高中生物 第三章 第2节 酶在工业生产中的应用导学案(新人教版)选修2.doc

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1、第2节　酶在工业生产中的应用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，以及科学技术是不断发展的。一、酶的家族与酶制剂的生产1．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。2．酶的优点比无机催化剂____________，反应条件______。3．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）

2、基因工程菌发酵生产：一些________是通过基因工程菌发酵生产。4．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。二、酶在工业生产中的应用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。

3、2．应用（1）已成功用于______工业、改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、延长储存期、提高产品产量和质量等方面。（2）在________和化工工业方面有着广泛的应用。（3）在医药工业方面，可利用酶的催化反应生产______。答案：一、1.（1）胞外　（2）水解　异构2．催化效率高　温和3．（1）应用的酶　（2）重要的酶4．（1）载体　不溶于水　（2）污染　反复　连续二、1.（1）常温　中性pH　（2）严重的污染　（3）效率高2．（1）食品　（2）轻工业　（3）药物1．酶催化反应的优缺点（1）酶催化反应的优点主要表现在以下几个方面。①酶催化的反应类型十分广泛。六

4、大酶类催化的反应基本上涵盖了各种化学反应类型，因此，酶具有极其广泛的应用范围。②酶催化的反应具有极高的选择性，包括对底物的种类，底物中的区域、位点等的选择性，因此，一种酶只能够催化一种底物或一类底物的一种反应，酶反应可以在一个十分复杂的系统内进行特定的反应，而且几乎没有副反应，反应的转化率和产率高。这在临床检验、化学分析和特定产品的生产上要比化学方法具有更大的优势。③酶催化的反应速度快。酶催化的反应速度大约比化学催化剂催化的反应速度快1010倍，因此，酶催化的反应时间短，设备利用率高，生产效率高。④酶催化的反应条件温和，一般是在常温、常压、近乎中性pH条件下反应，因此，能耗

5、低，设备要求低，使用时间长，反应成本和操作成本低。即使近期开发出来的极端酶类，如耐高温酶和嗜酸碱酶等，催化反应的条件也远比化学催化剂催化的反应条件低得多：最高温度在100℃左右，最适pH为2～11，不必在强酸、强碱条件下进行。（2）酶催化反应的缺点主要有以下几个方面。①大多数酶是蛋白质，在不适宜的条件下容易发生变性、失活，因此，在使用和保存酶时要十分小心，要尽可能保持适宜的条件。为了维持酶的稳定和催化效率，在酶催化反应和保存时要使用缓冲液系统；一般的酶不能够耐受高温，可以在低温下保存，但是也有的酶在低温下也会失活，甚至更不稳定。有些酶对金属离子十分敏感，为保持这些酶的稳定性

6、和催化反应的活性，还需要一些特定的金属离子；大多数酶对有机溶剂比较敏感，在这些有机溶剂中易失活。因此，必须根据具体的酶的性质采取相应的措施。由于酶对温度、pH和有机溶剂敏感，稳定性差，使之在某些应用上受到限制。②绝大多数酶溶于水，催化反应结束后，多数酶还有活性，因而直接从反应液中将酶与产物分离回收十分困难。为了不让酶污染产物，往往通过加热或其他方法使酶变性失活，从反应系统中除去。这样，花了很大力气生产的酶只使用了一次，就不得不使其变性失活，这是很大的浪费。当然，现在发展的酶的固定化技术，可以提高酶的稳定性，还可以解决酶催化反应后从反应体系中分离重复使用的问题。③有些酶，如氧

7、化还原酶、转移酶、某些裂解酶，在催化相应反应时，需要特殊的辅助因子，如NAD＋、NADH、NADP＋、NADPH、FAD、FMA、ATP，以及金属离子等。因此，在酶催化反应时，需在反应系统中添加相关的辅助因子。而这些辅酶参加反应后，如果没有辅酶再生系统使之再生，一旦辅酶完全被消耗，酶反应就会停止；辅酶一般十分昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。为解决这个问题，人们可以采用两种办法：一是使用含有酶的微生物细胞，通过提供适当的辅酶再生的底物，如葡萄糖，利用细胞的辅酶再生系统，使辅酶再生循环使用；另一种办法是建立辅酶再