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1、六、简答题2、酶工程作为生物催化剂应用于工业生产有什么优点和缺陷？答：优点：催化效率高；专一性强；催化条件温和，无毒无害；起源广泛，导致酶制剂工业的发生、发展。缺陷：稳定性差；一次性使用；不易与产物分离；具备抗原性导致酶固定化技术、酶分子修饰技术的发展。3、酶活力测定需注意哪些问题？答：（1）测定的酶反应速度必须是初速度：一般指底物消耗量在5%以内或是食物形成占总 产量的15%一下时的速度，只有初速度才与底物浓度成正比;(2)反应必然在酶最适合的反应条件下进行； （3）用反应速度对酶速度作图应将是一条通过原点的直线； （4）底物浓度，辅助因子浓度必然不小于酶浓度； （5）测酶活力所用试剂中不应
2、含有酶的抑制剂，激活剂。4、 简述酶提取的措施与过程。答:1）措施：a 盐溶解提取 b 酸溶液提取 c 碱溶液提取 d 有机溶液提取。 2）过程：材料预处理，细胞破碎和酶的抽取。5、引起酶反应器生产能力下降的重要原因？选择酶反应器时需要考虑哪些问题？答：1)酶反应器生产能力下降重要原因是固定化酶活力的下降提早。原因：a 酶自身失活 b 酶从载体脱落 c 载体被破坏或溶解 d 底物和产物的稳定性及酶的抑制作用，只能缩短酶反应时间，提升酶浓度，变化反应条件 e 酶反应器被微生物污染，产生蛋白酶，可用药物控制，提升反应温度，底物溶液彻底灭菌 f 传热传质等混合平衡问题在反应器内设计配备均质设施；2）
3、选择酶反应器时须考虑的问题：a 固定化酶的形状：颗粒状粉末状，片状，膜状，纤维状等 b 底物的物理性质：小分子，可溶解适合于填充床，搅拌式，流化床式，模型等。大分子，不溶性，粘性，不适合填充体，模型。c 酶反应的力学特性：有底物抑制反应，搅拌式，流化床，个别模型不适合填充床。有产物抑制的反应：适合于填充床，模型，流化床，不适合于循环反应器的产物回流装置 d 固定化酶的稳定性：影响大，机械搅拌罐式最明显，其次流化床 e 操作要求反应器费用：搅拌罐型优势大，结构简单，易操作控制造价成本低。6、有机相中酶形式的选择有哪些？答：（1）酶粉：比表面积增大，与底物接触面大在水含量不变时，酶量有最佳值；（2
4、）化学修饰酶：增加酶表面的疏水性，导致酶在有机介质中溶解性增强；（3）固定化酶：反抗有机介质变性的能力增强；随载体与酶形成共价键数量增加抗性增强；载体变化酶微环境的底物和产物的局部浓度；载体影响酶分子上的结合水。7、酶工程的研究内容重要是什么？答：1）酶的产生与制备：产酶菌株工艺条件提纯条件。制取高活性、高纯度纯品分离措施是核心。2）酶的固定化及酶分子修饰技术，是当代酶工程的里程碑。3）酶反应器及酶的应用。4）转移酶、抗体酶、人工酶、模拟酶。5）酶传感器。8、在酶的发酵生产过程中，提升酶产量的措施有哪些？答：1）选育优良的产酶细胞；2）确保发酵工艺条件并依照需要及变化情况及时调整；3）增加诱导
5、物；4）控制阻遏物浓度；5）添加表面活性剂和其他产酶促进剂。9、依照酶的特性在酶分离纯化时需注意什么问题？答：1）要注意预防酶的变性失活。a.大多数酶pH小于0.5或不小于9的条件下才稳定；b.大多数情况下应当在低温下操作；c.酶溶液易形成泡沫而使酶变性，应预防泡沫形成；d.金属引起酶变性；e.谨慎选用溶剂；f.预防微生物污染以及蛋白质酶作用。2）在符合质量要求前提下，尽也许选择步骤简单，收率高，成本低的措施。3）酶具备催化活性，或以每一步操作可通过酶活力测定跟踪酶变化的来龙去脉，为选择适当措施和条件提供依照。4）在确保酶活力的条件下，可使用多个有效措施进行纯化。10、什么是蛋白质的稳定性，蛋
