【正文】 酶工程復(fù)習(xí)提綱第1章 緒論1. 酶及酶工程的概念。酶：是生物體內(nèi)一類(lèi)具有催化活性和特殊空間構(gòu)象的生物大分子物質(zhì)。酶工程：利用酶的催化作用，在一定的生物反應(yīng)器中，將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成所需產(chǎn)品的一門(mén)工程技術(shù)。(名詞解釋)2. 了解酶學(xué)的發(fā)展歷史，尤其是一些關(guān)鍵事件。1833年，Payen和Persoz發(fā)現(xiàn)了淀粉酶。1878年，Kuhne首次將酵母中進(jìn)行乙醇發(fā)酵的物質(zhì)稱為酶。給酶一個(gè)統(tǒng)一的名詞，叫Enzyme，這個(gè)詞來(lái)自希臘文，其意思“在酵母中”。1902年，Henri提出中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)。1913年，Michaelis and Menton推導(dǎo)出酶催化反應(yīng)的基本動(dòng)力學(xué)方程，米氏方程：V=VmS/（Km+S）。1926年，Summer分離純化得到脲酶結(jié)晶。人們開(kāi)始接受“酶是具有生物催化功能的蛋白質(zhì)”。Cech and Altman于1982和1983年發(fā)現(xiàn)具有催化活性的RNA即核酸類(lèi)酶，1989年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)已鑒定出5000多種酶，上千種酶已得到結(jié)晶，而且每年都有新酶被發(fā)現(xiàn)。3. 了解酶在醫(yī)藥、食品、輕工業(yè)方面的應(yīng)用。醫(yī)藥：（1）用酶進(jìn)行疾病的診斷：通過(guò)酶活力變化進(jìn)行疾病診斷，谷丙轉(zhuǎn)氨酶/谷草轉(zhuǎn)氨酶用于診斷肝病、心肌梗塞等，酶活力升高；葡萄糖氧化酶用于測(cè)定血糖含量，診斷糖尿病。（2）用酶進(jìn)行疾病的治療：來(lái)源于蛋清、細(xì)菌的溶菌酶用于治療各種細(xì)菌性和病毒性疾病；來(lái)源于動(dòng)物、蛇、細(xì)菌、酵母等的凝血酶用于治療各種出血病；來(lái)源于蚯蚓、尿液、微生物的纖溶酶用于溶血栓。（3）用酶制造各種藥物：來(lái)源于微生物的青霉素?；赣糜谥圃彀牒铣汕嗝顾睾皖^孢菌素；來(lái)源于動(dòng)物、植物、微生物的蛋白酶用于生產(chǎn)L氨基酸。食品：生產(chǎn)低聚果糖，原料為蔗糖，所需酶為果糖基轉(zhuǎn)移酶、蔗糖酶α（黑曲霉、擔(dān)子菌）；生產(chǎn)低聚異麥芽糖，原料為淀粉，所需酶為α淀粉酶、β淀粉酶、真菌α淀粉酶（米曲霉）、α葡萄糖苷酶（黑曲霉）、普魯蘭酶、糖化型α淀粉酶（枯草桿菌）。輕工業(yè)：用酶進(jìn)行原料處理；用酶生產(chǎn)各種輕工、化工產(chǎn)品；用酶增強(qiáng)產(chǎn)品的使用效果。第2章 酶學(xué)基礎(chǔ)1. 酶的化學(xué)本質(zhì)？酶與其他無(wú)機(jī)或者有機(jī)催化劑相比較，具有哪些催化特性？化學(xué)本質(zhì)：生物催化劑。催化特性：（1）高效率：比非催化高10^8—10^20倍；比非酶催化高10^7—10^13倍，酶催化反應(yīng)的效率之所以高，是由于酶催化反應(yīng)可以使反應(yīng)所需要的活化能顯著降低。（2）高度專一性：相對(duì)專一性、絕對(duì)專一性。相對(duì)專一性：鍵專一性：作用于具有相同化學(xué)鍵的一類(lèi)底物；基團(tuán)專一性：酶的作用底物含有某一相同的基因。絕對(duì)專一性：一種酶只能催化一種底物進(jìn)行一種反應(yīng)。（3）反應(yīng)條件溫和：一般在常溫、常壓、pH值近乎中性的條件下進(jìn)行。（4）酶催化是可調(diào)控的。2. 解釋酶作用專一性機(jī)制的學(xué)說(shuō)有哪些？其核心內(nèi)容？（填空）鎖鑰假說(shuō)：整個(gè)酶分子的天然構(gòu)象是具有剛性結(jié)構(gòu)的，酶表面具有特定的形狀。酶與底物的結(jié)合如同一把鑰匙對(duì)一把鎖一樣。誘導(dǎo)契合假說(shuō)：酶表面并沒(méi)有一種與底物互補(bǔ)的固定形狀，而只是由于底物的誘導(dǎo)才形成了互補(bǔ)性狀。當(dāng)?shù)孜锱c酶接近時(shí)，底物分子可以誘導(dǎo)酶活性中心構(gòu)象發(fā)生改變，使之成為能與底物分子密切結(jié)合的構(gòu)象。3. 解釋酶作用高效性的機(jī)制有哪些？（1）鄰近效應(yīng)與定向作用（2）電子張力作用：應(yīng)變效應(yīng)，底物分子的敏感鍵產(chǎn)生張力或變形（3）多元催化作用。酸堿催化：指通過(guò)向反應(yīng)物提供質(zhì)子或從反應(yīng)物奪取質(zhì)子而穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)、加速反應(yīng)的一類(lèi)催化機(jī)制。共價(jià)催化：某些酶分子能作為親核催化劑或親電催化劑分別放出或汲取電子而與底物分子形成不穩(wěn)定的共價(jià)中間絡(luò)合物，反應(yīng)活化能降低而加速反應(yīng)，稱為共價(jià)催化。（4）酶活性中心的低介電區(qū)：表面效應(yīng)，微環(huán)境效應(yīng)。4. 什么是酶的活性中心？活性中心的構(gòu)成？活性中心：是指酶分子中直接與底物結(jié)合并完成酶催化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)區(qū)域，該部位化學(xué)基團(tuán)集中，并構(gòu)成一定空間構(gòu)象?；钚灾行牡臉?gòu)成：結(jié)合中心：與底物結(jié)合的部位，決定酶的專一性；催化中心：促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部分，決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)。