酶工程名词解释
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二名词解释1、酶是具有生物催化功能的生物大分子(蛋白质或RNA)。
2、端粒酶:在细胞中负责端粒的延长的一种酶,是基本的核蛋白逆转录酶,可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端3、酶工程(Enzyme Engineering):由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术与化学工程相结合而产生的一门新的技术科学。
从应用目的出发研究酶,在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质,将相应原料转化成有用的物质。
4、氧化还原酶Oxidoreductase:氧化-还原酶催化氧化-还原反应。
主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。
5、转移酶Transferase:转移酶催化基团转移反应,即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上6、水解酶hydrolase:水解酶催化底物的加水分解反应,主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等7、裂合酶Lyase:裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。
主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等8、异构酶Isomerase:异构酶催化各种同分异构体的相互转化,即底物分子内基团或原子的重排过程。
9、合成酶Ligase or Synthetase:又称为连接酶,能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。
这类反应必须与ATP分解反应相互偶联10、剪切型核酶:这类RNA进行自身催化的反应只切不接11、剪接型核酶:自我间接酶是在一定条件下催化本身RNA分子同时进行剪切和连接反应的R酶12、辅酶:与酶蛋白结合得比较松的小分子有机物13、金属激活剂:金属离子作为辅助因子14、辅基:与酶蛋白结合得紧密的小分子有机物。
15、单体酶:仅有一个活性中心的多肽链构成的酶,一般是由一条多肽链组成,如牛胰核糖核酸酶、溶菌酶等。
16、寡聚酶: 由2个或多个相同或不相同亚基组成的酶。
17、多酶复合体(multienzyme complex):多种酶靠非共价键相互嵌合催化连续反应的体系。
酶工程名词解释第一章:绪论1、酶的概念:酶是由生物体产生的具有催化功能的生物大分子。
按照其化学组成,可以分为蛋白类酶(P酶)和核酸类酶(R酶)两大类别。
2、酶的生产、改性与应用的技术过程成为酶工程。
3、酶的生产是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程,主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。
4、酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程,主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。
5、酶的专一性是指在一定的条件下,一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。
分为绝对专一性和相对专一性。
6、竞争性抑制是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起抑制作用。
7、非竞争性抑制是指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合而引起酶活性降低的抑制作用8、反竞争性抑制:在底物与酶分子结合生成中间复合物后,抑制剂再与中间复合物结合而引起的抑制作用称为反竞争性抑制。
9、酶活力是指在一定条件下,酶所催化的反应初速度。
在外界条件相同的情况下,反应速度越大,意味着酶活力越高。
10、酶的转换数Kp,又称为摩尔催化活性,是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。
第二章:微生物发酵产酶★1、酶的发酵生产:经过预先设计,通过人工操作,利用微生物的生命活动获需酶的技术过程称为酶的发酵生产。
2、转录是以DNA为模版,以核苷三磷酸为底物,在依赖DNA的RNA聚合酶(转录酶)的作用下,生成RNA的过程。
3、以mRNA为模版,以各种氨基酸为底物,在核糖核蛋白体上通过各种tRNA、酶和辅助因子的作用,合成多肽链的过程称为翻译。
4、分解代谢物阻遏作用:是指有些物质(主要是指葡萄糖和其他容易利用的碳源等)分解代谢的产物阻遏某些酶(主要是诱导酶)生物合成的现象。
5、酶生物合成的诱导作用:加进某些物质,使酶的生物合成开始或加速进行的现象,称为酶生物合成的诱导作用,简称诱导作用。
名解:酶工程:又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术。
也是酶的生产、改性与应用的技术过程。
自杀性底物:底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露,再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂,这种底物叫自杀性底物。
别构酶:调节物与酶分子的调节中心结合后,引起酶分子的构象发生变化,从而改变催化中心对底物的亲和力,这种影响被称为别构效应,具有别构效应的酶叫别构酶诱导酶:有些酶在通常的情况下不合成或很少合成,当加入诱导物后就会大量合成,这样的酶叫诱导酶修饰酶:在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶模拟酶:利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。
抗体酶:是一种具有催化作用的免疫球蛋白,属于化学人工酶Mol催化活性:表示在单位时间内,酶分子中每个活性中心转换的分子数目离子交换层析:利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷,当带相反电荷的分子通过时,由于静电引力就会被载体吸附,这种分离方法叫离子交换层析。
