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酶工程作业

酶工程作业
酶工程作业

《酶工程》> 作业系统> 答题

第一次作业

题目:

1.什么是催化剂?酶与其它非酶催化剂相比有何异同?

2.酶在生物体内有何功能?

3.试述酶作用的专一性机理。

参考答案:

1.什么是催化剂?酶与其它非酶催化剂相比有何异同?

简单地说,催化剂就是能加速化学反应的一类物质。唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的依据。任何一个化学反应都具有方向、程度和速度三个问题,化学反应的方向和程度问题是反应的内在性质决定的;而反应进行的速度问题,则除了内在因素外,还取决于反应的外在条件。催化剂对于化学反应来说,就是能够加速反应进行,但不能改变反应的性质即方向和程度(反应平衡点)的外在因素。

酶是一种催化剂,但是酶与其他的无机催化剂相比,具有下列特点:

(1)酶具有非常高的催化效率;

(2)酶的高度专一性;

(3)温和的作用条件;

(4)容易控制酶的反应;

(5)酶的来源广泛。

2.酶在生物体内有何功能?

在生物体内酶所催化的形形色色化学反应按生物功能可归纳为四大类。

(1)直接参与某种具体的生理功能。例如生物膜上的Na-K-ATP酶担负离子主动运转;神经稍上的乙酰胆碱脂酶促成神经冲动的传导;碳酸酐酶维持血液的正常酸碱平衡等。

(2)参与外来物质的转化、解毒等过程,起保卫作用。例如二酚氧化酶,通过它们的作用可以解除酚类对生物的入侵;限制性核酸内切酶能降解外来的DNA;超氧化物歧化酶能直接移除自由基O2- 等。

(3)协同激素起生物调节放大作用。腺苷酸环化酶就是起这种作用。当外界化学信号特异的与细胞膜受体相应的调节部位结合,便可引起受体蛋白的变化,使潜在的活性部位变为有活性的活性部位,这叫做受体被激活,同时连锁地使相邻的腺苷酸环化酶也发生构象变化。被激活的腺苷酸环化酶催化A TP,生成环化ATP,环化ATP作为第二信使激活蛋白激酶,从而引起细胞功能的一系列变化。肝细胞内贮藏的糖原分解为葡萄糖的过程就是由腺苷酸环化酶协同肾上腺素引起生物调节放大作用的一个典型例子。

(4)催化和调节代谢反应。酶最主要、也是最基本的生物功能就是催化代谢反应,建成各种代谢途径、各种代谢体系,为生物体生存、发展,为形形色色的生命活动提供物质和能量的基础。代谢途径、代谢系统多种多样,所以代谢过程有一个调节、控制问题。生物机体不断进行代谢过程的调控,本身也在这种运动中得到发展,适应内外环境变化,得以生存。

3.试述酶作用的专一性机理。

酶的专一性(specificity)是指酶对底物和所催化的反应有选择性。不同的酶,其专一性程度很不相同。有少数的酶,对底物结构要求很严格,只作用于一种底物,称为绝对专一性

(absolute specificity),例如:脲酶只能催化脲素水解。大多数酶对底物具有相对专一性(relative specificity),可以作用于一些或一类结构相似的底物。例如:蛋白酶可以催化各种蛋白质或多肽键水解。当然,不同蛋白酶的专一性又很不相同。例如:胰蛋白酶要求肽键的羧基端必须是L-精氨酸或L-赖氨酸,而对肽键的亚氨基端则无特殊要求。

几乎所有的酶对底物都有立体专一性(stereo-specificity)。立体专一性是指酶只能作用于底物立体异构中的一种。例如,L-氨基酸氧化酶只能催化L-氨基酸的氧化脱氨反应,而对D-氨基酸则无催化作用;反之,D-氨基酸氧化酶只能催化D-氨基酸的氧化脱氨反应。酶的立体专一性表明,酶与底物的结合,至少存在三个结合位点。

如何解释酶对底物的绝对专一性、相对专一性、立体专一性,以及反应专一性?许多酶化学研究者对这些问题很感兴趣,提出了各种学说加以解释。

锁钥学说:1894年,德国有机化学家E.Fischer提出锁钥学说(lock and key theory)。该学说认为,酶和底物在结构上(大小、形状、电荷)严格互补,犹如锁与钥匙的关系。若底物结构稍有变化,就不能与酶结构相吻合。这一学说在一定程度上能够解释酶与底物结构互补,密切结合,较好地解释了绝对专一性。但是,由于此学说将酶分子结构看作是刚性的,形状固定的结构,因此这一学说不能解释酶对底物的专一性。

诱导契合学说:许多事实说明,伴随酶分子与底物的结合,酶的构象发生变化。根据酶分子具有一定的柔顺性的事实,1958年koshland提出了诱导契合学说(induced fit theory)。该学说认为,酶活性部位的形状与底物的形状并非是正好互补的,而是在酶与底物结合的过程中,酶分子构象发生变化,底物分子构象亦发生相应变化之后,才互补结合的。这种酶与底物互相变化而彼此适应的过程,称为诱导契合。迄今为止,这一学说仍为广大研究者所认可。因为它得到了许多实验结果的支持。研究者们用X-射线衍射法、圆二色光谱(CD)、核磁共振(NMR)、差示光谱等方法研究酶与底物结合时,发现很多酶均有构象改变。

对酶专一性的新解释:近年来的研究结果普遍认为,蛋白质分子构象具有一定程度的柔性或可运动性。整个分子构象在不断地运动中;而不同部位具有不同的柔性。与整个酶分子相比,活性部位构象具有较大的柔性,或较大的可运动性,同时,也较容易受环境改变及配体结合等情况的影响而发生变化。所以,有时蛋白质分子整体空间结构尚未发生明显的改变,只是在酶活性部位的局部构象有细微变化,就会引起酶的失活。

在酶分子结合底物时,由于酶活性部位的柔性,底物分子就容易引起酶分子活性部位发生有利于与底物结合的形状改变;同样底物分子也能在酶分子的诱导下发生相应的形状改变,从而与酶分子形成中间复合物。

结合专一性(即底物专一性)取决于酶的结合部位。酶的结合部位有一定的大小和行状,它决定着底物分子能否与酶的结合部位镶嵌互补,即结合部位的几个结合基团能否与底物分子的基团结合,这就产生了酶的结合专一性。

催化专一性(即反应专一性)决定于酶催化部位的结构。能与酶结合的配体,不一定能被酶催化。例如:某些底物类似物虽然亦能与酶结合,但却不能被酶催化。真正的底物必须有能被该酶作用的敏感键和敏感基团。底物敏感键的相对位置必须与催化基团配合恰当。在酶反应所经历的几个中间步骤中,每一步可能由不同的催化基团催化,因此所有的催化基团都必须与底物适当配合,这就产生催化专一性。

第二次作业

题目:

1.酶活力的定义如何?何为酶活力单位?何为比活力?

2.在酶生产中如何选育高产菌种?

3.酶的生产方式有哪些?其特点如何?

4.影响产酶的主要条件是什么?

参考答案:

1. 酶活力的定义如何?何为酶活力单位?何为比活力?

所谓酶活力(酶活性,enzyme activity)就是指:酶催化某一化学反应的能力。酶活力的大小,可以用在一定条件下它所催化的某一化学反应的反应速度来表示。反应速度(reaction velocity)大,酶活力高;反应速度小,酶活力低。与一般化学反应的反应速度一样,酶催化的反应速度,可以用单位时间内单位体积中底物(substrate)的减小量或产物(product)的增加量表示。

酶活力单位(U,简称酶单位)是指:酶在一定反应条件下,单位时间内,使底物转化的量或产物生成的量。

比活力是指:每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位(U/mg蛋白)。有时,用每毫升或每克酶蛋白含有的酶活力单位数来表示(U/mg或U/g),这是酶学研究及生产中经常使用的数据。它可以用来比较单位重量酶蛋白的催化能力。对同一种酶来说,比活力越高,表示酶制剂越纯。

2.在酶生产中如何选育高产菌种?

通常,从自然界中分离获得的菌种,产生有经济价值的产物浓度很低,不能用于工业生产,必须设法提高菌种的生产能力。虽然可以选用合适的培养基和培养条件,但所取得的效果不显著。原因是细胞本身的合成能力有限。因为细胞的潜在生产能力受遗传基因的控制,只有改变基因结构,才能提高细胞的内在合成水平。采用诱变剂突变或基因重组等方法,筛选取得基因结构改变和合成水平提高的细胞,是通常应用的选择手段,而且也是较有效和成功的方法。

3. 酶的生产方式有哪些?其特点如何?

酶的发酵生产以获得大量所需酶为目的,是现在酶生产的主要方法,是在人为控制条件下,有目的地用微生物产生酶的方法。按发酵方法可分为固体发酵法和液体发酵法。

(1)固体发酵法

固体发酵法亦称麸曲培养法。该法是利用麸皮和米糠为主要原料,添加谷糠、豆饼等,加水拌成半固体状态,供微生物生长和产酶用。目前我国仍有利用固体发酵法生产酶制剂的,尤其是酿酒工业的糖化曲和饲料工业中的酸性蛋白酶。用此法生产其他酶制剂的则不多,适用霉菌酶的生产。包括浅盘法、转桶法和厚层通气法。

(2)液体发酵法

液体发酵法又分液体表面发酵和液体深层发酵法两种。其中液体深层通气发酵是现代普遍采用的方法,我国酶制剂、抗菌素、氨基酸、有机酸和维生素等发酵产品均采用此法生产,而液体表面发酵法实际上已被淘汰。

固体厚层通过发酵法与液体深层通气发酵法相比各有其利弊。固体发酵法易被杂菌污染,因此所产酶的纯度较差,固态原料利用率较低,又因固体发酵法的条件控制不易均匀,所产酶的质量难以稳定,生产劳动强度又大,占用场地多。不过固体发酵是有设备简单、投资少、钢材用量少等优点。液体深层通气发酵法的液态培养基的流动性大,对工艺条件如温度溶氧、pH和营养成分等控制较容易,有利于自动控制,同时在密闭的发酵罐内纯种发酵,因而产酶纯度高,质量较稳定,还有机械化程度高,劳动强度小,设备利用率高等优点。

4.影响产酶的主要条件是什么?

