1、新課標人教版課件系列高中生物選修第章生物科學與工業教學目標1.說出微生物發酵生產的基本過程。舉例說出微生物發酵與食品生產的關系。參與有關微生物發酵的調查活動。通過發酵工程發展的歷史，體驗科學、技術、社會三者間的緊密聯系和互動。.說出酶家族的概況及酶制劑的生產方法。舉例說明酶在工業生產中的應用。.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。認同解決現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展的。.說出酶家族的概況及酶制劑的生產方法。舉例說明酶在工業生產中的應用。.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。認同解決現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展的。第章生物科學與工業第節

2、微生物發酵及其應用 為什么要利用微生物？抗生素、氨基酸、酶制劑等產品為什么能通過微生物發酵來生產？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境或營養物，會產生抗生素將其他種類的微生物殺死。2、微生物會產生蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶，將營養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它必需的一些物質，包括氨基酸、核苷酸等。什么是發酵？利用微生物，在適宜的條件下，將原料經過特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產物的過程。 微生物的生長規律細胞數 調整期 對數期 穩定期 衰亡期 單細胞微生物的典型生長曲線影響調整期長短的因素接種齡接種量培養

3、基成分 發酵工業上需盡量縮短該期，以降低生產成本 在食品工業上，盡量在此期進行消毒或滅菌對數期的特點生長速度常數R最大細胞進行平衡生長酶系活躍，代謝旺盛影響對數期微生物增代時間的因素菌種營養成分營養物的濃度 發酵工業上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度 食品工業上盡量使有害微生物不能進入此期穩定期特點： 1 生長速率常數R等于0 2 菌體產量達到了最高值 3 合成次生代謝產物 4 細胞內出現儲藏物質，芽孢菌內開始 產生芽孢產生原因： 營養物尤其是生長限制因子的耗盡 營養物的比例失調，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）不合適發酵培養基的配制 微生

4、物的營養物質有六大類要素，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 發酵培養基的配制原則 營養物質應滿足微生物的需要。不同營養類型的微生物對營養的需求差異很大，應根據菌種對各營養要素的不同要求進行配制。 營養物的濃度及配比應恰當。營養物濃度太低，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。物理、化學條件適宜。（pH、水活度、滲透壓 ）在設計培養基時，必須考慮是要培養菌體，還是要積累菌體代謝產物；是實驗室培養，還是大規

5、模發酵等問題。 哪些不同類型？什么是發酵工程？采用現代化工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用于工業生產過程的一種新技術。發酵工程我國工業生產味精使用的菌種主要是經過誘變育種得到的營養缺陷型的北京谷氨酸棒狀桿菌 發酵工程生產實例抑制1、菌種的選擇2、培養基的選擇選擇細胞膜通透較強，在細胞內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酵，將

6、葡萄糖轉化為酒精生產的。白酒經過蒸餾，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，發酵時酵母將果汁中或發酵液中的葡萄糖，轉化為酒精，而其他營養成分會部分被酵母利用，產生一些代謝產物，如氨基酸、維生素等，也會進入發酵的酒液中。因此，果酒和啤酒營養價值較高。 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酵，將固體發酵產生的酒精轉化為醋酸生產的。由于使用的微生物菌種或曲種的差異，在葡萄糖發酵過程中會產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

7、酸奶：牛奶在厭氧條件下，由乳酸菌發酵，將乳糖分解，并進一步發酵產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，酸奶是營養豐富、易消化，少含乳糖，是適合于有乳糖不適應癥者的優良食品。 醪糟：又稱酒釀，是大米經蒸煮后，接種根霉，在好氧條件下，發酵生產的含低濃度酒精和不同糖分的食品。根霉在生長時會產生大量的淀粉酶，將大米中的淀粉水解成葡萄糖，同時利用部分葡萄糖發酵產生酒精。微生物的應用微生物的應用面包：現在的面包均是利用活性干酵母（面包酵母）經活化后，與面粉混合發酵，再加入各種添加劑，經烤制生產的。面粉發酵后淀粉結構發生改變，變得易于消化、營養易于吸收。饅頭：以前做饅頭

8、的面粉是經自然發酵后蒸制的，如果連續使用面肥發酵，經幾代發酵，微生物會因生長優勢而單一化。發酵的菌種一般多為乳酸菌。因為發酵產酸，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。現在，大批量生產是采用干酵母發酵，所以不產酸，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，以調節色澤；果汁、餅干、面包、點心、方便面等添加了黃原膠，起懸浮、穩定、增稠、改善口感、防止粘牙、延長儲存期等作用；各類罐

