酶工程的复习

1一、判断题（正确“√”，错误“×”）1、两大类酶的分类和命名总原则相同。（√）2、所有植物细胞的生长和次生代谢产物的生产要求一定的光照。（×）3、只要有诱导物存在，就能诱导酶的合成。（×）4、分解代谢物阻遏作用是由葡萄糖等容易利用的碳源直接引起的。（×）5、所有迅速代谢能源都能阻抑较慢代谢能源所需酶的合成。（√）6、培养基只是用于细胞培养的各种营养物质的混合物。（×）7、培养基中既为细胞提供营养，又为细胞提供营养能量的物质是碳源。（√）8、酶的提取与分离纯化的依据是酶与杂质性质的不同进行的。（√）9、在固定化细胞的培养系统中，细胞只包括固定在载体上的细胞。（×）10、固定化原生质体与固定化细胞一样可以进行生长繁殖和新陈代谢。（×）11、酶生物合成的模式有四种，每一种都是固定的不变的。（×）12、凝胶层析中分配系数Ka不可能大于1。（×）13、在任何情况下，净电荷为零的颗粒在电场都不移动。（×）14、用热处理法进行酶的固定化时没有用到载体。（×）15、每一种酶的固定化方法只能单独使用。（×）16、酶的应用形式不同，其所使用的反应器也不同。（√）17、采用共价结合法制备的固定化酶具有很好的稳定性。（√）二、填空题1、表示固定化酶应用价值大小的指标是（相对酶活力）。2、（结构）基因上的遗传信息可以转录成mRNA上的遗传密码。3、分解代谢物阻碍作用的关键性控制因子是（cAMP）。4、测酶活力时是测反应液中（底物或产物）的变化量。5、酶的提取与分离纯化的内容有（细胞破碎、酶的提取、酶的分离纯化）。6、1926年，萨姆纳首先制得（脲）酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。7、根据所使用的细胞种类不同，生物合成法分为（微生物发酵产酶，动植物细胞产酶）。8、影响适应型酶生物合最主要的因素是（酶对所对应的mRNA的稳定性以及培养基中的阻遏物的存在）。9、蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是（蛋白质），核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是（核糖核酸）。10、转录和翻译的底物分别是（核苷三磷酸和各种氨基酸）。11、酶的生物合成主要是指（细胞内RNA和蛋白质的合成过程）。12、评价酶固定化效果的指标是（酶结合效率或酶活力回收率）。13、最早用于酶生产的方法是（提取分离法）。14、酶与非酶催化剂最主要的不同之处是（专一性）。215、固定化酶与修饰酶的不同之处是（固定化酶是水不溶性，修饰酶是水溶性的）。16、酶生物合成的模式分为四种，分类依据是（细胞生长和酶产生的关系）。17、亲和层析是依据生物分子与配基之间所具有的（专一而又可逆）的亲和力而进行的。18、盐析中最常用的中性盐是（硫酸铵）。19、不改变酶的组成单位及其基团的修饰方法有（物理修饰）。20、目前应用最广泛的修饰方法有（大分子结合修饰）。21、采用双功能试剂修饰的方法有（分子内交联修饰）。22、在载体活化的方法中，烷基化法引入的是（卤素）基团。23、（凝胶包埋法）是应用最广泛的细胞固定化方法。24、最常用的酶反应器是（搅拌罐式反应器）。25、在体外进行酶的催化反应时，酶的应用形式主要有（固定化酶、游离酶）。26、用带（负）电荷的载体制备固定化酶后，酶的最适pH值向碱性一侧移动，酶催化反应的产物为（碱性）物质时，固定化酶的最适pH值比游离酶的最适pH值低。27、产物性质对固定化酶的最适pH值的影响是由于（固定化载体成为扩散障碍）引起的。28、有机介质中的水主要有（结合水）和（游离水）。29、有机介质中有机溶剂极性系数范围是（2~5）。30、有机介质中的应当控制反应体系的水活度范围是（0.5~0.6）。第一章绪论1、酶工程的主要任务是什么？答：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、简述酶工程的主要内容。答：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、为什么要对酶的特性进行改良？