人教版《生物科学与工业》课件
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2021版高中生物第3章生物科学与工业3.3生物技术药物与疫苗课件新人教版选修2
(3)动物细胞培养及应用 基本培养流程： 动 物 胚 胎 或 出 生 不 久 的 幼 龄 动 物 ―提―供→ 培 养 的 细 胞 或 组 织 ―用―胰―蛋―白―酶―处―理→ 单 个 细 胞 ―培―养→ 原 代 培 养 ―→ 传 代 培 养 ―40―～―5―0代→细胞株―变―异→细胞系(具有癌变特点) 动物细胞比大肠杆菌细胞具有更加优良的产物加工性能，更适合 来自人和高等动物的基因的表达，因而可用于生产各种重要的生 物制品，如乙肝疫苗、狂犬病疫苗和脊髓灰质炎疫苗等，以及干 扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等。
知识点2 生物技术疫苗
[知识梳理]
1.疫苗是一种特殊的 疾病，而是用于
药物 预防
，它 不是 疾病。
用于治疗
2.DNA疫苗又称 核酸疫苗 ，在某些肿瘤、艾滋病和肝炎
等疾病的 预防 上可以发挥独特的作用。
[活学活用]
疫苗与人类的身体安康关系密切。以下有关疫苗的表达不正确 的选项是( ) A.疫苗不是用于治疗疾病，而是用于预防疾病 B.疫苗能刺激人体，使人产生相应的抗体 C.疫苗可通过注射或口服进入人体 D.人类通过接种牛痘疫苗消灭了脊髓灰质炎 思维导图：
[归纳总结]
传统疫苗与新型疫苗 用于预防疾病的疫苗有细菌性疫苗、病毒性疫苗和类毒素疫苗。 从疫苗的生产技术来说，疫苗分为传统疫苗和新型疫苗两大类。
(1)传统疫苗 传统疫苗包括灭活疫苗、减毒疫苗和亚单位疫苗。灭活疫苗是 用致病的微生物或其代谢产物，接种到动物、鸡胚、组织或细 胞培养物中，经生长繁殖后，用化学(丙酮、甲醛、酚等)或物 理(加热、紫外线照射)等方法将病原体杀死要获得的疫苗，因 此，又称为“死〞疫苗。减毒疫苗是通过适当方法，以降低毒 性或无毒的全病原体为抗原的疫苗。用天然微生物的某些成分 的亚单位作为疫苗的，称为亚单位疫苗。
高中生物第3章生物科学与工业3.3生物技术药物与疫苗公开课课件新人教版
类型：
灭活疫苗 传统疫苗 减毒疫苗
亚单位疫苗
基因工程疫苗 新型疫苗 核酸疫苗
目前常见的疫苗
基因工程疫苗
DNA疫苗 核酸疫苗
RNA疫苗
DNA疫苗
动物细胞融合
非典患者的肺
SARS病毒-----冠状病毒
传染性非典型肺炎（严重 急性呼吸综合征 SARS）
是由SARS冠状病毒（SARSCoV）引起的一种具有明显传染 性、可累及多个脏器系统的特殊 肺炎，世界卫生组织（WHO） 将其命名为严重急性呼吸综合征 （severe acute respiratory syndrome,SARS） SARSCoV属冠状病毒科冠状病毒属 为有包膜病毒，直径多为60120nm，包膜上有放射状排列的 花瓣样或纤毛状突起 长约20nm 或更长，基底窄，形似王冠 与
经典冠状病毒相似。
生物技术药物
含义
生物技术药物一般是利用DNA重组技术或其他 生物技术的药物。
基因工程药物
生物技 术药物
酶工程药物 发酵工程药物 细胞工程药物
1．基因工程药物
（1）过程
获得目 的基因
构建基因 工程菌
产物分离 纯化
成品加工
除菌过滤 成品检测
工程菌大规 模培养
半成品检测
（2）常见的基因工程药物
细胞工程
（1）植物细胞培养制备药物的流程
植物细胞株
固体培养
液体悬浮培 养
收集细胞
提取纯化 产物
药物制剂
细胞培养的人参愈伤组织
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
悬浮细胞培养
提取纯化产物
药物制剂
（2）动物细胞培养过程
幼
剪
胰蛋 细
龄
碎
人教版高中生物选修2-生物科学与社会：酶在工业生产中的应用_课件1
化学反应
2、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，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
3、（2005年黄冈模拟）图是含有淀粉的琼脂块上的实验装置， 将该装置放在37℃的温度下，培养24h后，用碘液冲洗圆点处， 各琼脂块的处理方法和实验结构见下表。下列说法正确的是
枯草杆菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等
（4）根据酶催化的反应和所起的作用：
