1. 酶生物合成模式有哪些，掌握酶發酵動力學對酶發酵生產的工藝控制的意義
生物酶是由活細胞產生的具有催化作用的有機物，大部分為蛋白質，也有極少部分為RNA。
中文名：生物酶
定義：活細胞產生具有催化作用的有機物
包含：大部分為蛋白質，極少部分為RNA
生產時間：20世紀80年代
種類：果膠酶、脂肪酶等
應用：石油、食品、造紙行業、空氣治理
作用場所：細胞內、外或生物體外均可
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簡介
過氧化氫酶
酶的生產和應用，在國內外已具有80多年歷史，進入20世紀80年代，生物工程作為一門新興高新術在我國得到了迅速發展，(.斯.諾.美-走在生物醫學的最前沿A11）酶的製造和應用領域逐漸擴大，酶在紡織工業中的應用也日臻成熟，由過去主要用於棉織物的退漿和蠶絲的脫膠，至現在在紡織染整的各領域的廣泛應用，體現了生物酶在染整工業中的優越性。現在酶處理工藝已被公認為是一種符合環保要求的綠色生產工藝，它不僅使紡織品的服用性能得到改善和提高，又因無毒無害，用量少，可生物降解廢水，無污染而有利於生態環保的保護。同時，生物酶也應用於治理室內裝修污染領域，通過吞噬、分解，來消除室內裝修產生異味、甲醛等污染。
結構特性
生物酶是具有催化功能的蛋白質。像其他蛋白質一樣，
生物酶解堵劑作用原理示意圖
酶分子由氨基酸長鏈組成。其中一部分鏈成螺旋狀，一部分成折疊的薄片結構，而這兩部分由不折疊的氨基酸鏈連接起來，而使整個酶分子成為特定的三維結構。生物酶是從生物體中產生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下：高效性：用酶作催化劑，酶的催化效率是一般無機催化劑的10^7~10^13倍。
專一性：一種酶只能催化一類物質的化學反應，即酶是僅能促進特定化合物、特定化學鍵、特定化學變化的催化劑。
低反應條件：酶催化反應不象一般催化劑需要高溫、高壓、強酸、強鹼等劇烈條件，而可在較溫和的常溫、常壓下進行，另外，一些特殊的酶在特定條件下催化效率達最大值，如胃蛋白酶在胃液酸性條件下發生作用。
易變性失活：在受到紫外線、熱、射線、表面活性劑、金屬鹽、強酸、強鹼及其它化學試劑如氧化劑、還原劑等因素影響時，酶蛋白的二級、三級結構有所改變。所以在大生產時，如有條件酶還可以回收利用。
可降低生化反應的反應活化能：酶作為一種催化劑，能提高化學反應的速率，主要原因是降低了反應的活化能，使反應更易進行。而且酶在反應前後理論上是不被消耗的，所以還可回收利用。
作用機理
酶蛋白與其它蛋白質的不同之處在於酶都具有活性中心。酶可分為四級結構：一級結構是氨基酸的排列順序；二級結構是肽鏈的平面空間構象；三級結構是肽鏈的立體空間構象；四級結構是肽鏈以非共價鍵相互結合成為完整的蛋白質分子。真正起決定作用的是酶的一級結構，它的改變將改變酶的性質(失活或變性)。酶的作用機理比較被認同的是Koshland的「誘導契合」學說，其主要內容是：當底物結合到酶的活性部位時，酶的構象有一個改變。催化基團的正確定向對於催化作用是必要的。底物誘導酶蛋白構象的變化，導致催化基團的正確定位與底物結合到酶的活性部位上去，重金屬離子會與活性部位結合使酶失活。
分類
作為大的分類，酶類分為「分解系酶」和「合成系酶」。比如說，將蛋白質分解成能被吸吸收(那樣)大小的氨基酸，通過分解系的酶和吸收後的氨基酸來合成自身身體所必需的蛋白質，這些都是根據酶來進行的。但是，為了區分生體內和生體外被使用的酶，稱在生體組織內被使用的酶為「代謝酶」，稱在腸胃內等生體組織外被使用的酶為「消化酶」，也可以說是為了方便起見。在生物化學上，分為酸化還原酶、轉移酶、加水分解酶、脫離酶、異性化酶和合成酶等六大類。1
