酶工程與發(fā)酵工程-復(fù)習(xí)

1、一、名詞解釋1、酶工程：是利用酶的催化作用進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術(shù)，是將酶學(xué)理論與化工技術(shù)結(jié)合而形成的新技術(shù)，是借助工程學(xué)手段利用酶或細胞、細胞器的特定功能提供產(chǎn)品的一門科學(xué)。2、固定化酶：通過物理或化學(xué)的方法，將酶束縛于水不溶載體上，或?qū)⒚甘`于一定的空間內(nèi)，限制酶分子的自由流動，但能使酶發(fā)揮催化作用，反應(yīng)后的酶可以回收重復(fù)使用。3、固定化細胞：就是被限制自由移動的細胞，即細胞受到物理化學(xué)等因素約束或限制在一定的空間界限內(nèi)，但細胞仍保留催化活性并具有能被反復(fù)或連續(xù)使用的活力。4、鹽溶與鹽析：大多數(shù)蛋白類酶都溶于水，而且在低濃度的鹽存在的條件下，酶的溶解度隨鹽濃度的升高而增加，這稱為鹽溶現(xiàn)象。在鹽濃

2、度達到某一界限后，酶的溶解度隨鹽濃度升高而降低，這稱為鹽析現(xiàn)象。5、產(chǎn)酶動力學(xué)：主要研究發(fā)酵過程中細胞產(chǎn)酶速率以及各種因素對產(chǎn)酶速率的影響規(guī)律，產(chǎn)酶動力學(xué)可以從整個發(fā)酵系統(tǒng)著眼，研究群體細胞的產(chǎn)酶速率以及其影響因素，稱為宏觀產(chǎn)酶動力學(xué)，也可以從細胞內(nèi)部著眼，研究細胞中酶合成速率及其影響因素，謂之微觀產(chǎn)酶動力學(xué)。6、交聯(lián)法：就是用雙功能或多功能試劑使酶與酶或微生物與微生物細胞之間交聯(lián)的固定化方法。7、別構(gòu)酶：調(diào)節(jié)物與酶分子的調(diào)節(jié)中心結(jié)合后，引起酶分子的構(gòu)象發(fā)生變化，從而改變催化中心對底物的親和力，這種影響被稱為別構(gòu)效應(yīng)，具有別構(gòu)效應(yīng)的酶叫別構(gòu)酶。8、誘導(dǎo)酶：有些酶在通常的情況下不合成或很少合成，

3、當加入誘導(dǎo)物后就會大量合成，這樣的酶叫誘導(dǎo)酶。9、酶生物合成中的轉(zhuǎn)錄與翻譯：酶合成中的轉(zhuǎn)錄是指以核苷三磷酸為底物，以DNA鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。酶合成中的翻譯是指以氨基酸為底物，以mRNA為模板，在酶和輔助因子的共同作用下合成蛋白質(zhì)的多肽鏈。10、反相膠團：是由兩性化合物在占優(yōu)勢的有機相中形成的結(jié)構(gòu)有序的多分子聚集體。反相膠團不僅可以保護酶，還能提高酶活力，改變酶的專一性。11、酶的失活：酶的失活則是指酶的自身活性受損（包括輔酶、金屬離子受損），失去了與底物結(jié)合的能力。12、酶的變性：酶的變性是指酶分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵、二硫鍵及范德華力被破壞，酶的空間結(jié)構(gòu)也受到破壞，原來

4、有序、完整的結(jié)構(gòu)變成了無序，松散的結(jié)構(gòu)，失去了原有的生理功能。13、誘導(dǎo)與阻遏：酶合成的誘導(dǎo)是指加入某種物質(zhì)使酶的合成開始或加速進行的過程；酶合成的阻遏作用則是指加入某種物質(zhì)使酶的合成中止或減緩進行的過程。這些物質(zhì)分別稱為誘導(dǎo)物及阻遏物。14、酶活力單位定義：1961年，國際酶委會規(guī)定的酶活力單位為：在特定的條件下（25oC，pH及底物濃度為最適宜） 每分鐘催化1 mmol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為一個國際單位，即1IU。15、酶的比活力：是指每毫克酶蛋白所含酶活力的單位數(shù)，用U·mg-1蛋白表示。是酶制劑的一個純度指標，對同一種酶來說，比活力愈高，表明酶純度愈高。16、富集培養(yǎng)：通過

