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酶工程-English


《酶工程分类复习题》
一、名词解释 1、 酶 (Enzymes): Enzyme are biological macromolecules that act as catalysts in biochemical reactions. 2、 酶工程(Enzyme Engineering) :Enzyme engineering is the application of modifying an enzyme's structure or modifying the catalytic activity of isolated enzymes to produce new metabolites, to allow new pathways for reactions to occur,or to convert from some certain compounds into others . These products will be useful as chemicals, pharmaceuticals, fuel, food or agricultural additives. 3、 固定化酶(Immobilized Enzyme) The restriction of enzyme mobility in a fixed space is known : as enzyme immobilization. In general, immobilized enzymes are enzymes that are attached to, or entrapped(包埋) within, a macroscopic(肉眼可见的) support matrix so that the resulting catalyst can be reused. 4、 酶分子的主链修饰:利用酶分子主链的切断和连接,使酶分子的化学结构及空间结构发生某些 改变,从而改变酶的特性和功能的方法 二、填空或选择 1、酶的结构分类(structure of molecule) (英文) Proteozyme (蛋白类酶)和 Ribozyme(核酸类酶) 2、蛋白酶的分类(中英文及顺序) 1)氧化还原酶类(oxidoreductases)2)转移酶类(transferases)3)水解酶类(hydrolases)4)裂解酶类(lyases)5) 异构酶类(isomerases)6)合成酶类(synthetases,连接酶类,ligases) 3、酶的生产方法可以分为提取分离法、生物合成法和化学合成法等 3 种 4、酶生物合成的调节类型分为诱导(induction)和阻遏(repression) (英文) 5、Some important industrial enzymes and their sources(列举工业化生产酶) (列举五类) Fungal enzymes:α -Amylase、Catalase、Cellulase、Lactase、Lipase Yeast enzymes:Invertase、Lactase、Lipase、Raffinase Bacterial enzymes:α -Amylase、β -Amylase、Protease Plant enzymes:α -Amylase、β -Amylase、β -Glucanase、Ficin、Papain Animal enzymes:Catalase、Chymotrypsin、Lipase、Rennet、Trypsin 6、细胞破碎的三个机械方法(英文) 1) Ultrasonic cell disruption(超声波振荡) 2) High pressure homogenisers (高压匀浆器) 3) Use of bead mills(珠磨机) 7、酶的主要提取方法 1)盐溶液提取 2)酸溶液提取 3)碱溶液提取 4)有机溶剂提取 8、保持酶活性的方法(maintaining enzyme activity three approaches are possible) (选择题) 1) use of additives 2)the controlled use of covalent modification 3)enzyme immobilisation 9、三种修饰的修饰剂举例(列举两类) 1) 氨基修饰剂:乙酸酐、二硝基氟苯、碘代乙酸等 2) 羧基修饰剂:碳化二亚胺、甲醇-HCL、乙醇-HCL 等 3) 巯基修饰剂:二硫苏糖醇、巯基乙醇、硫代硫酸盐等 10、酶固定化的方法(Methods of Immobilization) (英文) 1)Entrapment 2)Adsorption 3)Covalent Binding 4)Cross-Linking 11、 非水介质 (non-aqueousphase)包括有机溶剂介质(organic solvents)、 超临界流体介质(supercritical fluids)、气相介质(gases)、离子液介质(eutectic mixtures)等(英文) 三、简答题

