酶工程 (2)

标题：酶工程教学大纲引言：酶工程是将酶的特性与工程原理相结合，应用于生物技术和工业生产中的一门学科。

它涉及酶的分离纯化、活性检测、酶动力学研究和酶反应工程等内容。

鉴于酶工程在现代生物技术和工业领域的广泛应用，培养具备相关专业知识和技能的人才显得尤为重要。

一、课程目的本课程旨在使学生了解酶的基本原理、方法和应用，培养其掌握酶的分离纯化、活性检测和酶反应工程的能力，并能将其应用于生物技术和工业生产中。

二、教学内容1. 酶的基本原理- 酶的定义与分类- 酶的结构与功能- 酶的催化机理2. 酶的分离纯化- 细胞破碎与酶的释放- 酶的分离与纯化方法- 酶的纯化评价指标3. 酶的活性检测方法- 酶活性的测定原理- 酶活性检测的常用方法- 酶抑制剂的筛选与应用4. 酶动力学研究- Michaelis-Menten方程与酶动力学参数- 受抑制和受激动的酶反应- 酶动力学实验与数据处理5. 酶反应工程- 酶反应的工程原理- 酶反应的优化方法- 酶反应的规模化与工业应用三、教学方法本课程将采用多种教学方法相结合，包括理论讲解、案例分析、实验操作、小组讨论等。

理论讲解部分将通过授课和教材阅读进行，案例分析和小组讨论将有助于学生理解酶工程在实际应用中的问题和解决方法。

实验操作将培养学生的实践能力和团队合作精神。

四、教学评估教学评估将以平时作业、实验报告、期中考试和期末考试等方式进行。

平时作业和实验报告将考察学生对课堂理论的掌握程度以及实际操作能力，期中考试和期末考试将全面评估学生对课程内容的理解与掌握。

五、教材参考1. 《酶工程导论》刘旭著，高等教育出版社2. 《现代酶学原理与技术》张三著，科学出版社3. 《酶工程实验指导》李四著，化学工业出版社结语：通过本课程的学习，学生将掌握酶工程领域的基本知识与技能，为今后从事相关研究和工作奠定基础。

同时，使学生对生物技术和工业生产中酶的应用有更深入的了解，并培养其创新思维和解决实际问题的能力。

酶工程的主要研究内容
酶工程是一种利用生物催化剂酶来进行工业化生产的学科。

其主要研究内容包括：
1.酶的筛选与改造：酶的筛选是指从自然界中或者人工构建的酶库中寻找具有所需反应活性和特异性的酶。

改造则是通过基因工程、突变、化学修饰等手段对酶的催化性能进行改良。

2.酶反应工艺设计：酶反应工艺设计是指将酶催化反应过程从实验室规模扩大到工业化生产的过程。

研究酶反应过程的条件优化、反应机制分析、反应器设计等方面。

3.酶催化反应过程控制：酶催化反应过程的控制包括反应物浓度、pH值、温度、反应时间等因素的控制。

为了保证反应的高效性和稳
定性，需要对反应条件进行严格控制。

4.酶催化反应的规模化生产：酶工程的最终目的是实现酶催化反应的规模化生产。

为此需要对反应过程进行优化，降低成本，提高产量和纯度。

总之，酶工程旨在利用酶催化剂进行高效、环保、低成本的工业化生产。

其研究内容涵盖酶的筛选与改造、反应工艺设计、反应过程控制和规模化生产等方面，是一门应用前景广阔的学科。

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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。

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。

《酶工程》课程教学大纲总学时数：30一、课程的地位、性质和任务酶工程（enzyme engneering）是生物技术专业的主干必修课，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一门新的科学技术，在生物技术人才培养中处于至关重要的地位。

它涉及细胞工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程和化学工程等诸多学科，主要内容包括酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶和细胞固定化以及酶的分子工程。

