第一章酶工程基础
1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学
①酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。
②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。
③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。
④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1个酶活力单位，即为国际单位（IU）。
⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。
2.说说酶的研究简史
酶的研究简史如下：
(1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。
(2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科医生Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。
1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国科学家Khne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。
(3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。
3.说说酶工程的发展概况
I.酶工程发展如下：
①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：
②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；
③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；
④1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显着提高酶的产量；
⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。
II.在酶的应用过程中，人们注意到酶的一些不足之处，如：稳定性差，对强酸碱敏感，只能使用一次，分离纯化困难等，解决的方法之一是固定化。
固定化技术的发展经历如下历程：
①1916年，Nelson和Griffin发现蔗糖酶吸附到骨炭上仍具催化活性；
②1969年，日本千佃一郎首次在工业规模上用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L－氨基酸；
③1971年，第一届国际酶工程会议在美国召开，会议的主题是固定化酶。
4. 酶的催化特点
酶催化作用特性有：
①极高的催化效率：在37℃或更低的温度下，酶的催化速度是没有催化剂的化学反应速率的1012-1020倍；
②高度的专一性：一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物；
③活性的不稳定性：酶的催化反应需要温和的条件，强酸、强碱、高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性，所以酶作用一般都要求比较温和的条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等；
④活性的可调节性：酶的催化活性是受调节和控制的酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节，a.对酶生成与降解量的调节;b.酶催化效力的调节;c.通过改变底物浓度对酶进行调节等。
5.简要说说影响酶催化作用的因素
影响酶催化作用的因素有内因和外因，内因有：酶浓度、底物浓度和产物浓度； 外因有：温度、PH 、激活剂和抑制剂。
① 底物浓度：当底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急剧加快，两者呈正比关系，表现为一级反应；随着底物浓度的升高，反应速度不再呈正比例加快，反应速度增加的幅度不断下降；如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应，此时，无论底物浓度增加多大，反应速度也不再增加。
② 产物浓度：生物代谢过程中产生的中间产物或终产物是酶的变构剂，使酶变构而影响酶的反应速度，即反馈调节作用。
③ 酶浓度：在底物浓度足够高的条件下，酶催化反应速度与酶浓度成正比。
④ 温度：在一定温度范围内，反应速度随温度升高而加快，一般温度每升高10℃，反应速率大约增加一倍；超过一定范围，较高温度会引起酶三维结构变化，甚至变性，导致催化活性下降，反应速度反而随温度上升而减缓。
⑤ PH ：酶分子处于最适PH 时，催化反应速度达最大值；当反应介质PH 偏离酶最适PH ，会影响酶与底物结合，进而影响反应速度，故必须控制好PH 。
⑥ 激活剂：凡能提高酶活性的物质，都称为激活剂，大部分是离子或简单的有机化合物。 ⑦ 抑制剂：凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂，通常抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。
6 说说米氏方程的意义
]
[][S K S V v m m
+=这个方程即为米氏方程，是在假定存在一个稳态反应条件下推导出来的。 其中：K m 值称为米氏常数，是酶促反应速度为最大酶促反应速度值一半时的底物浓度； V max 是酶被底物饱和时的反应速度； [S]为底物浓度。
米氏方程表示一个酶促反应的起始速度（v ）与底物浓度（S ）关系的速度方程。其意义为：①方程反映了反应性质、反应条件、反应速度之间的关系；
②反映了反映速度与底物浓度之间的关系，当[S]远大于K m 时,反应速度与底物浓度无关; ③反映了酶反应速度与酶浓度的关系,当[S]远大于K m 时,v=k 2[E 0]为线性关系，酶活正比于酶浓度。
第二章 酶的发酵工程
1. 名词解释：诱导物、（诱导作用）、终产物阻遏、分解代谢产物阻遏、葡萄糖效应 ① 诱导物：诱导酶起始合成的物质（通常是酶的底物），可以引起阻遏蛋白的构象变化，使之不利于与操纵基因结合，如乳糖；而能引起阻遏蛋白的构象变化从而有利于其与操纵基因结合，阻遏酶产生的物质称为辅助阻遏，如氨基酸和核苷酸等。
② 终产物阻遏：催化某一特异产物合成的酶，在培养基中有该产物存在的情况下常常是不
合成的，即受阻遏的。
③分解代谢产物阻遏：大肠杆菌在含有能分解的两种底物（如葡萄糖和乳糖）的培养基中生长时，首先分解利用其中的一种底物（葡萄糖），而不分解另一种底物(乳糖)，这是因为葡萄糖的分解代谢产物阻遏了分解利用乳糖的有关酶合成的结果，此作用即为分解代谢产物阻遏。
④葡萄糖效应：由于葡萄糖常对分解利用其他底物的有关酶的合成有阻遏作用，故分解代谢产物阻遏又称为葡萄糖效应。
2.举例说明酶生物合成调节机制在酶发酵过程优化中的指导意义
乳糖是大肠杆菌合成β-半乳糖苷酶的诱导物，若只采用乳糖作为碳源，虽然提高了发酵单位却增加了成本。若采用葡萄糖和乳糖以适当比例组成的混合碳源，则在提高产量的同时又能降低发酵原料成本。在利用嗜热脂肪芽孢杆菌生产α-淀粉酶时，采用甘油替代果糖解除分解代谢阻遏，可以使产量提高约25倍。在利用枯草芽孢杆菌活菌生产蛋白酶时，若培养基中含有氨基酸，酶产量很低：如果除去培养基中的氨基酸，蛋白酶产量会大幅度提高。再如，枯草芽孢杆菌的鸟苷发酵是典型的代谢控制发酵，采用腺嘌呤营养缺陷型突变株。发酵过程中人为限制腺嘌呤的浓度，使细胞代谢途径中的腺嘌呤类核苷酸浓度保持在不致引起关键酶的反馈抑制和阻遏的水平，有利于鸟苷的积累。
3.举例说明酶生物合成调节机制在产酶生物菌种改造中的指导意义
若通过基因工程手段和传统诱变的技术获得在抗代谢物存在时也能正常生长的突变株，有的突变株的相关酶系合成对这种抗代谢物不敏感，这也就解除了某些代谢物对有关酶系的反馈阻遏。例如，异亮氨酸合成途径中的关键酶——高丝氨酸脱氢酶受蛋氨酸的反馈阻遏，通过选育蛋氨酸结构类似物抗性突变株或者蛋氨酸缺陷型菌株，可提高该酶量，从而提高异亮氨酸产量。此外，在育种工作中，还可以筛选组成型菌株以提高酶的产量。以β-半乳糖苷酶的生产为例，将诱导型菌株培养在含有抑制物质邻硝基-β-D岩藻糖苷和乳糖的培养基中时，由于诱导酶的合成被抑制，野生型因不能利用乳糖而不能生长，但组成型酶突变株对于乳糖的利用则不受限制，因而此环境中生长的突变株为组成型酶产生菌。
4.在酶的发酵过程中，提高酶产量的措施有哪些
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诱导物能使酶的产量显着增加。诱导物一般分为三类：酶的作用底物，如青霉素是青霉素酰化酶的诱导物；酶的反应产物，如纤维素二糖可诱导纤维素酶的产生；酶的底物类似物，如异丙基β-D-硫代半乳糖苷对β-半乳糖苷酶的诱导效果比乳糖高几百倍。
②降低阻遏物浓度：微生物酶的生产受到代谢末端产物的阻遏和分解代谢物阻遏的调节。为避免分解代谢物的阻遏作用，可采用难于利用的碳源，或采用分次添加碳源的方法培养液中的碳源保持在不至于引起分解代谢物阻遏的浓度。
③添加表面活性剂：在发酵生产中，非离子型的表面活性剂常被用作产酶促进剂，但它的作用机制尚未完全研究清楚。
④添加产酶促进剂：产酶促进剂是指那些非微生物生长所必须，能提高酶产量但作用机制尚未阐明的物质，它可能是酶的激活剂或稳定剂.
5.说说微生物产酶菌种的要求
对于生产酶的菌种来说一般必须符合以下条件：
①酶的产量高；
②容易培养和管理，产酶细胞容易生长繁殖，适应性较强，便于管理；
③菌株遗传性要稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体，保证生产的稳定性；
④菌株能利用廉价原料，发酵周期短，生产成本低；
⑤发酵产物利于酶产品的分离纯化，最好是分泌型的胞外酶；
⑥菌株安全可靠，不是病原菌，不产毒素及其他有害物质，不影响生产人员的身体健康；
⑦基因工程菌株必须符合安全性要求。
6.如果筛选酸性蛋白酶高产菌株，如何进行筛选
1 材料和方法
试验材料
出发菌株：黑曲霉
分离及斜面培养基：斜面培养基为PDA培养基和察氏培养基, 分离培养基是在察氏培养基中加入1%的酪蛋白。
（1）PDA培养基；
（2）查氏培养基：硝酸钠3g、磷酸氢二钾1g、硫酸镁(MgSO4·7H2O) 、氯化钾、硫酸亚铁、蔗糖30g、琼脂20g、蒸馏水1L，加热溶解，自然PH，分装后121℃灭菌20min。
培养方法：按要求配制发酵基质，调节初始含水量和pH后，取150 g分装于1L三角瓶中，在 Mpa压力条件下灭菌30 min后，冷却接种，接种量为%，于不同条件下发酵84h，干燥后，进行酶活的测定。
2 实验方法
菌种的分离和纯化：采用常规稀释分离法。
菌株的诱变处理
取 ml稀释的孢子悬液涂布初筛平板, 30℃培养4 h,紫外灯预热30min后，将平皿置于距15W 紫外灯30 cm 处距分别照射0 s （对照用）、4 min、6 min、8min、10min、12min（各做2组）。随后在暗光条件下，用5mL无菌生理盐水对平皿上的菌进行洗脱，适当稀释后，涂布于分离平皿，以黑布包裹30℃下避光培养3-4天，从长出菌落与其水解圈直径比的大小及菌落形态的变化，挑选所需菌种，编号并保存，同时根据平皿菌落数计算致死率,从而求得成活率。
致死率（%）=（A-B）/A×100
式中：A 为对照组平皿上的菌落数；B 为诱变处理后平皿上的菌落数。
酶活测定方法
酶活定义：1g酶粉在40℃，pH值为反应条件下，1分钟水解酪素产生1μg酪氨酸为一个酶活力单位（U/g）。
3 结果与分析
菌株选育结果
为了筛选在固体培养条件下产酶高的菌株, 经紫外线诱变处理后, 得到100余株突变株。这些菌株在形态上有一定的差异，依照其菌落的形态、菌落大小、孢子颜色和孢子丰满程度以及水解圈的大小，从中挑选出20株先经三角瓶液体发酵产酶测定,获得10个高产菌株再经三角瓶固体发酵培养复选。其中z-10的酶活最高为9284U/g（干基），比出发菌株(CK)提高了倍。紫外线诱变的机理是能作用于嘧啶，形成嘧啶二聚体（主要是TT），影响DNA 正常解链与碱基配对，从而引起基因突变，提高酶产量。
7.结合酶生物合成模式，浅谈该如何提高酶的合成量
（1）遗传控制
①诱变育种
a.使诱导型变为组成型：选育组成型突变株
b.使阻遏型变为去阻遏型
c.解除反馈阻遏：选育营养缺陷型突变株、选育结构类似物抗性突变株
d.解除分解代谢物阻遏：选育抗分解代谢阻遏突变株
②基因工程育种：改变细胞调节基因，使菌种由诱导型变为组成型；增加结构基因的拷贝数，增加细胞专一性酶的生产。
（2）条件控制
①添加诱导物酶的作用底物、作用底物的前体、反应产物、酶的底物类似物或底物修饰物
②降低阻遏物浓度:
产物阻遏：除去终产物；添加阻止产物形成的抑制剂
分解代谢物阻遏：避免使用葡萄糖、避免培养基过于丰富、添加一定量的cAMP
③添加表面活性剂: 离子型( Tween－80),对细胞有毒害作用;
非离子型( TritonX－100),增加细胞通透性.
