酶工程资料
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酶工程复习资料名词解释1、酶反应器:用于酶进行催化反应的容器和附属设备2、pH记忆:3、产物阻遏作用:又称酶生物合成的反馈阻遏作用,是指酶催化反应的产物或代谢途径末端的产物使该酶的生物合成受到阻遏现象。
4.1酶的延续合成型:酶的生物合成在细胞的生长阶段开始,在细胞生长进入平衡期后,酶还可以延续合成一段时间的生物合成模式。
4.2同步合成型:是指酶的生物合成与细菌生长同步进行的一种酶生物合成模式。
4.3中期合成型:酶在细胞生长一段时间后才开始合成,细胞进入生长平衡期后,酶的生物合成也随之停止。
4.4滞后合成型:酶是在细胞进入生长平衡期后才开始生物合成并大量积累,5、固定化细胞——固定在载体上,并在一定空间范围内进行生命活动的细胞。
6、电场膜分离——是在半透膜的两侧分别装上正、负电极。
在电场作用下,小分子的带电物质或离子向着与其本身所带电荷相反的电极移动,透过半透膜,而达到分离的目的。
7、催化周期:酶进行一次催化所需的时间。
8、固定化酶:固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。
9、抗体酶:抗体酶又称为催化性抗体,是一类具有催化功能的抗体10、立体异构专一性:当酶作用的底物含有不对称碳原子时,酶只能作用于异构体的一种,这种绝对专一性称为立体异构专一性。
11、微滤:又称为孔过滤,微滤介质截留的物质颗粒直径为0.2-2um,主要用于细菌、灰尘等光学显微镜可看到的颗粒物质的分离。
12、酶的比活力:是一个纯度指标,指特定条件下,单位质量的蛋白质或RNA所具有的酶活。
13、膜反应器:是将酶的催化反应和半透膜的分离作用组合在一起的反应器。
14、酶电极:是由固定化酶与各种电极密切结合的传感装置。
15、氨基酸置换修饰:将酶分子上的某一个氨基酸置换成另一个氨基酸的修饰方法。
16、盐析沉淀法:是利用不同蛋白质在不同盐溶度条件下溶解度不同的特性,通过在酶液中添加一定浓度的中性盐,使酶或杂质从溶液中析出沉淀,从而使酶与杂质分离的过程。
名词解释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9比活力11葡萄糖效应13产酶动力学15双向凝胶电泳20固定化细胞21酶化学修饰1.酶的转换数:酶的转换数Kp.又称为摩尔催化活性,是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数.2.酶的催化周期:酶进行一次催化所用的时间。
3.固定化酶的比活力:指每克干固定化酶所具有的6活力单位数,它是酶制剂纯度的一个指标。
4.抗体酶:又称催化行抗体。
是一类具有生物催化功能的抗体分子。
抗体是由抗原诱导产生的抗原特异结构免疫球蛋白,要使机体具有生物催化功能,只要在抗体的可变区赋予酶的催化特性,以及酶的高效催化能力。
是通过人工设计采用现代生物技术而获得的一类新的生物催化剂,有些是自然界原本不存在的。
5.端粒酶:是一种核酸核蛋白,包含蛋白质和RNA两种基本成分.其RNA组分包含有构建端粒的重复序列的核苷酸摸板序列,在合成端粒的过程中,端粒酶以其本身的RNA组分为摸板把端粒的重复序列加到染色体DNA的末端上,使端粒延长。
6.核酶:核酸类酶。
为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。
它可以催化本身RNA剪切或剪接作用,还可以催化其他RNA,DNA多糖,酯类等分子进行反应。
7.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.8.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.9.凝胶层析:又称凝胶过滤,分子排阻层析,分子筛层析等。
酶工程期末重点总结一、酶工程概述酶工程是将酶应用于工业领域的一门科学,通过对酶的研究和改良,可以提高酶的稳定性、催化活力、选择性和产量,以满足工业生产的需求。
酶工程的应用范围广泛,涉及生物技术、医药化学、食品工程等多个领域。
二、酶的产生和分离纯化1. 酶的产生:酶可以通过天然微生物、重组DNA技术等方法进行生产。
天然微生物通过发酵过程产生酶,而重组DNA技术可以将特定基因导入到宿主微生物中,使其产生目标酶。
2. 酶的分离纯化:酶的分离纯化通常包括细胞破碎、组织液处理、沉淀和层析等步骤。
其中,层析是一种常用的分离纯化方法,包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。
