人教高中生物选修2第3章第2节酶在工业生产中的应用

教学目标 知识与能力方面： 1.说出酶家族的概况及酶制剂的生产方法。 2.举例说明酶在工业生产中的应用。 3.尝试分析和收集有关酶的专利文献资料。 教学目标 情感态度、价值观方面： 1.认同解决现实生活中的许多问题离不开科学技术，以及科学技 术是不断发展的。 2.培养学生关爱社会,关爱身体健康、热爱生活的情感，培养他 们社会责任感，形成关心现代农业发展的情感。 教学重难点 【教学重点】 1.利用基因工程技术生产酶的方法。 2.酶在基工业生产中的应用。 【教学难点】 利用基因工程技术生产酶的方法。 酶（enzyme）是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和 高度催化效能的蛋白质或RNA。 酶 的 定 义 胞外酶 胞内酶 (1)根据存在的部位： (2)根据酶催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 (3)根据同一种酶的来源不同：枯草杆菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等 酶 的 种 类 下列酶属于胞内酶还是胞外酶: RNA聚合酶、胃蛋白酶、糖酵解酶、DNA连接酶、唾液淀粉 酶、解旋酶、光合酶 酶的国际统一分类法 (4)根据酶催化的反应和所起的作用 1.氧化还原酶类 2.转移酶类 3.水解酶类 4.裂解酶类 5.异构酶类 6.连接酶类 尿糖试纸中含有葡萄糖氧化酶， 它可以催化葡萄糖形成葡萄糖酸 和过氧化氢，过氧化氢可以将试 纸中一种无色化合物氧化成有色 化合物。试纸颜色变化情况，就 可以显示尿中葡萄糖含量的高低。 然而，酶容易受到温度、pH的影响而失 去活性。如果将生物体内的酶直接放在 试纸上，它会很快失效。从生物体内的 酶到制成日常可以应用的酶制剂，有很 多需要克服的技术难题。 胰蛋白酶 思考与讨论 大规模工业生产对酶的需要量很大。生物体内尽管含有 酶，但含量很少，怎样才能获取大量可供应用的酶呢？ 怎样解决这个问题呢？ 目前，大量利用的酶都是利用微生物发酵方法产生的。一些重要 的酶已经采用基因工程菌发酵生产，使酶的产量大幅度提高。 例如，为了提高洗涤效果，加在洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶，是 人们将控制蛋白酶和脂肪酶合成的基因，转移到特定的细菌内，构建 成基因工程菌，再通过发酵的方法产生出大量优质的蛋白酶和脂肪酶。 思考与讨论 酶催化的特点：反应条件温和、效率高、污染少 酶催化反应结束后，酶和其他产物混合在一起,分离比较 麻烦，这不仅影响产品的纯度，而且酶不能分离出来重 复使用，也造成了浪费。 怎样解决这个问题呢？ 为了解决这个问题，人们采取多种办法将酶固定在一定的载体上，制备成 不溶于水的固体颗粒，称为固定化酶。固定化酶是一种新型酶制剂。酶被固定 化后，大多数稳定性增加，可以通过过滤等简单的方法将酶从反应系统中取出， 既避免了污染产物，又可以反复使用，从而有助于实现反应的连续化和自动化。 酶作为工业催化剂，比无机催化剂具有更大的优越性。 Ø 首先，由于反应能在常温、常压和中性pH条件下进行，因此可以 节省大量的能源和设备投资。 Ø 其次，生产过程中不会造成严重的污染，符合环境保护的要求。 Ø 第三，生产过程简单，效率高，产品质量好，生产成本低。 酶在食品加工工业中的应用 生产实例1：葡萄糖的产生 Ø 传统工艺的流程及缺点 Ø 酶工程的流程及优点 酶在食品加工工业中的应用 生产实例2：果汁的产生 Ø 传统工艺的流程及缺点 Ø 酶工程的流程及优点 酶在轻工业和化工工业中的应用 生产实例1：棉布的产生 沙石洗工艺 纤维素酶处理工艺 酶在轻工业和化工工业中的应用 生产实例2：造纸工业中的应用 退浆酶，利用微生物发酵而成的 淀粉酶与其他有效物质组成的复 合物，应用于纺织行业中，可将 织物浆料中的淀粉分解成短链糊 精和低聚糖，使之极易在后道工 序中去除。 据科学家预测，到2020年，化学 工业将有30%的生产过程为酶催 化的反应所取代，酶和酶制剂将成 为化学工业重要的产业支柱。 酶在医药工业上的应用 生产实例1：半合成青霉素的生产 青霉素分子结构式 侧链 母核 酶在医药工业上的应用 生产实例2：多巴的生产 多巴：由酪氨酸氧化产生的一种氨基酸，能通过血脑屏障， 于体内转变为多巴胺。医疗上用于震颤麻痹症的治疗。 1950年，瑞典科学家Arvid Carlsson首次证明多巴可以 用于减轻帕金森综合症，并因此获得了2000年的诺贝尔 生理学或医学奖。 1.固定化酶的优点是 (　　) A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化 C．有利于提高反应速率 D．有利于酶发挥作用 巩固训练 B 2.如下图所示是酶的几种固定方式示意图，其所采用的固定方法依次是 (　　) 巩固训练 A．载体结合法，交联法，包埋法 B．交联法，载体结合法，包埋法 C．包埋法，载体结合法，交联法 D．包埋法，交联法，载体结合法 D 3.下表关于酶与无机催化剂的叙述中，错误的是 (　　) A．酶的催化条件是常温、常压和中性条件 B．酶催化反应不会造成严重的污染 C．无机催化剂生产过程复杂、成本高 D．酶和无机催化剂均具有催化效率高的特点 巩固训练 D 4.用于皮革工业的脱毛和软化的酶是 (　　) A．脂肪酶 B．淀粉酶 C．蛋白酶 D．聚合酶 巩固训练 C