蛋白质工程和酶工程复习思考题
仅供参考
1.培养基包括哪五大要素？
水、碳源、氮源、无机盐、生长因子
2.酶生物合成模式有哪几种，各有什么特点，其示意图是怎样的？
(1)同步和成型（生长偶联型）：其生物合成伴随着细胞的生长而开始，在细胞进入旺盛生长期时。酶大量生成，当细胞生长进入平衡期后，酶的合成随着停止。
特点：酶的生物合成可以诱导，不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏；当除去诱导物或细胞进入平衡期后，酶的合成立即停止；酶所对应的mRNA很不稳定。
(2) 延续合成型：酶的生物合成在细胞生长阶段开始，在细胞的生长进入平衡期后，酶还可以延续合成一段较长时间
特点：酶的合成可以诱导，不受分解代谢物或产物的阻遏；酶所对应的mRNA相当稳定，在生长平衡期后仍可继续较长时间用于酶的合成。
（3）中期合成型：酶在细胞生长一段时间以后才开始，而在细胞生长进入平衡期后，酶的生物合成也随着停止。
特点：酶的合成受到反馈阻遏；所对应的mRNA不稳定。
（4）滞后合成型（非生长偶联型）：酶在细胞生长一段时间后或者进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累
特点：在对数生长期不合成酶（可能是受到分解代谢物阻遏的影响）；所对应的mRNA稳定性高。
3.凝胶电泳常用的电泳介质有哪些？
聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶、淀粉凝胶、硅胶凝胶
4.化学修饰的常见氨基酸及其侧链基团各有哪些？
氨基(赖氨酸残基)、羧基（谷氨酸、天冬氨酸残基）、羟基（丝氨酸、苏氨酸残基）、巯基（半胱氨酸残基）、胍基（精氨酸残基）、酚基（酪氨酸残基）、咪唑基（组氨酸残基）、吲哚基（色氨酸残基）、甲硫基（甲硫氨酸残基）
5.生物传感器与普通传感器的最大区别是什么？
最大区别在于生物传感器的感受器中含有生命物质。
6.在各种梯度离心中，常用的梯度介质分别有哪些？
密度梯度离心：蔗糖溶液（5%~60%）；等密度梯度离心：CsCl
7.Michaelis和Menton表述的酶作用的普通理论是什么？
米氏方程。他们假定酶（E）首先和底物（S）结合，成为酶-底物混合物（ES）,这是一个较快的可逆过程。然后复合物（ES）在下一个较慢的反应中分解成产物（P）和游离的酶。
8.水解酶的化学反应通式是什么？
AB+H2O AH+BOH
9.硫酸铵分级沉淀中，饱和度如何表示？
10.哪种固定化方法一般不会影响底物的专一性。
物理吸附法、离子结合法、包埋法
11.常用的外源基因的表达系统有哪些，各自优缺点是什么？
（1）大肠杆菌表达体系：
优点：遗传学和生理学背景清楚，易培养，外源基因常可高效表达
不足：不可进行典型的真核细胞所具有的翻译后修饰。
（原核表达系统的优缺点：细菌表达系统培养方法简单、增殖快、生产成本低，但缺乏真核细胞特有的加工后处理，外源蛋白大量表达容易形成包涵体，而且在菌体中表达的外源蛋白，在原核细胞中不稳定，易被菌体蛋白酶破坏。）
（2）酵母表达系统
优点：酵母表达系统既具有原核细胞的增殖快、操作简单、成本低等优点，又可以象其他真核细胞一样完成对蛋白质转录和翻译后的修饰。
缺点：它的蛋白水解酶类，可降解异体蛋白质，使产品产量降低。
（3）昆虫杆状病毒表达系统
优点：
①重组蛋白具有完整的生物学功能
②能进行翻译后的加工修饰：糖基化、磷酸化、酰基化、信号肽切除及肽段的切割和分解等
③表达水平高：能获得重组蛋白高水平的表达，最高可使目的蛋白的量达到细胞总蛋白的50％
④能容纳大分子的插入片段（约10 kb）：杆状病毒毒粒可以扩大，并能包装大的基因片段
⑤同时表达多个基因
杆状病毒表达系统具有在同一细胞内同时表达多个基因的能力。表达产物可加工形成具有活性的异源二聚体或多聚体
⑥适合表达细胞毒性蛋白
⑦安全
家蚕等昆虫属无脊椎动物，与人类的亲缘关系较远，且重组NPV无多角体蛋白形成，病毒粒子极易在自然环境中失活
不足：①非连续性表达重组杆状病毒能导致宿主死亡
②产物糖基化相对简单糖侧链甘露糖成分高，缺乏复合寡糖
（4）哺乳动物细胞中的表达系统
优点：哺乳动物细胞是生产哺乳动物蛋白质最好的场所，其表达真核基因比其他几种表达系统更优越，能对蛋白质进行各种类型的加工和修饰，还能表达有功能的膜蛋白及分泌性蛋白。缺点：组织细胞培养的技术要求高，培养和筛选细胞株的周期长，成本较高。
12.双向电泳第一、二向是依据什么原理分离蛋白质？
双向凝胶电泳的原理是第一向基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦分离，第二向则按分子量的不同用SDS-PAGE分离。
13.在酶的分离纯化过程中，酶的总活力与比活力的关系如何？
评价一种分离纯化方法优劣的指标主要有3个：总活力的回收率、比活力提高的倍数和重现性。总活力的回收率指纯化后样品的总酶活占纯化前样品总酶活的百分比，回收率越高，说明纯化过程对酶活的影响越小，导致的酶活损失就越小。比活力是指在特定的条件下，毎mg酶蛋白所具有的酶活力单位数，是反映酶催化性能的一个重要参数，比活力提高的倍数即纯化后样品与纯化前样品的比活力的比值，较大的提高倍数说明纯化后酶的比活力有了显著提高，即表明了纯化方法的有效性。而较好的重现性则是衡量纯化方法是否可行的必要条件，它要求操作材料有较高的稳定性，且操作条件要易于控制。
14.常见的体外翻译系统有哪些？
兔网织红细胞系统、麦胚提取物系统、原核体外翻译系统(E．Coli S30 )
15.蛋白质组学的研究技术主要有哪些?