如何改良？答：游离酶有催化效率不够高、稳定性较差、只能一次性使用和产物的分离纯化较困难的，所以必须对酶的特性进行改良。对酶进行固定化、酶分子修饰、定向进化对酶进行改良。第二章微生物发酵产酶1、原核生物酶生物合成调节控制模式的实质分别是什么？在酶的发酵生产中如何运用？答：1、分解代谢物阻遏作用实质：cAMP通过启动基因对酶生物合成的调节控制运用：A、不使用有分解代谢阻遏作用的碳源，采用其它较难利用的碳源。B、采用补料、分次流加碳源等方法控制容易利用的碳源的浓度。C、当容易利用的碳源过量存在时，加入一定量的cAMP可解除分解代谢物阻遏作用。2、酶生物合成的诱导作用实质：诱导物与阻抑蛋白结合在一起，使阻抑蛋白的结构发生改变。3运用：A、在培养基中碳源的选择上，应尽量选用对所需的酶有诱导作用的碳源。B、不同的酶有不同的诱导物，同一种酶有多种诱导物，实际应用时应根据酶的特性、诱导效果和诱导物来源等进行选择。3、酶生物合成的反馈阻遏作用实质：阻抑蛋白与共阻遏物特异结合，使阻抑蛋白结构发生改变。运用：在酶的发酵生产中，控制阻遏物浓度能解除阻遏，提高酶产量。2、在DNA分子中，与酶的生物合成有密切关系的基因是什么？它们有什么特点和作用？答：①结构基因：与酶有各自的对应关系，结构基因中遗传信息可以转录成mRNA上的遗传密码，再经翻译成蛋白质的多肽链。②操纵基因：可以特异性地与调节基因产生的阻遏蛋白（一种变构蛋白）中的一种结合，从而操纵酶合成的时机及速度。③启动基因：启动基因由两个位点组成，一个是RNA聚合酶的结合位点，另一个是环腺苷酸与CAP组成的复合物的结合位点。只有在cAMP—CAP复合物结合到启动基因的位点上时，RNA聚合酶才能结合到其在启动基因的位点上，这样，酶的合成才有可能开始。启动基因决定酶的合成能否开始。④调节基因：可以产生一种阻遏蛋白（变构蛋白），其分子表面至少有两个配基结合部位，一个与操纵基因结合，一个与效应物[诱导物或辅（共）阻遏物]结合。这种阻遏蛋白的专一性很强，只能与特定操纵子的操纵基因结合。3、在酶的发酵生产中，为什么应尽量控制溶氧速度等于或稍高于耗氧速度？答：①如果溶氧速率低于耗氧速率，则细胞得不到所需的供氧量，必然影响其生长和产酶。②溶氧速率过高，对发酵也不利，表现在：A、造成浪费。B、抑制某些酶的生成。C、要获得高溶氧速率而采用的相关措施会使某些细胞等受到损伤。第三章动植物细胞培养产酶1、简述植物细胞培养的特点。答：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。2、简述动物细胞的特性。答：1、动物细胞没有细胞壁，细胞适应环境的能力差。2、动物细胞的体积比微生物细胞大几千倍，稍小于植物细胞的体积。3、大部分动物细胞在肌体内相互粘连以集群形式存在，在细胞培养中大部分细胞具有群体效应、锚地依赖性、接触抑制性和功能全能性。4、动物细胞的营养要求复杂，必须供给各种氨基酸、维生素、激素和生长因子等。动物细胞的培养基中要加进5-10%的血清。第四章酶的提取与分离纯化1、简述沉淀分离的主要方法和原理。答：1、盐析沉淀法：利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中沉淀析出，从而使酶与杂质分离。2、等电点沉淀法：利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性，通过调节溶液的pH值，使酶或杂质从溶液中沉淀析出，从而使酶与杂质分离。3、有机溶剂沉淀法：利用酶与其它杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的某种有机溶剂，使酶或杂质从溶液中沉淀析出，从而使酶与杂质分离。4、复合沉淀法：在酶液中加入某些物质，使它与酶形成某种复合物而沉淀下来，从而使酶与杂质分离。45、选择性变性沉淀法：选择一定的条件使酶液中存在的某些杂质变性沉淀，而不影响所需的酶，从而使酶与杂质分离。2、在离子交换层析中，为什么要对离子交换剂进行处理？如何处理？