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
第四章 P135
1．细胞破碎的方法主要有哪些？各有何特点？
机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎（捣碎法，研磨法，匀浆法）
物理破碎法：通过物理因素的作用（温度差破碎法，压力差破碎法，超声波破碎法） 化学破碎法：通过化学试剂对细胞膜的作用（添加有机溶剂，添加表面活性剂）
酶促破碎法：通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏（自溶法，外加酶制剂法）
2．试述酶提取的主要方法。
1. 盐溶液提取 2. 酶溶液提取 3. 碱溶液提取 4. 有机溶剂提取
8．酶结晶的主要方法有哪些？
1. 盐析结晶法 2. 有机溶剂结晶法 3. 透析平衡结晶法 4. 等电点结晶法
第五章 P157
1. 试述酶分子修饰的概念和作用。
概念：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的催化特性的技术过程 作用：可以使酶分子结构发生某些合理的改变，有可能提高酶的催化效应、增强酶的稳定性、降低或消除酶的抗原性、改变酶的底物专一性等。同时还可以研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响，进一步其结构与催化特性之间的关系。
6. 简述定点突变技术的主要技术过程及其在酶分子修饰中的应用。
主要技术过程：1. 新的酶分子结构的设计 2. 突变基因碱基序列的确定 3. 突变基因的获得
4. 新酶的获得
应用：该技术是氨基酸置换修饰和核苷酸置换修饰的常用方法。
7. 酶分子物理修饰有何特点？
不改变酶的组成单位及其基团，酶分子的共价键不发生改变，只是在物理因素的作用下，副键发生某些变化和重排，使酶分子的空间构象发生某些改变。
第六章P181
1．举例说明常用的固定化方法。
1. 吸附法 2. 包埋法（凝胶包埋法、半透膜包埋法） 3. 结合法（离子键结合法、共价键结合法）4. 交联法 5. 热处理法
2．何谓固定化酶？固定化酶的特性与游离酶比较有哪些改变？
固定化酶：指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。
它既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率、增加稳定性、可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等优点。
5．简述固定化原生质体的制备方法与特点。
制备方法：1. 琼脂—多孔醋酸纤维素固定化法 2. 海藻酸钙凝胶固定化法 3. 角叉菜胶固定化法 4. 光交联树脂固定化法
特点：1. 保持了细胞原有的新陈代谢特性
2. 增加了细胞膜的通透性，有利于氧气和营养物质的传递和吸收，也有利于胞内物质的分泌，可显著提高产率。
3. 具有较好的操作稳定性和保存稳定性，可反复使用和连续使用较长时间，利于连续化生产。
4. 有利于产品的分离纯化，提高产品质量
5. 需添加渗透压稳定剂，以保持原生质体的稳定性。这些稳定剂在发酵结束后，可用层析或者膜分离技术等方法分离。
第七章P204
1．简述酶非水相催化的概念与特点。
概念：酶在非水介质中的催化作用
特点：1. 酶的结构可能会发生变化：
在酶反应体系中，水直接或间接地参与非共价作用力, 维持酶的活性构象变化所需的柔性, 使酶向趋于最佳催化状态所需的构象变化。有机介质中由于水含量的不同，则会导致酶的构象改变以使“刚性”变大。
2. 酶的酶学性质发生改变：
基于酶的结构变化或者酶的动态结构微小变化使得酶在底物特异性，对映体选择性，手性选择性，化学键选择性，热力学稳定性，PH 条件，Vm 和Km 上发生变化
2．酶在有机介质中与在水溶液中的特性有何改变？
酶的底物特异性，对映体选择性，区域选择性，键选择性，热稳定性均发生改变 3．什么是必需水和水活度？水对非水相中酶的特性有何影响？
必需水：维持酶分子完整的空间构象所需的最低水量
水活度：体系中水的逸度与纯水逸度之比
1. 水对酶分子空间构象的影响：