培养基的组成、原料中的碳源与氮源的比值,是影响微生物产酶的重要条件之一,除此之外,温度、pH、溶解氧、搅拌、泡沫和湿度都对酶有重要影响。

第三次作业

题目:

1.根据酶分子大小、形状不同可采用哪些方法进行分离纯化?

2.根据酶分子电荷性质的差异可采用哪些方法进行分离纯化?其原理如何?

3.根据酶分子专一性结合的原理,用于分离纯化酶的方法有哪些?其特点如何?

4.如何选择酶分离纯化方法?

参考答案:

1.根据酶分子大小、形状不同可采用哪些方法进行分离纯化?

(1)离心分离

离心方法在酶分离纯化中最为常用。使用时首先应该考虑如何确定离心转速和离心时间。许多酶往往富集于细胞中某一特定的细胞器内,因此匀浆处理后应先通过离心得到某一特定的亚细胞器组分,如细胞核、线粒体、溶酶体等使酶先富集10~20倍,再对某一特定的酶进行纯化。

(2)凝胶过滤

凝胶过滤分离酶蛋白质时,由于大的蛋白质分子被凝胶颗粒排斥,因而在颗粒外移动,速度较快;小分子蛋白质则进入凝胶颗粒的小孔内,路径加长,移动缓慢,从而根据分子大小将各种组分拉开。

(3)透析、超滤

透析通常不作为纯化酶的一种单元操作,但它在纯化过程中极为常用,通过透析可除去酶液中的盐类、有机溶剂、低分子量抑制剂等。此外,采用聚乙二醇、蔗糖反透析还可对少量酶进行浓缩。

超滤(或超过滤)是在一定压力(正压或负压下)下将料液强制通过一固定孔径的膜,以达到分离纯化的目的,这一方法在提纯酶时,既可直接用于纯化过程,又可用于纯化过程之间(如酶液的浓缩等)。在纯化枯草杆菌SOD时,菌体经裂解后用孔径为0.8?和0.22?的微滤膜进行微滤,最后分别用截留为1万和10万的超滤膜进行截留,就可以得到SOD的粗抽提提液。

2.根据酶分子电荷性质的差异可采用哪些方法进行分离纯化?其原理如何?

(1)离交换柱层析

离子交换层析是依据被分离物质与分离介质间异种电荷的静电引力的不同来进行物质分离的。各种蛋白质分子由于暴露在分子外表面的侧链基团的种类和数量不同,在一定的离子强度和pH值的缓冲液中,所带电荷的情况也是不相同的。如果在某一pH值时,蛋白质分子所带正电荷量相等,整个分子呈电中性。这时pH值即为该蛋白质的等电点。参与蛋白质电荷特性形成的氨基酸主要有组氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、半胱氨酸,以及肽链末端氨基酸等等。如当pH<6.0时,天冬氨酸和谷氨酸的侧链带有负电性,当pH>8.0时,半胱氨酸的侧链由于巯基的解离,也带负电荷,如果pH<7,组氨酸残基带正电荷,大多数蛋白质等电点多在中性附近,因而层析过程可以在弱酸或弱碱条件下进行,避免了交换时pH急剧变化而导致蛋白质变性。

(2)层析聚焦法

层析聚焦法分离蛋白质分子的过程与等电聚焦电泳极其相似,区别仅在于其连续稳定的pH

梯度是在固相的离子交换载体上形成的。一般以孔径10~100?,表面含有较强缓冲能力的离子基团(如聚乙烯酰亚胺)的二氧化硅作层析介质。当两性电解质组成的多元缓冲液渡过时,能形成一pH梯度。进行蛋白质分离时,先使柱内的载体(称多元缓冲交换剂)处于较高的pH环境中,加入样品后,用pH低于被分离物质等电点的多元缓冲液展层洗脱,刚开始时,因环境pH值高于蛋白质的等电点,蛋白质带负电而被载体吸附,随着环境pH值逐渐降低至等电点以下,开始产生解吸现象,并被洗脱液洗脱下移。不断推进的结果,在柱内形成连续的pH梯度。此时,蛋白质区带的最前沿恰好被吸附阻滞在稍高于等电点附近凝聚,这些聚焦带随着多元缓冲液的流入被反复解吸洗脱,最后在pH值等于其等电点时被洗脱出层析柱,洗脱液中的多元缓冲液成分可用Sephadex G-25等方法除去。

(3)电泳

电泳分离是根据在电场作用下,带电分子由于电荷性质和电荷多少不同,向两极泳动的方向和速度也不相同的原理进行的。泳动的速度同时也受带电分子本身形状和大小的影响,为了尽可能减少对流作用,电泳在浸透电泳缓冲液的介质上进行(纸、纤维素粉末、淀粉或聚丙烯酰胺凝胶),通过考马斯亮蓝等染色剂染色显示出电泳后蛋白质区带的位置。电泳分离的蛋白质量通常较小(约数毫克),常用作分析使用,但现在也有进行制备性的电泳,用这一方法制备的酶可从介质上洗脱,或从电泳柱底部依次流出。

(4)等电聚焦电泳

每一种蛋白质都有其特有的等电点(pl),如果电场中某一处的pH值等于某一蛋白质的等电点,由于此时该蛋白质所带净电荷为零,不再移动,等电聚焦用的缓冲液用一系列带有不同电荷性质(因而有不同的pl值)被称为Ampholyte的聚氨基酸组成。当酶试样加在凝胶的一端进行电泳时,由于Ampholyte分子量小,泳动快,因此先在电场中形成一梯度。蛋白质分子则受电场作用在这一pH梯度中各自迁移,直到与其等电点相同的位置,经分别洗脱,就可得到纯化的样品。

3.根据酶分子专一性结合的原理,用于分离纯化酶的方法有哪些?其特点如何?

(1)亲和层析

与其他常规的纯化方法不同,亲和层析法是利用酶分子独有的专一性结合位点或结构性质的分离方法,具有分离效率高、速度快的特点。酶的底物、抑制剂、辅因子、别构因子、以及酶的特异性抗体等都可作为酶蛋白的亲和配体,将这些亲和配体偶联于载体上,就制成了亲和介质。

(2) 免疫吸附层析

抗原-抗体反应的高专一性经常被用于分离纯化过程。如果用传统方法从一个生物种属中得到少量的纯酶(如0.1mg),利用它在另一种属(通常为兔子、羊或鼠)中产生多克隆抗体,这些抗体由于各自识别酶的不同抗原决定簇,因此与酶的亲和力也大小不一。抗体经纯化后,偶联到溴化氰活化的Sepharose上,即可用于从混合物中分离出酶抗原。利用改变洗脱液的pH值,增加离子强度或其他降低抗原抗体结合力的方法将吸附的酶解吸洗脱。解吸过程可能是整个纯化过程中最为困难的一步。因为酶在剧烈的解吸过程中,可能会大量失活,回收率大大降低。

(3) 染料配体亲和层析

70年代中期,人们发现一种称为Cibacron蓝F3G-A染料(以前就用偶联这种染料的葡聚糖检查凝胶过滤柱的装柱质量和空柱体积V0)能与一些脱氢酶、激酶之类的酶蛋白结合。这些酶都具有一个被称为"二核苷酸折叠”的核苷酸结合部位来结合其辅因子,如NAD+、NADP+及ATP。Cibacron蓝F3G-A与NAD+的分子构象非常相象,因而就在酶的NAD+结合部位与其结合。

(4) 共价层析

共价层析与前述的纯化方法不同,它是利用层析介质与被分离物质(酶)间形成共价键的方式来进行分离的,目前在巯基酶的分离纯化中应用较多。在吸附过程中,被分离物共价结合到层析介质上,如巯基通过自由巯基与二硫键互换反应选择性地吸附在活化的巯基化的介质上,形成一混合二元化合物。由于偶联反应是可逆的,因此在洗涤除去那些没有吸附的物质后,就可用能够还原二硫键的低分子量巯基化合物进行洗脱,如L-半胱氨酸、巯基乙醇、谷胱甘肽和二硫苏糖醇。

4.如何选择酶分离纯化方法?

各种纯化酶的方法都有其固有的优缺点。在设计某一酶的纯化路线时,应考虑各种因素对选用的纯化方法及先后次序的影响。对目标酶而言,可以有多种纯化方法,实际采用何种方法要看:1)制备的规模和要求酶产量;2)允许用以制备的时间;3)实验室可利用的人员和设备。

一般来说,根据溶解度变化建立的纯化方法较适宜于早期的纯化阶段,规模较大;而柱层析法(如离子交换层析)或电泳分离更适宜于后期的纯化过程,规模较小。

有些情况,尤其在纯化过程中存在蛋白水解酶时,为了尽快将酶纯化,宁愿先用一些快速提纯法(如硫酸胺盐析等),而不采用较费时的柱层析等方法。采用高效液相色谱(HPLC)也能使层析操作快速进行。凝胶过滤时可采用较坚硬的,称为Superose交联珠状琼脂糖介质提高操作压力,使流速加快,缩短层析时间。离子交换层析和层析聚焦的珠状亲水介质与常规介质提高操作压力,使流速加快,缩短层析时间。离子交换层析和层析聚焦的珠状亲水介质与常规介质相比,分辨率较高,但价格比较昂贵,且需要特殊仪器,因而一般只用于纯化过程的最后几步。

第四次作业

题目:

1. 酶纯度鉴定方法有哪些?其原理是什么?