④添加产酶促进剂：酶促进剂对不同细胞、不同酶的效果各不相同，需通过试验选用适当的产酶促进剂并确定最适浓度,其作用机制并未阐明清楚。如添加植酸钙镁可使桔青霉素生产磷酸二酯酶的量提高10－20倍。
第三章酶的分离工程
1.名词解释：ATPE，IEC，HPLC，2-DE。
2.细胞破碎的方法有哪些原理是什么
细胞破碎按照处理方法一般分为机械破碎法、物理破碎法、化学破碎法和酶促破碎法等。
①机械破碎法：通过机械运动产生压缩力和剪切力，将组织细胞打碎，具有处理量大、破碎效率高、速度快等优点。细胞的机械破碎主要有捣碎法、研磨法和匀浆法等。
②物理破碎法：利用温度、压力、声波等物理因素，使细胞破碎的方法，多用于微生物细胞的破碎。常用的破碎方法有温度差法、压差法和超声波法等。
③化学破碎法：利用各种化学试剂作用于细胞膜，从而使细胞破碎的方法。常用的化学试剂有甲苯、丙醇、丁醇、氯仿等有机溶剂，曲拉通和吐温等表面活性剂。
④酶促破碎法：根据细胞壁结构特点，选用适当的酶、破坏细胞壁，并在低渗透压的溶液中使细胞破裂的方法称为酶促破碎法。其中在一定条件下，利用细胞自身酶系的催化作用使细胞破碎的方法称为自溶法，自溶法的作用效果受温度、PH、离子强度等因素的制约。必要时需加入适量的甲苯、氯仿等防腐剂，以防止其他微生物在自溶体系中的生长。
3. 酶的提取方法有哪些影响酶提取的主要因素有哪些
根据酶提取时所采用的溶剂或溶液的不同，酶的提取方法主要有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取和有机溶剂提取等。
①盐溶液提取法：蛋白质在低浓度盐溶液中，其溶解度会随着盐溶液浓度的升高而增加，这种现象称为盐溶这是因为蛋白质分子吸附某种盐类离子后，带电表层使蛋白质分子彼此排斥，而蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强，因而溶解度提高。
②酸溶液提取法：有些酶在酸性溶液中的溶解度比较大，且比较稳定，这类酶宜采用酸溶液提取，PH一般控制在2—6，针对酶的性质选择合适的PH，避免PH过低引起酶失活。
③碱溶液提取法：有些酶在碱性溶液中的溶解度比较大，且比较稳定，这类酶宜采用碱溶液提取，PH一般控制在8—12，针对酶的性质选择合适的PH，避免PH过高引起酶失活。
④有机溶剂提取法：一些和脂类结合比较牢固或分子中非极性侧链较多的酶蛋白难溶于水、稀盐、稀酸或稀碱中，则常用能够与水混溶的有机溶剂提取，如乙醇、丙酮、丁醇等。酶主要是蛋白质，影响蛋白质提纯的因素同样会影响酶的提纯，而在酶提取过程中最重要的就是要防止酶的变性失活。影响酶提取的最主要因素是酶在所用溶剂中的溶解度及酶向溶剂中扩散的难易。此外，在提取过程中还要注意一下因素的影响：
1)温度：为防止酶的变性失活，提取时温度不宜过高。特别是采用有机溶剂提取时，整个提取操作应尽可能在低温下进行。
2)PH：酶提取液的PH首先应保证蛋白质稳定，为了增加酶的溶解度，提取时溶液的PH 应远离酶的等电点。
3)搅拌：搅拌能促进酶在提取液中的溶解，一般采用温和搅拌为宜，速度太快易产生大量
气泡，增大了与空气的接触面，会引起酶蛋白的变性失活。
4)污染：酶液是微生物生长的良好培养基，在提纯过程中应尽可能防止微生物对酶的破坏。
5)提取液的体积：提取液的用量增加可提高提取率。但过量的提取液，使酶浓度降低，对进一步分离纯化不利。所以提取液的用量一般为含酶原料体积的3—5倍，少量多次，以得到较好的提取效果。
4. 差速离心和密度梯度离心分离酶的原理及各自特点是什么
差速离心原理：采用不同的离心速度和离心时间，使沉降速度不同的颗粒分批分离的方法称为差速离心。操作时，采用均匀的悬浮液进行离心，选择好离心力和离心时间，使大颗粒先沉降，取出上清液，在加大离心力的条件下再进行离心，分离较小的颗粒。如此多次离心，使不同大小的颗粒分批分离。
特点：差速离心所得到的沉降物含有较多杂质，需经过重新悬浮和再离心若干次，才能获得较纯的分离产物。差速离心主要用于分离大小和密度差异较大的颗粒。操作简单方便，但分离效果较差。
密度梯度离心原理：密度梯度离心又称速度区带离心。密度梯度离心是指样品在密度梯度介质中进行的一种沉降速度离心。密度梯度系统是在溶剂中加入一定的梯度介质制成的。梯度介质应有足够大的溶解度，以形成所需的密度，不与分离组分反应，不会引起分离组分的凝聚、变性或失活，常用的有蔗糖、甘油等。等密度梯度离心又称平衡密度梯度离心。等密度梯度离心虽然也是在密度梯度介质中进行的离心，但被分离的物质是依靠他们的密度不同进行分离的。此种离心常用无机盐类制作密度梯度。
特点：离心后，不同大小、不同形状、有一定的沉降系数差异的颗粒在密度梯度溶液中形成若干条界面清晰的不连续区带如左图。各区带内的颗粒较均一，分离效果较好。在密度梯度离心过程中，区带的位置和宽度随离心时间的不同而改变。随离心时间的加长，区带会因颗粒扩散而越来越宽。为此，适当增大离心力而缩短离心时间，可减少区带扩宽。
5. 双水相萃取和反胶束萃取的原理各自如何在酶的分离纯化中应有
双水相萃取原理：是依据样品中目标组分在两相间的分配系数不同来进行选择性分离，当样品加入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种作用力（如疏水键、氢键和离子键等）的存在和环境条件的影响，各组分在两相中的浓度不同。由于分配系数等于系统平衡时两相中目标组分的浓度比，因此，在双水相萃取体系中可以利用各组分K值的不同对物质进行分离。
应用：双水相萃取已经用于多种生物酶的分离，如利用PEG/磷酸盐双水相体系提取发酵液中的碱性木聚糖酶，利用PEG/羟丙基淀粉体系从黄豆中分离磷酸甘油酸和磷酸甘油醛脱氢酶，利用PEG/K3PO4双水相体系萃取纯化葡萄糖淀粉酶，利用PEG/Dextran双水相体系分离过氢氧化酶等。此外，α-淀粉酶、胆固醇氧化酶、脂肪酶、纤维素酶、L-天冬酰胺酶等在双水相体系中也得到较好的分离。
反胶束萃取的原理：当蛋白质样品与反胶束溶液表面和蛋白质表面的相互作用，在两相界面形成了包含蛋白质的反胶束团，此时蛋白质以最大限度扩散进入反胶束中，从而实现蛋白质的正萃取。然后，含有蛋白质的反胶束与另一水相接触，通过改变水相条件（如PH、离子强度等），可以调节蛋白质反萃取回水相，从而实现正萃取或反萃取过程，回收目的蛋白质。
应用：反胶束萃取已经用于多种酶蛋白的分离，如利用十六烷甲基三甲基溴化铵（CTAB）、异辛烷/正辛醇反胶束溶液萃取纤维素酶，利用二烷基磷酸盐/异辛烷反胶束溶液萃取溶菌酶，利用琥珀酸二酯磺酸钠/异辛烷反胶束溶液提取发酵液中的碱性蛋白酶和α-淀粉酶等。此外，胰蛋白酶、碱性蛋白酶、异柠檬酸脱氢酶、β-羟基丁酸脱氢酶、脂肪酶等也可以利用反胶束萃取进行分离。
6. 如何理解灌注色谱是生物大分子分离纯化技术的一个重大突破以酶为例加以说明。
灌注色谱的建立是近年色谱技术发展的一个重大突破，它打破了传统的流速与分辨率、容量间的三角关系，即在流速增加的情况下，柱容量和分辨率不会降低，柱压力也不会升高，使得生物大分子的快速分离纯化成为可能。
灌注色谱法利用流动相和溶质的对流作用，降低了溶质在介质内滞留的限制，明显地缩短了蛋白质的分离时间。因此，它能以比HPLC快10—100倍的速度在较短的循环时间内进行生物大分子的分离。同时，该方法得到的蛋白质质量、产量和产率都有所提高，具有高流速下谱带不会因传质而展宽的特点，分离度基本不受影响，室温下操作，生物活性物质活性损失少，回收率高，可同时进行分析和制备等特点。
灌注层析技术代表了一种解决液相色谱传质问题的先进技术，已经开始用于酶等蛋白质、多肽、核酸、激素等生物大分子的分析和制备，如超氧化物歧化酶、核糖核酸酶、溶菌酶等。
7. 酶结晶的原理是什么影响酶结晶的主要因素
酶结晶的原理：通过缓慢地改变母液中酶蛋白溶解度，使酶略处于过饱和状态，再配合适当结晶条件，从而得到酶的晶体。
影响酶蛋白结晶的因素众多，具体可分为物理因素、化学因素、和生物化学因素。
物理因素：达到平衡的方法、温度、重力、压力、介质的电解质性质和黏度、均相或非均相成核等。
化学因素：PH、沉淀剂类型和浓度、离子种类和强度、过饱和度、氧化/还原环境、酶浓度、交联体、去垢剂和杂质的存在等。
生物化学因素：酶纯度、抑制剂、酶蛋白的聚集状态、酶水解、化学和遗传修饰、蛋白质自身的对称性、稳定性和等电点等。
第四章固定化酶与固定化细胞
1.比较使用游离酶、固定化酶和固定化细胞作为催化剂的优缺点。
（1）酶作为生物催化剂的优缺点
优点：专一性强；催化效率高；催化反应的条件温和；活性可以调节。
缺点：稳定性差；分离纯化困难，因此一般成本都比较高；使用后回收困难，不能重复使用，同时也为产物的纯化带来困难。
（2）固定化酶的优缺点
优点
①极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺。
②可以在较长时间内反复使用，有利于工艺的连续化、管道化。
③酶反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化。
④在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。
⑤较能适应于多酶反应。
⑥酶的使用效率提高，产物得率提高，产品质量有保障，成本低。
缺点
①酶固定化过程中发生的物理化学变化会使酶的活性中心受损，可能导致酶活性降低。
②酶连接于固相载体后，酶蛋白的构象和活性中心都可能发生改变，而且载体骨架和侧链可能造成空间位阻，从而影响底物与酶分子接近，进而降低酶分子的实际催化活力。
③只适用于催化可溶性和较小分子的底物，对大分子底物不适宜。
④与完整细胞相比，其不适宜于多酶反应，特别是需要辅助因子的反应。
（3）固定化细胞的优缺点
固定化细胞的优势
固定化细胞与固定化酶比较，其优越性在于：
①固定化细胞保留了胞内原有的多酶系统。使得它既可以作为单一的酶发挥作用，又可利用它所包含的复合酶系完成一部分代谢乃至整个发酵过程，特别是那些需要辅助因子参与的合成代谢过程，如乙醇发酵、合成干扰素等。
②固定化细胞保持了胞内酶系的原始状态与天然环境，因而更稳定。由于固定化细胞兼具游离细胞完整的酶系统和酶的固定化技术二者的优点，因而它可以省去酶的分离纯化工作，大大降低成本，并减少酶的活性损失，这一点对于细胞内酶与不稳定的酶来说特别有意义，加上固定化细胞的制备与使用都比固定化酶更简便，所以固定化细胞在工业生产和科学研究中都得到了广泛的应用。
固定化生长细胞与游离细胞相比，其优越性表现为：
①固定化生长细胞可以增殖，提高细胞的密度，因此可以获得高度密集而体积缩小的基因工程菌集会体，不需要经历普通发酵的多次培养、放大，从而可以缩短发酵周期，提高生产能力。
②可以提高基因工程菌的遗传稳定性，发酵性能较稳定，可以较长时间反复使用或连续使用，有利于生产自动化。
③用固定化细胞发酵时，发酵液中基本不含（或含有很少）菌体，有利于产品的分离纯化和提高产品质量。由于固定化细胞既利用了固定化酶所具有的一些优点，如产物易分离、生产易连续化和自动化，又利用了细胞所具有的完整酶系统和细胞膜的选择通透性，同时固定化细胞的制备又比固定化酶容易，因此目前认为固定化细胞的应用前景可能会更好一些。
固定化细胞的局限性
①这种技术仅能用于产生胞内酶的菌体。
②细胞内多种酶的存在，会形成不需要的副产物。因此有时需要采取加热、加酸、加碱或表面活性剂等预处理措施。例如，用固定化产氨短杆菌把延胡索酸转化为苹果酸，为了阻止琥珀酸的同时生成，可先用胆酸盐进行抽提处理；解决副反应问题的另一办法则是采用不同菌株。
③固定化细胞不仅有固定化带来的扩散限制，比如载体形成的孔隙大小会影响高分子底物的通透性等，而且还增添了细胞膜、细
胞壁的扩散限制作用。
④由于微生物本身的复杂性，形成的固定化细胞一般在稳定性和酶活力水平上都比较低。
⑤使用初期往往会有一些细胞组分渗出，影响产品质量。
⑥如果底物（或产物）为高分子物质或不溶性物质，使用时就十分麻烦。
2.简述常见的酶的固定化方法、固定化的基本原理以及各自的优缺点。
（1）载体结合法
就是把酶结合到一种水不溶的固体载体上，根据结合的方式不同又可分为下列几种方法。○1物理吸附法
无机载体，如高岭土、硅胶、氧化铝、活性炭、羟基磷灰石等。
有机载体，如纤维素、合成树脂、骨胶原、淀粉等。吸附容量比无机载体高。
○2离子结合法
离子结合法是指在适宜的pH和离子强度条件下，酶通过离子键结合到具有离子交换基的水不溶性载体中的固定化方法，因而也称离子交换吸附法。
