浙科版生物选修2 酶在工业生产中的应用

酶是生物界普遍存在,因而可以从动物,植物\ 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, 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, 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, 提取木瓜蛋白酶,从菠萝皮中提取菠萝蛋白 但动物,植物的来源总是有限的, 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, 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. 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, 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, 限制,繁殖速度快,还可以根据需要选育菌种来 提高产酶率. 提高产酶率.
问题4 有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 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, 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 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 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. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.
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.
酶的优缺点 优点: 优点: 高效性
专一性 反应条件温和
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缺点: 缺点:
酶在生物体内的含量一般很低
大多数的酶是蛋白质, 不适宜的条件下 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, 变性, 容易变性,失活,稳定性差,在某些方面 的应用有局限性. 的应用有局限性.
问题1 酶在生物体内的含量一般很低, 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? 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. 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? 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, 问题3:酶催化反应结束后,酶和其他产物混合在一 分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度, 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. 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? 这个问题又是怎样解决呢?
酶催化反应的缺点主要有以下几个方面. 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, )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 在使用和保存酶时要十分小心,要尽可能保持适宜的条件. 酶对温度, 和有机溶剂敏感 稳定性差, 和有机溶剂敏感, 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. 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 )绝大多数酶溶于水,催化反应结束后,多数酶还有活性, 而直接从反应液中将酶与产物分离回收十分困难. 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 )有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 反应时,需要特殊的辅助因子, 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 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 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. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.
问题4 有些酶,如氧化还原酶,转移酶,某些裂解酶, 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, 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 , , , ,以及金属离子等.因此, 化反应时,需在反应系统中添加相关的辅助因子. 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. 昂贵,在酶催化的反应中不可能大量使用.
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请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点? 请列举酶催化的反应有哪些优点和缺点?
酶催化反应的优点主要表现在以下几个方面. 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 )酶催化的反应类型十分广泛. 用范围. 用范围. 2)酶催化的反应具有极高的选择性(专一性),几 ),几 )酶催化的反应具有极高的选择性(专一性), 乎没有副反应,反应的转化率和产率高. 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 )酶催化的反应速度高. 化学催化剂催化的反应速度高1010倍,因此,酶催 化学催化剂催化的反应速度高 倍 因此, 化的反应时间短,设备利用率高,生产效率高. 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, )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, 条件下反应, 近乎中性 条件下反应,因此,能耗低,设备要求 使用时间长,反应成本和操作成本低. 低,使用时间长,反应成本和操作成本低.
问题1 酶在生物体内的含量一般很低, 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? 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. 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? 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, 问题3:酶催化反应结束后,酶和其他产物混合在一 分离比较麻烦,这不仅影响产品的纯度, 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. 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? 这个问题又是怎样解决呢?
细菌细胞直径不足2m,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.