世事我曾抗争

成败勿必在我

《酶工程分类复习题》
1、酶工程的主要内容包括(英文) 1) 酶的生产(enzymeproduction) 2) 酶的提取与分离纯化(enzyme extraction, isolation,purification) 3) 酶分子的修饰(enzyme molecule modification) 4) 酶固定化(enzyme immobilization) 5) 酶的非水相催化(enzyme catalysis in non-aqueous phase) 6) 酶反应器(enzymereactor) 7) 酶的应用(enzyme application)等 2、Microbes are preferred to plants and animals as sources of enzymes because (为什么选择微生物细胞作为酶的来源,因为: ) 1) they are generally cheaper to produce. 2) their enzyme contents are more predictable and controllable, 3) plant and animal tissues contain more potentially harmful materials than microbes, including phenolic compounds (from plants), endogenous enzyme inhibitors and proteases. 3、固定化酶的优点(Advantages of Immobilized Enzymes) (英文) Immobilised enzymes are very important for commercial uses as they possess many benefits which include: 1) Convenience: Minuscule amounts of protein dissolve in the reaction, so workup can be much easier. Upon completion, reaction mixtures typically contain only solvent and reaction products. 2) Economical: The immobilized enzyme is easily removed from the reaction making it easy to recycle the biocatalyst. Stability: Immobilized enzymes typically have greater thermal(热的)and operational stability than the soluble form of the enzyme. 4、酶的生产的细胞选择条件 (1)酶的产量高 优良的产酶细胞要具有高产的特性,才有较好的开发应用价值。 (2)容易培养和管理 优良的产酶细胞必须容易生长繁殖、适应性强、易于控制,便于管理。 (3)产酶稳定性好 优良的产酶细胞在正常的生产条件下,要能够稳定地生长和产酶,不易退化, 一但出现退化现象,通过适当的处理,可以使其恢复原有的产酶特性。 (4)利于酶的分离纯化 要求产酶细胞和其他杂质容易与酶分离,以便获得所需纯度的酶以满足使用 要求。 (5)安全可靠,无毒性 要求产酶细胞及其代谢产物安全无毒,不会对人体和环境产生不良影响,也 不会对酶的应用产生其他不良影响。 5、提高酶产量的措施(简答或填空) (1)添加诱导物对于诱导酶的发酵生产,在发酵培养基中添加诱导物能使酶的产量显著增加。 (2)降低阻遏物浓度 微生物酶的生产受到代谢末端产物的阻遏和分解代谢物阻遏的调节。 (3)表面活性剂在发酵生产中,非离子型的表面活性剂常被用作产酶促进剂 (4)添加产酶促进剂 产酶促进剂是指那些能提高酶产量但作用机制尚未阐明的物质 6、主链切断修饰的三种情况 1) 若主链的断裂引起酶活性中心的破坏,酶将丧失其催化功能,这种修饰主要用于探测酶活性中 心的位置 2) 若主链的断裂,仍然可以维持酶活性中心的空间构象,则酶的催化功能可以保持不变或损失不 多,但是其抗原性等特性将发生改变,这将提高某些酶特别是药用酶的使用价值。 3) 若主链的断裂有利于酶活性中心的形成,则可使酶分子显示其催化功能或使酶活力提高。 7、非水介质中酶的生物催化反应具有在水相反应中不具备的特点(9 点) (1)从反应的热力学平衡来看,可以将加水分解反应转为其逆反应,如酯的合成、肽的合成。

