第一章1.酶工程的地位?
生物工程(技術)的四大支柱:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程。
相互關係:1)基因工程、細胞工程:發現基因,改造基因,改造生物,構建工程生物,高表達,高**率。
2)發酵工程、生化工程:高表達,高**率,高應用效率(低成本)。
3)酶工程:酶是基因工程、細胞工程、發酵工程和生化工程的研究物件和工具。酶工程的研究可以促進基因工程、細胞工程、發酵工程和生化工程的發展。
2.酶工程(enzyme engineering)
從應用目的出發研究酶,在一定的生物反應裝置中利用酶的催化性質,將相應原料轉化成有用的物質的技術。是酶學和工程學相互滲透結合形成的一門新的技術科學,是酶學、微生物學的基本原理與化學工程有機結合而產生的邊緣科學。
4.第一次
(1)2023年,美國康乃爾大學的「獨臂學者」 sumner(薩姆納)博士從刀豆中提取出脲酶結晶,並證明具有蛋白質的性質。
(2)2023年,fisher——鎖鑰學說。
(3)2023年,法國化學家payen和person用酒精處理麥芽抽提液,得到澱粉酶(diastase)。
(4)buchner兄弟的試驗:用細砂研磨酵母細胞,壓取汁液,汁液不含活細胞,但仍能使糖發酵生成酒精和二氧化碳。證明:發酵與細胞的活動無關。
(5)2023年,koshland——誘導契合學說。
(6)2023年,henri——中間產物學說。
(7)2023年,michaelis 和 menten——公尺氏學說。
(8)2023年,jacob 和 monod——操縱子學說。
(9)核酶的發現及其固定化
1)2023年,thomas r.cech等人發現四膜蟲細胞的26s rrna前體具有自我剪接功能,將這種具有催化活性的天然rna稱為核酶—ribozyme。
2)2023年,altman等人發現核糖核酸酶p的rna組分具有加工trna前體的催化功能。而rnase p中的蛋白組分沒有催化功能,只是起穩定構象的作用。
3)2023年,日本千佃一郎首次在工業規模上用固定化氨基醯化酶從dl-氨基酸生產l-氨基酸。
(10)2023年,日本的高峰讓吉用公尺麴黴製備得到澱粉酶,開創了酶技術走向商業化的先例。
(11)2023年,德國的rohm用動物胰臟制得胰蛋白酶,用於皮革的軟化及洗滌。
(12)2023年,法國的boidin製備得到細菌澱粉酶,用於紡織品的褪漿。
(13)2023年,wallerstein從木瓜中獲得木瓜蛋白酶,用於啤酒的澄清。
第二章5.酶學研究理論(學說)
(1)2023年,fisher——鎖鑰學說。
(2)2023年,henri——中間產物學說。
(3)2023年,michaelis 和 menten——公尺氏學說。
(4)2023年,koshland——誘導契合學說。
(5)2023年,jacob 和 monod——操縱子學說。
6.什麼叫做酶?
酶是活細胞產生的具有催化功能的生物大分子(蛋白質或核酸)。
7.酶作為生物催化劑有哪些特點?
