酶工程复习题

 

一、选择题：

1.下面关于酶的描述，哪一项不正确(    )
（A）（答案）所有的蛋白质都是酶

（B）酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能 
（C）酶具有专一性 

（D）酶是生物催化剂

2.下列哪一项不是辅酶的功能(    )
（A）转移基团 

（B）传递氢 

（C）传递电子

（D）（答案）决定酶的专一性 

3. 下列对酶活力的测定的描述哪项是错误的(    )
（A）酶的反应速度可通过测定产物的生成量或测定底物的减少量来完成 
（B）需在最适pH条件下进行 
（C）（答案）按国际酶学会统一标准温度都采用25℃ 
（D）要求[S]远远小于[E] 
4.下列关于酶活性部位的描述，哪一项是错误的 
（A）活性部位是酶分子中直接与底物结合，并发挥催化功能的部位 
（B）活性部位的基因按功能可分为两大类：一类是结合基团，一类是催化基团 

（C）酶活性部位的集团可以是同一条肽链但在一级结构上相距很远的集团 

（D）（答案）不同肽链上的有关基团不能构成该酶的活性部位 
5.酶的高效率在于 
（A）增加活化能 

（B）降低反应物的能量水平 
（C）增加反应物的能量水平

（D）（答案）降低活化能

6.作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应 
（A）增高反应活化能 

（B）（答案）降低反应活化能 

（C）增高产物能量水平 
（D）降低产物能量水平

二、填空题

 

1.酶和菌体固定化的方法很多。主要可分为吸附法、结合法、交联法和热处理法

2.系统命名法根据酶所催化的反应类型，将酶分为6大类。即  1、氧化还原酶；2、转移酶；3、水解酶；4、裂合酶；5、异构酶；6、合成酶（或称连接酶） 。

3.酶分子修饰中，经过修饰的酶的特性会改变，即可提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。

4.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是     酶分子结构             ，二是       反应条件                 。

5.酶的特点 酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。 

6.常用产酶菌有  细菌（大肠杆菌）；霉菌（黑曲酶；青酶；木酶；根酶）；放线菌（链酶菌）；酵母等。

7.通常酶的固定化方法有   吸附法    共价键结合法    交联法  包埋法

8. 对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是  致病菌      ，二是能够利用廉价原料，发酵周期短   ，产酶量高   ，三是菌种不易  退化        ，四是最好选用能产生  胞外    酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。

9. 酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。
10. 借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。
11. 酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有凝胶过滤法，超滤法和超离心法三种。
12.酶的特点 酶是生物催化剂；其反应条件温和、催化效率高；酶具有高的作用专一性；其化学本质具有蛋白质性质。  

13. 在酶的发酵生产中，培养基要从营养的角度考虑碳源、氮源、无机盐、生长因素的调配。

14. 影响细胞生长繁殖和发酵产酶的重要因素有温度、pH值、溶氧等。

15. 酶分子修饰中，经过修饰的酶的特性会改变，即可提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。

14．酶工程的内容包括：酶的来源、酶的生产菌、酶的分离纯化、酶的分子改造、酶与细胞固定化、酶的应用。

15．酶的生产方法常用：提取法，发酵法，化学合成法。

16．常用的产酶微生物

（工程菌）有大肠杆菌、枯草杆菌、曲霉。

．酶工程技术包括酶的固定化技术、酶的修饰改造技术、酶反应器设计。

27．酶工程菌种改良主要应用遗传学原理进行，途径有：基因突变、基因转移和基因克隆。

28．限制或固定于特定空间位置的酶是固定化酶。

29．酶分子改造方法有酶分子修饰和生物酶工程

 

 

三、 是非题（每题1分，共10分）

1、 酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。 （ ╳）
2、 酶的分类与命名的基础是酶的专一性。 （√ ）
3、 酶活力是指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。 （√）
4、 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 （√）
5、 培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。 （╳）
6、 膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。 （√）
7、 在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。 （√）
8、酶(enzyme): 是一类生物催化剂，是具有催化功能的蛋白质 （╳）
9、 α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。 （╳）
10、所有具有催化作用的物质都是酶 （╳）

28．酶催化作用具有高效性、专一性和反应条件温和性等特点；（ √ ）

29. 限制或固定于特定空间位置的酶是固定化酶。（ √ ）

30．限制或固定于特定空间位置的酶是DNA连接酶（× ）

31．固定化细胞含有所需的胞内酶（ √ ）

32．酶的提取和分离纯化是指将酶从细胞或培养基中取出再与杂质分开的过程（ √ ）

 

33．可通过分子修饰来改变已分离出来的天然酶结构（ √ ）

34．酶固定化后可保持酶稳定催化特性，克服游离酶不足，并长时间反复使用，利于连续自动化生产（ √ ）

35．生物传感器是利用生物活性物质做敏感器件，配以适当的换能器所构成的分析检测工具。（ √ ）

38．固定化细胞含有所需的固定化酶（× ）

 

五、名词解释：

1. 酶的变性与酶的失活
酶的变性是指酶分子结构中的氢键、二硫键及范德华力被破坏，酶的空间结构也受到破坏，原来有序、完整的结构变成了无序，松散的结构，失去了原有的生理功能。酶的失活则是指酶的自身活性受损（包括辅酶、金属离子受损），失去了与底物结合的能力。

2.酶工程：酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。它涉及酶的发酵生产，酶的分离纯化，酶分子修饰，酶的固定化，酶反应动力学与反应器，酶的应用等方面。