（酶的国际统 一分类法）
氧化还原酶、水解酶、裂解酶、
连接酶、转移酶和异构酶
3、酶的优缺点
优点：高效性 专一性 反应条件温和
缺点： 大多数的酶是蛋白质，在不适宜的条件下 容易变性、失活，稳定性差，在某些方面 的应用有局限性。
酶制剂的生产
4、酶的固定化——固定化酶
酶经固定化处理后，稳定性较高， 可以长期反复使用，有利于工业生产中 转化反应的连续化和自动化。
载体结合法
交联 法
包埋 法
二、酶在工业生产中的应用
1、葡萄糖的生产 a－淀粉酶
2、果汁的生产
果胶酶和纤维素酶
3、棉布的生产
纤维素酶
4、造纸工业中的应用 酶代替化学脱墨
蓝黑色
4、根据酶在生物体内存在的部位，可分为 胞内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的 是
A．呼吸酶 B．光合酶 C．胰蛋白酶 D．解旋酶
圆点
处理方法
结果
A
加入新鲜的唾液
红棕色
A
B C
接种面包霉 加入煮沸的唾液
红棕色
蓝黑色 B E D
D
加入蔗糖酶
？
C
E 加入新鲜唾液与质量分数 蓝黑色
2、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，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
3、（2005年黄冈模拟）图是含有淀粉的琼脂块上的实验装置， 将该装置放在37℃的温度下，培养24h后，用碘液冲洗圆点处， 各琼脂块的处理方法和实验结构见下表。下列说法正确的是
枯草杆菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等
（4）根据酶催化的反应和所起的作用：
（酶的国际统 一分类法）
氧化还原酶、水解酶、裂解酶、
连接酶、转移酶和异构酶
3、酶的优缺点
优点：高效性 专一性 反应条件温和
缺点： 大多数的酶是蛋白质，在不适宜的条件下 容易变性、失活，稳定性差，在某些方面 的应用有局限性。
酶制剂的生产
4、酶的固定化——固定化酶
酶经固定化处理后，稳定性较高， 可以长期反复使用，有利于工业生产中 转化反应的连续化和自动化。
载体结合法
交联 法
包埋 法
二、酶在工业生产中的应用
1、葡萄糖的生产 a－淀粉酶
2、果汁的生产
果胶酶和纤维素酶
3、棉布的生产
纤维素酶
4、造纸工业中的应用 酶代替化学脱墨
蓝黑色
4、根据酶在生物体内存在的部位，可分为 胞内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的 是
A．呼吸酶 B．光合酶 C．胰蛋白酶 D．解旋酶
圆点
处理方法
结果
A
加入新鲜的唾液
红棕色
A
B C
接种面包霉 加入煮沸的唾液
红棕色
蓝黑色 B E D
D
加入蔗糖酶
？
C
E 加入新鲜唾液与质量分数 蓝黑色
人教版高中生物选修2《3.2酶在工业生产中的应用》 课件(53张ppt)
2. 培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 3. 培养基在满足微生物的营养需求的基础上应 尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益 。
(2)举例：
二、发酵生产过程探 2. 培养基的选择 秘
成 水 豆饼水 解液、 玉米浆 中的水 无机盐 分 氮源 碳源 生长因 子
酸 碱 度
磷酸二氢 p 豆饼水 钾 H 尿素 解液、 生物素 氧化钾 7玉米浆 8 硫酸镁
第３章《生物科学与工业》
第１节 《微生物发酵及其 应用》
教学目标
• • • • • 知识与能力方面： 1.说出微生物发酵生产的基本过程。 2.举例说出微生物发酵与食品生产的关系。 3.参与有关微生物发酵的调查活动。 4．通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、 社会三者间的紧密联系和互动。 • 情感态度、价值观方面： • 培养学生关爱社会,关爱身体健康、热爱生活的情 感，培养他们社会责任感，形成关心现代发酵业 的发展。
微生物学的奠基人——伟大的巴斯德
• 我国的传统发酵产品酱油 、醋、腐乳等享誉世界 • 我国的酿酒已经有4000多 年的历史 • 我国的酱油距今已有3000 年的历史 • 1857年巴斯德证明发酵是 由于微生物的作用
一、发酵工程史话
• 传统酿造
例：豆腐乳发酵