物理吸附法的优点是：利用此法进行固定化，酶的活性中心不易被破坏，且酶的高级结构变化少，因而酶活力损失很少。但是物理吸附法固定的酶与载体相互作用力弱、酶容易从载体上脱落下来。与物理吸附法相似，离子结合法的优点是：操作简单，处理条件温和，酶的高级结构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏，能得到酶活回收率高的固定化酶。缺点是：载体和酶的结合力比较弱，容易受缓冲液种类或pH的影响，在离子强度高的条件下进行反应时，酶往往会从载体上脱落。但是与物理吸附剂相比，离子交换剂的吸附容量一般大于物理吸附剂，约50～150 mg蛋白每克载体。
○3共价结合法
共价结合法是指借助共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联的固定化方法。
（2）无固体载体交联法
交联法是指利用双功能或多功能试剂（bifunctionalor multi－functional reagent）在酶分子间、酶分子与惰性蛋白间进行交联反应，以共价键制备固定化酶的方法。它与共价结合法的不同之处是它不使用载体。
交联法的优点是操作简便。其缺陷则是交联反应的过程往往比较激烈，因为交联反应可能发生在酶分子间，也可能发生于分子内，分子间交联和分子内交联的比例在一定程度上和酶的浓度与交联试剂的浓度有关，也与pH、离子强度有关，如果交联条件控制不合适，许多酶易在固定化过程中失效，酶回收率不高。
（3）包埋法
包埋法是将聚合物的单体与酶溶液混合，再借助于聚合促进剂（包括交联剂）的作用进行聚合，酶被包埋在聚合物中以达到固定化。
包埋法操作简单，由于酶分子只被包埋，未受到化学反应，可以制得较高活力的固定化酶．对大多数酶、粗酶制剂甚至完整的微生物细胞都是适用的。但是，只有小分子底物和产物可以通过凝胶网络，而对大分子底物不适宜。
○1凝胶包埋
凝胶包埋法是将酶分子包埋在多孔凝胶中。
○2微囊化
微囊型包埋是指将一定量的酶溶液包在半透性的高分子微孔膜内。
与凝胶包埋法相比，微囊法包埋的优点是：固定化酶颗粒比前者要小得多，比较有利于底物和产物扩散，能容许小分子底物和产物自由出入膜内外，由于囊的表面积与相对体积的比值大，故物质交换可以进行得十分迅速。另一方面半透膜还能阻止蛋白质分子渗漏和进入，注
人体内时既可避免引起免疫过敏反应，同时也可免遭蛋白水解酶的降解，因此其具有较大的医学价值。缺点是反应条件要求高，制备成本也较高。
（4）不同固定化方法的联用
不同的固定化方法有各自的优缺点，在实际的固定化操作中，经常把各种固定化方法联用，以获得最佳效果。通常的联用有吸附加交联和包埋加交联。
3.如何评价固定化酶的固定化效果。
由于选用的固定化方法不同，固定化酶的活力和性质也有所不同，因此需要对不同的固定化方法进行评价。评价的指标主要有：
（1）固定化酶的比活
每克（毫克）干固定化酶所具有的酶活力单位。或：单位面积（cm2）的酶活力单位表示（酶膜、酶管、酶板）。
（2）操作半衰期
是衡量稳定性的指标。指在连续使用的条件下，固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间（t1/2）。固定化酶的操作半衰期是影响其实际应用的重要因素。
(3)偶联效率＝（加入的蛋白量－溶液中残留的蛋白量）/加入的总蛋白量×100％
(4)活力回收＝(固定化酶活力/投入的总酶活力)×100％
(5)相对酶活力具有相同酶蛋白量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。
(6)酶载量单位载体所固定的酶活力（或酶蛋白量）。
4.简述固定化对酶性质的影响（固定化酶的性质）。
（1）稳定性大多数酶固定化后，稳定性都增强，操作寿命和保存寿命也
延长。
（2）固定化酶的最适温度和最适pH 固定化后，大多数酶的热稳定性提高，所以最适温度也随之提高。酶固定化后，对底物作用的最适pH和酶活力－pH曲线常常会发生偏移。带负电荷的载体固定化的酶的最适pH向碱性偏移，带正电荷的载体固定化的酶的最适pH向酸性偏移。
（3）固定化酶的动力学特征固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。
（4）固定化酶的专一性酶固定化后，一般不会改变其专一性。但也有少数情况酶固定化后专一性会发生改变。
5.简述固定化细胞作为生物催化剂的优点和缺点。
固定化细胞的优势和局限性（第1题第（3）项）
6.设计实验固定化酿酒酵母进行乙醇生产。
7.设计实验测定固定化葡萄糖异构酶的活力和比活力的方法。
8.涉及啤酒生产中常用的木瓜蛋白酶的固定化方法。
9.查阅资料分析某种交联酶晶体的制备过程以及应用。
10.比较有载体固定化和无载体固定化生物催化剂各自的优势。
第五章化学酶工程
1.简述酶分子化学修饰的基本原理
酶的化学修饰主要是对一些活泼性比较强的氨基酸侧链基团进行修饰。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、酚基氨基、羧基、巯基、胍基、酚基等。这些基团在酶蛋白分子中可以形成各种次级键，对酶蛋白空间结构的形成和稳定有重要作用。这些侧链基团一旦改变将引起酶蛋白空间构象及微环境的改变，从而改变酶的特性和功能。对这些基团进行修饰后，对酶的性质影响大，修饰效果明显。
2.酶分子被化学修饰后在性质上有哪些变化
首先要强调的是，我们对酶进行修饰的目的就是要改变酶的结构和特性，而且要使这种改变朝着对人类有用的方向进行。不管是从理论上分析还是从实际修饰的结果来看，酶经修饰之后，性质朝任何方向改变的可能性都存在，而且多数改变都是不利的。酶修饰之后，性质的变化因酶、修饰剂和修饰方法的不同而出现很大的差异。
（1）热稳定性
用前面介绍的一些修饰剂对酶进行修饰，在多数情况下可以提高酶的稳定性。但PEG没有明显的提高。
（2）抗原性
抗原性是药物用酶必须解决的问题。在前面介绍过的修饰剂中，被认为可以消除酶的抗原性的修饰剂只有PEG和人血清白蛋白。
（3）对各类失活因子的抵抗力
由于酶修饰之后，表面会带上修饰剂而受到保护，因此，酶修饰之后，抵抗蛋白酶水解和其它失活因子的能力普遍增强。
（4）在生物体内的半衰期
由于修饰之后，稳定性和对抗各种失活因子的能力增强，因此，半衰期也普遍延长。
3.酶分子的哪些侧链可以被修饰
①羧基可用碳二亚胺、硼氟化三甲烊盐和甲醇修饰
②氨基可用酸酐、卤代乙酸、芳基卤和芳香族磺酸等修饰
③巯基包括形成二硫键、有机汞、取代、氧化等几种方式。
④咪唑基
⑤（酚）羟基
⑥胍基
⑦色氨酸吲哚基
4.为什么环糊精及其衍生物可以作为模拟酶模型，该模型与大型环冠醚模拟酶模型有何区别
5.简述抗体酶催化的反应类型有哪些
①氨基转移酶
生物体内蛋白质的合成是一个非常复杂过程。氨基酸在掺入肽链之前必需进行活化以获得额外能量，这活化过程即酰基转移反应，又称氨酰基化反应。
②重排反应
Claisen重排是有机化合物异构化的一种重要形式，生物体由一些化合物在光照下会发生Claisen重排。
③氧化还原反应
氧化还原反应在生物体内十分广泛，主要是呼吸链的一系列反应。
④金属螯合反应
金属螯合反应对于辅酶、辅因子和酶的结合来说意义重大。
⑤磷酸酯水解反应
磷酸二酯键是自然界最稳定的键之一，因此，它的水解对抗体酶来说是个挑战。
⑤其它反应
抗体酶还可催化磺酸酯水解反应和光诱导反应等反应类型，随着抗体酶的研究与开发的深入，抗体酶催化的反应类型也将越来越多，并为人们所用。
6.抗体酶有何特性
①能催化一些天然酶不能催化的反应
抗体酶的多样性决定了抗体酶的催化反应类型多样性；催化抗体的构建，表明可通过免疫学技术，为人工酶的设计和制备开辟一条新的、实用化的途径。这种利用抗原-抗体识别功能，把催化活性引入免疫球蛋白结合位点的技术，或许可能发展成为构建某种具有定向特异性和催化活性的生物催化剂的一般方法。
②有更强的专一性和稳定性
抗体酶作为一种具酶和抗体双重功能的新型大分子用作分子识别元件，具有优于酶和抗体的突出特点。因为配体底物与抗体酶的活性部位结合后，会立即发生催化反应，释放产物，所以每一次分子反应之后，抗体的分子识别位点都可以再生，这就使催化抗体能够作为一种可以连续反复使用的可逆性分子。
③催化作用机制不同
酶催化机制是“锁钥学说”（LockandKey）及“诱导契合学说”（Induced-Fit）；而抗体酶的催化剂至目前还没有完全搞清楚。Janda曾提出“识别开关”或“诱饵开关”（BaitandSwitch）机制，即抗体将底物“钓进”抗体结合部位，然后使其与抗体结合，打开底物转化为反应过渡态的“开关”，导致共价键断裂，形成产物，还有待研究。
7.简述分子印迹的基本过程
所谓分子印迹（molecular imprinting）是制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程。这个化合物叫印迹分子（print molecular，P）或叫模板分子（template，T）。印迹技术包括下列内容：
①选定印迹分子和功能单体，使两者发生互补反应。
②与印迹分子发生互补作用的单体与其它单体共同发生聚合反应。
③将印迹分子从聚合物中去除。这样形成的聚合物内就保留有和印迹分子的形状、大小完全一样的空穴，印迹的聚合物能维持相对于印迹分子的互补性，因此，该聚合物能以高选择性重新结合印迹分子。
第六章生物酶工程
1.什么是酶基因的克隆，其基本步骤有哪些
指在体外将各种来源的目的酶基因与载体连接形成具有自我复制能力的DNA分子，即重组载体，然后通过转化或转染将重组载体导入宿主细胞并培养，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增、提取，从而获得大量所需酶基因。
步骤： 1）目的酶基因的获取
2）克隆载体的选择
3）目的基因与载体的连接
4）带有目的基因的重组载体转化宿主
5）正确重组子的筛选与鉴定
2.酶基因克隆有哪些常用的方法
1）根据已知序列来扩增目的基因
2）根据已知探针从基因文库中钓取目的基因
3）未知序列基因的打靶
3.原核生物基因表达系统有什么特点
在原核生物中表达具有其自身的特点：表达效率高，多数选用
大肠杆菌为表达宿主。
4.真核生物基因表达系统有什么特点
由于原核生物缺少翻译后的加工系统，所以在很多情况下，人
们不得不采用真核细胞表达系统，最常用的真核表达宿主是酵
母菌。有时由于被表达基因的特殊性，也可用植物细胞、动物
细胞和昆虫细胞作为真核表达系统。
5.举例说明酶异源表达的应用
目前酶的异源表达已经得到广泛应用，已经应用到工业、农业、
医药、环境和能源等各个领域。
6.酶分子定向进化的主要方法有哪些
1）易错PCR (error-prone PCR)
可以用Mn2＋来替代Mg2＋，使PCR时发生突变。
2）DNA重组（改组）(DNA shuffling)
重组可以在同一基因的不同突变体之间进行，也可以在不
同物种的同源基因间进行。因此，DNA重组就是把不同来
源的同源基因断裂成不同大小的片段，然后对这些片段进
行重新组合。
3）随机引物体外重组
4）交错延伸法（Staggered extension process）
7.酶分子的定向进化有哪些方面的应用
1）提高酶分子的催化活力
提高酶分子的催化能力是对酶分子进行定向进化的最重要目标之一。目前已获成功的例子比较多。
2）提高酶的稳定性
酶作为生物催化剂，一个最典型的缺点是不稳定，因此，提高酶的稳定性是酶分子定向进化改造的另个重要目标。
3）提高底物专一性
通过定向进化改变酶的专一性的例子有：β－半乳糖苷酶。腺苷环化酶，经突变后使酶对鸟苷酸和腺苷酸的相对亲和力发生了明显的变化。
4）改善酶的其它性能
如提高酶在有机相中催化活性和稳定性，提高酶的耐酸性和耐碱性，改变酶的最适pH。
8.什么是融合酶
融合酶又叫杂合酶（hybrid enzyme）。杂合酶的概念比较模糊，一般认为，杂合酶是指由来自两种以上不同酶分子中的结构单元（单个功能基团、二级结构、结构域或功能域）或是整个酶分子进行组合或交换，而产生的具有明显优良特性的酶杂合体。
9.融合酶的构建有哪些策略
产生融合酶的方法有两种：一种是通过随机重组的方法，即把来自不同酶的基因片段进行随机组合，从这些随机组合中筛选出具有明显优良特性的酶杂合体。
另一种方法是在对要进行融合的酶的结构与催化功能有比较全面的了解的时候，对酶的融合提出合理的设计方案，进行有一定目标的融合。
（1）二级结构融合
通过对酶的某些特定功能的二级结构（如底物识别位点螺旋结构）进行替换可以明显改变酶的某些特性。
（2）功能域的融合
功能域融合成功的例子比较多。如将一个限制酶的催化中心与一个特异DNA结合结构域融合在一起可构建具有新的特异性的限制性酶。
（3）整个蛋白的融合
现在能够大量表达的各种带专一性标签的融合蛋白，如MBP融合蛋白，GST
