酶工程期末考試試題

酶工程期末考試題名詞解釋：（每小題2分，共22分）酶工程酶催化的專一性固定化酶等密度梯度離心酶化學(xué)修飾酶的非水相催化酶反映器模擬酶抗體酶酶定向進(jìn)化生物傳感器填空題：（每空1分，共18分）培養(yǎng)基的五大要素：（碳源）（氮源）（無機(jī)鹽）（水）（生長因子）。影響酶生物合成模式的重要因素：（mRNA的穩(wěn)定性）（培養(yǎng)基中阻遏物的存在）。酶的固定化辦法有（吸附法）（熱解決法）（結(jié)正當(dāng)）（交聯(lián)法）（包埋法）。酶反映器的類型按操作方式分辨，可分為（分批式反映）（持續(xù)式反映）（流加分批式反映）。酶定向進(jìn)化的普通過程：（隨機(jī)突變）（構(gòu)建基因文庫）（篩選目的突變）。問答題：（每小題5分，共40分）酶工程的重要研究內(nèi)容？在生產(chǎn)實(shí)踐中，對產(chǎn)酶菌的規(guī)定。提高酶產(chǎn)量的方法：試比較動(dòng)物植物和微生物在細(xì)胞培養(yǎng)上的不同。何謂膜分離技術(shù)？在酶的生產(chǎn)中有什么應(yīng)用？固定化酶和游離酶相比，有何優(yōu)缺點(diǎn)？簡述水對非水相中酶的特性有何影響？敘述題：（任選2題，每小題10分，共20分）簡樸評(píng)價(jià)酶生物合成的4種模式的重要特點(diǎn)。寫出最少三種分離純化酶蛋白的辦法，并作簡要敘述。敘述酶分子定向進(jìn)化的意義。答案部分：名詞解釋：酶工程：酶的生產(chǎn)，改性與應(yīng)用的技術(shù)過程酶催化的專一性：在一定條件下，一種酶只能催化一種或者一類構(gòu)造相似的底物進(jìn)行某種類型反映的特性。固定化酶：固定在載體上并在一定的空間范疇內(nèi)進(jìn)行催化反映的酶。等密度梯度離心：當(dāng)欲分離的不同顆粒的密度范疇處在離心介質(zhì)的密度范疇內(nèi)，在離心力的作用下，不同浮力密度的顆粒在沉降或者漂浮時(shí)，通過足夠長的時(shí)間久能夠移動(dòng)到與它們各自的浮力密度正好相等的位置，形成區(qū)帶，這種辦法叫做等密度梯度離心。酶化學(xué)修飾：通過多個(gè)方式使酶分子的構(gòu)造發(fā)生某些變化，從而變化酶的催化特性的技術(shù)過程稱為酶分子修飾。酶的非水相催化：酶在非水介質(zhì)中的催化作用稱為酶的非水相催化。酶反映器：用于酶進(jìn)行催化反映的容器以及附屬設(shè)備稱為酶反映器模擬酶：用合成高分子來模擬酶的構(gòu)造、特性、作用原理以及酶在生物體內(nèi)的化學(xué)反映過程，這種高分子稱為模擬酶?？贵w酶：含有催化能力的免疫球蛋白。酶定向進(jìn)化：模擬自然進(jìn)化過程，如隨機(jī)突變和自然選擇，在體外進(jìn)行酶基因的人工隨機(jī)突變，建立突變基因文庫，在人工控制條件的特殊壞境下，定向選擇得到含有優(yōu)良催化特性的酶的突變體的技術(shù)過程。生物傳感器：運(yùn)用一種能與換能元件在空間上直接接觸的生物識(shí)別元件提供特殊的定量或半定量的分析信息的完整綜合裝置。二問答題酶工程的重要研究內(nèi)容？答：酶工程的重要內(nèi)容涉及微生物發(fā)酵產(chǎn)酶，動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶，酶的提取分離純化，酶分子修飾，酶，細(xì)胞，原生質(zhì)體固定化，酶的非水相催化，酶的定向進(jìn)化，酶反映器和酶的應(yīng)用。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對產(chǎn)酶菌的規(guī)定。答：優(yōu)良的產(chǎn)酶微生物普通要含有下列特點(diǎn)：酶的產(chǎn)量高；產(chǎn)酶穩(wěn)定性好，容易培養(yǎng)和管理；利于酶的分離純化；安全可靠無毒性。提高酶產(chǎn)量的方法：添加誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)或加速酶的產(chǎn)生。