高中生物 第二章 第2节酶在工业生产中的应用课件 北师大版选修2

第2节酶在工业生产中的应用 学习导航 1.概述酶制剂的生产。 重、难点 2.说出酶制剂的广泛应用。重点新知初探新知初探思维启动思维启动一、酶制剂的生产一、酶制剂的生产1.生物体内的酶生物体内的酶(1)概念：活细胞产生的一类具有概念：活细胞产生的一类具有_功能的蛋白质。功能的蛋白质。(2)来源：来源来源：来源_，一些动物器，一些动物器官、植物及多种微生物都可以用来生产酶。官、植物及多种微生物都可以用来生产酶。生物催化生物催化非常广泛非常广泛(3)不足：天然酶在不足：天然酶在_和特性方面还和特性方面还有许多不尽如人意的地方。有许多不尽如人意的地方。2.酶制剂酶制剂(1)概念：经过概念：经过_称称为酶制剂。为酶制剂。(2)类型：类型：_制剂和制剂和_制剂。制剂。3.固定化酶技术固定化酶技术产量产量提纯并制成产品的酶提纯并制成产品的酶固体酶固体酶液体酶液体酶(1)概念：以一定的方式将酶固定在一些概念：以一定的方式将酶固定在一些_上，制备成不溶于水的固体颗粒。上，制备成不溶于水的固体颗粒。(2)优点：经固定化的酶不仅仍具有催化性优点：经固定化的酶不仅仍具有催化性质，而且质，而且_提高，还可以像一般化提高，还可以像一般化学催化剂一样回收、反复利用，这样一来在学催化剂一样回收、反复利用，这样一来在生产工艺上可以实现生产工艺上可以实现_。载体载体稳定性稳定性连续化和自动化连续化和自动化 判一判 (1)酶只能在生物体内合成，而且只能在生物体内发挥作用。() (2)治疗血栓疾病促进体内血栓溶解的酶是一种固体酶制剂。() (3)固定化酶连接的几种形式有离子结合、共价结合、交联等。() 二、酶制剂的广泛应用二、酶制剂的广泛应用1.酶制剂与化学催化剂相比的优势酶制剂与化学催化剂相比的优势(1)酶可在常温、常压或适宜的酸碱环境下，酶可在常温、常压或适宜的酸碱环境下，高效地进行催化反应，设备要求高效地进行催化反应，设备要求_，安全性安全性_。(2)酶的作用酶的作用_强，可以从复杂的强，可以从复杂的原料中加工某一成分，制备所需的产品，而原料中加工某一成分，制备所需的产品，而不影响产品的不影响产品的_。简单简单高高特异性特异性品质品质(3)酶本身是蛋白质，无毒，对酸、碱和温度酶本身是蛋白质，无毒，对酸、碱和温度极为敏感，可以简单地通过调节极为敏感，可以简单地通过调节_或反应条件来控制酶反应的进行，对环境污或反应条件来控制酶反应的进行，对环境污染少。染少。2.酶的广泛应用酶的广泛应用(1)酶制剂在酶制剂在_工业中的应用。工业中的应用。(2)酶制剂在酶制剂在_、造纸、纺织等行、造纸、纺织等行业都有着广泛的应用。业都有着广泛的应用。酸碱度酸碱度食品食品医药医药 想一想想一想在食品工业中使果汁澄清，应加入什么酶？在食品工业中使果汁澄清，应加入什么酶？【提示提示】果胶酶。果胶酶。要点突破要点突破讲练互动讲练互动 要点一酶与酶制剂的生产 1.酶 (1)酶的概念 酶是活细胞产生的具有催化功能的蛋白质(极少数为RNA，一般情况下指蛋白质类酶)。 (2)酶的分类 (3)与无机催化剂相比，生物酶所具有的优缺点 a优点：具有催化效率高、反应条件温和、特异性强等特点。 b缺点：酶容易受到温度、pH的影响而失去活性。例如将生物体的酶直接放在试纸 上，它会很快失效。 2.酶制剂的生产 现代工业中酶的生产新趋势是将发酵法与基因工程相结合来生产酶。例如：3.固定化酶固定化酶(1)概念概念为了提高酶的利用效率，人们采取多种方法为了提高酶的利用效率，人们采取多种方法将酶固定在一定的载体上，制成不溶于水的将酶固定在一定的载体上，制成不溶于水的固体颗粒，称为固定化酶。固体颗粒，称为固定化酶。