種類
生物酶技術應用於染整加工主要有兩個方面：(1)天然纖維織物的前處理加工，用生物酶去除纖維或織物上的雜質，為後續染整加工創造條件。(2)織物的後整理加工，用生物酶去除纖維表面的絨毛，或使纖維減量，以改善織物的外觀、手感和風格。目前應用的生物酶主要有以下幾種。
果膠酶
1果膠酶
果膠酶主要是由果膠裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶和果膠酯酶組成。果膠物質是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果膠酶作用於果膠物質時，果膠裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果膠酸鹽裂解酶直接作用於果膠聚合物分子鏈內部的配糖鍵上，而果膠酯酶則使聚半糖醛酸酯水解，為聚半乳糖醛酸酶和果膠酸鹽裂解酶創造更多的位置。
脂肪酶
2脂肪酶
脂肪酶能將脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸進一步進行B一氧化，每次脫下一個C2物，生成乙醯COA(N—環己基辛基胺)，進入TCA(三羧酸)環徹底氧化或進入乙醛酸環合成糖類。
脂肪酶（EC3.2.2.3，甘油酯水解酶）是分解天然油脂的酶，其在紡織加工中主要用於絹紡原料脫脂處理；同時，只沒在羊毛洗毛中是較好的助洗劑，能去除羊毛附生雜質、脂蠟，使羊毛獲得可紡性；對棉織物進行精煉處理，能有效的去除棉的脂蠟；對滌綸進行處理，
2. 酶分子活力調控的主要類型有哪些調控機理的實質又是什麼
酶分子活力調控的主要類型有哪些
酶活力受到調節和控制是區別於一般催化劑的重要特徵。細胞內酶的調節和控制有多種方式，主要有：
(1)調節酶的濃度
酶濃度的調節主要有兩種方式，一種是誘導或抑制劑的合成；一種是調節酶的降解。
(2)通過激素調節酶的活性
激素通過與細胞膜或細胞內受體相結合而引起一系列生物學效應，以此來調節酶活性。
(3)反饋抑制調節酶活性
許多小分子物質的合成是由一連串的反應組成的，催化此物質生成的第一步的酶，往往被它們的終端產物抑制。這種抑制叫反饋抑制(feedbackinhibition)。例如由蘇氨酸生物合成為異亮氨酸，要經過5步，反應第一步有蘇氨酸脫氨酶(threoninedeaminase)催化，當終產物異亮氨酸濃度達到足夠水平時，該酶就被抑制，異亮氨酸結合到酶的一個調節部位上，通過可逆的別夠作用對酶產生抑制。當異亮氨酸的濃度下降到一定程度，蘇氨酸脫氨酶又重新表現活性，從而又重新合成異亮氨酸。
(4)抑制劑和激活劑對酶活性的調節
酶受大分子抑制劑或小分子物質抑制，從而影響酶的活性。例如大分子物質胰蛋白酶抑制劑，可以抑制胰蛋白酶的活性。小分子的抑制劑如一些反應產物，像1，3-二磷酸甘油酸變位酶的活性受到它的產物2，3-二磷酸甘油酸的抑制，從而對這一反應進行調節。
此外某些無機離子可對一些酶產生抑制，對另外一些酶產生激活，從而對酶活性起調節作用。酶活性也可受到大分子物質的調節，例如抗血友病因子可增強絲氨酸蛋白酶的活性，因此它可明顯地促進血液凝固過程。
(5)其他調節方式
通過別夠調控、酶原的激活、酶的可逆共價修飾和同工酶來調節酶活性。
3. DNA生物合成過程中用到那些酶和調控序列