融合蛋白，GFP融合蛋白。
10.融合酶有哪些方面的应用
融合酶是人们改进现有酶的特性和创造新酶的最重要方法之一。杂合酶的构建和研究不仅对酶学理论的研究具重要意义，也有重要的实际应用价值。
（1）基础理论研究方面的应用
确定酶的结构与功能之间的关系
研究蛋白质之间的相互作用
研究酶及其它蛋白在细胞或生物体内的定位
（2）实际应用
酶的非催化特性的优化（如稳定性）
创造新催化活性的酶
构建具双功能或多功能的酶
在酶内部创建别构作用
第七章核酶
1.核酶的发现具有什么样的生物学意义
为揭开生命起源的奥秘提供了有利的证据。具多种催化功能的核酶的发现及人工筛选的成功，支持了在蛋白质产生以前核酶可能参与催化最初的新陈代谢的设想。
（以下答案来自网上：打破了酶是蛋白质的传统观念；在生命起源问题上，为先有核酸提供了依据；为治疗破坏有害基因，肿瘤等疾病提供手段。）
2.四膜虫rRNA前前体的剪接是如何进行的
见《酶工程》陈守文 P163倒数第三段 P164图7-1
四膜虫rRNA前体的剪接：在26SrRNA前体的自我剪接作用下， rRNA基因转录产物的Ⅰ型内含子得到剪切和外显子得到连接。
*3.核酶主要具有那些催化类型作用底物是什么
根据催化反应的种类分为剪接型核酶（包括I型内含子和II型内含子）和剪切型核酶（包括自身剪切型和异体剪切型），作用底物为RNA。
4.内含子就是核酶吗它们有着什么样的关系
5.核酶作为一种金属依赖酶，金属离子在I型内含子中发挥的作用是什么
镁离子等二价金属离子是核酶催化核心的组分之一，核酶通过碱基配对与其底物接触并发生相互作用，二价阳离子的存在可与底物的活性部位直接作用，参与过渡态的中间复合物的形成，形成类似于酶的活性中心。
6.简述I型内含子和II型内含子的结构特点。
I型内含子的大小为140～4200个核苷酸，一级结构的保守性较低，二级结构呈现出很高的保守性，含有9个配对螺旋结构的结构特征。
II型内含子一级结构间的差异比较大，二级结构基本相似。II型内含子有一个保守的二级结构，由六个螺旋组成，构成六个结构域，这六个结构域可形成发夹环。
7.简述HDV核酶的结构。
肝炎δ病毒（HDV）核酶（又称斧头状核酶）大小为，是一种缺陷型单链环状RNA病毒。HDV 核酶的三维结构是一个呈双假结样、巢状折叠的立体构型，对其催化活性必不可少的C75深深地埋在由内部两个螺旋形成的一个活性中心裂口，即核酶的核心内部。
8.脱氧核酶具有哪些催化功能
具水解酶活性，DNA连接酶活性，DNA激酶活性，DNA“戴帽”活性，N-糖基化酶活性，卟啉金属化酶和过氧化酶活性等。
9. SELEX法筛选核酶主要过程是什么
指数扩增法系统进化配体（SELEX）筛选核酶首先要求构建一个随机的多核苷酸单链DNA 库，然后将单链库转变为双链库，并引入RNA靶序列，再利用链亲和素柱对双链随机库核酸分子进行洗脱，在一定温度和pH的特定离子缓冲液洗脱柱子，若有切割反应发生，被切割的分子就被洗脱下来，再经过PCR放大和分离，可重新回到与起始库类似的随机库，从而完成第一轮筛选。经过10多轮筛选就可以产生具有催化功能的活性分子。
10.举例说明核酶的应用。
（1）在基础理论研究方面的应用
为揭开生命起源的奥秘提供了有利的证据。具多种催化功能的核酶的发现及人工筛选的成功，支持了在蛋白质产生以前核酶可能参与催化最初的新陈代谢的设想。
（2）在医学领域的应用
○1对抗病毒设计能够识别和切割病毒RNA或DNA的核酶。
○2基因治疗设计能够识别和切割某些致病基因的核酶。
（3）核酶在植物抗病毒方面的应用
已有的研究实例：人工构建锤头型核酶来抑制烟草花叶病毒。用具有相应特异性的核酶来抑制马铃薯卷叶病毒、水稻矮缩病毒、条纹叶枯病毒、番木瓜环斑病毒等的复制都有一定的效果。
第八章非水相酶催化
1、简述水在酶促反应中的作用
①影响酶分子的空间构象。
②影响酶催化反应的速度。在某些有机介质体系中，酶催化反应的速度与体系中含水量的关系存在着最适含水量。
③影响酶的立体选择性和催化反应的平衡点。
2、简述非水体系中酶催化反应的优点
（1）有利于疏水性底物的反应。
（2）可提高酶的热稳定性。非水介质中酶的构象的可塑性降低
（3）能催化在水中不能进行的反应。
（4）可改变反应平衡移动方向。如脂肪酶催化甘油三酯的水解，在水相中有利于水解，在有机溶剂中有利于合成。
（5）可控制底物专一性。
（6）可防止由水引起的副反应。
（7）可扩大反应pH值的适应性。
（8）酶易于实现固定化。
（9）酶和产物易于分离和回收。
（10）可避免微生物污染。
3、举例说明如何选择酶催化有机体中的有机溶剂
选择有机溶剂的标准主要是有机溶剂的极性（亲水性）强弱。有机溶剂的亲水性强弱一般用lgP来表述。P代表某有机溶剂在正辛醇/水体系中的分配系数。
4、举例说明非水体系中酶的催化性质与水体系的差异，并解释原因
1）有机介质中酶活性的变化
在大多数情况下，酶在有机介质中的活性要比水中的活性低得多。主要原因是：○1底物和产物的扩散出现障碍○2有机溶剂会使酶催化反应的活化能增加底物的溶剂化程度越低，基态越稳定，所以活化能就会增加。○3有机溶剂使酶分子活性中心构象的刚性增加，可塑性降低
2）有机介质中酶稳定性的变化
多数情况下，酶在有机介质的稳定性（包括热稳定性、储存稳定性和对变性剂的稳定性）提高。
3）有机介质中酶分子对pH记忆与分子印记
4）有机介质对酶专一性的改变
5）有机介质对酶促反应平衡的影响
6）有机介质酶催化反应的应用
酶在非水介质中，可以大大提高其对一些水不溶底物的催化能力，同时也可以改变酶的底物特异性。因此酶在有机相的催化反应，受到了广泛重视，也得到了一定实际应用，特别是在拆分药物光学异构体方面。
*5、什么是酶的分子印记其在改变酶的催化活性上有什么应用价值。
酶分子记忆原来在水相中的一些特性的现象称为分子印记，其同样是有机溶剂中酶分子结构刚性的一种表现。
6、说明如何对酶在有机溶剂中的酶催化活性进行调节和控制（百度的）
1）酶的选择
2）底物的选择和酶的控制
3）有机溶剂的选择
4）含水量的选择
5）温度的控制
6）PH的控制
7、什么是超临界流体超临界流体中酶催化有哪些特点
温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)
特点：
1）有似液体的高密度、似气体的高扩散系数、低粘度和低表面张力，因此显示出较大的溶解能力和较高传递特性，从而大大降低酶反应的传质阻力，提高酶反应速率;
2）反应底物的溶解性对超临界的操作条件( 如温度、压力)特别敏感，通过简单改变操作条件或附加其他设备，就可达到反应物和底物分离的目的;
3）超临界流体可以与其他气体混溶，得到任意浓度，使得反应易于控制；
4）很多超临界流体温度小于100℃，不会使产物热分解，温和的温度适合酶反应；
5）因为超临界流体在常压下是气体，所以不存在反应产物中溶剂残留的问题
第九章酶反应器和酶传感器
1、酶反应器与化学反应器和发酵罐有何区别
酶反应器是以酶或固定化酶为生物催化剂，进行酶促反应的装置。酶反应器不需要考虑催化剂自身的再生问题，而细胞反应器就需要考虑细胞自身的繁殖问题。
2、试比较各类型酶反应器的优缺点。
3、在酶的应用中，如何选择适宜的酶反应器
1)根据酶的应用形式选择酶反应器
如游离酶多采用搅拌灌式反应器，而固定化酶多采用填充床或流化床反应器。如有气体参与反应，可选用鼓泡式反应器。
2)根据酶反应动力学性质选择酶反应器
主要考虑底物与酶的混合程度、高底物浓度是否会产生抑制现象、所要达到的底物转化效率和产物是否会对反应产生抑制作用。如有抑制可采用流加式反应器。
3)根据底物和产物的理化性质选择酶反应器
要考虑的理化性质主要有分子大小、溶解度、粘度、挥发性等。
4)根据反应操作要求选择反应器
5)根据酶的稳定性选择反应器
4、简述酶反应器设计的一般步骤
1)确定酶反应器的类型
2)确定酶反应器的制造材料
3)进行热量衡算
4)进行物料衡算
5、简述传感器，生物传感器的酶传感器的基本概念
传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置
生物传感器是一类特殊的传感器，是指以生物材料为敏感元件的传感器
酶传感器是以酶为感受元件的传感器
6、酶传感器有哪些类型
1)酶电极
2)离子敏场效应晶体管酶传感器
3)热敏电阻酶传感器
4)光纤酶传感器
5)声波酶传感器
7、电流型酶电极与电位型酶电极有那些不同
结构相似但使用的基础电极不同；
电流型酶电极是指通过酶促反应底物或产物在电极上发生氧化还原或还原电解反应所产生的电流信号，从而检测物质浓度，在一定条件下，测得的电流信号与被测物浓度呈线性关系；电位型酶电极是将酶促反应所引起的物质量的变化转化为电位信号输出，从而测定物质浓度的一种酶电极传感器，电位输出信号的强弱与酶催化反应底物浓度的对数呈线性关系。
8、简述各种酶传感器的基本检测原理
电流型酶电极是指通过酶促反应底物或产物在电极上发生氧化还原或还原电解反应所产生的电流信号，从而检测物质浓度。
电位型酶电极是将酶促反应所引起的物质量的变化转化为电位信号输出，从而测定物质浓度离子敏场效应晶体管酶传感器将酶膜固定在离子敏场效应晶体管栅极的离子敏感膜上，测量时，由于酶的催化作用，使待测物反应生成相应的产物。当反应中的底物或产物含有离子敏场效应晶体能够响应的离子时，则可利用离子敏场效应晶体管检测底物离子或产物离子的变化量，从而可检测出溶液中待测物的含量。
热敏电阻值的变化大小与底物浓度具有一定量的关系，只要测定热敏电阻阻值的变化即可测定底物的浓度。
光纤酶传感器：由于酶催化反应产生底物或产物的含量变化，引起膜层光学特性的改变，当一定波长的入射光通过光纤传至探头膜层时，就会产生各种光学信息，这些光学信号输出与酶作用底物之间具有一定量的关系，通过光学监测器检测这些光学信息即可检测出待测物的量。
声波酶传感器;压电晶振共振频率的改变与溶液中介电物质浓度的改变具有一定的相关性。
第十章酶抑制剂
1.何谓酶抑制剂和抑制作用
凡可以减弱、抑制甚至破坏酶活性，但不引起酶蛋白变性的物质都可以称为酶的抑制剂。抑制作用是由于酶分子上的某些必需基团化学性质的改变，而引起酶活力下降或丧失，但不使酶蛋白变性的现象。
2.何谓专一性靶酶的自杀底物它在药物研制中有何作用
专一性不可逆抑制剂仅与酶分子活性部位的基团反应，又分为Ks型不可逆抑制剂和Kcat型不可逆抑制剂（自杀性底物）。
3.酶抑制作用的类型及特点有哪些
（1）不可逆抑制
抑制不能被解除，酶活性不能被恢复的抑制。能够导致不可逆抑制的物质就叫不可逆抑制剂。一般情况是抑制剂与酶分子中的必需基团以共价键结合，引起酶活性丧失。
不可逆抑制的类型
不可逆抑制剂又可分为专一性不可逆抑制剂和非专一性不可逆抑制剂。专一性不可逆抑制剂仅与酶分子活性部位的基团反应，又分为Ks型不可逆抑制剂和Kcat型不可逆抑制剂（自杀性底物）。Ks型不可逆抑制剂是根据底物的结构而设计的，具有和底物相似的结构，可以和相应的酶结合，并与酶的必需基团起反应而抑制酶的活性。Kcat型不可逆抑制剂，只有在被酶催化反应之后，才能形成不可逆抑制剂。非专一性不可逆抑制剂也能与酶分子活性部位以外的基团反应。
（2）可逆抑制
可逆抑制的类型
可通过加入其它物质或用其它物理方法（如透析、超虑等）解除的抑制，就称为可逆抑制。可逆抑制通常又可分为三类。
○1竞争性抑制：抑制剂与底物竞争性地同酶的活性部位结合。如底物类似物。
○2非竞争性抑制：抑制剂和底物可单独或同时与酶结合，而且互不干扰。如重金属离子与酶分子中的－SH络合。
○3反竞争性抑制：抑制剂只能在底物与酶结合之后，才能与酶结合。如L－Phe和L－同型Arg对碱性磷酸酶的抑制作用；肼类化合物对胃蛋白酶的抑制。
4.简述酶抑制剂在新型农药研制中有何应用
早期的农药基本上都是一些没有选择性的酶不可逆抑制剂。所以这些农药的毒性极高。现在的发展方向是设计一些农作物病原菌和昆虫特有的专一性酶抑制剂。因此，这样设计出来的农药就具备高效、低毒的特性。
5.简述酶抑制剂的设计方法，并举例说明。
（1）基于竞争性抑制的底物类似物来设计酶抑制剂主要是通过竞争性抑制来适当控制反应的速度，而不是全面关闭整个反应。如别嘌呤醇是黄嘌呤的结构类似物，可以抑制黄嘌呤氧化酶的活性降低尿酸的产生，而尿酸是引起痛风病的
原因，所以别嘌呤醇可以治疗痛风。阿糖胞苷抑制DNA聚合酶活性。
(2)基于过渡态类似物来设计酶抑制剂过渡态类似物与酶的亲和力比底物与酶的亲和力强。多数过渡态类似物对酶的抑制作用都很强烈。但过渡态类似物的
设计难度比较大。目前糖苷酶和相当一部分蛋白酶的抑制剂是过渡态的结构类似物。如血管紧张肽转移酶抑制剂。