双向电泳技术（2DE）、计算机图像分析与大规模数据处理技术、质谱技术(MS)
16.酶的专一性分为哪两类？
结构专一性、立体异构专一性
17.冷冻电镜三维重构的基本原理及技术路线。
基本原理是通过对相同的生物大分子某方向的投影显微像在时空中经调整后进行叠加，从而提高信噪比，最后将不同投影方向的单颗粒显微像在三维空间进行重构获得单颗粒大子。（指通过样品的一个或多个投影图得到样品中各组成部分之间的三维关系。）
技术路线：
利用快速冷冻技术对样品进行冷冻固定，然后利用冷冻电镜和低剂量成像技术对样品进行电子成像，利用高灵敏底片进行成像记录，利用高分辨率扫描仪对底片进行数字化，对数字化的图像进行二维图像分析——选点、分类、校正和平均，最后完成样品的三维重构计算18.酶的特征性常数有哪些？
Km
19.第一次国际酶工程学术会议主题和内容是什么？
主题：固定化酶的研制和应用
内容：
20.常用于判断透析是否完全的试剂有什么？
21.在设计蛋白质二级结构时，各有哪些可供参考选用的氨基酸？
设计α螺旋时，应选择象Leu、Glu等易于形成α螺旋的残基；设计全β结构时，应选择Val、Ile等易于形成β折叠片的残基；而在设计转角时常选择Pro-Asn残基对。
22.最适含水量的定义是什么？
在催化反应速度达到最大时的水含量称为最适水含量。
23.维持蛋白质空间构象的作用力有哪些？
一级结构：肽键、二硫键（都属于共价键）
二级结构：氢键（主链上—C=O—和N—H之间形成）
三、四级结构：二硫键、次级键（氢键、疏水键、离子键、范得华力、配位键）
24.蛋白质的变性与复性。
天然蛋白质因受到物理和化学的因素影响，使蛋白质严格的空间结构受到破坏，（但不包括肽键的裂解），从而引起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变，这种现象称为蛋白质变性作用。
变性的蛋白质恢复其天然活性的现象称为复性
25.什么叫做蛋白质的等电点？
使蛋白质分子所带正电荷与负电荷相等，即净电荷为零时的溶液的pH值称为PI(isoelectric point).
26.亲和标记试剂的作用原理。
亲和性标记试剂是具有化学反应性的蛋白质分子的底物或配体的类似物。与天然底物或配体竞争蛋白质分子的结合位点。这类试剂具有高度的位点专一性。
27.简单了解蛋白质的各种染色方法及优缺点。
（1）考马斯亮兰（Coomassie stain）
考马斯亮蓝检测范围30-100ng，灵敏度较低，但染色过程简单，所需试剂少，操作简便，无毒性，染色后背景及对比度好，与下游质谱兼容，线性程度好。胶体考马斯亮蓝染色的检测灵敏度为8-10ng，但染色时间较长（24-48小时），染色过程给下游质谱检测带来较多不便。
（2）银染（Silver Stain ）
银染的检测灵敏度很高，可达到200pg，但其线性很差。普通的银染过程中因醛类的特异反应，而与下游质谱不兼容。快速银染法，可与下游质谱兼容，但其检测灵敏度较低，并伴有很深的背景干扰。
（3）荧光染色（SYPRO Ruby protein gel stain）
SYPRO Ruby染料
?灵敏度2-10ng，灵敏度与银染相仿，不对核酸染色
?染色所需时间较短
?染色的动态线性范围大大优于胶体金染色，扩展了约1000倍。
?荧光试剂显色对蛋白质无固定作用，不干扰质谱或免疫检测过程
Cy3和Cy5
?两种染料可分别对两种蛋白质样品进行荧光标记，在一块2-D胶上同步运
行，可以很方便的找出差异
?但因其需要对蛋白质进行共价修饰、改变了标记蛋白质的移动性能
?由于荧光探针猝灭作用会引起快速衰减。蛋白与蛋白之间由于可被荧光团修
饰的功能基团数目不同而使得灵敏度变化很大
?荧光团的加入会降低蛋白质溶解性能。
（4）负染
28.酶的竞争性抑制剂的动力学特点有哪些？
I与S分子结构相似b、 Vmax 不变，表观Km增大；c、抑制程度取决于I与E的亲和力，以及[I]和[S] 的相对浓度比例。
29.表达蛋白质组学与差异蛋白质组学的概念。
表达蛋白质组学：即把细胞、组织中的蛋白，建立蛋白定量表达图谱，或扫描EST图，试图比较细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分类和鉴定。
该方法具有能够确定蛋白质量和检测到转录后修饰的优点。可以获得某种条件下的样品的蛋白质表达图谱，这样就能够进行比较蛋白质分析，从而在分子水平上阐明一些疾病发病机理，有利于疾病的诊断及治疗。
差异蛋白质组学：主要通过比较分析不同状态下细胞或组织蛋白质表达图谱，发现与特定生理病理状态密切相关的差异表达蛋白，从而阐明特定生理病理状态产生的本质规律 。
30. 固定化酶的作用pH 会发生变化吗，为什么？
会发生变化。
（1）载体电荷性质对最适pH 值的影响（微环境表面电荷的影响）：一般说来，带负电荷载体（阴离子聚合物）制备的固定化酶，其最适pH 值较游离酶偏高，反之，使用带正电荷的载体其最适pH 值向酸性偏移
（2）产物性质的影响：当产物为酸性时，固定化酶的最适pH 值比游离酶要高些。反之，，则低。中性产物，对其影响不大。
31. 常用的定向进化的技术有哪些，基本原理是什么？
? 易错PCR （Error prone PCR ）
它通过改变PCR 反应条件，如降低一种dNTP 的量（降至5%-10%）、以dITP 来代替被减少的dNTP 、增加Mn2+和Mg2+的浓度或使用低保真度的DNA 聚合酶等，使碱基在一定程度上随机错配而引入多点突变。
? DNA 搅乱重组（DNA shuffling ）
单个基因或一组相关基因经酶切产生一系列随机大小的DNA 片段。无引物PCR ，具有互补3’末端的片段互为引物，各为模板，通过不断的PCR 循环在不同模板上随机互补结合并进一步延伸。最后利用基因两端序列为引物合成全长的重排产物，这些重排产物的集合被称为突变文库。对突变文库进行筛选，选择改良的突变体进行下一轮的shuffling 循环，重复多次重排和筛选，直到最终获得性状比较理想的突变体。
32. 蛋白质溶解度与温度的关系。
33. 双水相萃取的概念及原理。
双水相萃取就是利用样品中各组分的在两种互不相容的双水相中液层中分配系数的不同实现分离目标组分的一种技术。
34. 亲和层析、离子交换层析、凝胶层析各自原理。
亲和层析：利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物分子分离纯化。
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。
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分子质量不同而达到物质分离。
35. 何谓蛋白质工程？
