高二生物(新人教版)選修二課件：3《生物科學與工業(yè)》復習

新課標人教版課件系列《高中生物》選修２第３章

《生物科學與工業(yè)》教學目標1.說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關系。２．參與有關微生物發(fā)酵的調(diào)查活動。通過發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗科學、技術、社會三者間的緊密聯(lián)系和互動。３.說出酶家族的概況及酶制劑的生產(chǎn)方法。舉例說明酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。４.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。認同解決現(xiàn)實生活中的許多問題離不開科學技術，以及科學技術是不斷發(fā)展的。５.說出酶家族的概況及酶制劑的生產(chǎn)方法。舉例說明酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。６.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。認同解決現(xiàn)實生活中的許多問題離不開科學技術，以及科學技術是不斷發(fā)展的。第３章《生物科學與工業(yè)》第１節(jié)《微生物發(fā)酵及其應用》為什么要利用微生物？抗生素、氨基酸、酶制劑等產(chǎn)品為什么能通過微生物發(fā)酵來生產(chǎn)？這與微生物的生長和代謝特點有什么關系？1、某些微生物因爭奪生存環(huán)境或營養(yǎng)物，會產(chǎn)生抗生素將其他種類的微生物殺死。2、微生物會產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶，將營養(yǎng)物質水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖。3、微生物細胞會通過合成或分解代謝生產(chǎn)它必需的一些物質，包括氨基酸、核苷酸等。為什么要利用微生物？微生物繁殖非常迅速微生物培養(yǎng)易于控制微生物本身也容易改造什么是發(fā)酵？利用微生物，在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。

微生物的生長規(guī)律㏒細胞數(shù)

調(diào)整期對數(shù)期

穩(wěn)定期衰亡期單細胞微生物的典型生長曲線調(diào)整期的特點生長速度為零細胞體積急劇增大細胞內(nèi)的RNA尤其是rRNA含量增高，細胞呈嗜堿性合成代謝活躍，易產(chǎn)生誘導酶對外界不良環(huán)境條件敏感影響調(diào)整期長短的因素接種齡接種量培養(yǎng)基成分發(fā)酵工業(yè)上需盡量縮短該期，以降低生產(chǎn)成本在食品工業(yè)上，盡量在此期進行消毒或滅菌對數(shù)期的特點生長速度常數(shù)R最大細胞進行平衡生長酶系活躍，代謝旺盛影響對數(shù)期微生物增代時間的因素菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物的濃度發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進入此期穩(wěn)定期特點：

1生長速率常數(shù)R等于02菌體產(chǎn)量達到了最高值3合成次生代謝產(chǎn)物4細胞內(nèi)出現(xiàn)儲藏物質，芽孢菌內(nèi)開始產(chǎn)生芽孢產(chǎn)生原因：

營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適有害代謝廢物的積累（酸、醇、毒素等）物化條件（pH、氧化還原勢等）不合適衰亡期特點：

1R為負值2細胞的形態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)不規(guī)則的衰退形3釋放次生代謝產(chǎn)物，芽孢等4菌體開始自溶產(chǎn)生原因：

生長條件的進一步惡化，使細胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡發(fā)酵培養(yǎng)基的配制

微生物的營養(yǎng)物質有六大類要素，即水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子和能源。生長因子：某些微生物本身不能從普通的碳源、氮源合成，需要額外少量加入才能滿足需要的有機物質，包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物，有時也包括一些脂肪酸及其他膜成分

發(fā)酵培養(yǎng)基的配制原則①營養(yǎng)物質應滿足微生物的需要。不同營養(yǎng)類型的微生物對營養(yǎng)的需求差異很大，應根據(jù)菌種對各營養(yǎng)要素的不同要求進行配制。②營養(yǎng)物的濃度及配比應恰當。營養(yǎng)物濃度太低，不能滿足微生物生長的需要；濃度太高，又會抑制微生物生長。③物理、化學條件適宜。（pH、水活度、滲透壓）④在設計培養(yǎng)基時，必須考慮是要培養(yǎng)菌體，還是要積累菌體代謝產(chǎn)物；是實驗室培養(yǎng)，還是大規(guī)模發(fā)酵等問題。

