酶工程重点复习资料.docx

酶工程复习题08生物技术林阳and曾经洋名词解释：1 .酶工程：又称为酶技术，是指酶的生产与应用的技术过程。2 .酶的生产：通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程。3 .酶的改性：是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程。4 .酶的应用：是在特定的条件下通过酶的催化作用，获得人们所需的产物、除去不良物质或者获得所需信息的技术过程。5 .酶工程的主要任务：经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。6 .酶活力：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。7 .酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25°C,PH等条件均采用最适条件），每Imin催化1mol的底物转化为产物的能量定义为1个酶活力单位。或者在特定条件下，每秒催化Imol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（Kat）。1Kat=6×107IU8 .酶的比活力：是酶纯度的一个指标，是指在特定条件下，单位分量（mg）蛋白质或者RNA所具有的酶活力单位数。9 .酶的转换数：Kp,又称为摩尔催化活性，是指每一个酶份子每分钟催化底物转化的份子数。即是每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。10 .酶的催化周期：转换数的倒数称为酶的催化周期。催化周期是指酶进行一次催化所需的时间。11 .固定化酶：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。12 .酶的结合效率：又称为酶的固定化率，是指酶与载体结合的百分率。13 .酶活力回收率：是指固定化酶的总活力与用于固定化的总游离酶活力的百分率。14 .相对酶活力：具有相同酶蛋白（或者酶RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的比值称为相对酶活力。15 .酶的定向进化技术：摹拟自然进化过程（随机突变和自然选择）在体外进行酶基因的人工随机突变，建立突变基因文库，在人工控制条件的特殊环境下，定向选择得到具有优良催化特性的酹的突变体的技术过程。16 .酶的提取分离法生产：是采用各种技术从动物、植物、微生物细胞或者其它含酶原料中将酹提取出来，再与所含杂质进行分离的技术过程。17 .酶的提取：是指在一定的条件下，用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂或者溶液中的过程。也称为酶的抽提。18 .酶的分离纯化：是采用各种生化分离技术使酶与各种杂质分离的技术过程。19 .酶的生物合成法生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物、植物及动物细胞的生命活动，获得所需的酶的技术过程。20 .酶的发酵法生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物细胞的生命活动合成所需酶的生产方法。21 .酶的化学合成法生产：是按照酶的化学结构中氨基酸或者核甘酸的罗列顺序，通过化学反应将一个一个的单体连接起来而获得所需酶的技术过程。22 .组成酶：细胞内有的酶量比较恒定，环境因素对这些酹的合成速率影响不大，这种陋称为组成酶。23 .适应酶：细胞内有的酶量变化很大，其合成速率明显受环境因素的影响，这种酶称为适应酶或者调节酶1/2824 .结构基因：结构基因与多肽链有各自的时应关系。结构基因上的遗传信息可以转录成为mRNA上的遗传密码，再经翻译成为酶蛋白的多肽链，每一个结构基因对应一条多肽链。25 .启动基因：由两个位点组成，一个是RNA聚合酶的结合位点，另一个是环腺昔酸（CydiCAMP）与CAP组成的复合物（CAMP-CAP）的结合位点。26 .控制基因：与调节基因产生的阻遏蛋白中的一种结构结合（阻遏蛋白是一种变构蛋白），在空间上排击RNA聚合酶与启动基因结合，从而控制酶生物合成的时机和合成速度。27 .调节基因：能够产生一种阻遏蛋白。阻遏蛋白是一种由多个亚基组成的变构蛋白，它可以通过与某些小份子效应物（诱导物或者阻遏物）的特异结合而改变其结构，从而改变它与控制基因的结合力。28 .控制子：是基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因、控制基因和启动基因。