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酶工程复习资料

pH
不变。
底物特异性:固定化酶底物特异性与游离酶相比,有一定变化,一般为:作用于小分子底物的酶
类经固定化后,
专一性基本不变。
而既可作用大分子也可作用小分子底物的酶类经固
定化后专一性会发生变化。
3.
举例说明固定化酶在工业上的应用?
现已用于工业化生产的固定化酶主要有:
(1)
氨基酰化酶:这是世界上第一种工业化生产的固定化酶。降低生产成本
的状态各有不同
3.
有机溶剂中如何调节酶的催化活性和选择性?
主要应控制的条件有:
a.
酶的种类和浓度
b.
底物的种类和浓度
c
有机溶剂的种类
d.
水含量
e.
温度
f.pH

g.
离子强度
1.
酶反应器有哪些主要类型?
按结构区分:搅拌罐式反应器;鼓泡式反应器;填充床式反应器;流化床式反应器;膜反应器。
按操作方式区分:分批式反应;连续式反应;流加分批式反应。
可降解材料开发:
eg
利用脂肪酶的有机介质催化合成聚酯类物质,聚糖脂类物质。
5.
酶在基因工程和细胞工程方面有哪些重要用途?
除去细胞壁;大分子切割;大分子连接。
化学修饰方法的几个问题
:
决定化学修饰成败的关键是修饰的专一性,
尽量少破坏必需基团,
得到高的酶活力
回收。为此,有时需要通过反复试验来确定。其中:对酶性质的了解:活性部位、稳定条件、反应最
最适温度:
(1)
固相酶的最适温度一般比天然酶高,个别会有所降低
(2)
同种酶,采用不同的方法或不同载体固定化后,其最适温度可能不同
最适
pH
:酶经固定化后,其作用的最适
pH
常会发生偏移影响固定化酶最适
PH
的因素主要有
两个。
(1)
载体性质对最适
pH
影响:用带负电荷载体制备的固定化酶,最适
pH

游离酶最适
pH
4.
酶化学修饰的结果对
于研究酶结构与功能的关系能提供一些信息,如某一氨基酸残基被修饰后,酶活力完全丧失,说明该
残基是酶活性所“必需”的,为什么是必需的,还得用
X
射线和其他方法来确定。因此化学修饰法研
究酶结构与功能关系尚缺乏准确性和系统性。
酶与细胞固定化
:
借助各种物理或化学方法,
将酶或细胞固定于水不溶性载体上的过程,
高。用带正电荷载体制备的固定化酶,最适
pH
比游离酶最适
pH
低。
用不带电荷载体制备的固定化酶,最适
pH
一般不改变。
(2)
产物性质对最适
pH

响;若酶催化反应产物为酸性时,固定化酶最适
pH
比游离酶的最适
pH
要高。若酶
催化反应产物为碱性时,固定化酶最适
pH
比游离酶的最适
PH
要低。若酶催化反应
产物为中性时,固定化酶最适
体活化的方法很多,分述如下:①
重氮法②
叠氮法:③
溴化氰法④
烷基化法
交联法:
(1)
基本概念:利用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间,或酶分子与载体间进行交联反应,以共
价键制备固定化酶的方法。
(2)
常用双功能和多功能试剂:
双-2

-
二磺酸
;
多功能试剂:甲苯
-2-
异氰
-4-
a.
对酶的要求高
b.
底物的选择和浓度有控制
c.
有机溶剂的选择
d.
水含量的
选择
e.
温度控制
f
PH的控制
2.
为什么在非水相中酶仍然可以保持催化活性和稳定性?
并非酶都怕有机溶剂,有些酶在特定的非水相中仍可催化。此时酶仍保持基本结构及解离状态。根
据酶的特性及反应需要,有多种非水相体系,如两相互溶体系、低水有机相体系、反相微团等,酶
3
、进行热量衡算。酶催化反应一般在
30

