酶工程论文综述

酶工程简介

酶分子定向进化的研究进展及应用

郭黄英

材料与化工学院 生物工程

摘要：酶分子定向进化史模拟自然进化过程，具有适应面广、目的性强、效果显著等特点，可以在较短的时间内获得具有新的催化特性的酶突变体。定向进化可以显著提高酶活力，增强酶的稳定性，改变酶的底物专一性等，已经成为一种快速有效的改进酶的催化特性的手段。本文详细综述了酶分子定向进化的概念、过程、基本策略和核心技术，并列举了该技术在现实中的应用实例。

关键词：酶，定向进化，生物催化，应用

酶分子定向进化（enzyme molecular directed evolution）简称为酶定向进化，是模拟自然进化过程（随即突变和自然选择），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酶的突变体的技术过程。

酶定向进化的基本过程包括随机突变、构建突变基因文库、定向选择等步骤

酶的定向进化技术在一定程度上弥补了定点突变技术的不足，极大地拓展了蛋白质工程学的研究和应用范围，特别是能够解决合理设计所不能解决的问题，为酶的结构与功能研究开辟了崭新的途径，并且正在工业、农业、食品业、环境保护和药物开发等领域逐渐显示其生命力。

1. 酶分子定向进化的研究

课 程 论 文

（20 12 -20 13 学年第 2 学期）

课程名称： 酶工程 学生姓名： 专业班级： 学 院： 学 号：

学生成绩：

关于端粒和端粒酶研究进展的综述

摘要 端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物，对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义，端粒酶是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶,是一种RNA依赖性的DNA聚合酶，由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白（RNP）复合体。端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老、肿瘤诊断和遗传疾病综合症有密切关联。并促进了目前正处于临床检测的基于以端粒酶活性及表达为目标的癌症治疗新策略的发展。综述了端粒和端粒酶发现、功能、应用及发展前景的综述。

关键词 端粒 端粒酶 染色体末端 细胞衰老 肿瘤细胞 遗传综合症

对于真核生物而言，一个细胞核内往往存在多条染色体，而每条染色体末端都存在一个特殊结构——端粒，该结构对于防止不同染色体之间末端的融合和维持染色体的完整性具有十分重要的意义，一些研究还发现端粒长度与衰老和癌症存在密切关系，成为

酶工程第一章测试试题卷

一、填空 (每空1分,共20分) 1. 2.

1878年,____首次将酵母中酒精发酵的物质称为酶.

1913年,Michaelis和Menten根据中间产物学说,推导出酶催化反应的基本动力学方程----米氏方程,可用公式表示为_______. 3.

1982年Thomas Cech等人发现四膜虫的

rRNA可以在没有蛋白质存在的情况下

RNA的发现改变了传

自身催化切除内含子,完成加工过程.这一具有催化活性的 统的酶的化学本质是____________的概念。 4. 5. 6. 7. 8. 9.

对同一种酶可同时采用系统命名和_____命名两种方法. 乳酸脱氢酶可标识为[EC1.1.1.2],其中EC代表_________. 催化L-谷氨酸 D—谷氨酸的酶属于________酶. 核酸类酶的基本组成单位是_________.

酶的有机辅助因子在催化过程中起_______________的作用. 在酶的二级结构β—片状折叠中,________式结构更稳定.

10. 酶的绝对专一性又称为___________专一性.

11. PH对酶的影响主要是影响到了氨基酸的________状态.

12. 在测酶活力时,为了使酶

《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、

酶工程实验

西北民族大学生命科学与工程学院

柏家林 刘俊林

仅供2008级生物工程专业和生物技术专业本科生试用

前 言

生物工程已成为发展最快、应用最广、潜力最大、竞争最为激烈的科技领域之一，也是最有希望取得关键性突破的学科之一。生物工程产业作为一个正在崛起的主导性产业，已成为产业结构调整的战略重点和新的经济增长点，将成为我国赶超世界发达国家生产力水平、实现后发优势和跨越式发展最有前途、最有希望的领域。

酶工程是生物工程的四大重要组成部分之一，是酶学和工程学相互渗透、相互结合发展而形成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程等有机结合而产生的边缘学科。酶作为生物催化剂具有催化专一性好、效率高、作用条件温和等优点，已广泛应用于医药、食品、轻工、化工、能源、环保、检测、生物技术等领域，深刻影响着许多重要的科学和实践领域。

《酶工程实验》与教材内容紧密结合,旨在通过实验强化学生对课堂内容的理解和掌握。结合我院实验条件，《酶工程实验》选择了十三个实验，主要集中在酶及酶工程概论、微生物发酵产酶、酶的提取和分离纯化、酶活力测定、酶的固定化和酶的分子修饰等章节，基本上反映了教材内容。

《酶工程实验》可作为生物技术、生物工程

酶工程实验

西北民族大学生命科学与工程学院

柏家林 刘俊林

仅供2008级生物工程专业和生物技术专业本科生试用

前 言

生物工程已成为发展最快、应用最广、潜力最大、竞争最为激烈的科技领域之一，也是最有希望取得关键性突破的学科之一。生物工程产业作为一个正在崛起的主导性产业，已成为产业结构调整的战略重点和新的经济增长点，将成为我国赶超世界发达国家生产力水平、实现后发优势和跨越式发展最有前途、最有希望的领域。