5、采用選擇性培養(yǎng)基，使目的微生物大量繁殖，而其他微生物的生長被抑制，從而便于目的微生物的分離。17、生長因子：凡是微生物生長不可缺少的微量有機物質(zhì)，如氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等均稱為生長因子。18、酶的化學(xué)修飾：是指用化學(xué)手段將某些原子或化學(xué)基團結(jié)合到酶分子上，或?qū)⒚阜肿又心郴鶊F改變，從而達到改變酶的催化性質(zhì)及一些生理生化性質(zhì)的目的。19、DNA改組：DNA改組又稱為有性PCR：是將一組密切相關(guān)的序列（進化上相關(guān)的DNA序列或曾篩選出的性能改進的突變序列）片段化，再通過重組創(chuàng)造新基因的方法。 二、簡答題1、試述誘導(dǎo)契合學(xué)說和中間產(chǎn)物學(xué)說答：誘導(dǎo)契合學(xué)說為，酶的活性中心在結(jié)構(gòu)上具柔性，底物接近活

6、性中心時，可誘導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，同時底物構(gòu)象也發(fā)生變化。這樣就使酶活性中心有關(guān)基因正確排列和定向，使酶與底物完全契合而結(jié)合成中間產(chǎn)物并引起底物發(fā)生反應(yīng)。中間產(chǎn)物學(xué)說即酶一般是通過其活性中心先與底物結(jié)合形成一個中間復(fù)合物，然后在分解成產(chǎn)物，并釋放出酶 S + E ES P + E底物 酶 中間產(chǎn)物 產(chǎn)物2、什么是米氏常數(shù)？在酶學(xué)研究中有何意義？ 答：米氏常數(shù)即Km值。就是當酶促反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度。在酶學(xué)研究中的意義是：1）Km值是酶的特征常數(shù)之一，它一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶的濃度無關(guān)，不同酶的Km值不同。2）如果一個酶有幾種底物時，則對每一種底物，各有一個特定的Tm

7、值，其中Km值最小的底物被稱為該酶的最適底物或天然底物。Km值隨不同底物而異的特性有助于判斷酶的專一性，并有助于研究酶的活性中心。3）Km值可以近似地表示酶對底物親和力的大小，Km值越小，說明達到最大反應(yīng)速度一半時所需底物的濃度越小，則酶對底物的親和力就越大，反之亦然。顯然，最適底物或天然底物與酶的親和力最大。4）Km值測出后，可利用米氏方程求出任意底物濃度時的反應(yīng)速度，或任何反應(yīng)速度下的底物濃度。5）Km值還受介質(zhì)pH值及溫度等實驗條件的影響。因此，Km值作為常數(shù)只是對一定的底物、一定的pH值機一定的溫度條件而言。3、簡述酶的基本特征，蛋白類酶的分類方法及酶的活性中心。生物催化劑又包括哪些？

8、 答：酶的基本特征：具有高效性、專一性強、作用條件溫和和受調(diào)控等催化特點。 按照酶催化作用的類型，將蛋白酶類分為六大類，氧化還原酶，轉(zhuǎn)移酶，水解酶裂合酶，異構(gòu)酶，合成酶。酶的活性中心指必需基團在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。構(gòu)成酶活性中心的必需基團有結(jié)合基團和催化基團。生物催化劑是生物反應(yīng)過程中起催化作用的游離細胞、游離酶、 固定化細胞或固定化酶的總稱。4、酶的生產(chǎn)合成調(diào)節(jié)理論，包括操縱子，誘導(dǎo)作用，阻遏作用答：1）操縱子在原核基因組中，是由幾個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)組成的一個基因表達的協(xié)同單位。結(jié)構(gòu)基因是決定某一

9、多肽的DNA模板，可根據(jù)其上的堿基順序轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的RNA，然后再可通過核糖體轉(zhuǎn)譯出相應(yīng)的酶； 啟動子：能被依賴于DNA的RNA聚合酶所識別的堿基順序，是RNA聚合酶的結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點 ；操縱基因：位于啟動基因和結(jié)構(gòu)基因之間的一段堿基順序，是阻遏蛋白的結(jié)合位點，能通過與阻遏物相結(jié)合來決定結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄是否能進行； 調(diào)節(jié)基因：用于編碼組成型調(diào)節(jié)蛋白的基因，一般遠離操縱子，但在原核生物中，可以位于操縱子旁邊,編碼調(diào)節(jié)蛋白。2）酶合成調(diào)節(jié)的類型：誘導(dǎo)和阻遏誘導(dǎo)：凡能促進酶生物合成的現(xiàn)象。 阻遏：凡能阻礙酶生物合成的現(xiàn)象。酶合成的誘導(dǎo)組成酶（固有酶）：不依賴底物

