生物技術復習題(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，從而對后繼的亞克隆及其他操作造成麻煩。 C. DNA 接頭連接法 ：優點： 一類人工合成的一頭具有某種限制酶粘性末端，另一頭為平末端的特殊的雙鏈寡核苷酸短片段。 當它的平末端與平末端的外源 DNA 片段連接后，便會使后者成為具有粘性末端的 新的 DNA 分子，而易于連接重組； 缺點 ：各個 DNA 接頭分子的粘性末端之間，會通過互補堿基間的配對作用，形成如同 DNA 銜接物一樣的二聚體分子，失去接頭的本來意義。 （ 克服的方法是將 5?末端的磷酸修飾移去，其結果為暴露出的 5‘OH所取代。如此一來，雖然兩個接頭分子粘性末端之間仍具有互補堿基配對的能力，但終因DNA連接酶無法在 5?OH和 3‘ –OH之間形成磷酸二酯鍵而不會產生出穩定的二聚體分子。 ） ？ ① 分離純化需改造的目的蛋白； ② 了解其一級結構及高級結構，了解其結構 功能關系； ③獲 取編碼該蛋白的基因序列； ④ 設計改造方案； ⑤ 對基因序列進行改造； ⑥ 將經過改造的基因序列重組入表達載體，進行表達；⑦分離純化表達產物，并對其功能進行檢測。 補充： 1． 限制酶： 凡能識別并切割雙螺旋 DNA 分子內特定核苷酸順序的酶統稱為限制酶。 2． 基因工程新技術 ：蛋白質工程，反義藥物， RNAi 技術，新生物技術疫苗。 ：①目的抗原基因的選擇和獲得（構建 cDNA 文庫， PCR 擴增，人工合成）；②選擇合適的表達載體；③對在表達載體上的基因序列進行測定。 ：① 隨機酶切成較大的 DNA 片段（ 10~30Kb，平均 20Kb)，對這些片段進行分離； ② 重組入適當載體（噬菌體）； ③ 轉化進宿主菌（ )，擴增，構建成基因文庫；④ 從基因組文庫中篩選出含有目的基因組的重組子。 技術： 是指在四種脫氧核苷三磷酸（ dNTP）存在下，以寡聚核苷酸為引物，以單鏈DNA 為模板，經 DNA 聚合酶催化，合成 DNA 互補鏈達到基因擴增目的的過程。 PCR 反應的必要條件 ：須知基因兩端的部分序列 PCR 反應中的幾個關鍵因素 ： Taq DNA 聚合酶 ； 引物的長度 ； 模板 。 ： 是人工構建的，含有λ DNA 的粘性 (cos)末端序列、質粒復制起始區及質粒一個抗藥性標記的、兼具質粒與λ噬菌體 DNA 載體雙重性質的特殊載體。 生物技術復習題 07437 9 酶工程 一、 專業符號及名詞解釋 1. NADPH 還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 2. DEAE 二乙氨乙基葡聚糖 3. DNP 二硝基苯酚 4. error prone PCR 易錯 PCR 5. DNA shuffling DNA 改組 6. IU 酶活力國際單位 7. Katal 酶活力單位 8. 酶工程 指通過化學方法、酶學方法和 DNA 重組技術改善自然酶的組成、結構和性質，以提高酶的催化效率、降低成本并在大規模工業化生產中進行應用的技術 9. 酶的活力單位 酶在最適條件下，單位時間內，酶催化底物的減少量或產物的生成量 （ IU：指在特定條件下， 1min 內生成 1μ mol 產物的酶量） 每毫克酶蛋白所含的酶活力單位數 酶的比活力 =酶活力單位數 /毫克酶蛋白 （ Immobilized enzyme） 通過物理和化學的方法將酶束縛在一定空間內且仍具有催化活性的酶 制劑 （ Immobilized cell） 指被限制或定位于特定空間位置的細胞，與固定化酶一起統稱為固定化生物催化劑。 