是一组功能上相关，受同一调节基因控制的基因组成的一个遗传单位。29 .分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡萄糖和其它容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。（也称为葡萄糖效应）30 .诱导作用：某些代谢物可以诱导某些酶的合成，是通过促进为该酶编码的基因的表达而进行的。31 .反馈阻遏作用：又称产物阻遏作用。是指酶催化反应的产物或者代谢途径的终产物使酶的生物合成受到阻遏的现象。32 .酶的生物合成：酶在细胞内合成的过程。33 .细胞活化：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接种于新鲜的固体培养基上，在一定的条件下进行培养，使细胞的生命活性得以恢复的过程。34 .固定化细胞：又称为固定化活细胞或者固定化增殖细胞，是指采用各种方法固定在载体上,在一定的空间范围进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞。35 .固定化原生质体：是指固定在载体上，在一定的空间范围内进行生命活动的原生质体。36 .沉淀分离（5种）：包括盐析沉淀法、等电点沉淀法、有机溶剂沉淀法、复合沉淀法、选择性变性沉淀法。a）盐析沉淀法：简称盐析法，是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性耗，使酶或者杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。b）等电点沉淀法：利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性，通过调节溶液的PH值，使酶或者杂质沉淀析出，从而使酹与杂质分离的方法。c）有机溶剂沉淀法：利用能与其它杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的某种有机溶剂，使酶或者杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法称为有机溶剂沉淀法。d）复合沉淀法：在酶液中加入某些物质，使它与酶形成复合物而沉淀下来，从而使命与杂质分离的方法称为复合沉淀法e）选择性变性沉淀法：选择一定的条件使酹液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀，而不影响所需的酶，这种分离方法称为选择性变性沉淀法。37 .离心分离（3种）包括差速离心、密度梯度离心、等密梯度离心a）差速离心：是指采用不同的离心速度和离心时间，使不同沉降速度的颗粒分批分离的方法。（主要用于分离大小和密度相差较大的颗粒）b）密度梯度离心：是样品在密度梯度介质中进行离心，使沉降系数比较接近的物质分离的一种区带离心方法。c）等密梯度离心：当欲分离的不同颗粒的密度范围处于离心介质的密度范围内时，在离心力的作用下，不同浮力密度的颗粒或者向下沉降，或者向上飘浮，只要时间足够长，就可以向来挪移到与它们各自的浮力密度恰好相等的位置（等密度点），住手运动形成区带。这种方法称为等密梯度离心，或者称为平衡密度梯度离心。38 .膜过滤：借助于一定孔径的高份子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或者份子进行分离的技术称为膜分离技术。39 .过滤：是借助于过滤介质将不同大小、不同形状的物质分离的技术过程。40 .层析分离（6种）：包括吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、层析聚焦。a）吸附层析：利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中各组分分离的层析方法。b）分配层析：利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离的层析方法。c）离子交换层析：利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的层析方法。d）凝胶层析：以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对份子质量不同而达到物质分离的层析方法e）亲和层析：利用生物份子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物份子分离纯化的层析方法。f）层析聚焦：将酶等两性物质的等电点特性，与离子交换层析的特性结合在一起，实现组分分离的层析方法。电泳分离（5种）包括纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳、等电聚焦电泳。