2.什么是固定化酶?固定化酶有何优缺点?

3. 研究固定化酶的理论意义是什么?

4. 固定化酶制备的一般原则的什么?

5.如何制定固定化酶?

参考答案:

1.酶纯度鉴定方法有哪些?其原理是什么?

经分离纯化的酶,应设法检验其纯度,以解决是否有进一步纯化的必要。许多分离方法都可用于检验酶的纯度(见下表)。应该注意,由于酶分子结构高度复杂,由一种方法检验为均一的酶制剂用另一种方法检验可能结果不一致,因此,酶的纯度应注明达到哪种纯度,如电泳纯、层析纯、HPLC纯等等。

一般实验室常用电泳法检验酶的纯度,电泳法所用样品少(10?左右),速度快(2~4h),仪器简单,操作也较方便。使用最多的为聚丙烯酰胺凝胶电泳。

2. 什么是固定化酶?固定化酶有何优缺点?

固定化酶,是指经物理或化学方法处理,使酶变成不易随水流失即运动受到限制,而又能发挥催化作用的酶制剂。

固定化酶与水溶性酶相比,具有下列优点:

(1)固定化酶可以多次使用,而且在多数情况下,酶的稳定性提高,因而单位酶催化的底物量大增,用酶量大减,亦即单位酶的生产力高。

(2)固定化酶极易与底物、产物分开,因而产物溶液中,没有酶的残留,简化了提纯工艺,产率较高,产品质量较好。

(3)固定化酶的反应条件易于控制,可以装柱(塔)连续反应,宜于自动化生产,节约劳动力,减少反应器占地面积。

(4)较水溶性酶更适合于多酶反应。

(5)辅酶固定化和辅酶再生技术,将使固定化酶和能量再生体系或氧化还原体系合并使用,从而扩大其应用范围。

固定化酶虽然有上列优点,但用于工业生产的实例,至今仍然不多。原因就在于固定酶的应用尚存若干困难或缺点。

(1)固定化酶所用载体与试剂较贵、成本高、工厂投资大,加上固定化过程中酶活力有损失,即酶活力回收率低,更增加了工业化生产的投资困难。如果用胞内酶进行固定化,还要增加酶的分离成本。固定化酶在长期使用后,因染杂菌,酶的渗漏,载体降解以及其它错误操作,也会致使酶失活。

(2)固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物;大分子底物常受载体阻拦,不易接触酶,致使催化活力难以发挥。

(3)目前固定化酶尚限于单级反应,多酶反应,特别是需要辅因子的固定化酶技术,还有待开发。

3. 研究固定化酶的理论意义是什么?

以往酶学研究中,人们总是把酶从细胞的结合状态分离出来,加以探讨。酶学在理论上和实践上取得的辉煌成就,表明这种研究方法无疑是必要的、接近真实的。然而现在确也证明,结合在细胞膜和亚微结构中的酶,在催化性质上,毕竟与水溶状态下的酶存在差异。为了阐明生物体内的代谢规律,对于这种结合状态的酶,必须用更逼近真实的体系和方法来深入研讨。而固定化酶,在很大程度上可用作这种研究的理论和实验模型。固定化酶的研究,有助于了解生物体内膜或凝胶类的微环境对酶功能的影响。在一定程度上可以说是一种生物模拟。

利用酶的固定化技术,进行调节酶的亚基固定化和重组酶,使一些在溶液状态难于解离为"天然”亚基的酶得以解离,从而确定这些酶的四级结构和亚基功能。

利用酶的固定化技术,可以改变酶的性质。例如固定化辅因子,使酶不再要求游离辅因子。在效应物存在下(保护酶)进行化学固定化处理,使酶的构象"冻结”,从而使酶不再受效应物的影响。在底物存在下进行固定化处理,使其构象"冻结”,从而使酶处于高底物亲和力构象状态。

4. 固定化酶制备的一般原则的什么?

酶的催化反应取决于它的高级结构及活性中心。因此一个固定化酶的研制成功,关键在于选择适当的固定方法和必要的载体以及稳定性研究、改进。

在实际工作中若要进行某种酶的固定化研究,首先必须对酶的性质有所了解,然后根据实际条件和要求,选择适当的固定化方法,这样才可能得到预期的效果。这里所说的酶的性质,主要是酶的稳定性,包括热稳定性、pH稳定性、对某些化学试剂的敏感性;酶的活性中心和必需基团的性质,酶的抑制剂和激活剂,都应有所了解;对载体的来源、价格、机械性能、载体的功能基团和交联度等,都应有所了解。如果是制备生产上应用的固定化酶,显然必须侧重考虑各种制备用试剂和原材料易得、便宜,制备方法简便易行的原则。若是作理论研究,则另当别论。

酶固定化之后,首先应当测定固定化酶的活力,以确定固定化过程的活力回收率。研究它的最适反应条件(底物浓度、pH值、温度、离子强度等);固定化酶的稳定性和不稳定原因的探究,以便能改善载体微环境的物化性质;对酶进行人工修饰,使其与载体的结合,达到较为理想的构型和相容性,人为地得到最优化的催化结构,使固定化技术,从自在阶段过渡到自为阶段,正是目前人们追求的目标之一。

5. 如何制定固定化酶?

根据有关专著和综述粗略统计,目前已经进行固定化的酶不下100种。我国研究者也已对30多种酶进行了固定化研究。这些酶的固定化方法,多种多样,但仍不外乎早已归纳的四大类:吸附法、载体偶联法、交联法和包埋法。近年来,在吸附法中报道了电吸附法;在载体偶联法中,发展了多种无机多孔材料。交联法的双功能试剂,也有一些新的试剂被采用。微胶囊法也是包埋法的一种,也在材料和方法上有所进展。

第五次作业

题目:

1. 为什么要对酶进行化学修饰?

2.试述酶化学修饰的基本原理?

3.如何对酶进行化学修饰?

4.修饰酶的性质有何特征?

5. 什么是抑制作用?如何分类?其特点如何?

6. 竞争性抑制作用的机理是什么?有何作用?

7.专一性不可逆抑制作用如何分类?其特点是什么?

8. 什么是生物反应器?什么是酶反应器?

9. 生物反应器的特点是什么?

10. 酶反应器有哪些主要类型?

参考答案:

1.为什么要进行化学修饰?

由于多种原因,人类已经不能满足于仅仅对天然酶的利用,而希望通过人工的方法来改造酶,使其能更适合于各行各业的需要。

酶的化学修饰可以简单地定义为在分子水平上对酶进行改造,即在体外将酶的侧链基团通过人工方法与一些化学基团,特别是具有生物相容性的大分子进行共价连接,从而改变酶的酶

学性质的技术。

酶的化学修饰的进展应首先归功于Lansteinet和Van derscheer等的先驱性工作及Sela 等人大量的早期研究工作。他们为了消除某些蛋白质的抗原性,用聚氨基酸修饰了这些蛋白质,结果发现其抗原性显著降低。于是人们从中得到很大启示。

50年代末到60年代,人们致力于用小分子化合物修饰酶分子中的氨基酸侧链基团来研究一些酶的活性基团的情况,得到了很有价值的数据。

较早用大分子物质修饰酶的是Katchalsko等。他们先后用多肽、乙烯二酸酐共聚体和DEAE-右旋糖酐等修饰了酶,使酶的性质得到了改善。从70年代开始,随着研究的普遍开展,在修饰剂的选用、修饰方法上都有许多新的发展。

2.试述酶化学修饰的基本原理?

酶化学修饰是通过将酶与修饰剂交联后,就可能使酶的天然构象产生"刚性”,不易伸展打开,并同时减小酶分子内部基团的热振动,从而增强酶的热稳定性。

酶经过化学修饰共价交联上大分子修饰剂后,大分子修饰剂所产生的空间障碍或静电斥力就可能有效地阻挡抑制剂对酶的进攻,同时"遮盖”保护酶活性部位,使抑制剂和酶活性部位结合的难度增加,使酶的抗抑制剂能力增强。

酶化学修饰期望交联于酶上的大分子修饰剂能产生空间障碍来阻挡蛋白水解酶接近酶分子,能"遮盖”酶分子上敏感键免遭破坏。另外,酶分子上许多敏感基团(如赖氨酸的ε-氨基等)参与修饰反应,交联上修饰剂后,也减少了酶分子遭受蛋白水解酶攻击破坏的可能性。

酶经过化学修饰后,除了能减少由于内部平衡力被破坏而引起的酶分子伸展打开外,还由于大分子修饰剂本身就是多聚电荷体,所以有可能在酶分子表面形成一层"缓冲外壳”。在一定程度上抵御外界环境的电荷、极性变化,维持酶活性部位的微环境相对稳定,使酶能在更广泛的条件下发挥作用。

3.如何对酶进行化学修饰?

酶化学修饰所用的各种方法手段虽多,但基本原则都是充分利用修饰剂所具有的各类化学基团的特性,或直接或经过一定的活化过程与酶分子上某种氨基酸残基(一般尽量选择非酶活的必需基团)产生化学反应,对酶分子的结构进行改造。

4.修饰酶的性质有何特征?

许多修饰剂分子存在多个活性反应基团,因此常常可与酶形成多点交联,相对固定酶的分子构象,增强酶的热稳定性。

对各类失活因子的抗性增强。

现在比较公认的是PEG和人血清白蛋白在削除酶抗原性上效果明显。

许多酶经过化学修饰后,由于增强了抗蛋白水解酶、抗抑制剂和抗失活因子的能力以及对热稳定性的提高,体内半衰期都比天然酶延长,这对提高药用酶的疗效具有很重要的意义。有些酶经过化学修饰后,最适pH发生变化,这在生理和临床应用上都有意义。

绝大多数酶经过修饰后,最大反应速度Vm没有变化。但有些酶在修饰后,米氏常数Km会增大。

5.什么是抑制作用?如何分类?其特点如何?