三、酶的性质和特点1. 酶的性质:酶是一种特殊的蛋白质,具有催化作用。
酶的催化作用是高度选择性的,可以加速化学反应的速率并降低反应的能量活化值。
2. 酶的特点:酶具有高效、低成本、环境友好等特点。
由于酶具有高度选择性,因此可以在温和的条件下催化反应,减少能耗和废弃物产生。
四、酶的改良和优化酶的改良和优化是酶工程的核心内容之一,旨在提高酶的催化活力、选择性和稳定性,以满足工业生产的需求。
1. 酶的改造:通过理性设计和随机突变等手段,改变酶的氨基酸序列,以改善其性质。
常用的改造方法包括点突变、插入突变和删除突变等。
2. 酶的固定化:将酶固定在材料表面或载体上,增加酶的稳定性和重复使用性。
常用的固定化方法包括包埋法、凝胶包覆法和共价固定法等。
3. 酶的进化:通过模拟自然界的进化过程,通过多代选择和酶库筛选等方法,获得具有改良性质的酶。
进化方法包括DNA重组技术、DNA重组酶库和聚合酶链式反应等。
五、酶工程在工业中的应用酶工程在工业中的应用广泛,涉及到生物能源、纺织印染、制药等多个领域。
1. 生物能源:酶可以催化生物质转化为生物能源,如酶解纤维素制备生物乙醇。
2. 纺织印染:酶可以代替传统的化学处理方法,实现更加环保和高效的染色和整理。
3. 制药:酶可以用于合成药物和研发新药,如利用酶合成青霉素等抗生素。
名解:酶工程:又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术。
也是酶的生产、改性与应用的技术过程。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
酶工程复习资料一酶工程(Enzyme Engineering)是研究和应用酶的性质、结构和功能,以及改造和设计酶的方法和技术的学科。
它是生物工程的重要分支之一,与生物技术、食品工程、医药工程等领域密切相关。
本篇文档将为读者提供关于酶工程的基本概念、酶的结构与功能、酶的改造和设计等内容的复习资料。
一、酶工程的基本概念酶是生物体内的催化剂,能够在相对较低的温度和压力下加速化学反应速率。
酶工程是指利用化学和生物学的原理和方法,对酶进行改造和优化,使其在特定条件下具有更高的催化活性和稳定性。
酶工程的研究内容主要包括酶的筛选与鉴定、酶的改造与优化、酶的应用与产业化等方面。
二、酶的结构与功能酶是由蛋白质组成的,具有特定的空间结构和功能部位。
酶的空间结构由其氨基酸序列决定,而功能部位则与其所催化的反应类型相关。
酶通过与底物结合形成酶底物复合物,从而降低反应的活化能,加速反应的进行。
酶的催化活性受到pH、温度、离子浓度等环境因素的影响,最适条件下表现出最高的催化效率。
三、酶的改造与优化为了使酶具有更好的催化性能和稳定性,科学家们通过酶的改造与优化来实现这一目标。
常用的方法包括基因工程技术、蛋白工程技术、酶体外修饰等。
基因工程技术可以通过改变酶的基因序列来改变其氨基酸组成,进而改变酶的结构和功能。
蛋白工程技术则可以通过局部改变酶的氨基酸序列来提高酶的催化活性和稳定性。
酶体外修饰则是指在酶的外部添加辅助因子或改变环境条件来改善酶的催化效果。
四、酶的应用与产业化酶在生物技术、医药、食品、农业等领域具有广泛的应用前景。
在生物技术领域,酶被广泛应用于基因工程、蛋白质表达、酶联免疫法等技术中。
在医药领域,酶被应用于药物合成、药物代谢等方面。
在食品和农业领域,酶被应用于食品加工、酿酒、饲料添加等。
第一章绪论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。
酶工程的主要内容包括: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。
酶工程的主要任务是经过预先设计,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?酶是生物催化剂,与非酶催化剂相比,具有专一性强、催化效率高和作用条件温和等显著特点。
3.简述影响酶催化作用的主要因素。
酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。
5.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法。
酶活力单位:在特定条件下(温度可采用25℃,pH等条件均采用最适条件),每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位,这个单位称为国际单位(IU)。