民族特色发酵食品，味道鲜美，风味独 特 1. 主要原料 大豆或冷榨豆片、盐卤与石膏、食盐 水 2. 辅助原料 黄酒、烧酒、红曲、面曲、糟米
3、灭菌
• 灭菌的原因：
– 在发酵过程中如混入其他微生物， 将与菌种形成竞争关系，对发酵过 程造成不良影响 。
• 举例：
– 如果在谷氨酸发酵过程中混人放线 菌，则放线菌分泌的抗生素就会使 大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果 在青霉素生产过程中污染了杂菌，
高中生物 第3章 生物科学与工业 3.2 酶在工业生产中的应用名师公开课省级获奖课件 新人教版选修2
氢酶为氧化还原酶；而分析各选项可知B项符合题意。
答案 B
课程目标
知识点1
知识点2
知识点3
[归纳总结]
酶的分类
胞内酶：占酶的绝大多数，存在于细胞内，如细 （1）根据存 胞内有氧呼吸酶等。 在的部位 胞外酶：占酶的小部分，分泌到细胞外，如消化
酶等。
课程目标
知识点1
知识点2
知识点3
课程目标
知识点1
知识点2
[知识梳理]
1.酶的种类 (1)根据存在部位分为：胞内酶和
胞外
酶。
(2) 根 据 酶 催 化 的 反 应 和 所 起 的 作 用 分 为 ： 氧 化 还 原 酶 、
水解
酶、裂解酶、连接酶、转移酶和 异构
酶六大类。
课程目标
知识点1
知识点2
知识点3
2.酶的优点 比无机催化剂
催化效率
高、反应条件 温和
等优点。
课程目标
知识点1
知识点2
知识点3
[活学活用]
1.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
课程目标
知识点1
知识点2
知识点3
[活学活用]
现在生产的许多饮料和糖果中的甜味剂不是蔗糖而是高果糖浆，
高果糖浆是淀粉通过一系列的催化作用转化而来的，在这一过
程中不需要的酶是( )
A.α-淀粉酶
B.糖化酶
高中生物第二章生物科学与工业2.2酶在工业生产中的应用课件浙科选修2
4、酶的固定化——固定化酶
酶经固定化处理后，稳定性较高，可以 长期反复使用，有利于工业生产中转化 反应的连续化和自动化。
载体结合法
交联 法
包埋 法
二、酶在工业生产中的应用
• 1、葡萄糖的生产 a－淀粉酶
• 2、果汁的生产
果胶酶和纤维素酶
• 3、棉布的生产
纤维素酶
• 4、造纸工业中的应用 酶代替化学脱墨
3、酶制剂的生产
问题：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求比 较苛刻。这就给实际生产及应用造成麻烦。怎 么解决这一问题呢？
（1）酶制剂的慨念
（2）、酶催化有哪些特点？
（3）酶催化反应结束后，酶和其他产物混合 在一起，分离比较麻烦，这不仅影响产品的 纯度，而且酶不能分离出来重复使用，也造 成了浪费。这个问题又是怎样解决呢？
学反应
• 2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪 酶，具有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
• 3、（2005年黄冈模拟）图是含有淀粉的琼脂块上的实验装置， 将该装置放在37℃的温度下，培养24h后，用碘液冲洗圆点处， 各琼脂块的处理方法和实验结构见下表。下列说法正确的是
4、根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞 内酶和胞外酶，下列酶中属于胞外酶的是
• A．呼吸酶 B．光合酶 • C．胰蛋白酶 D．解旋酶
圆点
处理方法
结果
A
加入新鲜的唾液
红棕色
A
B C
接种面包霉 加入煮沸的唾液
红棕色
蓝黑色 B E D
2011年高考生物一轮复习课件第50讲生物科学与工业
(2) 细胞工程药物的生产：指在细胞水平上，通过细 胞融合、核质移植、染色体移植等技术，改造并筛选特 定的细胞株或细胞系，再通过规模培养获得药物。 (3)生产过程(以乙型肝炎病毒疫苗为例) 构建工程菌：利用基因工程技术，将乙型肝炎病毒 表面基因转移到酵母细胞中，构建成 乙型肝炎病毒表面抗原基因的工程菌 制备抗原蛋白：将构建的工程菌在发酵罐中进行大 规模培养，经分离、纯化后得到表 面抗原蛋白 制备疫苗：用福尔马林和Al(OH)3吸附，制成疫苗
(3)酶的固定化方法 酶的固定化常用方法分为三类，即载体结合法、交 联法和包埋法。 3．疫苗的概念 疫苗是一类接种后能激发人体免疫反应以抵抗某些 传染病的生物制品。疫苗是一类特殊的药物，它不是用 于治疗疾病。而是用于预防疾病，某些疾病只是通过接 种疫苗才能够彻底控制和消灭 ( 如天花及脊髓灰质炎等 ) 。 4．生物工程药物和疫苗 (1) 基因工程药物的生产：是指以重组 DNA 为核心技 术。通过将一个生物体内有用的 “目的基因”转移到另一 个生物体中并表达所需要的产物——药物的过程。
