酶工程微生物发酵产酶

第一章绪论问题：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。

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？答：酶的发酵生产：利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程；酶的诱导：加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速的现象，称为诱导作用；产物阻遏（反馈阻遏）：指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。

分解代谢物阻遏（营养源阻遏）：是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏其他酶合成的现象。

诱导物的种类：诱导物一般是酶催化作用的底物或其底物类似物，有的也是反应产物。

2、微生物产酶模式几种？特点？最理想的合成模式是什么？答：（1）同步合成型特点：a.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。

b.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：a.该类酶一般不受分解代谢产物阻遏和终产物阻遏。

b.该酶对应的mRNA是相当稳定的。

（3）中期合成型特点：a.该类酶的合成受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。

b.该酶对应的mRNA不稳定。

（4）滞后合成型特点：a.该类酶受分解代谢物阻遏和终产物阻遏作用的影响，阻遏解除后，酶才大量合成。

b.该酶对应的mRNA稳定性高。

选择：在酶的工业生产中，为了提高酶产率和缩短发酵周期，最理想的合成模式是延续合成型。

3、可以添加什么解除分解代谢物阻遏？表面活性剂的作用？答：（1）一些酶的发酵生产时要控制容易降解物质的量或添加一定量的cAMP，均可减少或解除分解代谢物阻遏作用。

第一章绪论酶工程：酶的生产、改性和应用的技术过程。

酶的生产(enzyme production):通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。

酶的改性(enzyme improving ):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。

酶的应用(enzyme application):通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。

酶工程的主要内容包括微生物细胞发酵产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，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充分发挥其催化功能。

酶是一类具有催化功能的生物大分子，亦称生物催化剂。

酶的分类：1、氧化还原酶（oxidoreductase）2、转移酶（transferase）3、水解酶（hydrolase）4、裂解酶（或裂合酶lyase）5、异构酶（isomerase）6、合成酶（synthease）或连接酶（ligase）酶的催化特性：高效性、高度专一性、反应条件温和且活力可调节影响酶催化反应速率的因素：底物浓度的影响，酶浓度的影响，pH、温度的影响，抑制剂的影响，激活剂的影响米氏方程式：[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度V max：最大反应速度(maximum velocity)Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)米氏常数Km的意义：☐重要特征物理常数，与酶浓度无关。

不同的酶具有不同K m值☐物理意义：Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。

☐Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。

☐K m值近似等于[ES]的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力：K m值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; K m值小表示亲和程度大,酶的催化活性高☐从k m可判断酶的专一性和天然底物。

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。

一. 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。

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。

二. 蛋白类酶和核酸类酶的分类和命名有何异同？按照分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶两大类别。

它们的分类和命名总原则是相同的，都是根据酶作用的底物和催化反应的类型进行分类和命名。

两者分类与命名的显著区别是蛋白类酶只能催化其他分子进行反应，而核酸类酶既可以催化酶分子本身也可以催化其他分子进行反应。

三. 蛋白类酶的分类原则如下：1.按照酶催化作用的类型，将蛋白类酶分为六大类：第一大类，氧化还原酶；第二大类，转移酶；第三大类，水解酶；第四大类，裂合酶；第五大类，异构酶；第六大类，合成酶；2.每个大类中，按照酶作用的底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类；3.每一亚类中再分为若干小类；4.每一小类中包含若干个具体的酶。

四. 核酸类酶采用以下分类原则：1.根据酶作用的底物是其本身RNA分子还是其他分子，将核酸类酶分为分子内催化R酶（自我剪切酶、自我剪接酶）和分子间R酶（RNA剪切酶、DNA剪切酶、多肽剪切酶、多糖剪切酶、氨基酸酯剪切酶、多功能酶）两大类；2.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。

五. 酶活力单位：在特定条件下，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，单位为UI。

六. 酶活力的测定方法：1.根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制一定浓度的底物溶液；2.根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、pH、底物浓度、激活剂浓度等反应条件；3.在一定条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间；4.反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量七. 酶的生物合成有生长偶联型、中期合成型、延续合成型和非生长偶联型4种模式。

第一章绪论试题精选一、名词解释1、酶2、酶工程3、核酸类酶4、蛋白类酶5、酶的生产6、酶的改性7、酶的应用8、酶的专一性9、酶的转换数二、填空题1、根据分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为_蛋白类酶_和核酸类酶_两大类。

2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是_核糖核酸，蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是_蛋白质_。