70
℃的常温条件下进行,所以热量衡算并不复杂。温度的
调节控制也较为简单,通常采用一定温度的热水通过夹套(或列管)加热或冷却方式,进行温度
的调节控制,
热量衡算是根据热水的温度和使用量计算。
对于某些耐高温的酶,
例如高温淀粉酶,
可以采用喷射式反应器,热量衡算时,根据所使用的水蒸气热焓和用量进行计算。
2.
哪些酶可以在食品保鲜中应用?
淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等
3.
酶在工农业领域有何应用?
用酶进行原料处理;用酶生产各种轻工、化工产品;用酶增强产品的使用效果。
4.
举例说明酶在环保、能源领域中的应用?
环境监测:
eg
利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染
废水处理:过氧化物酶、多酚氧化酶、冶金工业产生的含酚废水,可采用固定化酚氧化酶进行处理
(2)
包埋常用载体:
琼脂、聚丙烯酰胺、琼脂糖、角叉菜胶等。
(3)
包埋法的类型:主要有胶格包埋、微囊型包埋、脂质体包埋。
结合法:
(1)
基本概念:选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键,与酶结合在一起的固定化方法,称为
结合法。
(2)
类型:根据酶与载体结合的化学键不同,结合法分为离子键结合法和共价键结合法。载
佳条件及侧链基团性质等
选择修饰剂考虑:
1
)分子量、修饰剂链长和对蛋白吸附性
2
)修饰剂上反应基团的数目及位置
3
)修饰剂上
反应基团的活化方法和条件
选择酶反应条件要注意:
1
)反应体系的溶剂性质、盐浓度、
PH
、温度、时间
2
)酶与修饰剂的比例
酶化学修饰的应用
a
在医药方面:
化学修饰可以提高医用酶的稳定性,延长它在体内半衰期,抑制免疫球蛋
改变有:稳定性:固相酶的稳定性比游离酶高,主要表现在:

1
)热稳定性:固定化酶热稳定性较之天
然酶提高。

2
)对蛋白酶水解作用稳定性:固相酶比天然酶有更强的抵抗蛋白酶水解
作用的能力。

3
)对变性试剂作用的稳定性:
固相酶对各种蛋白变性剂的稳定性,一
般都比天然酶强。

4
)保藏稳定性:固相酶比天然酶保存的时间更长。
异硫氰
;
其中最常用的是戊二醛
热处理法:
将含酶细胞在一定温度下加热处理一段时间,使酶固定在菌体内,而制备得到固定化菌体。热处
理法只适用于那些热稳定性较好的酶的固定化,在加热处理时,要严格控制好加热温度和时间,
以免
引起酶的变性失活。
固定化酶的性质
: 1.
稳定性
2.
最适温度
3
、最适
pH 4
、底物特异性
稳定性:
物在反应器中的停留时间,从而减少损失。防止微生物污染
1.
酶在医药领域的应用主要包括哪几个方面?举例说明?
用酶进行疾病的诊断:例如淀粉酶在胰脏疾病,肾脏疾病时升高;肝病时下降
用酶进行疾病的治疗:例如来源于人尿的尿激酶用于治疗心肌梗塞,结膜下出血,黄斑部出血
用酶制造各种药物:例如来源于微生物的青霉素酰化酶被用来制造半合成青霉素和头孢菌素
a.
无机吸附剂:硅胶、氧化铝、
磷酸钙胶、微孔玻璃、羟基磷灰石,活性炭等。无机吸附剂的吸附容量一般很低,多在
1mg
蛋白
/g
吸附剂。
b.
有机吸附剂:纤维素、胶原、火棉胶等。有机吸附剂的吸附容量一般较高,如火棉胶膜
吸附木瓜蛋白酶、碱性磷酸酯酶等,吸附容量为
70mg
蛋白
/cm2
膜。
包埋法:
(
1)
基本概念:将酶或含酶菌体包埋于各种多孔载体中,使酶固定化的方法,称为包埋法。
最适温度:
(1)
固相酶的最适温度一般比天然酶高,个别会有所降低
(2)
同种酶,采用不同的方法或不同载体固定化后,其最适温度可能不同
最适
pH

酶经固定化后,其作用的最适
pH
常会发生偏移,影响固定化酶最适
白的产生,降低免疫原性和抗原性。
b
在生物技术领域:化学修饰酶能够提高酶对热,酸,碱和有机
溶剂的耐性,改变酶的底物专一性和最适
pH
等酶学性质。
变性、诱导与构象重建(对酶高级结构调整即高级修饰)原理
:酶肽链变性松散后,使其在有底物类似物或
抑制剂存在的非天然条件下复性,酶将折叠成所需要的特殊结构,产生新的性状,此即变性诱导构象
特点:

1)
促进胞内物质分泌到胞外。
(2)
有利于氧的传递,营养物质的吸收。
1.
何谓酶的非水相催化?非水相中酶的特性和酶促反应的特点是什么?
定义:酶在非水相介质中进行的催化反应称为酶的非水相催化。
非水相中酶的特性:底物专一性、对映体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性、PH值特性
非水相中酶促反应的特点:
1
、确定酶反应器的类型。酶反应器的设计,首先要根据酶、底物和产物的性质,按照上一节所述的
选择原则,选择并确定反应器的类型。
2
、确定反应器的制造材料。由于酶催化反应具有条件温和的特点,通常都是在常温、常压、
pH
近乎
中性的环境中进行反应,所以酶反应器的设计对制造材料没有什么特别要求,一般采用不锈钢制
造反应容器即可。
有毒环境等极端条件下,由于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能的变化情况。
b

高酶的催化活性,增强酶的稳定性或者是酶的催化动力学特性发生某些改变。
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