分离比较麻烦，这不仅影响产品的纯度和质量，而且酶不 能分离出来重复使用，也造成了浪费，为解决上述现实问 题，工业生产中常采用固定化酶技术。 (1)固定化酶概念 为了提高酶的利用效率，人们采取多种方法将分离纯化 的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。 (2)固定化酶的优点 酶被固定化后，大多数酶稳定性增加，因而可以通过 过滤等简单的方法将酶从反应系统中取出，这样做既避免 了污染产物，又可以长期反复利用，从而有利于工业生产 中转化反应的连续化和自动化。
10 20 30 40 50 水温/℃ 组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 清除血渍 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 时间/min 清除油渍 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68 时间/min
高中生物 第2章 生物科学与工业 第1节 微生物发酵及其应用课件高一选修2生物课件
A.甘油、丙酮、丁醇、乳酸和酒精等
B.抗生素、维生素、乳酸和酒精等
C.甘油、丙酮、氨基酸和柠檬酸等 D.抗生素、维生素、氨基酸和柠檬酸等 答案:A 2下列有关发酵实质的叙述,正确的是( ) A.温度使底物氧化分解的过程
B.微生物产生的各种酶催化生成不同的产物 C.微生物经过相同的代谢途径生成不同的产物
第八页，共十九页。
2.有哪些因素会影响发酵生产? 发酵生产过程中,以下因素(yīn sù)会影响发酵生产。 (1)菌种
直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力,必须在实
验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。即使得到了具有产生特定产物能力
的菌株,其生产能力和性能也不见得能够满足生产的需要,还须经过诱变 选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的具有特殊生 产能力的工程菌,也还要对其进行仔细研究,全面了解产生产物的规律、影 响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系,以及控制办法,并在实验室里进 行验证和扩大规模的验证,才能够用于生产。在大规模工业生产上有了优良的生 产菌种还不够,必须采取适当的措施提供足够量的菌种。
人类所需产品的过程。
第四页，共十九页。
2.微生物发酵的类型 (1)固体发酵:是将微生物接种在固体培养基上进行发酵生产的过程。 ①优点:一般(yībān)是开放式的,无菌要求不高;发酵所需设备简单、操作容
易。
②缺点:劳动强度大,生产慢,微生物品种少,产品有限。 (2)液体深层发酵:是将微生物接种在液体培养基中进行发酵的过程。 ①类型:包括厌氧液体深层发酵和好氧液体深层发酵。甘油、丙酮、丁醇、乳 酸和酒精等都是通过厌氧液体发酵生产的。抗生素、维生素、氨基酸和 柠檬酸等都是利用好氧液体深层发酵的方法生产的。 ②优点:生产周期短,产量高,占地面积小,还可以实现生产过程的自动化控 制。
B.抗生素、维生素、乳酸和酒精等
C.甘油、丙酮、氨基酸和柠檬酸等 D.抗生素、维生素、氨基酸和柠檬酸等 答案:A 2下列有关发酵实质的叙述,正确的是( ) A.温度使底物氧化分解的过程
B.微生物产生的各种酶催化生成不同的产物 C.微生物经过相同的代谢途径生成不同的产物
第八页，共十九页。
2.有哪些因素会影响发酵生产? 发酵生产过程中,以下因素(yīn sù)会影响发酵生产。 (1)菌种
直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力,必须在实
验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。即使得到了具有产生特定产物能力
