现代酶工程复习题

现代酶工程习题
第一章绪论
1. 酶工程的概念、分类及其研究内容。

2. Payen和Person、Buchner兄弟、Sumner、Fisher、Koshland、Henri、Michaelis 和Menten、Jacob和Monod、Cech和Altmam及千佃一郎对酶工程学的发展做出的主要贡献是什么？
第二章酶工程基础
1、酶的命名
EC 1.1.1.1代表一种什么酶类？P9
2、酶的化学本质？P15
3、氨基酸残基的类型？什么是酶的必需基团？什么是酶的活性中心？P16
4、酶的催化反应特点？P31
5、酶催化反应的作用机制？P35
6、什么是平衡态假说和拟稳态假说？要求会推导方程。

7、米氏常数Km的含义？P45
8、画出并简述从菠萝皮中提取蛋白酶的工艺及原理？P21
9、分析影响微生物产酶量生产工艺方面的因素及常用控制方法？（若结合到中性蛋白酶的生产，参数及方法需具体化）
10、酶生物合成方面的因素有哪些？具体到酸性蛋白酶的生产，分析提高产酶量可能的措施？
11、酶分离纯化方法有哪些？分离纯化时注意事项？酶分离纯化的一般步骤？酶为什么要分离纯化？
12、列举酶在淀粉类食品、蛋白类食品及果蔬类食品方面的应用？简述酶的应用对食品科学的发展意义？
13、什么是酶固定化？固定化酶优点？固定化酶方法？P66
14、固定化对酶活性及酶反应系统的影响的原因？
15葡萄糖在葡萄糖异构酶存在时转化为果糖的反应机理为:
试分别用如下不同方法推导出反应速率方程：
（ⅰ）平衡态近似法；
（ⅱ）拟稳态近似法。

第四章酶反应器的设计和放大
1、画出分批搅拌罐式反应器和连续搅拌罐式反应器的示意图，说明它们在操作上的异同？
2、什么是反应器放大？有哪些放大方法？
3、影响酶反应器操作的因素有哪些？如何确定及控制这些因素？
第五章酶的分子修饰与改造
1、什么是酶的分子修饰？主要方法有哪些？
2、为什么要对酶分子进行修饰？举例说明。

第七章核酶与脱氧核酶（不要求）
第八章抗体酶
1、什么是抗体酶？
2、将抗体转变为酶的主要途径有哪些？
1946年，鲍林(Pauling)用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降低反应能级。

1969年杰奈克斯(Jencks)在过渡态理论的基础上猜想：若抗体能结合反应的过渡态，理论上它则能够获得催化性质。

1984年列那(Lerner)进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，这种抗体与底物结合后，即可诱导底物进入过渡态构象，从而引起催化作用。

根据这个猜想列那和苏尔滋
(P．C．Schultz)分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。

1986年美国Science 杂志同时发表了他们的发现，并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶或催化抗体。

抗体酶具有典型的酶反应特性；与配体(底物)结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶催化反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性；具有高效催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快104～108倍，有的反应速度已接近于天然酶促反应速度；抗体酶还具有与天然酶相近的米氏方程动力学及pH依赖性等。

将抗体转变为酶主要通过诱导法、引入法、拷贝法三种途径。

诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶；引入法则借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，使其获得催化功能，拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。

博莱克(Pollack)等以硝基苯酚磷酸胆碱酯作为半抗原诱导产生单抗，经筛选找到加快水解反应1.2万倍的抗体酶。

第九章模拟酶
1、什么是模拟酶？
2、模拟酶可以分为哪些类型？
3、分子印迹酶？P164
第十章非水介质中的酶催化反应
有机介质反应体系的主要类型？P179
答案：
11、（一）酶为什么要分离纯化
①、抑制或利用酶需要知道酶的性质，而研究酶需要一定纯度的酶；
②、研究酶的结构、底物特异性或动力学参数需要纯酶；
③、酶应用时尤其是用于药物时，需要高纯酶，否则易引起过敏等不良反应。