DNA的合成是以4種脫氧核苷三磷酸為反應底物，在DNA聚合酶的催化下，使脫氧核苷酸之間形成3'，5'-磷酸二酯鍵，生成脫氧核苷酸長鏈，同時生成焦磷酸。實際上，DNA合成的反應是很復雜的，催化反應的酶和蛋白質因子也有多種，現將參與復制主要的酶和蛋白質因子介紹如下：
(1)DNA聚合酶：①原核細胞：以大腸桿菌為例，已發現DNA聚合酶Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ，都是多功能酶，既有5'→3'聚合酶活性，又有3'→5'外切酶活性，DNA聚合酶Ⅰ還有5'→3'外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修復DNA的損傷，在復制中還能切除RNA引物並填補留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是損傷修復。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的復制酶。新近研究發現的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ，它們涉及DNA的錯誤傾向修復。
②真核細胞：DNA聚合酶α，β，γ，δ和ε，其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新鏈的復製作用；β和ε參與DNA的損傷修復，γ負責線粒體DNA的復制。
(2)引物合成酶和引發體：引物合成酶又稱引發酶，催化RNA引物的合成，該酶作用時需與另外的蛋白結合形成引發體才具有催化活性。
(3)DNA連接酶：催化雙鏈DNA一條鏈上切口處相鄰5'-磷酸基和3'-羥基生成磷酸二酯鍵的酶。連接酶作用的過程中，在原核細胞中以NAD+提供能量，在真核細胞中以ATP提供能量。
(4)DNA解螺旋酶：催化：DNA雙螺旋解鏈的酶。
(5)DNA單鏈結合蛋白(SSB)：與DNA分開的單鏈結合，起穩定DNA的單鏈、阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解的作用。
(6)拓撲異構酶Ⅰ：消除DNA的負超螺旋，改變DNA的超螺旋數。
(7)拓撲異構酶Ⅱ：引入負超螺旋，消除復制叉前進帶來的扭曲張力。
DNA復制的基本規律總結如下：
①復制過程是半保留的；
②細菌或病毒DNA的復制通常是由特定的復制起始位點開始，真核細胞染色體DNA復制則可以在多個不同部位起始；
③復制可以是單向的或是雙向的，以雙向較為常見，兩個方向復制的速度不一定相同；
④兩條DNA鏈合成的方向均是從5'向3'方向進行的；
⑤復制是半不連續的，即其中一條前導鏈的合成是相對連續的，而滯後鏈的合成則是不連續的；
⑥滯後鏈中各短片段在開始復制時，先形成短片段RNA作為DNA合成的引物，這一RNA片段以後被切除，並由DNA聚合酶Ⅰ催化填補餘下的空隙，再由DNA連接酶連接各片段成完整的鏈。
⑦復制的終止是在終止區，由兩個向前移動的復制叉相遇而停止的。
原核細胞DNA的復制只能從一個特定位點開始，在另一個特定位點終止，這種能夠獨立進行復制的單位稱為復制子。其DNA復制過程可概括如下：
①首先由拓撲異構酶解除DNA的超螺旋結構，接著在解鏈酶作用下DNA雙鏈局部解鏈，單鏈結合蛋白立即與其結合，防止再形成雙鏈；
②在復制起點上組裝引發體，其中的引發酶合成RNA引物；
③以親代單鏈DNA為模板，DNA聚合酶Ⅲ在引物3'端按鹼基互補的原則催化合成新的DNA鏈；