(3)基于自杀性底物来设计酶抑制剂自杀性底物或者叫Kcat型不可逆抑制剂。这种抑制是一种不可逆抑制。这类抑制剂必须在被酶催化反应之后才能对酶产生抑制作用，因此专一性更高。这类抑制剂已经广泛应用于肿瘤、高血压、痛风、癫痫等疾病的治疗。
第一章 1.酶工程：是生物工程的重要组成部分，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的推广应用，使酶学和工程学相互渗透、结合、发展而成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。 2.化学酶工程：指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 3.生物酶工程：是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。 4.酶工程的组成部分？ 答：酶工程主要指自然酶和工程酶（经化学修饰、基因工程、蛋白质工程改造的酶）在国民经济各个领域中的应用。内容包括：酶的产生；酶的分离纯化；酶的改造；生物反应器。5.酶的结构特点？ 答：虽然少数有催化活性的RNA分子已经鉴定，但几乎所有的酶都是蛋白质，因而酶必然具有蛋白质四级结构形式。其中一级结构是指具有一定氨基酸顺序的多肽链的共价骨架；二级结构为在一级结构中相近的氨基酸残基间由氢键的相互作用而形成的带有螺旋、折叠、转角、卷曲等细微结构；三级结构系在二级结构基础上进一步进行分子盘区以形成包括主侧链的专一性三维排列；四级结构是指低聚蛋白中各折叠多肽链在空间的专一性三维排列。具有低聚蛋白结构的酶（寡聚酶）必须具有正确的四级结构才有活性。具有活性的酶都是球蛋白，即被广泛折叠、结构紧密的多肽链，其氨基酸亲水基团在外表，而疏水基团向内。 6.酶活性中心：是酶结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个酶分子中相当小的一部分，它是由在线性多肽链中可能相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 7.酶作用机制有哪几种学说？ 答：锁和钥匙模型、诱导契合模型 8.酶催化活力的影响因素？ 答：底物浓度、酶浓度、温度、pH等。 9.酶的分离纯化的初步分离纯化的步骤？ 答：（一）材料的选择和细胞抽提液的制备 1.材料的选择：目的蛋白含量要高，而且容易获得 2.细胞破碎方法及细胞抽提液的制备。为了确保可溶性细胞成分全部抽提出来，应当使用类似于生理条件下的缓冲液。动物组织和器官要尽可能除去结缔组织和脂肪、切碎后放人捣碎机中。完全破碎酵母和细菌细胞。 3.膜蛋白的释放:膜蛋白存在于细胞膜或有关细胞器的膜上。按其所在位置大体可分为外周 蛋白和固有蛋白两种类型 4.胞外酶的分离:胞外酶是在微生物发酵时分泌到发酵液中的。发酵后可通过离心或过滤将菌体从发酵液中分离弃去，所得发酵清液通常要适当浓缩，然后再作进一步纯化。目前常用的浓缩方法是超滤法。 （二）蛋白质的浓缩和脱盐 浓缩方法主要有：沉淀法、吸附法、干胶吸附法、渗透浓缩法、超滤浓缩法
共三套 《酶工程》试题一： 一、是非题（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、酶的分类与命名的基础是酶的专一性。（） 3、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。（） 4、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。（） 5、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。（） 6、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。（） 7、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。（） 8、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。（） 9、α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。（） 10、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28分） 1、日本称为“酵素”的东西，中文称为__________,英文则为__________,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的__________与__________。 2、1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得__________酶结晶，并指出__________是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为__________,高产液化酶优良菌株菌号为___________。在微生物分类上，前者属于__________菌，后者属于__________菌。 4、1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（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，即操纵基因、调节基因、__________基因和__________基因。 5、1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）__________,催化__________的底物转化为产物的__________为一个国际单位，即1IU。 6、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的__________、减少__________，增加__________。 7、酶的生产方法有___________，___________和____________。 8、借助__________使__________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。 9、酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有__________法，__________法和__________法三种。 10、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__________，也是__________。 三、名词术语的解释与区别（每组6分，共30分） 1、酶生物合成中的转录与翻译 2、诱导与阻遏 3、酶回收率与酶纯化比（纯度提高比） 4、酶的变性与酶的失活
年级2001 专业生物技术 一名词解释（每题3分，共计30分） 1.酶工程 2.自杀性底物 3.别构酶 4.诱导酶 5.Mol催化活性 6.离子交换层析 7.固定化酶 8.修饰酶 9.非水酶学 10.模拟酶 二填空题(每空1分,共计30分) 1.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是，二是 。 2.求Km最常用的方法是。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是，另一类是 。 4.可逆抑制作用可分为，，， 。 5.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，二是能够利用廉价原料，发酵周期，产酶量，三是菌种不易，四是最好选用能产生酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用反应法和反应法。 7.酶制剂有四种类型即酶制剂，酶制剂，酶制剂和 酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 9.酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 10.模拟酶的两种类型是酶和酶。 11.抗体酶的制备方法有法和法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料 4.下面是某人对酶测定的一些数据，据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数。
10-6 10-6 10-5 10-5 10-5 10-4 10-4 10-2 酶工程试题（B） 一名词解释 1.抗体酶 2.酶反应器 3.模拟酶 4.产物抑制 5.稳定pH 6.产酶动力学 7.凝胶过滤 8.固定化酶 9.非水酶学 10.液体发酵法 二填空题(每空1分,共计30分) 值增加，其抑制剂属于抑制剂，Km不变，其抑制剂属于抑制剂，Km 减小，其抑制剂属于抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有培养法和培养法。 3.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，，，， 和等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有，，。 5.酶生物合成的模式分是，，， 。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有法，法和 法 7. 通常酶的固定化方法有法，法，法， 法。 8. 酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的，从而降低了底物分子的，而抗体结合的抗原只是一个态分子，所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中，对产酶菌有何要求 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 4.某酶的初提取液经过一次纯化后，经测定得到下列数据，试计算比活力，回收率及纯化 倍数。
酶工程习题集 第一章绪论 1、发展史： 1903年Henri中间络合物学说；1913年Leonor Michaelis和Maud Menten 米氏方程；Daniel E. Koshland提出了诱导契合学说。1926年，萨母纳（Sumner）提出酶的本质是蛋白质的观点。1960年．雅各（Jacob）和莫若德（Monod）提出操纵子学说，1982年，切克（Cech）等人发现四膜虫（Tetrahynena）细胞的26s rRNA前体具有自我剪接功能(self-splicing)。核酶（Ribozyme，也称核糖核酸酶，以区别于蛋白质酶）；1983年阿尔彻曼（Sidney. Altman）发现核糖核酸酶P （RNAase P） 2、核酸类酶（ribozyme)：具有生物催化剂所有特性，是一类由RNA组成的酶。 底物有哪些？ 3、酶的新概念？分类？ 4、人工酶、模拟酶、化学修饰酶、克隆酶、突变酶、新酶、抗体酶 第二章酶学基础 1、酶促反应的特点？优缺点？ 2、按酶促反应性质将生物体所有的酶分为哪六大类？如何编号？ 3、终止一个酶促反应的方法有哪些？ 4、全酶的组成？按酶蛋白结构不同分类？ 5、别构酶、别构效应、配体 6、活性部位（结合部位与催化部位），必需基团，活性中心的亲核性基团：酸碱 性基团： 7、参与蛋白类酶活性中心频率最高的氨基酸7 种？ 8、酶活力单位（U）；比活力；同族酶；丝氨酸蛋白酶与巯基蛋白酶各有哪些？ 9、酶活性中心基团的检测方法有哪三种？ 10、酶的pH稳定性与温度稳定性如何测定？ 第三章酶的催化机制 1、酶高效率催化的五种机制 2、何谓邻近与定向效应？何谓构象变化效应？何谓共价催化？何谓酸碱催化？ 何谓微环境效应？如何理解？ 第四章酶的催化动力学 1、绘制底物浓度对酶促反应速度影响的双曲线（标明各参数），并简述其影响。 2、米-曼氏方程（Michaelis-Menten equation）；中间产物学说 3、稳态的含义，中心内容。