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《酶工程分类复习题》
(2)酶的热稳定性比水中要高,这对酶促反应的应用十分重要。 (3)在非水系统内酶不溶于有机相,很容易回收和反复使用。 (4)改变酶对底物的专一性,同一种酶在不同的有机溶剂中可以表现出不同的立体选择性。 (5)在非水相系统内绝大多数有机化合物溶解度很高,尤其是能提高非极性底物的溶解度。 (6)从低沸点的溶剂中可以容易地分离纯化产物。 (7)能抑制 依赖于水的某些不利反应和副产物的产生。 (8)没有微生物的污染。 (9)固定化酶方法简单,在非水系统中不易脱离吸附的表面。 四、论述题 1、植物细胞与动物细胞及微生物细胞之间的特性主要差异及动植物细胞培养的特点 植物:①植物细胞比微生物细胞大得多,体积比微生物细胞大 103~106 倍;植物细胞体积也比动物 细胞大。 ②植物细胞的生长速率和代谢速率比微生物低,生长倍增时间比微生物长;生长周期也比微 生物长。 ③植物细胞和微生物细胞的生长要求较为简单。 ④植物细胞与动物细胞、微生物细胞的主要不同点之一是大多数植物细胞的生长以及次级代 谢的生产要求一定的光照强度和光照时间 ⑤植物细胞与动物细胞一样对剪切力敏感,需要在生物反应器的研制和培养过程通风、搅拌 方面严加控制。 ⑥植物细胞和微生物细胞、动物细胞用于生产的主要目的产物各不同。 动物: (1)动物细胞没有细胞壁,细胞适应环境的能力差 (2)动物细胞的体积比微生物细胞大几千倍,稍小于植物细胞的体积。 (3)大部分动物细胞在肌体内相互粘连以集群形式存在,在细胞培养中大部分细胞具有群体 效应、锚地依赖性、 接触抑制性和功能全能性。 (4)动物细胞的营养要求复杂,必须供给各种氨基酸、维生素、激素和生长因子等。动物细 胞培养基中一般需要加入 5%~10%的血清。 植物细胞培养的特点: 缩短周期 一般植物从发芽、生长到收获,短则几个月,长则数年或更长时间。而植物细胞生长的 倍增时间一般为 12 —— 60h,一般生产周期 l 5-- 30 天,植物细胞培养可大大地缩短生产周期。 动物细胞培养特点: ①动物细胞主要用于各种功能蛋白质和多肽的生产。 ②动物细胞生长比较慢,细胞倍增时间 15~100h。 ③为了防止微生物污染,在培养过程中需加入抗生素。 ④动物细胞体积大无细胞壁保护,对剪切力敏感,所以培养过程中必须严格控制温度、pH、渗透压、 通风搅拌等条件,以免破环细胞。 ⑤大多数动物细胞具有锚地依赖性适宜采用贴壁培养;部分细胞,如来自血液,淋巴组织的细胞肿 瘤细胞和杂交瘤细胞可以采用悬浮培养。 ⑥动物细胞培养基成分较复杂,一般要添加血清或其他代用品,产物分离纯化过程较复杂,成本较 高,适用于高价值药物的生产。 ⑦原代细胞继代培养 50 代后,就会退化死亡,需要重新分离新细胞。 2、简述乳糖操纵子的结构和诱导机制(英文)注:此题必考

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《酶工程分类复习题》
Functional and regulatory components of the lac operon(作用) Lac R = Regulatory gene ,that encodes for the lac Repressor protein that is concerned with regulating the synthesis of the structural genes in the operon. Lac I is adjacent to the Promoter site of the operon. An active repressor binds to a specific nucleotide sequence in the operator region and thereby blocks binding of RNAp to the promoter to initiate transcription. The lac repressor is inactivated by lactose, and is active in the absence of lactose. O = Operator,specific nucleotide sequence on DNA to which an active Repressor binds. P = Promoter ,specific nucleotide sequence on DNA to which RNA polymerase binds to initiate transcription. If the Repressor protein binds to the operator, RNAp is prevented from binding with the promoter and initiating transcription. Under these conditions the enzymes concerned with lactose utilization are not synthesized. Structual gene Lac Z, Y and A = Structural Genes in the lac operon. Lac Z encodes for β -galactosidase; Lac Y encodes the lactose permease; Lac A encodes a transacetylase. lac = lactose the inducer molecule. When lactose binds to the Repressor protein, the Repressor is inactivated; the operon is derepressed; the transcription of the genes for lactose utilization occurs. Response to lactose(作用机制) 1) Lack of inducer: the lac repressor binds to operator and blocks all. This prevents binding RNAp to promoter subsequent transcription of lac genes but a very low level of trans-cription of lacZYA . 2) Lactose is present, the low basal level of permease allows its uptake, andβ -galactosidase catalyzes the conversion of some lactose to allolactose. 3) Allolactose acts as an inducer, binding to the lac repressor and inactivate it. RNAp initiates transcription of lac structual genes. 五、填图题 (英文) 1、酶制备流程图(Figure. Flow diagram for the preparation of enzymes.)

六、翻译题(英译汉)----------------------------------------------------------------------(详见后页)

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