第二章 酶的分离工程
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《酶工程》课后知识题目解析第一章酶工程基础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K?hne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,可显著提高酶的产量;⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。
第一章1.简述酶与一般催化剂的共性以及作为生物催化剂的特点共同点:只能催化热力学所允许的的化学反应,缩短达到化学平衡的时间,而不改变平衡点:反应前后酶本身没有质和量的改变:很少量就能发挥较大的催化作用:其作用机理都在于降低了反应的活化能。
酶作为生物催化剂的特点:1.极高的催化率;2.高度专一性;3.酶活的可调节性;酶的不稳定性。
5.酶失活的因素和机理。
酶失活的因素主要包括物理因素,化学因素和生物因素物理因素1热失活:热失活是由于热伸展作用使酶的反应基团和疏水区域暴露,促使蛋白质聚合。
2冷冻和脱水:很多变构酶在温度降低是会产生构象变化。
在冷冻过程中,溶质(酶和盐)随着水分子的结晶而被浓缩,引起酶微环境中的pH和离子强度的剧烈改变,很容易引起蛋白质的酸变性。
3.辐射作用:电离辐射和非电离辐射都会导致多肽链的断裂和酶活性丧失。
4.机械力作用:化学因素1.极端pH:极端pH远离蛋白质的等电点,酶蛋白相同电荷间的静电斥力会导致蛋白肽链伸展,埋藏在酶蛋白内部非电离残基发生电离,启动改变。
交联或破坏氨基酸的化学反应,结果引起不可逆失活。
极端pH也容易导致蛋白质水解。
2.氧化作用:酶分子中所含的带芳香族侧链的氨基酸以及Met, Cys等,与活性氧有极高的反应性,极易受到氧化攻击。
3.聚合作用:加热或高浓度电介质课破坏蛋白质胶体溶液的稳定性,促使蛋白质结构发生改变,分子间聚合并沉淀。
4.表面活性剂和变性剂:表面活性剂主要改变酶分子正常的折叠,暴露酶分子疏水内核的疏水基团,使之变性;变性剂与酶分子结合,改变其稳定性,使之发生变性。
生物因素微生物或蛋白水解酶的作用使酶分子被水解。
6.简述酶活力测定方法的原理直接测定法:有些酶促反应进行一段时间后,酶底物或产物的变量可直接检测。
间接测定法:有些酶促反应的底物或产物不易直接检测,一次必须与特定的化学试剂反应,形成稳定的可检测物。
酶偶联测定法:与间接测定法相类似,只是使用一指示酶,使第一酶的产物在指示酶的作用下转变成可测定的新产物。
酶工程罗贵民第三版电子版简介《酶工程罗贵民第三版电子版》是一本关于酶工程的教材,由罗贵民教授撰写。
本书是罗贵民教授多年从事酶工程研究和教学的经验总结,结合了许多最新的研究成果和实践经验。
该书旨在介绍酶工程的基本概念、原理和应用,帮助读者深入了解酶工程领域的知识和技术。
内容本书分为八个章节,主要内容包括:第一章:酶工程导论本章介绍了酶工程的定义、发展历程、研究方法和应用领域。
读者可以了解到酶工程的背景和意义,以及研究酶工程所应用的一些实验和计算方法。
第二章:酶与底物的结合本章重点介绍了酶与底物的结合机制和影响因素。
读者可以了解到酶和底物之间的相互作用,以及如何通过改变底物结构或酶的活性位点来调控酶催化反应。
第三章:酶的分离与纯化本章介绍了酶的分离和纯化方法。
读者可以学习到如何通过离心、层析、电泳等技术手段将酶从复杂的混合物中分离出来,并得到纯度较高的酶。
第四章:酶的性质与功能本章讨论了酶的性质和功能,包括酶的催化机理、酶的稳定性、酶的底物特异性等方面。
读者可以了解到酶在生物催化中的关键作用,以及如何利用酶的特性来实现特定的催化反应。
第五章:酶反应工程本章重点介绍了酶反应工程的基本原理和技术。
读者可以了解到酶反应的动力学模型、反应条件的优化以及酶的固定化技术等方面的知识。
第六章:酶分子工程本章讨论了酶分子工程的基本原理和方法。
读者可以学习到如何通过改变酶的基因序列、构建突变体酶来改变酶的催化性质和稳定性。
