生物人教版選修二課件3.2酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用

第2節(jié)酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用[課程目標]·導航1.說出酶家族的概況及酶制劑的生產(chǎn)方法。2.舉例說明酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。3.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。4.認同解決現(xiàn)實生活中的許多問題離不開科學技術，以及科學技術是一個不斷發(fā)展的過程。知識點1酶的家族與酶制劑的生產(chǎn)[知識梳理]1.酶的種類(1)根據(jù)存在部位分為：胞內(nèi)酶和

酶。(2)根據(jù)酶催化的反應和所起的作用分為：氧化還原酶、

酶、裂解酶、連接酶、轉(zhuǎn)移酶和

酶六大類。胞外水解異構2.酶的優(yōu)點3.酶的生產(chǎn)比無機催化劑

高、反應條件

等優(yōu)點。(1)微生物發(fā)酵生產(chǎn)：大量

都是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)。(2)基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)：一些

是通過基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)。催化效率溫和應用的酶重要的酶[活學活用]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，下列選項中能表示其過程的是(

)解析由題意“乙醇脫氫酶可催化乙醇氧化為乙醛”知乙醇脫氫酶為氧化還原酶；而分析各選項可知B項符合題意。答案

B[歸納總結]酶的分類知識點2酶的固定化技術[知識梳理]固定化酶技術(1)方法：采用多種辦法將酶固定在一定的

上，制備成

的固體顆粒，稱為固定化酶。(2)固定化酶的優(yōu)點：避免了

產(chǎn)物，又可以

使用，從而有助于實現(xiàn)反應的

化和自動化。載體不溶于水污染反復連續(xù)[思維激活]酶與一般無機催化劑的共性是什么？提示：反應前后質(zhì)量和性質(zhì)不改變，不改變化學平衡點。[活學活用]1.固定化酶的優(yōu)點是(

)A.有利于增加酶的活性

B.有利于產(chǎn)物的純化C.有利于提高反應速率

D.有利于酶發(fā)揮作用解析固定化酶制劑的目的是降低生產(chǎn)成本。一是能夠順利地從發(fā)酵產(chǎn)物中把酶分離出來；二是能夠使酶反復使用。酶的固定化，對酶的活性、酶作用的發(fā)揮、反應速率的提高，并沒有多少作用。酶的活性、酶作用的發(fā)揮與環(huán)境條件密切相關，如溫度、pH等。反應速率與底物的濃度、溫度、pH等條件有關系。在底物濃度升高時，反應速率將提高；溫度、pH適宜時，反應速率最快。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依次是(

)A.載體結合法，交聯(lián)法，包埋法B.交聯(lián)法，載體結合法，包埋法C.包埋法，載體結合法，交聯(lián)法D.包埋法，交聯(lián)法，載體結合法解析①題圖表示酶包埋在細微網(wǎng)格里，應屬包埋法；②圖表示許多酶分子通過特殊試劑連接起來，呈網(wǎng)狀結構，應屬交聯(lián)法；③圖表示固定在一定的支持物上，可用物理吸附法、離子結合法和共價結合法固定。答案

D[歸納總結]1.直接使用酶和固定化酶催化反應的優(yōu)缺點比較類型優(yōu)點不足直接使用酶催化效率高，低耗能，低污染等對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中酶很難回收，不能被再次利用，反應后酶會混合在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量固定化酶酶既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，同時，固定在載體上的酶還可以被反復利用一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物都是通過一系列的酶促反應才能得到的2.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、包埋法等(如圖所示)。(2)各種制備固定化酶方法的比較(如下表)酶的固定方法原理固定載體優(yōu)點吸附法離子鍵作用、物理吸附纖維素、瓊脂糖等多糖類或多孔玻璃、離子交換樹脂等載體工藝簡便且條件溫和，在生產(chǎn)上應用廣泛交聯(lián)法酶和多功能試劑之間形成共價鍵利用多功能試劑在酶與酶、酶與載體之間進行交聯(lián)，從而形成三維的交聯(lián)網(wǎng)架結構包埋法將酶包埋在能固化的載體中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性高分子膜中，前者包埋成格子形，后者包埋成微膠囊形知識拓展固定化細胞技術通過各種方法將細胞與一定的載體結合，使細胞仍保持原有的生物活性，這一過程稱為細胞固定化。固定化細胞仍能進行正常的生長、繁殖和代謝，可以像游離的細胞一樣應用于發(fā)酵生產(chǎn)。固定化細胞技術免去了破碎細胞提取酶等步驟，能充分利用細胞內(nèi)的酶，因而固定化細胞內(nèi)的酶活性基本沒有改變。由于保留了細胞內(nèi)原有的多酶系統(tǒng)，這樣對于催化多步的連續(xù)反應優(yōu)勢就更加明顯。固定化細胞的方法也有多種，常用的方法(見下表)：固定方法載體吸附法將動物細胞吸附于容器壁、微載體和中空纖維等載體上；將植物細胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂縫之中，也可將植物細胞吸附在中空纖維的外壁上包埋法將細胞包埋在多孔載體的內(nèi)部，凝膠包埋法是應用最廣泛的細胞固定化方法，適用于各種微生物、動物和植物細胞的固定化。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、明膠等海藻酸鈉凝膠包埋法制備固定化細胞的操作簡便，條件溫和，對細胞無毒性。通過改變海藻酸鈉的濃度可以改變凝膠的孔徑，適合于多種細胞的固定化。用海藻酸鈉凝膠制備的固定化細胞已用于多種酶的發(fā)酵生產(chǎn)與研究。知識點3酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用[知識梳理]1.酶相比無機催化劑的優(yōu)越性(1)反應能在

、常壓和

條件下進行，可以節(jié)省大量的能源和設備投資。(2)生產(chǎn)過程中不會造成

，符合環(huán)境保護的要求。(3)生產(chǎn)過程簡單，

，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低。常溫中性pH嚴重的污染效率高2.應用(1)已成功用于

工業(yè)，不僅用于食品的直接生產(chǎn)，還用于改進工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和風味、延長儲存期、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量等方面。(2)在

和化工工業(yè)方面有著廣泛的應用。(3)在醫(yī)藥工業(yè)方面，可利用酶的催化反應生產(chǎn)

。食品輕工業(yè)藥物[思維激活]試畫出pH、T(溫度)、底物濃度、酶濃度對酶活性的影響的曲線圖。提示：[活學活用]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，高果糖漿是淀粉通