固定化酶:通过物理的或化学的方法,将酶束缚于水不溶的载体上,或将酶束缚于一定的空间内,限制酶分子的自由流动,但能使酶发挥催化作用的酶酶反应器:是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置,他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件,使底物最大限度的转化为物。
底物抑制:在酶促反应中,高底物浓度使反应速度降低的现象。
稳定pH:酶在一定的pH范围之内是稳定的,超过这个限度易变性失活,这样的pH范围为此酶的稳定pH产酶动力学:主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响,包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。
凝胶过滤:又叫分子排阻层析,分子筛层析,在层析柱中填充分子筛,加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗,样品中的分子经过一定距离的层析柱后,按分子大小先后顺序流出的,彼此分开的层析方法。
非水酶学:通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的,研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学液体发酵法:以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法,根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。
第一章绪论一、名词解释1、酶: 是具有生物催化功能的生物大分子2、酶工程:酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
它是利用酶的催化作用进行物质转化的技术,是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合而形成的新技术,是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学3、核酸类酶:为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。
它可以催化本身RNA 剪切或剪接作用,还可以催化其他RNA,DNA多糖,酯类等分子进行反应4、蛋白类酶:为一类具有生物催化功能的蛋白质分子,它只能催化其他分子进行反应。
5、酶的生产:是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。
主要包括微生物发酵产酶,动植物培养产酶,酶提取和分离纯化等6、酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程,主要包括酶分子的修饰,酶固定化,酶非水相催化等7、酶的应用:是通过酶的催化作用获得人们所需要的物质或者不良物质的技术过程,主要包括酶反应器的选择和设计以及酶在各领域的应用等。
8、酶的专一性:又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性,即在一定条件下,一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。
亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应.9、酶的转换数:酶的转换数Kp。
又称为摩尔催化活性,是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数二、填空题1、根据分子中起催化作用的主要组分的不同,酶可以分为_________和____________两大类。
2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是__________,蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是________________.3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为________________,_________________。
4、酶活力是_______________的量度指标,酶的比活力是_______________的量度指标,酶的转换数的主要组分是________________的度量指标。
酶工程:由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。
它利用酶的催化作用,在一定的生物反应器中,将相应的原料转化成所需的产品。
锁钥学说(酶的专一性):酶与底物分子或底物分子的一部分之间,在结构上有严格的互补关系诱导契合学说:酶分子的构象与底物原来并非恰当吻合,只有当底物分子与酶分子相互碰撞时,可诱导底物的构象发生变化,使其与底物配合,然后才结合形成中间络合物,进而引起底物分子发生相应的化学变化。
酶:由生物体细胞合成的具有选择性催化功能的生物大分子( 包括蛋白质和核酸)单纯酶(simple enzyme):仅由氨基酸残基构成的酶。
结合酶(全酶)(conjugated enzyme):由蛋白部分(酶蛋白apoenzyme)和非蛋白部分(辅助因子cofactor)组成辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松,可用透析或超滤的方法除去。
辅基(prosthetic group):与酶结合紧密,不能用透析或超滤的方法除去。
酶的活性中心:酶蛋白上只有少数氨基酸残基参与酶对底物的结合和催化,这些相关氨基酸残基在空间上比较靠近,形成一个与酶显示活性直接有关的区域,称为酶的活性中心。
必需基团:酶活性中心的一些化学基团为酶发挥催化作用所必须,这些基团若经化学修饰使其改变,则酶的活性丧失,称为必需基团。
接触残基(contact residues):和底物直接接触,参与底物的化学转变,是活性中心的重要组成部分。
辅助残基(auxiliary residues):使酶与底物相互结合,辅助接触残基。
结构残基(structural residues):维持蛋白酶形成一种有规则的空间构象非贡献残基(non-contributing residues):不参与酶的催化功能,对酶活性的显示不起作用结合基团:与底物结合的部位,决定酶的专一性;催化基团:促使底物发生化学变化的部位,决定反应的性质。
