酶工程复习资料
1.酶反应器的概念及类型:(1)概念指用于各种酶进行催化反应的容器及其附属设备。
(2)类型:搅拌罐式反应器;填充床式反应器;流化床式反应器;鼓泡式反应器;膜反
应器;喷射式反应器。
2.米氏方程:由德国化学家米夏埃利斯(Michaelis)和门藤(Menten)归纳的
表
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示酶促动力学基
本原理的数学表达式,此方程式表明了底物浓度与酶反应速度间的定量关系。
v=Vmax[S]/(Km+[S])
米氏常数Km是酶促反应速度n为最大酶促反应速度值一半时的底物浓度,n=Vmax /2。
①当ν=Vmax/2时,Km=[S]。因此,Km等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。
②当k-1>>k+2时,Km=k-1/k+1=Ks。因此,Km可以反映酶与底物亲和力的大小,即Km
值越小,则酶与底物的亲和力越大;反之,则越小。
③Km可用于判断反应级数:当[S]<0.01Km时,ν=(Vmax/Km)[S],反应为一级反应,
即反应速度与底物浓度成正比;当[S]>100Km时,ν=Vmax,反应为零级反应,即反应速度与底物浓度无关;当0.01Km<[S]<100Km时,反应处于零级反应和一级反应之间,为混合级反应。
④Km是酶的特征性常数:在一定条件下,某种酶的Km值是恒定的,因而可以通过测定
不同酶(特别是一组同工酶)的Km值,来判断是否为不同的酶。
⑤Km可用来判断酶的最适底物:当酶有几种不同的底物存在时,Km值最小者,为该酶
的最适底物。
⑥Km可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度:当[S]=10Km时,ν=91%Vmax,为最合
适的测定酶活性所需的底物浓度。
⑦Vmax可用于酶的转换数的计算:当酶的总浓度和最大速度已知时,可计算出酶的转
换数,即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。
3.在酶促反应中,酶首先和底物结合成不稳定的中间配合物(ES),然后再生成产物(P),并释放出酶。反应式为S+E=ES→E+P,这里S代表底物,E代表酶,ES为中间产物,P为反应的产物。
4.酶化学修饰的原因:稳定性不够,不适合大规模生产;作用的最适条件不符;酶的主要动力学性质不适应;临床应用的特殊要求。
5.酶分子的修饰
方法
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:酶分子的主链修饰;酶分子的侧链基团修饰;酶的组成单位置换修饰;金属离子置换修饰;酶分子的物理修饰。
6.固定化酶:是指固定在载体上并在一定的king见范围内进行催化反应的酶。
7.酶的固定化方法及优点:
(1)方法:吸附法、包埋法、结合法、交联法和热处理法等;
(2)优点:固定化酶既保持了酶的催化特点,又克服了游离酶的某些不足之处,具有增
加稳定,可反复或连续使用以及易于和反应物分开等显著优点。
8.超临界流体:是指温度和压力超过某物质超临界点的流体。
9.酶的非水相催化的概念、催化反应的条件极其控制
(1)概念:酶在非水相介质中进行的催化反应称为酶的非水相催化;
(2)催化反应的条件及其控制:保证必需水含量;选择合适的酶及酶形式;选择合适的
溶剂及反应体系;选择最佳pH值。
10.水活度是指在一定的温度和压力下,反应体系中水的摩尔分数Хw与水活度系数γw的
乘积。
11.反胶束体系:是表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体。
12.选择有机溶剂必须考虑因素:有机溶剂与反应的匹配性(即相容性);溶剂必须对于该
主反应是惰性的制剂;溶剂的密度、黏度、表面张力、毒性、废物处理和成本等(溶剂因底物而宜);pH选择和离子强度的影响。
13.非水相中酶催化的特性:热力学稳定性;底物特异性;立体选择性;区域选择性和化学
键选择性。
14.分子记忆:根据分子识别理论,酶通过配体的诱导、相互作用改变酶的构象,从而获得
与配体类似物结合的能力,这种配体由配体诱导产生的酶的记忆的方法称为分子记忆。
15.酶反应器的选择(如何选择没反应器)
(1)根据酶的应用形式选择反应器;(2)根据酶反应动力学性质选择反应器;(3)根据
底物或产物的理化性质选择反应器;(4)根据酶催化反应的多样性选择反应器;(5)根据生产实际要求选择反应器。
16.酶反应器应用过程中应注意哪些问题?
(1)保持酶反应器的操作稳定性;(2)保持反应器中流体的流动方式和状态;(3)防止
酶的变性失活;(4)防止微生物的污染。
17.微生物发酵产酶类型:根据微生物的培养方式的不同,可以分为固体培养发酵;液体深层培养发酵;固体化细胞发酵和固定化原生质体发酵。
18.产酶工艺条件的控制
(1)PH的调节控制:通过改变培养基的组分或其比例;使用缓冲液来稳定PH;必要
时通过流加适宜的稀酸、稀碱溶液。
(2)温度的调节控制:热水升温、冷水降温
(3)溶解氧的调节控制:调节通气量、氧分压、气液接触时间和面积、改变培养液的性
质。
19.动力学数据的获得方法:(1)底物和缓冲液的纯度要高;(2)须确定酶制剂中不含任何
干扰
分析
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的化合物或其他酶类;(3)酶在分析过程中必须保持稳定,除酶之外不应含有其他可以分解底物的因素;(4)由于PH、温度等发生变化将显著影响酶活性,所以通过使用缓冲液、恒温水浴锅等装置来确保这些参数的稳定;(5)一旦达到稳态,必须及时检测;(6)反应初始速率必须测定。
20.动力学常数的求取:(1)lineweaver-Burk方程;Eadie-Hofstee方程;Hanes方程;直接
线性作图法。
21.酶活力测定基本步骤:(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,确定酶催化反应的温度、PH、底物浓度、激活剂浓度等反应条件;(3)在一定条件下,将一定量的酶液和底物溶液混合均匀,适时记下反应开始的时间;(4)反应到一定时间,取出适量的反应液,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。
22.终止酶反应的方法:沸水浴加热使酶失活;加入适宜的酶变性剂;加入酸或碱溶液改变
PH而使酶失活;低温终止反应。
23.酶活力单位定义:在特定条件下,每秒催化1mol底物转化为产物的酶量为1Kal。
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