9、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節口味、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。可以說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酵法，或發酵產生的酶，加工生產的。 微生物的應用微生物的應用制藥業：抗生素、氨基酸、維生素的生產廠家；食品業：醋、醬油、醬、酒等的生產廠家；輕工業：檸檬酸、乳酸、味精、肌苷酸、干酵母、色素、黃原膠、甘油等的生產廠家；化工業：酒精、丙酮、丁醇、衣康酸、丙烯酰胺和聚丙烯酰胺等的生

10、產廠家；飼料業：飼料添加劑的生產廠家；農藥業：農用抗生素、微生物肥料、微生物農藥等的生產廠家。微生物的應用第章生物科學與工業第節 酶在工業生產中 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生場所有機物（蛋白質或RNA）催化作用，降低活化能活細胞產生氨基酸或核糖核苷酸核糖體或細胞核內轉錄(4)、根據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（酶的國際統一分類法）胞內酶胞外酶2、酶的類型(1)、根據存在的部位：（2）、根據酶催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等(3)根據同一種酶的來

11、源不同：枯草桿菌蛋白酶、木瓜蛋白酶等優點：缺點：高效性專一性反應條件溫和大多數的酶是蛋白質，在不適宜的條件下容易變性、失活，穩定性差，在某些方面的應用有局限性。3、酶的優缺點問題：酶特別“嬌嫩”，對環境條件的要求比較苛刻。這就給實際生產及應用造成麻煩。怎么解決這一問題呢？3、酶制劑的生產（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，酶和其他產物混合在一起，分離比較麻煩，這不僅影響產品的純度，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 法 包 埋 法酶經固定化處理后，穩定性較高，可以長期反復使用，有利于工業生產中

12、轉化反應的連續化和自動化。二、酶在工業生產中的應用1、葡萄糖的生產2、果汁的生產3、棉布的生產4、造紙工業中的應用5、半合成青霉素的生產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酰化酶脂肪酶7、酶在新能源開發中的應用前景三、練習1、能正確說明酶特性的是A、酶大多數是蛋白質B、酶是活細胞產生的，只能在生物體內發揮催化作用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、補充體內糖類物質的供給B、防治胃液的消化作用C、經唾液的消化

13、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，據此推斷表中的“？”處應該是藍黑色4、根據酶在生物體內存在

14、的部位，可分為胞內酶和胞外酶，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解旋酶第章生物科學與工業第節生物工程藥物與 疫苗 1、根據酶在生物體內存在的部位，可分為胞內酶和胞外酶，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為10的鹽酸的混合液藍黑色ABEDCA、面包霉能分泌淀粉酶，酶可

15、在細胞外發揮作用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，據此推斷表中的“？”處應該是藍黑色 人們為了盡快、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

16、失活 固體酶制劑 酶的生產提取、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，酶可在自然環境中降解 直接利用 P56頁思索與練習1酶在生物體內的含量一低，工業生產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，不能適應生產上大量用酶的需要，所以目前工業上大多采用微生發酵法來獲得大量的酶制劑。此法的優點在于微生物人工培養不受氣候、地理等條件的限制，繁殖速度快，還可以根據需要選育菌種來提高產酶率。 2在工

17、業生產上，用酶催化的反應取代傳統的化學反應，如用酶法生葡萄糖取代酸解淀粉生產葡萄糖工藝，這對生產效率、產業工人和環境有什么意義? 用酶法生產葡萄糖，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量，減輕了產業工人的工作量，減輕了對環境污染，對保護環境有重大意義。第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的藥物。如：基因工程藥物；細胞工程藥物；發酵工程藥物；酶工程藥物等。（一）基因工程藥物傳統制藥業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

18、量有限，價格昂貴，可能導致過敏反應 利用基因工程、發酵工程進行生產（一）基因工程藥物科技人員成功研制“基因重組人胰島素” 我國生產的部分用胰島素產品 基因工程藥物生產的大致過程基因工程藥物生產的大致過程基本過程概述：獲取目的基因構建基因工程菌 工程菌大規模培養 產物分離純化 除菌過濾半成品檢測 成品加工 成品檢測最主要環節：構建工程菌基因工程藥物 轉入基因的生物細菌、動物、植物（一）基因工程藥物生產干擾素的車間我國自行生產的重組白細胞介素（二）細胞工程藥物傳統動植物藥物的優點和面臨的問題：優點：高效、低毒、副作用少等面臨的問題：隨著人產對來自珍稀瀕危動植物的藥物需求量增大，人們對野生生物資源的