结构域:蛋白质肽链中一段较独立的具有完整、致密立体结构的区域。
酶工程名词解释1,酶工程:是酶学、微生物学与生物化工等学科有机结合而产生的新兴边缘学科(是一项利用吗酶、含酶细胞器或细胞(微生物、动物、植物)作为生物催化剂来完成重要化学反应,并将相应底物转化成有用物质的应用型生物高兴技术)2,反馈阻遏作用:是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受阻的过程3,离子交换层析:是利用高分子不溶性固定相偶联的离子交换基团和流动相解离的离子化合物之间发生可逆的离子交换反应而进行分离的方法4,酶的分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程5,酶标免疫测定:是将酶作为标记物质,使之和抗原(或抗体)结合形成酶与抗原(或抗体)复合物,然后再根据待测抗体(或抗原)与复合物专一且定量的结合关系,通过测定与待测抗体(或抗原)结合的酶的活力,从而计算出待测抗体(或抗原)的量。
6,酶电极:是由固定化酶与离子选择电极、气敏电极、氧化还原电极等电化学电极组合而成的生物传感器。
7,半抗原:半抗原:能与对应抗体发生结合出现抗原—抗体反应又不能单独激发人或动物产生抗体的抗原。
(课件里面也有)8,盐析沉淀:当盐浓度升高到一定浓度时,蛋白质和酶的溶解度随着盐浓度的升高而不同程度的下降并前后沉淀析出。
9,酶合成的诱导作用:当诱导物存在时,与阻遏物结合而使RNA聚合酶顺利到达结构基因位置,这种转录水平的调控,促进酶生物合成的作用即酶合成的诱导作用。
10,盐溶:蛋白质和酶在低盐浓度下的溶解度随着盐浓度的升高而增加,这种现象称为盐溶11,吸附层析(p190):又称色层法或色谱法,是溶液中的溶质随流动相通过吸附层析介质时,柱内的吸附介质表面的吸附基团对溶质发生吸附作用,某些溶质就会被吸附在介质上,由于不同的介质表面活性基团对溶质的吸附能力不同。
因此可以利用介质对溶质的吸附能力的差异,将不同的溶质分开,这种方法称为吸附层析。
12,等电聚焦电泳(IEF)(p203和p210):利用特殊的一种缓冲液(两性电解质,如蛋白质)在凝胶(常用聚丙烯酰胺凝胶)内制造一个(稳定、连续、线性)pH梯度,电泳时每种蛋白质就将迁移到等于其等电点(pI)的pH处(此时此蛋白质不再带有净的正或负电荷),形成一个很窄的区带(该电泳条带不随时间的变化而变化)。
1、酶(enzyme):是具有催化功能的生物大分子。
2、端粒(telomere):真核生物染色体的末端结构。
3、端粒酶(telomerase):是催化端粒合成和延长的酶。
4、基因扩增(gene amplification):是通过增加基因的数量来调节基因表达的一种方式。
5、增强子(modulator):是一段能够高效增强或促进基因转录的DNA序列。
6、抗体酶(abzyme):是一类具有生物催化功能的抗体分子。
7、抗体(antibody):是由抗原诱导物产生的能与抗原特异结合的免疫球蛋白。
8、盐溶(solting in):低浓度的盐存在的条件下,酶的溶解度随着盐浓度的升高而增加的现象。
9、盐析(solting out):当盐浓度达到一定界限后,酶的浓度随着盐溶液的升高而降低的现象。
10、结晶(crystallize):溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。
11、酶分子修饰(enzyme molecular modification):通过各种方法使酶分子的结构发生变化,从而改变酶的催化特性的技术过程。
12、金属离子置换修饰(metal ion substitute modification):把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的催化特性发生改变的修饰方法。
13、大分子结合修饰(macro molecules combine modification):采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合,使酶分子的空间构象发生改变,从而改变酶的催化特性的方法。
14、侧链基团修饰(side residues modification):采用一定方法使酶的侧链基团发生改变,从而改变酶的催化特性的修饰方法。
15、肽链有限水修饰(peptide chain limit hydrolysis modification):在肽链的限定位点进行水解,使酶的空间结构发生某些精细的改变,从而改变酶的催化特性的方法。
16、定点突变(site-specific mutagenesis):指在DNA序列上的某一特定位点上进行碱基的改变,从而获得突变基因的操作技术。
由活细胞产生的生物催化剂,具有特殊作用的蛋白质,能在生命体内(包括动物、植物和微生物)催化一切化学反应,维持生命特征。
是酶学基本原理与化学工程相结合而形成的一门新兴的技术科学, 以应用目的为出发点来研究酶, 利用酶的催化特性并通过工程化将相应原料转化为目的物质的技术。
水溶性酶经物理或者化学方法处理后成为不溶于水的但仍 具有酶活性的一种酶的衍生物,在催化反应中以固相状态作用于底物。
表示酶活力大小的尺度;一个国际单位(IU)是指在特定条件下(25℃),每分钟内转化 1mol 底物或者催化形成 1mol 产物所需的酶量。
一个 Kat(卡塔尔,酶活性国 际单位)是指每秒钟内转化 1mol 底物所需的酶量, 1 Kat = 6107 IU 。
(酶活力:指酶催化一定化学反应的能力;用在一定条件下, 所催化的反应初速度来表示; 是研究酶的特性,酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。
) 是酶纯度的量度,是指单位分量酶蛋白所具有的酶活力,单位为 IU/mg 。
比活力越大,酶纯度越高。
比活力=活力单位数/每毫克酶蛋白。
可产生一种组成型调节蛋白(regulatory protein) (一种变构蛋白),通过与效应物(effector) (包括诱导物和辅阻遏物)的特异结合而发生变构作用,从而改变它与控制基因的结合力。
调节基因常位于调控区的上游。
位于启动基因和结构基因之间的一段碱基顺序,能特异性地与调节基因产生的变构蛋白结合,控制酶合成的时机与速度。
决定某一多肽的 DNA 模板,与酶有各自的对应关系,其中的遗传信息可转录为mRNA ,再翻译为蛋白质。
