酶工程习题答案全.doc
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1、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。它是运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,是借助工程学手段运用酶或细胞、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。它可以催化自身RNA剪切或剪接作用,还可以催化其他RNA,DNA多糖,酯类等分子进行反映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映。 5、酶的生产:是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。重要涉及微生物发酵产酶,动植物培养产酶,酶提取和分
2、离纯化等6、酶的改性是通过各种方法改善酶的催化特性的技术过程,重要涉及酶分子的修饰,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,重要涉及酶反映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映时对底物的选择性,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映的特性。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反映。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重要组分的不同,酶可以分为_和 _两大类。2、核酸
3、类酶分子中起催化作用的重要组分是_,蛋白类酶分子中起催化作用的重要组分是_。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,酶的转换数的重要组分是_的度量指标。5、非竞争性克制的特点是最大反映速度Vm_,米氏常数Km_。三、选择题1、酶工程是( )的技术过程。A、运用酶的催化作用将底物转化为产物B、通过发酵生产和分离纯化获得所需酶C、酶的生产与应用D、酶在工业上大规模应用2、核酸类酶是( )。A、催化RNA进行水解反映的一类酶B、催化RNA进行剪接反映的一类酶C、由RNA组成的一类酶D、分子中起催化作用的重要组分为RNA的一类酶3、RNA剪切
4、酶是( )。A、催化其他RNA分子进行反映的酶B、催化其他RNA分子进行剪切反映的R酶C、催化自身RNA分子进行剪切反映的R酶D、催化自身RNA分子进行剪接反映的R酶4、酶的改性是指通过各种方法( )的技术过程。A、改善酶的催化特性 B、改变酶的催化特性 C、提高酶的催化效率 D、提高酶的稳定性5、酶的转换数是指( )。A、酶催化底物转化成产物的数量B、每个酶分子催化底物转化为产物的分子数C、每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的分子数D、每摩尔酶催化底物转化为产物的摩尔数四、判断题( )1、相同的酶在不同的pH条件下进行测定期,酶活力不同。( )2、竞争性克制的特点是最大反映速度Vm不变,米氏
5、常数Km 增大。( )3、催化两个化合物缩成一个化合物的酶称为合成酶。( )4、RNA剪切酶是催化RNA分子进行剪切反映的核酸类酶。( )5、水解酶在水溶液中不能催化其逆反映。五、简答题1、何谓酶工程,其重要内容有哪些?2、试述酶活力测定的基本环节。3、简述影响酶催化作用的重要因素。参考答案第一章一、 填空题1、 蛋白类酶,核酸类酶。2、 蛋白质,核糖核酸。3、 自我剪切酶,自我剪接酶。4、 酶量,酶纯度,酶催化效率。5、 减小,不变。二、 选择题1、C 2、D 3、B 4、A 5、C四、判断题1、(X) 2、( ) 3、(X) 4、(X) 5、( )五、简答题1、答:酶的生产与应用的技术过程
