《高中生物 第3章 生物科學(xué)與工業(yè) 3.2 酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用課件 新人教選修2(00001)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 第3章 生物科學(xué)與工業(yè) 3.2 酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用課件 新人教選修2(00001)（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第2節(jié)酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用節(jié)酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用課程目標(biāo)課程目標(biāo)導(dǎo)航導(dǎo)航1.說(shuō)出酶家族的概況及酶制劑的生產(chǎn)方法。說(shuō)出酶家族的概況及酶制劑的生產(chǎn)方法。2.舉例說(shuō)明酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。舉例說(shuō)明酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。3.嘗試分析和收集有關(guān)酶的專(zhuān)利文獻(xiàn)資料。嘗試分析和收集有關(guān)酶的專(zhuān)利文獻(xiàn)資料。4.認(rèn)同解決現(xiàn)實(shí)生活中的許多問(wèn)題離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)，以及科學(xué)技認(rèn)同解決現(xiàn)實(shí)生活中的許多問(wèn)題離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)，以及科學(xué)技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1酶的家族與酶制劑的生產(chǎn)酶的家族與酶制劑的生產(chǎn)知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.酶的種類(lèi)酶的種類(lèi)(1)根據(jù)存在部位分為：胞內(nèi)酶和根據(jù)存在部位分為：胞內(nèi)酶

2、和酶。酶。(2)根據(jù)酶催化的反應(yīng)和所起的作用分為：氧化還原酶、根據(jù)酶催化的反應(yīng)和所起的作用分為：氧化還原酶、酶、裂解酶、連接酶、轉(zhuǎn)移酶和酶、裂解酶、連接酶、轉(zhuǎn)移酶和酶六大類(lèi)。酶六大類(lèi)。胞外胞外水解水解異構(gòu)異構(gòu)2.酶的優(yōu)點(diǎn)酶的優(yōu)點(diǎn)3.酶的生產(chǎn)酶的生產(chǎn)比無(wú)機(jī)催化劑比無(wú)機(jī)催化劑高、反應(yīng)條件高、反應(yīng)條件等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。(1)微生物發(fā)酵生產(chǎn)：大量微生物發(fā)酵生產(chǎn)：大量都是利用微生物發(fā)酵都是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)。生產(chǎn)。(2)基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)：一些基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)：一些是通過(guò)基因工是通過(guò)基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)。程菌發(fā)酵生產(chǎn)。催化效率催化效率溫和溫和應(yīng)用的酶應(yīng)用的酶重要的酶重要的酶活學(xué)活用活學(xué)活用肝臟中的乙醇脫氫

3、酶可催化乙醇氧化為乙醛，從而消除人的乙肝臟中的乙醇脫氫酶可催化乙醇氧化為乙醛，從而消除人的乙醇中毒，下列選項(xiàng)中能表示其過(guò)程的是醇中毒，下列選項(xiàng)中能表示其過(guò)程的是()解析解析由題意由題意“乙醇脫氫酶可催化乙醇氧化為乙醛乙醇脫氫酶可催化乙醇氧化為乙醛”知乙醇脫知乙醇脫氫酶為氧化還原酶；而分析各選項(xiàng)可知?dú)涿笧檠趸€原酶；而分析各選項(xiàng)可知B項(xiàng)符合題意。項(xiàng)符合題意。答案答案B歸納總結(jié)歸納總結(jié)酶的分類(lèi)酶的分類(lèi)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2酶的固定化技術(shù)酶的固定化技術(shù)知識(shí)梳理知識(shí)梳理固定化酶技術(shù)固定化酶技術(shù)(1)方法：采用多種辦法將酶固定在一定的方法：采用多種辦法將酶固定在一定的上，制上，制備成備成的固體顆粒，稱(chēng)為固定化酶

