酶工程复习材料

1. 酶生物合成的模式有哪些？哪一种模式较为适合生产的需要？对于其他的合成模式，应如何调节发酵的条件以使其更为趋近于最佳的模式？

酶生物合成的模式

·同步合成型

·延续合成型

·中期合成型

·滞后合成型

概念：酶的合成与细胞生长同步进行。当细胞进入对数生长期，酶大量产生，细胞生长进入稳定期后，酶的合成随之停止。

特点：属于这种类型的酶，其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏作用。

概念：酶的合成伴随着细胞的生长而开始，但在细胞生长进入平衡之后，酶还可以延续合成较长的一段时间。

特点：这种类型的酶可受诱导但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏，其对应的mRNA是相当稳定的。

概念：酶的合成在细胞生长一段时间以后开始，而在细胞进入平衡期后，酶的合成也随着停止。

特点：酶的合成受到反馈阻遏，而且其所对应的mRNA 是不稳定的。

概念：只有当细胞生长进入平衡期后，酶才开始合成并大量积累。

特点：酶的合成受到分解代谢物阻遏作用。

在酶工程生产中为了提高酶的生产率，延长酶的发酵生产周期，酶最理想的生物合成模式应为部分生长偶联型（延续合成型），因为这类酶在发酵过程中没有明显的生长期和产

酶区的区别，随细胞生长即有酶的产生，直到细胞生长进入平衡期之后酶还可以合成。对于其他型的酶，要提高酶产率，可以再细胞选育上，工艺条件等方面加以条件控制。对于同步合成型的酶，可以采用适当的生产工艺，如降低发酵温度以尽量提高其对应的mRNA的稳定性；对于滞后合成型的酶，在发酵过程中应设法尽量减少甚至借出分解代谢物阻遏，使酶的合成提早开始,控制葡萄糖等易利用碳源, 添加一定量的cAMP；对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行。控制末端产物浓度,添加末端产物类似物

2.试以基因调节控制理论说明酶生物合成的分解代谢物阻遏作用、诱导作用及反馈阻遏作用的原理。

基因调节控制理论-------操纵子学说

是指容易利用的碳源阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象

是指加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程

是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的合成受阻的过程

3.何为酶电极、酶标免疫测定？

是指在放射免疫测定的基础上发展起来的一种分析方法，它是将酶作为标记物质，使之和抗原（或抗体）结合形成酶与抗原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体（或抗原）与复合物专一且定量的结合关系，通过测定与待测抗体（或抗原）结合的酶的活力，从而计算出待测抗体（或抗原）的量。

是最早问世的生物传感器，它是把测定无机离子或低分子量气体的电化学器体（如离子选择性电极或气敏电极）与酶固定化技术相结合而产生的传感器，使原来仅有测量物理量功能的电极具备了测量生物化学量的功能，它在生物试样化学成分的检测方面具有良好的选择性和

较强的特异性。

4.试以米氏方程说明酶法分析、酶活测定的原理。

酶活力测定（Enzyme Assay）

分析对象——酶

一般常测定酶促反应的初速度以确定酶活力。

酶单位：1961 年，国际生化联合会酶委员会建议，一个酶单位为在确定的最适反应条件下，每分钟催化1 цml分子底物变化所需要的酶量。

测定原理:

酶法分析（Enzyme Analysis ）

分析工具——酶（酶免分析、酶电极）

原理：

米氏方程：

当s << km 时，即反应体系中底物浓度较低，酶量足或过量时，v ≈vm/km.[s ] ，即测定的酶活（反应速度）与体系中的底物浓度成正比，具有线性的比例关系。

6. 何为酶工程、抗体酶、半抗原、酶的专一性，酶的分类.

酶工程

即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术，它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。

抗体酶

通过改变抗体中与抗原结合的微环境，并在适当部位插入催化基团，所产生的具有催化活性的抗体。

半抗原

有些小分子化合物（如药物）因其结构简单，本身不是抗原，不能免疫动物，但是当它和蛋

白质载体结合后就可以成为抗原，免疫动物因之产生的抗体可以与小分子化合物本身起抗原抗体反应，这种小分子化合物一般称之为半抗原。

酶的专一性

是指酶对催化反应和反应物有严格的选择性。被作用的反应物通常叫做底物，酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质，一般催化剂没有这样的选择性。

酶作用专一性的类型

1. 立体异构专一性

a) 立体异构专一性(L/D)

b) 几何异构专一性(顺/反)

2. 非立体化学专一性

a)绝对专一性:A –B

b)相对专一性1) 键专一性:A –B

2) 基团专一性:A -B,A- B

酶作用专一性的机制：☆诱导契合学说

该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状。

（酶的化学本质：蛋白质、RNA、DNA、抗体酶）

酶的分类

1. 氧化还原酶类Oxidoreductases

2. 转移酶类Transgerases

3. 水解酶类Hydrolases

4. 裂合酶类Lyases

5. 异构酶类Isomerases

6. 合成酶类Synthetases

Synthases

7.简述酶蛋白的结构特征、酶高效催化作用的原理或机制。

酶蛋白的结构特征：

·结合部位Binding site

酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。结合部位决定酶的专一性

·催化部位Catalytic site

酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。

通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。催化部位决定酶所催化反应的性质。

·调控部位Regulatory site

酶分子中存在着一些可以与其他分子发生某种程度的结合的部位，从而引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用。

酶活性中心的必需基团主要包括：

亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。

酸碱性基团：门冬氨酸和谷氨酸的羧基，赖氨酸的氨基，酪氨酸的酚羟基，组氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巯基等。

酶作用高效率的机制:

一、中间产物学说

在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶－底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。

E + S ==== E-S —→P + E

许多实验事实证明了E－S复合物的存在。E－S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。

二、活化能降低

酶催化作用的本质是酶的活性中心与底物分子通过短程非共价力(如氢键,离子键和疏水键等)的作用，形成E-S反应中间物，其结果使底物的价键状态发生形变或极化，起到激活底物分子和降低过渡态活化能作用。

1.趋近和定向效应