6、白质稳定性的分子原因是什么？答：蛋白质的稳定性：蛋白质抵抗各种原因的影响，保持其生物活力的能力。蛋白质稳定性的分子原因是：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；蛋白质蛋白质和蛋白质脂的作用；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。11、影响固定化酶性质的原因有哪些？答：1）酶自身；2）分派效应；3）空间障碍效应；4）扩散效应；5）载体带负电荷，pH向碱性方向，反之，向酸性方向。12、酶化学修饰后热稳定性、体内半衰期和抗原性怎样变化？答：1）大多数酶修饰后热稳定性升高，但PEG修饰后酶热稳定性没明显变化。酶构象刚性增强，酶分子内
7、部热振动减少。2）体内半衰期延长。3）抗蛋白酶、抗抑制剂、抗失活因子能力增强，特定修饰剂能够在消除抗原性上效果明显。蛋白水解酶的切点某些氨基酸残基组成抗原决定簇，通过修饰破坏了抗原决定簇的结构。大分子修饰剂遮盖抗原决定簇，也妨碍抗原、抗体产生结合。13、试述酶在制备光学活性物质过程中的应用。答：1）不对称合成法；2）酶是手性物质，能够成为手性催化剂；3）外消旋体拆分；4）生物拆分与非生物拆分；5）非生物法中动力学拆分三种途径之一为酶催化，生物拆分利用一个酶或一系列酶反应。14、试比较可逆抑制与不可逆抑制的不一样点。答：1）可逆抑制与酶必须集团共价键结合，不可逆抑制与酶以非共价键结合。2）可逆抑
8、制能用物理措施除去，不可逆抑制不能够。3）可逆抑制分竞争性、非竞争性、反竞争性等；不可逆抑制分专一性与非专一性。4）可逆抑制以平衡常数衡量；不可逆抑制以速度常数衡量。15、与游离酶相比，固定化酶优点和缺陷有哪些？答：优点；易将固定化酶和底物、产物分开，产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；能够在较长时间内连续使用；反应过程能够严格控制，有利于工艺自动化；提升了酶的稳定性；较能适应于多酶反应；酶的使用效率高，增加产物收率高，成本减少。缺陷：固定化时酶的活力有损失；比较适应于水溶性底物；与完整的细胞相比，不适于多酶反应，尤其是需要辅助因子的反应；加生产成本，工厂初始投资大。16、为何酶制剂的生产
9、重要以微生物为材料？答：1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样；2）微生物生长繁殖快，酶易提取，尤其是胞外酶；3）微生物易得，微生物培养措施简单，生长周期短。17、按照老式观念，有机溶剂是酶的变性剂，酶为何能够在有机溶剂中催化反应？答：1）酶不溶于疏水性有机溶剂，它在含微量水的有机溶剂中以悬浮状态起催化作用；2）条件适合时，在有机相中酶能够保持其整体结构的完整性，有机溶剂中酶的结构最少是酶活性部位的结构与水溶液中酶的结构是相同的；3）酶蛋白能够在有机溶剂中保持其三级结构和活性中心的完整；4）只要条件适宜，酶能够在非生物体系的疏水介质中催化天然或非天然的疏水性底物和产物的转化，酶不但
10、能够在水与有机溶剂互溶体系，也能够在水与有机溶剂组成的双液相体系，甚至在仅含微量水或几乎无水的有机溶剂中体现出催化活性。18、酶蛋白侧链有哪些功效基团可被化学修饰？答：1）巯基和甲硫氨酸的甲硫基；2）氨基（赖氨酸）与羧基；3）组氨酸的咪唑基、精氨酸的胍基；4）酪氨酸的酚羟基，苏氨酸和丝氨酸残基的羟基；5）色氨酸吲哚基。19、简述我国酶制剂应用方面的现实状况。答：1）品种少，产品成果不合理：淀粉酶、蛋白酶、糖化酶总产量占97%，单一的品种限制发展。2）产品技术含量不高，生产效益低、产量低、质量差：我国酶制剂销售额只占世界的4%；液体酶发展较快，但颗粒酶与国际标准相差较远。3）研发能力差，新产品开