酶工程是生物工程的四大重要组成部分之一，是酶学和工程学相互渗透、相互结合发展而形成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程等有机结合而产生的边缘学科。酶作为生物催化剂具有催化专一性好、效率高、作用条件温和等优点，已广泛应用于医药、食品、轻工、化工、能源、环保、检测、生物技术等领域，深刻影响着许多重要的科学和实践领域。

《酶工程实验》与教材内容紧密结合,旨在通过实验强化学生对课堂内容的理解和掌握。结合我院实验条件，《酶工程实验》选择了十三个实验，主要集中在酶及酶工程概论、微生物发酵产酶、酶的提取和分离纯化、酶活力测定、酶的固定化和酶的分子修饰等章节，基本上反映了教材内容。

《酶工程实验》可作为生物技术、生物工程

酶工程复习整理

酶工程的概念：酶工程又称酶技术，是酶的生产与应用的技术过程，其主要任务是通过

人工操作，获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其催化功能。

酶工程的发展阶段：1.从动物、植物或微生物细胞和组织中提取酶，加以利用的阶段

2,发酵法生产，揭开近代酶工业的序幕。

酶催化作用的机制：

邻近效应；底物与底物之间、酶的催化基团与底物之间结合于同一分子，从而使反应速率大大增加。

定向效应：酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取向产生的效应。

底物的形变(distortion)和诱导契合(induced fit)：酶中某些基团或离子可以使底物分子产生“电子张力”，底物分子发生形变，接近过渡态，降低了反应活化能。 酸碱催化(acid-base catalysis)：通过瞬时向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一类催化机制。

共价催化(covalent catalysis)：又称亲核催化(nucleophilic catalysis)或亲电 子催化(electrophonic catalysis)。亲核催化剂(亲电子催化剂)能放出电子(汲取电子)并作用于底物的缺电子中心(负电

酶工程选择题整理

1、核酸类酶是（ D ）

A .催化RNA进行水解反应的一类酶 B.催化RNA进行剪接反应的一类酶 C.由RNA组成的一类酶 D.分子中起催化作用的主要成分为RNA的一类酶 2、在凝胶层析的洗脱过程中（ A ）

A.分子质量大的分子最先流出 B.分子质量小的分子最先流出 C.蛋白质分子最先流出 D.盐分子最先流出 3、酶的改性是指通过各种方法（ A ）的技术过程

A.改进酶的催化特性 B.改变酶的催化特性 C.提高酶的催化效率 D.提高酶的稳定性 4、关于良好的两性电解质载体必须符合的要求，下列说法错误的是（ B ） A.在等电点条件下必须有足够的缓冲能力，以便控制好PH梯度

B.分子质量要大，以便在等电点聚焦后易于与被分离的高分子物质分离 C.化学组成应与被分离的样品组分不同，以免干扰样品组分的检测 D.与样品中各组分不会发生化学反应

5、能导致km值增加的酶抑制剂是（ A ）抑制剂 A.竞争性 B.非竞争性 C.反竞争性 6、在酶发酵过程中添加表面活剂可以（ D ）

第一章 绪论：

酶学（Enzymology）是研究酶的性质、酶的作用规律、酶的结构和功能、酶的生物学功能及酶的应用的科学。

酶工程(Enzyme engineering) 又称酶技术,是酶制剂的大批量生产和应用的技术。是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的交叉科学技术。

生物催化剂（改变生化反应的速率，不改变反应的平衡点和性质以及反应方向，本身在反应前后也不发生变化的生物活性分子,外在因素），

酶:酶是一种高效、高度专一、和生命活动密切相关的、蛋白质性质的生物催化剂(更高的催化效率,更高的反应专一性,温和的反应条件,具有调节能力,本质是蛋白质;) 酶的本质（具有生物活性的蛋白质或RNA）， 第二章 酶的分类和命名

酶的分类（根据催化作用分为六大类:氧化还原酶类,转移酶类,水解酶类,裂合酶类,异构酶类,合成酶类） 酶分子结构与功能：

①酶的蛋白质本质为酶的催化活性提供了多种功能性残基。

②酶的一级结构一方面为酶准备了功能片段，另一方面又为酶形成特定的活性构象奠定基础。

③酶通过高级结构将相应的功能基团组织在酶分子的特定区域（如凹穴），形成活性中心；活性中心指直接参与和底物结合并参与催化底物转化的各有关氨基酸按特定构象分布组成的活性

《酶工程》复习题

酶工程 期末复习资料

名词解释：

1. 2. 3. 4.

酶工程：又称为酶技术，是指酶的生产与应用的技术过程。 酶的生产：通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程。 酶的改性：是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程。

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℃，pH等条件均采用最适条件），每1 min 催

化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。或在特定条件下，每秒催化1 mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（Kat）。1 Kat =6×107 IU

8. 酶的比活力：是酶纯度的一个指标，是指在特定条件下，单位重量（mg）蛋白质或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，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。

即是每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。