a）纸电泳：是以滤纸为支持体的电泳技术。b）薄层电泳：是将支持体与缓冲液调制成适当厚度的薄层而进行电泳的技术。c）薄膜电泳：是以醋酸纤维等高份子物质制成的薄膜为支持体的电泳技术。d）凝胶电泳：是以各种具有网状结构的多孔凝胶作为支持体的电泳技术。e）等电聚焦电泳：是利用各组分等电点的不同而进行分离的电泳技术。41 .萃取分离（4种）包括有机溶剂萃取、双水相萃取、超临界萃取、反胶束萃取。a）有机溶剂萃取：是利用溶质在水和有机溶剂中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。b）双水相萃取：是利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。c）超临界萃取：又称为超临界流体萃取，是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而达到分离的一种萃取技术。d）反胶束萃取：是利用反胶束将酶或者其他蛋白质从混合液中萃取出来的一种分离纯化技术。42 .结晶（4种）：盐析结晶法、有机溶剂结晶、透析平衡结晶、等电点结晶。a）盐析结晶：是指在适当的温度和PH值等条件下，于接近饱和的酶液中缓慢增加某种中性盐的浓度，使酶的溶解度慢慢降低，达到稍微过饱和状态，而析出酶晶体的过程。b）有机溶剂结晶：是在接近饱和的酶液中慢慢加入某种有机溶剂，使酶的溶解度降低，而析出酶晶体的过程。c）透析平衡结晶：是将酷液装进透析袋，对一定浓度的盐溶液进行透析，使酹液逐步达到过饱和状态而析出结晶的过程。d）等电点结晶：是通过缓慢改变浓酶液的PH值，使之逐渐达到酶的等电点，而使酶析出结晶的过程。43 .干燥：是将固体、半固体或者浓缩液中的水分或者其它溶剂除去一部份，以获得含水分较少的固体物质的过程。44 .酶份子修饰：通过各种方法直接使酶份子的结构发生某些改变，从而改进酶的催化特性3/28的技术过程。45 .浓缩：是从低浓度酶液中除去部份水或者其它溶剂而成为高浓度酶液的过程。46 .酶固定化：采用各种方法将能与水不溶性载体结合，制备固定化酷，而使酹的催化特性发生某些改变的技术过程。47 .酶的非水相催化：酶在非水介质中进行的催化作用称为酶的非水相催化。48 .酶的活性中心：酶份子中直接与底物结合并具有催化活性的特殊部位。49 .醒份子的主链修饰：利用酶份子主链的切断和连接，使酶份子的化学结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的特性和功能的方法。50 .侧链基团修饰：采用一定的方法（普通为化学法）使酶的侧链基团发生改变，从而改变酶份子的催化特性的修饰方法。51 .份子内交联修饰：通过含有双功能基团的化合物（又称双功能试剂），如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等，在酶蛋白份子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法。52 .大份子结合修饰：采用水溶性大份子与酶蛋白的测链基团共价结合，使酶份子的空间构象发生改变，从而改变酶的特性与功能的方法。53 .亲和修饰：指修饰试剂只专一地与酶份子某一位点上的某一基团发生反应，而与此位点外的同一种或者不同种基团都不发生作用的修饰方法。54 .定点突变：是指DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。是蛋白质工程和酶份子组成单位置换修饰中常用的技术。55 .组成单位置换修饰：将肽链上的某一个氨基酸（核甘酸）换成另一个氨基酸（核甘酸），引起酶蛋白（酶RNA）空间构象的改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法。56 .金属离子置换修饰：把酶份子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法。57 .物理修饰：通过各种物理方法使酶的空间构象发生改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法。58 .易错PCR技术：从酶的单一基因出发，通过改变PCR反应条件，在基因扩增过程中使碱基配对浮现错误而引起基因突变。59 .基因重排技术：称为DNA改组技术，是从2种以上同源正突变基因出发，用酶（DNaSeI）切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。60 .基因家族重排技术：又称为基因家族改组技术，是从基因家族的若干同源基因出发，用前（DNaSeI）切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。