哪些不同類型？發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個階段？原始發(fā)展階段（發(fā)酵技術原始，頂多是家庭小制作，技術進步緩慢，完全是經(jīng)驗式的，并不知道其中的原理

。）傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段（人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過程較為簡單，對生產(chǎn)設備要求不高，規(guī)模一般不大。）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段（生產(chǎn)技術要求高；生產(chǎn)規(guī)模大；技術發(fā)展速度快；菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術、新設備的應用達到前所未有的程度。

）生物技術產(chǎn)業(yè)階段（利用構建的基因工程菌生產(chǎn)

）什么是發(fā)酵工程？采用現(xiàn)代化工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術。發(fā)酵工程我國工業(yè)生產(chǎn)味精使用的菌種主要是經(jīng)過誘變育種得到的營養(yǎng)缺陷型的北京谷氨酸棒狀桿菌

發(fā)酵工程生產(chǎn)實例抑制1、菌種的選擇2、培養(yǎng)基的選擇選擇細胞膜通透較強，在細胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種生物素生長因子豆餅水解液、玉米漿碳源尿素氮源磷酸二氫鉀氧化鉀硫酸鎂無機鹽水pH7-8豆餅水解液、玉米漿中的水酸堿度成分發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程發(fā)酵工程啤酒制造工藝流程微生物的應用酒類：包括果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用釀酒酵母，在厭氧條件下進行發(fā)酵，將葡萄糖轉化為酒精生產(chǎn)的。白酒經(jīng)過蒸餾，因此酒的主要成分是水和酒精，以及一些加熱后易揮發(fā)物質，如各種酯類、其他醇類和少量低碳醛酮類化合物。果酒和啤酒是非蒸餾酒，發(fā)酵時酵母將果汁中或發(fā)酵液中的葡萄糖，轉化為酒精，而其他營養(yǎng)成分會部分被酵母利用，產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物，如氨基酸、維生素等，也會進入發(fā)酵的酒液中。因此，果酒和啤酒營養(yǎng)價值較高。

微生物的應用醋：食品店或超市出售的醋中，除了白醋是由化學合成的食品級醋酸勾兌的外，其他的則是由醋酸菌在好氧條件下發(fā)酵，將固體發(fā)酵產(chǎn)生的酒精轉化為醋酸生產(chǎn)的。由于使用的微生物菌種或曲種的差異，在葡萄糖發(fā)酵過程中會產(chǎn)生乳酸或其他有機酸，因而使醋有不同的風味。

微生物的應用醬油：醬油生產(chǎn)以大豆為主要原料，其他有麥麩、小麥、玉米等，將原料經(jīng)粉碎制成固體培養(yǎng)基，在好氧條件下，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉進行發(fā)酵。微生物在生長過程中會產(chǎn)生大量的蛋白酶，將培養(yǎng)基中的蛋白質水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、調(diào)制成醬油產(chǎn)品。醬油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。

醬：以大豆和少量面粉為原料，蒸煮后在空氣中自然發(fā)酵。發(fā)酵過程主要是能夠產(chǎn)生蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的霉菌，將大豆中的蛋白質、脂肪、淀粉分解，產(chǎn)生出氨基酸、多肽、甘油、脂肪酸等多種物質。這些物質使醬具有獨特的醬香味。微生物的應用微生物的應用酸奶：牛奶在厭氧條件下，由乳酸菌發(fā)酵，將乳糖分解，并進一步發(fā)酵產(chǎn)生乳酸和其他有機酸，以及一些芳香物質和維生素等；同時蛋白質也部分水解。因此，酸奶是營養(yǎng)豐富、易消化，少含乳糖，是適合于有乳糖不適應癥者的優(yōu)良食品。

