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酶工程考试总结

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酶工程考试总结_第1页
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1. 酶工程:酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程2. 酶:是具有生物催化功能 生物大分子优点:具有专一性、催化效率高和作用条件温和等显著特点3. 酶的命名: ①氧化还原酶 AH2+B=A+BH2 EC 国际酶学委员会②转移酶 AB+C=A+BC③水解酶 AB+H2O=AOH+BH④裂合酶 AB=A+B⑤异构酶 A=B⑥合成酶/连接酶 A+B+ATP=AB+ADP+Pi4. 评价固定化酶的指标固定化酶的比活:每(克)干固定化酶所具有的酶活力单位酶的结合效率:又称酶的固定化率,是指酶与载体结合的百分率100- ×≈加入的总酶活力未结合的酶活力加入的总酶活力 酶结合效率未结合的酶活力,包括固定化后滤出固定化酶后的滤液以及洗涤固定化酶的洗涤液中所含的酶活力的总和酶活力回收率是指:固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率100×≈用于固定化的总酶活力固定化酶总活力 酶活力回收率相对酶活力:具有相同酶蛋白量的固定化酶活力与游离酶活力的比值5. 酶活力:又称为酶活性,指酶催化一定化学反应的能力通常以在一定条件下酶所催化的化学反应(初)速度来表示。

6. 酶活力单位 U :是衡量酶活力大小的计量单位,又称酶单位,规定条件(最适条件)下一定时间内催化完成一定化学反应量所需的酶量①国际单位 IU:1961 年,在最适条件下每分钟转化 1μmol 底物所需要的酶量为一个酶活力单位即 1IU= 1μmol/min②国际单位 Kat:1972 年,指在最适条件下 1 秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量即 1 Kat=1mol/sKat 和 IU 的换算关系:1 Kat=6×107 IU7. 酶的比活力(比活性):每单位(一般是 mg)蛋白质中的酶活力单位数(酶单位/mg 蛋白) 8. 比酶活:9. 在评价纯化酶的操作方法是优劣时,要同时考虑两个概念: 纯化倍数与回收率纯化倍数=某纯化操作后的比活力/第一步操作后的比活力 回收率=某纯化操作后的总活力/第一步操作后的总活力 总活力=单位体积的酶活力(U/ml)×分离溶液总体积(ml)10. 提高酶产量的措施1、添加诱导物 诱导物一般可以分为 3 类 原理: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①酶的作用底物 许多诱导酶都可以由其作用底物诱导产生。

乳酸脱氢酶 EC 1. 1. 1. 27第 1 大类,氧化还原酶第 1 亚类,氧化基团 CHOH 第 1 亚亚类,H 受体为 NAD+该酶在亚亚类中的顺序编号②酶的催化反应产物 有些酶可以由其催化产物诱导产生③作用底物的类似物 一些可以与酶结合但不能被酶催化的底物类似物2、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原理: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)引起的阻遏作用方法:控制阻遏物的浓度是解除阻遏、提高酶产量的有效措施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采用其他较难利用的碳源,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 3、添加表面活性剂原理: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 方法: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。

4、添加产酶促进剂原理:产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清楚的物质现在还没有规律可循,要通过试验确定所添加的产酶促进剂的种类和浓度11. 细胞破碎①机械破碎(捣碎法、研磨法、匀浆法)原理:通过机械运动产生的剪切力,使组织、细胞破碎②物理破碎(温度差破碎法、压力差破碎法、超声波破碎法)原理:通过各种物理因素的作用,使组织、细胞的外层结构破坏,而使细胞破碎超声波破碎发:利用超声波发生器所发出的声波或超声波的作用,使细胞膜产生空穴作用而使细胞破碎的方法原理:空穴泡由于受到超声波的迅速冲击而闭合,从而产生一个极为强烈的冲击波压力,由它引起的粘滞性旋涡 在介质中的悬浮细胞上造成了剪切应力,促使细胞液体发生流动,从而使细胞破碎③化学破碎(添加有机溶剂:甲苯、丙酮、丁醇、氯仿添加表面活性剂:Triton、Tween)原理:通过各种化学试剂对细胞膜的作用,而使细胞破碎④酶促破碎(自溶法、外加酶制剂法)原理: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,而达到细胞破碎12. 固定化酶的优缺点;酶固定化方法优点:①极易将固定化酶与底物、产物分开; ②可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应;③在大多数情况下,能提高酶的稳定性;④酶反应过程能够加以控制;⑤产物溶液中没有酶的残留,简化了提纯工艺;⑥较游离酶更适合多酶反应;⑦可以增加产物的收率,提高产物的质量; ⑧酶的使用效率提高,成本降低。

缺点:①固定化时,酶活力有损失;②工厂初始投资大;③只能用于可溶性底物;④胞内酶必须经过酶的分离酶固定化方法:①吸附法②包埋法③结合法④交联法⑤热处理法13. 固定化对酶稳定性的影响(1)固定化酶增加了酶的耐热性(2)固定化增加了酶对变性剂,抑制剂的抵抗能力(3)固定化减轻了蛋白酶的破坏作用(4)固定化可延长酶的操作和保存有效期可能原因: 固定化后酶与载体多点连接,可以防止酶伸展变性;酶活力的缓慢释放;抑制酶的自降解,酶分子之间相互作用的机会大大降低14. 酶生物合成的调节作用①分解代谢物阻遏作用某些物质(主要是指葡萄糖和其它容易利用的碳源)经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶(主要是诱导酶)生 物合成的现象解除阻遏:实质上是 cAMP 通过启动基因对酶生物合成进行调节控制方法:控制好某些容易降解物质的量,或在必要时添加一定量的 cAMP,均可减少或解除分解代谢阻遏作用②酶生物合成的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能够引起诱导作用的物质叫做:诱导物,一般是酶催化作用的底物或其底物类似物A.B.③酶生物合成的反馈阻遏作用又称产物阻遏作用,是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收到阻遏的现象。