以蛋白质的结构和功能为基础，通过基因修饰或基因合成而改造现存蛋白质或组建新型蛋白质的现代生物技术。
36. 蛋白质免疫印迹实验的大致流程。
蛋白质免疫印迹主要包括三个步骤：第一步是凝胶电泳；第二步是转膜，把凝胶上的蛋白质条带转移固定到薄膜上；第三步是抗原抗体显色反应。
37. 肽键是如何形成的？
氨基酸之间脱水后形成的键为肽键，也为酰胺键
H 2N C R 1C OH O
H N C COOH R 2+H 2O N H C COOH R 2H
H 2N C R 1H C O -肽键
38.和酶催化相关的有些什么因素？
底物浓度、产物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂、抑制剂
39.怎样根据酶、底物、产物特性以及操作条件和操作要求的不同来进行选择？
1、根据酶的应用形式选择
（1）游离酶反应器的选择
a.常用搅拌罐式反应器。酶难于回收。对于具有高浓度底物抑制作用的酶，采用流加式分批反应，可以降低或消除高浓度底物对酶的抑制作用。
b.有气体参与的，采用鼓泡式反应器。既具搅拌作用，又可带走产物，以降低或消除产物对酶的反馈抑制作用。
c.价格较高的游离酶，可采用游离酶膜反应器。
d.耐高温的酶，如高温淀粉酶，采用喷射式反应器，进行连续式的高温短时反应。（2）固定化酶反应器的选择
根据固定化酶的形状、颗粒大小和稳定性的不同，进行选择。
机械强度稍差的固定化酶，主要搅拌桨叶旋转产生的剪切力会对固定化酶颗粒产生损伤甚至破坏。
主要有搅拌罐式反应器、固定床式反应器、流化床式反应器、鼓泡式反应器、膜反应器等。
2、根据酶反应动力学性质选择反应器
（1）保证酶与底物的充分结合
（2）底物浓度的高低对酶反应速度的影响
分批搅拌罐式反应器，游离酶膜反应器
（3）产物对酶有反馈抑制作用的。
膜反应器、填充床式反应器
（4）耐高温酶
喷射式反应器
3、根据底物或产物的理化性质选择反应器
（1）反应底物或产物的分子质量较大时，由于底物或产物难于透过超滤膜的膜孔，一般不采用膜反应器。
（2）反应底物或产物的溶解度较低、黏度较高时，应当选择搅拌罐式反应器或流化床式反应器，而不采用填充床式反应器和膜反应器，以免造成阻塞。
（3）反应底物为气体时，通常选择鼓泡式反应器。
（4）有些需小分子物质为辅酶的催化反应，通常不采用膜反应器，以免辅酶的流失而影响反应进行。
（5）所选反应器应当能适用于多种酶的催化反应，满足酶催化反应所需的各种条件，并可进行适当调节控制。
（6）反应器应尽可能结构简单、操作简便、易于维护和清洗。
（7）反应器应具有较低的制造成本和运行成本。
40.影响酶生物合成模式的主要因素有哪些？
酶所对应的mRNA的稳定性、培养基中阻遏物的存在
41.蛋白质分子设计的种类及其特点。
1、定点突变或化学修饰法
“小改”：即通过对目标蛋白质进行定位突变或化学修饰改变其结构和功能。
2、拼接组装设计法
“中改”：即通过对来源于不同蛋白质的结构域进行拼接和组装，从而较大程度的改
变其结构和功能。
3、从头设计全新蛋白质
“大改”：即完全从头设计出一种具有特异结构与功能的全新蛋白质。
42.用于解析蛋白质三维空间结构常用的方法有哪些，简述其基本原理？
蛋白质三维结构分析的主要方法有X-射线晶体衍射法和核磁共振法
X射线衍射分析所依赖的基本原理是X射线衍射现象。 X射线衍射现象利用X射线的波长和晶体中原子的大小及原子间距同数量级的特性来分析晶体结构。当X射线入射到样品晶体分子上时，分子上的每个原子使X射线发生散射，这些散射波之间相互叠加形成衍射图形。衍射图形能给出样品内部结构的许多资料，如原子间的距离、键角，分子的立体结构、绝对构型、原子和分子的堆积、有序或无序的排列等。
核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)原理，就是处于某个静磁场中的自旋核系统受到相应频率的射频磁场作用时 ,共振吸收某一特定频率的射频辐射的物理过程。
43.蛋白质等电点与环境p H是如何决定蛋白质的带电状况的？
p H>pI，蛋白质带负电；p H 44.基因突变时对蛋白质进行改造可根据改造策略的不同分为哪两类主要技术？ 定点突变、定向技术 45.各类过滤方法的截留分子大小范围是什么？ 46.固定床式反应器适用的底物类型。 把催化剂填充在固定床（填充床）中的反应器叫做固定床型反应器。 优点：高效率、易操作、结构简单等，因而，PBR是目前工业生产及研究中应用最为普遍的反应器。它适用于各种形状的固定化酶和不含固体颗粒、黏度不大的底物溶液，以及有产物抑制的转化反应。 缺点：传质系数和传热系数相对较低，如加上循环装置后，可适当改善。 47.酶固定化中共价结合法对载体的一般要求是什么？ 1.一般情况下尽量选择亲水性强的载体 2.载体结构疏松，表面积大，有一定的机械强度 3.载体必须有在温和的条件下与酶共价结合的功能基团 4.载体没有或很少有非专一性吸附 5.载体容易获得，并能反复使用 48.生物质谱分析的基本原理。 生物质谱技术的基本原理是样品分子离子化后，根据不同离子间质荷比（m/z）的差异 化来分离并确定分子质量。它具有高通量、灵敏、准确、自动化等特点，已逐步取代传统的Edman降解测序和氨基酸组成分析，成为蛋白质鉴定的核心技术，已广泛应用于二维电泳、色谱分离的蛋白质，以及蛋白质复合体的鉴定。 49.蛋白质含量测定的经典方法有哪些，各自原理大致是什么？ （1）最经典的蛋白质含量测定方法是凯氏定氮法，其基本依据是蛋白质平均含氮量为16%，假设测得样品中的含氮量为 1 g，所有的氮以蛋白质的形式存在，则蛋白质含量为1/16%=6.25 g。 （2）紫外吸收差法是最简单便捷的蛋白质含量测定方法，分别测定样品在280nm和260nm的光吸收值，利用经验公式，蛋白质浓度（mg／mL）＝1.45×A280 nm－0.74×A260 nm，很容易计算出样品的蛋白质含量。 （3）分光光度法是主要的蛋白质含量测定方法，首先将蛋白质样品与特定的显色剂反应，反应产物在特定波长的光吸收与蛋白质含量成正比，利用标准曲线即可查得样品的蛋白质含量。 50.生物传感器的种类及其分类依据。 （1）按照其感受器中所采用的生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。 （2）按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。 （3）按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种 51.酶固定化常用方法有哪些？ 包埋法：微囊法,网格法 化学结合法：交联法, 共价结合法 非共价结合法：结晶法,分散法,物理吸附法,离子结合法 52.