酶工程试卷

一、判断题（每题1分，共10分）
1. 酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。

（×）
2. 酶活力是指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。

（√）
3. 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。

（√）
4. 培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。

（×）
5. 在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。

（√）
6. 补料是指在发酵过程中补充添加一定量的营养物质，补料的时间一般以发酵前期为好。

（×）
7. 酶固定化过程中，固定化的载体应是疏水的。

（×）
8. 在酶的抽提过程，抽提液的pH应接近酶蛋白的等电点。

（×）
9. 青霉素酰化酶不但能催化青霉素侧链的水解作用，而且也能催化逆反应。

（√）
10.亲和试剂又称活性部位指示试剂,这类修饰剂的结构类似于底物结构。

（√）
11.酶的分类与命名的基础是酶的专一性。

（√）
12.膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。

（√）
13.角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。

（╳）
14.α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。

（╳）
15.酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。

（╳）
二、填空题（每空1分，共10分）
1. 日本称为“酵素”的东西，中文称为____酶_，英文则为__enzyme_，是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。

2. 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得__脲酶_酶结晶，并指出_脲酶_是蛋白质。

他因这一杰出贡献，获1946年度诺贝尔化学奖。

3.1960年，雅各布（Jacob）和莫诺德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中，与
酶生物合成有关的基因有四种，即启动基因、操纵_基因和__结构__基因。

4.酶的生产方法有提取分离法，生物合成法和化学合成法。

5.酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有_凝胶过滤_法，_超滤法和超
离心法三种。

6.酶的分离方法有沉淀分离、离心分离、过滤与膜分离、层析分离、电泳分离、萃取分离
7.根据生物合成类型可把酶分为两类：组成型酶和适应性酶（调节型酶）
8.优良的产酶微生物所具备的条件：（1）酶的产量高，发酵周期短（2）产酶稳定性高（3）
容易培养和管理，不易变异退化（4）利于酶的分离纯化，最好是产生胞外酶的菌种（5）安全可靠无毒性等。

9.酶发酵的生产方式：固定发酵法，液体深层通气发酵法，固定化细胞核固定化原生质体
发酵。

其中最理想的酶合成模式是固定化细胞核固定化原生质体发酵
10.Km值增加，其抑制剂属于(竞争性)抑制剂，Km不变，其抑制剂属于(非竞争性)抑制剂，
Km减小，其抑制剂属于(反竞争性)抑制剂。

11.菌种培养一般采用的方法有(固体液体)培养法。

12.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素，除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影
响，发酵条件一般包括(温度pH 通风量（或氧气）搅拌泡沫湿度)等。

13.打破酶合成调节机制限制的方有(控制条件遗传控制其它方法)。

14.酶生物合成的模式分是(同步合成型延续合成型中期合成型滞后合成型)。

15.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有(热变性法酸碱变性法表面
变性法)
16.通常酶的固定化方法有(吸附法共价键结合法交联法包埋法)。

8. 酶分子的体
外改造包括酶的(表面修饰内部修饰)。

17.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的(过渡态)，从而降低了底物分子
的(能障)，而抗体结合的抗原只是一个(基)态分子，所以没有催化能力.
18.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是酶分子结构，二是反应条件。

19.求Km最常用的方法是双倒数作图法。

20.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是序列机制，另一类是乒乓机制。

21.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性；
22.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是致病菌，二是能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高，三是菌种不易退化，四是最好选用能产生胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。

23.酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。

24.酶制剂有四种类型即液体酶制剂，固体酶制剂，纯酶制剂和固定化酶制剂。

25.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。

26.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。

27.1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25o C，PH及底物浓度为最适宜）每1分钟内,催化1μmol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。

28.酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的活力、减少抗原性，增加稳定性。

29酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。

30借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。

31由于各种分子形成结晶条件的不同，也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶，因此酶结晶既是纯化手段，也是纯化标志。

32培养基的五大要素：（碳源）（氮源）（无机盐）（水）（生长因子）
33影响酶生物合成模式的主要因素：（mRNA的稳定性）（培养基中阻遏物的存在）
34酶反应器的类型按操作方式区分，可分为（分批式反应）（连续式反应）（流加分批式反应）。

35酶定向进化的一般过程：随机突变构建基因文库筛选目的突变
三、名词解释
1抗体酶：是一种具有催化作用的免疫球蛋白，属于化学人工酶
2酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。

3模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。

4底物抑制：在酶促反应中，高底物浓度使反应速度降低的现象。

5稳定pH：酶在一定的pH范围之内是稳定的，超过这个限度易变性失活，这样的pH范围为此酶的稳定pH
6产酶动力学：主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响，包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。

7凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。

8固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的
空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶
9液体发酵法：以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法，根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。

10. 酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。

11.自杀性底物：底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露，再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂，这种底物叫自杀性底物。

12.别构酶；调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力，这种影响被称为别构效应，具有别构效应的酶叫别构酶
13.诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶
14Mol催化活性：表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心转换的分子数目
15.离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。

16.修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶
17.非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学
18酶生物合成中的转录与翻译
酶合成中的转录是指以核苷三磷酸为底物，以DNA链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。

酶合成中的翻译是指以氨基酸为底物，以mRNA为模板，在酶和辅助因子的共同作用下合成蛋白质的多肽链。

19诱导与阻遏
酶合成的诱导是指加入某种物质使酶的合成开始或加速进行的过程；酶合成的阻遏作用则是指加入某种物质使酶的合成中止或减缓进行的过程。

这些物质分别称为诱导物及阻遏物。

20酶回收率与酶纯化比（纯度提高比）
酶的回收率是指某纯化步骤后酶的总活力与该步骤前的总活力之比。

酶的纯化比是之某纯化步骤后的酶的比活力与该步骤前的比活力之比。

21酶的变性与酶的失活
酶的变性是指酶分子结构中的氢键、二硫键及范德华力被破坏，酶的空间结构也受到破坏，原来有序、完整的结构变成了无序，松散的结构，失去了原有的生理功能。

酶的失活则是指酶的自身活性受损（包括辅酶、金属离子受损），失去了与底物结合的能力。

22酶催化的专一性：在一定条件下，一种酶只能催化一种或者一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。

23等密度梯度离心：当欲分离的不同颗粒的密度范围处于离心介质的密度范围内，在离心力的作用下，不同浮力密度的颗粒在沉降或者漂浮时，经过足够长的时间久可以移动到与它们各自的浮力密度恰好相等的位置，形成区带，这种方法叫做等密度梯度离心。

24酶化学修饰：通过各种方式使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的催化特性的技术工程称为酶分子修饰。

25酶的非水相催化：酶在非水介质中的催化作用称为酶的非水相催化。

26酶定向进化：模拟自然进化过程，如随机突变和自然选择，在体外进行酶基因的人工基因突变，建立突变基因文库，在人工控制条件的特殊坏境下，定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体技术过程。

27、竞争性抑制：是一种抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。

28、反竞争性抑制：是指只有在底物与酶分子结合生成中间复合物后，抑制剂再与中间复合物结合才能够引起的抑制作用。

29．KS分段盐析：指在一定温度和PH值条件下，通过改变离子强度使不同的酶和蛋白质分离的方法。

30．B分段盐析：指在盐和离子强度条件下，通过改变温度和PH使不同的酶或蛋白质分离的方法。

31．亲和层析：利用生物分子与配基间所具有的专一而不可逆的亲和力使生物分子分离纯化的方法。

32．超临界流体：当压力和温度到达某一特定数值时，液体和气体物理特性就会趋于相同，该数值称为超临界点。

当压力和温度超过其超临界点时，两相变为一相，处于这一状态的流体称为超临界流体。

33、酶的发酵生产：经过预先设计，通过人们操作控制，利用细胞（包括微生物细胞、植物细胞和动物细胞）的生命活动，产生人们所需要的美的过程，称为酶的发酵生产。

四、问答题
1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？
固定化酶：水溶性酶通过物理和化学的方法，使之与不溶性载体结合形成的一种不再溶解的酶。

解：优点（1）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
（2）可以在较长的时间内连续使用
（3）反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化
（4）提高了酶的稳定性
（5）较能适于多酶反应
（6）酶的使用效率高产率高成本低
缺点
（1）固定化时酶的活力有损失
（2）比较适应于水溶性底物
（3）与完整的细胞相比，不适于多酶反应。

2在生产实践中，对产酶菌有何要求？
一般必须符合下列条件：
a)不应当是致病菌，在系统发育上最好是与病原菌无关
b)能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高
c)菌种不易变异退化，不易感染噬菌体
d)最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高
在食品和医药工业上应用，安全问题更显得重要
3对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？
解：（1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的状况，侧链基团的性质及反应性
（2）修饰反应的条件，包括PH与离子强度，修饰反应时间和温度，反应体系中酶与修饰剂的比例等
4如何检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂？试用所学过的知识加以论述。

要检测酶的制剂是否达到纯的制剂（即不含杂质及杂质酶），可以有以下几种方法：
（1）层析法：包括纸层析、凝胶层析、柱层析及亲和层析
（2）电泳法：包括SDS凝胶电泳法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法
（3）超离心法：不同的酶分子大小不同，在重力场中具有不同的沉降系数，从而可以通过超离心方法分离目的酶与杂质酶。