61 .基因重组：是在体外通过DNA连接险的作用，将基因与载体DNA连接在一起形成重组DNA的技术过程。62 .突变基因文库的组装：是将重组DNA转入受体细胞或者包装成有感染活性的重组噬菌体的过程。63 .酶突变基因的定向选择：是在人工控制条件的特殊环境下，按照人们所设定的进化方向对突变基因进行选择，以获得具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程。64 .吸附法：通过载体表面和酶份子表面之间的氢键、疏水键和电子亲和力等物理作用力，将酶固定于不溶性载体的方法，称为物理吸附法，简称吸附法。65 .包埋法：将前或者含酶细胞包埋于各种多孔载体中，使酶固定化的方法，称为包埋法。66 .结合法：选择适宜的载体，使之通过共价键或者离子键，与酶结合在一起的固定化方法，称为结合法。67 .交联法：利用双功能试剂或者多功能试剂在酶份子间、酶份子与惰性蛋白偶尔酶份子与载4/28体间进行交联反应，以共价键制备固定化能的方法。68 .热处理法：将含酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在细胞内，而制备得到固定化细胞。69 .固定化细胞：固定在载体上，并在一定空间范围内进行生命活动的细胞。70 .细胞固定化：通过各种方法，将细胞与水不溶性载体结合，制备固定化细胞的过程。71 .份子记忆：能通过配体诱导、相互作用改变酹的构象，从而获得与配体类似物结合的能力，这种由配体诱导产生的酶的记忆称为份子记忆。72 .PH记忆：在有机介质反应中，酶所处的PH环境与酶在冻干或者吸附到载体上之前所使用的缓冲液PH值相同的现象。73 .必需水：酶份子需要一层水化层，以维持其完整的空间构象。维持酶份子完整的空间构象所必需的最低水量称为必需水，属于结合水。74 .水活度：是指体系中水的逸度与纯水逸度之比。通常可以用体系中水的蒸汽压与相同条件下纯水的蒸汽压之比表示。即：A=YP/Poww075 .酶反应动力学：是研究各种因素对酶促反应速度的影响因素的学科，是酶学研究的重要内容，也是酶应用的重要理论根据。76 .酶反应器：用于各种酶进行催化反应的容器及其附属设备。77 .搅拌罐反应器STR：是带有搅拌装置的一类罐式反应器，由反应罐、搅拌器和保温装置组成。78 .填充床反应器PCR：是将固定化酶堆置在反应容器中进行催化反应的一种反应器，合用于固定化酶进行催化反应。79 .流化床反应器FBR：是通过流体使固定化酶颗粒在悬浮翻动状态下进行催化反应的一种反应器，合用于固定化酶进行连续催化反应。80 .鼓泡反应器BCR：是利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌装置的反应器。81 .膜反应器MR：是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。82 .喷射反应器PR：是利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合，进行高温短时催化反应的一种反应器。问答题：1.试述酶工程的发展概况与前景。(小题)答：1894年，日本的高峰让吉首先从米曲霉中制备得到高峰淀粉酹，用作消化剂，开创了近代酶的生产和应用的先例；1908年，德国的罗姆制得胰酶，用于皮革的软化。1908年，法国的波伊登(Boidin)制备了细菌淀粉酶,应用于纺织品的退浆。1911年，美国的华勒斯坦(WaHeStein)制得木瓜蛋白酹，用于除去啤酒中的蛋白质浑浊。此后，酶的生产和应用逐步发展。然而在50年代以前停留在从微生物、动物或者植物中提取酶，加以利用阶段。由于当时生产力落后，生产工艺较繁杂，难以进行大规模工业化生产。1949年，采用微生物液体深层培养方法进行细菌-淀粉酶的发酵生产，揭开了现代醯制剂工业的序幕。50年代以后，随着生化工程的发展,大多数的制剂的生产已转向微生物流体深层发酵的方法。酶的应用越来越广泛。50年代：开始了酶固定化研究。1953年德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂与淀粉三,胃蛋白酶,按肽酶和核糖核酸酶等结合,制成为了固定化酶。1960年，法国的雅各(JaCob)和莫诺德(Monod)提出控制子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，使酶的生物合成可以按照人们的意愿加以调节控制。5/2860年代，是固定化能技术迅速发展的时期。1969年，日本的干烟一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酹从DL-氨基酸生产L-氨基酸。