醪糟：又稱酒釀，是大米經(jīng)蒸煮后，接種根霉，在好氧條件下，發(fā)酵生產(chǎn)的含低濃度酒精和不同糖分的食品。根霉在生長時會產(chǎn)生大量的淀粉酶，將大米中的淀粉水解成葡萄糖，同時利用部分葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。微生物的應用微生物的應用面包：現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經(jīng)活化后，與面粉混合發(fā)酵，再加入各種添加劑，經(jīng)烤制生產(chǎn)的。面粉發(fā)酵后淀粉結構發(fā)生改變，變得易于消化、營養(yǎng)易于吸收。饅頭：以前做饅頭的面粉是經(jīng)自然發(fā)酵后蒸制的，如果連續(xù)使用面肥發(fā)酵，經(jīng)幾代發(fā)酵，微生物會因生長優(yōu)勢而單一化。發(fā)酵的菌種一般多為乳酸菌。因為發(fā)酵產(chǎn)酸，在蒸制前要用堿中和酸，制得的饅頭才松軟適口、帶有特殊香味?，F(xiàn)在，大批量生產(chǎn)是采用干酵母發(fā)酵，所以不產(chǎn)酸，不需要再用堿中和即可蒸制。微生物的應用微生物的應用泡菜：請參看《生物技術實踐》的專題1的課題3（乳酸菌）腐乳：請參看《生物技術實踐》的專題1的課題2（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）酸菜：與泡菜類似。微生物的應用微生物的應用糖果、餅干、果凍等添加了紅曲色素，以調(diào)節(jié)色澤；果汁、餅干、面包、點心、方便面等添加了黃原膠，起懸浮、穩(wěn)定、增稠、改善口感、防止粘牙、延長儲存期等作用；各類罐頭，包括蔬菜、水果、蘑菇、魚類、肉類、蛋類罐頭，香腸，包裝奶等添加了乳鏈桿菌肽，以保鮮、防腐，保存營養(yǎng)和改善口感等；各種果汁、啤酒和飲料中均需使用檸檬酸或乳酸作為酸味劑調(diào)節(jié)口味、口感；飯店、食堂和家庭制作的菜肴中常加味精或肌苷，以增加鮮味?？梢哉f市場上出售的各類食品均加有各種食品添加劑，其中約70%～80%的食品添加劑是用發(fā)酵法，或發(fā)酵產(chǎn)生的酶，加工生產(chǎn)的。微生物的應用微生物的應用制藥業(yè)：抗生素、氨基酸、維生素的生產(chǎn)廠家；食品業(yè)：醋、醬油、醬、酒等的生產(chǎn)廠家；輕工業(yè)：檸檬酸、乳酸、味精、肌苷酸、干酵母、色素、黃原膠、甘油等的生產(chǎn)廠家；化工業(yè)：酒精、丙酮、丁醇、衣康酸、丙烯酰胺和聚丙烯酰胺等的生產(chǎn)廠家；飼料業(yè)：飼料添加劑的生產(chǎn)廠家；農(nóng)藥業(yè)：農(nóng)用抗生素、微生物肥料、微生物農(nóng)藥等的生產(chǎn)廠家。微生物的應用第３章《生物科學與工業(yè)》第２節(jié)《酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用》雕牌超效加酶洗衣粉