是指在一定的条件下,用适当的溶剂或者溶液处理含酶原料,使酶充分溶解到 溶剂或者溶液中的过程。
是指在份子水平上不同粒径份子的混合物在通过半透膜时,实现选择分离的技术,半透膜又称为分离膜,膜壁弥漫小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜( )、超滤膜(uF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,分离都采用错流过滤方式。
酶工程名词解释
一、酶工程
酶工程是以酶为有效的生物催化剂,设计、构建、运用和优化不同的复合体(如多肽、蛋白质、核酸、抗原或抗体)在生命过程中进行酶反应的研究和应用。
它涉及技术有基因工程、蛋白质工程、分子生物学以及分子生物计算等。
酶工程主要用于增强活性及特性,修饰活性中心位点,调整热稳定性,改介质和改变温度等来改善反应的速率、生物效率、稳定性以及产物的生产效率。
酶工程是一种创新的可持续发展的生物技术方法,可有效地改进和提高酶的功能,提高活性,改进反应条件以及提高应用性能。
二、酶
酶是一种特殊的蛋白质,它以酶基因的形式存在于细胞中,在体内发生化学反应可以催化,并以消除不必要的化学反应而达到一定目的。
酶有许多作用,比如可以分解有机分子、形成新的分子或改变分子结构,改变酶结构调节性质和功能,可以促进重要化学反应的进行,维持细胞代谢的正常发挥作用,可以帮助细胞适应外界环境变化,抑制和抗毒素的作用。
三、酶的催化机理
酶的催化机理是指酶通过把化学反应的活性中心结合到自身的
活性中心,形成一个活性复合物,使反应次序从量子化学反应的一步
反应,变成现代酶催化反应的多步复杂反应,从而提高反应速率和效率。
酶催化反应的催化机理可分为几个步骤:
1. 抑制反应体:酶将会抑制原始反应体,从而降低反应的活化能;
2. 促进反应发生:酶通过质点,可以促进反应物间的作用力和配位作用力,从而促进反应的发生;
3. 选择性反应:酶可以选择性地使反应物与活性中心结合,从而确保反应发生的选择性;
4. 调节反应进程:酶还可以调节反应的进程,防止反应的不必要产生,保证反应发生的稳定性。
一名词解释1.酶工程:酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
2.酶的改性:通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程。
3.酶合成的诱导作用:加进某些物质,使酶的生物合成开始或加速进行的现象,称为酶生物合成的诱导作用。
4.酶生物合成的阻遏作用:是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。
5.分解代谢物阻遏作用:是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶生物合成的现象。
6.酶发酵动力学:研究发酵过程中细胞生长速率、产物生产速率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律等的学科。
7.细胞生长动力学:主要研究细胞生长速率以及外界环境因素对细胞生长速率影响规律的学科。
8.产酶动力学:主要研究细胞产酶速率以及各种环境因素对产酶速率的影响规律的学科。
9.沉淀分离:通过改变某些条件或添加某种物质,使酶在溶液中的溶解度降低,从溶液中析出沉淀,而与其它溶质分离的技术过程10.层析分离:利用混合液中各组分的物理化学性质的不同,使各组分以不同的比例分布在两相中,当流动相以一定的速率流经固定相时,各组分的移动速率不同,从而使不同的组分分离的技术过程。
11.凝胶层析:是指以各种多孔凝胶为固定相,利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离的一种层析技术。
12.亲和层析:是利用分子与配基之间所具有的可逆的亲和力,而分离纯化生物分子的技术。
13.电泳:带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程。
14.双水相萃取:是利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。
15.超临界萃取:又称为超临界流体萃取,是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而达到分离的一种萃取技术16.反胶束萃取:是利用反胶束将酶或其他蛋白质从混合液中萃取出来的一种分离纯化技术。
17.结晶:溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。
18.酶分子修饰:是通过各种方法直接使酶分子的结构发生某些改变,从而改进酶的催化特性的技术过程。
酶工程:由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。
它利用酶的催化作用,在一定的生物反应器中,将相应的原料转化成所需的产品。
锁钥学说(酶的专一性):酶与底物分子或底物分子的一部分之间,在结构上有严格的互补关系诱导契合学说:酶分子的构象与底物原来并非恰当吻合,只有当底物分子与酶分子相互碰撞时,可诱导底物的构象发生变化,使其与底物配合,然后才结合形成中间络合物,进而引起底物分子发生相应的化学变化。
酶:由生物体细胞合成的具有选择性催化功能的生物大分子( 包括蛋白质和核酸)单纯酶(simple enzyme):仅由氨基酸残基构成的酶。
结合酶(全酶)(conjugated enzyme):由蛋白部分(酶蛋白apoenzyme)和非蛋白部分(辅助因子cofactor)组成辅酶(coenzyme):与酶蛋白结合疏松,可用透析或超滤的方法除去。
辅基(prosthetic group):与酶结合紧密,不能用透析或超滤的方法除去。
酶的活性中心:酶蛋白上只有少数氨基酸残基参与酶对底物的结合和催化,这些相关氨基酸残基在空间上比较靠近,形成一个与酶显示活性直接有关的区域,称为酶的活性中心。
必需基团:酶活性中心的一些化学基团为酶发挥催化作用所必须,这些基团若经化学修饰使其改变,则酶的活性丧失,称为必需基团。
接触残基(contact residues):和底物直接接触,参与底物的化学转变,是活性中心的重要组成部分。
辅助残基(auxiliary residues):使酶与底物相互结合,辅助接触残基。
结构残基(structural residues):维持蛋白酶形成一种有规则的空间构象非贡献残基(non-contributing residues):不参与酶的催化功能,对酶活性的显示不起作用结合基团:与底物结合的部位,决定酶的专一性;催化基团:促使底物发生化学变化的部位,决定反应的性质。