6、称为酶工程。 酶工程的重要内容涉及: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、酶定向进化、酶反映器和酶的应用等。2、答:酶活力测定通常涉及两个阶段。一方面在一定条件下,酶与底物反映一段时间,然后再测定反映液中底物或产物的变化量。一般通过如下几个环节: (1)根据酶催化的专一性,选择适宜的底物,并配制成一定浓度的底物溶液。 (2)根据酶的动力学性质,拟定酶催化反映的温度、pH、底物浓度、激活剂浓度等反映条件。温度可以选择在室温(25)、体温(37)、酶反映最适温度或其他选用的温度;pH应是酶催化反映的最适pH;底物浓度应大于5Km等。 (3
7、)在一定的条件下,将一定量的酶液和底物溶液混合均匀,适时记下反映开始的时间。 (4)反映到一定的时间,取出适量的反映液,运用各种生化检测技术,测定产物的生成量或底物的减少量。3、答:酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、克制剂浓度等诸多因素的影响。 (1)底物浓度:在底物浓度较低的情况下,酶催化反映速度与底物浓度成正比,反映速度随着底物浓度的增长而加快。当底物浓度达成一定的数值时,反映速度的上升不再与底物浓度成正比,而是逐步趋向平衡。 (2)酶浓度:在底物浓度足够高的条件下,酶催化反映速度与酶浓度成正比。 (3)温度的影响:每一种酶的催化反映都有其适宜的温度范围和最适温度。
8、在适宜温度范围内,酶才干进行催化反映;在最高温度条件下,酶的催化反映速度达成最大。 (4)pH的影响:酶的催化作用与反映液的pH有很大关系。每一种酶都有各自的适宜pH范围和最适pH。只有在适宜pH范围内,酶才干显示其催化活性在最适pH条件下,酶催化反映速度达成最大。 (5)克制剂的影响:在克制剂的条件下,酶的催化活性减少甚至丧失,从而影响酶的催化功能。克制剂有可逆性克制剂和不可逆性克制剂之分。不可逆性克制剂与酶分子结合后,克制剂难以除去,酶活性难以恢复。可逆性克制剂与酶的结合是可逆的,只要将克制剂除去,酶活性即可恢复。 (6)激活剂的影响:在激活剂的影响下,酶的催化活性提高或者由无性得酶原生成
9、有催化活性的酶。第二章 微生物发酵产酶一、 名词解释1、酶的发酵生产 :通过预先设计,通过人工操作,运用为生物的生命活动获得所需酶的技术过程 2、转录 :是在 DNA的指导下的RNA聚合酶的催化下,按照硷基配对的原则,以四种核苷酸为原料合成一条与模板DNA互补的RNA 的过程 3、翻译 :以mRNA为模板,以各种氨基酸为底物,在核糖体蛋白体上通过各种tRNA,酶和辅助因子的作用,合成多肽链的过程。 4、酶的诱导:加入某些物质使酶的生物合成或加速进行的现象。5、酶的反馈阻遏:是指酶催化反映的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成收到阻遏。 6、分解代谢物阻遏 : 7、发酵动力学:重要研究在发酵
10、过程中细胞生长速度,产物形成速度、基质消耗速度以及环境因素对速度的影响;在酶的发酵生产中,研究酶发酵动力学对于了解酶生物合成模式;发酵条件的优化控制,提高酶产量具有重要的理论指导意义二、填空题1、转录是以为模板,以为底物,在的作用下生成的过程。2、微生物产酶方式可以分为同步合成型,中期合成型,四种。3、生长因素是所必需的。4、莫诺德常数Ks是指生长速率达成时的。5、发酵动力学是研究发酵过程中细胞生长速率,基质消耗速率及其影响因素的学科。三、选择题1、可以通过添加( )使分解代谢物阻遏作用解除。A、诱导物 B、激活剂 C、cAMP D、ATP2、在酶发酵过程中添加表面活性剂可以(D )。A、诱导
11、酶的生物合成 B、阻遏酶的生物合成C、提高酶活力 D、提高细胞透过性3、有些酶在细胞进入平衡期以后还可以继续合成较长的一段时间,这是由于( )。A、该酶所相应的mRNA稳定性好 B、该酶所相应的DNA稳定性好C、细胞自溶后使酶分泌出来 D、培养基中尚有充足的营养成分4、莫诺德常数是指( )A、反映速度达成最大反映速度一半时的底物浓度。B、比生长速率达成最大比生长速率一半时的限制性基质浓度。C、产酶速率达成最大产酶速率一半时的限制性基质浓度。D、细胞生长速率达成最大细胞生长速率一半时的限制性基质浓度。四、判断题( )1、固定化细胞在一定的空间范围内生长繁殖,由于细胞密度增大,使生化反映加速,所以
