有机介质中酶催化反映的影响因素 PPT

⏹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。

有机介质中的酶催化名词解释
有机介质中的酶催化是指酶在有机介质中催化生物化学反应的过程。

有机介质是指由有机化合物构成的溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等。

酶是一种特殊的蛋白质，能够加速化学反应的速率并降低反应所需的能量。

在有机介质中，酶的活性和稳定性与在水中不同，因此需要对酶的反应条件进行调整。

有机介质中的酶催化具有以下优点：
1. 扩大了酶反应的适用范围，使得一些水溶性的酶可以应用于有机反应中。

2. 由于有机介质具有较小的极性，因此可避免水分子的竞争，使得酶催化反应的效率更高。

3. 有机介质中的酶催化可以降低反应温度和反应时间，提高反应产物的纯度。

但是，有机介质中的酶催化也存在一些限制和挑战，如：
1. 有机介质的溶解度和毒性可能会影响酶的活性和稳定性，因此需要进行优化和评估。

2. 酶的选择和修饰需要考虑有机介质的特性和反应条件，以提高催化效率和选
择性。

综上所述，有机介质中的酶催化是一种有潜力的生物催化技术，可以扩大酶催化反应的适用范围和提高反应效率，但仍需要进一步研究和优化。

图底物浓度对反应速度的影响2-5酶促反应特点酶促反应动力学研究各种因素对酶反应速度的影响。

主要因素有：作用物浓度，酶浓度，pH ，温度，激动剂及抑制剂。

Km 值是当反应速度为最大速度的一半时的底物浓度，它表示酶与底物的亲和力，Km 值越大，亲和力越小，反之Km 值越小亲和力越大。

酶促反应动力学的研究有助于阐明酶的结构与功能的关系，也可为酶作用机理的研究提供数据；有助于寻找最有利的反应条件，以最大限度地发挥酶催化反应的高效率；有助于了解酶在代谢中的作用或某些药物作用的机理等，因此对它的研究具有重要的理论意义和实践意义。

酶促反应动力学是研究各种因素对酶促反应速度的影响及其反应规律。

影响酶促反应速度的因素有酶浓度、温度、pH 、作用物浓度、激动剂及抑制剂等。

一、底物浓度对反应速度的影响在酶的浓度不变的情况下，底物浓度对反应速度影响的作用呈现矩形双曲线。

在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急骤加快，两者呈正比关系。

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。

此时，无论底物浓度增加多大，反应速度也不再增加，说明酶已被底物所饱和。

所有的酶都有饱和现象，只是达到饱和时所需底物浓度各不相同而已。

在一定的温度和pH 条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系。

作用物浓度对酶促反应速度的影响可用米氏方程来表示。

Km 为米氏常数。

Km 值是酶学研究中一个重要特征性常数，有着重要意义。

Km值是当反应速度为最大速度一半时的底物浓度，它表示酶与底物的亲和力，Km值愈大亲和力愈小，反之Km值愈小亲和力愈大。

二、酶浓度对反应速度的影响在一定的温度和pH条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系。

在一个连续的酶促反应中，若能确定各种酶催化反应底物的Km值及相应的底物浓度时，其中Km值最大的一步酶促反应是该连续反应中的限速反应，该酶为限速酶。

有机溶剂中酶催化活性研究进展摘要：酶在有机溶剂中催化作用的研究日益受到重视，其应用范围也越来越广。

本文就有机介质中酶催化的影响因素进行了探讨，并归纳出提高酶活性的一系列方法，最后简要介绍了有机溶剂中酶的应用。

关键词：有机溶剂；酶催化一直以来，人们认为“生物催化必须在水溶液中进行”、“有机溶剂是酶的变性剂、失活剂”，而1984年，Klibanov[1]提出:“只要条件合适，酶在非生物体系的有机溶剂中同样具有催化功能”的理论使酶学概念发生了革命性的改变，并由此开创了非水相生物催化（非水酶学）的新时代。

1 有机溶剂中酶催化反应的优势研究表明，有机溶剂中的酶和水溶液中的酶一样具有高度的底物选择性。

此外，还有以下一些特点[2, 3]: （1）绝大多数有机化合物在非水系统内溶解度很高；（2）根据热力学原理，一些在水中不可能进行的反应，有可能在非水系统内进行；（3）有机溶剂可促使热力学平衡向合成方向（如酯合成、肽合成等）移动，如脂肪酶在水中催化脂肪水解，而在有机溶剂中则催化酯合成；（4）在有机溶剂中，所有有水参与的副反应（如酸酐水解）将受到抑制；（5）在有机溶剂中酶的热稳定性显著提高，可通过提高温度加速催化反应进行；（6）从非水系统内回收反应产物比水中容易；（7）在非水系统内酶很容易回收和反复使用，不需要进行固定化；（8）在有机溶剂中不易发生微生物污染；（9）更为重要的是，低水环境可用于稳定具有未知催化性质的构象异构体，以及在水中寿命极短的酶反应中间体。

