第2节 酶在工业生场中的应用
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三、情感态度与价值观
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。
教学重点与难点
一、教学重点
1.利用基因工程技术生产酶的方法。 2.酶在工业生产中的应用。
二、教学难点
利用基因工程技术生产酶的方法。
内容解析
一.酶的家族与酶制剂的生产
1.酶的家族
（ 1）根据存在部位的不同，可分 为胞内酶和胞外酶。
葡
萄
90-100℃
糖
糊精 糖化酶
生产55-Fra bibliotek0℃保温水解40h
葡萄糖
α-淀粉酶
糖化酶
果汁
啤酒
蜜三刀（使用饴糖）
2.酶在轻工业和化工工业上的应用
皮革手提包 白纸
人造棉围巾
3.酶在医药工业上的应用
青霉素
视频一： 果胶酶在果汁生产中的作用
课堂小结
1.酶的种类
（1）根据存在部位的不同，可分为 胞内酶和胞外酶。
洗衣粉蛋白酶
纤维素酶
淀粉酶
那么洗衣粉中的酶是从哪 里来的呢
第 2节 酶在工业生 产中的应用
1.酶的家族与酶制剂的生产
2.酶在工业生产中的应用
教学目的
一、知识与能力
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。
二、过程与方法
尝试分析和收集有关酶的专利文 献资料。
水解酶主要是指能够催化大分子物质和 水反应，生成小分子物质的酶。
裂解酶是指催化多聚链从内部或端部 裂解的酶类。
连接酶又称合成酶，能催化两个子连 接成一个分子或把一个分子的首尾相连接 的酶。
转移酶：能将某基团从一个化合物转 移到另一个化合物的酶。
异构酶亦称异构化酶,是催化生成异 构体反应的酶之总称。
（3）将酶固定在一定的载体上， 制成不溶于水的固定化酶。
3.酶在工业生产中的应用
（1）酶在食品加工工业种的应用 （2）酶在轻工业和化工工业上的应用 （3）酶在医药工业上的应用
课堂练习
一、填空
1.根据酶存在部位的不同，可分为＿胞＿内＿酶 和＿胞＿外＿酶。
2.大量应用的酶都是利用＿微＿生＿物＿发＿酵方法生 产的。
胞内酶主要是参与细胞的分解和合 成代谢过程 。例如，参与糖代谢和三羧 酸循环的酶，能量代谢的酶，核酸、蛋 白质合成与代谢的酶，以及生命过程中 其他物质的合成与代谢的酶。
三羧酸循环
胞外酶的主要生物功能是将细 胞周围环境中，不能够直接吸收利 用的大分子物质分解成可溶性的、 能够为细胞吸收、利用的小分子营 养物质。例如，蛋白质酶能将蛋白 质水解成为可被细胞吸收的氨基酸 或小分子的肽；淀粉酶可将环境中 的淀粉水解成分子较小的糊精、寡 糖或单糖，再为细胞吸收利用。
（2）按照酶催化的反应所起 的作用，可分为氧化还原酶、转 移酶、水解酶 、裂解酶 、异构 酶 、连接酶（合成酶） 。
名词解释
胞内（外)酶：酶在细胞内合成后，被分 泌到细胞外，游离在培养液中的酶称为胞外 酶，而留在细胞内的酶，称为胞内酶。
氧化还原酶是指能够将细胞内产生的有 毒物质分解和合成某些生理活性物质的酶。
建了产生青霉素酰化酶的基因工程菌，经过 发酵获得含有高青霉素酰化酶活性的大肠杆 菌细胞。将细胞包埋进行固定化，制备成固 定化细胞颗粒，再填装在柱式反应器内，利 用循环泵使青霉素溶液循环流过固定化细胞 反应器。该反应器可使青霉素裂解产生6 APA，反应结束后，再通过适当的方法分离 提取，就可以获得青霉素母核6 APA。上述 方法是我国目前大规模生产6 APA的方法， 它涉及到基因工程、发酵工程和酶工程。因 此，这种说法是正确的。
二、选择题
1.洗衣粉中没有加入下面哪种酶？＿D
A.蛋白酶
C.纤维素酶
B.脂肪酶
D.果胶酶
2.各种脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、细胞 色素氧化酶等属于＿A
A.氧化还原酶
C.水解酶
B.转移酶
D.异构酶
三、解答题
1.酶催化作用的优点是什么？
提示：酶催化作用的优点是1）酶催 化的反应类型广泛。2）酶催化的反应具 有极高的选择性。 3）酶催化的反应速度 高。4）酶催化的反应条件温和。
2.酶制剂的主要品种有哪些?
