1、章章 末末 整整 合合生物科学与工业生物科学与工业科技发展之窗科技发展之窗生物技术产业的兴起生物技术产业的兴起微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用酶在工业生产中的应用酶在工业生产中的应用生物技术药物与疫苗生物技术药物与疫苗微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用发酵工程史话发酵工程史话发酵生产过程探秘发酵生产过程探秘发酵与食品生产发酵与食品生产酶在工业生酶在工业生产中的应用产中的应用酶的家族与酶制剂的生产酶的家族与酶制剂的生产酶在工业生酶在工业生产中的应用产中的应用酶在食品加工工业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轻工业和化工工业上的应用酶在医药工业上的应用酶在医药工
2、业上的应用生物技术药物与疫苗生物技术药物与疫苗生物技术药物生物技术药物生物技术疫苗生物技术疫苗基因工程药物基因工程药物细胞工程药物细胞工程药物发酵工程的流程（见下图）发酵工程的流程（见下图）其中的产品可以是药物、食品等。其中的产品可以是药物、食品等。项目项目名称名称催化条件催化条件污染状况污染状况生产效益生产效益酶和酶制剂酶和酶制剂常温、常压和常温、常压和中性条件下进中性条件下进行，节省能源、行，节省能源、设备设备不会造成严重不会造成严重的污染，符合的污染，符合环保要求环保要求生产过程简单，生产过程简单，效率高，产品质效率高，产品质量好，生产成本量好，生产成本低低无机催化剂无机催化剂大多需要高
3、温、大多需要高温、高压，有时需高压，有时需酸或碱的条件酸或碱的条件某些生产过程某些生产过程污染严重，如污染严重，如金属污染等金属污染等生产过程复杂、生产过程复杂、催化效率低，易催化效率低，易污染产品，成本污染产品，成本高高酶与无机催化剂的比较酶与无机催化剂的比较生物技术是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗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
4、来制造所需要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、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。例如，许多的制备和生产就是非常有代表性的一个方面。例如，许多现代疫苗的制备过程实际上就是一个综
5、合利用生物技术的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。过程，如下图所示。生物技术与疫苗的制备生物技术与疫苗的制备项目项目主要技术主要技术基本原理基本原理应用应用基因工程基因工程基因重组技术基因重组技术分子水平定向改变分子水平定向改变遗传特性遗传特性转基因生物转基因生物细胞工程细胞工程细胞培养、细胞融细胞培养、细胞融合、细胞重组、单合、细胞重组、单克隆制备克隆制备细胞或细胞器水平细胞或细胞器水平改变遗传结构改变遗传结构人工种子、单抗体、人工种子、单抗体、克隆动物、试管动克隆动物、试管动物物发酵工程发酵工程菌种选育、大规模菌种选育、大规模培养、生物活性保培养、生物活性
6、保持、产物收获持、产物收获定向利用工程菌大定向利用工程菌大规模发酵生产规模发酵生产生产药品、生产传生产药品、生产传统发酵产品、单细统发酵产品、单细胞蛋白胞蛋白酶工程酶工程酶固定化技术、细酶固定化技术、细胞固定化技术、酶胞固定化技术、酶制剂的应用制剂的应用酶在生物体外适宜酶在生物体外适宜环境条件下完成催环境条件下完成催化功能化功能在医药、食品、化在医药、食品、化工、能源、环保等工、能源、环保等方面都能应用方面都能应用基因工程、细胞工程、发酵工程基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程的技术原理及应用和酶工程的技术原理及应用 用大肠杆菌生产人的胰岛素需应用的生物工程的组用大肠杆菌生产人的胰岛素需应用的
7、生物工程的组合是合是 ()。基因工程基因工程细胞工程细胞工程发酵工程发酵工程酶工程酶工程A.BC.D解析解析用大肠杆菌生产人的胰岛素，首先要把人的胰岛素用大肠杆菌生产人的胰岛素，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。所需的酶是酶工程为之提供的。答案答案C【训练训练1】类型类型优点优点不足不足直接使用酶直接使用酶催化效率高，低能催化效率高，低能耗，低污染耗，低污染对环境非常敏感，易失活；对环