浮现了“酶工程这个名词来代表有效利用酶的科学技术领域。60年代，用小份子化合物修饰酶份子侧链基团,使酶性质发生改变。70年代,修饰剂的选用、修饰方法上又有了新的发展。1971年第一届国际酶工程学术会议在美国召开，当时的主题即是固定化酶，进一步开展了对微生物细胞固定化的研究。1973年,千烟一郎首次利用固定化的大肠杆菌细胞生产L-天冬氨酸。1978年，日本的铃木等固定化细胞生产-淀粉酶研究成功.所以说,7。年代是固定化细胞技术取得发展的时期。80年代，固定化细胞己能用于生产胞外酶,因此,80年代又发展了固定化原生质体技术，排除了细胞壁这一障碍。在酶的固定化技术发展的同时,酶份子修饰技术也取得了发展。80年代开始了酶的非水相催化的研究，扩大了酶的应用和生产领域。20世纪80年代迅速发展起来的动、植物细胞培养技术，继微生物发酵生产酶之后，已成为酶生产的又一种途径。此外,份子生物学技术应用于酶学领域开展了酶的定向进化技术,使酶工程不断向广度和深度发展,显示出广阔而诱人的前景。酶的定向进化技术：摹拟自然进化过程，在体外进行基因随机突变，建立突变基因文库，通过人工控制条件的特殊环境，定向选择得到具有优良特性的酶的突变体的技术过程。（DNA重排、高通量筛选、易错PCR）20世纪90年代，随着基因工程的广泛介入，一些原来只能由动物或者植物生产的酶,经过酶基因重组，可以在微生物上表达。由于在发酵过程中很容易对微生物进行控制，因此“基因工程+发酵工艺+先进的发酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。此外，对抗体酶、人工酶、摹拟酶、酶电极（酶传感器）等方面以及酶的应用技术研究，在近20年均取得了较大发展，使酶工程不断向广度和深度发展，显示出广阔而诱人的前景。2 .蛋白类酶和核酸类酶的分类及命名原则。（小题）答：蛋白前（P醉）的分类与命名：第1大类，氧化还原酶；第2大类，转移酷；第3大类，水解酶；第4大类，裂合酶；第5大类，异构酶；第6大类，合成能（或者称连接酹）。命的命名有两种方法：系统名、推荐名。系统名：包括所有底物的名称、酶的作用基团和反应类型。根据系统命名法每一个具体的酹还有一个系统编号，通常为四码编号，四码分别表明该酶的类型、酶促反应的供体、受体以及该酶的特定序号，之间用圆点隔开，前面加之EC表示国际酶学会。推荐名：只取一个较重要的底物名称和反应类型。核酸类酶（R酷）的分类与命名：a）根据酶催化的底物是其本身RNA份子还是其它份子，可以将R酶分为份子内催化（in-cis,也称为自我催化）和份子间催化（Htrans）两类。b）根据酶催化反应的类型，可以将R酶分为剪切酶，剪接酶，和多功能酶等三类。c）根据R酶的结构特点不同，可分为锤头型R酶，发夹型R酶，含I型IVS的R酶，含Il型IVS的R酶等。3 .蛋白类酶的推荐名和系统名称的异同。（小题）答：推荐名和系统名的相同点是均指出了该酶的底物名称或者反应类型。不同之处在于推荐名只取一个较重要的底物名称和反应类型，此命名法简单，应用历史长，但缺乏系统性，有时浮现曰酶数名或者一位数酶的现象。而系统名包括所有底物的名称、晦6/28的作用基团和反应类型，使一种酹惟独一种名称。根据系统命名法每一个具体的酶还有一个系统编号，通常为四码编号，四码分别表明该酶的类型、酶促反应的供体、受体以及该酶的特定序号，之间用圆点隔开，前面加之EC表示国际酶学会。4 .酶活力单位的测定。（小题）答：酶活力的高低，是以酶活力的单位数来表示的。酶活力单位的定义：在特定条件下（温度可采用25°C,pH等条件均采用最适条件），每Imin催化1mol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位。或者在特定条件下，每秒催化Imol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（Kat）。IKat=6X107IU酶活力测定的方法：化学测定法、光学测定法、气体测定法等。酷活力测定的步骤：（1）根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制成一定浓度的底物溶液。（2）根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、pH值、底物浓度、激活剂浓度等反应条件。温度：室温（25C）、体温（37）、酶反应最适温度或者其它选用的温度；PH值：是酶催化反应的最适PH值；底物浓度：应该大于5Km等。（3）在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间。（4）反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或者底物的减少量。