控制阻遏物的濃度，設(shè)法解除阻遏作用。為了減少或者解除分解代謝物阻遏作用，應(yīng)當(dāng)控制培養(yǎng)基中葡萄糖等容易運(yùn)用的碳源的濃度。采用其它較難運(yùn)用的碳源，如淀粉等采用補(bǔ)料、分次流加碳源添加一定量的環(huán)腺苷酸（cAMP）。對于受代謝途徑末端產(chǎn)物阻遏的酶，能夠通過控制末端產(chǎn)物的濃度的辦法使阻遏解除。添加表面活性劑，與細(xì)胞膜互相作用，增加細(xì)胞的透過性，有助于胞外酶的分泌，從而提高酶的產(chǎn)量。添加產(chǎn)酶增進(jìn)劑。試比較動(dòng)物植物和微生物在細(xì)胞培養(yǎng)上的不同。答：植物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與微生物培養(yǎng)基有較大的差別，其重要不同在于：（1）植物細(xì)胞的生長和代謝需要大量的無機(jī)鹽。（2）植物細(xì)胞需要多個(gè)維生素和植物生長激素（3）植物細(xì)胞規(guī)定的氮源普通為無機(jī)氮源。（4）植物細(xì)胞普通以蔗糖為碳源。動(dòng)物細(xì)胞與微生物細(xì)胞和植物細(xì)胞比較含有下列特性：（1）動(dòng)物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，細(xì)胞適應(yīng)環(huán)境的能力差，顯得十分脆弱。（2）動(dòng)物細(xì)胞的體積遠(yuǎn)不不大于微生物細(xì)胞，稍不大于植物細(xì)胞。（3）大部分動(dòng)物細(xì)胞在機(jī)體內(nèi)互相粘連以集群形式存在，在細(xì)胞培養(yǎng)中大部分細(xì)胞含有群體效應(yīng)、錨地依賴性、接觸克制性以及功效全能性。（4）動(dòng)物細(xì)胞的營養(yǎng)規(guī)定較復(fù)雜，必須供應(yīng)多個(gè)氨基酸、維生素、激素和生長因子等，培養(yǎng)基中普通需加進(jìn)的血清。何謂膜分離技術(shù)？在酶的生產(chǎn)中有什么應(yīng)用？答：借由一定孔徑的高分子薄膜將不同大小，不同形狀和不同特性的物質(zhì)顆粒和分子進(jìn)行分離的技術(shù)稱為膜分離技術(shù)。根據(jù)物質(zhì)顆?；蚍肿油ㄟ^薄膜的原理和推動(dòng)力的不同，膜分離能夠分為：①加壓膜分離微濾：重要用于除去細(xì)菌等微生物；超濾：重要用于分離病毒和多個(gè)生物大分子；在酶工程方面不僅用于酶的分離純化，同時(shí)還能達(dá)成酶液濃縮的目的；反滲入：重要用于分離多個(gè)離子和小分子物質(zhì)。②電場膜分離電滲析：以半透膜為分離介質(zhì)，重要用于酶液或其它溶液的脫鹽、海水淡化、純水制備以及其它帶電荷小分子的分離；離子交換膜電滲析：以離子交換膜替代普通的半透膜，選擇透過性強(qiáng)。用于酶液脫鹽、海水淡化，以及從發(fā)酵液中分離檸檬酸、谷氨酸等帶電荷小分子發(fā)酵產(chǎn)物等。=3\*GB3③擴(kuò)散膜分離：重要用于透析?？偠灾耗し蛛x重要用于去除細(xì)菌等微生物，分離病毒和其它大分子，以及分離多個(gè)離子和小分子物質(zhì)，進(jìn)而進(jìn)行脫鹽，淡化海水的操作。固定化酶和游離酶相比，有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：(1)可提高穩(wěn)定性。(2)能回收，易與產(chǎn)物分離，可重復(fù)使用。(3)簡化提純工藝，增加產(chǎn)物收率。(4)酶反映過程能夠加以嚴(yán)格控制。缺點(diǎn)：(1)存在擴(kuò)散限制。(2)適于催化小分子物質(zhì)(3)活性中心受損，酶活性下降。簡述水對非水相中酶的特性有何影響？答：1.水對酶分子空間構(gòu)象的影響：在無水的條件下，酶的空間構(gòu)象被破壞，酶將變性失活。