酶工程 复习资料

第一章绪论

1.何谓酶工程，试述其主要内容和任务。

酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。

酶工程的主要内容包括：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。

酶工程的主要任务是经过预先设计，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.酶有哪些显著的催化特性？

酶是生物催化剂，与非酶催化剂相比，具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。3.简述影响酶催化作用的主要因素。

酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。

酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25℃，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，这个单位称为国际单位（IU）。在特定条件下，每秒催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（kat）

酶活力的测定方法：振荡测定法，酶柱测定法，连续测定法，固定化酶的比活力测定，酶结合效率与酶活力回收率的测定，相对酶活力的测定。或者测定方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.

酶的发展历史：4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说，推导出米氏方程。1926年——萨姆纳得到脲酶结晶，并证明它具有蛋白质的性质。1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。1982年——切克发现核酸类酶。1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。

酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程：

酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。Km增大不变减小Vm不变减小减小酶的生产方法：提取分离法，生物合成法，化学合成法

第二章

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要的酶的技术过程，称为酶的发酵生产。酶的发酵生产是当今产酶的主要方法，因为微生物具有种类多、繁殖快、易培养、代谢能力强等特点。1.试述酶生物合成的基本过程。

a．RNA的生物合成——转录：转录的起始、RNA链的延伸、转录的终止、RNA前体加工成为成熟的

RNA分子。

b．蛋白质的生物合成——翻译：氨基酸活化生成氨酰-tRNA、肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合

成的终止、蛋白质前体加工修饰成具有特定空间结构的功能蛋白。2.何谓酶生物合成的诱导作用？是简述其原理。

加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象，称为酶生物合成的诱导作用。

原理：当无诱导物存在时，调节基因产生的阻遏蛋白与操纵基因结合，覆盖RNA聚合酶的结合部位，RNA聚合酶无法与启动基因结合，结构基因无法转录，酶合成受受阻。当诱导物存在时，其与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白构象发生改变而降低与操纵基因的结合能力，RNA聚合酶与启动基因结合，结构基因正常转录，相应酶得以表达。

3.什么是酶生物合成的反馈阻遏作用？试简述其原理。

酶生物合成反馈阻遏作用指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受到阻遏。原理：无阻遏物存在时，调节基因产物阻遏蛋白无法与操纵基因结合，结构基因正常转录，相应酶得以正常表达。当阻遏物存在时，其与阻遏蛋白结合使之空间构象发生改变，阻遏蛋白与操纵基因结合，抑制RNA聚合酶与启动基因的结合，下游结构基因转录受阻，酶无法正常表达。

4. 简述分解代谢的阻遏作用的原理及解除方法。分解代谢阻遏之所产生，是因为细胞内某些物质经分解代谢产生ATP，ATP则是由ADP 和AMP经磷酸化转变而来，ATP合成，即意味着胞内ADP、AMP浓度下降，cAMP通过水解作用以补充胞内AMP浓度，故胞内cAMP浓

度下降。同时腺苷酸环化酶活性降低，cAMP合成受阻，致使胞内cAMP 浓度进一步降低。故而cAMP-CAP复合物浓度随之降低，启动基因特定部位无足够cAMP-CAP复合物与之结合从而抑制了RNA聚合酶与启动基因的结合，结构基因无法表达，酶合成受阻。解除方法：在培养环境中控制某种易降解物质的量，或在必要时添加适量的cAMP。5. 酶的生物合成有哪几种模式？同步合成型、延续合成型、中期合成型、滞后合成型。6、如何控制微生物发酵产酶的工艺条件？a．保藏的菌种用于生产之前要通过细胞活化使细胞的生命活力得以恢复；

b.根据不同细胞和不同用途的不同要求配置各营养组分适宜的培养基；

c.根据不同菌种、不同产物、不同工艺条件等不同情况调节培养基pH、温度、溶解氧量使之处于适宜状态。

7．提高酶产量的措施主要有哪些？

添加诱导物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂、添加产酶促进剂。10.简述固定化微生物细胞发酵产酶的特点？

提高产酶；可以反复使用或连续使用较长时间；基因工程菌的质粒稳定、不易丢失；发酵稳定性好；缩短发酵周期，提高设备利用率；产品容易分离纯化；适于胞外酶等胞外产物的生产。11.固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？

变胞内产物为胞外产物；提高产酶率；稳定性较好；易于分离纯化。第三章

动植物细胞培养产酶2，何为抗体酶？试述获得抗体酶的主要方法。答：抗体酶又称为催化性抗体，是一类具有生物催化功能的抗体分子。

1）半抗原诱导法。以预先设计的过渡态类似物作为半抗原，与载体蛋白（如牛血清蛋白）偶联制成抗原，然后免疫动物，再经过单克隆抗体制备技术制备，分离，筛选得到所需的抗体酶。2）酶蛋白诱导法。是以某种酶蛋白作为抗原诱导抗体酶产生的方法。首先选定一种酶蛋白作为抗原来免疫某种动物，在酶蛋白抗原的诱导下，动物体内产生与酶分子特异结合的抗体；再将获得的酶抗体来免疫该动物，并采用单克隆抗体制备技术制备得到与酶抗体特异结合的抗抗体。那么抗抗体结合部位的构象与用作抗原的酶分子的结合中心的构象相同。对抗抗体进行筛选，就有可能获得具有催化活性的抗体酶。3，植物细胞培养产酶有何特点？答：1）产率高。2）生产周期（与完整植株相比较）短，一般为15~30天。3）易于管理，减轻劳动强度。4）提高产品质量。5）其他：对剪切力敏感，生产周期长，许多植物细胞的生长和代谢需要一定的光照。5，试述植物细胞产酶的工艺条件及其控制。答：1）温度的控制。一般为25度左右。通常不高于35度，不低于20度。2）PH的控制。一般为PH5.5~5.8。通常介于5.0~6.0的微酸性范围。3）溶解氧的调节控制。一般通过通风和搅拌来供给。不能太强烈，以免破坏细胞。4）光照的控制。根据植物细胞的特性及目标次级代谢物的种类不同，进行光照的调控。5）前体的添加。为提高次级代谢物产量在培养过程中添加目的代谢物的前体。6）刺激剂的应用。促使植物细胞的物质代谢朝着生成某些次级代谢物的方向进行，强化次级代谢物的生物合成，提高某些次级代谢物的产率。6，动物细