1. 酶生物合成模式有哪些，掌握酶发酵动力学对酶发酵生产的工艺控制的意义
生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，也有极少部分为RNA。
中文名：生物酶
定义：活细胞产生具有催化作用的有机物
包含：大部分为蛋白质，极少部分为RNA
生产时间：20世纪80年代
种类：果胶酶、脂肪酶等
应用：石油、食品、造纸行业、空气治理
作用场所：细胞内、外或生物体外均可
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简介
过氧化氢酶
酶的生产和应用，在国内外已具有80多年历史，进入20世纪80年代，生物工程作为一门新兴高新术在我国得到了迅速发展，(.斯.诺.美-走在生物医学的最前沿A11）酶的制造和应用领域逐渐扩大，酶在纺织工业中的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织染整的各领域的广泛应用，体现了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高，又因无毒无害，用量少，可生物降解废水，无污染而有利于生态环保的保护。同时，生物酶也应用于治理室内装修污染领域，通过吞噬、分解，来消除室内装修产生异味、甲醛等污染。
结构特性
生物酶是具有催化功能的蛋白质。像其他蛋白质一样，
生物酶解堵剂作用原理示意图
酶分子由氨基酸长链组成。其中一部分链成螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，而这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下：高效性：用酶作催化剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的10^7~10^13倍。
专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反应，即酶是仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。
低反应条件：酶催化反应不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件，而可在较温和的常温、常压下进行，另外，一些特殊的酶在特定条件下催化效率达最大值，如胃蛋白酶在胃液酸性条件下发生作用。
易变性失活：在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级结构有所改变。所以在大生产时，如有条件酶还可以回收利用。
可降低生化反应的反应活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反应的速率，主要原因是降低了反应的活化能，使反应更易进行。而且酶在反应前后理论上是不被消耗的，所以还可回收利用。
作用机理
酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结构：一级结构是氨基酸的排列顺序；二级结构是肽链的平面空间构象；三级结构是肽链的立体空间构象；四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质(失活或变性)。酶的作用机理比较被认同的是Koshland的“诱导契合”学说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去，重金属离子会与活性部位结合使酶失活。
分类
作为大的分类，酶类分为“分解系酶”和“合成系酶”。比如说，将蛋白质分解成能被吸吸收(那样)大小的氨基酸，通过分解系的酶和吸收后的氨基酸来合成自身身体所必需的蛋白质，这些都是根据酶来进行的。但是，为了区分生体内和生体外被使用的酶，称在生体组织内被使用的酶为“代谢酶”，称在肠胃内等生体组织外被使用的酶为“消化酶”，也可以说是为了方便起见。在生物化学上，分为酸化还原酶、转移酶、加水分解酶、脱离酶、异性化酶和合成酶等六大类。1
种类
生物酶技术应用于染整加工主要有两个方面：(1)天然纤维织物的前处理加工，用生物酶去除纤维或织物上的杂质，为后续染整加工创造条件。(2)织物的后整理加工，用生物酶去除纤维表面的绒毛，或使纤维减量，以改善织物的外观、手感和风格。目前应用的生物酶主要有以下几种。
果胶酶
1果胶酶