酶工程试卷(A) 1.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。 2.求KM最常用的方法是 双倒数作图法。 3.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， 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 5.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；四是最好选用能生产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。 6.酶活力的测定方法可用 终止反应法和连续反应法。 7.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。 8。通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法，共价键法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 1.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解:1.微生物种类丰富，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样。 2.微生物生长繁殖快，酶种提取，特别是胞外酶 3.来源广泛，价值便宜。 1）微生物易得，生长周期短 2）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，自动化，经济效益高。 3）可以利用以基因工程为主的分子生物学技术，选育和改造菌种，增加产酶率和开发新酶种。 酶工程试题（B） 1.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调小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶的主要因素，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、氧气、搅拌、湿度和泡沫等。 4.打破酶合成调节机制限制的方法有控制条件，遗传控制，其他方法。 5.酶生物合成的模式分别是同步合成型，延续合成型，中期合成型，滞后合成型。 6.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，酸碱变性法和表面变性法。 7.通常酶的固定方法有：交联法、包埋法、吸附法、共价结合法。
酶工程复习题 一、选择题： 1.下面关于酶的描述，哪一项不正确( ) （A）（答案）所有的蛋白质都是酶 （B）酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能 （C）酶具有专一性 （D）酶是生物催化剂 2.下列哪一项不是辅酶的功能( ) （A）转移基团 （B）传递氢 （C）传递电子 （D）（答案）决定酶的专一性 3.下列对酶活力的测定的描述哪项是错误的( ) （A）酶的反应速度可通过测定产物的生成量或测定底物的减少量来完成 （B）需在最适pH条件下进行 （C）（答案）按国际酶学会统一标准温度都采用25℃ （D）要求[S]远远小于[E] 4.下列关于酶活性部位的描述，哪一项是错误的 （A）活性部位是酶分子中直接与底物结合，并发挥催化功能的部位 （B）活性部位的基因按功能可分为两大类：一类是结合基团，一类是催化基团（C）酶活性部位的集团可以是同一条肽链但在一级结构上相距很远的集团（D）（答案）不同肽链上的有关基团不能构成该酶的活性部位 5.酶的高效率在于 （A）增加活化能 （B）降低反应物的能量水平 （C）增加反应物的能量水平 （D）（答案）降低活化能
6.作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应 （A）增高反应活化能 （B）（答案）降低反应活化能 （C）增高产物能量水平 （D）降低产物能量水平 二、填空题 1.酶和菌体固定化的方法很多。主要可分为吸附法、结合法、交联法和热处理法 2.系统命名法根据酶所催化的反应类型，将酶分为6大类。即1、氧化还原酶；2、转移酶； 3、水解酶； 4、裂合酶； 5、异构酶； 6、合成酶（或称连接酶）。 3.酶分子修饰中，经过修饰的酶的特性会改变，即可提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。 4.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。 5.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 6.常用产酶菌有细菌（大肠杆菌）；霉菌（黑曲酶；青酶；木酶；根酶）；放线菌（链酶菌）；酵母等。 7.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.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。 9. 酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。 10. 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。 11. 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。 12.酶的特点酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 13.在酶的发酵生产中，培养基要从营养的角度考虑碳源、氮源、无机盐、生长因素的调
《酶工程》复习 一、名词解释…………………………………………… 1 酶工程：又称酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术，包括化学酶工程和生物酶工程。 2酶的诱导：由于加进某种物质，使酶的生物合成开始或者加速进行，称为酶的生物合成的诱导作用。 3 微滤：以压力差为推动力，截留水中粒径在0.02~ 10m之间的颗粒物的膜分离技术。 4固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶固定在载体上，能使酶发挥催化作用的酶。 5酶的非水相催化：通过改变反应介质，影响酶的表面结构和活性中心，从而改变酶的催化特性。 6 原生质体：脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞。 7超滤：超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合三级预处理过滤清除自来水中杂质；超滤微孔小于0.01微米，能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质。 8 固体发酵：固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。 二、填空题………………………………………………. 1酶的分类（氧化还原酶）、（转移酶）、（水解酶）、（裂合酶）、（异构酶）、（合成酶）。 2酶活力是（酶催化速度）的量度指标，酶的比活力是（酶纯度）的量度指标，酶转换数是（酶催化效率）的量度指标。 3微生物产酶模式可以分为同步合成型，（延续合成型），中期合成型，（滞后合成型）四种。 4动物细胞培养主要用于生产疫苗、激素、单克隆抗体、多肽因子、酶等（功能性蛋白质）。 5细胞破碎的主要方法有机械破碎法、物理破碎法、（化学破碎法）、（酶促破碎法）。 6有机溶剂的极性系数lgP越小，表明其极性（越强），对酶活性的影响（越大）。 7通常酶的固定化方法有：吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法。
1. 举例说明酶催化的绝对专一性和相对专一性。 绝对专一性：具有绝对专一性的酶仅作用于一种底物，催化一种反应。 例如脲酶只能催化脲（又称尿素）水解成氨和二氧化碳，而对尿素的氯或甲基取代物都无作用。 相对专一性：有些酶的专一性较低，它们能作用于一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性。其又可分为族类专一性（或称基团专一性）和键专一性，前者对底物化学键两端的基团有要求。 例如α-D-葡糖苷酶作用于α-糖苷键，并要求α-糖苷键的一端必须有葡糖基团。因此，它可催化蔗糖和麦芽糖水解。键专一性只作用于一定的化学键，而对键两端的基团无严格要求，如酯酶可使任何酯键水解。 例子不唯一，尽量不要相同 第二版：P3-P5 第三版：P3-P4 2. 酶的生产方法有哪些？用于酶生产的微生物应具有什么特点？ 酶的生产方法主要有提取分离法，生物合成法和化学合成法等。 产酶微生物应具有的特点有： 1.酶的产量高:通过筛选获得高产菌株，妥善保存并定期复壮 2.容易培养和管理:对培养基成分和工艺条件没有苛刻的要求，适应能力强 3.产酶稳定性好:能稳定生长并表达所需的酶，菌种不易退化 4.有利于酶的分离纯化:酶的分离提纯要比较容易，能获得较高纯度 5.安全可靠:菌种对环境及对操作人员安全，不产生不良影响 第二版：P22-P25 第三版：P20-P22 3. 固定化细胞发酵产酶具有哪些特点？ 固定化细胞发酵产酶的特点有： 1.提高酶的产率：细胞固定化滞后，单位空间内细胞密度增大，因此加速了生化反应； 2.可以反复使用，可以在高稀释率下连续发酵； 3.提高基因工程菌质粒的稳定性； 4.固定化细胞对pH值、温度等外界条件的适应范围增宽，对抑制剂的耐受能力增强，因此发酵稳定性好； 5.可先经预培养再转入发酵生产，缩短发酵周期，提高设备利用率 6.固定化发酵是非均相体系，产品容易分离纯化 7.一般只适用于胞外酶的生产 第二版：P68-P70
酶工程思考题汇总 第一章P25 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。 主要内容：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。 主要任务：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？ 专一性强（绝对专一性——钥匙学说、相对专一性——诱导契合学说）、催化效率高、作用条件温和 3．简述影响酶催化作用的主要因素. 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 第二章P63 5．酶的生物合成有哪几种模式？ 生长偶联型（同步合成型、中期合成型）、 部分生长偶联型（延续合成型） 非生长偶联型（滞后合成型） 7．提高酶产量的措施主要有哪些？ a.添加诱导物（酶的作用底物、酶的催化反应物、作用底物的类似物） b.控制阻遏物的浓度 c.添加表面活性剂 d.添加产酶促进剂 11．固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？ 1.提高产酶率 2.可以反复使用或连续使用较长时间 3.基因工程菌的质粒稳定，不易丢失 4.发酵稳定性好 5.缩短发酵周期，提高设备利用率 6.产品容易分离纯化 7.适用于胞外酶等细胞产物的生产 第三章P84 3．植物细胞培养产酶有何特点？ 1.提高产率 2.缩短周期 3.易于管理，减轻劳动强度 4.提高产品质量 5.其他 4．简述植物细胞培养产酶的工艺过程。 外植体细胞的获取细胞培养分离纯化产物 6．动物细胞培养过程中要注意控制哪些工艺条件？ 1.培养基的组成成分 2.培养基的配制 3.温度的控制 4.ph的控制 5.渗透压的控制 6.溶解氧的控制
酶工程试题 一、名词解释 1.固定化酶 采用各种方法，将酶固定在水不溶性的载体上，制备成固定化酶的过程称为酶的固定化。固定在载体上，并在一定的范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。 2.酶反应器 用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。 3.模拟酶 利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单，但具有催化作用的非蛋白质分子叫做模拟酶 4.抗体酶 又叫做催化抗体，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物，是一类具有催化活力的免疫球蛋白，其可变区赋予了酶的属性 5.印迹酶 以一种分子充当模板，其周围用聚合物交联，当模板分子除去后，聚合物就留下了与此分子相匹配的空穴，若构建合适，这种聚合物就像锁一样，对钥匙具有选择性识别作用。这种技术称为分子印迹，该技术的酶产物称为印迹酶。 6.融合酶 将两个或者多个酶分子组合在一起形成的融合蛋白 7.定点突变 只在基因的特定位点引入突变，通过取代、插入或者删除已知DNA序列中特定的核苷酸序列来改变酶蛋白结构中某个或某些特定的氨基酸，以此来提高酶对底物的亲和力，增强酶的专一性等。
