酶工程思考题

酶工程思考题汇总第一章P251．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。

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。

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？专一性强（绝对专一性——钥匙学说、相对专一性——诱导契合学说）、催化效率高、作用条件温和3．简述影响酶催化作用的主要因素.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第二章P635．酶的生物合成有哪几种模式？生长偶联型（同步合成型、中期合成型）、部分生长偶联型（延续合成型）非生长偶联型（滞后合成型）7．提高酶产量的措施主要有哪些？a.添加诱导物（酶的作用底物、酶的催化反应物、作用底物的类似物）b.控制阻遏物的浓度c.添加表面活性剂d.添加产酶促进剂11．固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？1.提高产酶率2.可以反复使用或连续使用较长时间3.基因工程菌的质粒稳定，不易丢失4.发酵稳定性好5.缩短发酵周期，提高设备利用率6.产品容易分离纯化7.适用于胞外酶等细胞产物的生产第三章P843．植物细胞培养产酶有何特点？1.提高产率2.缩短周期3.易于管理，减轻劳动强度4.提高产品质量5.其他4．简述植物细胞培养产酶的工艺过程。

外植体细胞的获取细胞培养分离纯化产物6．动物细胞培养过程中要注意控制哪些工艺条件？1.培养基的组成成分2.培养基的配制3.温度的控制4.ph的控制5.渗透压的控制6.溶解氧的控制第四章P1351．细胞破碎的方法主要有哪些？各有何特点？机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎（捣碎法，研磨法，匀浆法）物理破碎法：通过物理因素的作用（温度差破碎法，压力差破碎法，超声波破碎法）化学破碎法：通过化学试剂对细胞膜的作用（添加有机溶剂，添加表面活性剂）酶促破碎法：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（自溶法，外加酶制剂法）2．试述酶提取的主要方法。

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。

酶工程习题（含参考答案）一、单选题（共47题，每题1分，共47分）1.酶的提取是（）的技术过程。

A、从含酶物料中分离获得所需酶B、使胞内酶从含酶物料中充分溶解到溶剂或者溶液中C、从含酶溶液中分离获得所需酶D、使酶从含酶物料中充分溶解到溶剂或者溶液中正确答案：D2.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：A3.对酶的空间结构和催化机理有充分了解的基础上，对酶的结构进行精确的调控，从而获得具有所需催化活性的新酶的方法称为（）。

A、酶的人工改造B、酶的理性设计C、酶的定向进化D、酶的理性进化正确答案：B4.DNA重排操作中，由亲本基因通过DNase I剪切获得的随机片段（）。

A、具有同样长度、无序列倾向性B、具有同样长度、有序列倾向性C、具有不同长度、无序列倾向性D、具有不同长度、有序列倾向性正确答案：D5.天苯肽是由（）缩合而成。

A、L-天冬氨酸的a-羧基与D-苯丙氨酸甲酯的a-羧基B、L-天冬氨酸的a-羧基与L-苯丙氨酸甲酯的氨基C、L-天冬氨酸的a-羧基与L-苯丙氨酸的氨基D、L-天冬氨酸的a-羧基与L-苯丙氨酸甲酯的a-羧基正确答案：B6.以下以代号表示的试剂中哪种能用于组氨酸咪唑基的化学修饰的（）。

A、DNFBB、DNSC、DPCD、DTNB正确答案：C7.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、125000B、125C、80D、80000正确答案：A8.以下不是用于酶分子修饰的大分子修饰剂的是（）。

A、戊二醛B、右旋糖苷C、肼D、聚乙二醇E、肝素正确答案：A9.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。

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。

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者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者 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1 μmol 底物或者催化1 μmol 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。

酶的研究简史如下：(1)不清晰的应用：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。

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 提出的控制子学说，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”这一位词。

食品酶工程复习思考题第一节第一节酶工程概论1.明确概念：酶、酶活力、比活力、酶的活性中心、酶工程；2.影响酶促反应的因素有哪些?3.认识酶与一般催化剂的相同点和不同点；4.了解酶工程的分类和发展历史；5.了解酶在食品等领域中的应用概况第二节第二节酶的生产1．目前酶有哪三种生产方式？各有何优缺点？怎样应用？2．酶的发酵生产有哪三种方法？各有何优缺点？怎样应用？3．酶的发酵生产对菌种有何要求？特别是安全性方面FAO/WHO有哪三点基本要求？4．提高酶产量的措施有哪些？其机理何在？第三节第三节酶的分离纯化1．何谓酶的分离纯化？2．酶制剂制备的基本步骤有哪些？其各有何方法？原理何在？3．课堂上主要介绍了哪些酶纯化与精制方法？其原理何在？4．酶分离提取过程中怎样判定酶的纯度？5．应怎样保存酶制剂？第四节第四节酶分子的修饰与改造1．目前酶分子修饰与改造主要有哪二条途径？2．酶分子修饰有哪几种方法？其原理何在？怎样应用？3．酶分子修饰后性质有何改变？第五节第五节生物催化剂的固定化1．明确概念：酶的固定化、固定化酶、酶反应器、酶传感器、酶电极；2．了解固定化酶/细胞的优缺点；3．了解固定化酶/细胞的发展历史；4．酶/细胞固定化的方法有哪几类？每类各有哪些具体方法？其优缺点如何？怎样应用？5．酶/细胞固定化后的性质有何变化？6．酶/细胞固定化的评判指标有哪些？7．酶反应器有哪些主要类型？8．酶反应器的性能主要有哪些评价指标？9．何谓生物传感器，其有哪些构成？10.酶传感器的设计原理是什么？目前有哪些应用？一、细胞工程与基因工程部分复习参考题1.基因工程的概念与特征。

