酶工程习题库(下)

六、简答题

2、酶工程作为生物催化剂应用于工业生产有什么优点和缺点？

答：优点：催化效率高；专一性强；催化条件温和，无毒无害；来源广泛，导致酶制剂工业的发生、发展。

缺点：稳定性差；一次性使用；不易与产物分离；具有抗原性——导致酶固定化技术、酶分子修饰技术的发展。

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。

2）过程：材料预处理，细胞破碎和酶的抽取。

5、引起酶反应器生产能力下降的主要原因？选择酶反应器时需要考虑哪些问题？

答：1)酶反应器生产能力下降主要原因是固定化酶活力的下降提早。原因：a 酶本身失活b 酶从载体脱落c 载体被破坏或溶解 d 底物和产物的稳定性及酶的抑制作用，只能缩短酶反应时间，提高酶浓度，改变反应条件 e 酶反应器被微生物污染，产生蛋白酶，可用药物控制，提高反应温度，底物溶液彻底灭菌 f 传热传质等混合平衡问题在反应器内设计配置均质设施；2）选择酶反应器时须考虑的问题：a 固定化酶的形状：颗粒状粉末状，片状，膜状，纤维状等b 底物的物理性质：小分子，可溶解适合于填充床，搅拌式，流化床式，模型等。大分子，不溶性，粘性，不适合填充体，模型。c 酶反应的力学特性：有底物抑制反应，搅拌式，流化床，个别模型不适合填充床。有产物抑制的反应：适合于填充床，模型，流化床，不适合于循环反应器的产物回流装置d 固定化酶的稳定性：影响大，机械搅拌罐式最明显，其次流化床e 操作要求反应器费用：搅拌罐型优势大，结构简单，易操作控制造价成本低。

6、有机相中酶形式的选择有哪些？

答：（1）酶粉：比表面积增大，与底物接触面大在水含量不变时，酶量有最佳值；

（2）化学修饰酶：增加酶表面的疏水性，导致酶在有机介质中溶解性增强；

（3）固定化酶：对抗有机介质变性的能力增强；随载体与酶形成共价键数量增加抗性增强；载体改变酶微环境的底物和产物的局部浓度；载体影响酶分子上的结合水。

7、酶工程的研究内容主要是什么？

答：1）酶的产生与制备：产酶菌株工艺条件提纯条件。制取高活性、高纯度纯品分离方法是核心。2）酶的固定化及酶分子修饰技术，是现代酶工程的里程碑。3）酶反应器及酶的应用。4）转移酶、抗体酶、人工酶、模拟酶。5）酶传感器。

8、在酶的发酵生产过程中，提高酶产量的措施有哪些？

答：1）选育优良的产酶细胞；2）保证发酵工艺条件并根据需要及变化情况及时调节；3）增加诱导物；4）控制阻遏物浓度；5）添加表面活性剂和其他产酶促进剂。

9、根据酶的特性在酶分离纯化时需注意什么问题？

答：1）要注意防止酶的变性失活。a.大多数酶pH小于0.5或大于9的条件下才稳定；b.大多数情况下应该在低温下操作；c.酶溶液易形成泡沫而使酶变性，应防止泡沫形成；d.金属

引起酶变性；e.慎重选用溶剂；f.防止微生物污染以及蛋白质酶作用。2）在符合质量要求前提下，尽量选择步骤简单，收率高，成本低的方法。3）酶具有催化活性，或以每一步操作可通过酶活力测定跟踪酶变化的来龙去脉，为选择适当方法和条件提供根据。4）在保证酶活力的条件下，可使用多种有效方法进行纯化。

10、什么是蛋白质的稳定性，蛋白质稳定性的分子原因是什么？

答：蛋白质的稳定性：蛋白质抵抗各种因素的影响，保持其生物活力的能力。

蛋白质稳定性的分子原因是：金属离子、底物、辅因子和其他低相对分子质量配体的结合作用；蛋白质—蛋白质和蛋白质—脂的作用；盐桥和氢键；二硫键；对氧化修饰敏感的氨基酸含量较低；氨基酸残基的坚实装配；疏水相互作用。

11、影响固定化酶性质的因素有哪些？

答：1）酶本身；2）分配效应；3）空间障碍效应；4）扩散效应；5）载体带负电荷，pH向碱性方向，反之，向酸性方向。

12、酶化学修饰后热稳定性、体内半衰期和抗原性如何变化？

答：1）大多数酶修饰后热稳定性升高，但PEG修饰后酶热稳定性没明显变化。酶构象刚性增强，酶分子内部热振动减少。2）体内半衰期延长。3）抗蛋白酶、抗抑制剂、抗失活因子能力增强，特定修饰剂可以在消除抗原性上效果明显。蛋白水解酶的切点一些氨基酸残基组成抗原决定簇，通过修饰破坏了抗原决定簇的结构。大分子修饰剂遮盖抗原决定簇，也阻碍抗原、抗体产生结合。

13、试述酶在制备光学活性物质过程中的应用。

答：1）不对称合成法；2）酶是手性物质，可以成为手性催化剂；3）外消旋体拆分；4）生物拆分与非生物拆分；5）非生物法中动力学拆分三种途径之一为酶催化，生物拆分利用一个酶或一系列酶反应。

14、试比较可逆抑制与不可逆抑制的不同点。

答：1）可逆抑制与酶必须集团共价键结合，不可逆抑制与酶以非共价键结合。2）可逆抑制能用物理方法除去，不可逆抑制不可以。3）可逆抑制分竞争性、非竞争性、反竞争性等；不可逆抑制分专一性与非专一性。4）可逆抑制以平衡常数衡量；不可逆抑制以速度常数衡量。

15、与游离酶相比，固定化酶优点和缺点有哪些？

答：优点；易将固定化酶和底物、产物分开，产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；可以在较长时间内连续使用；反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化；提高了酶的稳定性；较能适应于多酶反应；酶的使用效率高，增加产物收率高，成本降低。

缺点：固定化时酶的活力有损失；比较适应于水溶性底物；与完整的细胞相比，不适于多酶反应，特别是需要辅助因子的反应；加生产成本，工厂初始投资大。

16、为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？

答：1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样；2）微生物生长繁殖快，酶易提取，特别是胞外酶；3）微生物易得，微生物培养方法简单，生长周期短。

17、按照传统观念，有机溶剂是酶的变性剂，酶为什么可以在有机溶剂中催化反应？

答：1）酶不溶于疏水性有机溶剂，它在含微量水的有机溶剂中以悬浮状态起催化作用；2）条件适合时，在有机相中酶能够保持其整体结构的完整性，有机溶剂中酶的结构至少是酶活性部位的结构与水溶液中酶的结构是相同的；3）酶蛋白能够在有机溶剂中保持其三级结构和活性中心的完整；4）只要条件合适，酶可以在非生物体系的疏水介质中催化天然或非天然的疏水性底物和产物的转化，酶不仅可以在水与有机溶剂互溶体系，也可以在水与有机溶剂组成的双液相体系，甚至在仅含微量水或几乎无水的有机溶剂中表现出催化活性。