《江南大学酶工程复习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江南大学酶工程复习题（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.酶的改性 ：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。2.比活力 ：酶纯度的一个指标，是指在特定条件下，单位质量（mg）蛋白质或RNA 所具有的酶活力单位数。3.酶活力单位 ：在特定条件下 （温度可采用25 度，pH 等条件均采用最合适条件），每 1min催化 1umol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位， 这个单位称为国际单位IU。卡特（ kat） ：在特定条件下，每秒催化1mol 底物转化为产物的酶量定义为1 卡特（ kat）1kat=1mol/s=60mol/min=60*106umol/min=6*107 IU 4
2、.转换数 ：又称摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数，是酶催化效率的一个指标。通常用每微摩尔的酶活力单位数表示/min 。5.组成型酶 ：有些酶在细胞中含量比较恒定，环境因素对这些酶的合成速率影响不大，这类酶称为组成型酶，如DNA 聚合酶， RNA聚合酶，糖酵解途径的各种酶等。6.适应型酶 (调节型酶 )：有些酶在细胞中含量变化很大，其合成速率明显受到环境因素的 影响，这类酶称为适应性酶，如大肠杆菌-半乳糖苷酶。7.诱导作用 ：加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象，称为酶生物合成的诱导作用，简称为诱导作用。8.分解代谢物阻
3、遏作用：是指某些物质（主要是葡萄糖和其他容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。原理是是葡萄糖等分解放出能量， ATP 增高， AMP 降低， cAMP-CAP 复合物浓度随之降低，从而cAMP-CAP无法与启动基因有效结合，RNA聚合酶也无法结合。其实质是cAMP 通过启动基因对酶生物合成进行调节控制。9.培养基 ： 指人工配制的用于细胞培养和发酵的各种营养物质的混合物。一般都含有碳源、氮源、无机盐、生长因子和水等。根据不同细胞和用途，确定各种组分的种类和含量，并调节 pH，以满足细胞生长繁殖和新陈代谢的需要。10. 凝胶层析 ：又称凝胶过滤，分子排
4、阻层析，分子筛层析等，是指以各种多空凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离的一种层析技术。大分子物质直径大，不能进入凝胶微孔而从颗粒间隙快速漏出。较小的分子不断进入一个个颗粒的微孔，而移动速度较慢。操作分为装柱、上柱、洗脱等过程。11. 固定化酶 ：指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。可以是纯化分离的酶，也可以是结合在菌体或菌体碎片上的酶或酶系。固定化酶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显著优点。12. 固定化细胞 ：固定化细胞是固定在载体上并在一定的空间
5、范围内进行生命活动的含酶菌体，利用菌体中的酶系进行催化反应，只能用于胞外酶等胞外产物的生产。是固定化酶的一种形式。13. 固定化原生质体：对数生长期细胞经去除细胞壁后，配成一定浓度原生质体，用包埋法制成用于催化反应的原生质体称为固定化原生质体。一般用于胞内酶和氨基酸生产。14. 酶的固定化 ：采用各种方法，将酶固定在水不溶性的载体上，制备成固定化酶的过程称为酶的固定化。15. 酶反应器 ：用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。酶反应器有两种类 型: 一类是直接应用游离酶进行反应,即均相酶反应器， 特点是结构简单,广泛应用于饮料食品工业。另一类是应用固定化酶进行的非均相酶反应器，可反