12、可以提高酶活力。( )2、某些酶的催化反映产物可以诱导该酶的生物合成。( )3、在酶的发酵生产中,为了提高产酶率和缩短发酵周期,最抱负的酶合成方式是延续合成型。( )4、氨酰-tRNA合成酶具有辨认mRNA和tRNA的功能。( )5、固定化原生质体与固定化细胞同样可以进行生长繁殖和新陈代谢。五、简答题 1、为什么属于滞后合成型的酶要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期以后才开始合成?2、简述微生物发酵产酶培养基的重要组分及其作用。3、简述微生物发酵产酶过程中工艺条件的限制性。4、固定化细胞发酵产酶有哪些特点?5、固定化微生物原生质体发酵产酶有哪些特点?6、试述酵发酵动力学的重要内容。六、综合分析题
13、1、在酵发酵生产过程中,为了提高酶的产率,可以采用哪些措施?第二章参考答案二 填空题1 DNA,核苷三磷酸,依赖DNA的RNA聚合酶,RNA 2 延续合成型,滞后合成型3 细胞生长繁殖,微量有机化合物 4 最大比生长速率一半,限制性基质浓度5 产物生成速率三选择题1C 2D 3A 4B四判断题1错 2 对 3 对 4 错 5错五简答题1 答:属于滞后合成型的酶,之所以要在细胞生长一段时间甚至进入平衡期后才开始合成,重要有两个因素:一是由于酶的生物合成受到培养基中阻遏作用,只有随着细胞的生长,阻遏物几乎被细胞用完而解除阻遏以后,酶才开始大量合成;二是由于该类型酶对所相应的mRNA稳定性好,可以在
14、细胞生长进入平衡期后的相称长的一段时间内,继续进行酶的生物合成。2 答:培养基的重要组成涉及:碳源、氮源、无机盐和生长因子等。碳源是指可认为细胞提供碳素化合物的营养物质。在一般情况下,碳源也是为细胞提供能量的能源。碳是构成细胞的重要元素之一,也是所有酶的重要组成元素。所以碳源是酶的生物合成法生产中必不可少的营养物质。氮源是指能向细胞提供氮元素的营养物质。氮元素是各种细胞中蛋白质。核酸等组分的重要组成元素之一,也是各种酶分子的组成元素。氮源是细胞生长、繁殖和酶的生产的必不可少的营养物质。无机盐的重要作用是提供细胞生命活动所必不可缺的各种无机元素,并对细胞内外的PH、氧化还原电位和渗透压起调节作用
15、。生长素是指细胞生长繁殖所必需的微量有机化合物。重要涉及各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等。氨基酸是蛋白质的组分;嘌呤和嘧啶是核酸和某些辅助酶或辅基的组分;维生素重要是起辅酶作用。3 答:微生物发酵产酶的过程中,必须根据需要和变化情况,适时进行PH、温度、溶解氧等发酵工艺条件的控制。(1)PH的调节控制(2)温度的调节控制(3)溶解氧的调节控制4答:固定化细胞发酵产酶与游离细胞发酵产酶相比,具有下列显著特点:(1) 提高酶产率(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,提高设备运用率产品容易分离纯化:固定化细胞不溶于水,
16、发酵完毕后,容易与发酵液分离,并且发酵液中所含的游离细胞很少,这就有助于产品的分离纯化,从而提高产品的纯度和质量。(6) 合用于胞外酶等胞外产物的生产。5答:固定化原生质体发酵产酶具有如下显著特点:(1) 变胞内产物为胞外产物(2) 提高酶产率(3) 稳定性好(4) 易于分离纯化。6答:发酵动力学的重要内容涉及细胞生长动力学,产物生成动力学和基质消耗动力学。细胞生长动力学重要研究发酵过程中细胞生长速率以及各种因素对细胞生长速率的影响规律;产物生成动力学重要研究发酵过程中产物生成速率以及各种因素对产物生成速率的影响规律;基质消耗动力学重要研究发酵过程中基质消耗速率以及各种因素对基质消耗速率的影响