结构域:蛋白质肽链中一段较独立的具有完整、致密立体结构的区域。
名词解释:酶(enzyme)是生物体活细胞产生的、具有催化反应功能的蛋白质。
酶工程:是一项利用酶、含酶细胞器或细胞(微生物、植物、动物)作为生物催化剂来完成重要化学反应,并将相应底物转化成有用物质的应用型生物高新技术。
酶活力:是指酶催化一定化学反应的能力,其大小可用在一定条件下酶催化某一化学反应的反应速度来表示。
(单位时间底物减少或产物增加)一个酶单位(active unit, U,I.U)为在确定的最适反应条件下,每分钟催化1 mol(微摩尔)底物变化所需要的酶量。
(国际酶委员会规定)同工酶:同工酶(isozyme,isoenzyme)广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。
按照国际生化联合会(IUB)所属生化命名委员会的建议,则只把其中因编码基因不同而产生的多种分子结构的酶称为同工酶。
异构酶:异构酶亦称异构化酶,是催化生成异构体反应的酶之总称,催化一种同分异构体转变为另一种同分异构体的酶米氏方程米氏常数Km反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度酶的定位突变(site-directed mutagenesis)是根据酶的结构、功能和作用机制的信息,在基因水平上精确改变酶分子中的氨基酸残基,对酶的性质和其催化特性进行改造,产生符合特定需要的酶。
人为地创造特殊的进化条件,模拟自然进化机制,在体外对基因进行随机突变,从一个或多个已经存在的亲本酶(天然的或者人为获得的)出发,经过基因的突变和重组,构建一个人工突变酶库,通过一定的筛选或选择方法最终获得预先期望的具有某些特性的进化酶的分子进化技术称为体外定向进化。
定向进化=随机突变+选择融合酶:主要指将两个或多个酶分子组合在一起的融合蛋白氧化还原酶 Oxidoreductase转移酶 Transferase水解酶 hydrolase 裂合酶 Lyase异构酶Isomerase合成酶 Ligase or Synthetase在特定条件下(温度可采用25℃或其它选用的温度,pH等条件均采用最适条件),每1 min 催化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。
酶工程:酶分为蛋白类酶和核酸类酶。
没的生产,改性与应用技术过程叫酶工程。
酶的生产是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程,主要包括微生物发酵产酶,动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。
酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术工程,主要包括酶分子修饰,酶固定化,酶非水相催化和酶定向进化等。
酶的应用是通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程,主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。
酶工程主要包括: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。
酶工程的主要任务是经过预先设计,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。
抑制剂:能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质称为酶的抑制剂。
抑制剂有可逆性抑制剂和不可逆抑制剂之分。
不可逆抑制剂与酶分子结合后,抑制剂难于除去,酶活性不能恢复。
可逆抑制剂与酶结合是可逆的,只要将抑制剂除去,酶活性即可恢复。
根据可逆性抑制作用的机制不同,酶的可逆性抑制作用可分为竞争性抑制,非竞争性抑制和反竞争性抑制三种。
竞争性抑制:是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。
非竞争性抑制:指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合而引起酶活性降低的抑制作用。
反竞争性抑制:在底物与酶分子结合生成中间复合物后,抑制剂再与中间复合物结合而引起的抑制作用称为反竞争性抑制。
1.标志酶:通常可以将只分布于细胞内某个特定组分的酶称为标志酶,可以将它作为细胞组分鉴别的依据,甚至可以判别组织或器官是否发生病变。
2.寡聚酶:由两个或两个以上的亚基组成的酶,分子量一般高于30kDa,具有四级结构。
构成寡聚酶的亚基可以相同,也可以不同,亚基之间一般以非共价键排列。
3.多酶复合体:多酶复合体由两个或两个以上的酶靠非共价键连接而成4.液体深层发酵:也称浸没式培养,它利用液体培养基,在发酵罐内进行的一种搅拌通气培养方式,发酵过程需要一定的设备和技术条件,动力消耗也较大,但是原料的利用率和酶的产量都较高,培养条件容易控制。
酶工程—名词解释1.酶:生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
2.酶工程:是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。
从应用目的出发研究酶,在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质,将相应原料转化成有用的物质。
3.单体酶(monomeric enzyme):由一条多肽链组成,如溶菌酶;由多条肽链组成,肽链间二硫键相连构成一整体。
4.寡聚酶(oligomeric enzyme):由两个或两个以上的亚基组成的酶。
5.多酶复合体(multienzyme complex):由几种酶非共价键彼此嵌合而成。
6.催化转换数:每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
7.酶活力(酶活性):指酶催化一定化学反应的能力。
8.酶活力的大小:一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度,9.酶反应速度:单位时间内底物的减少量或产物的增加量。
10.酶的活力单位(U,activity unit):酶活力的大小及酶含量的多少。
11.酶单位:在一定条件下,一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。