④在復制叉上，一條鏈自起點開始以5'→3'的方向連續合成，稱為前導鏈，另一條鏈則首先按5'→3'的方向合成若乾片段(岡崎片段)，再由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物並填補空隙，後由DNA連接酶把這些片段連接成完整的鏈，因此稱為滯後鏈，此種方式被稱為半不連續復制。
⑤復制的終止是在終止區，由兩個向前移動的復制叉相遇而停止。Tus-ter復合物阻擋復制叉的前行。由拓撲異構酶Ⅳ(屬於拓撲異構酶Ⅱ的一種)作用，使復制叉解體，釋放出子鏈DNA。
4. 乙烯生物合成過程受哪些因素的調控
①乙烯生物合成中兩個關鍵酶為ACC合成酶和ACC氧化酶。
②ACC合成酶活性調節中促進的因素有：乙烯(白我催化)逆境(澇、旱、機械傷害等)缺O2、IAA和Ca2+。抑制因素有：AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸)AOA和乙烯。
③ACC氧化酶的促進因子有：成熟Fe和氧氣；抑制因素有：解聯劑(DNP)Co2+和沒食子酸丙酯。
④丙二醯基轉移酶催化ACC與丙二醯CoA結合形成丙二醯基ACC(MACC)為無活性的末端產物且為不可逆反應是乙烯自我抑制的原因之一。
5. 生物體內的酶促反應是如何受到調控的
生物體內的酶促反應受多種因素的調節和控制。主要是PH值、溫度、激活劑和抑制劑四大類。
在生物體內，溫度因素的影響主要表現在植物和變溫動物方面。一般來說，溫度升高有利於酶促反應進行，但溫度高於酶的穩定溫度，酶活性反而會降低，甚至酶會失活，酶促反應會停止。而溫度因素對於恆溫動物則基本沒有影響。
每一種酶都有其最適PH值，小於或大於該PH值，都會影響酶的活性和酶促反應的進行。如在動物消化道中，胃中的各種酶適用於在酸性條件下發生作用，而小腸中的各種酶適用於在近中性的條件下發生作用。
酶的激活劑有許多類，如金屬離子、小分子有機物、反應底物的存在與濃度等。
酶的抑制劑也有許多種類，如金屬離子、變構效應物（通常是反應產物）的濃度等。
6. 以乳糖操縱子為例說明酶誘導合成的調控過程
1、我們首先搞清乳糖操縱子的組成：大腸桿菌乳糖操縱子含Z、Y、A三個結構基因，分別編碼，此外還有一個操縱序列O，一個啟動子P和一個調節基因I
2、我們首先要明白有乳糖時，結構基因能夠表達編碼三種酶。半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙醯轉移酶；沒有乳糖存在時這三個結構基因不表達。原因是什麼呢？
3、（1）沒有乳糖存在時，I基因編碼的阻遏蛋白會結合在操縱序列O處，乳糖操縱子處於阻遏狀態，不能合成分解乳糖的三種酶。
（2）有乳糖存在時，乳糖作為誘導物誘導阻遏蛋白變構，不能結合於操縱序列，乳糖操縱子被誘導開放合成分解乳糖的三種酶。
7. 根據酶生物合成的調節機制提出提高酶生物生物合成的策略
（一）菌種選育
1.誘變育種
(1) 使誘導型變為組成型——選育組成型突變株
(2) 使阻遏型變為去阻遏型——選育營養缺陷型突變株
•解除反饋阻遏——選育結構類似物抗性突變株
•解除分解代謝物阻遏——選育抗分解代謝阻遏突變株
2. 基因工程育種
（1） 改變細胞調節基因，使菌種由誘導性變為組成型
（2） 增加結構基因的拷貝數，增加細胞專一性酶的生產。
（二）條件控制
1. 添加誘導物包括酶的作用底物、反應產物和底物類似物，其中酶的底物類似物最有效，不能被酶作用或很少作用。
2. 降低阻遏物濃度避免使用葡萄糖，採用較難利用的澱粉，避免培養基過於豐富，採用補料分批培養方式，分次流加碳源。
3.添加表面活性劑P110