抑制作用指酶分子上的必需基团与某种化学物质相结合而引起酶活性丧失或降低,称之为抑制作用

根据抑制剂与酶的作用方式及抑制剂作用是否可逆,可将抑制作用分成不可逆的抑制作用与

可逆的抑制作用两大类。

抑制剂与酶分子中的必需基团以共价键结合,引起酶活性丧失,用透析等物理方法不能除去抑制剂,因而不能使酶复活,这种抑制作用,称为不可逆抑制作用。

抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活力降低或丧失,能用物理方法除去抑制剂而使酶复活,这种抑制作用是可逆的,称为可逆抑制。

6.竞争性抑制作用的机理是什么?有何作用?

竞争性抑制剂,由于其在结构上与底物十分相似,故能结合到酶分子的活性中心上,从而阻止底物与酶活性中心的结合,因此,两者有相互排斥作用。

利用竞争性抑制作用的原理,可以设计并合成许多药物,以抑制体内某些酶的活力,从而起到杀虫、杀菌、治疗传染病以及治疗肿瘤的目的。

7.专一性不可逆抑制作用如何分类?其特点是什么?

专一性不可逆抑制作用可分为Ks型(底物型)和Kcat型(催化型)两大类。

Ks型不可逆抑制剂:这类抑制剂是根据底物的化学结构而设计的,具有和底物类似的结构,可以和相应的酶相结合,同时,还带有一个活泼的化学基团,可以和酶分子中的必需基团起反应,对后者进行化学修饰,从而抑制酶的活性。此种抑制剂是利用其对酶的亲和力而对酶进行修饰标记的,所以,又称亲和标记试剂。这类活泼基团既能修饰酶活性中心的必需基团,也能修饰酶分子其它部位的同一类基团,因此,专一性是有一定限度的。

Kcat型不可逆抑制剂(自杀底物):Kcat型抑制剂不但具有与天然底物相类似的结构,而且本身也是酶的底物,可被酶催化而发生类似于底物的变化。但该类抑制剂还具有一种潜伏性的反应基团,这种基团可因酶的催化而暴露或活化,作用于酶的活性中心或辅基,使酶被共价修饰而失活。简言之,底物需经过酶催化之后,才能形成酶的不可逆抑制剂。因此,称之为"自杀性底物”(suicde xubstrates)。

8.什么是生物反应器?什么是酶反应器?

生物反应器就是为适应生物反应(或称生化反应)的特点而设计的反应设备,而所谓生物反应或生化反应即是由各种不同的、或一系列的生物氧化剂──酶在各种不同条件下催化的一个或一系列的反应,从本质上说都是酶反应。

由于生物反应就是各种类型的酶反应,故生物反应器实质上也就是酶反应器。

9.生物反应器的特点是什么?

(1)生物反应与一般化学反应的不同主要在于其反应皆系由生物催化剂──酶来催化的。(2)生物的酶系是非常复杂的,在活细胞中它们是互相调协而处于最优化的状态,故活细胞常被用来合成一些代谢产物如多糖及蛋白质等。

(3)由于酶作用对底物的高度特异性,它可以定向的产生一些用一般化学方法难以甚至无法得到的产品,在发酵工艺中常用的前体发酵就是这样,当然在离体的酶反应系统中,这个优点就显得更为突出。专一的产品有利于产物的回收(特别是应用固定化技术时)及质量的提高。

10.酶反应器有哪些主要类型?

酶反应的类型很多,有以及反应器的结构分类,有以催化剂的形式分类,也有以工艺过程来分类,一般按其功能结构分膜反应器、液固酶反应器及气液固三相酶反应器三大类。

酶工程 试题及答案

共三套 《酶工程》试题一: 一、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、角叉菜胶也是一种凝胶,在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。() 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、酶法产生饴糖使用α-淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。() 二、填空题(每空1分,共28分) 1、日本称为“酵素”的东西,中文称为__________,英文则为__________,是库尼(Kuhne)于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的__________与__________。 2、1926年,萨姆纳(Sumner)首先制得__________酶结晶,并指出__________是蛋白质。他因这一杰出贡献,获1947年度诺贝尔化学奖。

3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为__________,高产液化酶优良菌株菌号为___________。在微生物分类上,前者属于__________菌,后者属于__________菌。 4、1960年,查柯柏(Jacob)和莫洛德(Monod)提出了操纵子学说,认为DNA分子中,与酶生物合成有关的基因有四种,即操纵基因、调节基因、__________基因和__________基因。 5、1961年,国际酶委会规定的酶活力单位为:在特定的条件下(25oC,PH及底物浓度为最适宜)__________,催化__________的底物转化为产物的__________为一个国际单位,即1IU。 6、酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能,即提高酶的__________、减少__________,增加__________。 7、酶的生产方法有___________,___________和____________。 8、借助__________使__________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。 9、酶的分离纯化方法中,根据目的酶与杂质分子大小差别有__________法,__________法和__________法三种。 10、由于各种分子形成结晶条件的不同,也由于变性的蛋白质和酶不能形成结晶,因此酶结晶既是__________,也是__________。 三、名词术语的解释与区别(每组6分,共30分) 1、酶生物合成中的转录与翻译 2、诱导与阻遏 3、酶回收率与酶纯化比(纯度提高比) 4、酶的变性与酶的失活

生物DNA连接酶,聚合酶RNA聚合酶,连接酶DNA解旋酶

限制性核酸内切酶(以下简称限制酶):限制酶主要存在于微生物(细菌、霉菌等)中。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割DNA分子。是特异性地切断DNA链中磷酸二酯键的核酸酶(“分子手术刀”)。发现于原核生物体内,现已分离出100多种,几乎所有的原核生物都含有这种酶。是重组DNA技术和基因诊断中重要的一类工具酶。例如,从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列,并在G和A 之间将这段序列切开。目前已经发现了200多种限制酶,它们的切点各不相同。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因,就能被某种限制酶切割下来。在基因工程中起作用。 DNA连接酶:主要是连接DNA片段之间的磷酸二酯键,起连接作用,在基因工程中起作用。 DNA聚合酶:催化脱氧核苷酸之间的聚合反应。主要是连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键,在DNA复制中起做用。 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上,形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。 DNA聚合酶是以一条DNA链为模板,将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链;而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。 RNA聚合酶(又称RNA复制酶、RNA合成酶)的催化活性:RNA聚合酶以完整的双链DNA为模板,转录时DNA的双链结构部分解开,转录后DNA仍然保持双链的结构。真核生物RNA聚合酶:真核生物的转录机制要复杂得多,有三种细胞核内的RNA聚合酶:RNA 聚合酶I转录rRNA,RNA聚合酶II转录mRNA,RNA聚合酶III转录tRNA和其它小分子RNA。在RNA复制和转录中起作用。 反转录酶:属RNA指导的DNA聚合酶,具有三种酶活性,即RNA指导的DNA聚合酶,RNA酶,DNA指导的DNA聚合酶。在分子生物学技术中,作为重要的工具酶被广泛用于建立基因文库、获得目的基因等工作。在基因工程中起作用。

酶作业答案

名词解释 1、同工酶是指催化相同的化学反应,而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。 2、酶原:有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体,此前体物质称为酶原。 3、别构效应:当底物或底物以外的物质和别构酶分子上的相应部位非共价地结合后,通过酶分子构象的变化影响酶的催化活性,这种效应成为别构效应 4、酶的活性中心:酶的活性中心是指酶分子中直接和底物结合,并和酶催化作用直接有关的部位。 5、酶的抑制剂:能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶的催化活性甚至使酶的催化活性完全丧失的物质。 6、酶的专一性酶对其所催化的底物具有较严格的选择性,即一种酶仅作用于一种或一类化合物,或一定的化学键,催化一定的化学反应并产生一定的产物,酶的这种特性称为酶的特异性。根据酶对其底物结构选择的严格程度不同,酶的特异性可大致分为三种类型,即绝对特异性,相对特异性和立体异构特异性。 7.核酶:有催化作用的RNA。 8、竞争性抑制作用:有的抑制剂与酶的底物结构相似,可与底物竞争跟酶结合,这种抑制称为竞争性抑制作用。 问答题 1、酶的活性中心特点: (1)活性部位在酶分子的总体积中只占相当小的部分; (2)酶的活性部位是一个三维实体; (3)酶的活性部位与底物诱导契合; (4)酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝内; (5)底物通过次级键较弱的力结合到酶上; (6)酶活性部位具有柔性或可运动性 2、简述酶具有高效催化的因素 答案要点:

(1)、邻近定向效应:指底物和酶活性部位的邻近,使底物反应浓度有效提高,使分子间反应成为分子内反应。 (2)、张力和形变:底物结合诱导酶分子结构变化,而变化的酶分子又使底物分子的敏感键产生张力甚至形变,促进酶-底物中间产物进入过渡肽。 (3)、酸碱催化: 酶活性部位上的某些基团可以作为良好的质子供体或受体对底物进行酸碱催化, 达到降低反应活化能的目的。 (4)、共价催化:酶和底物形成不稳定的共价中间物,从而促进产物形成。 3、举例说明竞争性抑制的特点和实际意义。 解答要点:有些抑制剂与底物竞争与酶结合,妨碍酶与底物结合,减少酶的作用机会,这种现象成为竞争性抑制. 竞争性抑制的一个特点是当底物浓度很高时,抑制作用可以被解除. 酶的竞争性可逆抑制剂的酶动力学特征是Vmax不变,Km增加.研究酶的竞争性抑制作用在医学,工农业生产上以及基础理论研究上都有一定的意义. 4、很多酶的活性中心均有组氨酸残基参与,请解释原因。 答题要点: 酶蛋白分子中组氨酸的侧链咪唑基pK值为6.0~7.0,在生理条件下,一半解离,一半不解离,因此既可以作为质子供体(不解离部分),又可以作为质子受体(解离部分),既是酸,又是碱,可以作为广义酸碱共同催化反应,因此常参与构成酶的活性中心。 5、简述竞争性抑制剂与非竞争性抑制剂的区别 竞争性抑制剂抑制剂结构与底物相似,共同竞争酶的活性中心,抑制作用大小与抑制剂和底物的相对浓度有关。Km值增大,Vm不变。 非竞争性抑制剂非抑制剂结构与底物不相似或完全不同,它只与活性中心外的必需基团结合,形成EI和EIS,使E和ES都下降。该抑制作用的强弱只与抑制剂浓度有关,Km值不变,Vm下降。 论述题