的菌株,其生产能力和性能也不见得能够满足生产的需要,还须经过诱变 选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的具有特殊生 产能力的工程菌,也还要对其进行仔细研究,全面了解产生产物的规律、影 响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系,以及控制办法,并在实验室里进 行验证和扩大规模的验证,才能够用于生产。在大规模工业生产上有了优良的生 产菌种还不够,必须采取适当的措施提供足够量的菌种。
人类所需产品的过程。
第四页，共十九页。
2.微生物发酵的类型 (1)固体发酵:是将微生物接种在固体培养基上进行发酵生产的过程。 ①优点:一般(yībān)是开放式的,无菌要求不高;发酵所需设备简单、操作容
易。
②缺点:劳动强度大,生产慢,微生物品种少,产品有限。 (2)液体深层发酵:是将微生物接种在液体培养基中进行发酵的过程。 ①类型:包括厌氧液体深层发酵和好氧液体深层发酵。甘油、丙酮、丁醇、乳 酸和酒精等都是通过厌氧液体发酵生产的。抗生素、维生素、氨基酸和 柠檬酸等都是利用好氧液体深层发酵的方法生产的。 ②优点:生产周期短,产量高,占地面积小,还可以实现生产过程的自动化控 制。
高中生物第3章生物科学与工业3.1微生物发酵及其应用课件新人教版选修220170428220
•传统发酵工业阶段（19世纪末—20世纪20年 代人们才开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式， 生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大 。）
传统微生物发酵中，发酵的作用？
现代发酵工业阶段（ 20世纪40-50年代生产技术要
求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高， 新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度。 工程菌
生物技术产业阶段 （ 20世纪70年代利用构建的基因
）
二、什么是发酵？发酵食品 P41
• 发酵：在一定条件下，利用微生物的生命活动大 量生成或积累特定代谢产物或菌体的过程。
发酵食品：农副产品的原料利 用发酵方法生产和加工制作的 食品。
微生物的应用
• 请说出几种发酵食品
• 面酱、腐乳、面包、馒头、酒酿、豆豉、霉干菜、 酸菜、泡菜、酱、酿造食醋、酿造酱油、各种酒类、 酸奶、奶酪
微生物发酵及其应用
1、举例说出利用微生物发酵生产的5种食品
啤酒、果酒、食醋、面包、酸奶、腐乳、 豆豉、霉干菜、酸菜、酱油、酸味剂、甜 味剂
食品添加剂是指为改 善食品品质、防腐等 需要而加入食品中的 化学合成或天然物质， 只要食品添加剂的使 用符合国家有关规定， 它对人体便是无害的。
微生物的应用
• 泡菜：请参看《生物技术实践》的专题1的 课题3（乳酸菌） • 腐乳：请参看《生物技术实践》的专题1的 课题2（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）
• 酸菜：与泡菜类似。
发酵食品的生产
• 现代发酵生产
• 采用现代化工程技术手段，利用微生物的某些特 定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生 物应用于工业生产过程的一种新技术。
微生物的应用
• 醪糟：又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根 霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒 精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生 大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄 糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由 于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精 度、不同甜度和不同香味的醪糟。
高中生物 第三章《生物科学与工业》复习课件 新人教版
微生物的应用