採用誘導物或降低阻遏物濃度的方法存在成本問題和操作問題（流加易染菌），有時採用添加表面活性劑有時採用添加表面活性劑來促進酶的分泌。
原理：細胞內酶含量提高到一定程度，會被細胞內蛋白酶分解，加入表面活性劑可使胞內酶未被分解即被釋放到胞外，因為表面活性劑有助於改善細胞通透性。
4. 添加產酶促進劑
酶促進劑對不同細胞、不通酶的作用效果各不相同，需通過試驗選用適當的產酶促進劑並確定最適濃度。如添加植酸鈣鎂可使桔青黴素生產磷酸二酯酶的量提高10－20倍。
8. 微生物酶合成的調節的條件
微生物
的代謝
1
、概念：是指
微生物
細胞內所發生的全部化學反應。
2
、代謝產物：
⑴、初級代謝產物：指
微生物
代謝活動所產生的自身生長和繁殖所必須的物質。如，氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素等。
①、
微生物
雖然不同，初級代謝產物的種類基本相同。
②、初級代謝障礙，影響
微生物
生命活動甚至導致死亡。
⑵、次級代謝產物：
微生物
生長到一定階段才產生的化學結構十分復雜，對該
微生物
無明顯生理功能，或並非是
微生物
生長繁殖所必需的物質。如抗生素、毒素、激素、色素等。
①、
微生物
不同，次級代謝產物不同。
②、可以積累在細胞內，也可以排放到環境中。
③、抗生素：一類具有特異性抑菌、殺菌作用的有機物。如，青黴素、鏈黴素等。
3.2
、
微生物
代謝的調節
⑴、
微生物
代謝的調節包括哪兩種方式？
⑵、什麼是組成酶？組成酶合成的
條件
是什麼？
⑶、什麼是誘導酶？誘導酶合成的
條件
是什麼？
⑷、
微生物
是怎樣通過調節酶的活性調節新陳代謝的？
l
微生物
代謝的調節
1
、方式：
酶合成的調節
；酶活性的調節。
2
、
酶合成的調節
⑴、酶的種類
①、組成酶：指合成手
微生物
遺傳物質控制的，合成夠一直存在於
微生物
細胞中的酶。
②、誘導酶：指在環境中存在某種物質（誘導物）時
微生物
細胞才能合成的酶。
⑵、意義：避免物質浪費，增強適應力。
3
、酶活性的調節
⑴、每生物能改變已有酶的催化活性調節代謝速率。
⑵、原因：代謝產物與酶結合而改變酶的結構。（是可逆的）
4
、說明：
酶合成的調節
與酶活性的調節是同時存在的，也是協調作用的。在生產中，需要對
微生物
代謝的調節進行精確嚴格的人工控制。
9. 什麼是酶活性調節,什麼是酶合成調節
①酶合成的調節
a．組成酶在細胞內一直存在，它的合成只受基因調控；誘導酶只有環境中存在誘導物才能合成它的合成受基因與誘導物共同控制；
b．酶合成調節的對象是誘導酶；調節的結果是使細胞內酶的種類增多；
c．酶合成調節的機制(本質)——原核生物基因表達的調控，如大腸桿菌乳糖操縱子學說；
d．酶合成調節的意義：既保證代謝需要，又避免細胞內物質和能量浪費，增強適應性。
②酶活性的調節
a．酶活性調節的對象是酶(組成酶和誘導酶)的催化能力，調節的結果是酶量發生變化；
b．酶活性調節的機制——通過酶與代謝過程產生物質的可逆性結合進行調節；
c．酶活性調節的特點：快速、精確；
d．酶活性調節的意義：避免代謝產物積累過多。
③兩種調節方式的區別與聯系
區別：
A． 從調節對象看：酶合成的調節是通過酶量的變化控制代謝速率，而酶活性的調節是對已存在的酶活性進行控制，它不涉及酶量變化。
B．從調節效果來看：酶活性調節快速而精細；
C．從調節機制看，酶合成調節是基因水平調節，它調節控制酶合成；酶活性調節是代謝調節，它調節酶活性。
聯系：
細胞內兩種方式同時存在，密切配合，高效、准確控制代謝的正常進行