酶工程名词解释

清疚 2024-03-22 14:05 51阅读 0赞

名词解释

第一章 酶学与酶工程

酶：生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。

酶工程：是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质 。

单体酶（monomeric enzyme）：由一条多肽链组成，如溶菌酶；由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。

寡聚酶（oligomeric enzyme）：由两个或两个以上的亚基组成的酶。

多酶复合体（multienzyme complex）：由几种酶非共价键彼此嵌合而成。

催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。

酶活力(酶活性)：指酶催化一定化学反应的能力。

酶活力的大小：一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度，

酶反应速度：单位时间内底物的减少量或产物的增加量。

酶的活力单位（U，activity unit）：酶活力的大小及酶含量的多少。

酶单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。

Katal（Kat）单位：一个katal单位是指在最适反应条件下，1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。

酶的比活力（specific activity）：代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。对同一种酶比活力愈大，纯度愈高。

酶的转换数：以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。

酶动力学：是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。

抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。

不可逆抑制作用：抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。

可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。

第二章 酶的发酵生产

酶的生物合成：生物体在一定的条件下都能产生多种多样的酶。酶在生物体内产生的过程，称为~。

酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞的生命活动，产生人们所需要的酶的过程，称为酶的发酵生产——是现在酶生产的主要方法。

固体发酵法（麸曲培养法）：以麸皮和米糠为主要原料，添加谷糠、豆饼，无机盐和适量水分，制成固体或半固体状态，经灭菌、冷却后，供微生物生长和产酶用。

液体表面发酵法：将已灭菌的液体培养基接种后，装入可密闭的发酵箱内的浅盘中，液体厚约1~2cm，然后向盘架间通入无菌空气，维持一定的温度进行发酵。

液体深层发酵法：采用液体培养基，置于发酵罐中，经灭菌、冷却后接入产酶细胞，在一定条件下进行发酵。

保藏：性能优良的产酶细胞选育出来后，必须尽可能保持其生长和产酶特性不变异，不死亡，不被杂菌污染等。

细胞活化：保藏细胞在使用前必须接种于新鲜的斜面培养基上，在一定的条件下进行培养，以恢复细胞的生命活动能力，这叫做~。

扩大培养：为了保证发酵时有足够数量的优质细胞，活化了的细胞要经过一级至数级的扩大培养。用于细胞扩大培养的培养基称为种子培养基（氮源丰富，碳源相对少）。

碳氮比(C／N)：指培养基中碳元素(C)的总量与氮元素(N)总量之比。有时也采用培养基中碳源总量和氮源总量之比来表示碳氮比。

产酶促进剂：可以促进产酶、但是作用机理未阐明的物质。

酶发酵动力学：研究在发酵过程中细胞生长速度、产物生成速度以及环境因素对这些速度的影响。

外植体：从植株取出，经过预处理后，用于植物组织和细胞培养的植物组织片段或小块。

愈伤组织：一种能迅速增殖的无特定结构和功能的薄壁细胞团。

**第三章** 酶的分离纯化

机械破碎：**通过机械运动产生的剪切力，使组织、细胞破碎。**

研磨法原理：珠磨机的破碎室内填充玻璃或氧化锆微球。在搅拌桨的高速搅拌下微球高速运动，微球和细胞之间发生冲击和研磨，使悬浮液中的细胞受到研磨剪切和撞击而破碎。

匀浆法原理：细胞悬浮液在高压作用下从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞在受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境，在撞击力和剪切力等的综合作用下破碎。

物理破碎：**通过各种物理因素的作用，使组织、细胞的外层结构破坏。**

超声波破碎法原理：在超声波作用下液体发生空穴作用，空穴的形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力，从而使细胞破碎。