維持酶分子完整的空間構(gòu)象所必需的最低水量稱為必需水，酶分子一旦失去必需水，就必將破壞其空間構(gòu)象失去催化功效。2.水對酶催化反映速度的影響：在任一酶催化反映中都存在最適水含量。即使采用相似的酶，反映體系的最適水含量也會(huì)隨著有機(jī)溶劑的種類、固定化載體的特性、修飾劑的種類等的變化而有所差別。敘述題：（每小題10分，共20分）簡樸評(píng)價(jià)酶生物合成的4種模式的重要特點(diǎn)答：1.同時(shí)合成型：酶的生物合成與細(xì)胞生長同時(shí)進(jìn)行的一種酶生物合成模式。特點(diǎn)：酶的合成能夠誘導(dǎo)，但不受分解代謝物阻遏和反映產(chǎn)物阻遏。2.延續(xù)合成型：酶的生物合成在細(xì)胞的生長階段開始，在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后，酶還能夠延續(xù)合成一段較長時(shí)間。3.中期合成型：該類型的酶在細(xì)胞生長一段時(shí)間后來才開始，而在細(xì)胞生長進(jìn)入平衡期后來，酶的生物合成也隨著停止。4.滯后合成期：在細(xì)胞生長一段時(shí)間或者進(jìn)入平衡期后來才開始其生物合成并大量積累。2．寫出最少三種分離純化酶蛋白的辦法，并作簡要敘述。沉淀分離：沉淀分離是通過變化某些條件或添加某種物質(zhì)，使酶的溶解度減少，而從溶液中沉淀析出，與其它溶質(zhì)分離的技術(shù)過程。普通涉及鹽析沉淀，等電點(diǎn)沉淀，有機(jī)溶劑沉淀，復(fù)合沉淀，選擇性變性沉淀。離心分離：離心分離是借助于離心機(jī)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，使不同大小、不同密度的物質(zhì)分離的技術(shù)過程。通過調(diào)節(jié)離心速度或者其它條件的大小，能夠講密度或者分子量不同的物質(zhì)沉降分離。過濾：根據(jù)過濾介質(zhì)截留的物質(zhì)顆粒大小不同，來達(dá)成過濾的目的；普通涉及粗濾，微濾，超濾，反滲入。膜分離：借由一定孔徑的高分子薄膜將不同大小，不同形狀和不同特性的物質(zhì)顆粒和分子進(jìn)行分離的技術(shù)稱為膜分離技術(shù)。根據(jù)物質(zhì)顆粒或分子通過薄膜的原理和推動(dòng)力的不同，膜分離能夠分為：加壓膜分離：涉及微濾，超濾，反滲入。電場膜分離：涉及電滲析和離子交換膜滲析。=3\*GB3③擴(kuò)散膜分離：重要是透析。層析分離：運(yùn)用混合物中各組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差別，使各組分以不同程度分布在兩個(gè)相中，其中一種相為固定的(稱為固定相)另一種相則流過此固定相(稱為流動(dòng)相)，并使各組分以不同速度移動(dòng)，從而達(dá)成分離的目的。重要的層析辦法有：吸附層析；分派層析；離子交換層析；凝膠層析；親和層析；層析聚焦。電泳分離：是帶電粒子在電場中向著與其本身所帶電荷相反的電極移動(dòng)的過程。電泳辦法按其使用的支持體的不同，能夠分為：紙電泳,薄層電泳,薄膜電泳,凝膠電泳,自由電泳,等電聚焦電泳。重要用于酶的純度鑒定、酶分子質(zhì)量測定、酶等電點(diǎn)測定以及少量酶的分離純化。萃取分離：運(yùn)用物質(zhì)在兩相中的溶解度不同而使其分離。萃取分離中的兩相普通為互不相溶的兩個(gè)液相。有時(shí)也可采用其它流體。按照兩相的構(gòu)成不同，萃取能夠分為：有機(jī)溶劑萃??；雙水相萃??；超臨界萃?。环茨z束萃取。注：任選3個(gè)以上即可3．?dāng)⑹雒阜肿佣ㄏ蜻M(jìn)化的意義。答：理論上，蛋白質(zhì)分子蘊(yùn)藏著很大的進(jìn)化潛力，諸多功效有待于開發(fā)，這是酶的體外定向進(jìn)化的基本先決條件。所謂酶的體外定向進(jìn)化，又稱實(shí)驗(yàn)分子進(jìn)化，屬于蛋白質(zhì)的非合理設(shè)計(jì)，它不需事先理解