3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为_自我剪切酶_，_自我剪接酶_。

4、酶活力是_酶量_的量度指标，酶的比活力是_酶纯度_的量度指标，酶的转换数的主要组分是_酶催化效率_的度量指标。

5、非竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm_减小_，米氏常数Km__不变_。

三、选择题1、酶工程是（C）的技术过程。

A、利用酶的催化作用将底物转化为产物B、通过发酵生产和分离纯化获得所需酶C、酶的生产与应用D、酶在工业上大规模应用2、核酸类酶是（D）。

A、催化RNA进行水解反应的一类酶B、催化RNA进行剪接反应的一类酶C、由RNA组成的一类酶D、分子中起催化作用的主要组分为RNA的一类酶3、RNA剪切酶是（B）。

A、催化其他RNA分子进行反应的酶B、催化其他RNA分子进行剪切反应的R酶C、催化本身RNA分子进行剪切反应的R酶D、催化本身RNA分子进行剪接反应的R酶4、酶的改性是指通过各种方法（A）的技术过程。

A、改进酶的催化特性B、改变酶的催化特性C、提高酶的催化效率D、提高酶的稳定性5、酶的转换数是指（C）。

A、酶催化底物转化成产物的数量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摩尔数四、判断题（V）1、相同的酶在不同的pH条件下进行测定时，酶活力不同。

（V）2、竞争性抑制的特点是最大反应速度Vm不变，米氏常数Km 增大。

（X）3、催化两个化合物缩成一个化合物的酶称为合成酶。

（X ）4、RNA剪切酶是催化RNA分子进行剪切反应的核酸类酶。

●首先对酶进行了命名1878年库尼首先把这种物质称为酶。

1896年巴克纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液也能将糖发酵成酒精。

1982年 Cech 、1983年Altman等分别发现核酶。

●什么是酶工程？酶的生产与应用的技术过程成为酶工程。

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、细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用。

酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的美，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。

●酶的化学本质已知大多数酶的化学本质是蛋白质核酶是核糖酶酶的专一性（特异性）是指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。

1.绝对专一性一种酶只能催化一种底物进行一种反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。

例如，乳酸脱氢酶催化丙酮酸进行加氢反应生成L-乳酸；而D-乳酸脱氢酶却只能催化丙酮酸加氢生成D-乳酸。

2.相对专一性一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。

例如，酯酶可催化所有含酯键的酯类物质水解生成醇和酸。

●测定酶活力，应测定酶促反应的初速率。

（即底物消耗量<5％时测得的反应速度）测酶活的步骤（1）根据酶的专一性，选择适宜的底物（2）确定反应条件（3）在一定的条件下，将一定量的酶液与底物混合均匀，记下开始反应的时间。

（4）反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量，计算酶的活力。

●终止酶反应的方法●酶的活力单位酶活力单位：是指在特定条件下，在1min内能转化1微摩尔底物的酶量，或转化底物中1微摩尔有关基团的酶量。

●酶的比活力——是指在特定的条件下。

每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。

●酶的分类（1）从化学组成上看，分为两类：•单纯酶（单成分酶）和结合酶（双成分酶）•结合酶：全酶=酶蛋白+辅因子•辅因子：辅基、辅酶。

第一章绪论1、何为酶工程，试述其主要内容和任务。

答：（1）酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。

（2）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。

（3）主要任务：经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方式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？答：（1）酶催化作用的专一性强（①绝对转移性：一种酶只能催化一种第五进行一种反应；②相对专一性：一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应）；（2）酶催化作用的效率高（107~1013倍）；（3）酶催化作用条件温和。

3、简述影响酶催化作用的主要因素。

答：（1）底物浓度的影响：决定酶催化作用的主要因素。

酶催化反应速度随底物浓度增加现增加在逐步趋向平衡再反而下降。

（2）酶浓度的影响：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。

（3）温度的影响：适宜温度范围内，酶能进行催化反应，最适温度条件下，酶的催化反应速度达到最大。

一般60°C以上易失活，5°C以下活性极低，Taq聚合酶95°C下仍稳定。

（4）PH的影响：适宜PH范围内，酶才能显示其催化活性，最适pH条件下，酶催化反应速度达到最大。

（5）抑制剂的影响：在抑制剂的影响下，酶的催化活性降低甚至丧失，从而影响酶的催化功能，有竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。

（6）激活剂的影响：在激活剂的作用下，酶的催化活性提高或者由无活性的酶生成有催化活性的酶。

如Ca、Mg、Co、Zn、Mn、等金属离子和Cl等无机负离子。

第二章微生物发酵产酶1、试述酶生物合成的基本过程。

答：（1）RNA的生物合成—转录：转录的起始、RNA链的延伸、RNA链合成的终止、RNA前体的加工；（2）蛋白质的生物合成—翻译：氨基酸活化生成氨酰-tRNA、肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止、蛋白质前体的加工。