学生通过酶工程的学习，能够掌握酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然酶、化学修饰酶、固定化酶的研究和应用，了解酶在各行各业中的最新发展及研究趋势。

二、课程教学的基本要求学生通过酶工程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，在一定生物反应装置中利用酶的催化性质的研究路线，掌握酶的生产与应用的基本理论、基本技术、酶的分离纯化、固定化酶以及酶的化学修饰的研究和应用，进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。

本课程理论课30学时，于本科三年级第二学期开设。

讲授方式：1．讲授2．利用CAI课件三、各章主要内容、学时分配及教学要求第一章绪论 2学时【单元目标】1．了解酶工程的研究意义；2．掌握酶工程的概念及研究内容。

【授课内容】一．酶与酶工程发展简史（一）酶学研究简史（二）酶工程研究简史二. 酶工程简介1.酶工程2.组成3.分类第二章微生物发酵产酶 4学时【单元目标】1.掌握酶生物合成的调节类型及调节机制2.了解产酶微生物的分离和选育方法3.了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同【授课内容】第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成（一）RNA的生物合成--转录(transcription) （二）蛋白质的生物合成--翻译(translation) 1．翻译2．翻译过程即蛋白质的合成过程二、酶生物合成的调节（一）基因调控理论（二）酶合成调节的类型1.诱导 (induction)2.阻遏 (repression)（三）酶合成的调节机制三、提高酶产量的策略（一）菌种选育1.诱变育种2.基因工程育种（二）条件控制第二节酶发酵动力学一、细胞生长动力学（Monod方程）二、产酶动力学(一) 酶生物合成的模式1.生长偶联型2.部分生长偶联型3.非生长偶联型(二) 产酶动力学第三节微生物发酵产酶一、产酶微生物的分离和选育二、微生物发酵产酶方法1.固体培养2.液体培养3.固定化细胞三、微生物酶的类型1.胞外酶2.胞内酶第三章动、植物细胞培养产酶2学时一、动植物细胞与微生物细胞主要特性差异二、植物细胞培养产酶1.植物细胞培养的特点、提取法缺点2.培养基特点3.培养方法4.培养条件的影响与控制5.植物细胞培养产酶实例三、动物细胞培养产酶1.动物细胞培养的特点2.培养基3.培养方法4.培养条件的影响与控制第四章酶的提取与分离纯化 12学时【单元目标】1．掌握酶分离纯化的常用方法及其原理2．掌握几种常用的电泳方法及操作步骤2．了解酶的纯化方案的设计【授课内容】第一节酶的分离4学时一、发酵液预处理(一)发酵液的相对纯化(二)发酵液的固液分离二、细胞破碎（一）细胞壁组成（二）细胞破碎的方法（三）细胞破碎确认三、酶的提取(extraction)（一）理想提取液具备的条件、目标原则（二）提取方法四、离心分离（一）基本原理（二）离心机的种类（三）常用离心方法1．差速离心2．密度梯度离心3. 等密度梯度离心又称沉降平衡离心（四）应用五、沉淀分离（根据溶解度的不同）（一）盐析沉淀法（改变离子强度）（二）有机溶剂沉淀（降低介电常数）（三）等电点沉淀(isoelectric precipitation) （四）有机聚合物沉淀法（五）选择性变性沉淀法六、萃取（extraction）分离（一）溶剂萃取法（二）双水相萃取技术（三）超临界流体萃取（四）反胶团萃取第二节酶的精制5学时一、膜分离技术（一）扩散膜分离（二）加压膜分离（三）电场膜分离二、层析法（一）吸附层析（adsorption chromatography）1.原理2.吸附剂3.洗脱剂4.应用（二）凝胶过滤层析)(gel filtration chromatography)1.基本原理2.凝胶的种类和性质3.操作4.应用（三）离子交换层析（ion exchange chromatography，IEC）1. 原理2. 阴离子交换剂分离蛋白质的过程3. 操作4. 应用- 制备纯化生物大分子（四）疏水层析（hydrophobic interaction）1、原理2. 吸附剂3. 操作4. 应用（五）亲和层析(affinity chromatography)1. 原理2. 基质的选择3. 配体的选择4. 偶联（亲和吸附剂的制备）5. 操作及应用(六) 高效（压）液相层析（HPLC：high performance（pressure）liquid chromatography)1. 基本原理2. 分类3. 色谱仪组成第三节电泳一、电泳的基本理论1. 原理2. 电泳的分类3. 电泳常用设备二、聚丙烯酰胺凝胶电泳1.