(2)固定化酶的优点固定化酶的优点经固定的酶不仅仍具有催化性质，而且稳定经固定的酶不仅仍具有催化性质，而且稳定性提高，还可以像一般化学催化剂一样回性提高，还可以像一般化学催化剂一样回收，反复利用，这样一来在生产工艺上可以收，反复利用，这样一来在生产工艺上可以实现连续化和自动化。实现连续化和自动化。(3)酶的固定化方法酶的固定化方法酶的固定化方法不下百种，归纳起来大致可酶的固定化方法不下百种，归纳起来大致可以分为三类，即离子结合、共价结合、交联以分为三类，即离子结合、共价结合、交联法等。法等。 关于固定化酶技术说法正确的是关于固定化酶技术说法正确的是()A固定化酶技术就是固定反应物，将酶依固定化酶技术就是固定反应物，将酶依附着载体围绕反应物旋转的技术附着载体围绕反应物旋转的技术B固定化酶的优势在于能催化一系列的酶固定化酶的优势在于能催化一系列的酶促反应促反应C固定化酶中的酶无法重复利用固定化酶中的酶无法重复利用D固定化酶是将酶固定在一些载体上，制固定化酶是将酶固定在一些载体上，制备成不溶于水的固体颗粒备成不溶于水的固体颗粒 【解析解析】固定化酶是将酶固定在一些载体固定化酶是将酶固定在一些载体上，制备成不溶于水的固体颗粒，其优点是上，制备成不溶于水的固体颗粒，其优点是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是酶被固定在一定装置内可重复利用，不足是无法同时解决一系列酶促反应。无法同时解决一系列酶促反应。【答案答案】D【探规寻律探规寻律】直接使用酶和固定化酶催化直接使用酶和固定化酶催化反应的优缺点比较。反应的优缺点比较。类型类型优点优点不足不足直接直接使用使用酶酶催化效率催化效率高，低耗高，低耗能，低污能，低污染等染等对环境条件非常敏感比较容对环境条件非常敏感比较容易失活；溶液中酶很难回收，易失活；溶液中酶很难回收，不能被再次利用，反应后酶不能被再次利用，反应后酶会混合在产物中，可能影响会混合在产物中，可能影响产品质量产品质量类型类型优点优点不足不足固定固定化酶化酶酶既能与反应物接酶既能与反应物接触，又能与产物分触，又能与产物分离，同时，固定在离，同时，固定在载体上的酶还可以载体上的酶还可以被反复利用被反复利用一种酶只能催化一种一种酶只能催化一种化学反应，而在生产化学反应，而在生产实践中，很多产物都实践中，很多产物都是通过一系列的酶促是通过一系列的酶促反应才能得到的反应才能得到的变式训练变式训练下列不属于固定化酶在利用时的特点的是下列不属于固定化酶在利用时的特点的是()A有利于酶与产物分离有利于酶与产物分离B可以被反复利用可以被反复利用C能自由出入依附的载体能自由出入依附的载体D一种固定化酶一般情况下不能催化一系一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应列酶促反应 解析：选解析：选C。固定化酶是采用包埋法、化。固定化酶是采用包埋法、化学结合法或物理吸附法将酶固定在一定载体学结合法或物理吸附法将酶固定在一定载体上，所以固定化酶不能自由出入依附的载上，所以固定化酶不能自由出入依附的载体。体。 要点二酶在工业中的应用应用领域应用领域使用的酶种类使用的酶种类用途用途洗涤剂工洗涤剂工业业细菌蛋白酶细菌蛋白酶用于污渍的去除用于污渍的去除淀粉酶淀粉酶可作为洗碗机的洗涤剂，用可作为洗碗机的洗涤剂，用于去除难溶的淀粉残迹等于去除难溶的淀粉残迹等烘烤食品烘烤食品工业工业真菌产生的真菌产生的淀淀粉酶粉酶催化淀粉降解成可被酵母菌催化淀粉降解成可被酵母菌利用的糖类利用的糖类蛋白酶蛋白酶在饼干制作过程中，用于降在饼干制作过程中，用于降低面粉中的蛋白质含量等低面粉中的蛋白质含量等应用领域应用领域使用的酶种类使用的酶种类用途用途酿酒工业酿酒工业麦芽产生的淀粉麦芽产生的淀粉酶、蛋白酶、葡酶、蛋白酶、葡聚糖酶聚糖酶将淀粉和蛋白质降解成将淀粉和