(一)酶和一般催化劑的共性
1、用量少而催化效率高;
2、它能夠改變化學反應的速度,但是不能改變化學反應平衡。
3、酶能夠穩定底物形成的過渡狀態,降低反應的活化能,從而加速反應的進行。
(二)酶作為生物催化劑的特性
1、催化效率高
2、高度專一性
(1)絕對專一性
(2)相對專一性
1) 鍵專一性
2) 基團專一性
(3)立體化學專一性
1)立體異構專一性
2)順反異構專一性
3、酶催化作用的條件溫和
4、酶活性的可調性
(1)酶濃度的調節
(2)激素調節
(3)共價修飾調節
(4)限制性蛋白水解作用與酶活力調控
(5)抑制劑的調節
(6)反饋調節
(7)金屬離子和其他小分子化合物的調節
8.酶的分類
(一)蛋白酶
(1)根據酶的化學組成分:單純酶、結合酶
(2)根據酶蛋白分子特點分:單體酶、寡聚酶、多酶複合體
(3)根據酶促反應性質分:氧化還原酶、轉移酶、水解酶、裂合酶、異構酶、連線酶
(二)核酶
(1)分子內催化的核酶 :自我剪接核酶、自我剪下核酶
(2)分子間催化的核酶:1、作用於其它rna分子進行反應:rna剪下酶、多功能r-酶、 2、作用於dna的r-酶 3、作用於多醣的r-酶 4、作用於氨基酸脂的r-酶
9.學說:
中間產物學說:在酶催化的反應中,第一步是酶與底物形成酶-底物中間複合物。當底物分子在酶作用下發生化學變化後,中間複合物再分解成產物和酶。
.鄰近效應是指酶由於具有與底物較高的親和力,從而使游離的底物集中於酶分子表面的活性中心的趨勢。這樣使活性中心的底物有效濃度得以極大的提高,並同時使反應基團之間互相靠近,增加自由碰撞機率,從而使底物反應速度大大地提高。
定向效應是指底物的反應基團和催化基團之間或底物的反應基團之間正確地取向所產生的效應。
誘導契合學說:該學說認為酶表面並沒有一種與底物互補的固定形狀,而只是由於底物的誘導才形成了互補形狀.
10.抑制劑對酶反應速度的影響
能夠和酶的必需基團結合,改變必需基團的結構和性質,從而引起酶活性的下降,甚至使酶的活性完全喪失的現象,稱酶的抑制作用。
能引起抑制作用的化合物則稱為抑制劑。
酶的抑制劑一般具備兩個方面的特點:
a.在化學結構上與被抑制的底物分子或底物的過渡狀態相似。
b.能夠與酶的活性中心以非共價或共價的方式形成比較穩定的複合體或結合物。
11.可逆抑制
抑制劑與酶蛋白以非共價方式結合,引起酶活性暫時性喪失。抑制劑可以通過透析等方法被除去,並且能部分或全部恢復酶的活性。根椐抑制劑與酶結合的情況,又可以分為四類:
a、 競爭性抑制
有些抑制劑i和底物s競爭與酶e結合,已結合底物的es複合體,不能再結合i,同樣已結合抑制劑的ei複合體,不能再結合s,減少了酶的作用機會,因而降低了酶的活力。也就是說此類抑制中,酶不能同時和s又和i結合,即不能形成esi三元複合物。這種作用稱為競爭性抑制作用。
競爭性抑制作用特點:
1)競爭性抑制劑i的結構與底物s結構十分相似,能與底物s競爭酶e分子活性中心的結合基團。
2)抑制程度取決於i和s的濃度比以及與酶結合的親和力大小。
3)可以通過增大底物濃度,即提高底物的競爭能力可使抑制作用減弱。
4)vmax 不變,km增大
b、 製非競爭性抑
酶可同時與底物及抑制劑結合,引起酶分子構象變化,並導至酶活性下降。由於這類物質並不是與底物競爭與活性中心的結合,所以稱為非競爭性抑制劑。
非競爭性抑制特點 :
1)抑制劑i與底物s結構不相似,抑制劑i常與酶分子上結合基團以外的化學基團結合,這種結合並不影響底物和酶的結合。
2)vm下降,km不變
3)非競爭性抑制不能通過增大底物濃度的方法來消除。
c、反競爭性抑制作用
抑制劑i只能與es結合形成無活性三元複合物esi,而不能與游離酶e結合,且esi不能釋放產物。這種情況與競爭性抑制相反,故稱為反競爭性抑制。
反競爭性抑制特點:
1)抑制劑與酶和底物的複合物結合。
2)km和vm下降。有i時,km減少,說明i可
使e對s的親和力增大。
3)反應體系中加入i時,反而可增加s對e
的親和力,而增加[s]並不能減輕或消
除抑制。
d、線性混合型抑制作用
線性混合型抑制基本上與非競爭性抑制相似。但由於i和e的結合改變了底物的解離常數
ks,s與e的結合改變了抑制劑從複合物上解離的常數。(ks≠k's,ki≠k'i)
當ki=k『i時,為非競爭性抑劑;當k』i→∞時,為競爭性抑制;當ki→∞時,為反競爭性抑制,當ki≠ k'i且均為常數值時為線性混合抑制。
若無esi存在,則為競爭性抑制;若無ei存在,且esi無反應活性,則為反競爭性抑制;若e和底物的結合並不能影響e和i的結合,且esi無反應活性,則為非競爭性抑制。
第三章1.闡述利用微生物發酵生產酶的優點。
1)微生物種類多、酶種豐富,而且菌種易於誘變產生多種菌種;
2)微生物生長繁殖快,生產的酶易於提取,特別是胞外酶;
3)微生物培養基**廣泛、**低廉,易得;
4)可採用微電腦等技術控制酶發酵生產過程,生產可以連續化、自動化,經濟效益高;
5)可以利用現代生物工程技術選育菌種、增加酶產率和開發新酶種。
2.實踐中,對於產酶菌種的基本要求條件有那些?