• 醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化学合成的 食品级醋酸勾兑的外，其他的则是由醋酸菌在好氧条件下 发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于使 用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖发酵过程中会产 生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。
微微生生物物的的应应用用
• 酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其他有麦麸、 小麦、玉米等，将原料经粉碎制成固体培养基，在 好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进 行发酵。微生物在生长过程中会产生大量的蛋白酶， 将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸， 然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基酸和肽， 具有特殊香味。
对数期的特点 • 生长速度常数R最大 • 细胞进行平衡生长 • 酶系活跃，代谢旺盛
影响对数期微生物增代时间的因素 菌种 营养成分 营养物的浓度
发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度 食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期
稳定期
• 特点： 1 生长速率常数R等于0 2 菌体产量达到了最高值 3 合成次生代谢产物 4 细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始 产生芽孢 • 产生原因：
调整期 对数期 稳定期 衰亡期 单细胞微生物的典型生长曲线
调整期的特点
• 生长速度为零 • 细胞体积急剧增大 • 细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，细胞呈嗜碱性 • 合成代谢活跃，易产生诱导酶 • 对外界不良环境条件敏感
影响调整期长短的因素
• 接种龄 • 接种量 • 培养基成分
发酵工业上需尽量缩短该期，以降低生产成本 在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌
发酵工程生产实例
1、菌种的选择
2、培养基的选择
选成择细胞分膜通透较强，在细 酸碱
人教版高中生物选修2课件：第三章生物科学与工业(选修二)
与温度对微生物的影响类似，微生物存在最低生长pH、 最适生长pH和最高生长pH。不同微生物对环境pH适应的 范围不同。一般微生物生长的最适pH在4.0～9.0范围内。 真菌生长的范围宽，细菌较窄(pH在3.0～4.0范围内)，细
菌、放线菌一般适应于中性偏碱性环境，而酵母菌、霉菌
适应于偏酸性环境。 (6)溶氧的影响 工业上大部分为好氧发酵，如抗生素、氨基酸、维生素、 多糖、有机酸(细胞发酵生产乳酸例外)等发酵均需要往发
(2)纯种发酵与灭菌
现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵，可以保证高产及生产过 程和产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌，它会使发酵失 败，造成巨大损失。因此，灭菌和无菌操作成为发酵工业的重 要环节。
(3)发酵培养基
现在大规模工业发酵产品的生产，多采用液体培养基进行深层 发酵。使用的培养基必须满足微生物细胞生长、繁殖的需要， 因为没有大量的细胞就不可能产生大量的产物；但是细胞的过 分生长会消耗大量的营养物，有时又会影响细胞的生产能力， 会使产物的产量和产率下降。使用的培养基还必须有利于微生 物大量合成产物。因此，培养基的组成十分关键。
(4)温度对微生物生长的影响 温度主要是通过影响微生物细胞内生物大分子的活性来影响微生物的生 命活动。一方面，随着温度的升高，细胞内的酶反应速度加快；另一方 面，随着温度的进一步升高，生物活性物质 (蛋白质，核酸等)发生变性，
细胞功能下降，甚至死亡。所以，每种微生物都有最适生长温度。
(5)pH对微生物生长的影响 培养基的pH对微生物生长的影响主要是引起细胞膜电荷变化，以及影 响营养物离子化程度，从而影响微生物对营养物的吸收；pH也会影响 生物活性物质，如酶的活性。
好氧纯种发酵，需要通入无菌空气和保持无菌条件)；生
优品课件之生物科学与工业