8、境非常敏感，易失活；难回收，不能再次利用，难回收，不能再次利用，与产物混在一起，而且还与产物混在一起，而且还影响产物质量影响产物质量固定化酶固定化酶能与产物分开，可能与产物分开，可反复利用反复利用一种酶只能催化一种或一一种酶只能催化一种或一类化学反应，在生产实践类化学反应，在生产实践中，很多产物是通过一系中，很多产物是通过一系列的酶促反应得到的列的酶促反应得到的固定化细胞固定化细胞成本低，操作更容成本低，操作更容易，能产生一系列易，能产生一系列酶酶固定后酶不易与反应物接固定后酶不易与反应物接近，如大分子物质难以自近，如大分子物质难以自由通过细胞膜，可能导致由通过细胞膜，可能导致反应效果下降等反
9、应效果下降等直接使用酶、固定化酶和固定化直接使用酶、固定化酶和固定化细胞优缺点细胞优缺点下列叙述中，不正确的是下列叙述中，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 合法和物理吸附法合法和物理吸附法B.既避免污染产物，又可反复利用既避免污染产物，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 附法固定附法固定D.反应物是大分子物质时应采用固定化酶反应物是大分子物质时应采用固定化酶解析解析由于细胞个大，因此细胞采用物理吸附法固定容易由于细胞个大，因此细胞采
10、用物理吸附法固定容易漏掉，一般不采用物理吸附法。故选漏掉，一般不采用物理吸附法。故选C。答案答案C【训练训练2】酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和制成酶制剂酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和制成酶制剂(固固定化酶定化酶)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。一定作用酶产品的过程。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
11、而获得所需酶的过程。其生产方法可以划分为三种，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，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。获得所需要的酶的一种方法，是目前酶生产的主要方法。酶制剂的生产和酶的生产的区别酶制剂的生产和酶的生产的区别和联系和联系化学
12、合成法就是依据已知酶的化学结构，再通过一定的技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。室内合成阶段。关于酶制剂的生产和酶的生产叙述正确的是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消化酶的合成是胞外酶制剂的生产过程 C.嫩肉粉是酶生产的产物嫩肉粉是酶生产的产物D.合
13、成加酶洗衣粉是酶制剂的生产合成加酶洗衣粉是酶制剂的生产解析解析溶酶体酶、消化酶的生产属于酶的生产；嫩肉粉和溶酶体酶、消化酶的生产属于酶的生产；嫩肉粉和加酶洗衣粉的生产属于酶制剂的生产。加酶洗衣粉的生产属于酶制剂的生产。答案答案D【训练训练3】(浙江浙江)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。示。【典典例例】(3)实验后，将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天，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。使用。解析解析(1)KMnO4能消毒
14、，杀死苹果表面的微生物。黑曲能消毒，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。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。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，应关闭阀在苹果汁澄清过程中，应关闭阀1，防止从固定化柱流出，防止从固定化柱流出的苹果汁混有黑曲霉提取液。果胶不溶于乙醇，可用于鉴的苹果汁混有黑曲霉提取液。果胶不溶于乙醇，可用于鉴定果胶。若果胶没有完全水解，可将流速调慢，延长反应定果胶。
15、若果胶没有完全水解，可将流速调慢，延长反应时间，使反应更充分。时间，使反应更充分。(3)固定化酶可重复使用，降低了生产成本。固定化酶可重复使用，降低了生产成本。答案答案(1)消毒果胶酶吸附未被固定的酶等消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)AB阀阀1乙醇浑浊乙醇浑浊(沉淀沉淀)慢慢(3)重复重复考情分析考情分析 酶制剂的生产以及酶在工业生产中的应用一直酶制剂的生产以及酶在工业生产中的应用一直高考的重点和热点，多以非选择题形式考查，题目难度一高考的重点和热点，多以非选择题形式考查，题目难度一般不大，但要求回答准确到位。般不大，但要求回答准确到位。2019POWERPOINTSUCCESS2022-12-272019THANK YOUSUCCESS2022-12-27