10、或底物結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶。如：EMP途徑的一些酶。誘導(dǎo)酶：依賴于底物或底物結(jié)構(gòu)類似物的存在而合成的酶。如：乳糖酶。誘導(dǎo)物：促進誘導(dǎo)酶產(chǎn)生的物質(zhì)。底物或結(jié)構(gòu)類似物，如：如-半乳糖苷酶的作用底物乳糖及其底物類似物異丙基-D-硫代半乳糖苷誘導(dǎo)-半乳糖苷酶的生物合成。酶生物合成的誘導(dǎo)作用： 加入某些物質(zhì)使酶的生物合成開始或加速進行的現(xiàn)象。 阻遏分解代謝物阻遏：當微生物在含有兩種能夠分解底物的培養(yǎng)基中生長時，利用快的那種分解底物會阻遏利用慢的底物的有關(guān)酶的合成的現(xiàn)象。反饋阻遏：也稱末端產(chǎn)物阻遏，催化作用的產(chǎn)物或代謝途徑的末端產(chǎn)物使酶的生物合成受阻的現(xiàn)象。5、酶生物合成的模式及

11、特點 答：同步合成型：是酶的生物合成與細胞生長同步進行的一種酶生物合成模式，該類酶的生物合成可以由其誘導(dǎo)物誘導(dǎo)生成，但是不受分解代謝物的阻遏作用，也不受產(chǎn)物的反阻遏作用。 延續(xù)合成型：是酶的生物合成在細胞的生長階段開始，在細胞生長進入平衡期后酶還可以延續(xù)合成一段較長時間的一種生物合成模式，該類酶的生物合成可以由其誘導(dǎo)物誘導(dǎo)生成，一般不受分解代謝物的阻遏作用，該類酶在細胞生長達到平衡期后，仍然可以延續(xù)合成，說明這些酶所對應(yīng)的mRNA相當穩(wěn)定，在平衡期以后的相當長的一段時間內(nèi)仍可以通過翻譯而合成其所對應(yīng)的酶 。中期合成型：在細胞生長一段時間后才開始，而在細胞進入平衡期

12、以后，酶的生物合成也隨之停止。該類酶的生物合成受到產(chǎn)物的反阻遏作用或分解代謝物的阻遏作用，而酶所對應(yīng)的mRNA的穩(wěn)定性較差。滯后合成型；是在細胞生長一段時間或者進入平衡期后才開始生物合成并大量積累，該類酶所對應(yīng)的mRNA穩(wěn)定性好，可以在細胞生長進入平衡期后相當長一段時間內(nèi)，繼續(xù)進行酶的生物合成。6、簡述培養(yǎng)基的定義、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶培養(yǎng)基的主要組分及其作用。答：培養(yǎng)基是發(fā)酵過程或動植物細胞大量培養(yǎng)中供微生物或動、植物細胞的生長、繁殖或積累代謝產(chǎn)物，以合成生物化工產(chǎn)品所必需的營養(yǎng)基質(zhì)。培養(yǎng)基的主要組成包括：碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。碳源是指能夠為細胞提供碳素化合物的營養(yǎng)物質(zhì)。在一般情況下，碳

13、源也是為細胞提供能量的能源。碳是構(gòu)成細胞的主要元素之一，也是所有酶的重要組成元素。所以碳源是酶的生物合成法生產(chǎn)中必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。氮源是指能向細胞提供氮元素的營養(yǎng)物質(zhì)。氮元素是各種細胞中蛋白質(zhì)。核酸等組分的重要組成元素之一，也是各種酶分子的組成元素。氮源是細胞生長、繁殖和酶的生產(chǎn)的必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)。 無機鹽的主要作用是提供細胞生命活動所必不可缺的各種無機元素，并對細胞內(nèi)外的PH、氧化還原電位和滲透壓起調(diào)節(jié)作用。生長素是指細胞生長繁殖所必需的微量有機化合物。主要包括各種氨基酸、嘌呤、嘧啶、維生素等。氨基酸是蛋白質(zhì)的組分；嘌呤和嘧啶是核酸和某些輔助酶或輔基的組分；維生素主要是起輔酶作

14、用。7、簡述微生物發(fā)酵過程中工藝條件的限制性。答：微生物發(fā)酵產(chǎn)酶的過程中，必須根據(jù)需要和變化情況，適時進行pH、溫度、溶解氧等發(fā)酵工藝條件的控制。 （1）pH的調(diào)節(jié)控制：培養(yǎng)基的pH與細胞的生長繁殖以及發(fā)酵產(chǎn)酶關(guān)系密切，不同的細胞，其生長繁殖的最適pH有所不同，細胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適pH與生長最適PH也往往有所不同，所以必須根據(jù)不同的細胞特性和發(fā)酵的不同階段進行pH的控制。有些細胞可以同時生產(chǎn)若干種酶，在生產(chǎn)過程中，通過控制培養(yǎng)基的pH，往往可以改變各種酶之間的產(chǎn)量比例。隨著細胞的生長繁殖和新陳代謝產(chǎn)物的積累，培養(yǎng)基的pH往往會發(fā)生變化。調(diào)節(jié)pH的方法可以通過改變培養(yǎng)基的組分或其比例；也