盐析、盐溶的定义 盐析：向酶蛋白溶液中加入中性盐，当盐溶度达到一定界限时，酶蛋白的溶解度会随着盐溶度的升高而继续下降并析出沉淀的现象。 盐溶：蛋白质在低溶度盐溶液中，其溶解度会随着盐溶度的升高而增加的现象。 53.诱导酶的发酵生产中在发酵培养基中添加诱导物能使酶的产量显著增加，一般分为哪 三类？ 酶的作用底物、酶的催化反应产物、作用底物的类似物 54.超临界流体的特点有哪些？ 密度接近液体－－萃取能力强，粘度接近气体－－传质性能好。超临界流体萃取是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开 发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。 55.反胶束萃取的基本原理及其应用 反胶束萃取是利用反胶束将酶或其他蛋白质从混合液中萃取出来的一种分离纯化技术。 当蛋白质样品和反胶束混合时，由于反胶束溶液表面和蛋白质表面的相互作用，在两相界面形成了包含蛋白质的反胶束团，此时蛋白质以最大速度扩散进入反胶束中，从而实现蛋白质的正萃取。然后，含有蛋白质的反胶束与另一水相接触，通过改变水相条件（如pH、离子强度等），可以调节蛋白质反萃回水相，从而实现正萃取或反萃取过程，回收目的蛋白质。 应用： 56.酶促反应一般环境条件。 酶促反应一般是在常温、常压、适宜的等温和条件下进行。 57.蛋白质提取过程中去污剂的作用是？ 可消除蛋白质疏水基团之间的相互作用，增强蛋白质在其pI等电点处的溶解性。58.原核细胞的启动子有何特征？ ?10区（TATAAT）RNA聚合酶结合位点，?35区（TTGACA） RNA聚合酶识别位点，?10区和?35区之间的距离为17bp时转录效率最高 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 第一章酶的分离提取与纯化 1.1离心分离和层析分离 1.1.1酶的提取方法 离心是利用离心机旋转所产生的的离心力以及物质的沉降系数或浮力密度的差异，进行分离浓缩和提纯生物样品的一种方法。 离心分离时，要根据待分离物质以及杂志的颗粒大小、密度和特性的不同，选择适当的离心机、离心方法和离心条件。 1.1.1.1离心机的种类与用途 常速离心机，高速离心机，超速离心机 1)常速离心机：转速<8000 r/min 用途：分离细胞、细胞碎片、培养基残渣 及粗结晶等较大颗粒 2)高速离心机：转速：1~2.5*104 r/min 用途：分离各种沉淀物、细胞碎片 及较大的细胞器 3)超速离心机：转速：2.5~12*104 r/min 用途：用于DNA、RNA、蛋白质 等生物大分子以及细胞器、病毒的分离纯化 1.1.1.2离心方法 差速离心，密度梯度离心，等密度梯度离心 1)差速离心：原理：是采用不同的离心速度和离心时间，是沉降速度不同的颗 粒分不分离的方法。用途：分离沉降系数相差较大的蛋白质分子 2)密度梯度离心原理：不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用 下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带的方法。 常用介质：蔗糖、甘油 3)等密度梯度离心：原理：当待分离的不同颗粒的密度范围在离心介质的密 度梯度范围内时，不同浮力密度的颗粒在离心力作用下一直移动到与各自浮力密度相等的位置，形成区带。介质：铯盐 1.1.1.3层析分离技术 又称色谱技术，是一种物理的分离方法。利用混合物中的各组分的物理化学性质（分子的大小和形状，分子极性，吸附力，分子亲和力）的不同，使各组分以不同的程度分布在两个相中，其中一个相为固定的（固定相），另一个相则流过固定相（流动相）并使各组分以不同速度一定，从而达到分离 根据分离原理分类 吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析和亲和层析等 1)吸附层析 原理：是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方法。 2)分配层析 原理：在一个有两相同时存在的溶剂系统中，根据不同物质的分配系数不同而达到分离目的的一种层析技术。 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。 一、名词解释 1、蛋白质工程（Protein Engineering）——以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求的工程技术。 2、结构模体（supersecondary structure，motif）——介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体，并充当三级结构的构件（block building），其基本形式有αα、βαβ和βββ等。 3、结构域（domain）——是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧密球状实体。 4、蛋白质的折叠(protein folding)——从体内新生的多肽链或体外变性的多肽链的一维线性氨基酸序列转化为具有特征三维结构的活性蛋白质的过程。 5、分子伴侣（molecular chaperone）——一大类相互之间没有关系的蛋白质，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白质的结构在体内进行非共价的组装和卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物学功能时的永久组成部分。 6、晶胞(Unit cel l)——空间点阵的单位（大小和形状完全相同的平行六面体），是晶体结构的最小单位。 7、核磁共振现象（nuclear magnetic resonance ，NMR）——指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂(Zeeman splitting)，共振吸收某一特定频率的射频辐射（radio frequency, RF）的物理过程。 8、化学势（位）移（ ）——在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。 9、耦合常数（J）——由于自旋裂分形成的多重峰中相邻2峰间的距离。用以表征2核之间耦合作用的大小，单位赫兹Hz。 10、蛋白质组（proteome）——一个基因组、一种生物或一种细胞/ 组织所表达的全套蛋白质。 