注意：若不能即时测出结果的，则要及时终止反应，然后再测定。5 .酶的主要生产有哪些方法？答：酶的生产方法可以分为提取分离法、生物合成法和化学合成法等3种。a）酶的提取分离法生产是采用各种技术从动物、植物、微生物细胞或者其它含酶原料中将酶提取出来，再与所含杂质进行分离的技术过程。b）酶的生物合成法生产是经过预先设计，通过人工操作，利用微生物细胞、植物细胞或者动物细胞的生命活动而获得所需酶的技术过程。c）酶的化学合成法生产是按照酶的化学结构中氨基酸或者核甘酸的罗列顺序，通过化学反应将一个一个的单体（氨基酸或者核甘酸）连接起来而获得所需酶的技术过程。6 .酶的主要提取方法和分离方法有哪些？答：酶的提取是指在一定的条件下，用适当的溶剂（或者溶液）处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂（或者溶液）中的过程，主要方法有盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取和有机溶剂提取等。酶的分离纯化是采用各种生化分离技术使酶各种杂质分离的技术过程，主要的分离方法有离心分离、过滤与膜分离、萃取分离、沉淀分离、层析分离、电泳分离等。7 .选择分离方法时必须考虑的问题。答：在选用分离方法的时候要认真考虑：目标酶份子特性及其它物理、化学性质；酶份子和杂质的主要性质差异；酹的使用目的和要求；技术实施的难以程度；分离成本的高低；是否会造成环境污染等。8 .采用生物合成法可分为哪几类？用该方法进行酶的生产时的普通步骤。答：根据所使用的细胞种类不同，生物合成法可以分为微生物发酵产酶、植物细胞培养产酶和动物细胞培养产能，其中又以微生物发酵产陋应用最广。采用生物合成法进行酶的生产，首先要经过筛选、诱变、细胞融合、基因重组等方法获得优良的产酶细胞，然后在人工控制条件的生物反应器中进行细胞培养，通过细胞内物质的新陈代谢作用，生成所需的酶和各种代谢产物，再经过分离纯化得到人们所需的酶。9 .酶的发酵法生产可分为哪几类？哪一种方法应用最广泛？答：根据微生物细胞培养方式的不同，发酵法可以分为液体深层培养发酵、固体培养发酵、固定化细胞发酵、固定化原生质体发酵等。其中液体深层培养发酵为主要方式。10 .酶生物合成的调节主要包括那几个水平？哪一个水平是最重要的？7/28答：酶生物合成的调节主要包括：转录前的调节；转录水平的调节；转录产物的加工调节；翻译水平的调节；翻译产物的加工调节和酶降解的调节等。其中转录水平的调节（基因调节）对酶的生物合成是最重要的调节11 .什么是分解代谢物阻遏作用？其作用机理是什么？答：分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡萄糖和其它容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酷（主要是诱导酶）生物合成的现象。（也称为葡萄糖效应）分解代谢物阻遏作用之所以产生，是由于某些物质（如葡萄糖等）经过分解代谢放出能量，有一部份能量储存在ATP中。ATP是由AMP和ADP通过磷酸化作用生成的。这样细胞内ATP浓度增加，就使AMP的浓度降低，存在于细胞内的CAMP就通过磷酸一酯酶的作用水解生成AMPo同时，腺苜酸环化前的活化受到抑制而使CAMP的生成受阻，从而导致细胞内CAMP的浓度降低，这就必然使CAMP（AP的复合物的浓度随之降低。结果启动子的相应位点上没有足够的CAMP-CAP复合物结合，RNA聚合酶也就无法结合到其在启动子的相应位点上，转录无法进行，酶的生物合成受到阻遏。12 .乳糖控制子的调节原理。答：乳糖控制子具有正调节和负调节两种调节机制，两者同时独立调控乳糖控制子，只有当CAP-CAMP结合到IaCP上和阻遏蛋白脱离IaCo时，才开始结构基因的转录。a）分解代谢物阻遏作用：当葡萄糖存在时，因为分解葡萄糖的酶类属于组成酶，能迅速地将葡萄糖降解成某种中间产物（X）,并产生大量的能量贮存于ATP中，所以会大量消耗ADP和AMPoX既会促进CAMP分解成AMP进行补充，同时又会阻挠ATP释放能量并环化形成CAMP,从而降低了CAMP的浓度，继而阻遏了RNA聚合酶与启动基因的结合，相关酶的合成受到抑制。反之可推。b）诱导作用：在无诱导物时，RNA聚合酶的结合位点与阻遏蛋白相结合，在空间上排挤RNA聚合酶，使之脱离启动子（P）部位，使结构基因无法进行转录，酶的生物合成受阻。当培养基中以乳糖为惟一碳源时，细胞吸收乳糖转变为别乳糖。别乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的结构发生改变，从而使它与控制基因的结合力减弱，阻遏蛋白不能与控制基因结合，就使RNA聚合酶可以与启动子结合，进行转录而合成结构基因所对应的酶。13 .