15、可以使用緩沖液來穩(wěn)定pH；或者在必要時通過流加適宜的酸、堿溶液的方法，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH，以滿足細胞生長和產(chǎn)酶的要求。（2）溫度的調(diào)節(jié)控制：細胞的生長繁殖和發(fā)酵產(chǎn)酶需要一定的溫度條件，不同的細胞有各自不同的最適生長溫度。有些細胞發(fā)酵產(chǎn)酶的最適溫度與細胞生長的最適溫度有所不同，而且往往低于最適生長溫度。要在不同的發(fā)酵階段控制不同的溫度。即在細胞生長階段控制在細胞生長的最適溫度范圍，而在產(chǎn)酶階段，控制在產(chǎn)酶最適溫度。在細胞生長和發(fā)酵產(chǎn)酶過程中，由于細胞的新陳代謝作用，會不斷放出熱量，使培養(yǎng)基的溫度升高，同時，由于熱量的不斷擴散，會使培養(yǎng)基的溫度不斷降低。兩者綜合結(jié)果，決定了培養(yǎng)基的溫度。由于在細胞生

16、長和產(chǎn)酶的不同階段，細胞新陳代謝放出的熱量有較大的差別，散失的熱量又受到環(huán)境溫度等因素的影響，使培養(yǎng)基的溫度發(fā)生明顯的變化。為此必須經(jīng)常及時地對溫度進行調(diào)節(jié)控制，使培養(yǎng)基的溫度維持在適宜的范圍內(nèi)。溫度的調(diào)節(jié)一般采用熱水升溫、冷水降溫的方法。為了及時地進行溫度的調(diào)節(jié)控制，在發(fā)酵罐或者其他的生物反應(yīng)器中，均應(yīng)設(shè)計有足夠傳熱面積的熱交換裝置，如排管、蛇管、夾套、噴淋管等，并且隨時備有冷水和熱水以滿足溫度調(diào)控的需要。（3）溶解氧的調(diào)節(jié)控制：細胞的生長繁殖和酶的生物合成過程需要大量的能量，為零獲得足夠多的能量，細胞必須獲得充足的氧氣，使從培養(yǎng)基中獲得的能源物質(zhì)經(jīng)過有氧降解而生成大量的ATP。在培養(yǎng)基中培

17、養(yǎng)的細胞一般只能吸收和利用溶解氧，由于氧是難溶于水的氣體，在通常情況下，培養(yǎng)基中的溶解的氧并不多，在細胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中原有的溶解氧很快就會被細胞利用完，為了滿足細胞的生長繁殖和發(fā)酵產(chǎn)酶的需要，在發(fā)酵過程中必須不斷供給氧，使培養(yǎng)基中的溶解氧保持在一定的水平。 溶解氧的調(diào)節(jié)控制，就是要根據(jù)細胞對溶解氧的需要量，連續(xù)不斷地進行補充，使培養(yǎng)基中的溶解氧的量保持恒定。 溶解氧的供給，一般是將無菌空氣通入發(fā)酵容器，再在一定的條件下，使空氣中的氧溶解到培養(yǎng)液中，以供細胞生命活動之需。 培養(yǎng)液中溶解氧的量，決定于在一定條件下氧氣的溶解速率，溶氧速率與通氣量、氧氣分壓、氣液接

18、觸時間，氣液接觸面積以及培養(yǎng)液的性質(zhì)等有密切關(guān)系。一般來說，通氣量越大、氧氣分壓越高、氣液接觸時間越長。氣液接觸面積越大，則溶氧速率越大。培養(yǎng)液的性質(zhì)，主要是黏度、氣泡、以及溫度等對于溶氧速率有明顯影響。隨著發(fā)酵過程的進行，細胞耗氧速率發(fā)生改變時，必須相應(yīng)地對溶氧速率進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)溶解氧的方法主要有調(diào)節(jié)通氣量，調(diào)節(jié)氧的分壓，調(diào)節(jié)氣液接觸時間，調(diào)節(jié)接觸面積，改變培養(yǎng)液的性質(zhì)等，可以根據(jù)不同菌種，不同產(chǎn)物、不同的生物反應(yīng)器、不同的工藝條件下的不同情況選擇使用。以便根據(jù)發(fā)酵過程耗氧速率的變化而及時有效地調(diào)節(jié)溶氧速率。8、提高酶產(chǎn)量的措施有哪些？答： 1）添加誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)物一般分為三類，分別