胰蛋白酶

溶菌酶

溶菌酶

一、酶及其類型1、酶是什么呢？酶的來源生化效應化學本質基本組成單位具體產(chǎn)生場所有機物（蛋白質或RNA）催化作用，降低活化能活細胞產(chǎn)生氨基酸或核糖核苷酸核糖體或細胞核內(nèi)轉錄(4)、根據(jù)酶催化的反應和所起的作用：氧化還原酶、水解酶、裂解酶、連接酶、轉移酶和異構酶（酶的國際統(tǒng)一分類法）胞內(nèi)酶胞外酶2、酶的類型(1)、根據(jù)存在的部位：（2）、根據(jù)酶催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等(3)根據(jù)同一種酶的來源不同：枯草桿菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等優(yōu)點：缺點：高效性專一性反應條件溫和大多數(shù)的酶是蛋白質，在不適宜的條件下容易變性、失活，穩(wěn)定性差，在某些方面的應用有局限性。3、酶的優(yōu)缺點問題：酶特別“嬌嫩”，對環(huán)境條件的要求比較苛刻。這就給實際生產(chǎn)及應用造成麻煩。怎么解決這一問題呢？3、酶制劑的生產(chǎn)（1）酶制劑的慨念（2）、酶催化有哪些特點？（3）酶催化反應結束后，酶和其他產(chǎn)物混合在一起，分離比較麻煩，這不僅影響產(chǎn)品的純度，而且酶不能分離出來重復使用，也造成了浪費。這個問題又是怎樣解決呢？4、酶的固定化——固定化酶載體結合法交聯(lián)法包埋法酶經(jīng)固定化處理后，穩(wěn)定性較高，可以長期反復使用，有利于工業(yè)生產(chǎn)中轉化反應的連續(xù)化和自動化。二、酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用1、葡萄糖的生產(chǎn)2、果汁的生產(chǎn)3、棉布的生產(chǎn)4、造紙工業(yè)中的應用5、半合成青霉素的生產(chǎn)6、食品加工、洗滌劑a－淀粉酶果膠酶和纖維素酶纖維素酶酶代替化學脫墨青霉素?；钢久?、酶在新能源開發(fā)中的應用前景三、練習1、能正確說明酶特性的是A、酶大多數(shù)是蛋白質B、酶是活細胞產(chǎn)生的，只能在生物體內(nèi)發(fā)揮催化作用C、酶的活性隨溫度的升高而不斷升高D、每一種酶只能催化一種或一類物質的化學反應（酶的化學本質）2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，具有輔助消化的作用。其片劑是糖衣片，這樣制作的目的是A、補充體內(nèi)糖類物質的供給B、防治胃液的消化作用C、經(jīng)唾液的消化后即可迅速起作用D、使其中各種酶緩慢地釋放3、（2005年黃岡模擬）圖是含有淀粉的瓊脂塊上的實驗裝置，將該裝置放在37℃的溫度下，培養(yǎng)24h后，用碘液沖洗圓點處，各瓊脂塊的處理方法和實驗結構見下表。下列說法正確的是圓點處理方法結果A加入新鮮的唾液紅棕色B接種面包霉紅棕色C加入煮沸的唾液藍黑色D加入蔗糖酶？E加入新鮮唾液與質量分數(shù)為10％的鹽酸的混合液藍黑色ABEDCA、面包霉能分泌淀粉酶，酶可在細胞外發(fā)揮作用B、溫度能影響酶的活性，溫度越高，酶的催化活性越強C、酶不僅具有高效性，還具有專一性，實驗E就是最好的證明D、酶的催化需要適宜的pH，據(jù)此推斷表中的“？”處應該是藍黑色4、根據(jù)酶在生物體內(nèi)存在的部位，可分為胞內(nèi)酶和胞外酶，下列酶中屬于胞外酶的是A．呼吸酶 B．光合酶 C．胰蛋白酶 D．解旋酶第３章《生物科學與工業(yè)》第３節(jié)《生物工程藥物與疫苗》1、根據(jù)酶在生物體內(nèi)存在的部位，可分為胞內(nèi)酶和胞外酶，下列酶中屬于胞外酶的是A．呼吸酶 B．光合酶 C．胰蛋白酶 D．解旋酶復習3、（2005年黃岡模擬）圖是含有淀粉的瓊脂塊上的實驗裝置，將該裝置放在37℃的溫度下，培養(yǎng)24h后，用碘液沖洗圓點處，各瓊脂塊的處理方法和實驗結構見下表。下列說法正確的是圓點處理方法結果A加入新鮮的唾液紅棕色B接種面包霉紅棕色C加入煮沸的唾液藍黑色D加入蔗糖酶？E加入新鮮唾液與質量分數(shù)為10％的鹽酸的混合液藍黑色ABEDCA、面包霉能分泌淀粉酶，酶可在細胞外發(fā)揮作用B、溫度能影響酶的活性，溫度越高，酶的催化活性越強C、酶不僅具有高效性，還具有專一性，實驗E就是最好的證明D、酶的催化需要適宜的pH，據(jù)此推斷表中的“？”處應該是藍黑色．人們?yōu)榱吮M快、徹底地去除衣物上的油漬污垢，常常使用加酶洗衣粉，請回答下列問題：（1）為洗去衣服上的奶漬，在加酶洗衣粉中加入哪些酶?__________________。（2）用加酶洗衣粉時，為何用溫水而不用沸水?____________________________________________。（3）加酶洗衣粉屬于_____________，它的生產(chǎn)包括________________________________步驟。（4）加酶洗衣粉的使用是否可以降低洗衣粉、洗滌劑對環(huán)境的污染程度?為什么?______。_______________________________________________。（5）加酶洗衣粉的使用屬于酶制劑應用中的__________________。蛋白質酶和脂肪酶