固定化酶活力下降為原初活力一半時所經歷的連續操作時間稱為其操作半衰期，其長短顯示出固定化酶操作穩定性的高低 固定化反應過程中 載體結合蛋白質的能力稱為偶聯效率 偶聯效率（ %） =（加入的總酶蛋白量－上清液殘留總蛋白量） /加入的總酶蛋白量 100% 偶聯效率（ %） =（加入的總酶活力－上清液殘留總酶活力） /加入的總活力 100% 收率 偶聯反應后，固定化酶所顯示的活力與加入偶聯液中酶的總活力的比值 活力回收率（ %） =固定化酶總活力 /加入偶聯液總酶活力 100% 已被固定化的酶的活力與同樣蛋白質量的天然酶活力的比值 相對活力（ %） =固定化酶總活力 /（加入酶總活力－上清液中未偶聯酶總活力） 100% 以酶（游離酶或固定化酶）作為催化劑進行酶促反應所需的設備 在分子水平上對酶進行改造，即在體外將酶的側鏈基團通過人工方法與一些化學基團，特別是具有生物相容性的大分子進行共價連接，從而改變酶的酶學 性質的技術。 以固定化的 生物成分（如酶、蛋白質、 DNA、抗體、抗原）或微生物體本身（如細胞、微生物、組織等）為敏感材料，與適當的化學換能器相結合，用于快速檢測物理、化學、生物量的新型器件 生物技術復習題 07437 10 酶在非水相（也稱為非水介質）中也具有催化活性，可以在含有多種有機溶劑和微量水分的非水介質中發揮催化作用 抗體酶又稱催化抗體（ catalytic antibody），是一類具有抗體的高度特異性又具有酶的高效催化活性的蛋白質分子 能在極端環境中生長的微生物 叫做極端微生物。極端環境指普通微生物不能生存的環境，如高溫、低溫、低 PH、高 PH、高鹽、高輻射、含抗代謝物、有機溶劑、低營養、重金屬及有毒有害物等環境條件 二、 填空題 酶分子的 主鏈修 飾 、 酶分子的 側鏈基團修飾 、 酶分子的 化學交 聯修飾 、 酶分子的 大 分子修飾 、 酶分子的 親 和標記修飾 、 酶分子的 基 因修飾 和 與輔助因子相關的修飾 。 誘導法 、 引入法 、 拷貝法 和 抗體庫法 。 年國際生物化學聯合會酶學委員會根據反映類型 ，將酶類分為 氧化 還原酶 、 轉移酶 、 水解酶 、 裂合酶 、 異構酶 、和 連接酶 。 三、 問答題 ？什么是酶工程？ 酶具有以下特性： 酶是蛋白質； 酶的催化效率非常高 ； 酶具有高度的專一性； 酶的反應條件溫和（常溫、常壓） ； 酶的催化活性受到調節和控制。 酶工程 ：指通過化學方法、酶學方法和 DNA 重組技術改善自然酶的組成、結構和性質，以提高酶的催化效率、降低成本并在大規模工業化生產中進行應用的技術 ，試對各種方法進行綜合比較 ？ ① 吸附法 ： 分為物理吸附法及離子交換劑吸附法。 優點： 操作簡單，可選用帶不同電荷和不同形狀的載體，固定化過程可以與純化過程同時實現，酶失活后載體仍可再生。 缺點： 最適吸附酶量無規律遵循，對不同載體和不同酶的吸附條件不同，吸附量與酶活力不一定呈平行關系。酶與載體之間結合力不強，酶易于脫落，導致酶活力下降并污染產物。 ② 共價結合法 ： 酶分子的活性基團與載體表面活潑基團之間經化學反應形成共價鍵的連接法 常用基團： 氨基、羧基、酚基及咪唑基等 優點： 酶與載體結合牢固，操作穩定性良好。 