19、為酶的作用底物、酶的催化反應(yīng)物和作用底物的類似物；2）控制阻遏物的濃度；3）添加表面活性劑；4）添加產(chǎn)酶促進劑。9、用于酶生產(chǎn)的微生物菌株必須具備哪些條件？ 答：1）能夠利用廉價原料，發(fā)酵周期短，產(chǎn)酶量高；2）最好選用產(chǎn)胞外酶的菌種，有利于酶的分離純化，回收率高；3）遺傳性能要相對穩(wěn)定；4）菌種不易變異退化，不易感染它種微生物或噬菌體；5）不應(yīng)當是致病菌，在系統(tǒng)發(fā)育上最好是與病原菌無關(guān)。10、為什么酶制劑的生產(chǎn)主要以微生物為材料？答：（1）微生物種類多，酶種豐富，且菌株易誘變，菌種多樣（2）微生物生長繁殖快，酶易提取，特別是胞外酶（3）來源廣泛，價格便宜微生物易得，生長周期短可以利用微電腦技術(shù)

20、控制酶的發(fā)酵生產(chǎn)，可進行連續(xù)化，自動化，經(jīng)濟效益高可以利用以基因工程為主的分子生物學(xué)技術(shù)，選育和改造菌種，增加產(chǎn)酶率和開發(fā)新酶種11、從自然界分離和篩選產(chǎn)酶微生物的一般步驟是什么？何謂富集培養(yǎng)？主要影響因素有哪些？答：從自然界分離和篩選產(chǎn)酶微生物的一般步驟是：采樣、富集、分離與初復(fù)篩等。富集培養(yǎng)是根據(jù)微生物的生理特點，在目的微生物含量較少時，設(shè)計一種選擇性培養(yǎng)基，創(chuàng)造有利的生長條件，使目的微生物在最適的環(huán)境下迅速生長繁殖，增加其數(shù)量，由原來自然條件下的劣勢物種變成人工環(huán)境下的優(yōu)勢物種，從土壤等復(fù)雜混合物中選擇性培養(yǎng)獲得純種微生物菌株的方法。富集培養(yǎng)主要根據(jù)微生物的碳源、氮源、pH、溫度、需氧等

21、生理因素加以控制。12、微生物發(fā)酵方式有哪些？并簡述其對應(yīng)的技術(shù)特征。答：主要為2大類，分別為固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。固態(tài)發(fā)酵：或稱固體培養(yǎng)發(fā)酵，以麩皮、米糠等農(nóng)副產(chǎn)品為原料，加入其它必要的營養(yǎng)成分，制成固體或半固體的培養(yǎng)基，經(jīng)滅菌、冷卻后，接入產(chǎn)酶菌株，在一定條件下進行發(fā)酵，直到酶產(chǎn)量最大時結(jié)束。液態(tài)發(fā)酵：或液體深層發(fā)酵，采用液體培養(yǎng)基，置于發(fā)酵容器中，經(jīng)滅菌、冷卻后接入產(chǎn)酶菌株，在一定條件下進行發(fā)酵。 微生物液體發(fā)酵方式有：分批式發(fā)酵、補料分批式發(fā)酵和連續(xù)式發(fā)酵。13、酶分離純化的一般程序及對應(yīng)常用的一些方法答：酶的分離純化一般包括三個基本步驟：即抽提、純化、結(jié)晶或制劑。首先將所需的酶從原料中

22、引入溶液，此時不可避免地夾帶著一些雜質(zhì)，然后再將此酶從溶液中選擇性地分離出來，或者從此溶液中選擇性地除去雜質(zhì)，然后制成純化的酶制劑。對應(yīng)常用的一些方法如下： 一、預(yù)處理及固液分離技術(shù) 1）細胞破碎 ：高壓均質(zhì)器法：此法可用于破碎酵母菌、大腸菌、假單胞菌、桿菌甚至黑曲霉菌。將細胞懸浮液在高壓下通入一個孔徑可調(diào)的排放孔中，菌體從高壓環(huán)境轉(zhuǎn)到低壓環(huán)境，細胞就容易破碎。2）離心：離心機，用于分離兩種互不相溶的、密度有微小差別的乳濁液或含微量固體微粒的乳濁液。3）膜分離技術(shù)：超濾，在靜壓作用下降溶液通過孔徑非常小的濾膜，使溶液中分子量較小的溶質(zhì)透過薄膜，而大分子被截留于膜表