在特定条件下,每秒催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特(kat)酶活力的测定方法:振荡测定法,酶柱测定法,连续测定法,固定化酶的比活力测定,酶结合效率与酶活力回收率的测定,相对酶活力的测定。
或者测定方法:化学测定法、光学测定法、气体测定法其它.酶的发展历史:4000多年前的夏禹时代——酿酒技术。
3000多年前的周朝——制造饴糖、食酱等食品。
1833年——佩恩和帕索兹从麦芽的水抽提物中得到淀粉酶。
19世纪中叶——巴斯德对酵母的乙醇发酵进行研究。
1913年——米彻利斯和曼吞根据中间产物学说,推导出米氏方程。
1926年——萨姆纳得到脲酶结晶,并证明它具有蛋白质的性质。
1960年——雅各和莫诺德提出操纵子学说。
1982年——切克发现核酸类酶。
1983年——阿尔特曼发现核糖核酸酶P的RNA 部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性。
酶的专一性分为绝对专一性和相对专一性。
相对专一性又可分为键专一性和基团专一性米氏方程:酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。
由活细胞产生的生物催化剂,具有特殊作用的蛋白质,能在生命体内(包括动物、植物和微生物)催化一切化学反应,维持生命特征。
是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学, 以应用目的为出发点来研究酶, 利用酶的催化特性并通过工程化将相应原料转化为目的物质的技术。
水溶性酶经物理或者化学方法处理后成为不溶于水的但仍 具有酶活性的一种酶的衍生物,在催化反应中以固相状态作用于底物。
表示酶活力大小的尺度;一个国际单位(IU)是指在特定条件下(25℃),每分钟内转化 1mol 底物或者催化形成 1mol 产物所需的酶量。
一个 Kat(卡塔尔,酶活性国 际单位)是指每秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量, 1 Kat = 6107 IU 。
(酶活力:指酶催化一定化学反应的能力;用在一定条件下, 所催化的反应初速度来表示; 是研究酶的特性,酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。
) 是酶纯度的量度,是指单位分量酶蛋白所具有的酶活力,单位为 IU/mg 。
比活力越大,酶纯度越高。
比活力=活力单位数/每毫克酶蛋白。
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) (一种变构蛋白),通过与效应物(effector) (包括诱导物和辅阻遏物)的特异结合而发生变构作用,从而改变它与控制基因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序,能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合,控制酶合成的时机与速度。
决定某一多肽的 DNA 模板,与酶有各自的对应关系,其中的遗传信息可转录为mRNA ,再翻译为蛋白质。
是指在一定的条件下,用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到 溶剂或者溶液中的过程。
是指在份子水平上不同粒径份子的混合物在通过半透膜时,实现选择分离的技术,半透膜又称为分离膜,膜壁弥漫小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜( )、超滤膜(uF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,分离都采用错流过滤方式。
第二部分考核内容与考核目的第一章酶工程基础一、学习目的与规定规定学生识记酶工程的定义、研究内容及学科的发展历程。
了解酶工程的发展方向和趋势。
二、考核知识点与考核目的1、重点酶工程的定义(识记)酶工程:酶的生产.改性与应用技术过程酶工程(Enzyme Engineering)即运用酶的催化作用,在一定的生物反映器中,将相应的原料转化成所需的产品酶工程的应用范围1对生物宝库中存在天然酶的开发和生产2酶的分离纯化及鉴定技术3酶的固定化技术(酶和细胞固定化)4酶反映器的研制和应用5与其他生物技术领域的交叉和渗透.其中固定化酶技术是酶工程的核心.事实上有了酶的固定化技术,酶在工业生产中的运用价值才真正得以体现酶工程的研究内容(识记)。
酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术,它的应用重要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。