果胶酶主要是由果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果胶酶作用于果胶物质时，果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上，而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解，为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的位置。
脂肪酶
2脂肪酶
脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸进一步进行B一氧化，每次脱下一个C2物，生成乙酰COA(N—环己基辛基胺)，进入TCA(三羧酸)环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类。
脂肪酶（EC3.2.2.3，甘油酯水解酶）是分解天然油脂的酶，其在纺织加工中主要用于绢纺原料脱脂处理；同时，只没在羊毛洗毛中是较好的助洗剂，能去除羊毛附生杂质、脂蜡，使羊毛获得可纺性；对棉织物进行精炼处理，能有效的去除棉的脂蜡；对涤纶进行处理，
2. 酶分子活力调控的主要类型有哪些调控机理的实质又是什么
酶分子活力调控的主要类型有哪些
酶活力受到调节和控制是区别于一般催化剂的重要特征。细胞内酶的调节和控制有多种方式，主要有：
(1)调节酶的浓度
酶浓度的调节主要有两种方式，一种是诱导或抑制剂的合成；一种是调节酶的降解。
(2)通过激素调节酶的活性
激素通过与细胞膜或细胞内受体相结合而引起一系列生物学效应，以此来调节酶活性。
(3)反馈抑制调节酶活性
许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化此物质生成的第一步的酶，往往被它们的终端产物抑制。这种抑制叫反馈抑制(feedbackinhibition)。例如由苏氨酸生物合成为异亮氨酸，要经过5步，反应第一步有苏氨酸脱氨酶(threoninedeaminase)催化，当终产物异亮氨酸浓度达到足够水平时，该酶就被抑制，异亮氨酸结合到酶的一个调节部位上，通过可逆的别够作用对酶产生抑制。当异亮氨酸的浓度下降到一定程度，苏氨酸脱氨酶又重新表现活性，从而又重新合成异亮氨酸。
(4)抑制剂和激活剂对酶活性的调节
酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制，从而影响酶的活性。例如大分子物质胰蛋白酶抑制剂，可以抑制胰蛋白酶的活性。小分子的抑制剂如一些反应产物，像1，3-二磷酸甘油酸变位酶的活性受到它的产物2，3-二磷酸甘油酸的抑制，从而对这一反应进行调节。
此外某些无机离子可对一些酶产生抑制，对另外一些酶产生激活，从而对酶活性起调节作用。酶活性也可受到大分子物质的调节，例如抗血友病因子可增强丝氨酸蛋白酶的活性，因此它可明显地促进血液凝固过程。
(5)其他调节方式
通过别够调控、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
3. DNA生物合成过程中用到那些酶和调控序列
DNA的合成是以4种脱氧核苷三磷酸为反应底物，在DNA聚合酶的催化下，使脱氧核苷酸之间形成3'，5'-磷酸二酯键，生成脱氧核苷酸长链，同时生成焦磷酸。实际上，DNA合成的反应是很复杂的，催化反应的酶和蛋白质因子也有多种，现将参与复制主要的酶和蛋白质因子介绍如下：
(1)DNA聚合酶：①原核细胞：以大肠杆菌为例，已发现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还有5'→3'外切酶活性。DNA聚合酶Ⅰ的主要功能是修复DNA的损伤，在复制中还能切除RNA引物并填补留下的空隙。DNA聚合酶Ⅱ的作用是损伤修复。DNA聚合酶Ⅲ是DNA的复制酶。新近研究发现的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ，它们涉及DNA的错误倾向修复。
②真核细胞：DNA聚合酶α，β，γ，δ和ε，其中DNA聚合酶α和δ真正具有合成新链的复制作用；β和ε参与DNA的损伤修复，γ负责线粒体DNA的复制。
(2)引物合成酶和引发体：引物合成酶又称引发酶，催化RNA引物的合成，该酶作用时需与另外的蛋白结合形成引发体才具有催化活性。