原理2.分离效应三、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳1. 原理2. 操作四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )1. 原理2. 操作3. 应用第四节酶的浓缩、干燥与结晶2学时一、酶的浓缩(一)蒸发浓缩(二)超滤浓缩(三)吸水剂(四)反复冻融浓缩(五)沉淀法二、酶的干燥三、酶的结晶（一）结晶的条件（二）结晶的方法第五节纯化方案的设计与评价１学时一、纯化方案的设计（一）纯化方法的选择依据（二）纯化方法的排序二、纯化方案的评价（一）酶活力测定（二）蛋白质浓度测定（三）提纯倍数与回收率第五章酶分子的化学修饰 2学时【单元目标】1．掌握酶活性中心的概念及共性2．了解酶化学修饰的目的及原理3．了解酶化学修饰的种类及应用【授课内容】第一节酶的活性中心一、活性中心的概念二、活性中心的共性三、研究酶活性中心的方法1.物理学方法2.化学修饰法3.蛋白质工程第二节酶化学修饰及修饰目的一、酶化学修饰1.限制酶大规模应用的原因2.改变酶特性有两种主要的方法3.酶化学修饰的概念二、酶化学修饰的目的1.研究酶的结构与功能的关系2.人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用范围第三节酶化学修饰的原理一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第四节酶化学修饰的设计一、充分认识酶分子的特性二、修饰剂的选择三、反应条件的选择第五节酶化学修饰的种类及应用一、酶的表面化学修饰（一）大分子修饰（大分子结合修饰）1．定义2．修饰剂3．应用（二）小分子修饰（酶蛋白侧链基团修饰）1．定义2．侧链基团修饰剂3．几种重要的修饰反应（三）交联修饰（交联法）（四）固定化修饰（共价偶联法）二、酶分子内部修饰（一）蛋白主链修饰（肽链有限水解修饰）（二）氨基酸置换修饰（三）金属离子置换修饰第六章酶与细胞的固定化 2学时【单元目标】1．掌握固定化酶和固定化细胞的定义及特点2．了解固定化酶和固定化细胞的性质及应用【授课内容】第一节酶与细胞的固定化一、固定化酶和固定化细胞的定义及特点1.固定化酶 (immobilized enzyme)2.固定化细胞（immobilized cell）二、固定化方法（一）酶的固定化方法1.吸附法（adsorption）2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）3.交联法（crosslinking）4.包埋法(encapsulation)（二）各种固定化方法的优缺点比较（三）细胞的固定化方法1.固定化细胞的分类2.固定化方法（四）原生质体的固定化方法第二节固定化酶和固定化细胞的性质与表征一、固定化酶的性质二、固定化细胞的性质三、固定化酶（细胞）的评价指标第三节固定化酶与固定化细胞的应用一、在工业生产上的应用1．氨基酰化酶（Aminoacylase）2．葡萄糖异构酶二、固定化酶在医学上的应用1．消血栓2. 人工肾三、在分析检测中的应用1. 酶传感器1）酶传感器的原理2）酶传感器的应用2. 酶联免疫测定第七章酶反应器 2学时【单元目标】1．了解酶反应器的几种类型2．了解酶反应器的设计原理及操作【授课内容】第一节酶反应器的特点与类型一、酶反应器的类型（一）搅拌罐型（Stirred Tank Reacter, STR）（二）固定床型（也称填充床，Packed Bed Reactor, PBR ）（三）流化床型(Fludized Bed Reactor, FBR)（四）膜式反应器(Membrane Reactor)（五）鼓泡塔型反应器二、酶反应器的发展第二节酶反应器的设计与选择一、酶反应器的设计1.设计目的2.设计原理（依据）二、酶反应器的选择（一）酶的应用形式（二）底物的物理性质（三）反应操作要求（四）酶的稳定性（五）应用的可塑性及成本三、酶反应器的操作第八章酶的应用 4学时【单元目标】1．了解酶在医药方面的应用2．了解酶在食品方面的应用3．了解酶在化工方面的应用4. 了解酶在环境保护方面的应用5. 了解酶在生物技术领域的应用【授课内容】第一节酶在医药方面的应用第二节酶在食品方面的应用第三节酶在化工方面的应用第四节酶在环境保护方面的应用第五节酶在生物技术领域的应用四、使用教材与主要参考书目录1教材《酶工程》（第二版）作者：郭勇科学出版社 20042 主要参考书目郭勇现代生化技术，华南理工大学出版社， 1996郭勇酶的生产与应用，化学工业出版社个，2003罗贵民酶工程，化学工业出版社，2002张树政酶制剂工业，科学出版社，1984邹国林酶学，武汉大学出版社， 1997五、考核方法和成绩构成本课程为考试考核，包括两部分：期中及平时为30%，期末70%。

