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 (2)

第３章《生物科学与工业》 第２节《 酶在工业生产中的应用》 • 细菌细胞直径不足2µm，每时每刻却发生 着1500—2000个化学反应，生产着3000多 种蛋白质，1000多种核酸；但其合成效率 惊人，它合成每个肽链只需百分之三秒， 而现代最先进的蛋白质自动合成机器只能 合成小肽，而且速度也慢，合成每个肽链 需要7分钟，两者相差200多倍；另外细胞 中能量转换效率也很高。 细胞内如此快的反应有依赖于哪类物质？ 1、举例说出你知道的酶有哪些？ 2、酶的本质是什么？ 3、酶的作用是什么？ 4、酶的作用机理是什么？ 5、酶有哪些特性？ • 生活与生产实践中都可能用到很多化学反 应，那如果能把酶应用上去是不是可以大 大加快反应的速度提高率呢？ • 例：平时的衣服沾到血渍、奶渍等污物时 很难洗干净，能不能在洗衣粉中加点酶呢？ • 加入什么酶？ 一、酶的家族与酶制剂的生产 酶 胞内酶 胞外酶 (1)、根据存在的部位： 1、酶的类型 (2)根据酶催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等 • (3)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 从 社 会 中 来 糖尿病患者可以用尿糖试纸检验自己的尿糖情况，试纸中含有葡 萄糖氧化酶，它可以催化葡萄糖形成糖酸和过氧化氢，过氧化氢可以 将试纸中的一种无色化合物氧化成有色的化合物，试纸的变化情况， 可以显示尿中葡萄糖含量的高低。 酶容易受温度、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。 • 1: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？ • 2：酶特别“娇嫩”，对环境条件要求比较苛刻， 生产中是如何来解决这一问题呢？ • 3：酶催化反应结束后，酶与产物混合在一起，这 不仅影响产品纯度，而且酶不能重复使用，造成浪 费，这一问题又如何来解决？ 1: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？ （1） 大量的酶都是利用微生物发酵方法生产的 （2）提高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 2：酶特别“娇嫩”，对环境条件要求比较苛刻， 生产中是如何来解决这一问题呢？ 为了保持酶的活性及使用、储存和运输的方便，将酶制 备成不同的剂型，如液体、颗粒、粉末等 3：酶催化反应结束后，酶与产物混合在一起，这不 仅影响产品纯度，而且酶不能重复使用，造成浪费， 这一问题又如何来解决？ 酶的固定化方法 常用的制备固定化酶的主要方法有吸附法、交联法、包埋法 等(如图所示)。 酶制剂的生产 蛋白酶生产设备 酶制剂 酶制剂分离设备组件啤酒用酶制剂 雕牌超效加酶洗衣粉 胰蛋白酶 溶菌酶 溶菌酶 二 酶在工业生产中的应用 与无机催化剂相比，酶的优越性 1、反应能在常温、常压和温和的条件下进行可以 节省大量的能源和设备投资。 2、生产过程中不会造成环境污染，符合环境保护 的要求。 3、生产过程简单、效率高，产品质量好，生产成 本低。 4：阅读课本，上网查阅资料，举例说明酶在 生产和生活中上有哪些应用？ 二 酶在工业生产中的应用 （一）酶在食品加工工业中的应用 1.葡萄糖的生产 2 .果汁的生产 二 酶在工业生产中的应用 • 纤维素酶的生物抛光作用 • 纤维素酶的生物水洗作用 • 使织物蓬松并具有厚实和柔软的效果 • 对纤维素纤维进行减量加工 • 在造纸行业中的磨浆工段，生物酶可对浆料纤维的 细胞壁进行改性处理，使纤维加速润涨、松软，促 进磨浆的作用效果，降低磨浆能耗、提高成纸强度 等。 • 造纸工业大量回收利用废纸，对其进行脱墨处理。 生物酶法脱墨是利用酶处理废纸，并辅助以浮选或 洗涤，以及两者并用的工艺，从而除去油墨的技术。 生物酶应用到造纸业的优点： 二 酶在工业生产中的应用 （三）酶在医药工业中的应用 1.半合成青霉素的生产 二 酶在工业生产中的应用 （三）酶在医药工业中的应用 帕金森综合征患者 2.