(3)DNA连接酶：催化双链DNA一条链上切口处相邻5'-磷酸基和3'-羟基生成磷酸二酯键的酶。连接酶作用的过程中，在原核细胞中以NAD+提供能量，在真核细胞中以ATP提供能量。
(4)DNA解螺旋酶：催化：DNA双螺旋解链的酶。
(5)DNA单链结合蛋白(SSB)：与DNA分开的单链结合，起稳定DNA的单链、阻止复性和保护单链不被核酸酶降解的作用。
(6)拓扑异构酶Ⅰ：消除DNA的负超螺旋，改变DNA的超螺旋数。
(7)拓扑异构酶Ⅱ：引入负超螺旋，消除复制叉前进带来的扭曲张力。
DNA复制的基本规律总结如下：
①复制过程是半保留的；
②细菌或病毒DNA的复制通常是由特定的复制起始位点开始，真核细胞染色体DNA复制则可以在多个不同部位起始；
③复制可以是单向的或是双向的，以双向较为常见，两个方向复制的速度不一定相同；
④两条DNA链合成的方向均是从5'向3'方向进行的；
⑤复制是半不连续的，即其中一条前导链的合成是相对连续的，而滞后链的合成则是不连续的；
⑥滞后链中各短片段在开始复制时，先形成短片段RNA作为DNA合成的引物，这一RNA片段以后被切除，并由DNA聚合酶Ⅰ催化填补余下的空隙，再由DNA连接酶连接各片段成完整的链。
⑦复制的终止是在终止区，由两个向前移动的复制叉相遇而停止的。
原核细胞DNA的复制只能从一个特定位点开始，在另一个特定位点终止，这种能够独立进行复制的单位称为复制子。其DNA复制过程可概括如下：
①首先由拓扑异构酶解除DNA的超螺旋结构，接着在解链酶作用下DNA双链局部解链，单链结合蛋白立即与其结合，防止再形成双链；
②在复制起点上组装引发体，其中的引发酶合成RNA引物；
③以亲代单链DNA为模板，DNA聚合酶Ⅲ在引物3'端按碱基互补的原则催化合成新的DNA链；
④在复制叉上，一条链自起点开始以5'→3'的方向连续合成，称为前导链，另一条链则首先按5'→3'的方向合成若干片段(冈崎片段)，再由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物并填补空隙，后由DNA连接酶把这些片段连接成完整的链，因此称为滞后链，此种方式被称为半不连续复制。
⑤复制的终止是在终止区，由两个向前移动的复制叉相遇而停止。Tus-ter复合物阻挡复制叉的前行。由拓扑异构酶Ⅳ(属于拓扑异构酶Ⅱ的一种)作用，使复制叉解体，释放出子链DNA。
4. 乙烯生物合成过程受哪些因素的调控
①乙烯生物合成中两个关键酶为ACC合成酶和ACC氧化酶。
②ACC合成酶活性调节中促进的因素有：乙烯(白我催化)逆境(涝、旱、机械伤害等)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氧化酶的促进因子有：成熟Fe和氧气；抑制因素有：解联剂(DNP)Co2+和没食子酸丙酯。
④丙二酰基转移酶催化ACC与丙二酰CoA结合形成丙二酰基ACC(MACC)为无活性的末端产物且为不可逆反应是乙烯自我抑制的原因之一。
5. 生物体内的酶促反应是如何受到调控的
生物体内的酶促反应受多种因素的调节和控制。主要是PH值、温度、激活剂和抑制剂四大类。
在生物体内，温度因素的影响主要表现在植物和变温动物方面。一般来说，温度升高有利于酶促反应进行，但温度高于酶的稳定温度，酶活性反而会降低，甚至酶会失活，酶促反应会停止。而温度因素对于恒温动物则基本没有影响。
每一种酶都有其最适PH值，小于或大于该PH值，都会影响酶的活性和酶促反应的进行。如在动物消化道中，胃中的各种酶适用于在酸性条件下发生作用，而小肠中的各种酶适用于在近中性的条件下发生作用。
酶的激活剂有许多类，如金属离子、小分子有机物、反应底物的存在与浓度等。
酶的抑制剂也有许多种类，如金属离子、变构效应物（通常是反应产物）的浓度等。
6. 以乳糖操纵子为例说明酶诱导合成的调控过程
1、我们首先搞清乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I
2、我们首先要明白有乳糖时，结构基因能够表达编码三种酶。半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶；没有乳糖存在时这三个结构基因不表达。原因是什么呢？
3、（1）没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白会结合在操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶。
（2）有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