二、问答题 1、蛋白质修饰特异性与非特异性诱变方法： 随机突变：UV、X射线、其他化学方法、转座元件、简并引物 定点突变：核式突变、限制性内切酶位点、寡核苷酸介导突变、PCR依赖 1）、Kunkel突变法 双突变菌株 转染于dut+ung+野生型受体菌不含U碱基的保留，含U碱基的被切除 原理：当大肠杆菌dUTP酶缺失突变时（dut-），这些细菌就不能把dUTP转化为dUMP,因而细菌体内的dUTP浓度大为增加，并且一些dUTP会掺入到DNA合成中应该由胸腺嘧 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。 《蛋白质与酶工程》教学大纲 课程名称：蛋白质与酶工程 学分：2 学时：32 先修课程：生物化学 适用专业：生物工程 开课系部：生命科学学院 一、课程性质、目的和培养目标 课程性质：专业选修课 课程目的：本课程是生物工程本科专业选修课，目的是让学生在学习了普通生化的基础上，进一步对蛋白质和酶工程进行深入系统的学习。并对于酶在生产实践中的应用，也能有一些感性和理性的认识。 课程培养目标：采用多媒体课件和国内外最新的教学参考书、教案，灵活运用多种教学方法，因材施教，使学生在牢固掌握基础知识和基本概念的同时，得到科学研究、科学思维和科学方法的良好训练，为其他专业基础课和专业课的学习及日后的研究工作打下基础。 二、课程内容和建议学时分配 第一章绪 论 2课时 （一）教学基本要求 掌握蛋白质工程和酶工程的定义，了解其发展史，以及应用前景。 （二）教学内容 第一节蛋白质工程概论 第二节蛋白质工程的应用 第三节蛋白质工程展望 第四节酶工程简介 一酶工程 二组成：酶的产生；酶的分离纯化；酶的固定化；生物反应器。 三分类：化学酶工程；生物酶工程。 第五节酶与酶工程的发展简史 一酶学研究简史 二酶工程研究简史 （三）教学重点和难点 重点：蛋白质与酶工程定义; 难点：酶工程的组成分类 第二章蛋白质的结构与功能 2课时（一）教学基本要求 掌握蛋白质的基本结构组成及功能 （二）教学内容 第一节蛋白质的基本结构与功能 一蛋白质的组成 二蛋白质的一级结构 三蛋白质一级结构与功能的关系 第二节蛋白质的空间结构与功能 一蛋白质的二级结构 二超二级结构和结构域 三蛋白质的三级结构 四蛋白质空间结构与功能的关系 五蛋白质-蛋白质相互作用 （三）教学重点和难点 重点：蛋白质的空间结构；难点：蛋白质间的相互作用； 第三章蛋白质的修饰和表达4课时（一）教学基本要求 掌握蛋白质的化学修饰途经，了解蛋白质改造的一些途经等。 （二）教学内容 第一节蛋白质修饰的化学途径 一功能基团的特异性修饰 1多位点取代 2 3 二基于蛋白质片段的嵌合修饰 第二节蛋白质改造的分子生物学途径 一编码基因的专一性位点和区域性定向突变 1 2 二基因融合和基因剪接 三tRNA介导定点搀入非天然氨基酸 第三节重组蛋白质的表达 蛋白酶能将蛋白质水解成氨基酸吗 生物100（bio1297）——很用心的生物学，有态度的自媒体，关注中、高考和教学、科普的平台。点击标题下蓝字“生物100”免费关注，我们将为您提供有价值的生物学、有意思的生物学。蛋白酶是蛋白水解酶的简称，蛋白酶主要包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶等。各种蛋白酶都水解肽键，但它们的专一性各不相同。胃蛋白酶催化具有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸以及亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等肽键的断裂，使大分子的蛋白质变为较小分子的多肽。胰蛋白酶水解碱性氨基酸（赖氨酸、精氨酸）的残基与其他氨基酸的氨基形成的肽键，产物是以碱性氨基酸作为羧基末端的多肽和少量碱性氨基酸。糜蛋白酶水解芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等）的残基与其他氨基酸的氨基形成的肽键，产物是以芳香族氨基酸作为羧基末端的多肽和少量芳香族氨基酸。弹性蛋白酶水解缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、丙氨酸等各种脂肪族氨基酸的羧基与其他氨基酸的氨基形成的肽键，产物是以脂肪族氨基酸作为羧基末端的多肽和少量脂肪族氨基酸。经过胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶作用后的蛋白质，已经变成短链的肽和部分游离氨基酸。短肽又经羧肽酶和氨肽酶的作用，分别从肽段的C-端和N-端水解下氨基酸残基。羧肽酶有A、B两种，分 别称为羧肽酶A和羧肽酶B，前者主要水解由各种中性氨基酸为羧基末端构成的肽键，产物是寡肽和中性氨基酸。后者主要水解由赖氨酸、精氨酸等碱性氨基酸为羧基末端构成的肽键，产物是寡肽和碱性氨基酸。氨肽酶则水解氨基末端的肽键。寡肽再通过寡肽酶（氨基肽酶和二肽酶）水解成氨基酸。蛋白质经过上述各种酶的协同作用，最后全部转变为游离的氨基酸。综上所述，蛋白酶是能将蛋白质水解成氨基酸的。所以人教版选修一教材P：6：“蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸”，以及P：46“碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸和小分子的肽”的说法并无错误。 《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。 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 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 酶工程期末考试试题(A) 一名词解释：( 每小题3分共30分) 1 酶催化的专一性：绝对专一性和相对专一性； 2 酶催化的邻近效应、定向效应：底物彼此靠近、活性中心浓度增大、底物与结合部位按有利于催化反应的方向定位； 3 Kcat：催化常数，即在最适条件下，没摩尔酶每分钟所转化的底物摩尔数； 4 酶活力：酶催化活力，用酶催化反应速度表示； 5 酶催化周期：每mole酶蛋白催化每mole底物所需要的时间； 6 Ks盐析和β盐析 Ks盐析：即蛋白质溶液的pH值和温度固定不变，改变溶液的盐浓度（离子强度），以达到沉淀蛋白的作用；此法常用的盐是硫酸铵。 β盐析法：是在一定的离子强度下，改变溶液的pH值和温度，以达到蛋白沉淀的目的。 7 离子交换剂：离子交换剂是借酯化、氧化或醚化等化学反应，在琼脂糖、纤维素或凝胶分子上某些极性基团，通过极性基团的静电吸附作用，对极性大分子进行分离。