17、规律。六 综合分析题1答:在酶的发酵生产过程中,要使酶的产率提高,必须采用一系列的措施,重要的有:(1) 使用优良的产酶细胞:通过筛选、诱变、原生质体融合、基因重组、定向进化等手段,获得生长快、产率高、稳定性好的产酶细胞。(2) 使用优良的发酵生产设备:通过精心设计或者选择使用高产、低耗的发酵罐等发酵生产设备。(3) 采用先进的跟李纯化技术和设备:采用操作简便、收得率高的分离化技术设备,以达成高产丰收的效果。(4) 控制好工艺条件:在发酵过程中,要根据菌种特性,拟定培养基和发酵工艺条件,进行工艺优化,并根据需要和变化的情况及时加以调节控制。(5) 此外还可以采用某些行之有效地措施,诸如添加诱导
18、物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂 等。第三章 动植物细胞培养产酶一、名词解释1、动物细胞培养产酶:2、植物细胞培养产酶3、抗体酶:又称为催化性抗体,是一类具有生物催化功能的抗体分子4、纤维酶原激活剂二、填空题1、植物细胞培养重要用于生产色素、香精、药物、酶、等次级代谢产物。2、动物细胞培养重要用于生产疫苗、激素、单克隆抗体、多肽因子、酶等功能性蛋白质。3、抗体酶的重要获得方法有修饰法、引入法、酶蛋白抗原诱导法。4、植物细胞和微生物细胞的特性差异重要有细胞体积大,生长倍增时间长,营养规定较简朴,大多数需要光照,对剪切力敏感等显著特点。5、动物细胞培养方法重要有悬浮培养,贴壁培养,固定化细胞培养
19、。三、选择题1、半抗原( )可以不做A、可以诱导抗体生成,但不能与抗体特异结合B、可以与抗体特异结合,但不能诱导抗体生成C、可以诱导抗体产生,也可以与抗原特异结合D、不能与抗体特异结合,也不能与抗体特异结合2、端粒酶是( C)A、催化端粒水解的酶B、存在于端粒中的酶C、催化端粒生成和延长的酶D、催化RNA生成和延长的酶3、抗体酶是( A)A、具有催化活性的抗体分子B、具有催化活性的RNA分子C、催化抗体水解的酶D、催化抗体生成的酶4、纤溶酶原激活剂是( D)A、催化纤溶酶水解反映的酶B、催化纤维蛋白水解反映酶C、催化纤维蛋白原水解反映酶D、催化纤溶酶原水解反映的酶四、简答题与计算题2、 何谓抗
20、体酶?试述获得抗体酶的重要方法。抗体酶又称为催化性抗体,是一类具有生物催化功能的抗体分子。要使抗体成为具有催化功能的抗体酶,只要在抗体的可变区赋予酶的催化特性,就也许成为抗体酶。抗体酶的制备方法有诱导法、修饰法,诱导法是抗体酶制备的重要方法,根据所采用的抗原不同,诱导法有半抗原诱导法和酶蛋白诱导法。3、 植物细胞培养有何特点?植物细胞培养特点(与直接提取分离相比较而言):(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。4、 举例说明植物细胞培养产酶的工艺流程。(Page76)工艺流程:1、外植体的选择2、植物细胞的获取3、细胞培养4、分离纯化5、得到产物以大蒜
21、细胞培养生产超氧化物歧化酶(SOD)为例(1)大蒜愈伤组织的诱导:选取结实、饱满、无病虫害的大蒜蒜瓣,去除外皮,先用70%乙醇消毒20s,再用0.1%升汞消毒10min,然后无菌水漂洗3次。 在无菌条件下,切成0.5cm3的小块,植入具有3mg/L 2,4-D和1.2mg/L 6-BA 的半固体MS培养基中,在25,600lux,12h/d光照条件下培养18d,诱导得到愈伤组织,每18天继代一次。(2)大蒜悬浮细胞培养:将上述在半固体MS培养基上培养18d的愈伤组织,在无菌条件下转入具有3mg/L 2,4-D和 1.2mg/L 6-BA (苄基腺嘌呤) 的液体MS培养基中,加入灭菌的玻璃珠,2
22、5,600lux,12h/d光照条件下震荡培养18d,使愈伤组织分散成为小细胞团或单细胞。 然后在无菌条件下,通过筛网将小细胞团或单细胞转入具有3mg/L 2,4-D和1.2mg/L 6-BA 的液体MS培养基中,25,600lux,12h/d光照条件下震荡培养18d。(3)酶的分离纯化:细胞培养完毕后,收集细胞,通过细胞破碎、提取、分离得到超氧化物歧化酶。5、 试述植物细胞培养产酶的工艺条件及其控制。(2)植物细胞生长和发酵所使用的培养基:大量无机盐、维生素和植物生长激素、无机氮源、碳源(蔗糖)、MS培养基和B5培养基(3)温度和pH值(4)溶解氧的调节(通风与搅拌)(5)光照(6)前体的添
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