提示：从形态上分，有固体酶制剂和液 体酶制剂;按酶制剂在应用领域上的分类， 有用于工业生产上作为催化剂的工业酶制 剂 ，有用于食品生产加工的酶制剂（又称 为食品酶制剂） ，还有用于临床检测的诊 断酶制剂，用于化学分析的酶分析制剂，用 作药物的药物酶制剂和用于洗涤剂。
的洗涤酶制剂等 ;按酶的来源不同，还可将 酶制剂分为植物酶制剂，动物酶制剂和微 生物酶制剂;针对应用的需要，按酶生产加 工方法的不同，又可将其分为游离酶制剂， 固定化酶制剂，酶试纸，酶电极等。
教材习题答案
1.请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点？
提示：酶催化反应的优点： 1）酶催化的 反应类型十分广泛。2）酶催化的反应具有极高 的选择性。 3）酶催化的反应速度高。4）酶催 化的反应条件温和，因此，能耗低，设备要求 低，使用时间长，反应成本和操作成本低。
酶催化反应的缺点： 1）酶是蛋白质，在不适 宜的条件下容易发生变性、失活，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。 3）有些酶，如氧化还原酶，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。
（2）按照酶催化的反应所起的作用， 可分为氧化还原酶、转移酶、水解酶 、裂 解酶 、异构酶 、连接酶（合成酶） 。
2.酶制剂的生产
（1）大量应用的酶是利用微生物发 酵方法生产的，一些重要的酶采用基因 工程菌发酵生产，使酶的产量大幅度提 高。（2）将酶制成不同的剂型的酶制剂， 如液体酶制剂、颗粒酶制剂、粉末酶制 剂等。
液体酶制剂
粉末酶制剂
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，因此， 必须根据酶的不同性质采取相 应的措施。为此人们将酶制备 成不同的剂型，如液体、固体、 粉末等，这种还有酶的制品成 为酶制剂。
绝大多数酶溶于水，催化反应结束 后，多数酶还有活性，然而直接从反应 液中将酶与产物分离回收十分困难,造成 了浪费，这个问题该如何解决呢?
2.酶制剂的生产
大规模工业生产对酶的 需求量很大，而生物体内酶 的含量却很少，怎样才能获 得大量的课供应的酶呢?
大量应用的酶都是利用微生物 发酵方法生产的，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。
基因工程菌
继续解答……
酶是蛋白质，在不适宜的 条件下容易发生变性、失活， 那么该如何保持酶的活性及使 用、储存、运输的方便呢？
2.有人说基因工程、细胞工程、发酵工程和 酶工程之间存在着交叉渗透的现象，你认为 对吗？请举例谈谈你的看法。
提示：对。例如，青霉素酰化酶催化青霉 素的侧链与母核之间的酰胺键水解反应，可用 于生产其他的半合成青霉素，如生产氨卞青霉 素、羟氨卞青霉素所必须的青霉素母核6 APA(6 氨基青霉烷酸)。目前我国利用基因工程技术， 将青霉素酰化酶的基因转入大肠杆菌，构
抢答
利用物理的或化学的方法使酶与 水不溶性大分子载体结合或把酶包埋 在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中 制成固定化酶。酶固定化后一般稳定 性增加，易从反应系统中分离，且易 于控制，能反复多次使用。便于运输 和贮存，有利于自动化生产。
二.酶在工业生产中的应用
1.酶在食品加工工业种的应用
葡萄糖
30%淀粉浆 α-淀粉酶
导入新课
大家平时洗衣 服用的洗衣粉一般 都是加酶洗衣粉， 那么洗衣粉加酶的 作用是什么呢?