色氨酸控制子的调节原理。答：其调控机制包括：可阻遏的负调控作用机制和衰减作用可阻遏的负调控：以trp编码阻遏蛋白，色氨酸作为辅阻遏物，激活阻遏蛋白，惟独激活的阻遏蛋白才干结合到trp0上从而阻挠RNA聚合酶与trpP的结合，转录被抑制。衰减作用：前导区trpL有4个以1、2、3、4表示的片段，它们以两种不同的方式进行碱基配对形成颈环结构，有时以1-2与3-4配对，有时只以2-3互补配对，在前导序列第10位与第11位上有相邻的两个色氨酸密码子。a）当细胞中trp含量高时，相应的trp-tRNA也高，使德前导肽顺利翻译，由于原核细胞中转录与翻译偶联，前导肽翻译快，在4区转录完，核糖体到2区；前导区只能3-4配对形成终止子样的茎环结构转录住手。b）当环境中缺乏trp时，trp-tRNA减少，前导肽翻译速度慢，4区转录完成时，核糖体仅在1区，前导区2-3配对，4区保持单链，转录继续。细菌通过阻遏与衰减作用两种机制的协调配合实现对trp控制子转录调控的最高水平。14 .用于酶的生产的细胞所必需具备的条件。答：酶的产量高；产酶稳定性好；容易培养和管理；利于酶的分离纯化；安全可靠、无毒性等。15 .培养基的基本组分。（小题）8/28答：培养基的组分普通包括碳源、氮源、水、无机盐和生长因子等几方面。16 .植物细胞培养基的特点。（小题）答：植物细胞培养的培养基的主要特点有：a）植物细胞的生长和代谢需要大量的无机盐，除了P、S、N、K、Na、Ca、Mg等大量元素以外，还需要Mn、Zn、Co、MO、Cu、B、I等微量元素。b）植物细胞需要多种维生素和植物生长激素。c）植物细胞要求的氮源普通为无机氮源。d）植物细胞普通以蔗糖为碳源。17 .动物细胞培养基的特点。（小题）答：动物细胞培养基的组成较为复杂，包括氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖、激素、生长因子等。a）在动物细胞培养基中，必须加进各种必需氨基酸，多数动物细胞利用谷氨酰胺作为碳源和能源。b）动物细胞培养基中普通要加入血清以提供所需的各种维生素。c）动物细胞培养基中必须添加含有大量元素的无机盐，用于调节培养基的渗透压。d）大多数动物细胞培养基中使用葡萄糖作为碳源和能源，但含量不能太高否则分解产生乳糖改变PHoe）动物细胞生长需要激素和生长因子，普通由血清提供。18 .酶生产的工艺流程及工艺条件的控制。答：酶生产的工艺流程：保藏的菌种在用于发酵生产之前，必须接种于新鲜的固体培养基上，在一定的条件下进行培养，使细胞的生命活性得以恢复，这个过程称为细胞活化。活化了的细胞需在种子培养基中经过一级乃至数级的扩大培养，以获得足够数量的优质细胞。后扩大培养的细胞通过三条途径产酶：将扩大培养的细胞制备成原生质体，然后固定化，接入发酵罐中后加入培养基产酶；将扩大培养的细胞制备成固定化细胞，然后进行预培养，接入发酵罐中后通入无菌空气产酶；03直接生产产品醉。最后将生产的产品分离纯化，得到所需的酶。a）PH值的控制：培养基的PH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型做生物的生长繁殖或者产生代谢产物。为了维持培养基PH的相对恒定，通常在培养基中加入PH缓冲剂，或者在进行工业发酵时补加酸、碱。b）温度的控制：细胞的生长繁殖和发酵产酶需要一定的温度条件。在一定的温度范围内，细胞才干正常生长、繁殖和维持正常的新陈代谢。温度的调节普通采用热水升温、冷水降温的方法。C）溶解氧的控制：可以通过调节通气量、氧的分压、气液接触时间、气液接触面积和改变培养液的性质来调节溶解氧。19 .调节溶解氧的方法有哪些？答：调节通气量；调节氧的分压；调节气液接触时间（流速）；调节气液接触面积（搅拌）；改变培养液的性质（黏度、气泡以及温度）。20 .提高酶产量的措施。答：提高酶产量的措施有以下几点：a）添加诱导物：对于诱导酶的发酵生产，在发酵过程中的某个适宜的时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高酶的产量。b）控制阻遏物的浓度：控制阻遏物的浓度是解除阻遏、提高酶产量的有效措施。c）添加表面活性剂：表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。d）添加产酶促进剂：是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清晰的物质。9/2821 .酶的生物合成有哪几种模式？哪一种模式最理想？如何将其它模式转换为最佳模式？答：酶生物合成模式分为4种类型，即同步合成型，延续合成型，中期合成型和滞后合成型。最理想的合成模式应是延续合成型。