➢对生物宝库中存在天然酶的开发和生产;➢自然酶的分离纯化及鉴定技术;➢酶的固定化技术(酶和细胞固定化);➢酶反映器的研制和应用;➢与其他生物技术领域的交叉和渗透;2、次重点酶工程的发展方向和趋势(理解)酶在生物技术领域的用途:用酶除去细胞壁,如用溶菌酶除去细菌细胞壁;酶在大分子切割方面应用,如限制性内切核酸酶.DNA外切核酸酶;酶在分子拼接方面的应用,如DNA连接酶、DNA聚合酶第二章酶的发酵工程一、学习的目的与规定规定学生掌握酶生物合成的诱导作用、酶生物合成的反馈阻遏作用。
掌握酶发酵工艺条件及其控制,理解酶发酵动力学。
酶的发酵生产:通过预先设计,通过人工操作,运用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程,称为酶的发酵生产液体深层发酵:采用液体培养基,置于生物反映器中,通过灭菌,冷却后,接种产酶细胞,在一定的条件下,进行发酵,生产得到所需的酶,液体深层发酵不仅适合于微生物细胞的发酵生产,也可用于植物细胞和动物细胞的培养,液体深层发酵的机械化限度高,技术管理较严格,酶的产率较高,质量较稳定,产品回收率高,是目前酶发酵生产的重要方式酶的发酵生产根据微生物的培养方式可分为:固体培养发酵.液体深层发酵.固定化微生物细胞发酵和固定化微生物原生质体发酵提高酶产量的措施有哪些一方面要选育或选择使用优良的产酶细胞,打破酶合成调节限制的方法:1通过条件控制提高酶产量:添加诱导物.减少阻遏物浓度2通过基因突变提高酶产量:使诱导型变为组成型,使阻遏型变为去阻遏型3其它提高酶产量的方法:添加表面活性剂.添加产酶促进剂二、考核知识点与考核目的共阻遏物:酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使该酶的生物合成受阻.引起反馈阻遏的物质,称为共阻遏物1、重点(1)分解代谢物的阻遏作用(应用)是由分解代谢物(葡萄糖和其他容易运用的碳源等物质通过度解代谢而产生的物质)引起的阻遏作用。
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。
第一章:(一)酶工程的概念•是将酶、细胞或细胞器等置于特定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术•一、酶的分类• 1.氧化还原酶:2.转移酶:3.水解酶:4.裂合酶:5.异构酶 6.连接酶,7. 核酶(一)酶的组成形式1.单体酶( monomeric enzyme) :由一条或多条肽链组成,肽链间以共价键结合的酶。
2 .寡聚酶(oligomeric enzyme) :由若干相同或不相同的亚基以非共价键结合而组成,亚基一般没有活性,必须相互结合后才有活性。
3.多酶复合体(multienzyme system) :由2个或2个以上功能相关的酶通过非共价键连接而成的、能进行连续反应的体系就是多酶复合体。
(二)酶的结构特点(holoenzyme) (apoenzyme) (cofactor)全酶 = 酶蛋白 + 辅因子(金属离子、辅酶、辅基)金属离子无机离子金属离子有机化合物辅酶、辅基⏹辅酶(coenzyme) :指与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质,通过透析方法可以除去。
例如硫胺素、焦磷酸。
⏹辅基(prosthetic group) :是以共价键和酶蛋白结合,结合的较紧密,不能通过透析法除去,需要经过一定的化学处理才能与酶蛋白分开。
四、酶的作用机制(一)酶的结构组成及活性中心调控基团中心外必需基团酶的结构必需基团活性中心结合部位中心内必需基团催化部位活性中心以外的必需基团其它部分1、酶的活性中心(active center) :是指结合底物和将底物转化为产物的区域,通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。
2、结合部位:酶分子中与底物结合,使底物与酶的一定构象形成复合物的基团。
酶的结合基团决定酶反应的专一性。
3、催化部位:酶分子中催化底物发生化学反应并将其转变为产物的基团。
4、 4、调控基团:酶分子中一些可与其他分子发生某种程度的结合并引起酶分子空间构象的变化,对酶起激活或抑制作用的基团催化基团决定酶所催化反应的性质,同时也是决定反应的高效性。
第一章绪论一.1 酶的变性与失活失活作用:凡可使酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用称为酶的失活作用。