3.酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25 °C或其他温度，温度pH等条件均采用最适条件），每1分钟催化1 µ mol 的底物转化为产物的酶量，或生成1 µ mol产物的酶量定义为1 个酶活力单位。以IU表示。

4.酶的结晶：酶液经过一定程度的分离纯化达到一定浓度时，酶以晶体形式从溶液中析出的过程。

5.酶分子的修饰：通过各种方法使酶分子结构（化学结构和空间结构）发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的过程，

酶

6.酶是一种由活细胞产生的具有生物催化功能的生物大分子。现在，已知的酶都是由生物体合成的，除少数具有催化能力的RNA外，其化学本质都是蛋白质。

 

7.抗体酶：具催化能力的免疫球蛋白称为催化抗体

 

六、问答题：

1. 固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？

优点

（1）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

（2）可以在较长的时间内连续使用

（3）反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化

（4）提高了酶的稳定性

（5）较能适于多酶反应

（6）酶的使用效率高 产率高 成本低

 

缺点

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。

 

2.简述酶分子修饰的意义

（1） 提高酶的活力 

（2）增强酶的稳定性

（3）降低或消除酶的抗原性

（4）研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响

 

3. 能用于酶发酵生产的细胞必需具备什么条件

（1）酶的产量高。

（2）容易培养和管理。

（3）产酶稳定性好。

（4）利于酶的分离纯化。

（5）安全可靠。

4.叙述3种固定化酶的固定方法，并简单叙述其原理。

酶和菌体固定化的方法

           酶和菌体固定化的方法很多。主要可分为吸附法、结合法、交联法等。

1.吸附法

           利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定化的方法称为物理吸附法，简称为吸附法。

           物理吸附法常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。

2．包埋法

      将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，称为包埋法。

      包埋法使用的多孔载体主要有：琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺、光交联树脂、聚酰胺、火棉胶等。

3．结合法

      选择适宜的载体，使之通过共价健或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。

      根据酶与载体结合的化学键不同，结合法可分为离子键结合法和共价键结合法。

(1)离子键结合法：通过离子键使酶与载体结合的固定化方法称为离子键结合法。

      离子键结合法所使用的载体是某些不溶于水的离子交换剂。常用的有DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE一葡聚糖凝胶等。

（2)共价健结合法：通过共价键将酶与载体结合的固定化方法称为共价键结合法。

      共价键结合法所采用的载体主要有：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳质、氨基酸共聚物、甲基丙烯醇共聚物等。

      酶分子中可以形成共价键的基团主要有：氨基、羧基、巯基．羟基、酚基和咪唑基等

要使载体与酶形成共价键，必须首先使载体活化，既借助于某种方法，在载体上引进某一活泼基团。然后此活泼基团再与酶分子上的某一基团反应，形成共价键。

      使载体活化的方法很多。主要的有重氮法、叠氮法、溴化氰法和烷化法等。

4.交联法

      借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。交联法也可用于含酶菌体或菌体碎片的固定化。

      常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等。兵中应用最广泛的是戊二醛。

      戊二醛有两个醛基，这两个醛基都可与酶或蛋白质的游离氨基反应，形成席夫(Schiff)碱，而使酶朗或菌体蛋白交联，制成固定化酶或固定化菌体。

5.酶分离纯化的一般程序及其对应的方法
答.

 1原材料的选择和预处理 为了使得分离纯化过程容易进行,减少生产成本,一般选择含目的酶丰富的原料.同时也要考虑到原料的来源,取材方便经济等因素.从微生物发酵液中提取酶的第一个步骤是发酵液的预处理,即采用沉淀法,变性法,絮凝和凝聚等方法出去发酵液中的无机离子,杂蛋白等,及采用活性碳,离子交换树脂等除去色素及其他一些物质,以便后续各步操作.(4分)
2 酶的分离 又称初步纯化或提取,一般采用盐析,等电点沉淀,有机溶剂沉淀和离心分离等技术将目的酶与其他蛋白分离开来.采用的方法一般简便,处理量大.(2分)
3 酶的精制 及酶的高度纯化.在分离得到粗酶后通常采用凝胶过滤,离子交换层析,吸附层析,亲和层析和电泳等规模小,分辨率高的手段对酶进行进一步纯化.(2分)
4 酶的浓缩干燥及结晶 使酶与溶剂分离并结晶得到酶制剂的过程.通常采用的方法有旋转蒸发,透析,超滤,冷冻干燥等.(2分)

 

6.固定化细胞的特点？

是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应,并可回收及重复利用的一类技术.与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高,分离回收容易,可多次重复使用,操作连续可控,工艺简便等一系列优点.固定化酶不仅在化学,生物学及生物工程,医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源,减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求.

 

、简述酶工程的主要内容。酶的生产方法有哪些？采用什么主要方法可改变酶的特性？

 

答：酶工程的主要内容包括：酶的来源，酶的发酵生产，酶的分离纯化，酶分子修饰，酶和细胞固定化和酶的应用等方面。

  酶的生产方法可分为提取法、发酵法以及化学合成法。

改变酶的特性有两种主要方法，一是通过分子修饰来改变已分离出来的天然酶的结构。二是应用酶分子修饰与基因工程相结合的蛋白质工程，通过基因定点突变技术，把酶分子修饰后的信息储存在DNA中，经过基因克隆和表达，就可以获得具有新的特性和功能的酶。