酶工程习题

《酶工程习题》

第一章绪论

1、何为酶工程？试述其主要内容和任务。

答、酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程，其主要过程包括：微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶、酶的提取与分离纯化、酶分子的修饰等。 2、酶有哪些催化特性？

答、转一性、高效性、作用条件温和 3影响酶催化的主要因素。

答；底物浓度、温度、PH、激活剂、抑制剂、酶浓度 4、简述酶活力单位的概念和酶活力的测定方法 答：酶活力：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度 测定方法有：化学测定法、光学测定法、气体测定法

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溶液

（2）、根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、ph、底物浓度、激活剂浓度等反应条件

（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）、反映到一定时间，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底物的减少量

酶活力单位：在特定条件下，每1min催化1umol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位。 5、简述酶的生产方法

答、提取分离法、生物合成法、化学合成法

6、酶的生产：指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等 7、酶的改性：指通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程。

第二章、酶的发酵产酶

1、何为酶微生物合成的诱导作用？简述原理。

答、加入某些物质使酶生物合成开始或加速进行的现象，称之为诱导作用。

原理：加入与酶催化作用的底物或其类似物的诱导物，使其与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构发生改变，从而使其与操纵基因的结合力减弱，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，就使RNA聚合酶可以与启动基因结合，进行转录而合成结构基因所对应的酶。 2、什么是酶生物合成的反馈阻遏作用？简述原理。

答：酶生物合成的反馈阻遏作用又称为产物阻遏作用，是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。 原理：阻遏物语阻遏蛋白结合，使其结构发生变化，从而使阻遏蛋白与操纵基因的结合力增强。阻遏蛋白与操纵基因结合，就排挤RNA聚合酶与启动基因的结合，使转录无法进行，酶的生物合成因此受到阻遏。

3、酶的生物合成有哪几种模式？

答：同步合成型、延续合成型、中期合成型、滞后合成型 4、如何控制微生物发酵产酶的工艺条件？

答：（1）、细胞活化与扩大培养：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。

（2）、培养基的配制：包括碳源、氮源、无机盐和生长因子等几大类

组分

（3）、ph

的调节控制

（4）、温度的调节控制 （5）、溶解氧的调节控制

（6）、提高酶产量的措施：添加诱导物、控制阻遏物的浓度、添加表

面活性剂、添加产酶促进剂 5、简述酶发酵动力学的主要内容

答、发酵动力学是研究发酵过程中细胞生长速率、产物生成速率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科。其包括：（1）细胞生长动力学：细胞在控制一定条件的培养基中生长的过程中，其生长速率受到细胞内外各种因素的影响，变化比较复杂，情况各不相同（2）产物生成动力学：主要研究发酵过程中细胞产酶速率以及各种因素对产酶速率的影响规律（3）基质消耗动力学：研究发酵过程中基质消耗速率以及各种因素对基质消耗速率的影响规律。 6、简述固体化微生物细胞发酵产酶的特点

答：提高产酶量、可以反复使用或连续使用较长时间、基因工程菌的质粒稳定，不易丢失、发酵稳定性好、缩短发酵周期，提高设备利用率、产品容易分离纯化、适用于胞外酶等胞外产物的生产。 7、固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点？

答：变胞内产物为胞外产物、提高产酶率、稳定性较好、易于分离纯化

8、培养基：人工配制的用于细胞培养和发酵的各种营养物质的混合物

酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程

固体化原生质体：指固定在载体上，在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体。

第三章：动植物细胞培养产酶

1、什么是端粒、端粒酶？简述其催化过程。

答：端粒：真核生物染色体的末端结构，是由富含G和T的DNA简

单重复序列不断重复而成。 端粒酶：催化端粒合成和延长的酶。

催化过程：a、结合：端粒酶分子的RNA重复序列与DNA端粒末端按照互补原则结合

b、延伸：以端粒酶分子的RNA为模板，通过反转录作用，使DNA分子上的端粒延伸。

c、移位：端粒酶移动到延伸后的端粒末端。(重复上述过程) 2、植物细胞培养产酶有何特点？

答：提高产率、缩短周期、易于管理，减轻劳动强度、提高产品质量、其他

3、简述植物细胞培养产酶的工艺过程 答：外植体 答：p71

5、抗体酶：又称为催化性抗体，是一类具有生物催化功能的抗体分子

动植物细胞培养：通过特定技术获得优良的动物和植物细胞，然后在人工控制反应器中进行细胞培养，以获得所需产物的技术过程。

第四章 酶的提取与分离纯化

一、名词解释

1、酶的提取与分离纯化:将酶从细胞或其他含酶原料中提取出来，在与杂质分开，而获得酶制品的技术过程

2、超声波破碎石：利用超声波发生器所发出的声波或超声波的作用，使细胞膜产生空穴作用而使细胞破碎的方法

3、离心分离：借助离心机旋转所产生的离心力，使不同大小、不同密度的物质分离的技术过程

4、层析分离：利用混合液中各组分的物理化学性质的不同，使各组

细胞的获取

细胞培养

分离纯化 产物

4、试述植物细胞培养产酶的工艺条件及其控制

分以不同比例分布在两相中。

5、浓缩：从低浓度酶液中除去部分水或者其他溶剂而成为高浓度酶液的过程

6、有机溶剂萃取：利用溶质在水和有机溶剂中的溶解度不同的分离 7、电泳：带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程

