华中师范大学酶工程作业

1.天然酶一般总是处于最佳构象状态吗？举例说明。 答：不一定。 A.天然酶的活性维持存在缺陷；（如：异体蛋白的抗原性、易受蛋白酶水解、抑制剂抑制、活性半衰期短）。 B.天然酶的使用性能存在缺陷；（如：酶蛋白抗酸、碱、有机溶剂变性及抗热失活能力差，容易受产物抑制）。 C.天然酶的应用存在潜力。（如：通过酶的分子改造可提高酶的稳定性、解除酶的抗原性、改变酶学性质(最适pH、最适温度、Km值、催化活性和专一性等)、扩大酶的应用范围）。 举例：胰蛋白酶酶原，用肠激酶或胰蛋白酶进行修饰，切除一个六肽，从而显示胰蛋白酶的催化功能。天冬氨酸酶经过胰蛋白酶修饰，从C末端切除10多个氨基酸残基的肽段，可以使天冬氨酸酶的活力提高5.5倍。这说明天然酶并不总是处于最佳构象状态。 2.对酶分子主链进行切断修饰之后，可能会出现哪些情况？ 答： A.主链切断后，酶活性中心遭到破坏、酶失活。 B.主链切断后，仍可保持酶活性中心的构象，酶的催化功能可以保持不变或损失不多，同时酶的抗原性降低或消失。 C.主链切断后，酶的活性中心形成，酶蛋白显示其催化功能或酶活力的提高。 3.酶分子侧链基团一般包括哪些基团，侧链基团修饰的目的意义？ 答：主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、酚基、咪唑基、吲哚基等。 侧链基团修饰的目的意义： A.增强稳定性 B.提高酶活性 C.降低还原性 D.引起酶催化活性、功能的改变 E.获得自然界原来不存在的新酶种 F.可用于研究酶分子的结构和功能 G.可用于研究各种基团在酶分子中的作用及其对酶的结构、特性和功能的影响，并可以用于研究酶的活性中心中的必需基团。 H.可用于测定某一种基团在酶分子中的数量。 4.何谓分子结合修饰，有哪些方面的作用？ 答：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，从而改变酶的特性和功能的方法称为大分子结合修饰。 作用： （1）提高酶活力： 水溶性大分子通过共价键与酶分子结合后，可使酶的空间结构发生某些改变，使酶的活性中心更有利于和底物结合，并形成准确的催化部位，从而使酶活力得以提高。    2.1 延长酶的半衰期 （2）增加酶的稳定性 2.2 提高酶的热稳定性及抗酸碱和抗氧化能力 （3）降低或消除抗原性： 抗体与抗原之间的特异结合是由于它们之间特定的分子结构所引起，若抗体或抗原的特定结构改变，它们之间就不再特异地结合，故采用酶分子修饰后，可使酶的结构发生改变，就可降低甚至消除其抗原性。 5.何谓分子内交联修饰，有哪些方面的作用？ 答：含有双功能基团的化合物（又称为双功能试剂）如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等，可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。 作用：增加酶的稳定性。 6.何谓氨基酸置换修饰，有哪些方面的作用？ 答：将酶分子肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸的修饰方法，称为氨基酸置换修饰。 作用： A.通过修饰可以提高酶活力 B.通过修饰可以增强没稳定性 C.通过修饰可以使酶专一性发生改变 7.酶分子的物理修饰有什么特点，有什么用途？ 答：通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶分子的物理修饰。 特点：不改变酶的组成单位及其基团，酶分子中的共价键不发生改变。只是在物理因素的作用下，副键发生某些变化和重排，使没分子的空间构象发生某些改变。 用途举例： A.羧肽酶γ经高压处理，底物专一性发生改变。其水解能力降低，而有利于催化多肽的合成反应。天冬氨酸酶经高压处理一定时间后，可以催化D—Asp的氨解反应。 B.胰蛋白酶用盐酸胍处理，破坏蛋白质的副键，肽链充分伸展，原有的空间构象被破坏。然后，透析除去变性剂，再在不同的温度条件下，使酶重新构建新的空间构象。结果表明，在20℃条件下，重新构建的胰蛋白酶与天然胰蛋白酶的稳定性基本相同；而在50℃条件下重新构建的酶，稳定性比天然酶提高5倍。 8.何谓金属离子置换修饰？方法步骤？主要的应用？ 答：把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰。 a. 酶的分离纯化：首先将欲进行修饰的酶经过分离纯化，除去杂质，获得具有一定纯度的酶液。 b. 除去原有的金属离子：在经过纯化的酶液中加入一定量的金属螯合剂，如乙二胺四乙酸（EDTA）等，使酶分子中的金属离子与EDTA等形成螯合物。通过透析、超滤、分子筛层析等方法，将EDTA-金属螯合物从酶液中除去。此时，酶往往成为无活性状态。 c. 加入置换离子：于去离子的酶液中加入一定量的另一种金属离子，酶蛋白与新加入的金属离子结合，除去多余的置换离子，就可以得到经过金属离子置换后的酶。 应用举例： A.一般天然α淀粉酶是杂离子型的，其中大部分含有钙离子，有些则含有镁离子、锌离子或其它金属离子。如将其它离子都换成钙离子，成为钙型α淀粉酶，研究表明：结晶钙型α淀粉酶比天然杂离子型α淀粉酶的稳定性提高3倍以上。在α淀粉酶的发酵生产、保存和应用过程中添加一定量的钙离子，有利于提高和稳定α淀粉酶的活力。 B.Zn型蛋白酶的Zn2+被Ca2+置换，所得的钙型蛋白酶活性提高20％-30％，若制成结晶，酶活可提高2-3倍。 9.何谓“多酶融合体？” 答：许多真核生物的多酶体系是多功能蛋白，不同的酶以共价键连在一起，称为单一的肽连，称为多酶融合体。 10.酶分子的主链修饰包括哪几个方面的?何为酶分子的主链剪接修饰? 答： 酶分子的主链修饰包括以下三个方面： ①主链的切断修饰 ②主链连接修饰——“多酶融合体” ③主链剪接修饰 利用酶分子主链的切断和连接，使酶分子的化学结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的特性和功能的方法称为酶分子的主链剪接修饰。