2 酶的回收率与纯化比3 酶的结合效率及酶活力回收率酶的结合效率又称酶的固定化率,是指酶与载体结合的百分率酶的结合效率=(加入的总酶活力-未结合的酶活力)/加入的总酶活力*100%酶活力回收率是指固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率酶活力回收率=固定化酶总活力/用于固定化的总酶活力*100%4 底物抑制及其产生的三个原因(1)、竟争性抑制某些抑制剂的化学结构与底物相似,因而能与底物竟争与酶活性中心结合。
当抑制剂与活性中心结合后,底物被排斥在反应中心之外,其结果是酶促反应被抑制了(2)、非竟争性抑制酶可以同时与底物及抑制剂结合,但是,中间产物ESI不能进一步分解为产物,因此,酶的活性降低。
(3)、反竞争性抑制作用酶只有在与底物结合后,才能与抑制剂结合,引起酶活性下降。
二.1 什么是酶工程?酶工程(Enzyme Engineering))又称为酶技术,是指酶的生产与应用的技术过程。
是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合起来利用酶的催化作用进行物质转化的技术它是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学。
就酶工程本身的发展来说,包括下列主要内容:酶的产生、酶的制备、酶和细胞固定化、酶分子改造、有机介质中的酶反应、酶传感器、酶反应器、抗体酶、人工酶和模拟酶2 什么是酶的最适PH及其影响酶的反应机理在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH 为最适pH(optimum pH)。
a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象,使酶变性失活。
b.影响酶分子中某些基团的解离状态(活性中心的基团或维持构象的一些基团)c.影响底物分子的解离状态故酶反应一般在一定的缓冲液体系中进行3 简述酶活力的测定方法(要求:快速,两个阶段,四个步骤)要求:快速、简便、准确两个阶段:酶在一定条件下与底物反应一段时间然后再测定反应物中底物或产物的浓度变化量。
一.填空题影响酶催化的作用因素:底物浓度、酶浓度、温度、PH、抑制剂、激活剂。
酶的组成:单纯酶、结合酶(全酶=酶蛋白+辅因子(辅因子:辅酶、辅基、金属激活剂))酶的结构:结合部位催化部位控制部位酶生物合成模式:同步合成型延续合成型中期合成型滞后合成型打破酶合成调节限制的方法:添加诱导物控制阻遏物的浓度添加表面活化剂添加产酶促进剂植物细胞培养产酶的工艺流程:外植体的选择与处理植物细胞的获取细胞悬浮培养分离纯化酶在提纯与分离纯化过程中细胞破碎的方法:有机械破碎法物理破碎法化学破碎法酶促破碎法生物热敏性材料的干燥方法:喷雾干燥器气流干燥沸腾干燥器鼓式干燥器冷冻干燥酶固定化的方法:吸附法结合法交联法包埋法热处理法非水介质体系:有机介质气相介质超临界流体介质离子液介质酶的有机介质体积催化特性:底物专一性对映体选择性区域选择性键选择性热稳定性ph值特性细胞的固定化的主要方法:吸附法包埋法二.名词解释抗体酶:又称催化性抗体,是一类具有催化功能的抗体,抗体有抗原诱导产生的与抗原具有特异结合功能的免疫球蛋白。
诱导与阻遏:(1)酶生物合成的诱导作用:加进某种物质,使酶的生物合成开始或加速进行的过程。
如β-半乳糖苷酶的作用底物乳糖诱导β-半乳糖苷酶的生物合成。
(2)分解代谢物阻遏作用:容易利用的碳源的分解代谢的产物阻遏某些酶(主要是诱导酶)生物合成的现象。
如葡萄糖阻遏 -半乳糖苷酶的生物合成机理:葡萄糖的大量存在,降低了胞内cAMP浓度。
最适生长温度:细胞的生长、繁殖和发酵产酶需要一定的温度条件。
在一定温度范围内细胞才能正常生长、繁殖和维持正常的新陈代谢。
如:枯草杆菌34~37℃,黑曲霉28~32℃。
最适生产温度:最适产酶温度低于最适生长温度,在较低温度下,提高酶的稳定性,延长细胞产酶时间。
如:采用酱油曲霉生产蛋白酶,在28℃的温度条件下,其蛋白酶的产量比在40℃条件下高2~4倍。
生长因子:细胞生长繁殖不可缺少的微量有机化合物,如aa, 嘌呤,嘧啶,激素提供生长因子的天然原料:玉米浆,麦芽汁,酵母膏等。
等电点沉淀:利用两性电解质在等电点时溶解度最低,以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性,通过调节溶液的pH 值,使酶或杂质沉淀析出,从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀。