这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示(U/g或U/ml)。
12.Katal(Kat)单位:一个katal单位是指在最适反应条件下,1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。
13.酶的比活力(specific activity):代表酶的纯度,比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。
对同一种酶比活力愈大,纯度愈高。
14.酶的转换数:以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。
15.酶动力学:是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。
16.抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。
17.不可逆抑制作用:抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失,不能用透析,超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。
18.可逆抑制作用:抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失,能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。
一、什么是酶工程酶工程(英语:Enzyme engineering)又称蛋白质工程学,是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件,利用酶的催化功能,在一定条件下催化化学反应,生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。
研究酶的产生、酶的制备与改造、酶反应器以及酶的各方面应用。
二、原理酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。
它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。
酶工程的应用,主要集中于食品工业,轻工业以及医药工业中。
三、催化特性(1)高效率:比非催化高108-1020倍;比非酶催化高107-1013倍(2)高度专一性(3)反应条件温和(4)酶催化是可调控的四、主要内容酶作为为一种生物催化剂,已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。
近几十年来,随着酶工程不断的技术性突破,在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。
食品加工中的应用酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工,其次是乳品加工、果汁加工、酶工程烘烤食品及啤酒发酵。
与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。
帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向,包括促进蛋白质消化的酶(菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等),促进纤维素消化的酶(纤维素酶、聚糖酶等),促进乳糖消化的酶(乳糖酶)和促进脂肪消化的酶(脂肪酶、酯酶)等。
轻化工业中的应用酶工程在轻化工业中的用途主要包括:洗涤剂制造(增强去垢能力)、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造(粘接剂)牙膏和化妆品的生产、造纸、感光材料生产、废水废物处理和饲料加工等。
医药上的应用重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。
用于临床的各类酶品种逐渐增加。
酶除了用作常规治疗外,还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。
名词解释:化学酶工程:指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物,主要包括3个方面:用基因工程技术大量生产酶(克隆酶);修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶);设计新的酶基因合成自然界不曾有的新酶蛋白质的四个结构水平:一级结构、α—螺旋结构、三级结构、四级结构1.固定化酶:指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶,能连续地进行反应,反应后的酶可以回收重复使用。
2.固定化细胞:细胞受到物理化学等因素约束或限制在—定的空间界限内,但细胞仍保留催化活性并具有能被反复或连续使用的活力。
固定化酶(细胞)的活力:即是固定化酶(细胞)催化某一特定化学反应的能力,其大小可用在一定条件下它所催化的某一反应的反应初速度来表示。
活力回收:是指固定化后固定化酶(或细胞)所显示的活力占被固定的等当量游离酶(细胞)总活力的百分数。
偶联率=(加入蛋白活力—上清液蛋白活力)/加入蛋白活力×100%活力回收=固定化酶总活力/加入酶的总活力×100%相对活力=固定化酶总活力/(加入酶的总活力—上清液中未偶联酶活力) ×100%固定化酶(细胞)的半衰期:是指在连续测定条件下,固定化酶(细胞)的活力下降为最初活力一半所经历的连续工作时间,以t1/2表示。
酶的化学修饰是指用化学手段将某些原子或化学基团结合到酶分子上,或将酶分子中某基团改变,从而达到改变酶的催化性质及一些生理生化性质的目的。
交联剂:是具有两个反应活性部位的双功能基团,可以在相隔较近的两个氨基酸残基之间,或酶与其他分子之间发生交联反应。
交联剂分为:◆同型双功能试剂、◆异型双功能试剂◆可被光活化试剂3种类型,每类中又分;◆为可裂解型◆不可裂解型。
交联修饰:使用双功能基团试剂如戊二醛、PEG等将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分间进行共价交联,可使酶分子活性结构加固,并可提高其稳定性,增加了酶在非水溶液中的使用价值。