8.必需水 在有机介质中，酶分子需要一层水化层以维持其完整的空间构象，将对于维持酶活性所必需的最低水量为必需水，由于其与酶分子的结合十分紧密，又称结合水。 9.酶传感器 以酶作为分子识别元件上的敏感材料，同各种不同的转换器结合所构成的一类生物传感器。 10.酶的必需基团和活性中心 酶的必需基团是指酶分子中与酶的活性密切相关的基团，酶的活性中心是指与底物结合并催化反应的场所。 二、填空题 1.酶根据主要组分的不同可以分为：蛋白类酶和核酸类酶两大类，根据酶的作用的底 物和催化反应的类型进行分类可以分为：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶（连接酶）。（写出4种即可） 2.酶的活力是酶催化速度的度量指标，酶的比活力是酶纯度的度量指标，酶转换数是 酶催化效率的度量指标。 3.酶的生产方法有：提取分离法生产，发酵法生产，化学合成法生产，生物合成 法生产。 4.酶反应器类型有：搅拌罐式反应器，填充床式反应器，流化床反应器，鼓泡式 反应器，膜反应器，喷射式反应器。（写出3种即可） 5.可逆抑制作用可分为＿竞争性抑制作用、＿非竞争性抑制作用＿和＿反竞争性抑制作 用。 6.非竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm降低，米氏常数Km不变。 7.细胞破碎的主要方法有：机械破碎，物理破碎，＿化学破碎＿和＿酶促破碎＿。
1、酶的固定化方法：吸附法、包埋法、共价结合法、热处理法 2、提取酶的有机溶剂有：甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、异丙醇、 3、酶生产的主要方式：固体发酵、液体深层通气发酵、固定化细胞或固定化原生质体发酵 4、酶的抽提剂有：稀酸、稀碱、稀盐、稀有机溶剂等 5、测定酶蛋白含量的方法： 凯氏定氮法、双缩尿法、Folin 酚法、紫外法、色素结合法、BCA法、胶体金测定法 6、影响酶活力的主要因素：温度、PH、底物浓度、酶浓度、抑制剂、激活剂 7、包埋固定化酶的凝胶有：聚丙烯酰胺、聚丙烯醇、光敏树脂、琼脂、明胶、海藻酸钙 8、酶的回收率：是指直接测定的固定化酶的活力占固定化之前的活力的百分比。 9、纯化倍数：就是经过纯化后得到的比活力与纯化前比活力之间的比值。 10、盐析的原理：蛋白质溶液在一定浓度范围内，加入无机盐，随着盐浓度增大，蛋白质的溶解度增大，但当盐浓度增到一定限度后，蛋白质将从溶液中析出。 11、在酶的反应过程中如何确保酶的最适反应温度和最适pH值。 保证最适温度的方法：通过发酵罐的热交换设施，控制冷源或热源流量；通过曲室的通风和加热设备控制。保证最适pH的方法：加酸或加碱，加碳源或氮源物质。 12、在发酵产酶过程中的准备工作： 收集筛选菌种，菌种保藏，细胞活化，扩大培养，培养基的配置，对发酵条件的控制。 13、为什么在测酶活实验中要连续不断的测酶活和酶蛋白含量 因为酶的活性会受温度和PH值的影响 14、终止酶反应的方法： 1、迅速升高温度； 2、加入强酸、强碱、尿素、乙醇等变性剂； 3、加入酶抑制剂； 4、调节反应液pH值。 15、固定化的优点： 1、可反复使用，稳定性高； 2、易与底物和产物分开，便于分离纯化； 3、可实现连续生产，提高效率。 16、培养基的成分：碳源、氮源、无机盐、生长因素、水。 17、菌种保藏方法： 1、斜面低温保藏法 2、液体石蜡油保藏法 3、砂土管保藏法 4、真空冷冻干燥法 5、液氮超低温保藏法。 18、发酵产酶的操作过程：配置培养基、分装、灭菌（112℃—115℃，20min）、孢子悬液（将无菌水加入斜面培养基）、接种、培养（32℃，180r/min，培养72h） 19、测定酶活的方法： 1、在一定时间内，让适量的底物与酶在最适合条件下； 2、加入酶抑制剂或升高温度等方法快速终止酶反应； 3、加一定量的显色剂与底物反应，测定液体的吸光度； 4、根据吸光度值计算出酶活 20、壳聚糖酶如何筛选：采用透明圈法，透明圈法直观、方便、根据壳聚糖不溶于水，以壳聚糖为唯一碳源，培养基浑浊。如果有该酶存在，即可降解壳聚糖为壳寡糖，壳寡糖容易被分解吸收，所以形成透明圈，从而可筛选出产生壳聚糖酶的菌株21、产壳聚糖酶初筛平板有什么现象，为什么 会出现透明圈，其原因是根据壳聚糖不溶于水，以壳聚糖为唯一碳源，培养基浑浊。如果有该酶存在，即可降解壳聚糖为壳寡糖，壳寡糖容易被分解吸收，所以形成透明圈 22、酶反应器： 分批式搅拌罐反应器、连续流搅拌罐反应器、填充床反应器、流化床反应器、模型反应器、鼓泡塔反应器 23、对产酶的菌种的要求是： 1、产酶量高；2、繁殖快，发酵周期短；3、产酶稳定性好，不易退化，不易被感染；4、能够利用廉价的原料，容易培养和管理；5、安全可靠，非致病菌。 24、在使用离心机时应注意事项 25、尿酶提取过程中为什么要在冰浴中进行 在冰浴中进行可以使尿酶处于低温条件下，低温能降低酶的活性，但不破坏酶的活性，在适合的温度下可恢复酶的活力 26、填充床的制备及应用的要点 装柱——平衡——应用——检测 装柱：均匀、无裂缝、无气泡、平整；平衡：1—2倍柱床体积缓冲液；应用：3%尿素溶液； 检测：定性：纳氏试剂（黄色或棕红色沉淀）——定量：取20ml流出液，用0.05mol/L标准HCL滴定（加2—3滴混合指示剂）
酶工程试题(A) 一名词解释（每题3分，共计30分） 1. 酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。 2.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。 3.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 4.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 5.Mol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 6.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。 7.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 8.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 9.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 10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。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.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。 2.求Km最常用的方法是双倒数作图法。 3.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。 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 5.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。 6.酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。 7.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。 8.通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法， 共价键结合法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？ 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.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 解：.方法:透析与超虑离心分离凝胶过滤盐析等电点沉淀共沉淀吸附层析电泳亲和层析热变性酸碱变性表面变性等（原理略） 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解：（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，酶易提取，特别是胞外酶 （3）来源广泛，价格便宜 （4）微生物易得，生长周期短 （5）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，自动化，经济效益高 （6）可以利用以基因工程为主的分子生物学技术，选育和改造菌种，增加产酶率和开发新酶种 4 下面是某人对酶测定的一些数据，据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数 [S](mol/L) V0(umol/min) 0.5?10-628 4.0?10-640 1.0?10-570 2.0?10-595 4.0?10-5112 1.0?10-4128 2.0?10-4139 1.0?10-2140 解：最大反应速度140 ，Km: 1.0?10-5 酶工程试题（B） 一名词解释 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 10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。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.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。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 3.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 ，氧气，搅拌，湿度和泡沫等。 4.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。 5.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。 6.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，酸碱变性法和表面变性法 7. 通常酶的固定化方法有交联法、包埋法，吸附法、共价结合法 8. 酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 9.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滤态，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 三问答题(每题10分,共计40分) 1.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 2.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 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 解：（1）酶蛋白N端的α氨基或赖氨酸的∑氨基 （2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的β羧基或谷氨酸的γ羧基 （3）半胱氨酸的巯基1分 （7）丝氨酸骆氨酸苏氨酸上的羟基 （8）苯丙氨酸和骆氨酸上的苯环 （9）组氨酸上的咪唑基 色氨酸上的吲哚基 4.某酶的初提取液经过一次纯化后，经测定得到下列数据，试计算比活力，回收率及纯化倍数。 体积（ml）活力单位（u/ml）蛋白氮（mg/ml） 初提取液120 200 2.5 硫酸铵沉淀 5 810 1.5 解：（1）起始总活力：200?120＝24000（单位） （2）起始比活力：200÷2.5＝80（单位/毫克蛋白氮） （3）纯化后总活力810?5＝4050（单位）2 （4）纯化后比活力810÷1.5＝540（单位/毫克蛋白氮） （5）产率（百分产量）：4050÷24000＝17％ （6）纯化倍数：540÷80=6.75