化学破碎：**各种化学试剂对细胞膜的作用使细胞破碎**

酶促破碎：**通过细胞本身的酶系或外加酶制剂的催化作用，使细胞外层结构受到破坏**

在一定的温度和pH值条件下（β为常数），通过改变离子强度使不同的酶或蛋白质分离的方法称为**Ks分段盐析**；

在一定的盐和离子强度的条件下（Ks*I*为常数），通过改变温度和pH值，使不同的酶或蛋白质分离的方法，称为**β分段盐析**。

离心分离：借助于离心机旋转所产生的离心力，使不同大小、不同密度的物质分离的技术。

过滤：在压力(或真空)的情况下将悬浮液通过过滤介质使达到固—液分离的目的。

（1）滤浆（料浆）— 悬浮液

（2）过滤介质 — 多孔物质

（3 ）滤饼（滤渣）— 被截留的固体物质

（4）滤液（母液）— 通过过滤介质的液体

**层析分离：固定相：一个相为固定的；流动相：流过此固定相，并使各组分以不同速度移动。利用混合物中各组分的物理化学性质的差别，使各组分以不同程度分布在两个相中，**

**电泳：带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程称为电泳**

**萃取：利用物质在两相中的溶解度不同而使其分离。**

超临界萃取：利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而分离。

反胶束萃取：利用反胶束将酶从混合液中萃取出来。

真空干燥：可密闭的干燥器与真空装置相连，一边抽真空一边加热，使酶在较低的温度下蒸发干燥。

冷冻干燥：先将浓酶液降温到冰点以下，使之冻结成固态，然后在低温下抽真空，使冰直接升华为气体，使酶干燥。

喷雾干燥：将酶液通过喷雾装置喷成直径为几十微米的雾滴，分散于热气流之中，水分迅速蒸发而使酶成为粉末状。

气流干燥：常压下利用热空气流直接与固体或半固体状态的制品接触，水分蒸发而得到干燥制品。

吸附干燥：在密闭的容器中用干燥剂吸收溶剂，使制品干燥。

结晶：溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。

**第四章 固定化酶与固定化细胞**

**固定化酶：通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上（或在一定的空间内），但能使酶充分发挥催化作用，**并能反复、连续使用的酶。

**吸附法：通过载体表面和酶分子表面之间的氢键、疏水键和π-电子亲和力等物理作用力，将酶固定于不溶性载体的方法。**

**包埋法：将酶或含酶菌体包埋于各种多孔载体中，使酶固定化。**

**胶格包埋(gel(latlic)emtrapment)或称凝胶包埋：将酶或含酶菌体包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶。**

微囊型包埋(microencapsulation)：**将酶包埋于由各种高分子聚合物（直径几十微米～几百微米，厚25nm的半透膜）制成的小球内。**

**界面沉淀法：利用高聚物在水相和有机相的界面上溶解度降低而凝聚，易形成皮膜而将酶包埋。**

界面聚合法：利用油水界面上发生聚合反应形成聚合体而将酶包埋。

**结合法：载体与酶通过共价键或离子键结合的固定化方法。**

离子键结合法：通过离子键使酶与载体结合的固定化方法。

共价键结合法(共价偶联法)：通过共价键将酶的活性非必需侧链基团和载体的功能基团进行偶联以制备固定化酶的方法。

**交联法：利用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间，或酶分子与惰性蛋白间进行交联反应，以共价键制备固定化酶。**

酶活（IU)：在特定条件下，每一分钟催化一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活单位。

酶比活（游离）：每毫克酶蛋白或酶RNA（DNA)所具有的酶活力单位

固定化酶的比活：每克干固定化酶所具有的酶活力单位。或：单位面积（cm2）的酶活力单位。

操作半衰期：衡量稳定性的指标。连续测活条件下固定化酶活力下降为最初活力一半所需要的时间（t1/2）

相对酶活力：具有相同酶蛋白（或RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。

辅助因子：一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子，包括：

（1）辅酶：与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机化合物，通过透析方法即可除去：FAD、NAD、焦磷酸硫胺素、四氢叶酸。

