生化工程知识点.doc

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1、生物反应工程知识点第一章绪论*生物反应过程：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发而成为可供工业生产的工艺过程。其实质是利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。生物反应过程最重要特征：有生物催化剂的参与*由四部分组成：原材料的预处理---生物催化剂的制备---生物反应器及反应条件的选择与监控---产品的分离纯化。整个生物反应过程以生物反应器为核心把反应前与后称为上游加工和下游加工。重点内容：1）建立生物反应过程动力学，以确定包括传质因素影响在内的生物反应过程的宏观速率；2）建立与设计生物反应器，以保证为生物反应过程提供适宜的物理和

2、化学环境，实现反应过程的优化。反应过程的特点：1）采用可再生资源为主要原料，来源丰富，价格低廉，原料成分难以控制。2）反应条件温和。3）生物催化剂易失活，难以长期使用。4）生产设备较简单、能耗较低。5）反应基质与产物浓度不能太高，生产效率较低。6）反应机理复杂，较难检测与控制。7）反应液杂质多，分离提纯困难1.2.2.1生物反应动力学①本征动力学：（微观动力学）它是指没有传递等工程因素影响时，生物反应固有的速率。该速率除反应本身的特性外，只与反应组分的浓度、温度、催化剂及溶剂性质有关，而与传递因素无关。②宏观动力学：（反应器动力学）

3、它是指在一反应器内所观测得到的总反应速率及其影响因素，这些影响因素包括反应器的形式和结构、操作方式、物料的流动与混合、传质与传热等。研究方法（细胞反应动力学模型--数学模型方法）：机理模型（结构模型）、半经验模型、经验模型生物技术的最终目的：建立工业生产过程，并且又以生化反应过程为核心。第二章均相酶催化反应动力学酶催化作用的特点：高效的催化活性；高度的专一性；催化作用条件温和；酶活性的不稳定性（易变性失活）；常需要辅因子的参与（金属离子、辅酶、辅底物）；酶活性的可调节性（酶浓度调节、共价修饰调节、抑制调节、反馈调节、神经体液调节、别

4、构调节）酶催化反应类型：氧化还原酶类；转移酶类；水解酶类；裂合酶类；异构酶类；合成酶类（连接酶类）酶的转化数Kcat:每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数，是酶催化效率的一个指标催化周期T=1/KcatKm是酶的特征常数之一，一般只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关，可用于鉴定酶。受外界条件如pH、温度、离子强度等因素影响。全酶(双成分酶)=酶蛋白(或酶RNA)+辅助因子（辅酶、辅基）酶的化学结构：*氨基酸的排列次序从N端算起。酶蛋白的空间结构的作用力：氢键；盐键（-NH3+-OOC-）；酯键；二硫键；疏水键；范德华力；金属键二级结构

5、的基本构象主要包括：1)α螺旋结构；2)β片状结构；3)β转角结构；4)无规则卷曲四级结构：指寡蛋白中亚基的种类、数目、各亚基的空间排布及其相互作用等。酶的结构与催化功能的关系1）一级结构决定空间结构,主链的断裂可能使酶的活力保持不变、显示出来或完全丧失；2）二、三级结构利于维持酶的活性中心的空间构象，若破坏将使酶的催化活性丧失；3）四级结构完整时，酶的催化功能充分发挥出来，而受到破坏时，亚基的酶活性减弱或者消失。4）别构酶只有在四级结构完整时才显示其调节作用，分开的调节亚基不具有调节功能。{亚基是指寡蛋白中各个具有三级结构的单位，

6、是蛋白质分子中最小的共价单位。亚基之间通过非共价键(主要是疏水键)相结合}*酶的催化机制：趋近与定向效应；构象变化效应；酸碱催化机制；共价催化机制；微环境效应微环境效应：由于酶分子活性中心的催化基团处于特殊的疏水反应环境，影响酶与底物的结合，并影响催化基团的解离，使反应加速进行，这种作用称为微环境效应。残存酶活：在一定条件下，使酶溶液恒温保持一定的时间，然后再在最适宜的PH和温度下测定残存的酶活力，即残存酶活。第三章固定化酶催化反应动力学3.1.2影响固定化酶动力学的因素：空间效应（构象效应、位阻效应）、分配效应、扩散效应（内/外扩

7、散）固定化酶动力学最主要特征：酶的催化反应速率、传质速率*固定化酶与反应物系相接触，该反应过程包括三步：1）底物从液相主体扩散到达固定化酶的外表面；2)底物在固定化酶的外表面上进行反应；3)产物从酶外表面扩散进入液相主体。11、何谓固定化酶？固定化酶的制备原则是什么？·制备原则：（1）维持酶的催化活性及专一性；（2）固定化应该有利于生产自动化、连续化；（3）固定化酶应有最小的空间位阻，尽可能不妨碍酶与底物的接近，以提高产品的产量；（4）酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能回收贮藏，利于反复使用。（5）固定化酶应有最大的稳定性，所选

8、载体不与废物、产物或反应液发生化学反应；（6）固定化酶成本要低，以利于工业使用33、固定化对酶稳定性有哪些影响？（1）热稳定性提高（2）保存稳定性增强（3）对蛋白酶的抵抗性增强（4）对变性剂的耐受性提高:在尿素、有机溶剂、盐酸胍等蛋白