引起反馈阻遏作用的物质称为阻遏物,一般是酶催化反应的产物或是代谢途径的末端产物RPOS1S2......DNA......RPOS1S2......DNAmRNA酶翻译阻遏蛋白阻遏蛋白诱导物AB15. 手性化合物:是指化学组成相同,而其立体结构互为对映体的两种异构体化合物手性药物的拆分方法:非生物法(机械分离法、 形成和分离对映体异构法、 色谱分离法、 动力学拆分) 、生物 法生物拆分法原理:实质即两个对映体竞争酶的同一个活性中心位置,两者的反应速率不同,产生选择性,从而使 反应产物具有光学活性16. 生物柴油及生产方法 生物柴油是利用生物油脂生产的有机燃料,是由动物、植物或微生物油脂与小分子醇类经过酯交换反应而得到的 脂肪酸酯类物质可以代替柴油作为柴油发动机的燃料使用 方法:①目前生物柴油主要是用化学法生产,采用酸、碱催化油脂与甲醇之间的转酯反应,而生成脂肪酸甲酯②新方法:生物酶法,在有机介质中,脂肪酶可以催化油脂与小分子醇类的酯交换反应,生成小分子的酯类混合物17. 层析分离方法离子交换剂是含有若干活性基团的不溶性高分子物质通过在不溶性高分子物质(母体)上引入若干可解离基团 (活性基团)而制成。

按活性基团的性质不同,离子交换剂可以分为阳离子交换剂和阴离子交换剂由于酶分子具有两性性质,所以可 用阳离子交换剂,也可用阴离子交换剂进行酶的分离纯化 步骤:装柱,上柱,洗脱和收集,再生 亲和层析酶与底物,酶与竞争性抑制剂,酶与辅助因子,抗原与抗体,酶 RNA 与互补的 RNA 分子或片段,RNA 与互......RPOS1S2......DNA......RPOS1S2......DNA阻遏蛋白酶mRNA阻遏蛋白阻遏物补的 DNA 分子或片段等之间,都是具有专一而又可逆亲和力的生物分子对故此,亲和层析在酶的分离纯化中有重要 应用 亲和层系的方法:①分子对亲和层系②免疫亲和层系③共价亲和层系④疏水层析⑤金属离子亲和层系⑥燃料亲和层系⑦凝集素亲和层系 18. 酶分离纯化的方法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析出沉淀,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,通过调节 溶液的 pH,使酶或杂质沉淀析出,从而使酶与杂质分离③有机溶剂沉淀法 利用酶与其他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,使它与酶形成复合物而沉淀下来,从而使酶与杂质分离⑤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19. 双水相的形成 原因:将两种不同水溶性聚合物的水溶液混合时,当聚合物浓度达到一定值时,体系会自然地分成互不相容的两 相,构成双水相体系双水相体系的形成主要是由于聚合物的空间位阻作用,相互间无法渗透.而具有强烈的相分离 倾向,在一定条件下即可分为两相聚合物水溶液的疏水性差异是产生相分离的主要推动力 一个含有高水溶性的多聚物(如聚乙二醇)溶液与另一个高水溶性多聚物(如葡聚糖)的溶液混合,就可以得到依赖 于多聚物浓度的两相系统 水相系统同样可以用一种多聚物和一种盐(如磷酸钾)来组成 书:双水相萃取中使用的双水相一般由按一定百分比组成的互不相溶的盐溶液和高分子溶液或者两种互不相溶的 高分子溶液组成 优点:1.所需设备简单,仅需一个可使粗提液与两相系统充分混合及放置的贮罐和一个离心力不高的普通离心 机或使两相迅速分离的分离器2.操作方便、快速、条件温和3. 选择使用任何类型的相系统,都不要求特殊处理 就可与后续提纯步骤相衔接。

20. 非水酶学:酶在非水介质中的催化作用称为酶的非水相催化21. 金属离子置换修饰,作用,过程定义:把酶分子中的金属离子换成另一重金属离子,使酶的催化特性发生改变的修饰方法作用:①阐明金属离子对酶催化作用的影响 ②提高酶的催化效率 ③增强酶的稳定性 ④改变酶的动力学特性过程:①酶的分离纯化 ②出去原有的金属离子 (EDTA) ③加入置换离子22. 酶蛋白的抗原性是如何产生的?如何去除?产生:大多数酶是从微生物、植物或动物中获得的,对人体来说是一种外源蛋白质当酶蛋白进入人体后,往往 会成为一种抗原,刺激体内产生抗体当这种酶再次进入体内时,产生的抗体就可与作为抗原的酶特异性结 合,使酶失去其催化功能去除:抗体与抗原的特异性结合是由它们之间特定的分子结构引起的,通过酶分子修饰,使酶蛋白的结构发生改 变,可以大大降低甚至消除酶的抗原性,从而保持酶的催化功能23. 酶生物合成的模式 细胞在一定条件下培养生长, 其生长过程一般经历调整期、生长期、平衡期和衰退期等 4 个阶段①同步合成型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该类型酶的生物合成速度与细胞生长速度紧密联系, 又称为生长偶联型。

属于该合成型的酶,其生物合成伴随着细胞的生长而开始;在细胞进入旺盛生长期时,酶大量生成;当细胞生长 进入平衡期后,酶的合成随着停止大部分组成酶的生物合成属于同步合成型,有部分诱导酶也按照此种模式进行生物合成不受分解代谢。

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