5. 酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念，酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系？酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成酶蛋白的氨基酸組成的一條長(zhǎng)肽鏈或多肽鏈。酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)是酶的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)，是催化功能的基礎(chǔ)。酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)：二級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈骨架相鄰區(qū)段借助氫鍵等沿軸向方向建立的規(guī)則折疊片與螺旋。是所有的酶必須具備的空間結(jié)構(gòu)，是維持酶活性部位所必需的構(gòu)象。酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)：三級(jí)結(jié)構(gòu)指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上肽鏈進(jìn)一步的折疊片與盤(pán)繞成二維空間結(jié)構(gòu)，多肽鏈中原來(lái)相距較遠(yuǎn)的序列可以集中到一個(gè)區(qū)域內(nèi)。酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)：在三級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，由幾個(gè)到十?dāng)?shù)個(gè)亞基(或單體)組成的寡聚酶或生物大分子稱為酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)。關(guān)系：具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的酶，其功能可分為兩類(lèi)：與催化作用有關(guān),與代謝調(diào)節(jié)有關(guān),酶蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)是酶具有催化功能的決定性部分，而高級(jí)結(jié)構(gòu)為酶催化功能所必需部分6. 什么是同工酶，舉例說(shuō)明？指能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白本身的分子結(jié)構(gòu)組成及理化性質(zhì)不同的一組酶。如：乳酸脫氫酶LDH，可裝配成HH3M、H2MHMM4五種四聚體。7. 根據(jù)酶催化反應(yīng)類(lèi)型和機(jī)制不同，酶的分類(lèi)？填空題（1）、氧化還原酶類(lèi)：催化氧化還原反應(yīng)（2)、轉(zhuǎn)移酶類(lèi)：催化分子基團(tuán)從一個(gè)分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子的反應(yīng)（3）、水解酶類(lèi)：催化加水分解的反應(yīng)（4）、裂合酶類(lèi)：雙鍵上去除或加入一個(gè)基團(tuán)的反應(yīng)（5）、異構(gòu)酶類(lèi)：催化分子間重排的有關(guān)反應(yīng)（6）、連接酶類(lèi)：催化將兩個(gè)分子連接在一起，并由ATP提供能量的反應(yīng)8. 酶活力及比活力？國(guó)際酶活力單位IU如何定義的？酶活力：在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的速度，可用時(shí)間單位內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。比活力：指在特定條件下，每毫克酶蛋白所具有的酶的活力單位數(shù)。國(guó)際酶活力單位IU：在最適的反應(yīng)條件（溫度25℃）下，每分鐘內(nèi)催化一微摩爾底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量定為一個(gè)酶活力單位，1IU=1μmol/min第3章 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1. 酶促反應(yīng)初速度的概念？在研究酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，為準(zhǔn)確的表示酶活力，一般都用初速度表示，即酶反應(yīng)初始階段，即底物轉(zhuǎn)化量＜5%時(shí)的反應(yīng)速度，也就是進(jìn)程曲線的直線部分。2. 中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)和過(guò)渡態(tài)理論？中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：酶的中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)是由Brown（1902）和Henri（1903）提出的。其學(xué)說(shuō)主要認(rèn)為酶的高效催化效率是由于酶首先與底物結(jié)合，生成不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物（又稱中心復(fù)合物central plex）。然后分解為反應(yīng)產(chǎn)物而釋放出酶。在酶促反應(yīng)中，酶首先和底物結(jié)合成不穩(wěn)定的中間配合物（ES），然后再生成產(chǎn)物（P），并釋放出酶。反應(yīng)式為S+E=ES→E+P，這里S代表底物，E代表酶，ES為中間產(chǎn)物，P為反應(yīng)的產(chǎn)物過(guò)渡態(tài)理論：過(guò)渡態(tài)理論即活化絡(luò)合物理論，（transition