按离子交换剂上的活性基团的性质不同，可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两种。 8 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。 本章主要介绍核酶、进化酶、杂合酶和抗体酶的有关基本概念和基本知识。 9 酶分子的定向进化： 是指在分子水平上，人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制（随机突变、基因重组和自然选择），对酶基因进行改造，并进行定向选择，筛选出所需性质的酶蛋白。10 核酶：化学本质是核酸的酶，包括核酶和脱氧核酶 二填空题：（每空1分共 20分） ⑴按催化反应类型分，将酶分成6个大类，它们的名称及其代码分别是氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶； ⑵根据葡聚糖凝胶的交联度不同，软胶包括 G75 、 G100 、 G150 、 G200 ； ⑶酶固定化方法有吸附法、交联法、吸附交联法、共价结合法、微胶囊法； ⑷酶蛋白化学修饰的方法包括金属离子置换、大分子结合、肽链有限水解、 氨基酸置换、侧链基团修饰； 一、选择题 1．下列不属于Prion蛋白特点的是（C） A.没有核酸 B.没有病毒形态 C.在120℃高温及2h高压下可灭活 D.病毒潜伏期长 2．蛋白质工程研究的核心内容是（A） A.蛋白质结构分析 B.蛋白质结构预测 C.改造蛋白质 D.创造新蛋白质 3．蛋白质工程的最终目的是（C） A.研究蛋白质的结构组成 B.创造新理论 C.生产具有新性能的蛋白质 D.研究蛋白质的氨基酸组成 4．蛋白质分子设计中“小改”是指（B） A.对来源于不同蛋白的结构域进行拼接组装 B.对已知结构的蛋白质进行少数几个残基的替换 C.完全从头设计全新的蛋白质 D.对蛋白质中的一个肽段进行替换 5．可用于蛋白质功能分析的方法是（D） A.X射线晶体衍射技术 B.圆二色谱法 C.显微技术 D.蛋白质芯片技术 6．以下那种方法，可以方便地在溶液中研究分子结构，并且是唯一可以使试样不经受任何破坏的结构分析方法？（B） A. X射线晶体衍射技术 B.核磁共振技术 C.圆二色谱法 D.电镜三维重构法 7．以下不属于根据分子大小不同进行蛋白质纯化的方法的是（D） A.超滤 B.透析 C.密度梯度离心 D.盐析 8．Western-Blotting是对（B）进行印迹分析的方法。 A.RNA B.单向电泳后的蛋白质分子 C.DNA D.双向电泳后的蛋白质分子 9．以下不属于酶的固定化方法中非化学结合法的是（A） A.交联法 B.结晶法 C.吸附法 D.离子结合法 10.最常用的交联剂是（A） A.戊二醛 B.聚乙二醇 C.异氰酸酯 D.双重氮联苯胺 11.世界上生产规模最大，应用最成功的固定化酶是（C） A.氨基酰酶 B.天冬酰胺酶 C.葡萄糖异构酶 D.胆固醇氧化酶 12.抗体酶是（ A ） A、具有催化活性的抗体分子 B、具有催化活性的RNA分子 C、催化抗体水解的酶 D、催化抗体生成的酶 13.以天然蛋白质或酶为母体，用化学或生物学方法引进适当的活性部位或催化基团，或改变其结构而形成一种新的人工酶是（C） A.胶束酶 B.肽酶 C.半合成酶 D.抗体酶 14.制备游离酶可选用的酶反应器是（B） A.填充床反应器 B.喷射式反应器 C.连续搅拌罐反应器 D.流化床反应器 15.金属离子置换修饰是将（ D）中的金属离子用另一种金属离子置。 A.酶液 B.反应介质 C.反应体系 D.酶分子 16.被称为“分子手术刀”和“分子针线”的酶分别是（A） A.限制性内切酶、DNA连接酶 B.DNA解旋酶、DNA连接酶 C.DNA聚合酶、限制性内切酶 D.DNA解旋酶、DNA聚合酶 17.当前生产酶制剂所需的酶主要的来自（C） A.动物组织和器官 B.植物组织和器官 C.微生物发酵 D.基因工程 18.溶菌酶的作用对象是（A） A.革兰氏阳性菌 B.酵母 酶工程试题(A) 一名词解释（每题3分，共计30分） 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。 2.自杀性底物：底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露，再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂，这种底物叫自杀性底物。 3.别构酶；调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力，这种影响被称为别构效应，具有别构效应的酶叫别构酶 4.诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶 5.Mol催化活性：表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心转换的分子数目 6.离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。 7.固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶 8.修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶 9.非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 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，一是酶分子结构，二是反应条件。 2.求Km最常用的方法是双倒数作图法。 3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是序列机制，另一类是乒乓机制。 4.可逆抑制作用可分为竞争性，反竞争性，非竞争性，混合性； 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。 6.酶活力的测定方法可用终止反应法和连续反应法。 7.酶制剂有四种类型即液体酶制剂，固体酶制剂，纯酶制剂和固定化酶制剂。 8.通常酶的固定化方法有吸附法，包埋法，交联法， 共价键结合法。 9.酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 10.模拟酶的两种类型是半合成酶和全合成酶。 11.抗体酶的制备方法有拷贝法和引入法。 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？ 