23、面。 4）泡沫分離：將氣體通入含多種組分的溶液中，由于這些組分的表面活性有差異，因此在溶液的表面，某些組分將形成泡沫，泡沫的穩(wěn)定性取決于操作條件及溶液的生物學(xué)特性。泡沫中含有更多的表面活性成分，故泡沫的組分種類及其含量與溶液中的不相同。這樣，溶液中的組分就得以分離。二、抽提沉淀1）鹽析：常用的鹽析劑是硫酸銨，其溶解度大、價格便宜。 pH的控制：應(yīng)從酶的溶解度與穩(wěn)定性兩個方面考慮，在酶等電點時其溶解度最小易沉淀，一般要求在酶最穩(wěn)定的pH值的前提下再考慮最適宜酶沉淀的pH值。 溫度的控制：對于大多數(shù)酶，盡可能在低溫下操作。 酶液的靜置： 加完硫酸銨后，酶液要

24、靜置一段時間，使酶蛋白完全沉淀下來，酶靜置后，就不要再加以攪拌。 2）有機溶劑沉淀 有機溶劑選擇：可用于酶蛋白沉淀的有機溶劑包括醇類物質(zhì)等，如甲醇、乙醇、異丙醇。乙醇的親水性能較好，可防止蛋白質(zhì)的變性，酶蛋白在其中的溶解度也較低。 有機溶劑沉淀操作：有機溶劑一般都使蛋白質(zhì)變性，當溫度較高時變性蛋白質(zhì)分子就會變成永久失活。因此用有機溶劑處理時最好在0以下進行。用有機溶劑沉淀得到的酶蛋白不要放置過久，要盡快加水溶解。3）聚合物絮凝劑沉淀：聚合物絮凝劑，如葡聚糖和聚乙二醇，與酶分子爭奪水分子，具有脫水作用使酶沉淀。聚乙二醇作為一種沉淀劑的優(yōu)點是在水溶液中，其濃度可達到5

25、0%，濃度為6%-12%的蛋白質(zhì)大都可以沉淀下來。這種試劑不需要低溫操作，而且對蛋白質(zhì)的穩(wěn)定還有一定的保護作用。 4）用金屬離子和絡(luò)合物沉淀：酶和其他蛋白質(zhì)都會形成金屬鹽，其溶解度較低。用金屬離子沉淀的缺點是酶與金屬離子相互作用后，可逆變化較差，尤其是用巰基衍生物，它結(jié)合的金屬離子會催化酶變性而失活。 5）親和沉淀：將親和反應(yīng)的高度選擇性、低處理量特性與沉淀操作的大處理量、低選擇性有機結(jié)合形成了親和沉淀技術(shù)。將配基與可溶性載體偶聯(lián)后形成載體-配基復(fù)合物，該復(fù)合物與生物分子結(jié)合后在一定條件下可以沉淀出來。14、如何檢查一種酶的制劑是否達到了純的制劑？試用所學(xué)過的知識加以論述。

26、答：（1）層析法：包括紙層析、凝膠層析、柱層析及親和層析（2）電泳法：包括SDS凝膠電泳法和聚丙烯酰胺凝膠電泳法（3）超離心法：不同的酶分子大小不同，在重力場中具有不同的沉降系數(shù)，從而可以通過超離心方法分離目的酶與雜質(zhì)酶。（4）免疫反應(yīng)法：由于酶分子可作為一種抗原物質(zhì)，而抗原與抗體之間具有專一的親和力，故可選用目的酶的抗體與酶制劑進行免疫擴散或免疫電泳，從而判斷酶的制劑是否純凈。（5）氨基酸序列分析法：采用特定的化學(xué)物質(zhì)從酶的N末端將氨基酸殘基逐個水解下來，最終可獲知該酶的氨基酸序列，從而也可以判斷出酶制劑是否純凈。15、分子篩、離子交換和親和層析是三種分離、純化酶蛋白的方法，你如何根據(jù)所要分

27、離、純化的酶制劑的性質(zhì)選擇使用。答：1、分子篩：以各種多孔凝膠為固定相，利用流動相中所含各種組分的相對分子質(zhì)量不同而達到物質(zhì)分離；2、離子交換：利用離子交換劑上的可解離基團（活性基團）對各種離子的親和力不同而達到分離目的；3、親和層析：利用生物分子與配基之間所具有的專一而又可逆的親和力，使生物分子分離純化；4、分離純化步驟組合規(guī)律：考慮速度、成本和分辨率等等。16、固定化酶的定義、方法有哪些，各種固定化酶的方法的原理是什么答：固定化酶：通過物理或化學(xué)的方法，將酶束縛于水不溶載體上，或?qū)⒚甘`于一定的空間內(nèi)，限制酶分子的自由流動，但能使酶發(fā)揮催化作用，反應(yīng)后的酶可以回收重復(fù)使用。酶的固定化方法主

