酶工程期末考試題

酶工程期末考試題名詞解釋：（每題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應(yīng)器模擬酶抗體酶酶定向進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）（無機鹽）（水）（生長因子）。影響酶生物合成模式的主要因素：（mRNA的穩(wěn)定性）（培養(yǎng)基中阻遏物的存在）。酶的固定化方法有（吸附法）（熱處理法）（結(jié)合法）（交聯(lián)法）（包埋法）。酶反應(yīng)器的類型按操作方式區(qū)分，可分為（分批式反應(yīng)）（連續(xù)式反應(yīng)）（流加分批式反應(yīng)）。酶定向進化的一般過程：（隨機突變）（構(gòu)建基因文庫）（篩選目的突變）。問答題：（每題5分，共40分）酶工程的主要研究內(nèi)容？在生產(chǎn)實踐中，對產(chǎn)酶菌的要求。提高酶產(chǎn)量的措施：試比較動物植物和微生物在細胞培養(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？簡述水對非水相中酶的特性有何影響？論述題：（任選2題，每題10分，共20分）簡單評價酶生物合成的4種模式的主要特點。寫出至少三種分離純化酶蛋白的方法，并作簡要敘述。論述酶分子定向進化的意義。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結(jié)構(gòu)相似的底物進行某種類型反應(yīng)的特性。固定化酶：固定在載體上并在一定的空間范圍內(nèi)進行催化反應(yīng)的酶。等密度梯度離心：當欲分離的不同顆粒的密度范圍處于離心介質(zhì)的密度范圍內(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，經(jīng)過足夠長的時間久可以移動到與它們各自的浮力密度恰好相等的位置，形成區(qū)帶，這種方法叫做等密度梯度離心。酶化學(xué)修飾：通過各種方式使酶分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而改變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。酶反應(yīng)器：用于酶進行催化反應(yīng)的容器以及附屬設(shè)備稱為酶反應(yīng)器模擬酶：用合成高分子來模擬酶的結(jié)構(gòu)、特性、作用原理以及酶在生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過程，這種高分子稱為模擬酶?？贵w酶：具有催化能力的免疫球蛋白。酶定向進化：模擬自然進化過程，如隨機突變和自然選擇，在體外進行酶基因的人工隨機突變，建立突變基因文庫，在人工控制條件的特殊壞境下，定向選擇得到具有優(yōu)良催化特性的酶的突變體的技術(shù)過程。生物傳感器：利用一種能與換能元件在空間上直接接觸的生物識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。二問答題酶工程的主要研究內(nèi)容？答：酶工程的主要內(nèi)容包括微生物發(fā)酵產(chǎn)酶，動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶，酶的提取分離純化，酶分子修飾，酶，細胞，原生質(zhì)體固定化，酶的非水相催化，酶的定向進化，酶反應(yīng)器和酶的應(yīng)用。在生產(chǎn)實踐中，對產(chǎn)酶菌的要求。答：優(yōu)良的產(chǎn)酶微生物一般要具有以下特點：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)量的措施：添加誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)或加速酶的產(chǎn)生?？刂谱瓒粑锏臐舛龋O(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)當控制培養(yǎng)基中葡萄糖等容易利用的碳源的濃度。采用其他較難利用的碳源，如淀粉等采用補料、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，可以通過控制末端產(chǎn)物的濃度的方法使阻遏解除。添加表面活性劑，與細胞膜相互作用，增加細胞的透過性，有利于胞外酶的分泌，從而提高酶的產(chǎn)量。添加產(chǎn)酶促進劑。試比較動物植物和微生物在細胞培養(yǎng)上的不同。答：植物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與微生物培養(yǎng)基有較大的差別，其主要不同在于：（1）植物細胞的生長和代謝需要大量的無機鹽。（2）植物細胞需要多種維生素和植物生長激素（3）植物細胞要求的氮源一般為無機氮源。（4）植物細胞一般以蔗糖為碳源。