酶工程名词解释（2）酶工程名词解释化学破碎：各种化学试剂对细胞膜的作用使细胞破碎酶促破碎：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在一定的温度和pH值条件下（β为常数），通过改变离子强度使不同的酶或蛋白质分离的方法称为Ks分段盐析；在一定的盐和离子强度的条件下（KsI为常数），通过改变温度和pH值，使不同的酶或蛋白质分离的方法，称为β分段盐析。

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。

过滤：在压力(或真空)的情况下将悬浮液通过过滤介质使达到固—液分离的目的。

（1）滤浆（料浆）—悬浮液（2）过滤介质—多孔物质（3 ）滤饼（滤渣）—被截留的固体物质（4）滤液（母液）—通过过滤介质的液体层析分离：固定相：一个相为固定的；流动相：流过此固定相，并使各组分以不同速度移动。

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，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萃取：利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离。

超临界萃取：利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而分离。

反胶束萃取：利用反胶束将酶从混合液中萃取出来。

真空干燥：可密闭的干燥器与真空装置相连，一边抽真空一边加热，使酶在较低的温度下蒸发干燥。

冷冻干燥：先将浓酶液降温到冰点以下，使之冻结成固态，然后在低温下抽真空，使冰直接升华为气体，使酶干燥。

喷雾干燥：将酶液通过喷雾装置喷成直径为几十微米的雾滴，分散于热气流之中，水分迅速蒸发而使酶成为粉末状。

气流干燥：常压下利用热空气流直接与固体或半固体状态的制品接触，水分蒸发而得到干燥制品。

吸附干燥：在密闭的容器中用干燥剂吸收溶剂，使制品干燥。

结晶：溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。

第四章固定化酶与固定化细胞固定化酶：通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上（或在一定的空间内），但能使酶充分发挥催化作用，并能反复、连续使用的酶。

酶工程复习资料名词解释酶(enzyme)：酶是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质。

酶工程(enzyme engineering)：酶工程是酶学与工程学相互渗透、结合并发展而形成的一门新的技术科学，是一门从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将相应的原料转化为有用物质的技术。

固定化酶(immobilized enzyme)：通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体上。

酶活力（又称酶活性） (enzyme activity)（IU/g 或IU/mL)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。

酶活力单位：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 0C ），每分钟内转化1μmol 底物或催化形成1μmol 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 = 6⨯107 IU 。

