《酶工程复习要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酶工程复习要点（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1、酶的催化作用特点：具有专一性，催化效率高和反应条件温和等显著特点。2、酶研究的两个方向：理论研究方向和应用研究方向。理论研究方向：酶的理化性质、催化性质、催化机制等。应用研究：促进了酶工程的形成。3、酶工程的定义：利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器，借助于酶的催化作用，通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。4、酶工程的应用范围：对生物资源中天然酶的开发和生产自然酶的分离纯化与鉴定技术酶的固定化技术酶反应器的研制与应用与其它生物技术领域的交叉与渗透。5、酶工程的组成：酶的发酵生产酶的分离纯化酶分子修饰酶和细胞固定化酶反应器和酶的应用等方面。6、酶工程的主要任务：通过预先设计，
2、经过人工操作控制而获得大量所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。8、酶的分类：第1类，氧化还原酶；第2类，转移酶；第3类，水解酶；第4类，裂合酶；第5类，异构酶；第6类，合成酶；第7类，核酸类酶。9、酶的作用机制：酶的催化机理可能与几种因素有关：酶与底物结合时，两者构象的改变使它们互相契合，底物分子适当地向酶分子活性中心靠近，并且趋向于酶的催化部位，使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高，并使底物分子发生扭曲，易于断裂。在另一些情况中，可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高，如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物共价的ES中间物，这种ES中间物又可迅速地分解成产物，又如
3、酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。10、酶的催化能力：酶仅能改变化学反应的速度，并不不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢，当有蛋白酶存在时，这个反应则进行得十分迅速，可降低反应的活化能。在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”，在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能，使这些分子进入“过渡态”，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质产物（P）。即S变为P。这些具有较高能量，处于活化态的分子称为活化分子，反应物中
4、这种活化分子愈多，反应速率就越快。活化能的定义是在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能，单位是焦耳/摩尔。11、酶的专一性：酶的专一性是指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的反应。 如果没有酶的专一性，在细胞中有秩序的物质代谢将不复存在，而且酶的应用将如同其他非酶催化剂那样受到局限。 酶的专一性可以分为两类：绝对专一性：一种酶只能催化一种物质进行一种反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。相对专一性：一种酶能够催化一类结构相似的物质进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。12、酶的专一性确定过程：首先要选择一种该酶可催化的物质作为该酶的作用底物，通过实验确定
