辽工大酶工程复习题.docx
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辽工大酶工程复习题
第一章绪论
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1、酶的定义：
酶是具有生物催化功能的生物大分子。
分类:
蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）
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2、动力学参数Km的意义：
Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。
意义：
①Km是酶的特性常数：
与pH、温度、离子强度、酶及底物种类有关，与酶浓度无关，可以鉴定酶。
②可以判断酶的专一性和天然底物。
1/Km近似表示酶对底物的亲和力：
1/Km越大、亲和力越大
③根据Km：
判断某[s]时v与Vmax的关系判断抑制剂的类型
④Km可帮助判断某代谢反应的方向和途径催化可逆反应的酶对正/逆两向底物Km不同
——Km较小者为主要底物
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米氏方程：
[S]：
底物浓度
V：
不同[S]时的反应速度
Vm：
最大反应速度（maximumvelocity）
Ｋm：
米氏常数（Michaelisconstant）
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双倒数作图
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3、抑制剂影响：
能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质称为酶的抑制剂。
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1.不可逆抑制作用：
抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活。
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2.非专一性不可逆抑制剂①重金属离子
②烷化剂（多为卤素化合物）
③有机磷化合物（敌百虫、敌敌畏、萨林等）
④有机汞、有机砷化合物⑥青霉素（penicillin）
⑤氰化物、硫化物和CO
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3.可逆抑制作用（具体看P8）
抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失，能用物理方法除去抑制剂而使酶复活。
A、竞争性抑制：
是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。
B、非竞争性抑制：
是指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合而引起酶活性降低的抑制作用。
C、反竞争性抑制：
是指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而引起的抑制作用。
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4、酶系统命名：
一、蛋白类酶（P酶）的分类与命名
第1类，氧化还原酶
其催化反应通式为：
AH2＋B＝A＋BH2
系统命名：
“氢供体:
氢受体氧化还原酶”被氧化的底物（AH2）为氢或电子供体，被还原的底物（B）为氢或电子受体。
第2类，转移酶；
其反应通式为：
AB＋C＝A＋BC
系统命名：
“供体：
受体某基团转移酶”L-丙氨酸＋2-酮戊二酸＝丙酮酸＋L-谷氨酸
第3类，水解酶；
其反应通式为：
AB＋H2O＝AOH＋BH
系统命名：
“底物发生水解作用的化学键位置水解酶”
第4类，裂合酶；
其反应通式为：
AB＝A＋B
一般裂合酶在裂解反应方向只有一个底物，而在缩合反应方向却有两个底物。
催化底物裂解为产物后，产生一个双键。
系统命名：
“底物-裂解的基团-裂合酶”
第5类，异构酶；
其反应通式为：
A＝B
系统命名：
异构酶按照异构化的类型不同，分为6个亚类。
命名时分别在底物名称的后面加上异构酶、消旋酶、变位酶、表异构酶、顺反异构酶等。
第6大类，合成酶（或称连接酶）。
其反应通式为：
A+B+ATP＝AB+ADP+Pi（或A+B+ATP＝AB+AMP+PPi）
系统命名：
“两个底物的名称连接酶
二、核酸类酶（R酶）的分类与命名
1.根据酶催化的底物是其本身RNA分子还是其它分子，可以将R酶分为：
A分子内催化R酶,也称为自我催化R酶。
根据酶所催化的反应类型,可以将该大类酶分为：
1自我剪切酶催化本身RNA进行剪切反应的R酶。
2自我剪接酶在一定条件下催化本身RNA分子同时进行剪切和连接反应的R酶。