（4）免疫反应法：由于酶分子可作为一种抗原物质，而抗原与抗体之间具有专一的亲和力，故可选用目的酶的抗体与酶制剂进行免疫扩散或免疫电泳，从而判断酶的制剂
是否纯净。

（5）氨基酸序列分析法：采用特定的化学物质从酶的N末端将氨基酸残基逐个水解下来，最终可获知该酶的氨基酸序列，从而也可以判断出酶制剂是否纯净。

5按结构区分常见的酶反应器类型有哪些？简述它们的特点。

用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。

按结构区分：
⑴拌罐式反应器：反应比较完全，反应条件容易调节控制。

⑵鼓泡式反应器：鼓泡式反应器的结构简单，操作容易，剪切力小，混合效果好，传质、传热效率高，适合于有气体参与的反应。

⑶填充床式反应器：密度大，可以提高酶催化反应的速度。

在工业生产中普遍使用。

⑷流化床式反应器：流化床反应器具有混合均匀，传质和传热效果好，温度和 pH值的调节控比较容易，不易堵塞，对粘度较大反应液也可进行催化反应。

⑸膜反应器：清洗比较困难
6应用微生物来开发酶有哪些优点。

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，易提取酶，特别是胞外酶
③微生物培养基来源广泛、价格便宜
④可以采用微电脑等新技术，控制酶发酵生产过程，生产可连续化、自动化，经济效益高
⑤可以利用以基因工程为主的近代分子生物学技术，选育菌种、增加酶产率和开发新酶种
7.酶的固定化方法主要有哪些？作简单阐述
将酶用物理或化学的方法固定在不溶于水的载体上，形成一种可以重复使用的酶，叫固定化酶。

制备固定化酶的方法很多，有包埋法，吸附法，共价键结合法，以及交联法等
1.包埋法：将聚合物的单体与酶溶液混合，再借助于聚合助进剂作用进行聚合，酶被包埋在聚合物中以达到固定化。

操作简单，可制得较高活力的固定化酶。

2.吸附法：利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面而使酶固定化的方法。

常用的吸附剂有活性炭，氧化铝，硅藻土，多孔陶瓷，多孔玻璃，硅胶，羧基磷灰石等.操作简便，条件温和，不会引起酶的变性失活，载体价廉易得，可反复使用。

但酶与载体结合不太牢固易脱落
3.共价键结合法：酶蛋白侧链基团和载体表面上的功能基团之间形成共价键而固定的方法。

酶与载体牢固，制得的固定化酶稳定性好。

但制备过程中反应条件较为强烈，难以控制，易使酶变性失活，且制作手续繁琐。

4.交联法：利用双功能或多功能试剂在酶分子间或酶与载体间、或酶与惰性蛋白间进行交联反应以制得固定化酶的方法。

常用的试剂有戊二醛，己二胺，顺丁烯二酸酐，双偶氮苯等。

其中应用最广泛的是戊二醛。

制备的固定化酶结合牢固，可长时使用.但由于交联反应较激烈，酶分子的多个基团被交联，酶活力损失较大
8.酶的非水相催化有何优点，它们的主要类型有哪些？
优点：①提高脂溶性底物的溶解度，有利于高浓度底物连续生物转化
②水解酶能催化合成反应，如脂的合成和肽的合成.
③可以控制由水引起的副反应
④酶不溶于有机介质，易于回收再利用
⑤酶的固定化简单，可以只沉积在载体表面
⑥从低沸点的溶剂中分离纯化产物比水中容易
⑦酶的热稳定比水高，而且没有微生物污染
类型：
⑴有机介质中的酶催化：有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。

适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。

⑵气相介质中的酶催化：酶在气相介质中进行的催化反应。

适用于底物是气体或者能够转化为气体的物质的酶催化反应。

⑶超临界介质中的酶催化：酶在超临界流体中进行的催化反应。

超临界流体是指温度和压力超过某物质超临界点的流体。

⑷离子液介质中的酶催化：酶在离子液中进行的催化作用。

离子液是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的在室温条件下呈液态的低熔点盐类，挥发性低、稳定性好。

酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域选择性、立体选择性、键选择性等显著特点。

9. 试述提高酶发酵产量的措施。

（1）添加诱导物
对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添加适量诱导物，可使酶产量显著提高.加入的效应物与阻遏蛋白结合，阻止其与操纵基因结合，使结构基因得以表达.在实际工作中，关键是选择一个适当的诱导物、确定诱导浓度及诱导时间。