第七章:酶的应用本章介绍了酶在各个应用领域的具体应用,包括食品工业、制药工业、生物燃料工业等。
读者可以了解到酶在这些领域中的作用和应用情况。
第八章:酶工程的前景与挑战本章讨论了酶工程领域的前景和挑战。
读者可以了解到酶工程在未来的发展趋势和可能面临的困难,以及如何克服这些困难。
总结《酶工程罗贵民第三版电子版》是一本全面介绍酶工程的教材,涵盖了酶工程的基本概念、原理和应用。
通过学习这本教材,读者可以全面了解酶工程的知识和技术,并掌握酶工程研究和应用的方法和技巧。
第二章酶的生物合成与发酵生产酶工程就是将酶所具有的生物催化功能,借助工程手段应用于社会生活的一门科学技术。
酶制剂是如何生产的呢?我们知道,酶是活细胞产生的具有催化作用的生物大分子,广泛存在于动植物和微生物体内。
酶的生产方法有三种:提取分离法、生物合成法、化学合成法。
生物合成法又包括:微生物细胞发酵产酶、植物细胞发酵产酶和动物细胞发酵产酶第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成先从遗传信息传递的中心法则谈起(1958年,Crick提出)遗传信息传递的中心法则:生物体通过DNA复制将遗传信息由亲代传递给子代,通过RNA 转录和翻译而使遗传信息在子代得以表达。
DNA具有基因的具有基因的所有属性。
基因是DNA的一个片段,基因的功能最终由蛋白质来执行,RNA控制着蛋白质的合成。
核酸是遗传的物质基础,蛋白质是生命活动的体现者。
1970年Temin和Baitimore发现了逆转录酶,是对中心法则的补充。
即:细胞能否合成某种酶分子。
首先取决于细胞中的遗传信息载体-DNA分子中是否存在有该酶所对应的基因。
DNA分子可以通过复制生成新的DNA,再通过转录(transcription)生成所对应的RNA,然后再翻译(translation)成为多肽链,经加工而成为具有完整空间结构的酶分子。
(一)RNA的生物合成--转录(transcription)P102DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程,称为转录。
转录:见课件附图,书P102定义:以DNA为模板,以核苷三磷酸为底物,在RNA聚合酶(转录酶)的作用下,生成RNA分子的过程。
模板链(template strand):又称反意义链(antisense strand),指导转录作用的一条DNARNA的转录过程:转录过程分为三步:起始、延长、.终止补充:原核生物的RNA聚合酶(DDRP)-见课件附图E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的五聚体(α2、β、β′、)全酶(holoenzyme)包括起始因子σ和核心酶(core enzyme)。
《酶⼯程》复习⼤纲答案详解《酶⼯程》复习⼤纲试题题型:名词解释,判断题,选择题,简答题,论述题,实验设计题。
第⼀章酶⼯程基础⼀、名词解释:酶:指⽣物体产⽣的具有催化活性的⽣物⼤分⼦。
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。
转换数:酶使底物每分钟变化的分⼦数。
催化周期:单位时间内每个酶分⼦将底物分⼦转换成产物的最⼤值,即每摩尔酶单位时间催化底物转化为产物的摩尔数。
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。
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。
酶活国际单位IU: 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)。