酶的比活力：酶的比活力是酶纯度的量度，是指单位重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。

）酶蛋白质量（）酶活力单位数（比活力mg U =酶的抽提：指在一定的条件下，用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分融入溶剂的过程。

膜分离技术：借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离的技术称为膜分离技术。

离子交换层析：利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的。

凝胶层析：以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离。

凝胶电泳——以聚丙烯酰胺为支持物，兼有分子筛效应。

用于分离不同物理性质（如大小、形状、等电点等）的分子。

酶的结晶：是使溶质呈晶态从溶液中析出的过程，是酶和蛋白质等生物大分子分离纯化的方法之一 酶的回收率和提纯倍数:纯化倍数是纯化后的比活除以纯化前的比活。

生产技术流程酶制剂是由微生物产生的生物制品。

酶制剂的生产过程是大规模的生物技术应用过程，由三大工序组成：发酵、提取和造粒。

发酵微生物经过DNA技术的重组，变成高效的特定酶制剂的生产菌。

生产菌在大型不锈钢发酵罐内得到充分的养分和空气，在最适宜的环境中迅速成长，同时产出大量的生物酶。

整个发酵过程由计算机自动控制完成。

发酵所用的原料主要是农产品。

整个发酵过程完全符合GMP的要求。

提取提取过程的主要任务是从发酵液中提取酶，由许多过滤和浓缩步骤完成，包括真空鼓过滤和先进的滤膜过滤。

对于以液体形式出售的酶产品，提取的最后步骤是标准化和稳定化。

整个提取的生产过程完全符合GMP的要求。

造粒在洗涤行业和纺织行业中固体酶(颗粒酶)得到广泛的应用。

造粒生产过程的目的是最终得到自由流动、无粉尘、使用安全方便的固体颗粒产品。

目前本厂采用先进的全自动控制特体流化床生产固体颗粒产品。

本厂生产的酶制剂广泛应用于洗涤剂工业、纺织工业、淀粉制糖工业和酒精工业酶制剂的一般生产工艺如下：菌种室培养→种子罐培养→发酵罐→过滤→膜分离→浓缩→喷雾干燥→固体酶包装当然，酶制剂的品种很多，有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等等，生产酶制剂的菌种也不同。

因此针对不同的菌种、原料和生产工艺，需要配备适当的设备才能高效可靠地生产。

汇科公司的多种生化反应器专利产品具有适应高粘度、高沉淀性原料，具有高传质性能、低剪切力的特点，能够适应霉菌、放线菌等丝状菌体的酶制剂生产酶制剂在干燥过程中的活力损失是生产过程中的一个棘手的问题，低温干燥是许多酶制剂生产中必须采用的工艺。

发酵工程的内容包括培养基的配制、菌种选育、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯。

关于菌种的选育，讲了三点：从自然界存在的菌种中分离；人工诱变；用细胞工程和基因工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造。

其中，人工诱变是在高中生物必修课基础上讲述的。

关于灭菌，着重说明杂菌污染对发酵工业造成的危害。

酶的改性：通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。

非竞争性抑制（noncompetitive inhhibition）：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反竞争性抑制（uncompetitiv inhibition）：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裂合酶（iyases）：催化一个化合物裂解成两个较小的化合物及其逆反应的酶摩尔催化活性（molar catalytic activity）：指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数分子印记（molecular imprinting）：是制备对某一特定分子（印记分子）具有选择性的聚合物的过程基因扩增（gene amplification）：通过增加基因的数量来调节基因的表达的一种方式。