（2）控制阻遏物的浓度
阻遏作用根据其作用的机理不同可以分为产物阻遏和分离代谢阻遏两种。

通过减少或者分解代谢物的阻遏作用，可以显著提高酶的产量。

（3）添加表面活性剂
表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量
（4）增加产酶促进剂
可以增加产酶，但是作用机理还未阐明清楚
（5）另外还有补料和遗传调控，例如诱变育种、体内基因重组、基因工程等
10. 酶固定化后，性质会发生哪些改变，其原因是什么？
（1）固定化对酶活性的影响
固定化以后，酶活性下降，反映速率下降。

原因是固定化以后，酶结构、构象的变化会导致活性中心的变化，空间位阻、内扩散阻力都会增大
（2）最适pH的改变
酶经固定化后，pH活性曲线及最适pH有时会发生变化．由带负电载体制备的固定化酶的最适pH比游离酶的最适pH为高；而用带正电载体制备的则情况相反；而用不带电的载体，最适PH不变。

（3）底物特异性的改变：
固定化酶的活力，一般比天然酶低．其底物特异性也可能发生变化．一般认为酶被固定到载体后可引起立体障碍，使高分子底物与酶分子表面的接近受到干扰，从而显著降低了酶的活性，而低分子底物则受到立体障碍的影响较小，底物分子容易接近酶分子，因而与原酶活力无显著差别．由此看来改变了高分子底物的特异性。

（2分）
（4）最适温度的变化：
酶固定化后，由于热稳定性提高，最适温度一般随之提高。

（2分）
（5）动力学常数的变化：载体与底物带相反电荷：由于静电相吸，固定化酶与游离酶相比，表观米氏常数往往减小；载体与底物带相同电荷，固定化酶的表观Km米氏常数往往比游离酶的米氏常数高；若载体与底物有一方不带电，则往住表现米氏常数不变．表观米氏常数的减少，对固定化酶的实际应用是有利的，可使反应更为完全。

（2分）
（6）稳定性普遍增加。

主要表现在对热的稳定性；对各种有机溶剂及蛋白质变性剂尿素、盐酸胍的稳定性增加；对蛋白水解酶；贮藏的稳定性也有所提高。

稳定性增加有利于酶的应用。

11．叙述提高发酵产酶量的措施。

答：在酶的发酵生产中，为了提高产酶率和缩短发酵周期，最理想的合成模式应是延续合
成型。

首先可以通过基因工程和细胞工程等先进技术，选育得到优良的菌株，并通过工艺条件的优化控制，使它们的生物合成模式更加接近于延续合成型。

对于同步合成型的酶，要尽量提高其对应的mRNA的稳定性，为此适当降低发酵温度是可取的措施；对于滞后合成型的酶，要设法降低培养基中阻遏物的浓度，尽量减少甚至解除产物阻遏或分解代谢物阻遏作用，使酶的生物合成提早开始；而对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA的稳定性以及解除阻遏两方面下功夫，使生物合成的开始时间提前，并尽量延迟其生物合成停止的时间。

12．举例说明酶的大分子结合修饰的作用。

答：通过大分子修饰，酶分子的结构发生某些改变，酶的特性和功能也将有所改变。

可以提高酶活力，增加酶的稳定性，降低或消除酶的抗原性等。

6．请分析固定化载体的带电性质对酶的最适PH的影响过程。

答：载体的性质对固定化酶作用的最适PH值有明显的影响。

一般来说，用带负电荷的载体制备的固定化酶，其最适PH值比游离的最适PH值为高；用带正电荷载体制备的固定化酶的最适PH值比游离酶的最适PH值为低；而用不带电荷的载体制备的固定化酶，其最适PH值一般不改变。

13．说明酶在非水相体系催化中的特点。

答：1，在有机介质中，由于酶分子活性中心的结合部位与底物之间的结合状态发生某些变化，致使酶的底物特异性发生改变。

在极性较强的有机溶剂中，疏水性较强的底物容易反应；而在极性较弱的有机溶剂中，疏水性较弱的底物容易反应。

2，酶在水溶液中催化的立体选择性较强，而在疏水性强的有机介质中。

酶的立体选择性较差。

3，酶在有机介质中进行催化时，具有区域选择性，即酶能够选择底物分子中某一区域的基团优先进行反应。

4，酶在有机介质中进行催化的另一个显著特点是具有化学键选择性。

即在同一个底物分子中有2种以上的化学键都可以与酶反应时，酶对其中一个化学键优先进行反应。

5，许多酶在有机介质中的热稳定性比在水溶液中热稳定性更好。

决定了它的应用条件更为宽泛。

6，在有机介质中，酶所处的PH环境与酶在冻干或吸附到载体上之前所使用的缓冲液PH相同。

简答题。