目前，有机溶剂中酶催化的上述优势使得非水酶学研究成为生物化学、有机化学、生物工程等多种学科交叉的研究热点。

迄今发现能在有机溶剂中发挥催化功能的酶有十几种，主要集中于脂肪酶研究，催化的反应类型包括氧化、还原、酯合成和酯交换、脱氧、酞胺化、甲基化、羟化、磷酸化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、缩合及卤代等。

2 影响酶催化活性的因素一直以来有机相酶催化的研究非常活跃，但到目前为止仍处于实验研究阶段，离工业化应用还有一定的距离，最大的原因就是酶在有机溶剂中活性较低。

酶工程题库及答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、动物细胞的营养要求较复杂，必须供给各种氨基酸、维生素、激素和生长因子等，一般加入（）就可以满足要求。

A、葡萄糖B、无机盐C、血清D、维生素正确答案：C2、搅拌罐反应器中进行某酶催化反应，反应液体积为5立方米，反应液温度从20℃升至40℃，热利用率为80%，反应过程中实际所需热量为（）kcal。

A、80B、125000C、125D、80000正确答案：B3、电泳分离蛋白质的依据是（）A、蛋白质溶液为亲水胶体B、蛋白质紫外吸收的最大波长280nmC、蛋白质分子大小不同D、蛋白质多肽链中氨基酸是借肽键相连E、蛋白质是两性电解质正确答案：E4、葡萄糖氧化酶可以用于食品保鲜，主要原因是通过该酶的作用可以（）。

A、杀灭细菌B、除去氧气C、生成过氧化氢D、生成葡萄糖酸正确答案：B5、有机介质中酶催化的最适水活度是（）。

A、酶催化反应速度达到最大时的水活度B、酶活力到最大时的水活度C、底物溶解度达到最大时的水活度D、酶溶解度达到最大时的水活度正确答案：A6、必需水是指（）。

A、维持酶催化反应速度所必需的最低水量B、维持酶分子催化能力所必需的最低水量C、维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量D、酶催化反应速度达到最大时所需的水量正确答案：C7、在进行易错PCR时，提高镁离子浓度的作用是（）。

A、稳定互补的碱基对B、稳定非互补的碱基对C、增强酶的稳定性D、减弱酶的稳定性正确答案：B8、有些酶在细胞进入平衡期以后还可以继续合成较长的一段时间，这是由于（）。

A、该酶所对应的mRNA稳定性好B、该酶所对应的DNA稳定性好C、细胞自溶后使酶分泌出来D、培养基中还有充足的营养成分正确答案：A9、制备酵母原生质体时主要采用（）A、溶菌酶B、果胶酶C、B-1，4葡聚糖酶D、B-1，3葡聚糖酶正确答案：D10、以下关于酶在疾病诊断方面的应用，错误的是（）。

A、酸性磷酸酶可用于测定尿素含量，从而诊断肝脏、肾脏病变B、检测体细胞内端粒酶活性，可用于诊断细胞是否发生癌变C、利用葡萄糖氧化酶可检测血糖含量，进行糖尿病的诊断D、血清中转氨酶的活性变化，可用于肝脏疾病的诊断正确答案：A11、RNA剪切酶是（）。

一、判断题（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。

（√）11.酶的分类与命名的基础是酶的专一性。

（√）12.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。

（√）13.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。

（╳）14.α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。

（╳）15.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10分）1. 日本称为“酵素”的东西，中文称为____酶_，英文则为__enzyme_，是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。

2. 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得__脲酶_酶结晶，并指出_脲酶_是蛋白质。

他因这一杰出贡献，获1946年度诺贝尔化学奖。

3.1960年，雅各布（Jacob）和莫诺德（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，即启动基因、操纵_基因和__结构__基因。

第一章绪论重点并提问的内容•1、解释酶工程、酶转换数、酶的改性？答：酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程。

•2、根据起催化作用的主要组分不同，酶的分类如何？•3、酶工程主要研究内容？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、酶的非水相催化、酶定向进化、酶反应器和酶的应用等。