大分子结合修饰（macro molecules combine modifiaction）：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使美分子的空间构象发生改变，从而改变酶的催化特性的方法侧链基团修饰（side residuse modification）：采用一定的方法使酶的侧链基团发生改变，从而改变酶的催化特性的修饰方法肽链有限水修饰（peptide chain limit hydrolysis modification）：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，从而改变酶的催化特性的方法酶的非水相催化（enzyme non-aqueous catalysis）：酶在非水介质中的催化作用无性进化（asexual evolution）：易错PCR技术所引起的基因突变和遗传进化仅在单一分子内发生DNA重排技术：又称为DNA改组技术，是从正突变基因文库中分离的到的同源DNA，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程随机引物体外重组技术（random-priming in vitro recombination RPR）:采用单链DNA 为模版，配合若干条随即序列的引物进行PCR反应，产生若干个与模板不同部分的序列互补的DNA小片段，然后除去模板，这些DNA小片段互为模板和引物进行扩增，通过碱基序列的重新排布而获得全长突变基因基因家族重排（geng family shuffing）又称为基因家族改组技术，是从基因家族的若干同源出发，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列发生重新排布而引起基因突变的技术过程氧化还原酶（oxidoreductases）：催化氧化还原反应的酶转移酶（transferases）：催化某基团从供体化合物转移到受体化合物上的酶自我剪切酶（self-cleavage ribozyme）:催化本身RNA进行剪切反应的R酶自我剪接酶（self-splicing ribozyme）:在一定条件下催化本身RNA分子同时进行剪切和连接的R酶组成型酶（constitutive enzyme）:在细胞中的含量比较恒定，环境因素对其合成速率影响不大的酶，如DNA聚合酶，RNA聚合酶，糖酵解途径的各种酶等适应型酶（adaptive enzyme）或称调节型酶(regulated enzyme)：在细胞中含量变化很大，合成速率明显受环境因素影响的酶阻遏物（repressor）：引起反馈阻遏作用的物质端粒（telomere）:真核生物染色体的末端结构，是由富含G和T的DNA简单重复序列不断重复而成端粒酶（telomerase）:催化端粒合成和延长的酶增强子（modulator）：又称为调变子，是一段能高效增强或促进基因转录的DNA序列P66抗体酶（abzyme）:又称为催化性抗体，是一类具有生物催化功能的抗体分子原生质体（protoplast）:除去细胞壁后得到的微球体刺激剂（elector）:可以促使植物细胞中的物质代谢朝着生成某些次级代谢物的方向进行，从而强化次级代谢物的生物合成，提高某些次级代谢物的主率的一种刺激物质层析聚集（chromatofocusing）:将酶等两性物质的等电点特性与离子交换层析的特性结合在一起，实现组分分离的层析技术定点突变（site directed mutagenesis）: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操作技术PCR技术(polymer rase chain reaction),即聚合酶链反应技术，是在DNA聚合酶的作用下进行体外DNA扩增的一种分子生物学技术，该技术的基本过程包括双链DNA的热变性（解链），引物与单链DNA的退火结合，引物的延伸3个步骤酶的固定化（enzyme immobilization）: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固定化酶（immobilized enzyme）:固定在载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶必需水（essential water）:维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量水活度（water activity）:是指体系中水的逸度与纯水逸度之比。

酶工程—名词解释1.酶：生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。

2.酶工程：是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。

从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。

3.单体酶（monomeric enzyme）：由一条多肽链组成，如溶菌酶；由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。

4.寡聚酶（oligomeric enzyme）：由两个或两个以上的亚基组成的酶。

5.多酶复合体（multienzyme complex）：由几种酶非共价键彼此嵌合而成。

6.催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。

7.酶活力(酶活性)：指酶催化一定化学反应的能力。

8.酶活力的大小：一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度，9.酶反应速度：单位时间内底物的减少量或产物的增加量。

10.酶的活力单位（U，activity unit）：酶活力的大小及酶含量的多少。

11.酶单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。

这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。

12.Katal（Kat）单位：一个katal单位是指在最适反应条件下，1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。

13.酶的比活力（specific activity）：代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。

对同一种酶比活力愈大，纯度愈高。

14.酶的转换数：以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。

15.酶动力学：是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。

16.抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。

17.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性丧失，不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。