B分子间催化R酶。
催化其它分子进行反应的核酸类酶。
根据所作用的底物分子的不同，可以分为若干亚类:
1RNA剪切酶2DNA剪切酶3多肽剪切酶4多糖剪接酶5多功能R酶6其它R酶
2.根据酶催化反应的类型，可以将R酶分为：
a剪切酶b剪接酶c多功能酶
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5、酶活性部位的特点（6点）
1.几个残基+辅助因子（单纯/结合）
2.在空间构象上集中到一起（单体/寡聚）
3.疏水空穴
4.通过次级键与底物结合
5.与底物诱导契合
6.活性中心构象具有柔韧性和可塑性
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6什么是酶活力；比活力
酶活力：
是酶促反应的能力。
酶活力大小就是指在一定条件所催化的某一化学反应速度的快慢，即酶催化的反应速度越快，酶活力越高，反之则表示该酶活力低。
通常用单位时间内底物减少量或产物生成量。
酶的比活力：
指每毫克酶蛋白所含的酶活力单位数。
比活力是酶制剂纯度的常用指标——比活力越大，表示酶越纯
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7酶生产方法及其优缺点
一、提取分离法:
采用各种提取分离技术从动物、植物的组织、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来，再进行分离纯化的技术过程。
优点：
设备较简单，操作较方便。
缺点：
受生物资源，地理环境，气候条件等影响
二、生物合成法:
利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程。
优点：
生产周期短，酶的产率高，不受生物资源、地理环境和气候条件等影响。
缺点：
对发酵设备，工艺条件要求较高。
三、化学合成法:
拟酶是分子水平上模拟酶活性中心的结构特征和催化作用机制，设计并合成的仿酶体系。
优点：
酶的人工模拟和化学修饰，对认识和阐明生物体的行为和规律，设计和合成具有酶的催化特点又克服酶的弱点的高效非酶催化剂。
缺点：
成本高，酶的化学结构已知。
第二章
酶合成的诱导与阻遏操纵子模型调控作用对比
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10、酶生物合成的模式及其特点
酶生物合成的四种类型比较酶产生与细胞生长的关系,可把酶生物合成模式分成4种类型
（1）同步合成型：
酶的合成与细胞的生长同步进行。
（Fig）
（2）延续合成型：
酶的合成伴随着细胞的生长而开始，生长进入平衡期后，酶又延续合成一段时间。
（3）中期合成型：
酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，进入平衡期后，酶的合成随之停止。
（4）滞后合成型：
当细胞进入平衡期后，才开始并大量积累酶（Fig）
同步合成型的特点
（1）酶的生物合成可以诱导，不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏；
（2）当除去诱导物或细胞进入平衡期后，酶的合成立即停止；
（3）酶所对应的mRNA很不稳定。
延续合成型的特点
（1）酶的合成可以诱导，不受分解代谢物或产物的阻遏；
（2）酶所对应的mRNA相当稳定，在生长平衡期后仍可继续较长时间用于酶的合成。
中期合成型的特点
（1）酶的合成受到反馈阻遏；
（2）所对应的mRNA不稳定。
滞后合成型的特点
（1）在对数生长期不合成酶（可能是受到分解代谢物阻遏的影响）；
（2）所对应的mRNA稳定性高。
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11、产酶细胞必须具备的条件
1、酶的产量高（这是最基本、最重要的要求）
2、容易培养和管理（对培养基和工艺条件没有特别苛刻要求，易生长繁殖，适应性强，易于控制，便于管理。
）
3、产酶稳定性好（稳定产酶，不易退化）
4、利于酶的分离纯化（最好分泌胞外酶，产量高且易纯化）
5、安全可靠，无毒性（要求产酶细胞及其代谢产物安全无毒，不会对人体和环境产生不良影响，也不会对酶的应用产生其他不良影响）
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影响酶生物合成的模式的主要因素是：
1）mRNA的稳定性；
2）培养基中阻遏物存在与否。
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规律：
（1）mRNA稳定性高的，可在细胞停止生长后继续合成其所对应的酶；
（2）mRNA稳定性差的，酶的合成随着细胞停止生长而终止；（3）受某些物质阻遏的，需在细胞生长一段时间或在平衡期后（解除阻遏），开始合成酶。
（4）不受某些物质的阻遏，酶的合成随着细胞生长而同步增长。
12、调节溶解氧的方法：
（1）调节通气量：
增大通气量，提高溶氧速率。
（2）调节氧分压：
提高氧分压，增加氧的溶解度，提高溶氧速率。