8、盐析沉淀法：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盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶和杂质分离的过程

9、等电点沉淀法：利用两性电解质你等电点是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，使酶与杂质分离 二、简答题

1、细胞破碎的方法主要有哪些？及其原理 答：

分类 细胞破碎方法 捣碎法 机械剖碎法 研磨法 匀浆法 温度差破碎法 物理破碎法 压力差破碎法 超声波破碎法 化学破碎法 添加有机溶剂 添加表面活性剂 自溶法 酶促破碎法

2、试述酶提取的主要方法

外加酶制剂法 原理 通过机械运动产生剪切力，使组织细胞剖碎 通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏， 通过化学试剂对细胞膜的作用 通过细胞本身酶系或外加酶制剂的催化作用，是外层细胞结构受到破坏

答：盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取、有机溶剂提取 3、影响酶提取的主要因素 答：温度、PH、提取液的体积 4、吸附层析中洗脱剂洗脱的原则

答：a不与吸附剂起化学反应b溶解度大、黏度小，流动性好

c要有一定的纯度 5、干燥的主要方法有哪些？

答：真空干燥、冷冻、喷雾、气流、吸附

第五章 酶分子的修饰

1、酶分子修饰的概念和作用

答：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的催化特性的技术过程。

作用：提高酶的催化效率、增强酶的稳定性、降低或消除酶的抗原性、改变酶的底物专一性。

2、何谓金属离子置换修饰?简述其主要修饰过程和作用

答：把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的催化特性发生改变的修饰方法。 过程：酶的分离纯化 除去原有的金属离子 加入置换离子

作用：阐明金属离子对酶催化作用的影响、提高酶的催化效率、增强酶的稳定性、改变酶的动力学特性 3、何谓大分子结合修饰？有何作用？

答：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构想发生改变，从而改变酶的催化特性的方法

作用：提高催化效率、增强稳定性、降低或消除酶蛋白的抗原性 4、举例说明肽链有限水解修饰和核苷酸置换修饰？各有何作用？ 答：在肽链限定位点进行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的催化特性的方法称为肽链有限水解修饰

在核苷酸链的限定位点进行加涅，是酶的结构安生改变，从而改变特

性，称为。。

5、何谓氨基酸置换修饰和核苷酸置换修饰？各有何作用？ 答：将酶分子肽链上（核苷酸连上）的某一个氨基酸（核苷酸）置换成另一个氨基酸（核苷酸），从而改变酶的催化特性的方法 6、简述点突变 技术的主要技术过程及其在酶分子修饰中的作用。 答：新的酶分子结构的设计、突变基因碱基序列的确定、突变基因的获得、新酶的获得

7、酶分子的物理修饰有何特点？

答：不改变酶的组成单位及其基团、酶分子中的共价键不发生改变。 8、点突变、侧链基团修饰、核苷酸连剪切修饰

答：点突变：在DNA序列中的某一特定位点进行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术、

侧链基团修饰：采用一定的方法使酶的侧链基团发生改变，从而改变酶的催化特性的修饰方法

核苷酸连剪切修饰：在核苷酸连的限定位点进行剪切，使酶的结构发生改变，从而改变酶的催化特性的方法 9、酶分子修饰的应用 答：＠在酶学研究方面的应用

酶的活性中心研究、酶的空间结构研究、酶的作用机制研究 ＠在医药方面的研究

降低或消除酶的抗原性、增强医药用酶的稳定性 ＠在工业方面的应用

提高工业酶的催化效率、增强工业酶的稳定性、改变酶的动力学特性 ＠在抗体酶研究开发方面的应用 ＠在核酸类酶人工改造方面的应用 ＠在有机介质酶催化反应中的应用

第六章 酶、细胞、原生质体固定化

1、举例说明常用的固定化方法

答：吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法 2、何谓固定化酶？其特性和游离酶比较有哪些改变？ 答：固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。 稳定性较好、最适PH改变、底物特异性改变 3、固定化酶在工业上的应用、

答：氨基酰化酶、葡萄糖异构酶、天冬氨酸酶、青霉素酰化酶等 4、何谓固定化细胞？有何特点 和应用？

答：固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞 5、简述固定化原生质体的特点。

答：（1）由于没有细胞壁，细胞结构不完整，失去增值能力，但仍具有细胞原有的新城代谢特性

（2）由于解除了细胞壁这一扩散屏障，可增加细胞膜的通透性，利于氧气和营养物质的传递和吸收，也有利于胞内物质的分泌，可显著提高产率

（3）由于载体的保护作用，具有较好的操作稳定性和保存稳定性，使用时间较长，利于连续化生产

（4）易于和发酵产物分开，有利于产物的分离纯化，可提高产品质量

（5）由于在培养基中添加了渗透压稳定剂，保持原生质体的稳定性，这些渗透压稳定剂 在发酵结束后，可用层析或膜分离技术等方法与产物分离

6、固定化原生质体、吸附法、包埋法、结合法、交联法

答：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

包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体上，使酶固定化的方法 结合法：选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键结合在一起的方法