18.可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。

1酶工程的概念？其主要研究内容和任务有哪些？概念：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。

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、酶分子的修饰、酶，细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用。

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充分发挥其催化功能2.什么是核酸酶类？其发现有何重要意义？定义：主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）意义：它的发现，改变了有关酶的概念，被认为是最近20年来生物科学领域最令人鼓舞的发现之一。

3.P酶和R酶的分类和命名有何异同？主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）;主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）P酶的分类原则：a按照酶催化作用的类型，将蛋白质酶类分为六大类b每个大类中，按照酶的作用底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类c每一亚类中再分为若干小类d每一小类中包含若干具体的酶命名：根据系统命名法，每一种具体的酶，除了有一个系统名称以外，还有一个系统编号。

系统编号采用四码编码方法。

第一个号码表示该酶属于6大类酶中的某一类，第二个号码表示该酶属于该大类某一亚类，第三个号码表示亚类中的某一个小类，第四个号码表示这一具体的酶在该小类中的序号。

R酶的分类原则：a根据酶作用的底物是其本身RNA分子还是其他分子，可以将R酶分为内催化和分子间催化两大类。

b在每个大类中，根据酶的催化类型不同，将R酶分为若干亚类c在每个亚类中，根据酶的结构特点和催化特性的不同，分为若干小类d在每一小类中包含若干具体的酶4.简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法？概念：在最适条件（温度25℃）下，每分钟内催化1微摩尔（μmol）底物转化为产物所需的酶量为1个酶活力单位，即IU=1μmol /min。

测定方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法5.试述酶工程的发展概况与前景？发展概况：1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备得到淀粉酶，开创了酶技术走向商业化的先例。

酶工程技术酶工程技术酶工程是指在一定的生物反映器内，利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术，酶工程是研究酶的生产和应用的一门新兴学科，其应用领域已经涉及农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面。

与此同时，酶工程产业也在快速发展，1998年全世界工业酶制剂销售额高达16亿美元。

预计到2008年，销售额将达到30亿美元。

迄今为止，全世界己发现的酶有3000多种，而工业上生产的酶有60多种，真正达到工业规模的只有20多种。

当前，欧、美和日本在酶工程研究和产业化方面发展迅速，后世界领先地位，我国也正加紧对酶工程的研究与开发，以便赶上国际上的发展动向。

国际上对酶工程的研究主要集中在以下几方面:(1)研究开发新的人工合成酶和模拟酶。

(2)运用基因工程和蛋白质工程，改善原有酶的各种性能，提高酶的产率和稳定性，使其在后提取工艺和应用过程中更容易操作，采用定点突变技术对天然酶蛋白进行改性或通过蛋白质全新设计出新的酶蛋白。

(3)加紧对核酸酶和抗体面的研究：人们在研究过程中发现，核酸酶是一种多功能的生物催化剂，不仅可作用于RNA和DNA，而且还可以作用于多糖、氨基酸等底物；抗体酶也具有较高的催化活性，可表现出一定程度的底物专一性和主体专一性。

目前，抗体酶催化的反应己包括：水解反应、合成反应、交换反应、闭环反应、异构反应和氧化还原反应等。

对这两种酶的研究将会为酶的生产开创一条崭新的途径。

(4)研究酶在有机合成和非水介质中进行生物催化等领域中的应用，也就是对面化学技术和非水相酶学的研究，拓宽酶应用领域。

(5)研究开发酶的定向固定化技术，拓宽酶的应用范围，使酶活性的损失降低到最小程度。

(6)深入进行微生物学和糖基转移酶的研究：大量的研究已表明，复合糖类中的糖链，在受精、发生、发育、分化、神经系统和免疫系统恒态的维持方面起着重要作用，也与机体老化、自身免疫疾病、癌细胞异常增殖和转移，病源体感染等生命现象密切相关，所以对这方面的研究有非常重大的意义。