2.基因工程在食品工业中的应用。

3.试举一简单例子阐明基因工程的主要研究内容。

4.什么是基因？5.动物、植物遗传转化方法及其过程。

6.PCR的原理、反应过程以及影响PCR 扩增产量与质量的因素分析，并简单阐述此技术有何应用？7.基因工程药物的研究程序。

第五章酶工程习题答案一、填空题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. Km是米氏常数。

它与酶的种类和反应条件有关。

3..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。

4.酶制剂有四种类型即液体酶制剂固体酶制剂纯酶制剂固定化酶制剂5.通常酶的固定化方法有吸附法，共价键结合法，交联法，包埋法。

6. 酶分子的体外化学修饰又可分为酶的表面修饰和内部修饰。

经化学修饰的酶热稳定性有较大提高，这是因为修饰剂的多个功能基团与酶分子上的的多个基团（如氨基、羧基、咪唑基等）相互交联，增加了酶分子构象的稳定性。

7. 生物酶工程主要包括三个方面：基因工程方法大量生产酶（克隆酶）；对酶基因修饰产生遗传修饰酶（突变酶）；设计新的酶基因，合成新的酶。

二、问答题1．解释下列名词：核酶：具有催化功能的RNA，包括剪切型核酶和剪接型核酶两类。

克隆酶：通过基因工程手段，克隆各种天然的蛋白质或酶基因，并将其与适当的调节信号连接，再通过一定的载体（质粒）导入能够大量繁殖的微生物体内，使之高效表达。

突变酶：利用有控制地对天然酶基因进行剪切、修饰或突变，从而改变这些酶的催化特性、底物专一性或辅酶专一性，使之更加符合人们的需要。

进化酶：创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制（随即突变、基因重组和自然选择），在体外改造酶基因，并定向选择（或筛选）出所需性质的突变酶。

人工酶：又称模拟酶或酶模型，指利用有机化学、生物化学等方法设计和合成一些较天然酶简单的非蛋白质分子或蛋白质分子，以这些分子作为模型来模拟酶对其作用底物的结合和催化过程。

固定化酶：指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。

细胞固定化技术：将细胞限制或定位于特定空间位置的技术称为细胞固定化技术。

蛋白质工程与酶工程复习思考题（08基地班整理，答案仅供参考）第一部分蛋白质工程1.怎样理解蛋白质工程？以蛋白质的结构和功能为基础，通过基因修饰或基因合成而改造现存蛋白质或组建新型蛋白质的现代生物技术。

蛋白质工程正在形成以改造现有蛋白质和制造新型蛋白质为中心的第二代遗传工程。

2.肽键是什么？氨基酸之间脱水后形成的键为肽键，也为酰胺键3.一级结构与空间构象、功能之间的关系？蛋白质的一级结构(primary structure)指它的蛋白质分子中各个氨基酸残基的排列顺序。

蛋白质的一级结构决定了空间构象，空间构象决定了蛋白质的生物学功能，参与功能部位的残基或处于特定构象关键部位的残基对蛋白质的生物学功能往往起定性作用；一级结构相似的蛋白质，其折叠后的空间构象以及功能往往相似，一级结构的变化引起功能的变化。

4.天然蛋白质中主要的二级结构的类型有哪些？蛋白质的二级结构：指蛋白质多肽链本身的折叠与盘绕方式,。

类型包括：α—螺旋、β—折叠、β—转角、自由回转等。

5.常见氨基酸的结构通式，20种常见氨基酸中有无不符合此通式的氨基酸？除脯氨酸外，脯氨酸(Pro)的侧链R-基与主链N原子共价结合，形成一个环状的亚氨基酸，其他均具有如下结构通式。

R|H2N－C－C00H|H6.什么是变性、复性？变性：天然蛋白质因受到物理和化学的因素影响，使蛋白质严格的空间结构受到破坏，（但不包括肽键的裂解），从而引起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变，这种现象称为蛋白质变性作用。

复性：变性的蛋白质恢复其天然活性的现象称为复性7.常见的氢键发生在哪些基团间？氢键: 由同一条肽链内每个氨基酸残基的两个肽键衍生而来，即每个氨基酸残基的N－H 与前面每隔3个氨基酸残基的C=O形成的。

