酶在工业生产中的应用(人教版选修)讲述.ppt

课堂互动探究 热点考向示例 随堂达标检测 第2节 酶在工业生产中的应用 课程标准 举例说明酶在工业生产中的应用。 课标解读 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。 4．认同解决现实生活中的许多问题离不开科学技术，以 及科学技术是一个不断发展的过程。 酶的种类 (1)根据存在部位分为：胞内酶和_____酶。 (2)根据酶催化的反应和所起的作用分为：氧化还原酶、______酶、裂解酶、连接酶、转移酶和_____酶六大类。 酶的优点 比无机催化剂___________、反应条件_____等优点。 酶的家族与酶制剂的生产 1． 2． 胞外 水解 催化效率高 温和 异构 酶的生产 (1)微生物发酵生产：大量_________都是利用微生物发酵生产。 (2)基因工程菌发酵生产：一些_________是通过基因工程菌发酵生产。 固定化酶技术 (1)方法：采用多种办法将酶固定在一定的_____上，制备成_________的固体颗粒，称为固定化酶。 (2)固定化酶的优点：避免了_____产物，又可以_____使用，从而有助于实现反应的_____化和自动化。 3． 4． 应用的酶 重要的酶 载体 不溶于水 污染 反复 连续 酶与一般无机催化剂的共性是什么？ 提示　反应前后质量和性质不改变，不改变化学平衡点。 [思维激活1] 直接使用酶和固定化酶催化反应的优缺点比较 1． 类型 优点 不足 直接使用酶 催化效率高，低耗能，低污染等 对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中酶很难回收，不能被再次利用，反应后酶会混合在产物中，可能影响产品质量 固定化酶 酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物都是通过一系列的酶促反应才能得到的 酶的固定化方法 (1)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)。 2. (2)各种制备固定化酶方法的比较(如下表) 酶的固定方法 原理 固定载体 优点 吸附法 离子键作用、物理吸附 纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体 工艺简便且条件温和，在生产上应用广泛 交联法 酶和多功能试剂之间形成共价键 利用多功能试剂在酶与酶、酶与载体之间进行交联，从而形成三维的交联网架结构 包埋法 将酶包埋在能固化的载体中 将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中，或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中，前者包埋成格子形，后者包埋成微胶囊形 知识拓展 固定化细胞技术 通过各种方法将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原有的生物活性，这一过程称为细胞固定化。固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样应用于发酵生产。固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶等步骤，能充分利用细胞内的酶，因而固定化细胞内的酶活性基本没有改变。由于保留了细胞内原有的多酶系统，这样对于催化多步的连续反应优势就更加明显。固定化细胞的方法也有多种，常用的方法(见下表)： 固定方法 载体 吸附法 将动物细胞吸附于容器壁、微载体和中空纤维等载体上；将植物细胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上 包埋法 将细胞包埋在多孔载体的内部，凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。凝胶包埋法所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶等 海藻酸钠凝胶包埋法制备固定化细胞的操作简便，条件温和，对细胞无毒性。通过改变海藻酸钠的浓度可以改变凝胶的孔径，适合于多种细胞的固定化。用海藻酸钠凝胶制备的固定化细胞已用于多种酶的发酵生产与研究。 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 解析　固定化酶制剂的目的是降低生产成本。一是能够顺利地从发酵产物中把酶分离出来；二是能够使酶反复使用。酶的固定化，对酶的活性、酶作用的发挥、反应速率的提高，并没有多少作用。酶的活性、酶作用的发挥与环境条件密切相关，如温度、pH等。反应速率与底物的浓度、温度、pH等条件有关系。在底物浓度升高时，反应速率将提高；温度、pH适宜时，反应速率最快。 答案　B 【巩固1】 酶相比无机催化剂的优越性 (1)反应能在_____、常压和_______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__________，符合环境保护的要求。 (3)生产过程简单，_______，产品质量好，生产成本低。 酶在工业生产中的应用 1． 常温 中性PH 严重的污染 效率高 应用 (1)已