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。

第七章 酶非水相催化

1、简述酶非水相催化的概念和特点 答：酶在非水介质中的催化作用称为---

2、酶在有机溶剂介质中与水溶液中的特性有何改变

答：在酶的底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性等都有所改变

3、什么是必须水和水活度？水对非水相中酶的特性有何影响？ 答：维持酶分子完整的空间构想所必须的最低水量称为--- 水活度指体系中水的逸度与纯水逸度之比 影响酶分子空间结构和酶催化反应速度 4、有机溶剂对酶催化有何影响？ 答：&对结构和功能的影响 &对酶活性的影响 &对底物和产物分配的影响

5、如何控制有机介质中酶催化反应的条件？ 答：*选好没催化反应类型 *选择适宜的酶 *选择适宜的底物和浓度 *选择好有机溶剂 *控制水含量、温度、PH 6、论述酶非水相催化的应用 答：#手性药物的拆分 #手性高分子聚合物的制备 #酚树脂的合成 #导电有机聚合物的合成 #发光有机聚合物的合成

固定化原生质体：将原生质体用多孔凝胶包埋起来

#食品添加剂的生产 #生物柴油的生产

7、有机介质的酶催化：指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应

气相介质的酶催化：酶在气相介质中进行的催化反应 超临界流体介质的酶催化：酶在--- 离子液介质的酶催化：酶在---

第八章 酶定向进化

1、何为酶定向进化？有何特点？

答：模拟自然进化的过程，在体外进行酶基因人工随机突变，建立突变基因文库，在人工控制的特殊环境下，定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程 特点：适应面广、目的性强、效果显著

2、何谓易错PCR技术？简述易错PCR技术进行体外基因突变的主要过程

答：指从酶的单一基因出发，在改变反应条件的情况下进行PCR，使扩增得到的基因出现碱基配对错误，从而引起基因突变的技术过程 过程：双链DNA的变性、引物与单链DNA退火结合、引物延伸 3、什么叫DNA重排技术？包括哪些步骤？

答：指又称DNA改组技术，是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA，用酶切割成随机片段，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（具体过程见P210-211）

4、什么是基因家族重排技术？与ＤＮＡ重拍技术有何异同？ 答：从基因家族的若干同源基因出发，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列发生重新排布而引起基因突变的技术过程（具体过程见P210-211）

５、简述基因突变定向选择的基本过程

答：突变基因文库的构建、突变基因的筛选（P215-216） ６、突变基因的高通量筛选技术主要有哪些？各有何特点？ 答：平板筛选法、荧光筛选法、噬菌体表面展示法、酵母细胞表面展示法

７、举例说明酶定向进化技术的应用

答：提高酶的催化效率、增加酶的稳定性、改变酶的底物特异性

第九章 酶反应器

１、何谓酶反应器？试述酶反应器的主要类型和特点 答：用于酶催化反应的容器及其附属设备 类型及特点见P225

２、选择酶反应器的主要依据有哪些？ 答：@根据酶的引用形式 @根据酶反应动力学性质 @根据底物或产物的理化性质 ３、简述酶反应器的主要内容

答：确定酶反应器的类型、制造材料，进行热量衡算、物料衡算 ４、如何控制酶反应器的操作条件？

答：温度、PH、底物浓度、酶浓度、反应液的混合与流动 ５、在酶反应器操作过程中要注意哪些问题？ 答￥控制酶反应器中液体的流动状态 ￥控制酶反应器中恒定生产能力 ￥保持酶反应器稳定 ￥防止酶反应器污染

６、高浓度底物抑制作用：当底物浓度过高时，会对酶产生抑制作用

第十章 酶的应用(自己看书)

５、简述基因突变定向选择的基本过程

答：突变基因文库的构建、突变基因的筛选（P215-216） ６、突变基因的高通量筛选技术主要有哪些？各有何特点？ 答：平板筛选法、荧光筛选法、噬菌体表面展示法、酵母细胞表面展示法

７、举例说明酶定向进化技术的应用

答：提高酶的催化效率、增加酶的稳定性、改变酶的底物特异性

第九章 酶反应器

１、何谓酶反应器？试述酶反应器的主要类型和特点 答：用于酶催化反应的容器及其附属设备 类型及特点见P225

２、选择酶反应器的主要依据有哪些？ 答：@根据酶的引用形式 @根据酶反应动力学性质 @根据底物或产物的理化性质 ３、简述酶反应器的主要内容

答：确定酶反应器的类型、制造材料，进行热量衡算、物料衡算 ４、如何控制酶反应器的操作条件？

答：温度、PH、底物浓度、酶浓度、反应液的混合与流动 ５、在酶反应器操作过程中要注意哪些问题？ 答￥控制酶反应器中液体的流动状态 ￥控制酶反应器中恒定生产能力 ￥保持酶反应器稳定 ￥防止酶反应器污染

６、高浓度底物抑制作用：当底物浓度过高时，会对酶产生抑制作用

第十章 酶的应用(自己看书)

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