•4、简述影响酶催化作用的主要因素？•5、酶催化作用的特点？6、酶的专一性包括哪些？1、酶活力、酶比活力、酶转换数是什么量度指标？2、可逆性抑制作用中动力学参数都如何变化？3、蛋白类酶和核酸类酶可继续如何分类？4、酶活力单位如何定义？5、试述酶活力测定的基本过程？6、试述木瓜蛋白酶的生产方法？答：木瓜蛋白酶可以采用提取分离法、基因工程菌发酵法、植物细胞培养法等多种方法进行生产。

(1)提取分离法：从木瓜的果皮中获得木瓜乳汁，通过各种分离纯化技术获得木瓜蛋白酶。

(2)发酵法：通过DNA重组技术将木瓜蛋白酶的基因克隆到大肠杆菌等微生物中，获得基因工程菌，在通过基因工程菌发酵获得木瓜蛋白酶。

(3)植物细胞培养法：通过愈伤组织诱导获得木瓜细胞，在通过植物细胞培养获得木瓜蛋白酶。

•答：1、提取分离法2、生物合成法：（1）微生物发酵产酶（2）植物细胞培养产酶（3）动物细胞培养产酶3、化学合成法第二章微生物发酵产酶1、解释酶的发酵生产、酶的诱导、酶的反馈阻遏(产物阻遏)、分解代谢物阻遏。

诱导物的种类？2、微生物产酶模式几种？特点？最理想的合成模式是什么？（1）同步合成型特点：1、发酵开始，细胞生长，酶也开始合成，说明不受分解代谢物和终产物阻遏。

2、生长至平衡期后，酶浓度不再增长，说明mRNA很不稳定。

（2）延续合成型特点：1、该类酶不受分解代谢产物阻遏和终产物阻遏。

2、该酶对应的mRNA是相当稳定的。

（3）中期合成型特点：1、该类酶的合成受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。

2008级生物技术专业《酶工程》复习大纲试题题型：成对名词解释，判断题，填空题，简答题，论述题，实验设计题。

A、B卷第一章酶工程基础一、名词解释酶，酶工程；转换数，催化周期；酶活力，比活力；酶活国际单位IU，催量kat。

二、问答题1、酶催化的特点有哪些？2、影响酶催化作用的因素有哪些？3、试述米氏方程和米氏常数K m的意义。

第二章酶的发酵工程一、名词解释组成酶，诱导酶；协同诱导，顺序诱导；终产物阻遏，分解代谢物阻遏；葡萄糖效应。

二、问答题1、常见的产酶微生物有哪些？2、对产酶菌种有哪些要求？3、从微生物产酶的上中游阶段调控来分析，可通过哪些措施来提高产酶量？4、结合酶生物合成的四种模式，试述如何提高酶的合成量。

5、如果要筛选酸性蛋白酶高产菌株，请制定筛选方案（策略）。

第三章酶的分离工程一、名词解释盐析，盐溶；双水相，反胶束；超滤，透析。

二、问答题1、试述机械、物理、化学和生物酶法破碎细胞的优缺点（可采用表格归类总结）。

2、酶的提取方法有哪些？在酶的提取过程中应注意哪些问题？3、评价酶分离纯化方法优劣的指标有哪些，各自能反映什么问题？4、试述盐析、等电点和有机溶剂沉淀的原理及各自的优缺点（可采用表格归类总结）。

5、试述凝胶层析、离子交换层析和亲和层析各自的分离原理及操作特性。

6、现在分离得到一株脂肪酶高产菌株，经鉴定为黑曲霉。

利用所学知识，试设计一套从黑曲霉发酵液中分离纯化脂肪酶的实验方案。

已知，黑曲霉所产脂肪酶为胞外酶。

第四章固定化酶与细胞一、名词解释固定化酶，固定化细胞；构象效应，屏蔽效应；微扰效应，分配效应；外扩散限制，内扩散限制。

二、问答题1、固定化酶具有什么优点？2、试述常见固定化酶的方法、原理及其优缺点（可采用表格归类总结）。

3、评价固定化酶固定效果的参数有哪些？4、固定化酶活力降低的可能原因有哪些？5、固定化对酶反应体系产生了哪些影响（效应）？6、固定化酶的表观米氏常数K m’受哪些因素的影响？第五章化学酶工程一、名词解释酶分子改造，酶分子修饰；模拟酶，肽酶；抗体酶，印迹酶。

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。