名词解释第一章酶学与酶工程酶:生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
酶工程:是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。
从应用目的出发研究酶,在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质,将相应原料转化成有用的物质。
单体酶(monomeric enzyme):由一条多肽链组成,如溶菌酶;由多条肽链组成,肽链间二硫键相连构成一整体。
寡聚酶(oligomeric enzyme):由两个或两个以上的亚基组成的酶。
多酶复合体(multienzyme complex):由几种酶非共价键彼此嵌合而成。
催化转换数:每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
酶活力(酶活性):指酶催化一定化学反应的能力。
酶活力的大小:一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度,酶反应速度:单位时间内底物的减少量或产物的增加量。
酶的活力单位(U,activity unit):酶活力的大小及酶含量的多少。
酶单位:在一定条件下,一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。
这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示(U/g或U/ml)。
Katal(Kat)单位:一个katal单位是指在最适反应条件下,1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。
酶的比活力(specific activity):代表酶的纯度,比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。
对同一种酶比活力愈大,纯度愈高。
酶的转换数:以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。
酶动力学:是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。
抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。
不可逆抑制作用:抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失,不能用透析,超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。
可逆抑制作用:抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失,能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。
第二章酶的发酵生产酶的生物合成:生物体在一定的条件下都能产生多种多样的酶。
酶在生物体内产生的过程,称为~。
酶的发酵生产:经过预先设计,通过人工操作控制,利用细胞的生命活动,产生人们所需要的酶的过程,称为酶的发酵生产——是现在酶生产的主要方法。
固体发酵法(麸曲培养法):以麸皮和米糠为主要原料,添加谷糠、豆饼,无机盐和适量水分,制成固体或半固体状态,经灭菌、冷却后,供微生物生长和产酶用。
液体表面发酵法:将已灭菌的液体培养基接种后,装入可密闭的发酵箱内的浅盘中,液体厚约1~2cm,然后向盘架间通入无菌空气,维持一定的温度进行发酵。
液体深层发酵法:采用液体培养基,置于发酵罐中,经灭菌、冷却后接入产酶细胞,在一定条件下进行发酵。
保藏:性能优良的产酶细胞选育出来后,必须尽可能保持其生长和产酶特性不变异,不死亡,不被杂菌污染等。
细胞活化:保藏细胞在使用前必须接种于新鲜的斜面培养基上,在一定的条件下进行培养,以恢复细胞的生命活动能力,这叫做~。
扩大培养:为了保证发酵时有足够数量的优质细胞,活化了的细胞要经过一级至数级的扩大培养。
用于细胞扩大培养的培养基称为种子培养基(氮源丰富,碳源相对少)。
碳氮比(C/N):指培养基中碳元素(C)的总量与氮元素(N)总量之比。
有时也采用培养基中碳源总量和氮源总量之比来表示碳氮比。
产酶促进剂:可以促进产酶、但是作用机理未阐明的物质。
酶发酵动力学:研究在发酵过程中细胞生长速度、产物生成速度以及环境因素对这些速度的影响。
外植体:从植株取出,经过预处理后,用于植物组织和细胞培养的植物组织片段或小块。
愈伤组织:一种能迅速增殖的无特定结构和功能的薄壁细胞团。
第三章酶的分离纯化机械破碎:通过机械运动产生的剪切力,使组织、细胞破碎。
研磨法原理:珠磨机的破碎室内填充玻璃或氧化锆微球。
在搅拌桨的高速搅拌下微球高速运动,微球和细胞之间发生冲击和研磨,使悬浮液中的细胞受到研磨剪切和撞击而破碎。
匀浆法原理:细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上,细胞在受到高速撞击作用后,急剧释放到低压环境,在撞击力和剪切力等的综合作用下破碎。
物理破碎:通过各种物理因素的作用,使组织、细胞的外层结构破坏。
超声波破碎法原理:在超声波作用下液体发生空穴作用,空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力,从而使细胞破碎。
化学破碎:各种化学试剂对细胞膜的作用使细胞破碎酶促破碎: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在一定的温度和pH值条件下(β为常数),通过改变离子强度使不同的酶或蛋白质分离的方法称为Ks分段盐析;在一定的盐和离子强度的条件下(Ks I为常数),通过改变温度和pH值,使不同的酶或蛋白质分离的方法,称为β分段盐析。
离心分离:借助于离心机旋转所产生的离心力,使不同大小、不同密度的物质分离的技术。
过滤:在压力(或真空)的情况下将悬浮液通过过滤介质使达到固—液分离的目的。
(1)滤浆(料浆)—悬浮液(2)过滤介质—多孔物质(3 )滤饼(滤渣)—被截留的固体物质(4)滤液(母液)—通过过滤介质的液体层析分离:固定相:一个相为固定的;流动相:流过此固定相,并使各组分以不同速度移动。
利用混合物中各组分的物理化学性质的差别,使各组分以不同程度分布在两个相中,电泳:带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳萃取:利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离。