解：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 （1）固定化时酶的活力有损失 （2）比较适应于水溶性底物 （3）与完整的细胞相比，不适于多酶反应。 2.写出三种分离纯化酶蛋白的方法，并简述其原理。 解：.方法:透析与超虑离心分离凝胶过滤盐析等电点沉淀共沉淀吸附层析电泳亲和层析热变性酸碱变性表面变性等（原理略） 3.为什么酶制剂的生产主要以微生物为材料？ 解：（1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变，菌种多样 （2）微生物生长繁殖快，酶易提取，特别是胞外酶 （3）来源广泛，价格便宜 （4）微生物易得，生长周期短 （5）可以利用微电脑技术控制酶的发酵生产，可进行连续化，自动化，经济效益高 （6）可以利用以基因工程为主的分子生物学技术，选育和改造菌种，增加产酶率和开发新酶种 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 [S](mol/L) V0(umol/min) 0.5?10-628 4.0?10-640 1.0?10-570 2.0?10-595 4.0?10-5112 1.0?10-4128 2.0?10-4139 1.0?10-2140 解：最大反应速度140 ，Km: 1.0?10-5 酶工程试题（B） 一名词解释 1抗体酶：是一种具有催化作用的免疫球蛋白，属于化学人工酶 2酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。 3模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。 4底物抑制：在酶促反应中，高底物浓度使反应速度降低的现象。 5稳定pH：酶在一定的pH范围之内是稳定的，超过这个限度易变性失活，这样的pH范围为此酶的稳定pH 6产酶动力学：主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响，包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。 7凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。 8固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶 9非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学 10液体发酵法：以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法，根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。 二填空题(每空1分,共计30分) 1.Km值增加，其抑制剂属于竞争性抑制剂，Km不变，其抑制剂属于非竞争性抑制剂，Km减小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。 2.菌种培养一般采用的方法有固体培养法和液体培养法。 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，发酵条件一般包括温度，PH ，氧气，搅拌，湿度和泡沫等。 4.打破酶合成调节机制限制的方有控制条件，遗传控制，其它方法。 5.酶生物合成的模式分是同步合成型，延续合成型，中期合成型，滞后合成型。 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热变性法，酸碱变性法和表面变性法 7. 通常酶的固定化方法有交联法、包埋法，吸附法、共价结合法 8. 酶分子的体外改造包括酶的表面修饰和内部修饰。 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过滤态，从而降低了底物分子的能障，而抗体结合的抗原只是一个基态分子，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？ 一般必须符合下列条件： a)不应当是致病菌，在系统发育上最好是与病原菌无关 b)能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量高 c)菌种不易变异退化，不易感染噬菌体 d)最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高 在食品和医药工业上应用，安全问题更显得重要 2.对酶进行化学修饰时，应考虑哪些因素？ 解：（1）被修饰酶的性质，包括酶的稳定性，酶活性中心的状况，侧链基团的性质及反应性 （2）修饰反应的条件，包括PH与离子强度，修饰反应时间和温度，反应体系中酶与修饰剂的比例等 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 解：（1）酶蛋白N端的α氨基或赖氨酸的∑氨基 （2）酶蛋白C端的羧基及天冬氨酸的β羧基或谷氨酸的γ羧基 （3）半胱氨酸的巯基1分 （7）丝氨酸骆氨酸苏氨酸上的羟基 （8）苯丙氨酸和骆氨酸上的苯环 （9）组氨酸上的咪唑基 色氨酸上的吲哚基 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。 体积（ml）活力单位（u/ml）蛋白氮（mg/ml） 初提取液120 200 2.5 硫酸铵沉淀 5 810 1.5 解：（1）起始总活力：200?120＝24000（单位） （2）起始比活力：200÷2.5＝80（单位/毫克蛋白氮） （3）纯化后总活力810?5＝4050（单位）2 （4）纯化后比活力810÷1.5＝540（单位/毫克蛋白氮） （5）产率（百分产量）：4050÷24000＝17％ （6）纯化倍数：540÷80=6.75 蛋白质工程和酶工程在现代工艺中的应用 06120801 20081903 付婷钰 摘要：蛋白质工程[1]，是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学，计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰，改造和拼接以生产出能满足人类需要的新型蛋白质；酶作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。 关键词：蛋白质工程酶工程应用 正文： 一、蛋白质工程的应用 1、在医药方面[2] 许多蛋白质工程的目标是设法提高蛋白质的稳定性。