对于同步合成型的酶，要尽量提高其对应的mRNA的稳定性，为此适当降低发酵温度是可取的措施；对于滞后合成型的酶，要设法降低培养基中阻遏物的浓度，尽量减少甚至解除产物阻遏或者分解代谢物阻遏作用，使酶的生物合成提早开始：而对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA的稳定性以及解除阻遏两方面下功夫，使其生物合成的开始时间提前，并尽量延迟其生物合成住手的时间。22 .稀释率与细胞生长速度之间有什么关系？答：稀释率是指单位时间内，流加的培养液与发酵容器中发酵液体积之比，普通以h“为单位。（稀释率可以在。与P之间变动，p为最大比生长速率，是指限制性机制浓度过mm量时的比生长速率。）a)dX _ t 5 Xdt K S- DX = (Jl - D) X当D=O的时候，为分批发酵:b）当D<p时，dX/dt为正值，表明发酵液中细胞浓度不断增加，随着细胞浓度增加，限制性基质的浓度相对降低，使比生长速率减小，在比生长速率降低到与稀释速率相等的时候，重新达到稳态；c）当D=P时，dX/dt为0,发酵液中细胞浓度保持恒定不变；d）当D>p时,dX/dt为负值，发酵液中的细胞浓度不断降低，随着细胞浓度降低，限制性基质的浓度相对升高，使比生长速率增大，在比生长速率提升到与稀释率相同时，建立新的平衡，重新达到稳态。e）当D>pm时，细胞浓度趋向于零，无法达到新的稳态。23 .什么是产酶动力学？细胞产酶模式与产酶动力学公式之间有什么关系？（小题）答：产的动力学主要研究细胞产酶速率以及各种环境因素对产酶速率的影响规律。dE,Z=（即+F）X或X为细胞浓度，以每升发酵液所含的干细胞分量表示（gDCL）P为细胞比生长速率（lh）为生长偶联的比产酶系数，以每克干细胞产酶的单位数表示（ugDC）为非生长偶联的比产酶速率，以每小时每克干细胞产酹的单位数表示（U/hgDC）E为酹浓度，以每升发酵液中所含的酶单位数表示（U/L）t为时间（h）同步合成型的醉，其产酶与细胞生长偶联。在平衡期产酶速率为零，即非生长偶联的比产酶速率B=Oob）中期合成型的酸，其合成模式是一种特殊的生长偶联型。在培养液中有阻遏物存在时，a=0,=0,无酹产生。在细胞生长一段时间后，阻遏物被细胞利用完，阻遏作用解除，酶才开始合成，B=O,在此阶段的产酶动力学方程与同步合成型相同。c）滞后合成型的酶为非生长偶联型，生长偶联的比产酶系数a=0。d）延续合成型的酶，在细胞生长期和平衡期均可以产晦，产酹速率是生长偶联与非生长偶联产酶速率之和。24 .固定化细胞发酵产酶的特点。答：固定化细胞发酵产酶的特点a）提高产酹率（细胞密度大）10/28b）可以反复使用或者连续使用较长期（细胞不易脱落流失）c）发酵稳定性好（载体的保护）d）缩短发酵周期，提高设备利用率（预培养）e）产品容易分离纯化（细胞不溶于水）f）合用于胞外酶等胞外产物的生产（载体的扩散抑制）25 .固定化细胞发酵产酶的工艺条件控制。答：a）固定化细胞的预培养：固定化细胞制备好以后，普通要进行预培养，以利于固定在载体上的细胞生长繁殖。b）溶解氧的供给：固定化细胞在进行预培养和发酵的过程中，由于受到载体的影响,致使氧的供给成为主要的限制性因素。增加溶解氧的方法主要是加大通气量。c）温度的控制：固定化细胞对温度的适应范围较宽，在分批和半连续发酵过程中不难控制。但是由于稀释率较大，反应器内温度变化较快，所以培养液要预热至适宜的温度。d）培养基组分的控制：固定化细胞发酵培养基，从营养要求的角度来看，与游离细胞发酵培养基没有明显差别。26 .固定化原生质体发酵产酶的优缺点及工艺控制中应注意的问题。答：固定化原生质体的特点：提高酶产率（去除细胞壁屏障）；可以反复使用或者连续使用；稳定性较好（操作、保藏）；易于分离纯化；提高产品品质；变胞内产物为胞外产物（合用于胞内酶的生产）。在工艺条件控制方面需要注意下列问题：渗透压的控制（添加一定量的渗透剂，保持原生质体的稳定性）；防止细胞壁再生（添加青霉素）；保证原生质体的浓度。27 .植物细胞培养的特点。（小题）答：产率高；周期短；易于管理，减轻劳动强度；产品质量高28 .植物细胞培养工艺条件的控制。（小题）答：a）温度的控制：室温范围（25）。b）PH的控制：微酸性范围（56,5.55.8最好）。c）溶解氧的控制：适当的通风和搅拌。d）光照的控制：根据植物细胞的特性及目的代谢物的种类进行调节。e）前体的添加：添加处于目的代谢物代谢途径上游的物质可以提高次级代谢物的产量。f）刺激素的应用：可以促使物质代谢朝某些次级代谢物生成的方向进行，从而强化次级代谢物的生物合成，提高某些次级代谢物的产率。29 .动物细胞培养的特点。（小题）答：动物细胞培养具有如下显著特点：a）主要用于各种功能蛋白质的生产；b）周期长、生长缓慢；c）易污染，需要添加抗生素；d）对环境敏感，必须严格控制温度、PH、渗透压、通风搅拌等条件；e）多数适宜采用贴壁培养（锚地依赖性），部份可以采用悬浮