5、其最适PH、温度等反应条件，其次是实验底物浓度对反应速度的影响，确定其米氏常数Km，然后用其他有可能是该酶作用底物的物质，在相同条件下逐个进行实验，有时要在不同条件下逐个试验，观察是否有催化反应发生，从而确定该酶是属于绝对专一性还是相对专一性，可作用于一类物质，可以选择几种有代表性的底物，求出各自的值，在某些情况下，不同底物有不同的最适PH值，而PH对Km有一定的影响，此时必须作出不同底物各自的PH曲线。然后再在各自的最适PH值条件下进行试验，以确定各底物相对应的Km值，在进行酶的专一性试验时，所使用的酶和各种底物都要尽可能地纯。对于有对称碳原子的物质，应分别对不同的光学异构进行试验。13、酶
6、活力是酶的数量的量度指标，酶的比活力是酶纯度的量度指标，酶转换数是酶催化效率的量度指标，而酶结合效率是酶被固定比例的量度指标。14、固定化酶活性损失的原因：酶本身失活、没从载体上脱落或载体破碎或溶解。15、酶活的可调节性：酶活性调解的几种方式：酶浓度的调节激素调节共价修饰调节限制性蛋白水解抑制剂调节反馈调节金属离子和其它小分子调节。16、几种调节机理：别构效应的调控可逆共价修饰调控酶原的激活激促蛋白质或抑制蛋白质的调控。17、酶活力单位：每一min催化1mol的底物转化为产物的酶量定义为一个活力单位。18、酶的比活力：是指在特定条件下，每1mg酶蛋白所具有的酶活力单位数，即酶比活力=酶活力/m
7、g酶蛋白。19、酶与抑制剂结合后如果Km值增加，则该抑制属于竞争性抑制，Km不变，抑制属于非竞争性抑制。Km减小，抑制属于反竞争性抑制。20、酶的生产菌种要求：酶的产量高。酶的性质应符合使用要求，而且最好是胞外酶生产菌；酶的产量高发酵周期短，培养条件易控制。；菌种产酶性能稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体；酶产物易分离纯化，回收率高；不是致病菌，在系统发育上，最好与病原体无关，不产毒素。21、终止酶反应的方法有：反应时间一到，立即取出适量的反应液，置于沸水裕中，加热使酶失活立即加入适宜的酶变性剂，使酶失活加入酸或钾溶液，使反应的PH值迅速远离酶催化反应的最适PH，从而终止反应。将取出的反应液立
8、即置于冰粒堆中，或冰盐溶液中，使反应液的温度迅速降低至10摄氏度以下等等。22、维持酶的稳定化的作用力：金属离子、底物、辅因子和其他低相对分子质量配体的结合作用盐桥和氢键二硫键对氧化修饰敏感的氨基酸含量较低氨基酸残基的坚实装配疏水相互作用。蛋白质蛋白质和蛋白质脂的作用。23、稳定天然酶的方法：固定化非共价修饰化学修饰蛋白质工程。24、酶生物合成的基本过程：RNA的生物合成；翻译；肽链合成的起始；肽链的延长；肽链合成额终止：随着肽链的延伸，mRNA与70s核糖体不断地作相対移动，当mRNA分子中的终止密码子（UAA,UAG,UGA）移动到核糖体的A位时，没有相应的氨酰-tRNA进入，此时释放因子
9、（Release Factor）进入A位，并与终止密码子结合。据研究表明，释放因子有两种，其中RF-1可与UAA和UAG结合，而RF-2可与UAA和UGA结合。在释放因子进入A位后，已合成的完整肽链从P位转移到A位时，被释放出来，随之70s核糖体解离成为30s亚基和50s亚基，可重新用于下一次肽链的合成。新合成的肽链释放出来后，还需经过加工才能形成完整空间结构的酶或蛋白质。加工过程首先经过脱肽甲酰酶的作用，使甲酰甲硫氨酸残基上的甲酰基除去。有时还需要在氨肽酶的作用下从肽链的N-末端切除一个或数个氨基酸残基，然后自动折叠盘曲成完整的空间结构。25、酶生物合成的调节：转录水平的调节控制，又称为基因
10、的调节控制，这种控制理论最早是由雅各和莫诺德于1960年提出的操纵子学说来阐明的，基因对酶生物合成的调节控制有3种模式。即分解代谢物阻遏作用，酶合成的诱导作用以及酶合成的反馈阻遏作用。操纵子学说认为DNA分子中的酶生物合成有关基因有四种，即操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因，它们共同作用只能执行一个基因功能。26、酶的合成类型：酶的生物合成模式分为4种：同步合成型：E合成与细胞合成生长同步。当细胞进入对数生长期，酶大量产生，细胞进入平衡期酶合成停止，其生物合成可被诱导，不受分解代谢产物和尾产物阻遏，对应的mRNA不稳定。延续合成型：酶合成伴随着细胞生长开始，但在细胞进入平衡期后，酶还可延续