一、名词解释（本题共8个小题，每小题2分，共16分）。 1、固定化酶： 2、原生质体： 3、超滤： 4、酶的催化特性： 5、生物酶工程： 6、酶的必需基团和活性中心： 7、诱导与阻遏： 8、酶反应器： 二、填空题（本题共5个小题，每空2分，共24分）. 1、酶的分类（）（）（）。（三种即可） 2、酶活力是（）的量度指标，酶的比活力是（）的量度指标，酶转换数是（）的量度指标。 3、微生物产酶模式可以分为同步合成型，（）中期合成型，（）四种。 4、酶的生产方法有（），生物合成法和化学合成法。 5、优良的产酶微生物所具备的条件：（1）（）（2）（）（3）（）（写出三种即可）。 三、判断题（本题共10个小题，每空1.5分，共15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。 四、问答题（本题共5个小题，共45分）。 1、试述提高酶发酵产量的措施。（8 分，答出四点即可） 2、酶失活的因素？（8分） 3、酶的提取方法有哪些？（8分） 4、酶分子修饰的意义有哪些？（6分） 5、试简述酶分子的定向进化。（5分） 6、固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？（10分，优缺点答五点即可） 答案 一、1、固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶固定在载体上，能使酶发挥催化作用的酶；2、原生质体：脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞；3、超滤：超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合三级预处理过滤清除自来水中杂质；4、酶的催化特性：①极高的催化效率②高度的专一性③酶活性的可调节性④酶的不稳定性5、生物酶工程：是指在基因水平上，对酶蛋白分子进行修饰、改造，改进酶蛋白的催化特性或酶蛋白的蛋白质特性等；6、酶的必需基团：指酶分子中与酶的活性密切相关的基团；活性中心：是与底物结合并催化反应的场所；7、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
第一章 习题： 1、根据分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为_______和_______两大类别。 2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是________，蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是___________。 3、进行分子内催化的核酸类酶可以分为_______，_______。 4、酶活力是_____的量度指标；酶的比活力是__________的量度指标；酶转换数是________的量度指标。 5、某酶的分类编号是EC2.2.1.10，其中EC是指_______。此酶属于_______类型。 6、醇脱氢酶参与的反应表明无氧气参与（） 7、酶工程是_____________的技术过程。 8、酶的转换数是指（） A、酶催化底物转化为产物的数量 B、每个酶分子催化底物转化为产物的分子数 C、每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的分子数 D、每摩尔酶催化底物转化为产物的分子数 9、酶的改性是指____________________________. 第二章 1、名词解释 转录、组成型酶、酶的反馈阻遏、分解代谢物阻遏、生长偶联型
2、微生物产酶模式可以分为同步合成型________、中期合成型、________。 3、可以通过添加（）使分解代谢物阻遏作用解除。 A、诱导物 B 激活剂 C、cAMP D、ATP 4、在酶发酵过程中添加表面活性剂可以 A、诱导酶的生物合成 B、阻遏酶的生物合成 C、提高酶活力 D、提高细胞通透性 5、为什么滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成？ 6、操纵子是由_________、_______和启动基因组成的。 7______________和______是影响酶生物合成模式的主要因素。 8、RNA前体的加工是指____________ 6、从如下实验方法和结果分析酶生物合成的调节作用。 实验方法：将大肠杆菌细胞接种于营养肉汤培养基中，于37°C振荡培养，当OD550为0.3时，经培养液分装到4个小三角瓶中，每瓶17ml培养液。于4个三角瓶分别添加 （A）3ml无菌水 （B）1ml乳糖溶液（0.1mol/L）和2ml无菌水 （C）1ml乳糖溶液（0.1mol/L）、1ml葡萄糖溶液（0.1mol/L）和1ml无菌水 （D） 1ml乳糖溶液（0.1mol/L）、1ml葡萄糖溶液（0.1mol/L）和1mlcAMP 钠盐溶液 然后在相同的条件下于37°C振荡培养2h，分别取样测定β-
?为什么滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成？ 滞后合成型的酶之所以要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成，主要原因是由于受到培养基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有随着细胞的生长，阻遏物几乎被细胞用完而使阻遏解除后，酶才开始大量合成。若培养基中不存在阻遏物，该酶的合成可以转为延续合成型。该类型酶所对应的mRNA稳定性很好，可以在细胞生长进入平衡期后的相当长的一段时间内，继续进行酶的生物合成。 ?酶的发酵生产过程中，要使酶的产率提高，可以采取哪些措施？ 使用优良的产酶细胞；使用优良的发酵生产设备；采用先进的分离纯化技术和设备；控制好工艺条件；采取某些行之有效的措施。添加诱导物对于诱导酶的发酵生产，在发酵过程中的某个适宜的时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高酶的产量。例如，乳糖诱导β-半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶，蔗糖甘油单棕榈酸诱导蔗糖酶的生物合成等。诱导物一般可以分为3类:酶的作用底物,作用底物的类似物 ,酶的催化反应产物.控制阻遏物的浓度阻遏作用根据机理不同，可分为：产物阻遏和分解代谢物阻遏两种。1.产物阻遏作用是由酶催化作用的产物或者代谢途径的末端产物引起的阻遏作用。为了减少或者解除分解代谢物阻遏作用，应当控制培养基中葡萄糖等容易利用的碳源的浓度。 2.分解代谢物阻遏作用是由分解代谢物（葡萄糖等和其它容易利用的碳源等物质经过分解代谢而产生的物质）引起的阻遏作用。较采用其他难利用的碳源，如淀粉等采用补料、分次流加碳源添加一定量的环腺苷酸（cAMP） 对于受代谢途径末端产物阻遏的酶，可以通过控制末端产物的浓度的方法使阻遏解除。 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。将适量的非离子型表面活性剂，如吐温（Tween）、特里顿(Triton)等添加到培养基中，可以加速胞外酶的分泌，而使酶的产量增加。由于离子型表面活性剂对细胞有毒害作用，尤其是季胺型表面活性剂（如‘新洁而灭’等）是消毒剂，对细胞的毒性较大，不能在酶的发酵生产中添加到培养基中。 添加产酶促进剂产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清楚的物质。例如，添加一定量的植酸钙镁，可使霉菌蛋白酶或者桔青霉磷酸二酯酶的产量提高1～20倍；添加聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol）可以提高糖化酶的产量。产酶促进剂对不同细胞、不同酶的作用效果各不相同，现在还没有规律可循，要通过试验确定所添加的产酶促进剂的种类和浓度 酶发酵动力学研究的内容包括哪些？ 1.细胞生长动力学主要研究细胞生长速度以及外界环境因素对细胞生长速度影响的规律。 2.产酶动力学主要研究细胞产酶速率以及各种环境因素对产酶速率的影响规律。 3.基质消耗动力学主要研究发酵过程中基质消耗速率以及各种环境因素对基质消耗速率的影响规律。 ?简述酶沉淀的主要方法及其原理。 沉淀分离是通过改变某些条件或添加某种物质，使酶或杂质的溶解度降低，而从溶液中沉淀析出，与其它溶质分离的技术过程。
酶工程考试复习题及答案 一、名词解释题 1.酶活力 : 是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下，酶 催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力 愈低。 2.酶的专一性 : 是指一种酶只能对一种底物或一类底物起催化作用，对其他底物无 催化作用的性质，一般又可分为绝对专一性和相对专一性。 3.酶的转换数 :是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数，即是每摩尔酶每分钟催化 底物转变为产物的摩尔数，是酶的一个指标。 4.酶的发酵生产 : 是指通过对某些特定微生物进行发酵培养后，利用微生物生长发酵过程中 特定的代谢反应生成生产所需要的酶，最后通过提取纯化过程得到酶制剂的过程称为 酶的发酵生产。 5.酶的反馈阻遏 : 6.细胞破碎 :是指利用机械、物理、化学、酶解等方法，使目标细胞的细胞膜或细胞 壁得以破坏，细胞中的目标产物得以选择性或全部释放便于后续收集和分离的过程称为细胞破 碎。 7.酶的提取 : 是指在一定的条件下，用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分溶解到 溶剂中的过程，也称作酶的抽提，是酶分离纯化过程常用的手段之一。 8.沉淀分离 : 是通过改变某些条件，使溶液中某种溶质的溶解度降低，从溶液中沉淀析 出，而与其他溶质分离的方法，常用语酶的初步提取与分离。 9.层析分离 : 亦称色谱分离，是一种利用混合物中各组分的物理化学性质的差别，使各组 分以不同程度分布在两个相中，其中一个相为固定的(称为固定相 )，另一个相则流过此固定相 (称为流动相 )并使各组分由于与固定相和流动相作用力的不同以不同速度 移动，从而达到分离的物理分离方法。 10.凝胶层析 : 又称为凝胶过滤，分子排阻层析，分子筛层析等。是指以各种多孔凝 胶为固定相，在流动相冲洗过程中混合物中所含各种组分的相对分子质量和分子大 小不同，在固定相凝胶微孔中移动的距离不同，从而依次从层析柱中分离出来，达 到物质分离的一种层析技术。 11.亲和层析 : 是利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，将混合 物装入层析柱中利用流动相的冲洗作用和目标分子与固定相配基亲和作用力不同而 使生物分子分离纯化的技术。 12.离心分离 : 借助于离心机旋转所产生的离心力，使不同大小、不同密度的物质分 离的技术过程。 13.电泳 : 带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳。利用 不同的物质其带电性质及其颗粒大小和形状不同，在一定的电场中它们的移动方向和 移动速度也不同，故此可使它们分离，电泳技术是常用的分离技术之一。 14.萃取 : 是利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离的技术。 15.双水相萃取 :双水相是指某些高聚物之间或者高聚物与无机盐之间在水中以一定的浓度 混合而形各种不相溶的两水溶液相。由于溶质在这两相的分配系数的差异进行萃取 的方法称为双水相萃取。 16.超临界萃取 : 又称超临界流体萃取，是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的 溶解度不同而实现分离的一种萃取技术。