加酶洗衣粉
加酶洗衣粉中常使用的酶共有4种： 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。 这些酶制剂有着对污垢的特殊去污能力， 不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而 且对人体没有毒害作用，并且这些酶制 剂及其分解产物能够被微生物分解，不 会污染环境。
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。
教学重点与难点
一、教学重点
1.利用基因工程技术生产酶的方法。 2.酶在工业生产中的应用。
二、教学难点
利用基因工程技术生产酶的方法。
内容解析
一.酶的家族与酶制剂的生产
1.酶的家族
（ 1）根据存在部位的不同，可分 为胞内酶和胞外酶。
葡
萄
90-100℃
糖
糊精 糖化酶
生产55-Fra bibliotek0℃保温水解40h
葡萄糖
α-淀粉酶
糖化酶
果汁
啤酒
蜜三刀（使用饴糖）
2.酶在轻工业和化工工业上的应用
皮革手提包 白纸
人造棉围巾
3.酶在医药工业上的应用
青霉素
视频一： 果胶酶在果汁生产中的作用
课堂小结
1.酶的种类
（1）根据存在部位的不同，可分为 胞内酶和胞外酶。
洗衣粉蛋白酶
纤维素酶
淀粉酶
那么洗衣粉中的酶是从哪 里来的呢
第 2节 酶在工业生 产中的应用
1.酶的家族与酶制剂的生产
2.酶在工业生产中的应用
教学目的
一、知识与能力
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。
二、过程与方法
尝试分析和收集有关酶的专利文 献资料。
水解酶主要是指能够催化大分子物质和 水反应，生成小分子物质的酶。
裂解酶是指催化多聚链从内部或端部 裂解的酶类。
连接酶又称合成酶，能催化两个子连 接成一个分子或把一个分子的首尾相连接 的酶。
转移酶：能将某基团从一个化合物转 移到另一个化合物的酶。
异构酶亦称异构化酶,是催化生成异 构体反应的酶之总称。
（3）将酶固定在一定的载体上， 制成不溶于水的固定化酶。
3.酶在工业生产中的应用
（1）酶在食品加工工业种的应用 （2）酶在轻工业和化工工业上的应用 （3）酶在医药工业上的应用
课堂练习
一、填空
1.根据酶存在部位的不同，可分为＿胞＿内＿酶 和＿胞＿外＿酶。
2.大量应用的酶都是利用＿微＿生＿物＿发＿酵方法生 产的。
胞内酶主要是参与细胞的分解和合 成代谢过程 。例如，参与糖代谢和三羧 酸循环的酶，能量代谢的酶，核酸、蛋 白质合成与代谢的酶，以及生命过程中 其他物质的合成与代谢的酶。
三羧酸循环
胞外酶的主要生物功能是将细 胞周围环境中，不能够直接吸收利 用的大分子物质分解成可溶性的、 能够为细胞吸收、利用的小分子营 养物质。例如，蛋白质酶能将蛋白 质水解成为可被细胞吸收的氨基酸 或小分子的肽；淀粉酶可将环境中 的淀粉水解成分子较小的糊精、寡 糖或单糖，再为细胞吸收利用。
（2）按照酶催化的反应所起 的作用，可分为氧化还原酶、转 移酶、水解酶 、裂解酶 、异构 酶 、连接酶（合成酶） 。
名词解释
胞内（外)酶：酶在细胞内合成后，被分 泌到细胞外，游离在培养液中的酶称为胞外 酶，而留在细胞内的酶，称为胞内酶。
氧化还原酶是指能够将细胞内产生的有 毒物质分解和合成某些生理活性物质的酶。
建了产生青霉素酰化酶的基因工程菌，经过 发酵获得含有高青霉素酰化酶活性的大肠杆 菌细胞。将细胞包埋进行固定化，制备成固 定化细胞颗粒，再填装在柱式反应器内，利 用循环泵使青霉素溶液循环流过固定化细胞 反应器。该反应器可使青霉素裂解产生6 APA，反应结束后，再通过适当的方法分离 提取，就可以获得青霉素母核6 APA。上述 方法是我国目前大规模生产6 APA的方法， 它涉及到基因工程、发酵工程和酶工程。因 此，这种说法是正确的。
二、选择题
1.洗衣粉中没有加入下面哪种酶？＿D
A.蛋白酶
C.纤维素酶
B.脂肪酶
D.果胶酶
2.各种脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶、细胞 色素氧化酶等属于＿A
A.氧化还原酶
C.水解酶
B.转移酶
D.异构酶
三、解答题
1.酶催化作用的优点是什么？
提示：酶催化作用的优点是1）酶催 化的反应类型广泛。2）酶催化的反应具 有极高的选择性。 3）酶催化的反应速度 高。4）酶催化的反应条件温和。
2.酶制剂的主要品种有哪些?