7. 根据酶生物合成的调节机制提出提高酶生物生物合成的策略
（一）菌种选育
1.诱变育种
(1) 使诱导型变为组成型——选育组成型突变株
(2) 使阻遏型变为去阻遏型——选育营养缺陷型突变株
•解除反馈阻遏——选育结构类似物抗性突变株
•解除分解代谢物阻遏——选育抗分解代谢阻遏突变株
2. 基因工程育种
（1） 改变细胞调节基因，使菌种由诱导性变为组成型
（2） 增加结构基因的拷贝数，增加细胞专一性酶的生产。
（二）条件控制
1. 添加诱导物包括酶的作用底物、反应产物和底物类似物，其中酶的底物类似物最有效，不能被酶作用或很少作用。
2. 降低阻遏物浓度避免使用葡萄糖，采用较难利用的淀粉，避免培养基过于丰富，采用补料分批培养方式，分次流加碳源。
3.添加表面活性剂P110
采用诱导物或降低阻遏物浓度的方法存在成本问题和操作问题（流加易染菌），有时采用添加表面活性剂有时采用添加表面活性剂来促进酶的分泌。
原理：细胞内酶含量提高到一定程度，会被细胞内蛋白酶分解，加入表面活性剂可使胞内酶未被分解即被释放到胞外，因为表面活性剂有助于改善细胞通透性。
4. 添加产酶促进剂
酶促进剂对不同细胞、不通酶的作用效果各不相同，需通过试验选用适当的产酶促进剂并确定最适浓度。如添加植酸钙镁可使桔青霉素生产磷酸二酯酶的量提高10－20倍。
8. 微生物酶合成的调节的条件
微生物
的代谢
1
、概念：是指
微生物
细胞内所发生的全部化学反应。
2
、代谢产物：
⑴、初级代谢产物：指
微生物
代谢活动所产生的自身生长和繁殖所必须的物质。如，氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。
①、
微生物
虽然不同，初级代谢产物的种类基本相同。
②、初级代谢障碍，影响
微生物
生命活动甚至导致死亡。
⑵、次级代谢产物：
微生物
生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂，对该
微生物
无明显生理功能，或并非是
微生物
生长繁殖所必需的物质。如抗生素、毒素、激素、色素等。
①、
微生物
不同，次级代谢产物不同。
②、可以积累在细胞内，也可以排放到环境中。
③、抗生素：一类具有特异性抑菌、杀菌作用的有机物。如，青霉素、链霉素等。
3.2
、
微生物
代谢的调节
⑴、
微生物
代谢的调节包括哪两种方式？
⑵、什么是组成酶？组成酶合成的
条件
是什么？
⑶、什么是诱导酶？诱导酶合成的
条件
是什么？
⑷、
微生物
是怎样通过调节酶的活性调节新陈代谢的？
l
微生物
代谢的调节
1
、方式：
酶合成的调节
；酶活性的调节。
2
、
酶合成的调节
⑴、酶的种类
①、组成酶：指合成手
微生物
遗传物质控制的，合成够一直存在于
微生物
细胞中的酶。
②、诱导酶：指在环境中存在某种物质（诱导物）时
微生物
细胞才能合成的酶。
⑵、意义：避免物质浪费，增强适应力。
3
、酶活性的调节
⑴、每生物能改变已有酶的催化活性调节代谢速率。
⑵、原因：代谢产物与酶结合而改变酶的结构。（是可逆的）
4
、说明：
酶合成的调节
与酶活性的调节是同时存在的，也是协调作用的。在生产中，需要对
微生物
代谢的调节进行精确严格的人工控制。
9. 什么是酶活性调节,什么是酶合成调节
①酶合成的调节
a．组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成它的合成受基因与诱导物共同控制；
b．酶合成调节的对象是诱导酶；调节的结果是使细胞内酶的种类增多；
c．酶合成调节的机制(本质)——原核生物基因表达的调控，如大肠杆菌乳糖操纵子学说；
d．酶合成调节的意义：既保证代谢需要，又避免细胞内物质和能量浪费，增强适应性。
②酶活性的调节
a．酶活性调节的对象是酶(组成酶和诱导酶)的催化能力，调节的结果是酶量发生变化；
b．酶活性调节的机制——通过酶与代谢过程产生物质的可逆性结合进行调节；
c．酶活性调节的特点：快速、精确；
d．酶活性调节的意义：避免代谢产物积累过多。
③两种调节方式的区别与联系
区别：
A． 从调节对象看：酶合成的调节是通过酶量的变化控制代谢速率，而酶活性的调节是对已存在的酶活性进行控制，它不涉及酶量变化。
B．从调节效果来看：酶活性调节快速而精细；
C．从调节机制看，酶合成调节是基因水平调节，它调节控制酶合成；酶活性调节是代谢调节，它调节酶活性。
联系：
细胞内两种方式同时存在，密切配合，高效、准确控制代谢的正常进行