超临界萃取:利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而分离。
反胶束萃取:利用反胶束将酶从混合液中萃取出来。
真空干燥:可密闭的干燥器与真空装置相连,一边抽真空一边加热,使酶在较低的温度下蒸发干燥。
冷冻干燥:先将浓酶液降温到冰点以下,使之冻结成固态,然后在低温下抽真空,使冰直接升华为气体,使酶干燥。
喷雾干燥:将酶液通过喷雾装置喷成直径为几十微米的雾滴,分散于热气流之中,水分迅速蒸发而使酶成为粉末状。
气流干燥:常压下利用热空气流直接与固体或半固体状态的制品接触,水分蒸发而得到干燥制品。
吸附干燥:在密闭的容器中用干燥剂吸收溶剂,使制品干燥。
结晶:溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。
第四章固定化酶与固定化细胞固定化酶:通过物理的或化学的手段,将酶束缚于水不溶的载体上(或在一定的空间内),但能使酶充分发挥催化作用,并能反复、连续使用的酶。
吸附法:通过载体表面和酶分子表面之间的氢键、疏水键和π-电子亲和力等物理作用力,将酶固定于不溶性载体的方法。
包埋法:将酶或含酶菌体包埋于各种多孔载体中,使酶固定化。
胶格包埋(gel(latlic)emtrapment)或称凝胶包埋:将酶或含酶菌体包埋在凝胶细微网格中,制成一定形状的固定化酶。
微囊型包埋(microencapsulation):将酶包埋于由各种高分子聚合物(直径几十微米~几百微米,厚25nm的半透膜)制成的小球内。
界面沉淀法:利用高聚物在水相和有机相的界面上溶解度降低而凝聚,易形成皮膜而将酶包埋。
界面聚合法:利用油水界面上发生聚合反应形成聚合体而将酶包埋。
结合法:载体与酶通过共价键或离子键结合的固定化方法。
离子键结合法:通过离子键使酶与载体结合的固定化方法。
共价键结合法(共价偶联法):通过共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联以制备固定化酶的方法。
交联法:利用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间,或酶分子与惰性蛋白间进行交联反应,以共价键制备固定化酶。
酶活(IU):在特定条件下,每一分钟催化一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活单位。
酶比活(游离):每毫克酶蛋白或酶RNA(DNA)所具有的酶活力单位固定化酶的比活:每克干固定化酶所具有的酶活力单位。
或:单位面积(cm2)的酶活力单位。
操作半衰期:衡量稳定性的指标。
连续测活条件下固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间(t1/2)相对酶活力:具有相同酶蛋白(或RNA)量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。
辅助因子:一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子,包括:(1)辅酶:与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机化合物,通过透析方法即可除去:FAD、NAD、焦磷酸硫胺素、四氢叶酸。
(2)辅基:与酶蛋白结合相当紧密,不能通过透析除去:脱氧腺苷、磷酸吡哆醛等细胞固定化:通过各种方法,将细胞与水不溶性载体结合,将细胞限制或定位于特定空间位置的方法。
固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。
固定化的细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢,又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。
固定化死细胞:固定化之前或之后细胞经过物理或化学方法的处理,如加热、匀浆、干燥、冷冻等,目的在于增加细胞膜的渗透性或抑制副反应,适于单酶催化的反应。
固定化静止细胞和饥饿细胞:在固定化后细胞是活的,但由于采用了控制措施,细胞不生长繁殖,处于休眠状态或饥饿状态。
固定化增殖细胞或生长细胞:将活细胞固定在载体上并使其在连续反应中保持旺盛的生长,繁殖能力。
去自溶酶法:细胞所具有的酶系已是一种固相酶,因此用加热、冷冻等物理手段处理细胞,使细胞的自溶酶系失活,防止目的酶被水解,得到的细胞实体为固相细胞。
絮凝法:向待固定的细胞液中加入絮凝剂,使细胞凝聚,过滤,收集絮凝细胞,装柱,即为固相细胞。
原生质体的固定化:将原生质体用多孔凝胶包埋。
第五章酶反应器酶反应器:用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。
酶反应器为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件,使酶催化底物最大限度地转化成产物。
分批搅拌罐反应器:底物与酶一次性投入反应器内,产物一次性取出;反应完成后,酶回收,转入下一批反应。
连续搅拌罐反应器:向反应器投入固定化酶和底物溶液,不断搅拌,反应达到平衡之后,再以恒定的流速连续流入底物溶液,同时,以相同流速输出反应液(含产物)。
固定床反应器:将固定化酶填充于反应器内,制成稳定的柱床,然后通入底物溶液,反应器内的流体的流动形态为平推流形。
在一定的反应条件下实现酶催化反应,以一定的流速,收集输出的转化液。
流化床反应器:底物溶液以足够大的流速,从反应器底部向上通过固定化酶柱床时,便能使固定化酶颗粒始终处于流化状态。
鼓泡式反应器:利用从反应器底部通入气体产生的大量气泡,在上升过程中起到提供反应底物和混合作用的反应器。
膜反应器:将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起的反应器,同时完成反应和分离。
喷射式反应器:利用高压蒸汽的喷射作用,实现酶与底物的混合,进行高温短时催化反应的一种反应器。
第六章酶的分子修饰酶分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。
即:在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学物质,特别是具有生物相容性的物质,进行共价连接,从而改变酶的结构和性质。