提示：从形态上分，有固体酶制剂和液 体酶制剂;按酶制剂在应用领域上的分类， 有用于工业生产上作为催化剂的工业酶制 剂 ，有用于食品生产加工的酶制剂（又称 为食品酶制剂） ，还有用于临床检测的诊 断酶制剂，用于化学分析的酶分析制剂，用 作药物的药物酶制剂和用于洗涤剂。
的洗涤酶制剂等 ;按酶的来源不同，还可将 酶制剂分为植物酶制剂，动物酶制剂和微 生物酶制剂;针对应用的需要，按酶生产加 工方法的不同，又可将其分为游离酶制剂， 固定化酶制剂，酶试纸，酶电极等。
教材习题答案
1.请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点？
提示：酶催化反应的优点： 1）酶催化的 反应类型十分广泛。2）酶催化的反应具有极高 的选择性。 3）酶催化的反应速度高。4）酶催 化的反应条件温和，因此，能耗低，设备要求 低，使用时间长，反应成本和操作成本低。
酶催化反应的缺点： 1）酶是蛋白质，在不适 宜的条件下容易发生变性、失活，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。 3）有些酶，如氧化还原酶，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。
（2）按照酶催化的反应所起的作用， 可分为氧化还原酶、转移酶、水解酶 、裂 解酶 、异构酶 、连接酶（合成酶） 。
2.酶制剂的生产
（1）大量应用的酶是利用微生物发 酵方法生产的，一些重要的酶采用基因 工程菌发酵生产，使酶的产量大幅度提 高。（2）将酶制成不同的剂型的酶制剂， 如液体酶制剂、颗粒酶制剂、粉末酶制 剂等。
液体酶制剂
粉末酶制剂
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，因此， 必须根据酶的不同性质采取相 应的措施。为此人们将酶制备 成不同的剂型，如液体、固体、 粉末等，这种还有酶的制品成 为酶制剂。
绝大多数酶溶于水，催化反应结束 后，多数酶还有活性，然而直接从反应 液中将酶与产物分离回收十分困难,造成 了浪费，这个问题该如何解决呢?
2.酶制剂的生产
大规模工业生产对酶的 需求量很大，而生物体内酶 的含量却很少，怎样才能获 得大量的课供应的酶呢?
大量应用的酶都是利用微生物 发酵方法生产的，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。
基因工程菌
继续解答……
酶是蛋白质，在不适宜的 条件下容易发生变性、失活， 那么该如何保持酶的活性及使 用、储存、运输的方便呢？
2.有人说基因工程、细胞工程、发酵工程和 酶工程之间存在着交叉渗透的现象，你认为 对吗？请举例谈谈你的看法。
提示：对。例如，青霉素酰化酶催化青霉 素的侧链与母核之间的酰胺键水解反应，可用 于生产其他的半合成青霉素，如生产氨卞青霉 素、羟氨卞青霉素所必须的青霉素母核6 APA(6 氨基青霉烷酸)。目前我国利用基因工程技术， 将青霉素酰化酶的基因转入大肠杆菌，构
抢答
利用物理的或化学的方法使酶与 水不溶性大分子载体结合或把酶包埋 在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中 制成固定化酶。酶固定化后一般稳定 性增加，易从反应系统中分离，且易 于控制，能反复多次使用。便于运输 和贮存，有利于自动化生产。
二.酶在工业生产中的应用
1.酶在食品加工工业种的应用
葡萄糖
30%淀粉浆 α-淀粉酶
导入新课
大家平时洗衣 服用的洗衣粉一般 都是加酶洗衣粉， 那么洗衣粉加酶的 作用是什么呢?
加酶洗衣粉
加酶洗衣粉中常使用的酶共有4种： 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶。 这些酶制剂有着对污垢的特殊去污能力， 不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而 且对人体没有毒害作用，并且这些酶制 剂及其分解产物能够被微生物分解，不 会污染环境。