6、复利用，但参数复杂，放大困难。1.酶的分类蛋白酶（氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂合酶，异构酶，合成酶或连接酶）核酸酶类：分子内催化R 酶（自我剪切酶，自我剪接酶）。分子间催化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）。2.微生物细胞生长经历调整期，生长期，平衡期和衰退期四个阶段。3.产酶微生物的特点：酶的产量高， 容易培养和管理，产酶稳定性好， 利于酶的分离纯化，安全可靠无毒性。4.调节溶氧的方法：调节通气量， 调节氧的分压， 调节气液接触时间，调节气液接触面积，调节培养液的性质5.莫诺德常数Ks：比生长速率达到最大比生长速率一半时限制性基质的
7、浓度（细胞生长动力学） 米氏常数Km ：酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度Km 是酶极为重要的动力学参数，其物理含义是指ES 复合物的消失速度（k-1+k2 ）与形成速度 （k1）之比。当 PH 、温度、离子强度不变时，Km 是恒定的。6.细胞破碎方法：7.酶的提取方法：盐溶液提取，酸溶液提取，碱溶液提取，有机溶剂提取。8.沉淀分离方法：盐析沉淀法，等电点沉淀法，有机溶剂沉淀法，复合沉淀法，选择性变性沉淀法。9.过滤的分类 ：粗滤 2um 酵母霉菌，微滤0.2-2um 细菌，超滤20A-0.2um 病毒，反渗透10. 层析分离方法：吸附层析，分配层析，离子交换层析，凝胶层析，亲和层析，
8、 层析聚焦。11. 萃取分离方法：有机溶剂萃取，双水相萃取，超临界萃取，反胶束萃取。12. 酶生物合成的模式4 种：生长偶联型（同步、中期），部分生长偶联型（延续），非生长偶联型（滞后）同步合成型 ：是酶的生物合成与细胞生长同步进行的一种酶生物合成模式，属于生长偶联型。该合成型的酶，生物合成伴随细胞生长开始，在旺盛生长期大量合成，细胞进入平衡期后，酶合成停止。酶的合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏。当去除诱导物、细胞进入平衡期后，酶的合成立即停止，表明这类酶所对应的mRNA 很不稳定。（低温）如米曲霉单宁酶合成延续合成型 ：酶的生物合成在细胞生长阶段开始，在进入平衡期后酶还可以延
9、续合成一段时间的一种模式， 属于该模式的可以是组成酶也可以是诱导酶。可受诱导，一般不受分解代谢物和产物阻遏。所对应的mRNA 相当稳定。黑曲霉聚半乳糖醛酸酶合成中期合成型 ：酶在细胞生长一段时间后才开始，在细胞生长进入平衡器=期后，酶的生长合成随之停止。酶的合成受产物的反馈阻遏或分解代谢物阻遏。所对应的mRNA 是不稳定的。如枯草杆菌碱性磷酸酶合成滞后合成型 ：细胞在生长一段时间或进入平衡期后才开始生物合成大量积累酶，又称为非生长偶联型。受分解代谢物的阻遏作用。（解除）所对应的mRNA稳定性高。黑曲霉酸性蛋白酶13. 酶反应器1、搅拌式 ：带有搅拌器的罐式反应器，由反应罐搅拌器和保温装置组成；
10、分BSTR游固传质阻力小，结构简单造价低操作麻烦剪切力大、Feeding batch、CSTR固混合好但剪切力大 2、填充床 ：固定化酶堆叠在反应器中催化反应，高效结构简单易于操作传质传热差 -压力大 -pH 温度难以控制3、流化 ：流体流动使固定化酶悬浮翻动传质传热性能好， pH、温度控制及气体的供给比较容易-需要有较高强度动力消耗大，降低转化率； 4、鼓泡式反应器：是利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升的过程中起到提供反应底物和混合两种作用的一类无搅拌装置反应器需要有气体5、游离膜反应器 ：酶催化和半透膜分离作用组合而成的反应器a 酶可回收利用b 产物可连续排出降低产物抑制作用
11、c 提高酶催化速度d 浓差极化膜堵塞，清洗困难14. 固定化细胞发酵产酶特点：1、提高产酶率-固定化细胞使细胞密度较大使得生化反应加速 2、可以反复使用或连续使用较长时间，不易脱落可以半连续发酵反复使用多次，也可以高稀释率连续长时间发酵3、基因工程菌的质粒稳定不易丢失，有载体保护使质粒结构稳定性和分裂稳定性都显著提高4、发酵稳定性好，载体保护使得对温度、pH 适应范围变宽，对蛋白酶和酶抑制剂的耐受能力增强，易于控制，便于自动化生产5、缩短发酵周期提高设备利用率，节省了第二批次的细胞预培养耗时6、固定化细胞不溶于水，产品容易分离纯化7、只适用于胞外酶等胞外产物的生产，胞内产物分离纯化更为困难15