多巴的生产 §点击返回 加酶洗涤剂优点： 由于酶催化反应进行迅速、高效,而且在 常温甚至低温下均可进行,并且能有效地 解决清洗血渍 (特别是织物上干 血渍)、皮脂、口 红、草汁等多种洗涤 上的老大难问题,使工 业与民用上费力的清 洗工作变得省时省力 轻松多了. • 燃料工业中的酶 • 纤维素酶 • 应用酶水解技术处理生物质所制造的燃料 酒精可以部分替代石油 ,生物质还可以被 进一步转化成其他的化学产品及生物化学 品。预处理过程和纤维素酶成本的降低 , 纤维素酶效率的提高是生产生物质酒精及 其他化学产品的关键。 生物燃料电池的特点： • 原料来源广泛； • 操作条件温和； • 生物相容性好； • 生物燃料电池 • 结构比较简单 • 展望 • 随着生物技术的进步，酶制剂工业与应用在近三 十年中日新月异，带动了社会经济的发展，遗传 工程的应用，使微生物的潜能无限发挥, 使许多 不可思议的设想变成现实，这就是知识经济的力 量。 二、酶在工业生产中的应用 • 1、葡萄糖的生产 • 2、果汁的生产 • 3、棉布的生产 • 4、造纸工业中的应用 • 5、半合成青霉素的生产 • 6、多巴的生产 a－淀粉酶 果胶酶和纤维素酶 纤维素酶 酶代替化学脱墨 青霉素酰化酶 酪氨酸酶 一、酶的家族与酶制剂的生产 1、酶的种类 2、酶制剂生产中克服的问题 总结： • 某酒厂所生产的啤酒、果子酒，放置久了则 会产生沉淀，使酒变混浊，造成产品积压。 经化验，得知沉淀物是蛋白质。为解决这一 问题，有人提出了三种方案。 甲：在酒中加入蛋白酶； 乙：在酒中加人少量氨基酸氧化酶； 丙：对蛋白质进行过滤。 请你根据所学的知识对这三种方案进行评价？ 某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进 行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。 请回答以下各题： （1）为什么这个洗衣粉不能洗丝质和羊毛衣料？ （2） 由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为 。 （3） 在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到45℃时， 后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为 。 （4） 目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了 一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上， 洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶 叫 。 2、某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。 成分：含碱性蛋白酶等用法： 洗涤前先将衣物浸于洗衣粉溶液内一段时间，使用温水效 果更佳 注意：切勿用于丝质及羊毛衣料 课堂检测 • 1、能正确说明酶特性的是 • A、酶大多数是蛋白质 • B、酶是活细胞产生的，只能在生物体内发 挥催化作用 • C、酶的活性随温度的升高而不断升高 • D、每一种酶只能催化一种或一类物质的化 学反应 D • 科学研究表明，用固定化酶技术处理污染 物是很有前途的。如将从大肠杆菌得到的 磷酸三脂酶固定到尼龙膜上制成制剂，可 用于降解残留在土壤中的有机磷农药，与 用微生物降解相比，其作用不需要适宜 的…………… ( ) A．温度 B. pH C. 水分 D. 营养 D • 3、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪 酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣 片，这样制作的目的是 • A、补充体内糖类物质的供给 • B、防治胃液的消化作用 • C、经唾液的消化后即可迅速起作用 • D、使其中各种酶缓慢地释放 B 课堂检测 当代中国青年要在感悟时代、紧跟时 代中珍惜韶华，自觉按照党和人民的要求 锤炼自己、提高自己，做到志存高远、德 才并重、情理兼修、勇于开拓，在火热的 青春中放飞人生梦想，在拼搏的青春中成 就事业华章。 ----习近平