酶在工业生产中的应用PPT教学课件
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• 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。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（专一性），几 乎没有副反应，反应的转化率和产率高。
• 3）酶催化的反应速度高。酶催化的反应速度大约比 化学催化剂催化的反应速度高1010倍，因此，酶催 化的反应时间短，设备利用率高，生产效率高。
酶的优缺点 优点： 高效性
专一性 反应条件温和
缺点： 酶在生物体内的含量一般很低
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。
问题１：酶在生物体内的含量一般很低，工业生产 所用的酶是如何获得的？
问题２：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求较苛刻。 这就给实际生产及应用造成麻烦。怎么解决这一问题呢？
2
A
B
1
第一种排列
A
B
12
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3
A
54
B
A
于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆 积方式。
A3型紧密堆积
1
C
再思
如果将密置层C放在刚才堆成 的密置双层的上面，有几种最密 堆积方式？如何堆积？
第二种排列
12
6
3
54
于是每三层形成一个 周期，即 ABC ABC 堆积方式。
【活动提示】
（1）将小球先排成列，然后排成一层， 认真观察每一个小球周围最多排几个小 球，有几个空隙。
（2）将球扩展到两层有几种方式，认真 观察两层球形成的空隙种类。
（3）扩展到三层，有几种排列方式，并 寻找重复性排列的规律。
思考
1. 将等径圆球在一列 上的最紧密排列有几种？ 如何排列？ 2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一的吗？ 最紧密堆积有几种排列？ 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球 相接触？
问题４：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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点？
1.金属晶体属等径圆球的密堆积方式：
请你比较
最紧密堆积
非紧密堆积
密置层
非密置层
采用密置层排列能够降低体系的能量
பைடு நூலகம்
第一层:密置型排列 第二层:将球对准 1，3，5 位。
1
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对准 2，4，6 位，其情形是一样的 吗？
密置双层只有一种
思考
取A、B两个密置层，将B层放 在A层的上面，有几种堆积方式？ 最紧密的堆积方式是哪种？它有 何特点？
• 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。
酶催化反应的缺点主要有以下几个方面。
• 1）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。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。
• 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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
酶是生物界普遍存在，因而可以从动物、植物＼微 生物等各种原料中提取酶，如从动物胰脏中可以 提取胰蛋白酶＼淀粉酶＼核糖核酸酶，从木瓜中 提取木瓜蛋白酶，从菠萝皮中提取菠萝蛋白 酶．但动物、植物的来源总是有限的，不能适应 生产上大量用酶的需要，所以目前工业上大多采 用微生物发酵法来获得大量的酶制剂．此法的优 点在于微生物人工培养不受气候、地理等条件的 限制，繁殖速度快，还可以根据需要选育菌种来 提高产酶率．
问题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？
问题４：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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
第3章 物质的聚集状态与物质性质
第 1 节 认识晶体（2）
联想·质疑
•晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的 微粒按一定规律周期性地重复排列。 那么晶体中的微粒是如何排列的？ 如何认识晶体内部微粒排列的规律性？
二、晶体结构的堆积模型
1. 等径圆球的密堆积
把乒乓球装入盒中，盒中 的乒乓球怎样排列才能使 装入的乒乓球数目最多？
• 细菌细胞直径不足2µm，每时每刻却发生 着1500—2000个化学反应，生产着3000 多种蛋白质，1000多种核酸；但其合成效 率却惊人，它合成每个肽链只需百分之三 秒，而现代最先进的蛋白质自动合成机器 只能合成小肽，而且速度也慢，合成每个 肽链需要7分钟，两者相差200多倍；另外 细胞中能量转换效率也很高。
第二节 酶在工业生产中的应用
多酶片说明书
【成份】每片含胰酶300毫克、 胃蛋白酶13毫克,辅料为蔗糖。
【适应症】消化不良食欲缺乏。 【药理作用】胰酶中含有胰脂肪
酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶。胰 脂肪酶能使脂肪分解为甘油及 脂肪酸，胰淀粉酶能使淀粉转 化为糖，胰蛋白酶能使蛋白质 转化为多肽；胃蛋白酶能使蛋 白质转化为多肽。二者合用， 可促进消化，增进食欲。
问题１：酶在生物体内的含量一般很低，工业生产 所用的酶是如何获得的？