4、。的固體顆粒，稱(chēng)為固定化酶。(2)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：避免了固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：避免了產(chǎn)物，又可以產(chǎn)物，又可以使用，從而有助于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的使用，從而有助于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的化和自動(dòng)化?；妥詣?dòng)化。載體載體不溶于水不溶于水污染污染反復(fù)反復(fù)連續(xù)連續(xù)思維激活思維激活酶與一般無(wú)機(jī)催化劑的共性是什么？酶與一般無(wú)機(jī)催化劑的共性是什么？提示：提示：反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不改變反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不改變，不改變化學(xué)平衡點(diǎn)。不改變化學(xué)平衡點(diǎn)?；顚W(xué)活用活學(xué)活用1.固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是()A.有利于增加酶的活性有利于增加酶的活性 B.B.有利于產(chǎn)物的純化有利于產(chǎn)物的純化C.有利于提高反應(yīng)速率有利于提高反應(yīng)速率 D.D.有利于酶

5、發(fā)揮作用有利于酶發(fā)揮作用解析解析固定化酶制劑的目的是降低生產(chǎn)成本。一是能夠順利地固定化酶制劑的目的是降低生產(chǎn)成本。一是能夠順利地從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來(lái)；二是能夠使酶反復(fù)使用。酶的固從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來(lái)；二是能夠使酶反復(fù)使用。酶的固定化定化，對(duì)酶的活性、酶作用的發(fā)揮、反，對(duì)酶的活性、酶作用的發(fā)揮、反應(yīng)速率的提高應(yīng)速率的提高，并沒(méi)有，并沒(méi)有多少作用。酶的活性、酶作用的發(fā)揮與環(huán)境條件密切相關(guān)，如多少作用。酶的活性、酶作用的發(fā)揮與環(huán)境條件密切相關(guān)，如溫度、溫度、pH等。反應(yīng)速率與底物的濃度、溫度、等。反應(yīng)速率與底物的濃度、溫度、pH等條件有關(guān)等條件有關(guān)系。在底物濃度升高時(shí)系。在底物濃度升高時(shí)，反

6、應(yīng)速率將提高；溫度、反應(yīng)速率將提高；溫度、pH適宜時(shí)適宜時(shí)，反應(yīng)速率最快。反應(yīng)速率最快。答案答案B2.如下圖所示是酶的幾種固定方式示意圖，其所采用的固定方法如下圖所示是酶的幾種固定方式示意圖，其所采用的固定方法依次是依次是()A.載體結(jié)合法，交聯(lián)法，包埋法載體結(jié)合法，交聯(lián)法，包埋法B.交聯(lián)法，載體結(jié)合法，包埋法交聯(lián)法，載體結(jié)合法，包埋法C.包埋法，載體結(jié)合法，交聯(lián)法包埋法，載體結(jié)合法，交聯(lián)法D.包埋法，交聯(lián)法，載體結(jié)合法包埋法，交聯(lián)法，載體結(jié)合法解析解析題圖表示酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里題圖表示酶包埋在細(xì)微網(wǎng)格里，應(yīng)屬包埋法；應(yīng)屬包埋法；圖表圖表示許多酶分子通過(guò)特殊試劑連接起來(lái)示許多酶分子通過(guò)特殊試劑

7、連接起來(lái)，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬交聯(lián)應(yīng)屬交聯(lián)法；法；圖表示固定在一定的支持物上圖表示固定在一定的支持物上，可用物理吸附法、離子可用物理吸附法、離子結(jié)合法和共價(jià)結(jié)合法固定。結(jié)合法和共價(jià)結(jié)合法固定。答案答案D歸納總結(jié)歸納總結(jié)1.直接使用酶和固定化酶催化反應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較直接使用酶和固定化酶催化反應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較類(lèi)型類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不足不足直接使直接使用酶用酶催化效率高，低耗能，催化效率高，低耗能，低污染等低污染等對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失對(duì)環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中酶很難回收，不能活；溶液中酶很難回收，不能被再次利用，反應(yīng)后酶會(huì)混合被再次利用，反應(yīng)后酶會(huì)混合在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量在產(chǎn)物中，

8、可能影響產(chǎn)品質(zhì)量固定固定化酶化酶酶既能與反應(yīng)物接觸，酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同又能與產(chǎn)物分離，同時(shí)，固定在載體上的時(shí)，固定在載體上的酶還可以被反復(fù)利用酶還可以被反復(fù)利用一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物都而在生產(chǎn)實(shí)踐中，很多產(chǎn)物都是通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能是通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能得到的得到的2.酶的固定化方法酶的固定化方法(1)常用的制備固定化酶的主要方法有吸附法、交聯(lián)法、包埋法常用的制備固定化酶的主要方法有吸附法、交聯(lián)法、包埋法等等(如圖所示如圖所示)。(2)各種制備固定化酶方法的比較各種制備固定化酶方法的比較(如下表如下表)酶的固