哈工大酶工程试题答案

年级2001 专业生物技术 一名词解释(每题3分,共计30分) 1.酶工程 2.自杀性底物 3.别构酶 4.诱导酶 5.Mol催化活性 6.离子交换层析 7.固定化酶 8.修饰酶 9.非水酶学 10.模拟酶 二填空题(每空1分,共计30分) 1.决定酶催化活性的因素有两个方面,一是,二是 。 2.求Km最常用的方法是。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类,一类是,另一类是 。 4.可逆抑制作用可分为,,, 。 5.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,二是能够利用廉价原料,发酵周期,产酶量,三是菌种不易,四是最好选用能产生酶的菌种,有利于酶的分离纯化,回收率高。 6.酶活力的测定方法可用反应法和反应法。 7.酶制剂有四种类型即酶制剂,酶制剂,酶制剂和 酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有法,法,法, 法。 9.酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 10.模拟酶的两种类型是酶和酶。 11.抗体酶的制备方法有法和法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比,有何优缺点 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法,并简述其原理。 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料 4.下面是某人对酶测定的一些数据,据此求出该酶的最大反应速度和米氏常数。

10-6 10-6 10-5 10-5 10-5 10-4 10-4 10-2 酶工程试题(B) 一名词解释 1.抗体酶 2.酶反应器 3.模拟酶 4.产物抑制 5.稳定pH 6.产酶动力学 7.凝胶过滤 8.固定化酶 9.非水酶学 10.液体发酵法 二填空题(每空1分,共计30分) 值增加,其抑制剂属于抑制剂,Km不变,其抑制剂属于抑制剂,Km 减小,其抑制剂属于抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有培养法和培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素,除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响,发酵条件一般包括,,,, 和等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有,,。 5.酶生物合成的模式分是,,, 。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有法,法和 法 7. 通常酶的固定化方法有法,法,法, 法。 8. 酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的,从而降低了底物分子的,而抗体结合的抗原只是一个态分子,所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中,对产酶菌有何要求 2.对酶进行化学修饰时,应考虑哪些因素 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 4.某酶的初提取液经过一次纯化后,经测定得到下列数据,试计算比活力,回收率及纯化 倍数。

RNA的转录过程是否需要DNA解旋酶_张华玲

目前在高中教学中,对于转录是否需要DNA解旋酶这个问题看法不统一,本人根据手边的资料、自己的理解就这一问题谈谈看法。 一、DNA解旋酶 DNA解旋酶,即在DNA不连续复制过程中,结合于复制叉前面,催化DNA双链结构解链,并具有ATP酶活性的酶,两种活性相互偶联,通过水解ATP提供解链的能量。不同来源的DNA解旋酶都需要通过水解ATP提供解链的能量,而不同的酶对活性的影响与复制叉结构的存在与否有关。 DNA解旋酶(DNAhelicase),通常为流体蛋白环,通过ATP水解产生的能量由解旋酶装载器装载到DNA单链上(单链穿过环中央),有方向极性,该极性就是它结合的单链的极性。像DNA聚合酶一样同样具有延伸性。与解旋酶装载器结合,装载到单链DNA之前,DNA解旋酶是没有活性的,只有解旋酶装载器将它装载到单链DNA上,解旋酶装载器自动离开之后,DNA解旋酶的活性被激活。当双链全部解开时,运动到单链末端,它才离开从单链。需要注意,DNA解旋酶结合的是DNA单链,至于它结合的单链,是由起始子蛋白作用到被称为复制器的DNA区段使该区段发生双链解旋才产生的。DNA解旋酶作用于DNA双链的氢键上。 二、RNA的转录 RNA的转录过程是遗传信息从基因转移到RNA的过程。RNA聚合酶通过与一系列组分构成动态复合体,并以基因序列为遗传信息模板,催化合成序列互补的RNA,包括转录起始、延伸、终止等过程。不需要DNA解旋酶。 (一)RNA的转录 1.RNA合成的基本特征。需要底物:4种核糖核酸三磷酸ATP、UTP、CTP、GTP。方向:从5端到3端。不需要引物。需要DNA为模板。转录是以DNA两条链中的一条为模板合成RNA的过程。 2.转录过程所需酶和转录因子。转录过程需要启动子转录因子以及相关调控元件。大肠杆菌RNA聚合酶的分子量约450kDa,由四种5个亚基(α2ββ'σ)组成全酶(holoenzyme),σ解离后的部分(α2ββ')称为核心酶。α亚基可能参与全酶的组装及全酶识别启动子,从而决定哪些基因可转录;β亚基与底物(NTP)及新生RNA链结合;β'亚基与模板DNA结合;β和β'亚基组成酶的活性中心,通过DNA的磷酸基团与核心酶的碱性基团间的非特异性吸附作用,核心酶能与模板DNA非特异性松弛结合;σ亚基的功能是识别启动子,辨认转录起始点,但不能单独与DNA模板结合,当它与核心酶结合时,可引起酶构象的改变,在转录延长阶段,σ亚基与核心酶分离,仅由核心酶参与延长过程。 真核生物有三种RNA聚合酶,分别催化不同RNA的合成,每种酶都需要一些蛋白质辅助因子,称为转录因子。RNA聚合酶Ⅰ催化rRNA前体的合成,RNA聚合酶Ⅱ催化mRNA前体的合成,RNA聚合酶Ⅲ催化tR-NA前体的合成。 3.转录过程。转录分为几个阶段,转录泡的形成,RNA合成开始,转录泡沿着DNA迁移,转录的终止。转录因子聚集到基因的调控区域,RNA聚合酶之类的酶分子把基因的DNA序列信息转录为游离的RNA分子,转录就开始了。在RNA聚合酶和双链DNA在启动子处形成一个“闭合复合物”识别模版。然后DNA双链解聚,形成“开放复合物”,这个过程是由RNA聚合酶完成的,DNA双链的有限解聚并不需要来自于ATP水解释放的能量,这与DNA解旋酶不同(UnlikeaDNAhelicasereaction,thislimitedopeningofthehelixdoesnotrequiretheenergyofATPhydrolysis)。模板链暴露出来,可以和核苷酸配对,转录泡从RNA聚合酶结合的地方开始,由DNA链局部解链形成。转录起始是RNA链的第一个核苷酸的合成。第一个核苷酸(NTP)带着3个磷酸基,其后每加入一个核苷酸脱去一个焦磷酸,形成磷酸二酯键。在合成前9个核苷酸时候,RNA聚合酶停留在启动子处。只有当聚合酶成功地在链上延伸并且离开启动子后,启动期才结束。启动子就是帮助RNA聚合酶识别并结合到模板上,完成转录起始的一段DNA序列。在此过程中形成较短的DNA-RNA杂交链。在延伸过程中,聚合酶沿着DNA链移动不断合成RNA链。随着酶的迁移,它使DNA双螺旋解链,并且使模板的一个新区段以单链形式暴露出来。核苷酸共价结合到延伸的RNA链的3'端,在松弛区域形成一个 RNA的转录过程是否需要DNA解旋酶 张华玲 (四川省泸州市高级中学,四川泸州646300) 摘要:目前在高中教学中,对于转录是否需要D N A解旋酶这个问题看法不统一,本人对此理解资料分析认 为,R N A聚合酶以基因序列为遗传信息模板,催化合成序列互补的R N A,包括转录起始、延伸、终止等过程。原 核生物与真核生物D N A转录都需要R N A聚合酶,但是有所差异。转录为R N A的过程不需要D N A解旋酶。 关键词:R N A的转录;D N A解旋酶;教学 中图分类号:[Q342+.3]文献标志码:B文章编号:1674-9324(2012)10-0161-02 【专题研讨】

酶校本作业

2014~2015学年第一学期高一年段生物科作业 ——“降低化学反应活化能的酶(2)” (班级:姓名:座号:成绩:)一.单项选择题 1.关于酶生理功能的叙述,下列哪一项是正确的() A.生物体内的化学反应提供能量 B.能加快生物体内的生化反应速度 C.酶是一种高效、专一的无机催化剂 D.能促进生物体内营养物质的运输 2.在唾液淀粉酶水解淀粉的实验中,将唾液稀释10倍,与用唾液原液的实验效果基本相同,这 表明酶具有() A.专一性 B.多样性 C.高效性 D.稳定性 3. 下列条件中,不能使酶失活的是() A.高温 B.低温 C.强酸 D.强碱 4. 在不破坏高等植物细胞正常生命活动的情况下,下列哪种物质最适于除去植物细胞的细胞壁() A.蛋白酶 B.淀粉酶 C.盐酸 D.纤维素酶 5.下列有关酶的叙述错误的是 ( ) A.组成大多数酶的基本单位是氨基酸 B.少数的酶是RNA C.每种酶都具有高效性、专—性,但不具备多样性 D.酶都具有消化功能 6.不能催化过氧化氧生成H2O和O2的是 ( ) A.FeCl3中的Fe3+ B.FeCl3中的Cl- C.肝脏中的过氧化氧酶 D.马铃苗中的过氧化氢酶 7.关于酶的性质,下列表述中错误的一项是 ( ) A.化学反应前后,酶的化学性质和数量保持不变 B.一旦离开活细胞,酶就失去催化能力 C.酶是活细胞产生的—类特殊有机物,其中大多数酶为蛋白质,少数为RNA D.酶的催化效率很高,但受温度、酸碱度影响 8.胃蛋白酶的最适PH约为2左右,在测定胃蛋白酶活性时,将溶液PH由10降到2的过程中,胃蛋白酶的活性将() 9.下图是在最适温度下,麦芽糖酶的催化速率与麦芽糖量的关系。有关叙述正确的是 ( ) A.可用斐林试剂鉴定麦芽糖的分解情况 B.A点时,麦芽糖酶全部参与催化 C.如果温度上升5 ℃,B点向左下方移动 D.因受酶活性的限制,BC段催化速率不再增加 10.甲图表示温度与淀粉酶活性的关系,乙图是将一定量的淀粉酶和充足的淀粉反应后,麦