缺點： 載體需活化，固定化操作復雜，反應 條件較劇烈，酶易失活并產生空間位阻效應。 ③ 交聯法 ： 采用雙功能或多功能試劑使酶分子內或分子間彼此連接成網絡結構而使酶固定化的技術。 本法又分為（ 1）交聯酶法、（ 2）酶與輔助蛋白交聯法、（ 3）吸附交聯法、（ 4）載體交聯法 ④ 包埋法 ： 分為凝膠包埋法及微囊化包埋法兩類 優點： 制備固定化酶的操作條件溫和，不改變酶的結構，操作時保護劑及穩定劑均不影響酶的包埋率，適用于多種酶、粗酶制劑、細胞器及細胞的固定化。 缺點： 固定化酶只適用于小分子底物及小分子產物的轉化反應，不適用于催化大分子底物或產物的反應。由于擴散阻力將導致 酶動力學行為改變而降低活力 生物技術復習題 07437 11 ？ 殘留法、水解法 ？ 構象效應、屏蔽效應（或稱位阻效應）、微環境效應（或稱分配效應）、擴散效應 ？ 分批測定法、連續測定法 ，固定化酶具有哪些優點？ （ 1）穩定性較天然酶高 （ 2）反應后，酶與底物易于分開，并可長期反復使用 （ 3）反應液中無殘留酶，產物易于純化，產品質量高 （ 4）可實現轉化反應連續化和自動化控制； （ 5）酶的利用效率高，產品成本低。 （ 6）轉化反 應基本無三廢排出，因此稱之為 ―無公害酶 ‖ ，固定化細胞具有哪些優點？ （ 1）無需進行酶的分離純化、減少起始投資； （ 2）細胞保持原初生命活動狀態，固定化過程酶回收率高； （ 3）細胞內酶較固定化酶穩定性更高； （ 4）細胞內輔因子可以自動再生； （ 5）細胞本身含多酶體系，可催化一系列反應； （ 6）抗污染能力強。 ? ① 競爭性抑制 ： 與底物結構類似的物質能在酶的活性部位與酶結合，使酶促反應速率下降 ② 非競爭性抑制： 抑制劑可在酶的活性部位以外與酶結合，其結合與底物沒有 競爭關系 ③ 反競爭性抑制 ： 抑制劑 I 僅與復合物 ES 作用生成底物 酶 抑制劑復合物 SEI ？ 從一個或多個已存在的親本出發，利用 TaqDNA 多聚酶不具有 3‘→ 5‘校對功能，并結合基因工程現有技術，在待進化的酶基因的 PCR 擴增反應中，配合適當條件，以很低的比率向目的基因中隨機引入突變，并構建突變庫。并憑借定向選擇（篩選）方法，獲得具有某些預期特征的進化酶，從而排除其它方向的突變體。 ，各自具有什么特點？ ① KS 型不可逆抑制劑： 具有與底物類似的結構，他們能與特 定的酶結合，它們的結構中還帶有一個活潑的化學基團，可以與酶分子中的必需基團起反應，使酶活力受到抑制 ② Kcat型不可逆抑制劑： 結構中潛在著一種化學活性基團，當酶把它們作為一種底物來結合并在這一酶促催化作用進行到一定階段以后，潛在的化學基團被活化，成為有活性的化學基團，并和酶蛋白活性中心發生共價結合，使酶失活 ，酶反應器可以分為哪幾類，各自具有什么特點？ ① 間歇式反應器： 先把酶和底物一次性裝入反應器，在適當溫度、 PH 下反應，經一定時間后將全部反應物取出 。此法靈活性大，適合小批量、多品種的生產，并且 由于充分攪拌，使反應罐內底物和產物濃度、 溫度 、 PH 處處相等且底物和產物濃度隨反應時間而變化 生物技術復習題 07437 12 ② 半連續式反應器： 將底物溶液緩慢加入反應器而非一次性加入 。 此法可以避免酶反應過程的底物抑制現象 ③ 連續式反應器： 一邊連續地將底物溶液加入反應器中，一邊連續地使反應液以相同流量排出反應器 。 此法便于自動控制、反應條件恒定、產品質量穩定，所以適用