酶需要適宜催化作用的溫度條件，溫度過高使酶失活

固體酶制劑

酶的生產(chǎn)提取、分離純化、合成酶制劑

可以加酶洗衣粉比普通洗衣粉用量少、效率高，酶可在自然環(huán)境中降解直接利用

P56頁思索與練習1．酶在生物體內(nèi)的含量一低，工業(yè)生產(chǎn)所用的酶是如何獲得的?

酶在生物界普遍存在，因而可以從動物、植物、微生物等各種原料中提取酶，如從動物胰臟中可以提取胰蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸酶，從木瓜中提取木瓜蛋白酶，從菠蘿皮中提取菠蘿蛋白酶。但動物、植物的來源總是有限的，不能適應生產(chǎn)上大量用酶的需要，所以目前工業(yè)上大多采用微生發(fā)酵法來獲得大量的酶制劑。此法的優(yōu)點在于微生物人工培養(yǎng)不受氣候、地理等條件的限制，繁殖速度快，還可以根據(jù)需要選育菌種來提高產(chǎn)酶率。2．在工業(yè)生產(chǎn)上，用酶催化的反應取代傳統(tǒng)的化學反應，如用’酶法生葡萄糖取代酸解淀粉生產(chǎn)葡萄糖工藝，這對生產(chǎn)效率、產(chǎn)業(yè)工人和環(huán)境有什么意義?

用酶法生產(chǎn)葡萄糖，可使粉狀葡萄糖得率達100％，結晶葡萄糖率達80％，提高了葡萄糖的質量和產(chǎn)量，減輕了產(chǎn)業(yè)工人的工作量，減輕了對環(huán)境污染，對保護環(huán)境有重大意義。第１課時生物工程藥物一、生物工程藥物概念：一般是指利用DNA重組技術或其他生物技術生產(chǎn)的藥物。如：基因工程藥物；細胞工程藥物；發(fā)酵工程藥物；酶工程藥物等。（一）基因工程藥物傳統(tǒng)制藥業(yè)中胰島素制備方法是怎樣的？有何明顯的不足？

有何比較好的方法來解決這個問題？請敘述該方法的大致過程？

若從豬、牛等動物的胰臟中提取；產(chǎn)量有限，價格昂貴，可能導致過敏反應

利用基因工程、發(fā)酵工程進行生產(chǎn)（一）基因工程藥物科技人員成功研制“