1)非致病菌,在系統發育上最好是與病原體無關;
2)能夠利用廉價的原料進行正常的發酵,而且發酵周期短,產酶量高;
3)菌種不易變異退化,不易感染噬菌體;
4)最好是能產生胞外酶菌種,有利於酶的分離提取**。
5)食品或醫用酶則應該安全。
3.微生物發酵過程中培養基營養源主要成分有那些?
1)碳源指能夠為細胞提供碳素化合物的營養物質
2)氮源指向細胞提供氮元素的營養物質。
3)無機鹽產酶培養基中新增無機鹽:p、s、k、mg、ca、na等
4)微量元素fe、mn、zn、cu、co、mo
5)生長因子氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶等作為微生物正常生長必需物質,
6)產酶促進劑於培養基中新增某種少量物質,能顯著提高酶產率,這類物質稱酶的促進劑。
4.發酵過程中影響微生物產酶的主要因素有那些?
1)溫度;發酵溫度的變化主要隨微生物代謝反應、發酵中通風、攪拌速度的變化而變化
2)ph;種子培養基和發酵培養基的ph直接影響酶的產量和品質,
c/n比高,發酵液傾向於酸性,ph降低; c/n比低,發酵液傾向於鹼性,ph公升高;
3)通風量;4)攪拌;5)泡沫;6)濕度。
5.在轉錄水平闡述新增誘導物提高酶產量基本原理。誘導物與阻遏之間沒有絕對的界限,關鍵在於誘導物的濃度。
誘導物在誘導作用範圍內,其濃度與酶的誘導合成速度成正比,當濃度繼續增加時,酶的生成速度趨於平穩,最後達飽和值誘導和其他培養條件沒由直接關係,但有時可通過控制誘導培養的ph值,選擇性地誘導某種酶的合成。
操縱子(operon) 是原核細胞的染色體上在轉錄水平控制蛋白質合成的功能單位。操縱子由結構基因、操縱基因和啟動基因等組成。
酶工程重點複習
酶工程 複習題 08生物技術林阳and曾洋 名詞解釋 1.酶工程 又稱為酶技術,是指酶的生產與應用的技術過程。2.酶的生產 通過各種方法獲得人們所需的酶的技術過程。3.酶的改性 是通過各種方法改進酶的催化特性的技術過程。4.酶的應用 是在特定的條件下通過酶的催化作用,獲得人們所需的產物 除去不良物質...
酶工程複習一
第一章1.酶工程 酶的生產與應用的技術過程稱為酶工程。它是利用酶的催化作用進行物質轉化的技術,是將酶學理論與化工技術 微生物技術結合而形成的新技術,是借助工程學手段利用酶或細胞 細胞器的特定功能提供產品的一門科學。2.酶的失活 凡能使蛋白質變性的因素如強酸 強鹼高溫等條件都能使酶破壞而完全失去活性。...
酶工程複習綱要
題型及分值 1 名詞解釋15分,5個名詞 2 判斷題15分,10小題 3 填空題20 24分,每空1分或0.5分 4 問答題31 35分,4小題 5 計算題15分,2小題 複習要點 第一章1 酶工程的概念及酶工程研究的內容。2 酶學的發展史及標誌酶的概念 第二章1 簡述酶的活性中心的特點 組成及酶的...