《工程》试题二答案 、填空题(每空1分,共28分) 日本称为“酵素”的东西,中文称为英文则为 Enzyme,是库尼(Khne)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 2、1926年,萨姆纳( Sumner)首先制得脲酶结晶,并指出醢的本质是蛋白质。他因 这一杰出贡献,获1947年度诺贝尔化学奖 3、目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As34309,高产液化酶优良菌株菌 号为BF7658。在微生物分类上,前者属于霾菌,后者属于细菌 4、1%60年,查柯柏(Jaob)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 5、1%61年,国际酶委会规定的酶活力单位为:在特定的条件下(25C,PH及底物浓 度为最适宜)每1分钟内催化1mol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位, 即IU 6、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 7、酶的生产方法有提取法,发酵法和化学合成法 8、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 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 因此酶结晶既是纯化手段,也是纯化标志 二、术语的解释与区别(每组6分,共30分) 1、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。 2、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 3、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。 4、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。 5、α一淀粉酶与β一淀粉酶 二者的区别在于α一淀粉酶是一种内酶,可以跨越淀粉分子的a-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一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
《酶工程》试题二答案 一、填空题(每空 1 分,共 28 分) 1、 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。 2、 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。 3、 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。 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、启动基因和结构基 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)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。 6、 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。 7、 酶的生产方法有提取法,发酵法和化学合成法。 8、 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。 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凝胶过滤法,超滤法和超 离心法三种。 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, 因此酶结晶既是纯化手段,也是纯化标志。 二、 术语的解释与区别(每组 6 分,共 30 分) 1、 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。 2、 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。 3、 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。 4、 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。 5、 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a-1,6键 三、问答题 1、固定化细胞发酵有哪些优点? (1)细胞流失少,使用寿命长,提高设备利用率 (2)细胞密度大,产量大 (3)由于载体的保护,细胞的耐受性增强 (4)便于条件控制,简化操作,易于自动化生产 (5)催化产物少了细胞的干扰,易于分离提纯 (6)由于使用周期延长,使成本降低。 2、举出四例,说明酶在医学上有广阔的用途。 (1)医药用酶:a消化用酶:α、β一淀粉酶、胰酶、胰蛋白酶 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一天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶 (2)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 (3)检测用酶:a.脱羧酶:由于检测L一赖氨酸和L一谷氨酸 b.虫荧光素酶:用于检测ATP 3、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 90C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 4、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: (1)层析法:包括纸层析、凝胶层析、柱层析及亲和层析 (2)电泳法:包括SDS凝胶电泳法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法 (3)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。 (4)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。 (5)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。 5、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), 至岀现稍浑浊,于低温下(0-4°C)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:
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。 三、问答题 1、 固定化细胞发酵有哪些优点? (1) 细胞流失少,使用寿命长,提高设备利用率 (2) 细胞密度大,产量大 (3) 由于载体的保护,细胞的耐受性增强 (4) 便于条件控制,简化操作,易于自动化生产 (5) 催化产物少了细胞的干扰,易于分离提纯 (6) 由于使用周期延长,使成本降低。 2、 举出四例,说明酶在医学上有广阔的用途。 (1) 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 (2) 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 (3) 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 3、 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 4、 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: (1) 层析法:包括纸层析、凝胶层析、柱层析及亲和层析 (2) 电泳法:包括 SDS 凝胶电泳法和聚丙烯酰胺凝胶电泳法 (3) 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。 (4) 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。 (5) 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。 5、 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(0-4 oC)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
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