酶工程复习题

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

酶工程问答题

酶工程习题集 第一章绪论 1、发展史: 1903年Henri中间络合物学说;1913年Leonor Michaelis和Maud Menten 米氏方程;Daniel E. Koshland提出了诱导契合学说。1926年,萨母纳(Sumner)提出酶的本质是蛋白质的观点。1960年.雅各(Jacob)和莫若德(Monod)提出操纵子学说,1982年,切克(Cech)等人发现四膜虫(Tetrahynena)细胞的26s rRNA前体具有自我剪接功能(self-splicing)。核酶(Ribozyme,也称核糖核酸酶,以区别于蛋白质酶);1983年阿尔彻曼(Sidney. Altman)发现核糖核酸酶P (RNAase P) 2、核酸类酶(ribozyme):具有生物催化剂所有特性,是一类由RNA组成的酶。 底物有哪些? 3、酶的新概念?分类? 4、人工酶、模拟酶、化学修饰酶、克隆酶、突变酶、新酶、抗体酶 第二章酶学基础 1、酶促反应的特点?优缺点? 2、按酶促反应性质将生物体所有的酶分为哪六大类?如何编号? 3、终止一个酶促反应的方法有哪些? 4、全酶的组成?按酶蛋白结构不同分类? 5、别构酶、别构效应、配体 6、活性部位(结合部位与催化部位),必需基团,活性中心的亲核性基团:酸碱 性基团: 7、参与蛋白类酶活性中心频率最高的氨基酸7 种? 8、酶活力单位(U);比活力;同族酶;丝氨酸蛋白酶与巯基蛋白酶各有哪些? 9、酶活性中心基团的检测方法有哪三种? 10、酶的pH稳定性与温度稳定性如何测定? 第三章酶的催化机制 1、酶高效率催化的五种机制 2、何谓邻近与定向效应?何谓构象变化效应?何谓共价催化?何谓酸碱催化? 何谓微环境效应?如何理解? 第四章酶的催化动力学 1、绘制底物浓度对酶促反应速度影响的双曲线(标明各参数),并简述其影响。 2、米-曼氏方程(Michaelis-Menten equation);中间产物学说 3、稳态的含义,中心内容。

哈工大酶工程试题(A)答案

酶工程试题(A) 年级2001 专业生物技术 一名词解释(每题3分,共计30分) 1.酶工程 2.自杀性底物 3.别构酶 4.诱导酶 5.Mol催化活性 6.离子交换层析 7.固定化酶 8.修饰酶 9.非水酶学 10.模拟酶 二填空题(每空1分,共计30分) 1.决定酶催化活性的因素有两个方面,一是,二是 。 2.求Km最常用的方法是。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类,一类是,另一类是 。 4.可逆抑制作用可分为,,, 。 5.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,二是能够利用廉价原料,发酵周期,产酶量,三是菌种不易,四是最好选用能产生酶的菌种,有利于酶的分离纯化,回收率高。 6.酶活力的测定方法可用反应法和反应法。 7.酶制剂有四种类型即酶制剂,酶制剂,酶制剂和 酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有法,法,法, 法。 9.酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 10.模拟酶的两种类型是酶和酶。 11.抗体酶的制备方法有法和法。 三问答题(每题10分,共计40分) 1.固定化酶和游离酶相比,有何优缺点? 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法,并简述其原理。 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料? 4.

酶工程试题(B) 一名词解释 1.抗体酶 2.酶反应器 3.模拟酶 4.产物抑制 5.稳定pH 6.产酶动力学 7.凝胶过滤 8.固定化酶 9.非水酶学 10.液体发酵法 二填空题(每空1分,共计30分) 1.Km值增加,其抑制剂属于抑制剂,Km不变,其抑制剂属于抑制剂,Km减小,其抑制剂属于抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有培养法和培养法。 3.菌种的优劣是影响产酶发酵的主要因素,除此之外发酵条件对菌种产酶也有很大的影响,发酵条件一般包括,,,, 和等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有,,。 5.酶生物合成的模式分是,,, 。 6.根据酶和蛋白质在稳定性上的差异而建立的纯化方法有法,法和 法 7. 通常酶的固定化方法有法,法,法, 法。 8. 酶分子的体外改造包括酶的修饰和修饰。 9.酶与抗体的重要区别在于酶能够结合并稳定化学反应的,从而降低了底物分子的,而抗体结合的抗原只是一个态分子,所以没有催化能力 三问答题(每题10分,共计40分) 1.在生产实践中,对产酶菌有何要求? 2.对酶进行化学修饰时,应考虑哪些因素? 3.列出用共价结合法对酶进行固定化时酶蛋白上可和载体结合的功能团 4.某酶的初提取液经过一次纯化后,经测定得到下列数据,试计算比活力,回收率及纯化 倍数。 (A)答案及评分细则 一 1. 酶工程:又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术。

生物化学作业参考答案

1、营养不良的人饮酒,或者剧烈运动后饮酒,常出现低血糖。试分析酒精干预了体内糖代谢的哪些环节?(p141 3题) 答:酒精对于糖代谢途径的影响主要有:肝脏的糖异生与糖原分解反应,也就是来源与去路的影响。 1)研究认为,酒精可以诱导低血糖主要取决于体内糖原储备是否充足,然而在人营养不良或者剧烈运动后, 体内糖原过度消耗,酒精又能抑制肝糖原的分解,饮酒后容易出现低血糖。 2)抑制糖异生: ①酒精的氧化抑制了苹果酸/天冬氨酸转运系统,导致细胞间质中还原当量代谢紊乱,使丙酮酸浓度下降,从而抑制糖异生; ②酒精能影响糖异生关键酶活性-非活性的转换,酶总量,酶合成或降解,从而抑制糖异生,如果糖二磷酸酶-1活性的抑制,磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶的表达降低等; 3)影响葡萄糖-6磷酸酶的活性,导致乳酸循环受阻,不利于血糖升高。 4)酒精使胰岛a细胞功能降低,促进胰岛素的分泌,抑制胰高血糖素的分泌,从而抑制糖原分解,促进糖酵解,造成低血糖。 5)酒精还会影响小肠对糖分的吸收,从而造成低血糖。 2、列举几种临床上治疗糖尿病的药物,想一想他们为什们有降低血糖的作用?(p141 4题) 答:1)胰岛素 它能增加组织对葡萄糖的摄取和利用,促进糖原的合成抑制糖异生,减少血糖来源,似血糖降低; 2)胰岛素促泌剂 ?磺脲类药物,格列苯脲等,通过刺激胰岛beta细胞分泌胰岛素,增加体内胰岛素水平而降低血糖;?格列奈类,如瑞格列奈,通过刺激胰岛素的早起合成分泌而降低餐后血糖。 3)胰岛素曾敏剂 如噻唑烷二酮类的罗格列酮可以通过增加靶细胞对胰岛素的敏感性而降低血糖。另外如双胍类药,如二甲双胍,它能降低血浆中脂肪酸的浓度而增加胰岛素的敏感性,增加周围组织对胰岛素的敏感性,增加胰岛素介导的葡萄糖的利用,也能增加非胰岛素依赖的组织对葡萄糖的摄取和利用。 4)a-糖苷酶抑制剂,如阿卡波糖,在肠道内竞争性的抑制葡萄糖苷水解酶,降低多糖或蔗糖分解成葡萄糖,抑制小肠对碳水化合物的吸收而降低餐后血糖。 3、治疗血浆胆固醇异常升高有哪些可能的措施?理论依据是什么?(p174 3题) 答:1)血浆胆固醇异常升高的治疗措施主要:有调整生活方式与饮食结构、降脂药物治疗、血浆净化治疗、外科治疗和基因治疗。具体的治疗方案则应根据患者的血浆LDL-胆固醇水平和冠心病的危险因素情况而决定。而且,降脂治疗的目标亦取决于患者的冠心病危险因素。一般而言,危险因素越多,则对其降脂的要求就越高(即目标血脂水平越低)。 2)但是继发型高脂血症的治疗主要是积极治疗原发病,并可适当地结合饮食控制和降脂药物治疗。 A. 控制理想体重。肥胖人群的平均血浆胆固醇和三酰甘油水平显着高于同龄的非肥胖者。除了体重指数(BMI)与血脂水平呈明显正相关外,身体脂肪的分布也与血浆脂蛋白水平关系密切。一般来说,中心型肥胖者更容易发生高脂血症。肥胖者的体重减轻后,血脂紊乱亦可恢复正常。 B. 运动锻炼体育运动不但可以增强心肺功能、改善胰岛素抵抗和葡萄糖耐量,而且还可减轻体重、降低血浆三酰甘油和胆固醇水平,升高HDL胆固醇水平。 C. 戒烟吸烟可升高血浆胆固醇和三酰甘油水平,降低HDL-胆固醇水平。停止吸烟1年,血浆HDL-胆固醇可上升至不吸烟者的水平,冠心病的危险程度可降低50%,甚至接近于不吸烟者。 D. 饮食治疗 血浆脂质主要来源于食物,通过控制饮食,可使血浆胆固醇水平降低5%~10%。饮食结构可直接影响血脂水平的高低。血浆胆固醇水平易受饮食中胆固醇摄入量的影响,进食大量的饱和脂肪酸也可增加胆固醇的合成。尽管单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸具有降低血浆胆固醇、LDL-胆固醇水平和升高HDL-胆固醇水平的