11、发慢，经费有限。20、对酶进行化学修饰时，应考虑哪些原因？答：1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的情况，侧链基团的性质及反应性；2）修饰反应的条件，包括pH与离子强度，修饰反应时间和温度，反应体系中酶与修饰剂的百分比等。21、列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功效团。答：1）酶蛋白端的氨基或赖氨酸的氨基；2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的羧基或谷氨酸的羧基；3）半胱氨酸的巯基，色氨酸上的吲哚基；4）丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸、上的羟基；5）苯丙氨酸和酪氨酸上的苯环，组氨酸上的咪唑基。22、在生产实践中，对产酶菌有何要求？答：一般必须符合下列条件：1）不应当是致病菌，在
12、系统发育上最佳是与病原无关；2）能够利用便宜原料，发酵周期短，产酶量高；3）菌种不易变异退化，不易感染噬菌体；4）最佳选用产胞外酶菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高；5）在食品和医药工业上应用，安全问题更显得重要。23、辅酶固定化的意义及措施是什么？答：大多数有机辅因子不能自行再生，其结构往往发生变化，因此，它们在继续使用之前必须进行回收和再生。 因为辅基与酶蛋白的结合比较牢靠，一般能够用超滤膜截留等物理措施进行回收。 而对于辅酶来说，直接用超滤膜截留并不理想，因为辅酶分子一般较小，所用的超滤膜必须是十分致密，才能制止酶能在酶反应系统中有效参加反应，必须考虑酶的固定化。24、为何酶在有机溶剂中
13、的稳定性比在水中稳定的多？答：Kilbanov和Volkin以为有机溶剂中酶的稳定性比水溶液中高的原因是因为有机溶剂中缺乏使酶失活的水分子。七、问答题1、利用微生物生产酶制剂的优点是什么？对产酶菌种的要求是什么？答：优点：1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变、可变。2）微生物繁殖速度快，生产周期短，生产能力强，产酶量高。3）易分离提取，尤其是胞外酶。4）原料起源广泛，价格便宜，生产成本低。5）轻易实现大规模机械化，自动化连续化工生产。6）可利用生物工程新技术，选育新菌种，提升产酶量，增加酶种。 要求：1）不是致病菌，在系统发育上，最佳与病原体无关。在食品与医药方面注意安全性。2）能够利用便
14、宜原料，发酵周期短，产酶量子。3）菌种遗传性要稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体，确保生产的稳定重要性。4）最佳选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离，回收率高。2、酶分子修饰的原因、目标和基本原理是什么？重要的修饰措施是什么？答：原因：（1）活力问题：酶目前起源是生物材料，生物技术和产量有限，活力不高。(2)稳定性问题：酶是蛋白质，一般不稳定，使酶制剂的生产，保存反应有很大不便和问题（3）具备抗原性：酶是高分子蛋白质，作为药物使用，在生物体中有抗原反应及被抗体代谢失效的危险。（4）反应控制问题：实际反应中pH、温度等多个原因不易达成保持酶的最适合条件。目标：提升酶活力；增强酶的稳定性；减少或是消
15、除酶的抗原性，总之能够大大改进天然酶的不足之处，使其更适合于工业生产的应用要求。基本作用原理；通过度子修饰，可使酶的空间构象发生某些变化，更利于活性中心与底物结合，并形成准确的催化部位，从而使酶活力提升。通过度子修饰，可在酶的外围形成保护层，起到保护作用，起到保护酶的天然空间构想作用，以免受到其他原因的影响，从而增加酶的稳定性，延长半衰期。通过度子修饰，使酶分子变小或是酶结构产生变化，不能与抗体结合，就能减少甚至消除其抗原性。修饰措施：金属离子置换修饰；大分子结合修饰；肽链有限水解修饰；酶蛋白侧链基因修饰；分子内交联修饰；氨基酸的置换修饰。3、依照所学知识设计利用酶法生产果葡糖浆的工艺流程，要求写出核心酶。果糖42%答： 葡萄糖55%淀粉 果葡糖浆糖化液液化液 A B C