8.常见氨基酸的旋光性如何？除甘氨酸外，都具有旋光性。

从蛋白质水解得到的α--氨基酸均为L--型氨基酸9.分子伴侣定义及其功能？分子伴侣：是进化上十分保守的蛋白质家族，广泛存在于多种生物体内，其主要作用是与新生肽或部分折叠的蛋白质的疏水表面结合，加速其折叠或组装成天然构象的进程，并防止其相互聚集和错误折叠。

食品酶工程复习思考题第一节酶工程概论1.明确概念：酶、酶活力、比活力、酶的活性中心、酶工程；酶：是由生物细胞合成的以蛋白质为主要成分，对底物起高效催化作用的生物催化剂(biocatalyst)。

其中包括具有催化作用的核酸-核酶（ribozyme）。

酶活力：酶催化某一化学反应的能力。

比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数（U/mg蛋白）。

酶的活性中心：酶分子中直接结合底物，并催化底物化学反应的小区域。

酶工程：酶的生产与应用，它的近期目标是将基因工程、分子生物学成果用于酶的应用，进一步开发固定化酶技术与酶反应器。

2.了解酶工程的分类和发展历史；发展历史1、从动物、植物、微生物组织和细胞中提取酶2、微生物液体深层发酵生产酶3、提高酶的稳定性和使用效率4、基因工程生产酶5、蛋白质工程定向改造酶3、认识酶与一般催化剂的相同点和不同点。

酶与一般催化剂的共性：1量少催化效率高2不改变化学反应的平衡点3 降低反应活化能不同于一般催化剂的特性：1催化的高效性2作用的专一性（特异性、选择性）第二节酶的生产1．目前酶有哪三种生产方式？各有何优缺点？怎样应用？提取法，化学合成法，发酵法。

1.1提取法：用各种提取、分离技术从动物、植物或微生物细胞或组织中将酶提取分离出来的方法。

优:方法简单方便，在动植物资源丰富的地区，有其使用价值。

Eg 木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶等的生产。

缺:受到气候、地理环境的影响；还涉及技术上、经济上、以及伦理上的问题，酶源有限。

1.2化学合成法: 在生物体外，人工合成具有生物活性的蛋白质（酶）。

难点:1.氨基酸单体的纯度要求很高2.合成成本高3.只能合成化学结构已研究清楚的酶。

Eg.牛胰岛素,核糖核酸酶.1.3发酵法: 利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得人们所需的酶。

特点:1）微生物生长繁殖快，生活周期短，产量高，单位干重产物的酶比活很高。

2）微生物培养方法简单，所用的原料大都为农副产品，来源丰富，价格低廉，机械化程度高，经济效益高。

1. 举例说明酶催化的绝对专一性和相对专一性。

绝对专一性：具有绝对专一性的酶仅作用于一种底物，催化一种反应。

例如脲酶只能催化脲（又称尿素）水解成氨和二氧化碳，而对尿素的氯或甲基取代物都无作用。

相对专一性：有些酶的专一性较低，它们能作用于一类化合物或一类化学键。

这种专一性称为相对专一性。

其又可分为族类专一性（或称基团专一性）和键专一性，前者对底物化学键两端的基团有要求。

例如α-D-葡糖苷酶作用于α-糖苷键，并要求α-糖苷键的一端必须有葡糖基团。

因此，它可催化蔗糖和麦芽糖水解。

键专一性只作用于一定的化学键，而对键两端的基团无严格要求，如酯酶可使任何酯键水解。

例子不唯一，尽量不要相同第二版：P3-P5第三版：P3-P42. 酶的生产方法有哪些？用于酶生产的微生物应具有什么特点？酶的生产方法主要有提取分离法，生物合成法和化学合成法等。

产酶微生物应具有的特点有：1.酶的产量高:通过筛选获得高产菌株，妥善保存并定期复壮2.容易培养和管理:对培养基成分和工艺条件没有苛刻的要求，适应能力强3.产酶稳定性好:能稳定生长并表达所需的酶，菌种不易退化4.有利于酶的分离纯化:酶的分离提纯要比较容易，能获得较高纯度5.安全可靠:菌种对环境及对操作人员安全，不产生不良影响第二版：P22-P25第三版：P20-P223. 固定化细胞发酵产酶具有哪些特点？固定化细胞发酵产酶的特点有：1.提高酶的产率：细胞固定化滞后，单位空间内细胞密度增大，因此加速了生化反应；2.可以反复使用，可以在高稀释率下连续发酵；3.提高基因工程菌质粒的稳定性；4.固定化细胞对pH值、温度等外界条件的适应范围增宽，对抑制剂的耐受能力增强，因此发酵稳定性好；5.可先经预培养再转入发酵生产，缩短发酵周期，提高设备利用率6.固定化发酵是非均相体系，产品容易分离纯化7.一般只适用于胞外酶的生产第二版：P68-P70第三版：P57-P584. 概述酶生物合成模式及每种模式的生物学特征，并写出产酶动力学方程并根据酶生物合成模式讨论之。