问题２：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求较苛刻。 这就给实际生产及应用造成麻烦。怎么解决这一问题呢？
问题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？
用范围。
• 2）酶催化的反应具有极高的选择性（专一性），几 乎没有副反应，反应的转化率和产率高。
• 3）酶催化的反应速度高。酶催化的反应速度大约比 化学催化剂催化的反应速度高1010倍，因此，酶催 化的反应时间短，设备利用率高，生产效率高。
酶的优缺点 优点： 高效性
专一性 反应条件温和
缺点： 酶在生物体内的含量一般很低
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。
问题１：酶在生物体内的含量一般很低，工业生产 所用的酶是如何获得的？
问题２：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求较苛刻。 这就给实际生产及应用造成麻烦。怎么解决这一问题呢？
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第一种排列
A
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于是每两层形成一个 周期，即 AB AB 堆 积方式。
A3型紧密堆积
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再思
如果将密置层C放在刚才堆成 的密置双层的上面，有几种最密 堆积方式？如何堆积？
第二种排列
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于是每三层形成一个 周期，即 ABC ABC 堆积方式。
【活动提示】
（1）将小球先排成列，然后排成一层， 认真观察每一个小球周围最多排几个小 球，有几个空隙。
（2）将球扩展到两层有几种方式，认真 观察两层球形成的空隙种类。
（3）扩展到三层，有几种排列方式，并 寻找重复性排列的规律。
思考
1. 将等径圆球在一列 上的最紧密排列有几种？ 如何排列？ 2.等径圆球在同一平面上的堆积方式是唯一的吗？ 最紧密堆积有几种排列？ 在最紧密堆积方式中每个等径圆球与周围几个球 相接触？
问题４：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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点？
1.金属晶体属等径圆球的密堆积方式：
请你比较
最紧密堆积
非紧密堆积
密置层
非密置层
采用密置层排列能够降低体系的能量
பைடு நூலகம்
第一层:密置型排列 第二层:将球对准 1，3，5 位。
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对准 2，4，6 位，其情形是一样的 吗？
密置双层只有一种
思考
取A、B两个密置层，将B层放 在A层的上面，有几种堆积方式？ 最紧密的堆积方式是哪种？它有 何特点？
• 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。
酶催化反应的缺点主要有以下几个方面。
• 1）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。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。
• 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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
酶是生物界普遍存在，因而可以从动物、植物＼微 生物等各种原料中提取酶，如从动物胰脏中可以 提取胰蛋白酶＼淀粉酶＼核糖核酸酶，从木瓜中 提取木瓜蛋白酶，从菠萝皮中提取菠萝蛋白 酶．但动物、植物的来源总是有限的，不能适应 生产上大量用酶的需要，所以目前工业上大多采 用微生物发酵法来获得大量的酶制剂．此法的优 点在于微生物人工培养不受气候、地理等条件的 限制，繁殖速度快，还可以根据需要选育菌种来 提高产酶率．
问题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？
问题４：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。辅酶一般十分 昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。
第3章 物质的聚集状态与物质性质
第 1 节 认识晶体（2）
联想·质疑
•晶体具有的规则几何外形源于组成晶体的 微粒按一定规律周期性地重复排列。 那么晶体中的微粒是如何排列的？ 如何认识晶体内部微粒排列的规律性？
二、晶体结构的堆积模型
1. 等径圆球的密堆积
把乒乓球装入盒中，盒中 的乒乓球怎样排列才能使 装入的乒乓球数目最多？
• 细菌细胞直径不足2µm，每时每刻却发生 着1500—2000个化学反应，生产着3000 多种蛋白质，1000多种核酸；但其合成效 率却惊人，它合成每个肽链只需百分之三 秒，而现代最先进的蛋白质自动合成机器 只能合成小肽，而且速度也慢，合成每个 肽链需要7分钟，两者相差200多倍；另外 细胞中能量转换效率也很高。
第二节 酶在工业生产中的应用
多酶片说明书
【成份】每片含胰酶300毫克、 胃蛋白酶13毫克,辅料为蔗糖。
【适应症】消化不良食欲缺乏。 【药理作用】胰酶中含有胰脂肪
酶、胰淀粉酶、胰蛋白酶。胰 脂肪酶能使脂肪分解为甘油及 脂肪酸，胰淀粉酶能使淀粉转 化为糖，胰蛋白酶能使蛋白质 转化为多肽；胃蛋白酶能使蛋 白质转化为多肽。二者合用， 可促进消化，增进食欲。
问题１：酶在生物体内的含量一般很低，工业生产 所用的酶是如何获得的？
问题２：酶特别“娇嫩”，对环境条件的要求较苛刻。 这就给实际生产及应用造成麻烦。怎么解决这一问题呢？
问题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？