11、合成较长的一段时间。可诱导，不受尾产物阻遏和降解代谢产物阻遏，其对应的mRNA相对稳定。中期合成型：酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，而进入细胞平衡期之后合成终止。受尾产物阻遏，其对应的mRNA不稳定。滞后合成型：只有当细胞生长进入平衡期后酶才开始大量积累，可能受分解代谢产物阻遏，阻遏解除后，酶合成开始，其对应的mRNA稳定性高。27、最理想的合成模型是延续合成型：属于该类的酶可以使组成酶也可以是诱导酶。28、提高酶产量的措施：添加诱导物控制阻遏物浓度添加表面活性剂添加产酶促进剂其他条件的控制，如菌体浓度，基质浓度，二氧化碳等。29、酶（蛋白质）的分离纯化步骤：材料的预处理及细胞破碎：将酶从
12、组织或细胞中释放出来并保持原来的天然状态，不丧失活性。蛋白质的抽提：通常选择适当的缓冲液溶剂把蛋白质抽提出来。蛋白质粗制品的获得：选用适当的方法将所要的蛋白质以其他杂蛋白分离开来。样品的进一步纯化：所得的蛋白质一般含有其他杂蛋白质，需进一步分离提纯才能得到有一定纯度的样品。将酶从细胞或培养基中提出，在与杂质分开，而获得与使用目的要求相适应的有一定纯度的酶产品的过程。30、酶分离纯化的原则（思路）：原料来源方便，成本低，酶含量及比活力高，可容性和稳定性好。了解酶生物合成的基因分子学背景。三八加工条件尽可能温和，减少破坏天然构象而导致失活。提供有利于酶活保持的最适溶液环境。建立灵敏、特异、精确的检
13、测手段，有效评估纯化过程。选择恰当的纯化策略。31、酶固定化的四种方法：包埋法吸附法交联法共价偶联法。32、固定化酶的优点：极易将固定化酶与底物、产物分开可长时间进行反应可提高酶的稳定性酶反应过程能严格控制产物溶液中无酶残留，产物易提取适合于多酶反应可增加产物收率，提高产物质量酶的使用效率高，成本低。33、固定化酶的缺点：固定化时酶活力有损失只是用于可溶性底物，而且较适用于小分子底物不像完整细胞能进行多酶序列反应，特别是需要辅因子的反应对胞内酶生产较麻烦。34、固定化后酶活力变化的可能原因：酶分子空间构象有所变化，甚至影响活性中心的氨基酸；酶分子空间自由度（空间位阻）受到限制，影响活性中心对底
14、物的定位作用；骨扩散阻力使底物分子与活性中心的接近受阻；包埋时酶被高分子物质半透膜包围，大分子底物不能透过膜与酶接近。35、固定化后对酶稳定性的影响：热稳定性提高对各种有机试剂及酶抑制剂的稳定性提高对PH稳定性、对蛋白酶稳定性、贮存稳定性和操作稳定性提高。36、固定化后提高稳定性的原因：固定化后酶分子与载体多点连接，可防止酶分子伸展变形。酶的活力缓慢释放抑制酶的自降解。37、固定化酶的最适温度的变化：最适温度升高，这是个有利的结果。38、固定化后最适PH和米氏常数也会变化。39、评价酶固定化的指标：固定化酶的比活操作半衰期酶结合效率固定化指标酶活力回收率相对酶活力40、酶的化学修饰就是对酶在分
15、子水平上用化学方法进行改造，即在体外将酶分子通过人工方法与一些化学基团，特别是具有生物相容性的大分子进行共价连接，从而改变酶分子的酶学性质的技术。 其目的在于提高酶的稳定性，对于医学上的治疗用酶，还有一个目的就是要降低或消除酶分子的免疫原性，在基础酶学研究中，化学修饰也是研究酶的活性中心性质的重要手段。41、酶化学修饰的机理：影响蛋白质化学修饰反应进程的因素主要有两个：一是蛋白质功能基团的反应性，二是修饰剂的反应性。（1）影响酶蛋白功能基反应性的因素：A、微区的极性对整个反应速度的影响还与反应的类型有密切的关系。B、氢键效应维持其稳定性，也是使PK发生改变的一个因素。C、静电效应影响蛋白质中可电离氨基酸侧链的PK值的重要因素。D、位阻效应的空间障碍影响反应基团性质。（2）修饰剂反应性的决定因素：A、选择吸附能使修饰过程的速度加强了。B、静电相互作用可使修饰剂向多功能部位中的一个残基定位，或向双功能基的一侧定位。C、位阻因素可能阻止修饰剂与功能基的正常反应。D、催化因素也可以增加其稳定性。42、修饰酶的特性：热稳定性提高。抗各类失活因子能力提高；抗原性消除。体内半衰期延长最适PH改变酶学性质变化对组织分布能力改变。43、简述修饰酶热稳定性提高的原因：由于修饰剂共 价连接于酶分子后，使酶的天然构象产生一定的“刚性”，不易伸展失活，并减少了酶分子内部基团的热振动，从而增加了热稳定
