蛋白质与酶工程试题

蛋白质与酶工程试题---生工2班1.名词解释（每题3分，共30分）1.蛋白质工程：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造，设计、构建并最终生产出性能比自然界存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。2.EnzymeEngineering（酶工程）：工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的地一门应用技术。3.固定化酶：固定化酶（immobilizedenzyme），是用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物。4.分子伴娘：是一类相互之间有关系的蛋白，它们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价的组装，并且不是组装完成的结构在发挥其正常的生物功能是的组成部分。5.凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。6.离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。7.酶的分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。即：在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团（物质），特别是具有生物相容性的物质，进行共价连接，从而改变酶的结构和性质。8.半抗原：具有抗原性，但只有与载体结合才能引起机体产生免疫反应的抗原物质。9.易错PCR(error-pronePCR)：通过改变PCR反应条件，使扩增的基因出现少量碱基错配，从而导致目的基因的随机突变。10.酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。二、填空题（共25分）1.通常酶的固定化方法有交联法、包埋法，吸附法、共价结合法2.Km值增加，其抑制剂属于竞争性抑制剂，Km不变，其抑制剂属于非竞争性抑制剂，Km减小，其抑制剂属于反竞争性抑制剂。3.细胞破碎的方法有机械破碎、物理破碎、化学破碎、酶解破碎。4.酶的分离方法有沉淀分离、离心分离、过滤与膜分离、层析分离、电泳分离、萃取分离。5.氨基转换修饰常用定点突变技术，可用于氨基酸序列和蛋白质结构修饰。6.优良的产酶微生物所具备的条件：（1）酶的产量高，发酵周期短（2）产酶稳定性高（3）容易培养和管理，不易变异退化（4）利于酶的分离纯化，最好是产生胞外酶的菌种（5）安全可靠无毒性等。三、简答题（共30分）1.目标蛋白质在大肠杆菌中的表达的优缺点：(10分）大肠杆菌表达体系优越性：1、对大肠杆菌的背景知识，特别是基因表达调控的分子机理有深刻的了解；2、是一种安全的基因工程实验体系，拥有各类适用的寄主菌株和不同类型的载体；3、许多克隆的真核基因都可以在大肠杆菌细胞中实现有效、高水平的表达；4、大肠杆菌培养方便、操作简单、成本低廉，易用于批量生产。大肠杆菌中表达体系的不足：1、真核基因，在结构上同原核基因之间存在着很大的差别。2、真核基因的转录信号同原核的不同。细菌的RNA聚合酶不能识别真核的启动子；外源基因可能含有具大肠杆菌转录终止信号功能的核苷酸序列。3、真核基因mRNA的分子结构同细菌的有所差异，影响真核基因mRNA稳定性。4、许多真核基因的蛋白质产物，都要经过转译后的加工修饰（正确折叠和组装），而大多数的这类修饰作用在细菌细胞中并不存在；5、细菌的蛋白酶，能够识别外来的真核基因所表达的蛋白质分子，并把它们降解掉。2.酶修饰后的性质变化（6分）热稳定性：热稳定性有较大的提高。抗原性：比较公认的是PEG和人血清白蛋白在消除酶的抗原性上效果比较明显。各类失活因子的抵抗力：修饰酶对蛋白酶、抑制剂均有一定的抵抗能力，从而提高其稳定性。半衰期：一般在体内的半衰期得到有效延长。由于酶分子经修饰后，增强对热、蛋白酶、抑制剂等的稳定性，从而延长了在体内的半衰期。最适pH：大部分酶经化学修饰后，酶的最适pH发生了变化。修饰酶最适pH更接近于生理环境。3.固定化酶的优缺点（8分）固定化酶的优点1.极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶液中没有酶残留，简化了提纯工艺。2.可以在较长时间内反复使用，有利于工艺的连续化、管道化。3.酶反应过程可以严格控制，有利于工艺自动化和微电脑化。4.在绝大多数情况下提高了酶的稳定性。5.酶的使用效率提高，产物得率提高，产品质量有保障，成本低。固定化酶的缺点1.酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本，使工厂开始投资大。2.比较适应水溶性底物和小分子底物。3.与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分离后才能固定化。4.DNA改组步骤：（6分）（1）目的DNA片段的获得；（2）目的基因的随机片段化，即将目的基因（可以是单个基因或一组相关基因）酶切成随机片段，这些随机片段集合包含了来自不同的同源序列的寡核苷酸，这些寡核苷酸具有不同的3’末端；（3）无引物PCR，具有互补3’末端的寡核苷酸互为引物，各为模板，通过不断的PCR循环，在不同模板上随机互补进一步延伸；（4）有引物PCR，以上轮无引物PCR的产物为模板，加入基因两端序列为引物，经过多轮PCR得到重排产物的集合为突变文库；（5）克隆、筛选、分析及多轮筛选，即进一步对突变文库进行筛选，选择改良的突变体组成下一轮改组的模板，重复上述步骤进行多次重排和筛选，最终获得性状比较理想的突变体。四、论述题（共15分）1.举例说明酶在我们生活中的作用。比如食品、医学、工业等等。（15分）答：1.酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程：执行具体的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血酶等清除有害物质,起保卫作用-过氧化物酶，朝氧化物岐化酶等协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换,传递与放大作用,调节生理功能-蛋白激酶催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与代谢途径-葡萄糖、氨基酸、核酸代谢2.酶是生物学有力的研究工具：基因工程工具酶基因组学蛋白组学3.酶和工农业生产与医学实践有着密切的关系：工业用酶：淀粉糖业农业用酶：饲料医疗用酶：蛋白酶检测试剂抗病毒等新药物开发4.酶在医药方面的应用：用酶进行疾病的诊断用酶进行疾病的治疗用酶制造各种药物5.酶在药物制造方面的应用：青霉素酰化酶与抗生素改造6.酶在食品方面的应用：淀粉酶糖化酶7.酶在轻工、化工方面的应用：用酶进行原料处理用酶生产各种轻工、化工产品用酶增强产品的使用效果。8.酶在环境保护中的应用：环境监测废水处理过氧化物酶多酚氧化酶可降解材料开发9.酶在生物技术方面的应用：除去细胞壁大分子切割大分子连接