9、酶的固定方法定方法原理原理固定載體固定載體優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)吸附法吸附法離子鍵作用、物離子鍵作用、物理吸附理吸附纖維素、瓊脂糖等多糖類(lèi)或多孔玻璃、纖維素、瓊脂糖等多糖類(lèi)或多孔玻璃、離子交換樹(shù)脂等載體離子交換樹(shù)脂等載體工 藝 簡(jiǎn) 便工 藝 簡(jiǎn) 便且 條 件 溫且 條 件 溫和 ， 在 生和 ， 在 生產(chǎn) 上 應(yīng) 用產(chǎn) 上 應(yīng) 用廣泛廣泛交聯(lián)法交聯(lián)法酶和多功能試劑酶和多功能試劑之間形成共價(jià)鍵之間形成共價(jià)鍵利用多功能試劑在酶與酶、酶與載體利用多功能試劑在酶與酶、酶與載體之間進(jìn)行交聯(lián)，從而形成三維的交聯(lián)之間進(jìn)行交聯(lián)，從而形成三維的交聯(lián)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)包埋法包埋法將酶包埋在能固將酶包埋在能固化的載體中化的載體中將

10、酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中，或包裹在硝酸纖維素等半透凝膠中，或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中，前者包埋成格子形，性高分子膜中，前者包埋成格子形，后者包埋成微膠囊形后者包埋成微膠囊形知識(shí)拓展知識(shí)拓展固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)通過(guò)各種方法將細(xì)胞與一定的載體結(jié)合，使細(xì)胞仍保持原有的通過(guò)各種方法將細(xì)胞與一定的載體結(jié)合，使細(xì)胞仍保持原有的生物活性，這一過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞固定化。固定化細(xì)胞仍能進(jìn)行正生物活性，這一過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞固定化。固定化細(xì)胞仍能進(jìn)行正常的生長(zhǎng)、繁殖和代謝，可以像游離的細(xì)胞一樣應(yīng)用于發(fā)酵生常的生長(zhǎng)、繁殖和代謝，可以像游離的細(xì)胞一樣應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)。固

11、定化細(xì)胞技術(shù)免去了破碎細(xì)胞提取酶等步驟，能充分利產(chǎn)。固定化細(xì)胞技術(shù)免去了破碎細(xì)胞提取酶等步驟，能充分利用細(xì)胞內(nèi)的酶，因而固定化細(xì)胞內(nèi)的酶活性基本沒(méi)有改變。由用細(xì)胞內(nèi)的酶，因而固定化細(xì)胞內(nèi)的酶活性基本沒(méi)有改變。由于保留了細(xì)胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，這樣對(duì)于催化多步的連續(xù)反于保留了細(xì)胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，這樣對(duì)于催化多步的連續(xù)反應(yīng)優(yōu)勢(shì)就更加明顯。固定化細(xì)胞的方法也有多種，常用的方法應(yīng)優(yōu)勢(shì)就更加明顯。固定化細(xì)胞的方法也有多種，常用的方法(見(jiàn)下表見(jiàn)下表)：固定方法固定方法載體載體吸附法吸附法將動(dòng)物細(xì)胞吸附于容器壁、微載體和中空纖維等將動(dòng)物細(xì)胞吸附于容器壁、微載體和中空纖維等載體上；將植物細(xì)胞吸附在泡沫塑料的大