12、. 酶固定化方法：1 吸附法：利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面，而使得酶固定化的方法，常用吸附剂有活性炭、氧化铝、 硅藻土、多孔陶瓷、多空玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。 2 包埋法： 将酶或含酶菌体包埋在各种多空载体中，使酶固定化的方法，载体多为琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺、光胶联树脂、聚酰胺、火棉胶等。根据载体材料和方法分为凝胶包埋法，半透膜包埋法。3 结合法：选择适合的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起固定的方法。根据化学键的不同分为离子键结合法和共价键结合法。4 交联法：借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶方法。常用试剂戊二
13、醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等。 5、热处理法：将酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在菌体内，而制备得到固定化菌体的方法。适用于热稳定较好的酶的固定化。16. 基因随机突变的方法：易错PCR ： 1、提高镁离子浓度、添加一定浓度的锰离子2、改变四种底物（dAMP，dTMP，dCMP，dGMP）的浓度比，扩增时增加碱基配对错误频率17. 提高酶产量措施：1、选用或者选育出优良的产酶细菌2、保证正常的发酵工艺条件并根据需要加以调节控制，如氧气、温度，培养基组分3、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，可以显著提高酶的产量。a.酶的作用底物-乳糖 -大肠杆菌
14、-半乳糖苷酶高3000 倍 b.酶的反应产物 -纤维二糖 -纤维素酶c.酶作用底物类似物 -异丙基 -半乳糖苷 (IPTG)- 半乳糖苷酶较乳糖高几百倍4、控制阻遏物浓度产物阻遏限制产物浓度-硫胺素缺陷型突变株限制硫胺素浓度使硫胺素磷酸焦磷酸化酶合成高 1000 倍添加末端产物类似物-添加组氨酸类似物2-噻唑丙氨酸使丙氨酸合成途径的 10 种酶高 30 倍 b.分解代谢物阻遏补料、流加碳源控制碳源在较低浓度添加一定量的cAMP 5、添加非离子型表面活性剂增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌-加 1%吐温 (Tween)纤维素酶高1-20 倍 6、添加适宜的产酶促进剂，如植酸钙镁使霉菌蛋白酶高
15、1-20 倍7、酶反应器的设计：一、确定酶反应器的类型：主要从酶的应用形式、底物和产物理化性质等方面考虑，同时尽可能具有结构简单、操作方便、 易于维护和清洗，可以适用于多种酶的催化反应、制作成本和运行成本低等特点1、如根据酶应用形式选择游离酶a、游离酶最常用搅拌式b、有气体参加常用鼓泡式c、价格较高酶使用膜反应器提高使用效率固定化酶可以采用搅拌罐式，填充床、 流、鼓泡式二、确定反应器的制造材料酶反应条件温和，酶反应器制造材料一般采用不锈钢三、进行热量衡算酶催化反应一般在3070的常温条件下进行，所以热量衡算并不复杂。温度的调节控制通常采用一定温度的热水通过夹套（或列管） 加热或冷却， 进行温度
16、的调节控制，热量衡算是根据热水的温度和使用量计算。对于某些耐高温的酶，例如高温淀粉酶，可以采用喷射式反应器，热量衡算时，根据所使用的水蒸气热焓和用量进行计算。四、进行物料衡算1、根据酶反应动力学特性，确定反应所需底物浓度、酶浓度、最适温度、最适pH、激活剂浓度等 2、计算底物用量，对于反应器连续式根据产量P（kg） 、产物转化率Yp/s(%)、收得率R(%)计算：底物用量=P/(Yp/s*R)(kg) 3、计算反应液总体积根据底物用量S(g)和底物浓度S(g/L)得反应液体积Vt=S/S(L) 4、计算酶用量根据酶浓度 E(U/L)和反应液体积Vt（L）计算所需的酶量 E=E*Vt(U) 5 、计算反应器数目一般采用 2个以上反应器，反应器的有效体积一般为反应器总体积的70%-80%。分批式：24tVVN 0dN为反应器数目（个）；Vd为每天获得的反应液总体积（L/d）；V0为单个反应器的有效体积（L）；t为底物在反应器中的停留时间（h）连续式：（个）VtVN 0hN为反应器数目（个）；Vh为每小时获得的反应液总体积（L/h）；V0为单个