19、大規模獵取，采集和開發，導致了生態環境和環境和物種資源的破壞。人們有沒有找到解決這一矛盾的新方法？細胞工程藥物 指在細胞水平上的遺傳操作，即通過細胞融合、核質移植、染色體移植等技術，改造并篩選特定的細胞株或細胞糸，再通過規模培養獲得藥物。概 念懸浮細胞培養藥物制劑提取純化產物細胞培養的人參愈傷組織人 參1、植物細胞工程制藥（細胞株）2、動物細胞工程制藥2、動物細胞工程制藥1、制藥中應用到的工程技術：動物細胞培養技術、基因工程、細胞融合技術等2、動物細胞工程藥物乙肝疫苗給流動兒童喂服小兒麻痹糖丸練習1、控制細菌合成抗生素的基因、控制放線菌主要性狀的基因、控制病毒抗原特異性的基因依次在（ ）核區大

20、型環狀DNA質粒上細胞染色體上衣殼內的核酸上 A、 B、C、 D、D2、生產單克隆抗體要用到的生物工程是（ ） 基因工程 細胞工程 發酵工程 酶工程 AB CDB用大腸桿菌生產胰島素需應用的生物工程的組合是 （ ） 基因工程 細胞工程 發酵工程 酶工程 A. B C DC3、干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血中提取，每升人血只能提取0.05 g，所以價格昂貴。現在美國加利福尼亞的基因公司用如下圖的方式生產干擾素，試分析其原理和優點。（1）從人的淋巴細胞中取出_，使它同細菌質粒相結合，然后移植到酵母菌的細胞里，讓酵母菌_。（2）酵母菌能用_繁殖，速度很快，能大量生產_，不但提高了產量，也降低

21、了成本。（3）酵母菌能產生干擾素，這個事實說明，人和酵母菌共用一套_。干擾素基因 表達干擾素 出芽生殖 密碼子干擾素科研人員在觀察SARS病毒滅活疫苗細胞生長情況 科研人員觀察SARS病毒滅活疫苗第課時 疫 苗生物工程疫苗2、傳統疫苗減毒疫苗喪失致病能力,毒性減弱或基本無毒的活菌或病毒。常用的有卡介苗、牛痘疫苗等。接種一次且接種量少,免疫時間長,效果好。1、疫 苗 是一類接種后能激發人體免疫反應來抵抗某些傳染病的生物制品強抗原病原微生物用理化方法滅活后制而成。常用的有：傷寒疫苗、狂犬疫苗等。滅活疫苗制備簡單，保存時間長且相對較安全。接種量大且需多次接種。傳統疫苗的不足：解決之道 有些是用化學或

22、物理方法，使病原微生物滅活制成的，但滅活的適宜程度不好把握；有些是讓病毒先感染一種動物，使病毒的毒力減弱而制成的，但這樣制備的疫苗，可能因病毒的回復突變，毒力增強而引起感染基因工程疫苗 利用基因工程可以刪除細菌和病毒中抗原物質的基因或基因片段，獲得更徹底、遺傳特性更穩定、不易發生毒力回復、安全性強的疫苗。基因工程疫苗基因工程疫苗的生產1、利用基因工程技術，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉入適當的宿主細胞，進行表達，獲得的表達產物，經分離、純化后，用福馬林和AL（OH）3吸附就可以作為疫苗使用。如：乙肝疫苗利用基因工程技術，將病原體的抗原基因轉移到植物細胞的染色體DNA中，并使其表達，從而培育出

23、生產疫苗的轉基因植物，達到預防和治療疾病的目的。2、基因工程疫苗的生產：小結生物技術藥物基因工程藥物細胞工程藥物植物細胞工程藥物動物細胞工程藥物基因工程疫苗核酸疫苗生物技術疫苗傳統疫苗生產基因工程疫苗生產減毒疫苗滅活疫苗練習1、流感病毒有不同的亞型，現有多種流感疫苗，有人注射了一種流感疫苗后，在流感流行期間未患流感，但流感再次流行時，卻患了流感。可能的原因是：（ ）流感病毒發生了突變 抗體在體內存留的時間短流行的流感病毒與注射的流感疫苗不是同種類型 流感使人的免疫系統受損A B C DA2、下列關于疫苗的敘述，正確的是（ ）A所有的疫苗都是安全的 B一次使用疫苗可以預防一生C疫苗能迅速激發機體

24、免疫反應 D疫苗即可預防疾病，也可治療疾病c3、利用基因工程獲得疫苗與傳統疫苗相比優點不包括（ ）A易發生毒力回復 B安全性強 C遺傳特性穩定 D便于大量生產AP64頁思考與練習1為什么說重組DNA技術是基因工程藥物生產中的核心技術? 重組DNA技術是指在基因水平上的遺傳工程。它的基本原理是用人工的方法將需要的某一種供體生物的遺傳物質DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割后把需要部分(即目的基因)與作為載體的DNA部分連接起來，或用人工方法合成目的基因與載體連接起來，然后與載體一起導人某一易生長、繁殖的受體細胞或微生物中，使之在新的遺傳背景下進行功能性表達，生產出人類所需要的物質。如人胰島素、人生長激素、