12、孔隙或載體上；將植物細(xì)胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂縫之中，也可將植物細(xì)胞吸附在中空纖維的外裂縫之中，也可將植物細(xì)胞吸附在中空纖維的外壁上壁上包埋法包埋法將細(xì)胞包埋在多孔載體的內(nèi)部，凝膠包埋法是應(yīng)將細(xì)胞包埋在多孔載體的內(nèi)部，凝膠包埋法是應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞固定化方法，適用于各種微生物、用最廣泛的細(xì)胞固定化方法，適用于各種微生物、動(dòng)物和植物細(xì)胞的固定化。凝膠包埋法所使用的動(dòng)物和植物細(xì)胞的固定化。凝膠包埋法所使用的載體主要有瓊脂、海藻酸鈉凝膠、角叉菜膠、明載體主要有瓊脂、海藻酸鈉凝膠、角叉菜膠、明膠等膠等海藻酸鈉凝膠包埋法制備固定化細(xì)胞的操作簡(jiǎn)便，條件溫和，海藻酸鈉凝膠包埋法制備固定化細(xì)胞的操作簡(jiǎn)便，條

13、件溫和，對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性。通過(guò)改變海藻酸鈉的濃度可以改變凝膠的孔徑，對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性。通過(guò)改變海藻酸鈉的濃度可以改變凝膠的孔徑，適合于多種細(xì)胞的固定化。用海藻酸鈉凝膠制備的固定化細(xì)胞適合于多種細(xì)胞的固定化。用海藻酸鈉凝膠制備的固定化細(xì)胞已用于多種酶的發(fā)酵生產(chǎn)與研究。已用于多種酶的發(fā)酵生產(chǎn)與研究。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)3酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.酶相比無(wú)機(jī)催化劑的優(yōu)越性酶相比無(wú)機(jī)催化劑的優(yōu)越性(1)反應(yīng)能在反應(yīng)能在、常壓和、常壓和條件下進(jìn)行，條件下進(jìn)行，可以節(jié)省大量的能源和設(shè)備投資?？梢怨?jié)省大量的能源和設(shè)備投資。(2)生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)造成，符合環(huán)境保，符合環(huán)境保護(hù)

14、的要求。護(hù)的要求。(3)生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。常溫常溫中性中性pH嚴(yán)重的污染嚴(yán)重的污染效率高效率高2.應(yīng)用應(yīng)用(1)已成功用于已成功用于工業(yè)，不僅用于食品的直接生產(chǎn)，工業(yè)，不僅用于食品的直接生產(chǎn)，還用于改進(jìn)工藝、簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和風(fēng)味、延還用于改進(jìn)工藝、簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和風(fēng)味、延長(zhǎng)儲(chǔ)存期、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等方面。長(zhǎng)儲(chǔ)存期、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等方面。(2)在在和化工工業(yè)方面有著廣泛的應(yīng)用。和化工工業(yè)方面有著廣泛的應(yīng)用。(3)在醫(yī)藥工業(yè)方面，可利用酶的催化反應(yīng)生產(chǎn)在醫(yī)藥工業(yè)方面，可利用酶的催化反應(yīng)生產(chǎn)。食品食品輕工業(yè)

15、輕工業(yè)藥物藥物思維激活思維激活試畫(huà)出試畫(huà)出pH、T(溫度溫度)、底物濃度、酶濃度對(duì)酶活、底物濃度、酶濃度對(duì)酶活性的影響的曲線圖。性的影響的曲線圖。提示：提示：活學(xué)活用活學(xué)活用現(xiàn)在生產(chǎn)的許多飲料和糖果中的甜味劑不是蔗糖而是高果糖漿，現(xiàn)在生產(chǎn)的許多飲料和糖果中的甜味劑不是蔗糖而是高果糖漿，高果糖漿是淀粉通過(guò)一系列的催化作用轉(zhuǎn)化而來(lái)的，在這一過(guò)高果糖漿是淀粉通過(guò)一系列的催化作用轉(zhuǎn)化而來(lái)的，在這一過(guò)程中不需要的酶是程中不需要的酶是()A.淀淀粉酶粉酶 B.B.糖化酶糖化酶C.葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶 D.D.纖維素酶纖維素酶解析解析此題中酶的作用不是除去果肉細(xì)胞的細(xì)胞壁此題中酶的作用不是除去果肉細(xì)胞的細(xì)胞壁，而是將淀，而是將淀粉通過(guò)一系列的催化作用轉(zhuǎn)化為高果糖漿。粉通過(guò)一系列的催化作用轉(zhuǎn)化為高果糖漿。答案答案D