1、去除储存保护剂。2、离子交换是可逆的，其符合质量作用定律，反应通式为R-A+B=R-B+A，预处理是为了将A离子带到树脂上，进而再与B离子去进行交换。工厂生产的商品离子交换剂通常是干燥的。在使用前，一般按照下列程序进行处理：①干燥离子交换剂用水浸泡2h以上，使之充分溶胀；②用无离子水洗至澄清后倾去水；③用4倍体积的2mol/LHCI搅拌浸泡4h，弃酸液，用无离子水洗至中性；④用4倍体积的2mol/LNaOH搅拌浸泡4h，弃碱液，用无离子水洗至中性备用；⑤用适当的试剂进行转型处理，使离子交换剂上所带的可交换离子转变为所需的离子。3、在电泳分离中，颗粒的泳动速度受到哪些因素的影响？答：1、颗粒的性质；2、电场强度；3、溶液性质（1）pH值（2）离子强度（3）溶液粘度；4、电渗。第五章酶分子修饰1、简述酶分子修饰的作用。答：（1）提高酶的催化效率；（2）增加酶的稳定性；（3）降低或消除酶的抗原性；（4）改变酶的底物专一性；（5）进一步探讨酶结构与功能的关系；（6）获得具有新的催化特性的酶。2、酶修饰后性质变化有哪些？答：1、一般来说，热稳定性有较大的提高；2、有些酶经修饰后，抗原性降低甚至消除；3、对蛋白酶、抑制剂均有一定的抵抗能力；4、一般在体内的半衰期得到有效延长；5、大部分酶经化学修饰后，酶的最适pH发生了变化；6、大多数酶经修饰后，Vm没有明显变化，Km值则有不同的变化，有些酶经修饰后Km变大；7、一般保持原有的专一性不变，但有的专一性改变。第六章酶、细胞、原生质体固定化1、简述酶固定化的方法和固定化酶的优点。答：方法：1、吸附法；2、包埋法；3、结合法；4、交联法；5、热处理法。优点：既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率、增加稳定性、可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等。2、简述固定化微生物细胞的特点。答：（1）保持了细胞的完整结构和天然状态，稳定性好；（2）保持了细胞内原有的酶系、辅酶体系和代谢调控体系，可以按照原来的代谢途径进行新陈代谢，并进行有效的代谢调节控制；（3）发酵稳定性好，可以反复或连续使用较长的一段时间；5（4）细胞密度增大，提高了产酶率。（5）提高了工程菌的质粒稳定性。3、简述固定化原生质体的特点。答：A、由于细胞膜内的结构没有受到影响，保持了细胞原有的新陈代谢特性。B、由于解除了细胞壁这一扩散障碍，可增加细胞膜的通透性，有利于氧气和营养物质的传递和吸收，有利于细胞内物质的分泌，可显著提高产量。C、由于载体保护，具有较好的操作稳定性和保存稳定性，可反复使用或连续使用较长时间，利于连续化生产。D、易于和发酵产物分开，有利于产物的分离纯化，提高产品质量。E、发酵的培养基中需要添加渗透压稳定剂，以保持原生质体的稳定性。第七章酶非水相催化1、简述酶非水相催化的特点。答：1、具有提高非极性底物或产物的溶解度；2、进行再水溶液中无法进行的合成反应；3、减少产物对酶的反馈抑制作用；4、提高手性化合物不对称反应的对映体选择性。2、水对非水相中酶的催化有何影响？答：1、水对酶分子空间构象的影响：酶分子失去必需水后，其空间构象将被破坏，失去催化功能；2、水对酶催化反应速度的影响：对酶催化反应速度有显著的影响；3、水活度：有机介质中水的存在形式有两种，一类是与酶分子紧密结合的结合水，另一类是溶解在有机溶剂中的游离水。结合水是影响酶催化活性的关键因素。第八章酶定向进化1、酶定向进化有何特点？答：1、适应面广；2、目的性强；3、效果显著。2、酶基因的随机突变的三种方法各有什么特点？答：1、易错PCR技术：从酶的单一基因出发，在特定的反应条件下进行PCR扩增，使碱基配对出现错误而引起基因突变；2、基因重排技术：从两条以上的正突变基因出发，经过酶切和不加引物的PCR扩增，使碱基序列重新排布而引起基因突变；3、基因家族重排技术：从基因家族的若干基因出发，经过酶切和不加引物的PCR扩增，使碱基序列重新排布而引起基因突变。第九章酶反应器1、设计酶反应器的主要依据是什么？简述酶反应器设计