（3）调节气液接触时间：
延长气液接触时间（增设档板），提高溶氧速率。
（4）调节气液接触面积：
增加气液接触面积，提高溶氧速率。
（5）改变培养液性质等来实现：
改变培养液组分或浓度，降低粘度；设消泡装置或消泡剂。
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提高酶产量的措施
1、菌种选育（一劳永逸）
1）.基因工程育种2）.诱变育种
2、条件控制
1）、添加诱导物：
2）.添加表面活性剂（增加细胞膜通透性，利于胞外酶分泌；提高酶稳定性及催化能力。
）3）.控制阻遏物浓度4）.添加产酶促进剂
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13，四种酶的生物合成方式的产酶动力学方程
宏观产酶动力学方程通式
dE/dt=（αµ+β）x
X—细胞浓度；u—细胞比生长速率；—生长偶联的比产酶系数；—非生长偶联的比产酶速率。
细胞产酶模式不同，产酶速率与细胞生长动力学关系也不同。
1.同步合成型：
生长偶联型β=0，dE/dt=αµX2.中期合成型：
特殊生长偶联型β=0，dE/dt=αµX有阻遏存在时，α=0，无酶产生dE/dt=0阻遏解除后才开始合成酶.3.滞后合成型：
非生长偶联型α=0,dE/dt=βX4.延续合成型：
部分生长偶联型，α≠0，β≠0dE/dt=αµX+βX
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14，固定化细胞发酵产酶的特点
1、提高产酶率：
细胞密度增大→生化反应加速→产酶率提高
2、可以反复使用或连续使用较长时间：
不易脱落流失。
3.基因工程菌的质粒稳定，不易丢失。
4.发酵稳定性好：
细胞受载体保护，pH和T适应性宽。
5.缩短发酵周期，提高设备利用率。
6.产品容易分离纯化。
7.适于胞外酶等胞外产物的生产。
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15，成功的悬浮细胞培养体系必须满足的3个条件
1.悬浮培养物分散性良好，细胞团较小，一般在30～50个细胞以下，在实际培养中很少有完全由单细胞组成的植物细胞悬浮系。
2.均一性好，细胞形状和细胞团大小大致相同，悬浮系外观为大小均一的小颗粒，培养基清澈透亮，细胞色泽呈鲜艳的乳白或淡黄色。
3.细胞生长迅速，悬浮细胞的生长量一般2～3天甚至更短时间便可增加1倍。
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16，动物细胞培养的特点
细胞生长速度慢。
防止微生物污染:
（需添加抗生素）。
细胞体积大，无细胞壁保护，对剪切力敏感。
反应过程成本高，产品价格贵。
细胞具有锚地依赖性:
适宜贴壁培养;部分细胞,如血液、淋巴组织、肿瘤细胞、杂交瘤细胞,可悬浮培养.
原代细胞一般繁殖50代即退化死亡.
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17，细胞破碎的方法及原理
1、机械破碎:
通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎。
（包括：
捣碎法、研磨法、匀浆法）
2、物理破碎:
通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏，而使细胞破碎。
（包括：
温度差破碎法、压力差破碎法、超声波破碎法）
3、化学破碎：
通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而使细胞破碎。
（包括：
有机溶剂：
甲苯、丙酮、丁醇、氯仿，表面活性剂：
Triton、Tween）
4、酶促破碎：
通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏，而达到细胞破碎。
（包括：
自溶法、外加酶制剂法）
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18，酶的提取方法
1、盐溶液提取：
0.02～0.5mol/L的盐溶液，用于提取在低浓度盐溶液中溶解度较大的酶
2、酸溶液提取：
PH2～6的水溶液，用于提取在稀酸溶液中溶解度大，且稳定性较好的酶
3、碱溶液提取：
PH8～12的水溶液，用于提取在稀碱溶液中溶解度大且稳定性较好的酶
4、有机溶剂提取：
可与水混溶的有机溶剂，用于提取那些与脂质结合牢固或含有较多非极性基团的酶
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19，影响酶提取的因素
1温度：
不影响酶活性条件下适当提高温度。
2pH值：
避开酶的等电点，不宜过高及过低。
3提取液体积：
过量提取液不利于分离纯化，为原料体积3-5倍。
4其他：
颗粒小，适当搅拌，适当延长提取时间等可以提高提取率。
适当加入某些保护剂
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