《酶工程》试题二答案 一、填空题（每空1分，共28分） 日本称为“酵素”的东西，中文称为酶,英文则为Enzyme,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的细胞内与细胞外。 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得脲酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。 目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As3.4309,高产液化酶优良菌株菌号为BF7.658。在微生物分类上，前者属于霉菌，后者属于细菌。 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、启动基因和结构基因。 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）每1分钟内,催化1μmol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。 酶分子修饰的主要目的是改进酶的性能，即提高酶的活力、减少抗原性，增加稳定性。 酶的生产方法有提取法，发酵法和化学合成法。 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称为交联法。 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。 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，因此酶结晶既是纯化手段，也是纯化标志。 术语的解释与区别（每组6分，共30分） 生物合成中的转录与翻译 酶合成中的转录是指以核苷三磷酸为底物，以DNA链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。酶合成中的翻译是指以氨基酸为底物，以mRNA为模板，在酶和辅助因子的共同作用下合成蛋白质的多肽链。 诱导与阻遏 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；酶合成的阻遏作用则是指加入某种物质使酶的合成中止或减缓进行的过程。这些物质分别称为诱导物及阻遏物。 酶回收率与酶纯化比（纯度提高比） 酶的回收率是指某纯化步骤后酶的总活力与该步骤前的总活力之比。酶的纯化比是之某纯化步骤后的酶的比活力与该步骤前的比活力之比。 酶的变性与酶的失活 酶的变性是指酶分子结构中的氢键、二硫键及范德华力被破坏，酶的空间结构也受到破坏，原来有序、完整的结构变成了无序，松散的结构，失去了原有的生理功能。酶的失活则是指酶的自身活性受损（包括辅酶、金属离子受损），失去了与底物结合的能力。 α－淀粉酶与β－淀粉酶 二者的区别在于α－淀粉酶是一种内酶，可以跨越淀粉分子的α－1，6键到分子内部进行随机切割，所得的产物为α型的麦芽糖和环糊精，它使碘色消失的速度较快，但还原糖较慢；β－淀粉酶则是一种外酶，不能跨越α－1，6键，只能从淀粉的非还原末端2个2个地进行切割，所得的产物为β型的麦芽糖和界限糊精，它使碘色消失较慢，但还原糖较快，二者的共同点在于都能水解α－1，4键和都不能水解α－1，6键。 问答题 固定化细胞发酵有哪些优点？ 细胞流失少，使用寿命长，提高设备利用率 细胞密度大，产量大 由于载体的保护，细胞的耐受性增强 便于条件控制，简化操作，易于自动化生产 催化产物少了细胞的干扰，易于分离提纯 由于使用周期延长，使成本降低。 举出四例，说明酶在医学上有广阔的用途。 医药用酶：a.消化用酶：α、β－淀粉酶、胰酶、胰蛋白酶 b.消炎用酶：木瓜蛋白酶、菠萝酶 c.溶纤维酶：尿酸酶、链激酶、溶栓酶 d.肿瘤用酶：L－天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶 诊断用酶：a.尿酸酶：用于检测血液和尿液中的尿酸含量 b.甘油激酶：由于检测血液中甘油三酯的含量 检测用酶：a.脱羧酶：由于检测L－赖氨酸和L－谷氨酸 b.虫荧光素酶：用于检测ATP 用双酶法生产固体麦芽糊精的工艺过程及主要工艺条件。 应用双酶法生产固体麦芽糊精的工艺流程及主要工艺条件如下： 淀粉调浆（淀粉与水） 配料罐 除渣剂 喷射液化器 90oC液化维持罐30－40min 气液混合灭酶（加入蒸汽） 灭酶维持罐 气液分离罐 板式冷却器 糖化罐 气液混合灭酶器 中和脱色罐 板框过滤机 滤清糖液贮罐 采用凝胶层析除杂 进一步精制，干燥的固体麦芽糊精 如何检查一种酶的制剂是否达到了纯的制剂？试用所学过的知识加以论述。 要检测酶的制剂是否达到纯的制剂（即不含杂质及杂质酶），可以有以下几种方法： 层析法：包括纸层析、凝胶层析、柱层析及亲和层析 电泳法：包括SDS凝胶电泳法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法 超离心法：不同的酶分子大小不同，在重力场中具有不同的沉降系数，从而可以通过超离心方法分离目的酶与杂质酶。 免疫反应法：由于酶分子可作为一种抗原物质，而抗原与抗体之间具有专一的亲和力，故可选用目的酶的抗体与酶制剂进行免疫扩散或免疫电泳，从而判断酶的制剂是否纯净。 氨基酸序列分析法：采用特定的化学物质从酶的N末端将氨基酸残基逐个水解下来，最终可获知该酶的氨基酸序列，从而也可以判断出酶制剂是否纯净。 今欲生产糖化酶结晶产品，试拟出合理的工艺步骤，并说明下游工程的主要工艺条件。 生产糖化酶的结晶产品，可采用盐析结晶法。得到糖化酶粗酶液后，须进行分离纯化，使其达到一定的浓度和纯度（﹥50％），向浓酶液中缓慢加入饱和中性盐溶液（（NH4）2SO4），至出现稍浑浊，于低温下（0－4oC）静置，待溶液中有晶体析出，可向溶液中补充少量饱和盐溶液。（操作过程中保证PH≈4.5），也可采用有机溶剂法结晶。向浓酶液中缓慢加入有机溶剂，混合均匀，于低温下静置一段时间，离心去除沉淀物，取上清液静置于低温下，可析出晶体。 发酵生产糖化酶工艺流程： 斜面菌种 小米三角瓶 孢子悬浮液 种子罐 发酵罐 糖化酶粗酶液