酶工程复习题及答案(1)

《酶工程》复习 一、名词解释…………………………………………… 1 酶工程:又称酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术,包括化学酶工程和生物酶工程。 2酶的诱导:由于加进某种物质,使酶的生物合成开始或者加速进行,称为酶的生物合成的诱导作用。 3 微滤:以压力差为推动力,截留水中粒径在0.02~ 10m之间的颗粒物的膜分离技术。 4固定化酶:通过物理的或化学的方法,将酶固定在载体上,能使酶发挥催化作用的酶。 5酶的非水相催化:通过改变反应介质,影响酶的表面结构和活性中心,从而改变酶的催化特性。 6 原生质体:脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞。 7超滤:超滤是采用中空纤维过滤新技术,配合三级预处理过滤清除自来水中杂质;超滤微孔小于0.01微米,能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质,保留水中原有的微量元素和矿物质。 8 固体发酵:固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下,在有一定湿度的水下溶性固态基质中,用一种或多种微生物的一个生物反应过程。 二、填空题………………………………………………. 1酶的分类(氧化还原酶)、(转移酶)、(水解酶)、(裂合酶)、(异构酶)、(合成酶)。 2酶活力是(酶催化速度)的量度指标,酶的比活力是(酶纯度)的量度指标,酶转换数是(酶催化效率)的量度指标。 3微生物产酶模式可以分为同步合成型,(延续合成型),中期合成型,(滞后合成型)四种。 4动物细胞培养主要用于生产疫苗、激素、单克隆抗体、多肽因子、酶等(功能性蛋白质)。 5细胞破碎的主要方法有机械破碎法、物理破碎法、(化学破碎法)、(酶促破碎法)。 6有机溶剂的极性系数lgP越小,表明其极性(越强),对酶活性的影响(越大)。 7通常酶的固定化方法有:吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法。

酶工程期中思考题参考答案

1. 举例说明酶催化的绝对专一性和相对专一性。 绝对专一性:具有绝对专一性的酶仅作用于一种底物,催化一种反应。 例如脲酶只能催化脲(又称尿素)水解成氨和二氧化碳,而对尿素的氯或甲基取代物都无作用。 相对专一性:有些酶的专一性较低,它们能作用于一类化合物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性。其又可分为族类专一性(或称基团专一性)和键专一性,前者对底物化学键两端的基团有要求。 例如α-D-葡糖苷酶作用于α-糖苷键,并要求α-糖苷键的一端必须有葡糖基团。因此,它可催化蔗糖和麦芽糖水解。键专一性只作用于一定的化学键,而对键两端的基团无严格要求,如酯酶可使任何酯键水解。 例子不唯一,尽量不要相同 第二版:P3-P5 第三版:P3-P4 2. 酶的生产方法有哪些?用于酶生产的微生物应具有什么特点? 酶的生产方法主要有提取分离法,生物合成法和化学合成法等。 产酶微生物应具有的特点有: 1.酶的产量高:通过筛选获得高产菌株,妥善保存并定期复壮 2.容易培养和管理:对培养基成分和工艺条件没有苛刻的要求,适应能力强 3.产酶稳定性好:能稳定生长并表达所需的酶,菌种不易退化 4.有利于酶的分离纯化:酶的分离提纯要比较容易,能获得较高纯度 5.安全可靠:菌种对环境及对操作人员安全,不产生不良影响 第二版:P22-P25 第三版:P20-P22 3. 固定化细胞发酵产酶具有哪些特点? 固定化细胞发酵产酶的特点有: 1.提高酶的产率:细胞固定化滞后,单位空间内细胞密度增大,因此加速了生化反应; 2.可以反复使用,可以在高稀释率下连续发酵; 3.提高基因工程菌质粒的稳定性; 4.固定化细胞对pH值、温度等外界条件的适应范围增宽,对抑制剂的耐受能力增强,因此发酵稳定性好; 5.可先经预培养再转入发酵生产,缩短发酵周期,提高设备利用率 6.固定化发酵是非均相体系,产品容易分离纯化 7.一般只适用于胞外酶的生产 第二版:P68-P70

酶工程试题及答案

一、名词解释(本题共8个小题,每小题2分,共16分)。 1、固定化酶: 2、原生质体: 3、超滤: 4、酶的催化特性: 5、生物酶工程: 6、酶的必需基团和活性中心: 7、诱导与阻遏: 8、酶反应器: 二、填空题(本题共5个小题,每空2分,共24分). 1、酶的分类()()()。(三种即可) 2、酶活力是()的量度指标,酶的比活力是()的量度指标,酶转换数是()的量度指标。 3、微生物产酶模式可以分为同步合成型,()中期合成型,()四种。 4、酶的生产方法有(),生物合成法和化学合成法。 5、优良的产酶微生物所具备的条件:(1)()(2)()(3)()(写出三种即可)。 三、判断题(本题共10个小题,每空1.5分,共15分)。 1、酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。 2、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。 3、液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 4、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。 5、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。 6、补料是指在发酵过程中补充添加一定量的营养物质,补料的时间一般以发酵前期为好。 7、酶固定化过程中,固定化的载体应是疏水的。 8、在酶的抽提过程,抽提液的 pH 应接近酶蛋白的等电点。 9、青霉素酰化酶不但能催化青霉素侧链的水解作用,而且也能催化逆反应。 10、亲和试剂又称活性部位指示试剂,这类修饰剂的结构类似于底物结构。 四、问答题(本题共5个小题,共45分)。 1、试述提高酶发酵产量的措施。(8 分,答出四点即可) 2、酶失活的因素?(8分) 3、酶的提取方法有哪些?(8分) 4、酶分子修饰的意义有哪些?(6分) 5、试简述酶分子的定向进化。(5分) 6、固定化酶和游离酶相比,有何优缺点?(10分,优缺点答五点即可) 答案 一、1、固定化酶:通过物理的或化学的方法,将酶固定在载体上,能使酶发挥催化作用的酶;2、原生质体:脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞;3、超滤:超滤是采用中空纤维过滤新技术,配合三级预处理过滤清除自来水中杂质;4、酶的催化特性:①极高的催化效率②高度的专一性③酶活性的可调节性④酶的不稳定性5、生物酶工程:是指在基因水平上,对酶蛋白分子进行修饰、改造,改进酶蛋白的催化特性或酶蛋白的蛋白质特性等;6、酶的必需基团:指酶分子中与酶的活性密切相关的基团;活性中心:是与底物结合并催化反应的场所;7、酶合成的诱导是指加入某种物质使酶的合成开始或加速进行的过程;酶合成

ScPif1解旋酶的结构与功能研究

ScPif1解旋酶的结构与功能研究 Pif1解旋酶作为一种依赖于ATP供能的DNA解旋酶,广泛分布于原核生物和真核生物体内,在基因组稳定性的维持和核酸代谢调控等方面发挥着重要作用。酿酒酵母Pif1(Saccharomyces cerevisiae Pif1,ScPif1)解旋酶作为Pif1家族中的典型成员,是该家族中被最早鉴定并且深入研究的成员之一。体内研究表明,ScPif1解旋酶参与端粒稳定性的维持、冈崎片段的成熟、DNA复制过程中G4 DNA的解除以及同源重组修复等多种重要代谢途径。体外研究则显示ScPif1同时拥有5’-3’方向的双链DNA、RNA/DNA杂交链以及G4 DNA的解旋活性,其中最为引人注目的是其高效的G4DNA解旋功能,在体内条件下,G4 DNA因其高度的稳定性而成为生物体生理代谢的一大阻碍,ScPif1通过其高效的G4 DNA解旋功能而在多种生理代谢途径中发挥着重要作用。目前,关于ScPif1的研究主要集中在体内或体外的生理生化实验中,对于ScPif1结构的研究则非常有限。本研究针对以上难点,首先采用多序列比对的方式鉴定了ScPif1的解旋核心结构域,并通过二级结构预测的方式,对全长ScPif1蛋白进行了合理的截短设计,通过大肠杆菌表达系统对截短后的 ScPif1237-780蛋白进行了表达纯化,获得了可用于结晶实验的高纯度蛋白样品,并在随后的结晶实验中获得了多种DNA复合物的晶体,结合硒代蛋白晶体的反常散射数据获得的相位,首次解析了ScPif1解旋核心结构域的高分辨率三维结构。之后,基于解析的晶体结构,本研究综合利用定点突变实验、凝胶过滤层析技术、X射线

中医药大学作业答案-生物化学5

1. 三羧酸循环中只以FAD为辅助因子的是[ 1分] A.α-酮戊二酸脱氢酶系 B.丙酮酸脱氢酶系 C.琥珀酸脱氢酶 D.苹果酸脱氢酶 E.异柠檬酸脱氢酶 * 2. 生理条件下发生糖异生的主要器官是[ 1分] A.肺 B.肝脏 C.肌肉 D.脑 E.肾脏 * 3. 糖原分子上每连接1个葡萄糖单位消耗的高能化合物分子数是[ 1分] A.1 B.2 C.3 D.4 E.5 * 4. 体内能量的主要来源是[ 1分] A.磷酸戊糖途径 B.糖的有氧氧化途径 C.糖酵解途径 D.糖异生途径 E.糖原合成途径* 5. 关于糖酵解的正确叙述是[ 1分] A.不消耗ATP B.全过程是可逆的 C.生成38分子ATP D.在细胞液中进行 E.终产物是CO2和H2O * 6. 使血糖降低的激素是[ 1分] A.胰岛素 B.胰高血糖素 C.肾上腺素 D.糖皮质激素 E.生长素 * 7. 位于糖酵解途径、糖异生途径、磷酸戊糖途径、糖原合成途径和糖原分解途径交汇点上的化合物是[ 1分] A.1,6-二磷酸果糖 B.1-磷酸葡萄糖 C.3-磷酸甘油醛 D.6-磷酸果糖 E.6-磷酸葡萄糖 * 8. 指出关于胰岛素的错误叙述[ 1分] A.促进糖异生 B.促进糖原合成 C.促进糖转化成脂肪 D.提高肝葡萄糖激酶的活性 E.提高细胞膜对葡萄糖的通透性 * 9. 属于糖的有氧氧化、糖酵解和糖原合成共同中间产物的是[ 1分] A.1-磷酸葡萄糖 B.3-磷酸甘油醛 C.5-磷酸核糖 D.6-磷酸果糖 E.6-磷酸葡萄糖 * 10. 成熟红细胞的能源主要来自[ 1分]