28、要有吸附法，包埋法，結(jié)合法，交聯(lián)法和熱處理法。 吸附法：利用各種固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上，而使酶固定化的方法稱為物理吸附法，簡稱吸附法，常用的固體吸附劑有活性炭，氧化鋁，硅藻土，多孔陶瓷，多孔玻璃，硅膠，羥基磷石灰等結(jié)合法：選擇適宜的載體，使之通過共價鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定化方法稱結(jié)合法，結(jié)合法可分為離子結(jié)合法和共價結(jié)合法交聯(lián)法：借助雙功能試劑使酶分子之間發(fā)生交聯(lián)作用，制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定化酶稱為交聯(lián)法。常用的雙功能試劑有戊二醛。熱處理法：將含酶細胞在一定溫度下加熱處理一定時間，使酶固定在菌體內(nèi)，而制備得到固定化菌體的方法。17、固定化酶和游離酶相比，有何優(yōu)缺點？

29、答：優(yōu)點（1）易將固定化酶、底物和產(chǎn)物分開，產(chǎn)物溶液中沒有酶的殘留，簡化了提純工藝；（2）可以在較長的時間內(nèi)連續(xù)使用；（3）反應(yīng)過程可以嚴格控制，有利于工藝自動化；（4）提高了酶的穩(wěn)定性；（5）較能適于多酶反應(yīng)；（6）酶的使用效率高，產(chǎn)率高和成本低。缺點：（1）固定化時酶的活力有損失；（2）比較適應(yīng)于水溶性底物；（3）與完整的細胞相比，不適于多酶反應(yīng)。18、酶經(jīng)固定化后會引起酶性質(zhì)的改變，一般來說會使酶活力降低，穩(wěn)定性提高，請分別簡述其可能的原因。 活力會降低的原因： （1）空間構(gòu)象會有變化，甚至影響了活性中心的氨基酸；（2）酶分子空間自由受到限制，會直接影響活性中心對底物的定位作用；（3）內(nèi)

30、擴散阻力使底物分子與活性中心的接近受阻；（4）包埋時酶被高分子物質(zhì)半透膜包圍，大分子底物不能透過膜與酶接近。穩(wěn)定性提高的原因： （1）固定化后酶分子與載體多點連接，可防止酶分子伸展變形；（2）酶活力的緩慢釋放；（3）將酶與固態(tài)載體結(jié)合后，由于酶失去了分子間相互作用的機會，從而抑制了酶的自降解。19、如何篩選低溫蛋白酶/淀粉酶產(chǎn)生菌？ 答：（1）查閱文獻資料了解低溫蛋白酶/淀粉酶產(chǎn)生菌的生長特性；（2）采集富含低溫蛋白酶/淀粉酶產(chǎn)生菌的樣品（主要根據(jù)低溫蛋白酶/淀粉酶產(chǎn)生菌的生長特性，確定采樣的地點，如深海、極地、凍土等）； （3）富集培養(yǎng)（以酪素/淀粉為培養(yǎng)基中的唯一碳源，使低溫蛋白酶/淀粉酶

31、產(chǎn)生菌能夠大量的生長，同時抑制其他非目的微生物的生長）； （4）分離篩選，將富集培養(yǎng)后的培養(yǎng)液涂布在分離培養(yǎng)基上，使其中的微生物成為單菌落；（5）初篩，將分離出的菌株培養(yǎng)液涂布在酪素/淀粉為唯一碳源的瓊脂培養(yǎng)基上，挑選透明圈大的菌落為初篩所得菌株，并進一步做復(fù)篩試驗；（6）復(fù)篩，將初篩所得菌株接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，進行發(fā)酵，測定發(fā)酵液中低溫蛋白酶/淀粉酶的酶活力和酶蛋白量，從而選出產(chǎn)低溫蛋白酶/淀粉酶能力強的菌株。20、酶分子修飾的定義與方法是什么？酶分子修飾后可能有哪些性質(zhì)發(fā)生了變化？答：酶分子修飾是指通過各種方法使酶分子的空間構(gòu)象發(fā)生某些改變，從而改變酶的催化特性的技術(shù)過程。酶分子修飾的方法