在无水的条件下，酶的空间构象被破坏，酶将变性失活。维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量称为必需水，酶分子一旦失去必需水，就必将破坏其空间构象失去催化功能。
2. 水对酶催化反应速度的影响：
在任一酶催化反应中都存在最适水含量。即使采用相同的酶，反应体系的最适水含量也会随着有机溶剂的种类、固定化载体的特性、修饰剂的种类等的变化而有所差别 4．有机溶剂对酶催化有何影响？
1. 对酶结构与功能的影响
2. 对酶活性的影响，有些有机溶剂会夺取酶分子的结合水。影响酶分子微环境的水化层，从而降低酶的催化活性
3. 对底物和产物分配的影响
第八章P223
1．何谓酶定向进化？有何特点？
酶定向进化：是模拟自然进化过程，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。
特点：1. 适应面广 2. 目的性强 3. 效果显著
5．简述突变基因定向选择的基本过程。
突变基因+基因载体
基因重组 筛选 目的基因
7．举例说明酶定向进化技术的应用。
1. 提高酶的催化效率。例：β—内酰胺酶是一种催化β—内酰胺水解的酶，该酶作用下，可使β—内酰胺类的抗生素的内酰胺结构被破坏而失去活性，通过DNA 重排技术进行定向进化，使β—内酰胺酶的催化效率提高了32000倍，大大提高了突变菌株对抗生素的耐受能力。
2. 增加酶的稳定性。例：枯草杆菌蛋白酶E 通过定向进化，明显提高其热稳定性，最适作用温度提高17℃。
3. 改变酶的底物特异性。例：大肠杆菌磷酸酶可以催化磷酸酯水解生成无机磷酸，通过用基因家族重排技术进行定向进化，使大肠杆菌磷酸酶对有机磷酸酯的特异性提高2000倍。
第九章P240
3．简述酶反应器设计的主要内容。
1. 确定酶反应器的类型 2. 确定酶反应器的制造材料 3. 进行热量衡算 4. 进行物料衡算 4．如何控制酶反应器的操作条件?
1. 反应温度的确定及调节控制 2.ph 的确定及调节控制 3. 底物浓度的确定与调节控制 4. 酶浓度的确定与调节控制 5. 搅拌速度的确定与调节控制 6. 流动速度的确定与调节控制 5．在酶反应器的操作过程中要注意哪些问题?
1. 保持酶反应器的操作稳定性 2. 防止酶变性失活 3. 防止微生物的污染
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
第四章 P135
1．细胞破碎的方法主要有哪些？各有何特点？
机械破碎法：通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎（捣碎法，研磨法，匀浆法）
物理破碎法：通过物理因素的作用（温度差破碎法，压力差破碎法，超声波破碎法） 化学破碎法：通过化学试剂对细胞膜的作用（添加有机溶剂，添加表面活性剂）
酶促破碎法：通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏（自溶法，外加酶制剂法）
2．试述酶提取的主要方法。
1. 盐溶液提取 2. 酶溶液提取 3. 碱溶液提取 4. 有机溶剂提取
8．酶结晶的主要方法有哪些？
1. 盐析结晶法 2. 有机溶剂结晶法 3. 透析平衡结晶法 4. 等电点结晶法
第五章 P157
1. 试述酶分子修饰的概念和作用。
概念：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的催化特性的技术过程 作用：可以使酶分子结构发生某些合理的改变，有可能提高酶的催化效应、增强酶的稳定性、降低或消除酶的抗原性、改变酶的底物专一性等。同时还可以研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响，进一步其结构与催化特性之间的关系。
6. 简述定点突变技术的主要技术过程及其在酶分子修饰中的应用。
主要技术过程：1. 新的酶分子结构的设计 2. 突变基因碱基序列的确定 3. 突变基因的获得
4. 新酶的获得
应用：该技术是氨基酸置换修饰和核苷酸置换修饰的常用方法。
7. 酶分子物理修饰有何特点？
不改变酶的组成单位及其基团，酶分子的共价键不发生改变，只是在物理因素的作用下，副键发生某些变化和重排，使酶分子的空间构象发生某些改变。
第六章P181
1．举例说明常用的固定化方法。
1. 吸附法 2. 包埋法（凝胶包埋法、半透膜包埋法） 3. 结合法（离子键结合法、共价键结合法）4. 交联法 5. 热处理法