在酶反应器中可延长酶的半衰期或增强其热稳定性，也可以延长治疗用蛋白质的贮存寿命或重要氨基酸抗氧化失活的能力。在这个领域已取得了一些重要研究成果。用蛋白质工程来改造特殊蛋白质为制造特效抗癌药物开辟了新途径。如人的β- 干扰素和白细胞- 2 是两种抗癌作用的蛋白质。但在它们的分子结构中，有一个不成对的基因，是游离的，因而很不稳定，会使蛋白质失去活性。当通过蛋白质工程修饰这种不稳定的结构就可以提高这两种抗癌物质的生物活性。美国的Cetus 公司成功地修饰了这两种治疗癌瘤的蛋白质，大大提高了它们的稳定性，已用于临床试验并取得了良好的效果。具有抗癌作用的蛋白质工程产品免疫球蛋白质是一种高效治癌药物，它能成为征服癌症的“生物导弹”，即具有对准目标杀死特定癌细胞而不伤害正常细胞的特效。近年来，澳大利亚医学科学研究所的一个微生物研究课题组经过多年的研究后发现了激发基因开始或停止产生癌细胞的蛋白质。这种蛋白质在癌细胞生长过程中对癌基因起着开通或关闭的作用。这个发现，对于通过蛋白质工程研制鉴别与控制多种类型的血液癌、固体癌的蛋白质有很好的作用，并为诊断和治疗癌症提供了新的方法。目前，应用蛋白质工程研究开发抗癌及抗艾滋病等重大疑难病症等方面，均取得了重大进展。 另据实验，蛋白质工程还可以改变α1 抗胰蛋白（ATT）。运用此工程技术在ATT 的Met358 和Ser359 之间切开后，可以与嗜中性白细胞弹性蛋白酶迅速结合而引发抑制作用。在病理学的氧化条件下可导致Met358变成蛋氨酸硫氧化物使ATT 不可能与弹性蛋白酶的弹性位点相结合。通过位点直接诱变，Met358 被Val 代替就成为抗氧化疗法的AAT 突变体。含AAT 突变体的血浆静脉替代疗法已经用于AAT 产物基因缺陷疾病患者的治疗，并已取得明显疗效。 2、在农业方面 蛋白质工程正在成为改造农业，大幅度提高粮食产量的新途径。如植物光合作用是利用白光能将二氧化碳转化成贮成能量淀粉，在植物叶片中普遍存在着一种重要的起催化作用的酶，它能固定住二氧化碳，这种酶叫核酮糖- 1.5- 二磷酸羧化酶。而这种酶具有双重性：它既能固定二氧化碳，又会使二氧化碳在光照条件下通过光呼吸作用损失一半，即光 合效率只有50%。现在。这种酶的三维结构已经搞清楚了。参与研究的工作人员认为，可以通过蛋白质工程改造这种酶，控制其不利于人需要的一面，从而大大提高其光合作用效率，增加粮食产量。近年来，美国坎布里奇的雷普里根公司的科研人员立题，以蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路，他们实施对微生物蛋白质结构进行修改，仅此一举，使微生物农药的杀虫率提高了10 倍。 3、在工业方面[3] 蛋白质工程在工业上的应用取得的成果亦是很多。现以改变酶的动力学特性研制出高效 ?为什么滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成？ 滞后合成型的酶之所以要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成，主要原因是由于受到培养基中存在的阻遏物的阻遏作用。只有随着细胞的生长，阻遏物几乎被细胞用完而使阻遏解除后，酶才开始大量合成。若培养基中不存在阻遏物，该酶的合成可以转为延续合成型。该类型酶所对应的mRNA稳定性很好，可以在细胞生长进入平衡期后的相当长的一段时间内，继续进行酶的生物合成。 ?酶的发酵生产过程中，要使酶的产率提高，可以采取哪些措施？ 使用优良的产酶细胞；使用优良的发酵生产设备；采用先进的分离纯化技术和设备；控制好工艺条件；采取某些行之有效的措施。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。例如，乳糖诱导β-半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶，蔗糖甘油单棕榈酸诱导蔗糖酶的生物合成等。诱导物一般可以分为3类:酶的作用底物,作用底物的类似物 ,酶的催化反应产物.控制阻遏物的浓度阻遏作用根据机理不同，可分为：产物阻遏和分解代谢物阻遏两种。1.产物阻遏作用是由酶催化作用的产物或者代谢途径的末端产物引起的阻遏作用。为了减少或者解除分解代谢物阻遏作用，应当控制培养基中葡萄糖等容易利用的碳源的浓度。 2.分解代谢物阻遏作用是由分解代谢物（葡萄糖等和其它容易利用的碳源等物质经过分解代谢而产生的物质）引起的阻遏作用。较采用其他难利用的碳源，如淀粉等采用补料、分次流加碳源添加一定量的环腺苷酸（cAMP） 对于受代谢途径末端产物阻遏的酶，可以通过控制末端产物的浓度的方法使阻遏解除。 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。将适量的非离子型表面活性剂，如吐温（Tween）、特里顿(Triton)等添加到培养基中，可以加速胞外酶的分泌，而使酶的产量增加。由于离子型表面活性剂对细胞有毒害作用，尤其是季胺型表面活性剂（如‘新洁而灭’等）是消毒剂，对细胞的毒性较大，不能在酶的发酵生产中添加到培养基中。 添加产酶促进剂产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清楚的物质。例如，添加一定量的植酸钙镁，可使霉菌蛋白酶或者桔青霉磷酸二酯酶的产量提高1～20倍；添加聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol）可以提高糖化酶的产量。产酶促进剂对不同细胞、不同酶的作用效果各不相同，现在还没有规律可循，要通过试验确定所添加的产酶促进剂的种类和浓度 酶发酵动力学研究的内容包括哪些？ 1.细胞生长动力学主要研究细胞生长速度以及外界环境因素对细胞生长速度影响的规律。 2.产酶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。 3.基质消耗动力学主要研究发酵过程中基质消耗速率以及各种环境因素对基质消耗速率的影响规律。 ?简述酶沉淀的主要方法及其原理。 沉淀分离是通过改变某些条件或添加某种物质，使酶或杂质的溶解度降低，而从溶液中沉淀析出，与其它溶质分离的技术过程。酶工程 试题及答案
01【课堂笔记】《蛋白质与酶工程》-酶的分离与纯化02部分
哈工大酶工程试题答案
蛋白质工程重点
酶工程复习题
哈工大酶工程试题(A)答案
蛋白质与酶工程教学大纲
蛋白酶能将蛋白质水解成氨基酸吗
酶工程复习题及答案(1)
酶工程试题及答案
酶工程思考题(附答案)
酶工程-期末试题
蛋白质与酶工程选择与解答
酶工程习题及答案
蛋白质工程和酶工程在现代工艺中的应用
酶工程作业题及答案
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