盐析沉淀:是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特点,通过在酶液中添加一定浓度的中性盐,使酶或杂质从溶液中析出沉淀,从而使酶与杂质分离的过程。
酶分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
分子内交联修饰:含有双功能基团的化合物(双功能试剂)如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等,可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联,从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。
酶的有限水解修饰:在肽链的限定位点进行水解,使酶的空间结构发生某些精细的改变,从而改变酶的特性和功能的方法,称为肽链有限水解修饰。
酶的定点突变技术:是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的的操作技术。
侧链基团修饰:采用一定的方法(一般为化学法)使酶分子的侧链基团发生改变,从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰。
酶固定化:采用各种方法将酶与水不容性载体结合,制备固定化酶的过程。
细胞的固定法:通过各种方法将细胞与水不溶性载体结合,制备固定化细胞的过程称为细胞固定化。
非水酶学:通常酶发挥催化作用都是在水相中进行,研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学。
PH记忆:有机溶剂中的酶能够“记忆”它冷冻干燥前所在缓冲液中的pH。
这种现象为“pH记忆”(pH-imprinting)。
三.问答题什么是工业生物技术,工业生物技术产业的主要形式有哪些,现阶段工业生物技术发展的关键技术是什么?(1)工业生物技术是以微生物或酶为催化剂进行物质转化,大规模生产人类所需的化学品、医药、能源、材料等,是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。
它为医药生物技术提供下游支撑,为农业生物技术提供后加工手段。
(2)1生物能源产业:燃料乙醇、生物柴油、沼气、生物制氢2生物材料产业3生物质资源产业(3)1微生物资源库和微生物功能基因组学技术2生物催化剂快速定向进化技术3重要工业微生物的代谢工程4生物反应器工程与过程放大5生物分离技术今欲生产糖化酶液体精制酶产品,试拟出合理的工艺步骤,并说明下游工程的主要工艺条件。
絮凝罐(絮凝)→空气罐→板框压滤机(一滤)→板框压滤机(二滤)→超滤膜(超滤)→储罐→板框压滤机(精滤)→储罐(成品)(1)絮凝的目的:除杂酶杂菌,将酶分布于液体层,使固液分离。
(2)一滤:除去料液中菌体,絮凝剂,大分子颗粒,及少量胶状物质。
(3)二滤工序:①消毒:NaOH溶液(PH10~11)②过水:调节PH值③预投:硅藻土和水的混合物在滤布上形成过滤介质,即滤膜;观察水流出的速度和流量,判断滤布是否破损和过滤介质是否涂抹均匀。
④过滤:主要除胶状物质,果胶。
⑤卸饼(4)超滤:一种物质被透过或截留于膜的过程,近似于筛分过程,依据滤膜孔径的大小而达到物质分离的目的。
用于分离纯化和浓缩一些大分子物质,如在溶液中或亲合聚合物相连的蛋白质(亲合超滤),多糖,抗生素以及热原,也可以用来回收细胞和处理胶体悬浮液。
什么是抗体酶?试述应用单克隆抗体法制备抗体酶的机理。
⑴抗体酶又称为催化性抗体,是一类具有催化功能的抗体。
抗体是由抗原诱导产生的与抗原具有特异结合功能的免疫球蛋白。
如果在抗体与抗原结合部位引入催化基团,就有可能成为具有催化功能的抗体酶。
抗体酶可以通过诱导法或修饰法产生。
⑵酶活性中心与底物过渡态结合的理论。
酶的活性中心的主要功能是与底物的过渡态结合,并起稳定作用。
⑶以激发态的分子为半抗原激发免疫系统产生抗体,那么这种抗体反过来可能催化经过此过渡态的化学反应。
什么是酶的最适pH,它影响酶反应的机理是什么。
(1)在一定的pH 下, 酶具有最大的催化活性,通常称此pH 为最适pH(optimum pH)。
(2)1过酸或过碱影响酶蛋白的构象,使酶变性失活。
2影响酶分子中某些基团的解离状态(活性中心的基团或维持构象的一些基团)3影响底物分子的解离状态试述磺胺类药物的作用机理(竞争性抑制)磺胺类药物是对氨基苯磺酰胺或其衍生物,它是对氨基苯甲酸的结构类似物,竞争性抑制二氢叶酸合成酶动物体内的叶酸可从食物中获取,细菌体内的叶酸只能在二氢叶酸合成酶作用下,利用对氨基苯甲酸合成(细菌生长因子)。