32、主要有：1）金屬離子置換修飾； 2）大分子結(jié)合修飾；3）側(cè)鏈基團修飾； 4）肽鏈有限水解修飾；5）核苷酸鏈剪切修飾；6）氨基酸置換修飾；7）核苷酸置換修飾；8）物理修飾。通過酶分子修飾，可以酶分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些合理改變，就有可能提高酶的催化效率、增強酶的穩(wěn)定性、降低或消除酶的抗原性、改變酶的底物專一性等。21、酶非水相催化的定義是什么？目前酶非水相催化有哪些類型，對每種類型作簡要介紹有機介質(zhì)中的酶催化。答：酶在非水介質(zhì)中的催化作用稱為酶非水相催化，酶非水相催化是通過改變反應(yīng)介質(zhì)，影響酶的表面結(jié)構(gòu)和活性中心，從而改變酶的催化特性。酶的非水相催化中，必需水是指維持酶分子完整的空

33、間構(gòu)象所必需的最低水量。有機介質(zhì)中的酶催化：指酶在含有一定量水的有機溶劑中進行的催化反應(yīng)。 適用于底物、產(chǎn)物兩者其中之一為疏水性物質(zhì)的催化反應(yīng)。 氣相介質(zhì)的酶催化： 氣相介質(zhì)中的酶催化是指酶在氣相介質(zhì)中進行的催化反應(yīng)。適用于底物是氣體或者能夠轉(zhuǎn)化為氣體的物質(zhì)的酶催化反應(yīng)。超臨界流體的酶催化： 超臨界流體介質(zhì)中的酶催化是指酶在超臨界流體中進行的催化反應(yīng)。 所謂超臨界流體就是指溫度和壓力超過某物質(zhì)超臨界點的流體。 其傳質(zhì)阻力小，使得反應(yīng)能很快進行，而且有機溶劑在超臨界流體中的溶解能力很好；同時它的下游處理和溶劑回收也更加方便。對手性化合物

34、合成和外消旋體拆分的則是良好反應(yīng)體系。 離子液介質(zhì)的酶催化：離子液介質(zhì)中的酶催化是指酶在離子液中進行的催化反應(yīng)。 離子液：是由有機陽離子與有機陰離子構(gòu)成的在室溫條件下呈液態(tài)的低熔點鹽類，揮發(fā)性低，穩(wěn)定性好。 與傳統(tǒng)有機溶劑相比，離子液體具有無毒性，不易使酶失活，且碳水化合物在離子液體中的溶解度遠大于常用有機溶劑等獨特的性質(zhì)。22、簡述正膠束體系和反膠束體系答：正膠束體系：n正膠團。大量水溶液中含有少量與水不相混溶的有機溶劑，加入表面活性劑后形成的水包油的微小液滴； n表面活性劑極性端朝外，非極性端朝內(nèi)；n酶在膠束外的水溶液中，疏水性底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)部，

35、反應(yīng)在膠束兩相界面中進行。反膠束體系：n反膠團。大量與水不相混溶的有機溶劑中，含有少量的水，加入表面活性劑后形成的油包水的微小液滴 ；n表面活性劑極性端朝內(nèi)，非極性端朝外；n酶在膠束內(nèi)的水溶液中，疏水性底物或產(chǎn)物在膠束外部，反應(yīng)在膠束兩相界面中進行。23、酶反應(yīng)器和酶傳感器的定義答：酶反應(yīng)器：是利用生物化學(xué)原理使酶完成催化作用的裝置，為酶促反應(yīng)提供合適的場所和最佳的反應(yīng)條件，使底物最大限度地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。 酶傳感器是一種生物傳感器。生物傳感器是指利用生化反應(yīng)所產(chǎn)生的或消耗的物質(zhì)的量，通過電化學(xué)裝置轉(zhuǎn)換成電信號，進而選擇性地測定出某種成分的器件。24、酶反應(yīng)器的基本類型有哪些？答：攪拌罐式反應(yīng)器：由反應(yīng)罐、攪拌器和保溫裝置組成，設(shè)備簡單，操作容易，酶與底物混合較均勻，傳質(zhì)阻力較小，反應(yīng)比較完全，反應(yīng)條件容易調(diào)節(jié)控制。填充床式反應(yīng)器：設(shè)備簡單，操作方便，單位體積反應(yīng)床的固定化酶密度大，可以提高酶催化反應(yīng)的速度，在工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用。流化床反應(yīng)器：具有混合均勻，傳質(zhì)和傳熱效果好，溫度和ph的調(diào)節(jié)控制比較容易，不易堵塞，對黏度較大反應(yīng)液也可以進行催化反應(yīng) 。鼓泡式反應(yīng)器：結(jié)構(gòu)簡單操作容易，剪切力小，