生物科学与工业目标的确定与本节对应的课程标准具体内容是“举例说出发酵与食品生产”，而本节标题定为《微生物发酵及其应用》。
事实上，微生物发酵在现实生活中远远超出了食品工业的范畴。
因此，本节内容一开始时并没有局限于食品生产，而是从比较大的视角──发酵工程史话引入，然后探秘发酵过程，再举例说出发酵与食品生产的关系。
为此，本节主要教学目标确定为：通过了解发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的关系；说出微生物发酵生产的基本过程；举例说出微生物发酵与食品生产的关系；关注与微生物发酵有关的社会问题等。
--思路教学实施的程序教学内容教学活动教学手段和方法预期目标师：同学们在初中时学习过微生物发酵与食品，我们的日常生活中也接触到许多发酵食品，请同学们思考这样一个问题：哪些食品是由微生物发酵生产的？相应的发酵种类是什么？生：酸奶、泡菜，它们都是乳酸发酵。
师：很好！还有其他食品吗？想一想，我们每天吃的主食有通过发酵制作的吗？生：馒头、面包。
师：对，实际上，我们经常食用的许多食品，以及使用的一些药品，它们的生产过程都离不开微生物发酵。
那么，微生物发酵是如何发展起来的？其生产过程怎样？它还可应用在哪些方面？现在我们就一起来解答这些问题。
学生很可能回答不全，教师可提示。
投影或板书：第一节微生物发酵及其应用师：现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生产食品、药品等许多产品，那么，人们今天的成绩是如何一步步取得的呢？下面我们先来学习第一个问题：发酵工程史话。
首先，请大家阅读教材发酵工程史话标题下的第一自然段。
从这段文字的叙述中，能够看出，人类的祖先很早就会在不知微生物发酵原理的情况下，利用微生物发酵技术来生产多种产品，这个方面还有我们中华民族的贡献。
由此可见，发酵技术是从生产实践中一步步产生的。
师：下面请同学们继续阅读第二自然段。
第二自然段的核心内容是，随着两位科学家研究出发酵现象的本质和人们对微生物的认识不断深入后，诞生了传统的发酵工业。
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生物技术与疫苗的制备
生物技术是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等学科的原理和技术与 工程技术相结合来改造或重新创造设计细胞的遗传物质，培育出新品种，或根据工业 规模利用现有的生物体系，通过生物化学过程来制造所需要的产品。简而言之，生物 技术就是将活的生物体、生命体系或生命过程进行产业化的过程。以基因工程、细胞 工程、酶工程和发酵工程等为代表的现代生物技术近20年来发展迅猛，并日益影响和 改变着人类的生产和生活，其中疫苗的制备和生产就是非常有代表性的一个方面。例
生物技术药物 生物技术药物与疫苗
细胞工程药物
生物技术疫苗
发酵工程的流程（见下图）
其中的产品可以是药物、食品等。
酶与无机催化剂的比较
名称 项目 催化条件 污染状况 生产效益
常温、常压和 中性条件下进 酶和酶制剂 行，节省能 源、设备 大多需要高 温、高压，有 无机催化剂 时需酸或碱的 条件
生产过程简单， 不会造成严重 效率高，产品质 的污染，符合 量好，生产成本 环保要求 低 生产过程复杂、 某些生产过程 催化效率低，易 污染严重，如 污染产品，成本 金属污染等 高
化学合成法就是依据已知酶的化学结构，再通过一定的技术在工厂中合成的方法，这
种方法要求较高，相关技术水平还不够，生产出来的酶成本较高，所以它仍停留在实 验室内合成阶段。
【训练3】 关于酶制剂的生产和酶的生产叙述正确的是
( A.溶酶体酶的合成是酶制剂的生产过程 B.消化酶的合成是胞外酶制剂的生产过程 )。
解析
由于细胞个大，因此细胞采用物理吸附法固定容易
漏掉，一般不采用物理吸附法。故选C。
答案 C
酶制剂的生产和酶的生产的区别 和联系
酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和制成酶制剂(固定化酶)一系列生产过程。酶制 剂指的是含有酶的制品，可以划分为固体和液体两大类。换句话说，酶制剂的生产是生产具有 一定作用酶产品的过程。
类型 优点 不 足 对环境非常敏感，易失 活；难回收，不能再次利 用，与产物混在一起，而 且还影响产物质量 一种酶只能催化一种或一 类化学反应，在生产实践 中，很多产物是通过一系 列的酶促反应得到的 固定后酶不易与反应物接 近，如大分子物质难以自 由通过细胞膜，可能导致 反应效果下降等