蛋白质降解成能被酵母菌使用的单糖、能被酵母菌使用的单糖、氨基酸和多肽，从而提氨基酸和多肽，从而提高乙醇的产量高乙醇的产量葡聚糖酶葡聚糖酶改进啤酒的过滤性能改进啤酒的过滤性能淀粉葡萄糖苷酶淀粉葡萄糖苷酶用于生产低糖啤酒用于生产低糖啤酒木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶去除啤酒储存过程中生去除啤酒储存过程中生成的混浊成的混浊应用领域应用领域使用的酶种类使用的酶种类用途用途乳制品工乳制品工业业胰凝乳酶胰凝乳酶在奶酪的制作过程中用于分在奶酪的制作过程中用于分解蛋白质解蛋白质乳糖酶乳糖酶降解乳糖为葡萄糖及各类糖降解乳糖为葡萄糖及各类糖浆浆糖工业糖工业淀粉酶、淀粉淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶将淀粉转化为葡萄糖及各类将淀粉转化为葡萄糖及各类糖浆糖浆葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶用于将葡萄糖转化为果糖，用于将葡萄糖转化为果糖，生产高果糖浆生产高果糖浆应用领域应用领域使用的酶种类使用的酶种类用途用途纺织工业纺织工业淀粉酶淀粉酶广泛地应用于纺织品的褪浆广泛地应用于纺织品的褪浆制革工业制革工业胰蛋白酶胰蛋白酶用于毛皮中特定蛋白质的去用于毛皮中特定蛋白质的去除或皮革脱毛除或皮革脱毛医疗和制医疗和制药工业药工业胰蛋白酶胰蛋白酶用于伤口愈合和溶解血凝块，用于伤口愈合和溶解血凝块，抑制微生物的生长抑制微生物的生长L天冬酰胺酶天冬酰胺酶用于治疗癌症，使癌细胞无用于治疗癌症，使癌细胞无法获得生长所需的营养法获得生长所需的营养胃蛋白酶胃蛋白酶用于治疗消化不良用于治疗消化不良其他多种酶其他多种酶作为诊断试剂作为诊断试剂 “多酶片多酶片”是一种可以治疗消化不良是一种可以治疗消化不良的药片，它含有胰蛋白酶、胰淀粉酶和胃蛋的药片，它含有胰蛋白酶、胰淀粉酶和胃蛋白酶等，它是用特殊工艺制成的双层片，请白酶等，它是用特殊工艺制成的双层片，请根据人类消化系统的结构特点及酶所需的生根据人类消化系统的结构特点及酶所需的生理环境进行分析：理环境进行分析：(1)多酶片是多酶片是_酶制剂，它是利用酶具有酶制剂，它是利用酶具有_的原理。的原理。(2)“多酶片多酶片”的外层含有的外层含有_，内层中，内层中含有含有_。(3)“多酶片多酶片”制成双层片的原因是：制成双层片的原因是：_【解析解析】要正确解答本题必须弄清酶的特要正确解答本题必须弄清酶的特性，为高效性。掌握影响其活性的外界因素性，为高效性。掌握影响其活性的外界因素pH。还要知道人的消化系统组成。还要知道人的消化系统组成。【答案答案】(1)固体固体高效性高效性(2)胃蛋白酶胃蛋白酶胰蛋白酶、胰淀粉酶胰蛋白酶、胰淀粉酶(3)a.胃蛋白酶在酸性环境中活性最大，而胰胃蛋白酶在酸性环境中活性最大，而胰蛋白酶只有在偏碱性环境中才有活性，且经蛋白酶只有在偏碱性环境中才有活性，且经过酸性环境时就可能导致失活过酸性环境时就可能导致失活b根据人体消化系统结构特点，多酶片先根据人体消化系统结构特点，多酶片先进入胃进入胃(酸性环境酸性环境)然后才进入小肠然后才进入小肠(偏碱性环偏碱性环境境)变式训练变式训练目前，酶已经大规模地应用于各个领域，目前，酶已经大规模地应用于各个领域，下列属于酶应用中面临的实际问题是下列属于酶应用中面临的实际问题是()A酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酶对有机溶剂不敏感，但对高温、强酸、强碱非常敏感酸、强碱非常敏感B加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普加酶洗衣粉因为额外添加了酶制剂，比普通洗衣粉更易污染环境通洗衣粉更易污染环境C固定化酶可以反复利用，但在固定时可固定化酶可以反复利用，但在固定时可能会造成酶的损伤而影响活性能会造成酶的损伤而影响活性D酶的催化功能很强，但需给以适当的营酶的催化功能很强，但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用养物质才能较长时间维持其作用解析：选解析：选C。