動物細胞與微生物細胞和植物細胞比較具有下列特性：（1）動物細胞沒有細胞壁，細胞適應(yīng)環(huán)境的能力差，顯得十分脆弱。（2）動物細胞的體積遠大于微生物細胞，稍小于植物細胞。（3）大部分動物細胞在機體內(nèi)相互粘連以集群形式存在，在細胞培養(yǎng)中大部分細胞具有群體效應(yīng)、錨地依賴性、接觸抑制性以及功能全能性。（4）動物細胞的營養(yǎng)要求較復(fù)雜，必須供給各種氨基酸、維生素、激素和生長因子等，培養(yǎng)基中一般需加進的血清。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力的不同，膜分離可以分為：①加壓膜分離微濾：主要用于除去細菌等微生物；超濾：主要用于分離病毒和各種生物大分子；在酶工程方面不僅用于酶的分離純化，同時還能達到酶液濃縮的目的；反滲透：主要用于分離各種離子和小分子物質(zhì)。②電場膜分離電滲析：以半透膜為分離介質(zhì)，主要用于酶液或其他溶液的脫鹽、海水淡化、純水制備以及其他帶電荷小分子的分離；離子交換膜電滲析：以離子交換膜代替一般的半透膜，選擇透過性強。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擴散膜分離：主要用于透析。綜上所述：膜分離主要用于去除細菌等微生物，分離病毒和其他大分子，以及分離各種離子和小分子物質(zhì)，進而進行脫鹽，淡化海水的操作。固定化酶和游離酶相比，有何優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：(1)可提高穩(wěn)定性。(2)能回收，易與產(chǎn)物分離，可反復(fù)使用。(3)簡化提純工藝，增加產(chǎn)物收率。(4)酶反應(yīng)過程能夠加以嚴格控制。缺點：(1)存在擴散限制。(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)象失去催化功能。2.水對酶催化反應(yīng)速度的影響：在任一酶催化反應(yīng)中都存在最適水含量。即使采用相同的酶，反應(yīng)體系的最適水含量也會隨著有機溶劑的種類、固定化載體的特性、修飾劑的種類等的變化而有所差別。論述題：（每題10分，共20分）簡單評價酶生物合成的4種模式的主要特點答：1.同步合成型：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。特點：酶的合成可以誘導(dǎo)，但不受分解代謝物阻遏和反應(yīng)產(chǎn)物阻遏。2.延續(xù)合成型：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。3.中期合成型：該類型的酶在細胞生長一段時間以后才開始，而在細胞生長進入平衡期以后，酶的生物合成也隨著停止。4.滯后合成期：在細胞生長一段時間或者進入平衡期以后才開始其生物合成并大量積累。2．寫出至少三種分離純化酶蛋白的方法，并作簡要敘述。沉淀分離：沉淀分離是通過改變某些條件或添加某種物質(zhì)，使酶的溶解度降低，而從溶液中沉淀析出，與其它溶質(zhì)分離的技術(shù)過程。通常包括鹽析沉淀，等電點沉淀，有機溶劑沉淀，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)離心速度或者其他條件的大小，可以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，來達到過濾的目的；通常包括粗濾，微濾，超濾，反滲透。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力的不同，膜分離可以分為：加壓膜分離：包括微濾，超濾，反滲透。電場膜分離：包括電滲析和離子交換膜滲析。=3\*GB3③擴散膜分離：主要是透析。層析分離：利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相中，其中一個相為固定的(稱為固定相)另一個相則流過此固定相(稱為流動相)，并使各組分以不同速度移動，從而達到分離的目的。主要的層析方法有：吸附層析；分配層析；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的過程。電泳方法按其使用的支持體的不同，可以分為：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。主要用于酶的純度鑒定、酶分子質(zhì)量測定、酶等電點測定以及少量酶的分離純化。萃取分離：利用物質(zhì)在兩相中的溶解度不同而使其分離。萃取分離中的兩相一般為互不相溶的兩個液相。有時也可采用其它流體。按照兩相的組成不同，萃取可以分為：有機溶劑萃取；雙水相萃??；超臨界萃?。环茨z束萃取。注：任選3個以上即可3．論述酶分子定向進化的意義。答：理論上，蛋白質(zhì)分子蘊藏著很大的進化潛力，很多功能有待于開發(fā)，這是酶的體外定向進化的基本先決條件。所謂酶的體外定向進化，又稱實驗分子進化，屬于蛋白質(zhì)的非合理設(shè)計，它不需事先了解