（2）辅基：与酶蛋白结合相当紧密，不能通过透析除去：脱氧腺苷、磷酸吡哆醛等

细胞固定化：通过各种方法，将细胞与水不溶性载体结合，将细胞限制或定位于特定空间位置的方法。

固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞。

固定化的细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。

固定化死细胞：固定化之前或之后细胞经过物理或化学方法的处理，如加热、匀浆、干燥、冷冻等，目的在于增加细胞膜的渗透性或抑制副反应，适于单酶催化的反应。

固定化静止细胞和饥饿细胞：在固定化后细胞是活的，但由于采用了控制措施，细胞不生长繁殖，处于休眠状态或饥饿状态。

固定化增殖细胞或生长细胞：将活细胞固定在载体上并使其在连续反应中保持旺盛的生长，繁殖能力。

**去自溶酶法：细胞所具有的酶系已是一种固相酶，因此用加热、冷冻等物理手段处理细胞，使细胞的自溶酶系失活，防止目的酶被水解，得到的细胞实体为固相细胞。**

**絮凝法：向待固定的细胞液中加入絮凝剂，使细胞凝聚，过滤，收集絮凝细胞，装柱，即为固相细胞。**

原生质体的固定化：**将原生质体用多孔凝胶包埋。**

**第五章 酶反应器**

酶反应器：用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。酶反应器为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使酶催化底物最大限度地转化成产物。

分批搅拌罐反应器：底物与酶一次性投入反应器内，产物一次性取出；反应完成后，酶回收，转入下一批反应。

连续搅拌罐反应器：向反应器投入固定化酶和底物溶液，不断搅拌，反应达到平衡之后，再以恒定的流速连续流入底物溶液，同时，以相同流速输出反应液（含产物）。

**固定床反应器：将固定化酶填充于反应器内，制成稳定的柱床，然后通入底物溶液，反应器内的流体的流动形态为平推流形。在一定的反应条件下实现酶催化反应，以一定的流速，收集输出的转化液。**

**流化床反应器：底物溶液以足够大的流速，从反应器底部向上通过固定化酶柱床时，便能使固定化酶颗粒始终处于流化状态。**

**鼓泡式反应器：利用从反应器底部通入气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合作用的反应器。**

**膜反应器：将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起的反应器，同时完成反应和分离。**

**喷射式反应器：利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合，进行高温短时催化反应的一种反应器。**

**第六章 酶的分子修饰**

**酶分子修饰：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。即：在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学物质，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。**

**酶的金属离子置换修饰：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。**

**大分子结合修饰：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生精细的改变，从而改变酶的特性与功能。**

**非共价修饰：添加物通过氢键固定在酶分子表面或有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。**

**共价修饰：用可溶性大分子通过共价键连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层。**

**侧链基团修饰：采用一定的方法使酶蛋白的侧链基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能。**

**氨基修饰：采用某些化合物使酶分子侧链上的氨基发生改变，从而改变酶蛋白的空间构象。**

**氨基修饰剂：能使酶分子侧链上的氨基发生改变的化合物。**

**羧基修饰：采用各种羧基修饰剂与酶蛋白侧链的羧基进行酯化、酰基化等反应，使蛋白质的空间构象发生改变。**

**巯基修饰：采用巯基修饰剂与酶蛋白侧链上的巯基结合，使巯基发生改变，从而改变酶的空间构象、特性和功能。**

**胍基修饰：采用二羰基化合物与胍基反应生成稳定的杂环，从而改变酶分子的空间构象。**

**酚基修饰：通过修饰剂的作用使酶分子上的酚基发生改变，从而改变酶蛋白的空间构象和特性。**

**咪唑基修饰：通过修饰剂与咪唑基反应，使酶分子中的组氨酸残基发生改变，从而改变酶分子的构象和特性。**

**吲哚基修饰：通过改变酶分子上的吲哚基而使酶分子的构象和特性发生改变。**

**肽链有限水解修饰(酶蛋白主链修饰)：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改变的方法。**

**氨基酸置换修饰：将肽链上的一个氨基酸残基换成另一个氨基酸残基，则会引起酶蛋白的化学结构和空间构象的改变，从而改变酶的某些特性和功能。**

**酶分子的物理修饰：通过物理修饰，了解不同物理条件下特别是极端条件下（高温、高压、高盐、极端pH值）由于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能的变化。**

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