（二）、酶的分离纯化方法如下：
（三）分离纯化时注意事项。

①低温进行，保持酶活；
②保持一定的pH值。

过酸过碱都易引起酶失活，提取时应远离pI，沉淀分离时接近pI；
③过程应尽可能快速进行；
④设法抑制酶活，以防酶之间的相互作用；
⑤注意前后两个方法的相容性。

透析、凝胶、过滤使样品变稀，紧接着应采用浓缩效果较好的分离方法；
⑥在酶的分离纯化过程中，不宜连续重复使用以酶的同一性质为依据的分离方法。

如在离子交换色谱后，不应采用以电荷性质为依据的分离方法。

（四）酶的一般纯化步骤。

————生物体组织
预处理↓（破碎、抽提、离心分离）
————无细胞抽提液
↑↓除核酸（以防干扰pro分离，等电点法）
粗分离盐析法（（NH
4）
2
）SO
4
分级沉淀法）或等电点沉淀
↓↓
————分子筛法（透析、超滤、凝胶过滤）
↑↓
细分离离子交换层析或亲和层析
↓↓
————透析→较纯酶液→电泳法检验纯度
12、列举酶在淀粉类食品、蛋白类食品及果蔬类食品方面的应用？简述酶的应用对食品科学的发展意义？
答：目前酶在食品中的应用领域主要有：
（一）酶的食品应用：
a、淀粉类食品：1）、α淀粉E及葡萄淀粉酶，用于生产葡萄糖；2）、用葡萄糖异构酶生产果葡糖浆；3）、用α淀粉酶、β淀粉酶生产多糖。

b、蛋白质类食品：1）、凝乳酶用于干酪生产；2）、乳糖酶水解乳糖；3）、用葡萄糖氧化酶，除去蛋粉等制品中存在的少量葡萄糖以防止褐变，提高产品质量；4）、醉酒抗寒，肉类嫩化。

c、果蔬加工方面：1）、果胶酶用于果汁、果酒澄清，提高可过滤性，增加出汁率；2）、柚苷酶可用于分解柑桔类果肉和果汁中柚皮苷，除苦味；3）、橙皮苷酶可使橙皮苷分解，有效防止柑桔类罐头制品出现白色浑浊。

（二）酶对食品工业及食品科学的发展具有重大意义，主要体现在：
①酶是高效的生物催化剂，其高度专一性，高效的催化效率以及温和的反应特性，决定了酶生产过程产品质量高，耗能低，废物排放少，应用于食品工业，可充分利用有限的农产品资源，具有非常重要的现实意义。

②酶产业是一种高效的产业。

酶作为高效的生物催化剂应用于食品工业时，可以获得很高的附加值。

如美国1985年用葡萄糖异构酶生产高果糖浆，其附加值达30多倍（24亿/6000万）。

③生物界酶的种类达2000多，合理开发和使用，可广泛应用食品等工业过程。

目前已开发并获得应用的只有几十种，因此酶制剂及其应用工业具有非常广阔的前景。

已获应用的酶已初步证明这一点。

④从酶的应用，不难分析得到酶至少在以下几方面对食品科学产生的重要影响：a 、改造食品原料（包括植、动，及微生物可食部分）。

例如通过改造酵母的基因，获得重组凝乳酶的表达。

国外已经商品化用于奶酪生产，再如通过适当手段控制材料中的酶活性，使原料易于保鲜及保存；
b、促进食品加工工艺改良，如双酶法生产葡萄糖，取代了传统的酸解法；
c、改造食品分析手段，如脲酶电极用于各项目的分析，还有用固定化的葡萄糖氧化酶测定葡萄糖含量等。

10题答案
酶生物合成调节方面的因素。

普遍地讲，通过生物合成调节酶产量的措施有：
（1）、添加诱导物。

①酶的作用底物。

②酶的反应产物。

③酶的底物类似物。

（2）、抑制阻遏物浓度。

①产物阻遏作用。

②分解代谢物阻遏作用。

（3）、添加表面活性剂。

（4）、添加产酶促进剂。

相应地，具体到黑曲霉酸性蛋白酶的生产，可采取以下措施提高产酶量。

①添加诱导物。

其作用的本质是纯化R产生的变构pro，使其不能与操纵结合。

酶一般都可由其作用底物诱导产生。

蛋白质等类似物可用黑曲霉酸性蛋白酶生产的诱导物，在培养基中采用低的碳氮比有益于酶的生产。

②抑制产物的阻遏作用。

许多酶可能由其催化反应的产物阻遏。

因此用于黑曲霉酸性proE生产的培养基应限制氨基酸等成分的含量，同时在生产过程中，为防止产物阻遏，可采用中途补料等方法。

③抑制分解代谢物的阻遏。

一些容易利用的碳源如葡萄糖往往容易阻遏果酶的生物合成。

其阻遏的机理是代谢物通过代谢途径降解，一部分能量贮于ATP 中。

因此培养基中应不采用葡萄糖等容易利用的碳源。

④添加表面活性剂。

导致CAMP的生成受阻，使CAMP-CRP的浓度降低，不能结合P的位置，E无法合成。

如吐温（Tween）和特里顿（Triton）可靠在细胞膜上，增加细胞的通透性，有利于酶的分泌可增加产酶量。

这一措施适应于胞内酶的生产，酸性proE若是胞外酶，则不适用。

⑤添加产酶促进剂。

是能增加产酶量，但机理尚不清楚的一类物质。

添加植酸钙镁，可促进黑曲霉酸性蛋白酶的生产。

⑥诱变育种。

a、调节基因实变，使其失去产生阻遏pro的能力；
b、操纵基因变异，使其失去与阻遏物结合的能力。