如果动物体内含有大量的对氨基苯磺酰胺,可与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶的活性中心,抑制细菌二氢叶酸合成。
简述酶活力测定方法要求:快速、简便、准确两个阶段:酶在一定条件下与底物反应一段时间然后再测定反应物中底物或产物的浓度变化量。
步骤:(1)配制底物溶液。
(2)确定反应条件。
(3)反应开始,记时间(4)反应完毕注意终止反应。
(5)测定产物的生产量或底物的减少量。
影响酶催化作用的因素是什么(1)底物浓度对酶促反应速度的影响(2)酶浓度对酶反应速度的影响(3)温度的影响(4)pH 的影响(5)抑制剂的影响(6)激活剂对酶反应速度的影响举例说明研究抑制剂对酶的作用的重大意义(1)药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发:抗癌药(2)对生物体的代谢途径进行人为调控,代谢控制发酵(3)研究酶的活性中心的构象及其化学功能基团,不仅可以设计农药,而且也是酶工程和化学修饰酶、酶工业的基础酶的催化作用专一性与高效性的机理是什么?(1)酶的专一性:Specificity又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。
亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。
1绝对专一性:有些酶对底物的要求非常严格,只作用于一个特定的底物。
2有些酶的作用对象不是一种底物,而是一类化合物或一类化学键。
(2)酶的高效性:酶可以使反应所需的活化能显著降低。
酶的发现及研究历史酶的发现:(1)人们对酶的认识起源于生产与生活实践。
夏禹时代,人们掌握了酿酒技术。
公元前12世纪周朝,人们酿酒,制作饴糖和酱。
春秋战国时期已知用曲治疗消化不良的疾病。
(2)西方国家19世纪对酿酒发酵过程进行了大量研究。
直到1897年,德国巴克纳Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母细胞,制备了不含酵母细胞的抽提液,并证明此不含细胞的酵母提取液也能使糖发酵,说明发酵与细胞的活动无关。
从而说明了发酵是酶作用的化学本质,为此Buchner获得了1911年诺贝尔化学奖。
(3)1896年,日本的高峰让吉首先从米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化剂,开创了有目的的进行酶生产和应用的先例。
(4)1878年, 给酶一个统一的名词,叫Enzyme,这个字来自希腊文,其意思“在酵母中”。
后来对酶的作用机理及酶的本质做了深入研究,1930年,证实酶是一种蛋白质;80年代初发现了具有催化功能的RNA——核酶(ribozyme),这一发现打破了酶是蛋白质的传统观念,开辟了酶学研究的新领域。
现已鉴定出4000多种酶,数百种酶已得到结晶,而且每年都有新酶被发现。
酶的研究:(1)1908年,德国的罗姆制得胰酶,用于皮革的软化。
1908年,法国的波伊登(Boidin)制备了细菌淀粉酶,应用于纺织品的退浆。
1911年,美国的华勒斯坦(Wallestein)制得木瓜蛋白酶,用于除去啤酒中的蛋白质浑浊。
此后,酶的生产和应用逐步发展。
然而在50年代以前停留在从微生物,动物或植物中提取酶,加以利用阶段.由于当时生产力落后,生产工艺较繁杂,难以进行大规模工业化生产(2)1949年,用液体深层培养法进行细菌淀粉酶的发酵生产,揭开了近代酶工业的序幕。
50年代以后,随着生化工程的发展,大多数酶制剂的生产已转向微生物流体深层发酵的方法。
酶的应用越来越广泛。
50年代:开始了酶固定化研究。
1953年德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂与淀粉酶,胃蛋白酶,羧肽酶和核糖核酸酶等结合,制成了固定化酶。
60年代,是固定化酶技术迅速发展的时期。
1969年,日本的千烟一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸。
出现了“酶工程”这个名词来代表有效利用酶的科学技术领域。
1971年第一届国际酶工程学术会议在美国召开,当时的主题即是固定化酶,进一步开展了对微生物细胞固定化的研究。
1973年,千烟一郎首次利用固定化的大肠杆菌细胞生产L-天冬氨酸。
1978年,日本的铃木等固定化细胞生产α-淀粉酶研究成功.所以说,70年代是固定化细胞技术取得进展的时期.80年代,固定化细胞已能用于生产胞外酶,因此,80年代又发展了固定化原生质体技术,排除了细胞壁这一障碍。
(3)在酶的固定化技术发展的同时,酶分子修饰技术也取得了进展。