催量kat:每秒钟转化 1 摩尔底物(被反应物)所需的酶活⼒为1个katal ,简称 kat⼆、问答题1、酶催化的特点有哪些?⾼效性:酶的催化效率⽐⽆机催化剂更⾼,使得反应速率更快;专⼀性:⼀种酶只能催化⼀种或⼀类底物,如蛋⽩酶只能催化蛋⽩质⽔解成多肽、⼆肽酶可催化各种氨基酸脱⽔缩合形成的⼆肽;温和性:是指酶所催化的化学反应⼀般是在较温和的条件下进⾏的.活性可调节性:包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等. 有些酶的催化性与辅因⼦有关.易变性:由于⼤多数酶是蛋⽩质,因⽽会被⾼温、强酸、强碱等破坏2、影响酶催化作⽤的因素有哪些?◇1温度:酶促反应在⼀定温度范围内反应速度随温度的升⾼⽽加快;但当温度升⾼到⼀定限度时,酶促反应速度不仅不再加快反⽽随着温度的升⾼⽽下降。
微生物酶的分离与纯化研究第一章引言微生物酶是微生物体内可溶酶,是不可或缺的重要物质。
微生物酶可以作为生化催化剂,在很多生物反应和化学反应中起重要作用。
通过分离和纯化微生物酶,可以进一步研究其酶学特性和生物学功能,并为酶工业的发展提供理论基础和技术支持。
第二章微生物酶的分离微生物酶的分离主要采用离心、过滤、电泳、柱层析等方法进行。
其中离心法是一种最基础的分离方法,可以根据微生物酶的密度差异将其分离出来,但是分离效率较低,只适用于部分微生物酶的离心分离。
过滤法可以通过滤纸、滤膜等过滤介质,在不同尺寸的孔隙上阻挡微生物酶颗粒进而实现分离。
电泳法可以将微生物酶在电场中进行运动,根据它们的电荷差异实现分离,缺点是操作复杂、缺乏适当的纯化。
柱层析是对微生物酶进行有效纯化的方法之一。
常用的柱层析方法包括离子交换层析、分子筛层析、凝胶层析和亲和层析等。
离子交换层析是利用固定带电基团的树脂与微生物酶在离子交换反应中的瞬时电荷相互作用进行分离。
分子筛层析是通过利用分子组分之间的大小差异,采用具有特定孔径的化合物质来固定和分离微生物酶。
凝胶层析是根据微生物酶和基质分子间的物理/化学作用发生分子筛分离的方法。
亲和层析是利用微生物酶与某种特定物质之间的亲和作用而进行的纯化。
第三章微生物酶的纯化通过上述柱层析等分离方法可以获得部分纯化的微生物酶,但是还需要进一步去除可能的干扰物质,提高纯化效率。
常用的纯化方法包括酸碱沉淀、复相分离、隔离放大和薄层电泳等。
酸碱沉淀是利用微生物酶与水分子或离子,以及pH等物理化学因素的差异来进行沉淀分离的方法。
复相分离是利用微生物酶和其它物质在两种互不溶的介质边界上,因为光学性质、密度、表面张力等物理或化学现象而被分离出来的方法。
隔离放大是利用单倍体和同源染色体、化学诱变和选择等方法对微生物酶进行筛选和提纯的方法。
薄层电泳是对微生物酶进行电泳分离后通过薄层电泳进行纯化的方法,常用于分离组分相似、分子量相近的试样。
生物分离工程
生物分离工程,也称为生物酶工程,是一项技术,用于从生物体中分离和分离生物分子,特别是酶类的分离。
生物分离工程是一项具有挑战性的技术,它利用了自然界中生物体之间,分子之间的某种化学和物理联系,从而实现了生物体和生物体之间,因而也实现了分子与分子之间的分离,有时甚至可以实现不同基因组的物质的分离。
生物分离工程涉及到2个主要工作步骤:1)通过化学和物理方法,将原始样品中的分子分离出来;2)经过精细的技术,对得到的分子进行细解,进一步提取出有价值的酶及其仿生物体。
体外分离的原则包括化学组分改变,细菌分离,细胞分离,离心分离和膜分离等。
化学组分改变是最常用的原理之一,它通过改变样品的pH值或离子强度,实现分子的有效分离。
细菌分离可以通过替代培养基,修饰培养基或培养环境,从而实现细菌新陈代谢物的有效提取。
细胞分离则将不同种类的细胞从一起混和的物质中,单独分离出来。
离心分离是利用离心力将成分分离出来,它可以提取出细胞及细胞含量高的混合物,从而为进一步细胞分离提供前提。
膜分离是将非常细胞分子从其他颗粒分离出来的一种技术,它的实现原理是利用膜的渗透性将分子分离出来,从而达到分离的效果。
生物分离工程在医药、农业等多个领域有着重要应用,它可以帮助科学家获取有益的酶及其仿生物体,使用它们开发新型药物,优化农作物营养素,生产生物催化剂,等等,从而为人类的生活带来极大的好处。
总之,生物分离工程是一项非常有益的技术,其应用已经深入到了多个领域,为研究者们带来了巨大的帮助,可以使科学家获取具有良好抗病及其他特性的巨大机会,从而推动科学研究取得新的进展。