2．何谓固定化酶？固定化酶的特性与游离酶比较有哪些改变？
固定化酶：指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。
它既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率、增加稳定性、可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等优点。
5．简述固定化原生质体的制备方法与特点。
制备方法：1. 琼脂—多孔醋酸纤维素固定化法 2. 海藻酸钙凝胶固定化法 3. 角叉菜胶固定化法 4. 光交联树脂固定化法
特点：1. 保持了细胞原有的新陈代谢特性
2. 增加了细胞膜的通透性，有利于氧气和营养物质的传递和吸收，也有利于胞内物质的分泌，可显著提高产率。
3. 具有较好的操作稳定性和保存稳定性，可反复使用和连续使用较长时间，利于连续化生产。
4. 有利于产品的分离纯化，提高产品质量
5. 需添加渗透压稳定剂，以保持原生质体的稳定性。这些稳定剂在发酵结束后，可用层析或者膜分离技术等方法分离。
第七章P204
1．简述酶非水相催化的概念与特点。
概念：酶在非水介质中的催化作用
特点：1. 酶的结构可能会发生变化：
在酶反应体系中，水直接或间接地参与非共价作用力, 维持酶的活性构象变化所需的柔性, 使酶向趋于最佳催化状态所需的构象变化。有机介质中由于水含量的不同，则会导致酶的构象改变以使“刚性”变大。
2. 酶的酶学性质发生改变：
基于酶的结构变化或者酶的动态结构微小变化使得酶在底物特异性，对映体选择性，手性选择性，化学键选择性，热力学稳定性，PH 条件，Vm 和Km 上发生变化
2．酶在有机介质中与在水溶液中的特性有何改变？
酶的底物特异性，对映体选择性，区域选择性，键选择性，热稳定性均发生改变 3．什么是必需水和水活度？水对非水相中酶的特性有何影响？
必需水：维持酶分子完整的空间构象所需的最低水量
水活度：体系中水的逸度与纯水逸度之比
1. 水对酶分子空间构象的影响：
在无水的条件下，酶的空间构象被破坏，酶将变性失活。维持酶分子完整的空间构象所必需的最低水量称为必需水，酶分子一旦失去必需水，就必将破坏其空间构象失去催化功能。
2. 水对酶催化反应速度的影响：
在任一酶催化反应中都存在最适水含量。即使采用相同的酶，反应体系的最适水含量也会随着有机溶剂的种类、固定化载体的特性、修饰剂的种类等的变化而有所差别 4．有机溶剂对酶催化有何影响？
1. 对酶结构与功能的影响
2. 对酶活性的影响，有些有机溶剂会夺取酶分子的结合水。影响酶分子微环境的水化层，从而降低酶的催化活性
3. 对底物和产物分配的影响
第八章P223
1．何谓酶定向进化？有何特点？
酶定向进化：是模拟自然进化过程，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。
特点：1. 适应面广 2. 目的性强 3. 效果显著
5．简述突变基因定向选择的基本过程。
突变基因+基因载体
基因重组 筛选 目的基因
7．举例说明酶定向进化技术的应用。
1. 提高酶的催化效率。例：β—内酰胺酶是一种催化β—内酰胺水解的酶，该酶作用下，可使β—内酰胺类的抗生素的内酰胺结构被破坏而失去活性，通过DNA 重排技术进行定向进化，使β—内酰胺酶的催化效率提高了32000倍，大大提高了突变菌株对抗生素的耐受能力。
2. 增加酶的稳定性。例：枯草杆菌蛋白酶E 通过定向进化，明显提高其热稳定性，最适作用温度提高17℃。
3. 改变酶的底物特异性。例：大肠杆菌磷酸酶可以催化磷酸酯水解生成无机磷酸，通过用基因家族重排技术进行定向进化，使大肠杆菌磷酸酶对有机磷酸酯的特异性提高2000倍。
第九章P240
3．简述酶反应器设计的主要内容。
1. 确定酶反应器的类型 2. 确定酶反应器的制造材料 3. 进行热量衡算 4. 进行物料衡算 4．如何控制酶反应器的操作条件?
1. 反应温度的确定及调节控制 2.ph 的确定及调节控制 3. 底物浓度的确定与调节控制 4. 酶浓度的确定与调节控制 5. 搅拌速度的确定与调节控制 6. 流动速度的确定与调节控制 5．在酶反应器的操作过程中要注意哪些问题?
1. 保持酶反应器的操作稳定性 2. 防止酶变性失活 3. 防止微生物的污染