某些特性和功能 的技术过程。
模拟酶:用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过 程,从原理的本
质定义为 是用人工方法合成具有酶性质的一类催化剂。
肽酶:是模拟天然酶的 活性部位, 人工合成的具有催化活性的多肽。
抗体酶:又称催化抗体,是一种新
型人工酶制剂,是 抗体的高度特异性和酶的高效催化能 力巧妙结合的产物 ,本质上是一类具有催化能力的免疫
球蛋白。
印迹酶:通过分子印迹技术产生类似于酶的活性部位的空腔,对底物产生有效的结合作用 的一类人工模拟
酶。
二、 问答题
1、 简述酶化学修饰的目的。
( P 101) 酶化学修饰的目的在于:人为地改变某些天然酶的性质,创造某些天然
酶所不具备的某些优良 特性甚至创造出新的特性,概括起来有:
(1)
(2)
(3)
(4) 2、 在酶的化学修饰过程中应考虑哪些因素?( P 101) 被修饰酶。
开始设计酶化
学
修饰反应时, 对被修饰酶的活性部位、稳定条件、侧链基团性 质及酶反应的最适条件等应尽可能全面了解。
修饰剂的选择。
要求修饰剂具有较大的相对分子质量 ,对蛋白质的吸附有良 好的生物相容 性和水溶
性 ,修饰剂 表面具有比较多的活性基团。
修饰反应条件的选择。
修饰反应一般要选择在酶稳定的条件下进行, 尽可能少破坏酶的必
需集团, 选择酶与修饰剂的结合率和酶活回收率都较高的反应条件。
对反应条件中酶与修饰 剂的分子比
例、反应温度、pH 时间、溶剂性质和离子强度等在确定反应条件时也必须考虑。
3、 简述酶分子侧链上的修饰功能基团主要有哪些? 酶的化学修饰主要是对一些活泼性比较强的氨基酸侧链基
团进行修饰。
主要包括:氨基(赖氨 酸残基)、羧基(谷氨酸、天冬氨酸残基)、羟基(丝氨酸、苏氨酸残
基)、巯基(半胱氨酸 残基)、咪唑基(组氨酸残基)、胍基(精氨酸残基)、酚基(酪氨酸残基)、吲哚基
(色氨 酸残基)、甲硫基(蛋氨酸残基)。
4、 简述常用的酶分子表面化学修饰方法。
(
(1)
朝着对人类有用的方向进行。
不管是从理论上分析还是从实际修饰的结果来看, 酶经修饰之后, 性质朝任何方
向改变的可能性都存在,而且多数改变都是不利的。
酶修饰之后,性质的变化因 酶、修饰剂和修饰方法的不同而
提高生物活性。
增强酶的稳定性。
降低酶类药物的抗原性。
改变酶学性质。
(1) (2) (3) P 107)
聚乙二醇对酶的修饰, 该类修饰剂是既能溶于水,又可以溶于绝大多数有机溶剂的两亲 分子,且在
没有免疫原性和毒性,在体内不残留。
右旋糖酐及右旋糖酐硫酸酯对酶的修饰: ®溴化氰法;,02高碘酸法
糖肽对酶的修饰:糖肽一般是通过纤维蛋白酶或蛋白水解酶降解纤维蛋白或
Y —球蛋白 而得。
糖肽结构上有氨基,这些氨基经合适的方法活化后能与酶分子中的氨基发生反应 而以共价键结
合实现对酶的修饰。
5、 在酶分子的表面化学修饰中,常用的大分子修饰剂有哪些? 聚乙二醇、右旋糖酐、糖肽、肝素、血清蛋
白。
6、 修饰酶的性质发生了哪些变化? 首先要强调的是,我们对酶进行修饰的目的就是要改变酶的结构和特性,
而且要使这种改变
出现很大的差异。
(1)热稳定性用前面介绍的一些修饰剂对酶进行修饰,在多数情况下可以提高酶的稳定性。
但PEG没有明显的提高。
(2)抗原性抗原性是药物用酶必须解决的问题。
在前面介绍过的修饰剂中,被认为可以消
除酶的抗原性的修饰剂只有PEG和人血清白蛋白。
(3)对各类失活因子的抵抗力由于酶修饰之后,表面会带上修饰剂而受到保护,因此,酶修饰之后,抵抗蛋白酶水解和其它失活因子的能力普遍增强。
(4)在生物体内的半衰期由于修饰之后,稳定性和对抗各种失活因子的能力增强,因此,半衰期也普遍延长。
(5 )修饰酶的最适pH
(6)修饰酶的动力学性质
7、抗体酶具有什么特点?
①能催化一些天然酶不能催化的反应抗体酶的多样性决定了抗体酶的催化反应类型多样性;
催化抗体的构建,表明可通过免疫学技术,为人工酶的设计和制备开辟一条新的、实用化的途径。
这种利用抗原-抗体识别功能,把催化活性引入免疫球蛋白结合位点的技术,或许可能发展成为构建某种具有定向特异性和催化活性的生物催化剂的一般方法。
②有更强的专一性和稳定性抗体酶作为一种具酶和抗体双重功能的新型大分子用作分子识
别元件,具有优于酶和抗体的突出特点。
因为配体底物与抗体酶的活性部位结合后,会立即发生催化反应,释放产物,所以每一次分子反应之后,抗体的分子识别位点都可以再生,这就使催化抗体能够作为一种可以连续反复使用的可逆性分子。
③化作用机制不同
酶催化机制是"锁钥学说” (Lock and Key)及“诱导契合学说” (Induced-Fit );而抗体酶的催化剂至目前还没有完全搞清楚。
Jan da曾提出“识别开关”或“诱饵开关” (Bait and Switch)机制,即抗体将底物“钓进”抗体结合部位,然后使其与抗体结合,打开底物转化为反应过渡态的“开关”,导致共价键断裂,形成产物,还有待研究。
8、试述采用诱导法制备抗体酶的一般步骤。
首先合成稳定反应的过渡态类似物,将此化合物作为半抗原与载体蛋白相连,然后免疫动物制备单克隆抗体,由它诱导产生的单克隆抗体可以按预定的方向获得催化活性。
9、简述分子印迹聚合物的制备方法。
所谓分子印迹是制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程。
这个化合物叫印迹分子或叫模板分子。
印迹技术包括下列内容:
①选定印迹分子和功能单体,使两者发生互补反应。
②与印迹分子发生互补作用的单体与其它单体共同发生聚合反应。
③将印迹分子从聚合物中去除。
这样形成的聚合物内就保留有和印迹分子的形状、大小完全一样的空穴,印迹的聚合物能维持相对于印迹分子的互补性,因此,该聚合物能以高选择性重新结合印迹分子。
分子印迹也叫主-客体聚合作用或模板聚合聚合作用,制得的分子聚合物称为分子印迹聚合物。
10、简述生物印迹酶的基本制备过程。
(P140)将酶溶解于含有其配体的缓冲溶液中,使其构象发生改变,有利于与底物结合,再将此酶液冷冻干燥形成酶粉,用有机溶剂冲洗干酶粉除去配体后,将其过滤并真空干燥,在无水或微水有机溶剂中,由于酶的记忆功能,这种新构象仍能保持,致使结合配体的能力大大提高。