酶对有机溶剂非常敏感，容易。酶对有机溶剂非常敏感，容易失活；加酶洗衣粉可使洗涤剂朝低磷、无磷失活；加酶洗衣粉可使洗涤剂朝低磷、无磷的方向发展，减少对环境的污染；酶催化过的方向发展，减少对环境的污染；酶催化过程中不需要任何营养供给。程中不需要任何营养供给。 对影响酶的活性曲线分辨不清对影响酶的活性曲线分辨不清 下图曲线表示的是温度和果胶酶活性下图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线不能说明的是之间的关系，此曲线不能说明的是()A在在B点之前，果胶酶的活性和温度成正点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比比；之后，成反比B当温度升高到当温度升高到B点时，果胶酶的活性最点时，果胶酶的活性最高，酶的催化效率最高高，酶的催化效率最高CA点时，果胶酶的活性很低，但随着温度点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升升高，果胶酶的活性可以上升DC点时，果胶酶的活性也很低，当温度降点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以上升低时，酶的活性也可以上升 【解析解析】从题图中可以看出随着温度升高，从题图中可以看出随着温度升高，果胶酶的活性在上升，等达到果胶酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。但是升，酶的活性迅速下降。但是A点和点和C点相点相比，虽然酶的活性都很低，但是比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低温点是低温条件，对酶的分子结构无影响，条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而升，而C点是高温条件，当温度过高时，会点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化，以后再降温，也不能改变酶的活性的变化，以后再降温，也不能改变酶的活性【答案答案】D【纠错笔记纠错笔记】影响酶作用的因素影响酶作用的因素(1)pH：大部分酶的活性受其环境：大部分酶的活性受其环境pH的影的影响，在一定响，在一定pH下，酶促反应速度最大，高于下，酶促反应速度最大，高于或低于此值反应速度下降，或低于此值反应速度下降，直到降为直到降为0。通常称此。通常称此Ph为酶促反应的最适为酶促反应的最适pH，如图如图1所示。所示。(2)温度：温度对酶活性有很大影响，在一定温度：温度对酶活性有很大影响，在一定温度范围内，酶促反应速度随温度上升而上温度范围内，酶促反应速度随温度上升而上升。在一定条件下，每一种酶在一定温度时升。在一定条件下，每一种酶在一定温度时活性最大，这个温度称为这种酶的最适温活性最大，这个温度称为这种酶的最适温度。如图度。如图2所示。所示。 (3)酶浓度对酶促反应的影响：在底物足够，其他条件固定的条件下，反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度与酶浓度成正 比，如图3所示。 (4)底物浓度对酶促反应的影响：如图4所 示。