催化效率高，低能 直接使用酶 耗，低污染
如，许多现代疫苗的制备过程实际上就是一个综合利用生物技术的过程，如下图所
示。
基因工程、细胞工程、发酵工程 和酶工程的技术原理及应用
项目 基因工程 主要技术 基因重组技术 基本原理 分子水平定向改变 遗传特性 应用 转基因生物
细胞培养、细胞融 细胞工程 合、细胞重组、单 克隆制备 菌种选育、大规模 发酵工程 培养、生物活性保 持、产物收获 酶固定化技术、细 酶工程 胞固定化技术、酶 制剂的应用
( ①基因工程 A.①②③ ②细胞工程 ③发酵工程 )。 ④酶工程
B．①②④
C.①③④
D岛素，首先要把人的胰岛素
基因转入大肠杆菌，这是由基因工程完成的，具有人胰岛 素基因的大肠杆菌要经发酵工程来生产，而在基因工程中 所需的酶是酶工程为之提供的。
答案 C
直接使用酶、固定化酶和固定化 细胞优缺点
完全水解，应将流速调________。
(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，该固定化柱仍可用于苹果 汁制作实验，说明固定化酶可被________使用。
解析
(1)KMnO4能消毒，杀死苹果表面的微生物。黑曲
霉提取液中含有果胶酶，能水解果胶。石英砂能将果胶酶 吸附在表面，可用蒸馏水将未吸附的酶洗去。 (2)实验中应先提取果胶酶，做成固定化酶，再制苹果汁。 在苹果汁澄清过程中，应关闭阀1，防止从固定化柱流出
能与产物分开，可 反复利用
固定化酶
成本低，操作更容 固定化细胞 易，能产生一系列 酶
【训练2】
下列叙述中，不正确的是
(
)。
A.固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结 合法和物理吸附法 B.既避免污染产物，又可反复利用
C.由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸
附法固定 D.反应物是大分子物质时应采用固定化酶
C.嫩肉粉是酶生产的产物
D.合成加酶洗衣粉是酶制剂的生产
解析 答案
溶酶体酶、消化酶的生产属于酶的生产；嫩肉粉和 D
加酶洗衣粉的生产属于酶制剂的生产。
【典例】
(浙江)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。
请回答： (1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是________。黑曲霉提取液中含有的________可水 解果胶，从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶被 固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去________。 (2)实验中，操作流程A和B的先后次序为________。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速 调节阀是________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁 与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶
酶的生产是酶制剂生产的一部分，指经过预先设计，并且通过人工控制而获得所需酶的过程。
其生产方法可以划分为三种，即提取法、发酵法和化学合成法。提取法是最古老的方法，就是 直接从动植物或微生物的细胞或组织中将酶提取出来的方法，缺点是需要大量的原材料。发酵 法主要是通过微生物的发酵来获得所需要的酶的一种方法，是目前酶生产的主要方法。
人工种子、单抗 细胞或细胞器水平 体、克隆动物、试 改变遗传结构 管动物 生产药品、生产传 定向利用工程菌大 统发酵产品、单细 规模发酵生产 胞蛋白 酶在生物体外适宜 在医药、食品、化 环境条件下完成催 工、能源、环保等 化功能 方面都能应用
【训练1】 用大肠杆菌生产人的胰岛素需应用的生物工程的组合是
章末整合
科技发展之窗——生物技术产业的兴起 生物科学与工业 微生物发酵及其应用
酶在工业生产中的应用
生物技术药物与疫苗
发酵工程史话
微生物发酵及其应用
发酵生产过程探秘 发酵与食品生产 酶的家族与酶制剂的生产
酶在工业生
产中的应用
酶在工业生
产中的应用
酶在食品加工工业中的应用 酶在轻工业和化工工业上的应用 酶在医药工业上的应用 基因工程药物