A.磷酸戊糖途径 B.糖的有氧氧化途径 C.糖酵解途径 D.糖异生途径 E.糖原合成途径* 11. 糖酵解途径不产生[ 1分] A.1,3-二磷酸甘油酸 B.1,6-二磷酸果糖 C.2-磷酸甘油酸 D.3-磷酸甘油 E.磷酸二羟丙酮 * 12. 能抑制糖异生的激素是[ 1分] A.肾上腺素 B.生长激素 C.糖皮质激素 D.胰岛素 E.胰高血糖素 * 13. 在线粒体内进行的糖代谢途径是[ 1分] A.磷酸戊糖途径 B.三羧酸循环 C.糖酵解途径 D.糖异生途径 E.糖原合成途径 * 14. 关于尿糖阳性,哪项叙述是正确的?[ 1分] 错误:正确答案是A A.一定是血糖过高 B.一定是由于肾小管不能将糖全部吸收 C.一定是有糖代谢紊乱 D.一定是由胰岛素分泌不足引起的 E.一定是食物含糖过多 * 15. 下列化合物中既是糖酵解产物、又是糖异生原料的是[ 1分] A.丙氨酸 B.丙酮 C.甘油 D.乳酸 E.乙酰CoA * 16. 糖酵解途径中发生裂解反应的是[ 1分] A.1,3-二磷酸甘油酸 B.1,6-二磷酸果糖 C.3-磷酸甘油醛 D.3-磷酸甘油酸 E.乳酸 * 17. 可直接转化成3-磷酸甘油醛的是[ 1分] A.6-磷酸葡萄糖 B.草酰乙酸 C.琥珀酸 D.磷酸二羟丙酮 E.磷酸烯醇式丙酮酸 * 18. 三羧酸循环中底物水平磷酸化反应直接生成的高能化合物是[ 1分] A.ATP B.CTP C.GTP D.TTP E.UTP * 19. 缺氧时为机体提供能量的是[ 1分] A.磷酸戊糖途径 B.糖的有氧氧化途径 C.糖酵解途径 D.糖异生途径 E.糖原合成途径

酶工程思考题(附答案)

酶工程思考题汇总 第一章P25 1.何谓酶工程?试述其主要内容和任务. 酶的生产,改性与应用的技术过程称为酶工程。 主要内容: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,酶分子修饰,酶、细胞、原生质体固定化,酶非水相催化,酶定向进化,酶反应器和酶的应用等。 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的催化特性得以改进,充分发挥其催化功能。 2.酶有哪些显著的催化特性? 专一性强(绝对专一性——钥匙学说、相对专一性——诱导契合学说)、催化效率高、作用条件温和 3.简述影响酶催化作用的主要因素. 底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素 第二章P63 5.酶的生物合成有哪几种模式? 生长偶联型(同步合成型、中期合成型)、 部分生长偶联型(延续合成型) 非生长偶联型(滞后合成型) 7.提高酶产量的措施主要有哪些? a.添加诱导物(酶的作用底物、酶的催化反应物、作用底物的类似物) b.控制阻遏物的浓度 c.添加表面活性剂 d.添加产酶促进剂 11.固定化微生物原生质体发酵产酶有何特点? 1.提高产酶率 2.可以反复使用或连续使用较长时间 3.基因工程菌的质粒稳定,不易丢失 4.发酵稳定性好 5.缩短发酵周期,提高设备利用率 6.产品容易分离纯化 7.适用于胞外酶等细胞产物的生产 第三章P84 3.植物细胞培养产酶有何特点? 1.提高产率 2.缩短周期 3.易于管理,减轻劳动强度 4.提高产品质量 5.其他 4.简述植物细胞培养产酶的工艺过程。 外植体细胞的获取细胞培养分离纯化产物 6.动物细胞培养过程中要注意控制哪些工艺条件? 1.培养基的组成成分 2.培养基的配制 3.温度的控制 4.ph的控制 5.渗透压的控制 6.溶解氧的控制

解旋酶

不同生物解旋酶的氨基酸序列分析发现它们有9 个高度保守的序列,分别称为Q、I、Ia、Ib、II、III、IV、V 和VI(Fairman-Williams et al., 2010)(图1-2),这说明所有的解旋酶可能起源于相同的基因。这些保守区域是ATP 酶、解旋酶活性以及NTP 和DNA 结合的功能区。其中基序Ia 区通常是GTP 和ATP 结合区;Ⅱ区是ATP 结合蛋白B 区的特殊翻版;I 区可形成一套索结构与NTP 磷酸结合,其结构属ATP 结合蛋白的A区;而Ⅱ区保守的天冬氨酸与镁离子介导的磷酸结合有关;Ia 以及Ⅵ区的保守酪氨酸与可能的DNA 结合蛋白相关,提示涉及多核苷酸的结合;基序VI 则参与ATP 磷酸盐的结合;其他的基序(Ia、Ib、IV、V)则参与RNA 结合以及通过RNA 结合激活ATP 水解的活性;III 是RNA 解旋酶活性必需的结构。 依据以上Motif 的不同,真核生物的解旋酶分为两个大家族Helicase superfamily I和II (SFI 和SFII)(图1-3),其中多数RNA 解旋酶属于SFII,少数属于SFI(Fairman-Williams et al., 2010)。SFI 一般是真菌中的解旋酶;高等植物、酵母、动物中一般都是SFII,它又分为DEAD-box、DEAH-box、DExH、RecQ 和SW1/SNF。 解旋酶SF1 和SF2 的家族分类,引自Fairman-Williams et al., 2010Figure1-5, Helicase SF1 and SF2 family classification .2006 年,RIKEN 基因组科学中心、冈崎研究所的研究人员发现,果蝇DEAD-boxprotein Vasa 的催化核的结构,该催化核与一个单链RNA 和一个ATP 类似物形成复合体。ATP 类似物紧密与这两个结构域结合,并使他们变成更为紧密的形式,而且保守残基间发生域间相互作用。 核糖体rRNA 的成熟和核糖体亚基的装配涉及至少170 个辅助蛋白,包括内切和外切核糖核酸酶、RNA 解旋酶、‘伴侣’或‘组装因子’和很多小核仁核糖核蛋白蛋白(snoRNPs)(Venema et al., 1999;de la Cruz et al., 1999)。在这个复杂的途径中很多步骤涉及RNA 结构的变换,这需要能量的参与。因此,参与核糖体合成的最大的一类作用因子就是RNA 解旋酶。已经确定的酵母中有16 个RNA 解旋酶参与核糖体的组成过程,其中Dbp4p,Dbp8p,Dhr1p,21Dhr2p,Fal1p,Rok1p,和Rrp3p 对于pre-rRNA 早期A0 到A2 的剪接过程是必须的,敲除这些RNA解旋酶导致pre-rRNA加工的异常,说明这些蛋白质相互间没有功能冗余(dela Cruz et al., 1999)(图1-5)。Rok1p 抑制18S pre-rRNA 在A0、A1 和A2 位点的剪接,导致无法合成成熟的18S rRNA。 真核细胞的分化需要来自细胞核到细胞质的转运RNA 分子、蛋白和联合体。通过拟南芥的突变体得到的CRYOPHYTE/LOS4 基因,它编码DEAD-box RNA 解旋酶,并且IMG1 基因编码DEAH‐box RNA 解螺旋酶参与拟南芥雌配子体的发育22已证实与mRNA 的输出有关,还在植物的发育及抗逆中有重要作用(Gong et al., 2005)。酵母中Dbp5p 也与细胞核内带有polyadenylated [poly(A)+]的mRNA 输出有关,Dbp5p主要定位在核膜周围,细胞质中也有少量定位。它可以与CAN/Nup159p 相互作用,从而招募细胞质核孔复合纤维,在细胞质中mRNA 从转运复合体上解离有关。 在真核细胞中,翻译的调节在基因表达调控方面具有十分重要的作用。翻译的调节主要出现在起始阶段,真核细胞翻译起始因子(eukaryocyte protein translation initiationfactors,elFs),它们在翻译起始的过程中发挥各自不同的作用。其中elF-4A 和elF-4B都是依赖于ATP 的DEAD-box RNA 解旋酶,能打开mRNA 分子中的二级结构,保证翻译的顺利进行。酵母中,通过遗传学和生物化学实验,elF-4A 在翻译起始中的作用已被证实。elF-4A蛋白的活性可能被不同的mRNA 分子的各种加工所需要(Rogers et al., 2002; Svitkin etal., 1996)。1992 年,Metz 等人从拟南芥中克隆获得eIF-4A,证实其功能是真核生物中的翻译起始因子(Metz et al., 1992)。细胞器的基因表达在真菌和高等真核生物中,线粒体、叶绿体中基因组的表达需要RNA 解旋酶蛋白。如烟草中的VDL 基因对于叶肉栅栏组织和叶绿体的发育是必须的,它编码一个定位在叶绿体中的DEAD-box RNA 解旋酶,vdl 突变体叶片组织

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