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1、章 末 整 合生物科学与工业业科技发发展之窗生物技术产业术产业 的兴兴起微生物发发酵及其应应用酶在工业业生产产中的应应用生物技术药术药 物与疫苗微生物发发酵及其应应用发发酵工程史话话发发酵生产过产过 程探秘发发酵与食品生产产酶在工业业生产产中的应应用酶的家族与酶制剂剂的生产产酶在工业业生产产中的应应用酶在食品加工工业业中的应应用酶在轻轻工业业和化工工业业上的应应用酶在医药药工业业上的应应用生物技术药术药 物与疫苗生物技术药术药 物生物技术术疫苗基因工程药药物细细胞工程药药物发发酵工程的流程（见见下图图）其中的产产品可以是药药物、食品等。项项目 名称 催化条件污污染状况生产产效益酶和酶制剂剂常温
2、、常压压和 中性条件下进进 行，节节省能源 、设备设备不会造成严严重 的污污染，符合 环环保要求生产过产过 程简单简单 ，效率高，产产 品质质量好，生 产产成本低无机催化剂剂大多需要高温 、高压压，有时时 需酸或碱的条 件某些生产过产过 程 污污染严严重，如 金属污污染等生产过产过 程复杂杂 、催化效率低， 易污污染产产品， 成本高酶与无机催化剂剂的比较较生物技术术是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗遗传传学等学科的原理和技术术与工程技术术相结结合来改造或重新创创造设计细设计细 胞的遗传遗传 物质质，培育出新品种，或根据工业规业规 模利用现现有的生物体系，通过过生物化学过过程来制造所需要
3、的产产品。简简而言之，生物技术术就是将活的生物体、生命体系或生命过过程进进行产业产业 化的过过程。以基因工程、细细胞工程、酶工程和发发酵工程等为为代表的现现代生物技术术近20年来发发展迅猛，并日益影响和改变变着人类类的生产产和生活，其中疫苗的制备备和生产产就是非常有代表性的一个方面。例如，许许多现现代疫苗的制备过备过 程实际实际 上就是一个综综合利用生物技术术的过过程，如下图图所示。生物技术术与疫苗的制备备项项目主要技术术基本原理应应用 基因工程基因重组组技术术分子水平定向改变变 遗传遗传 特性转转基因生物细细胞工程 细细胞培养、细细胞融 合、细细胞重组组、 单单克隆制备备细细胞或细细胞器水平
4、 改变遗传结变遗传结 构人工种子、单单抗体 、克隆动动物、试试管 动动物 发发酵工程 菌种选选育、大规规模 培养、生物活性保 持、产产物收获获定向利用工程菌大 规规模发发酵生产产生产药产药 品、生产传产传 统发统发 酵产产品、单单 细细胞蛋白 酶工程酶固定化技术术、细细 胞固定化技术术、酶 制剂剂的应应用酶在生物体外适宜 环环境条件下完成催 化功能在医药药、食品、化 工、能源、环环保等 方面都能应应用基因工程、细细胞工程、发发酵工程 和酶工程的技术术原理及应应用用大肠肠杆菌生产产人的胰岛岛素需应应用的生物工程的组组合是 ( )。基因工程 细细胞工程 发发酵工程 酶工程A. BC. D解析 用大
5、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。答案 C【训练训练 1】类类型优优点不 足 直接使用酶 催化效率高，低能 耗，低污污染对环对环 境非常敏感，易失活 ；难难回收，不能再次利用 ，与产产物混在一起，而且 还还影响产产物质质量 固定化酶能与产产物分开，可 反复利用一种酶只能催化一种或一 类类化学反应应，在生产实产实 践 中，很多产产物是通过过一系 列的酶促反应应得到的 固定化细细胞 成本低，操作更容 易，能产产生一系列 酶固定后酶不易与反应应物接 近，如大分子物质难
6、质难 以自 由通过细过细 胞膜，可能导导致 反应应效果下降等直接使用酶、固定化酶和固定化 细细胞优优缺点下列叙述中，不正确的是 ( )。A.固定化酶和固定化细细胞的技术术方法包括包埋法、化学结结合法和物理吸附法B.既避免污污染产产物，又可反复利用C.由于细细胞个大，而酶分子很小，因此细细胞多采用物理吸附法固定D.反应应物是大分子物质时应质时应 采用固定化酶解析 由于细胞个大，因此细胞采用物理吸附法固定容易漏掉，一般不采用物理吸附法。故选C。答案 C【训练训练 2】酶制剂剂的生产产包括酶的生产产、提取、分离纯纯化和制成酶制剂剂(固定化酶)一系列生产过产过 程。酶制剂剂指的是含有酶的制品，可以划分
7、为为固体和液体两大类类。换换句话说话说 ，酶制剂剂的生产产是生产产具有一定作用酶产产品的过过程。酶的生产产是酶制剂剂生产产的一部分，指经过预经过预 先设计设计 ，并且通过过人工控制而获获得所需酶的过过程。其生产产方法可以划分为为三种，即提取法、发发酵法和化学合成法。提取法是最古老的方法，就是直接从动动植物或微生物的细细胞或组织组织 中将酶提取出来的方法，缺点是需要大量的原材料。发发酵法主要是通过过微生物的发发酵来获获得所需要的酶的一种方法，是目前酶生产产的主要方法。酶制剂剂的生产产和酶的生产产的区别别 和联联系化学合成法就是依据已知酶的化学结结构，再通过过一定的技术术在工厂中合成的方法，这这种
8、方法要求较较高，相关技术术水平还还不够够，生产产出来的酶成本较较高，所以它仍停留在实验实验 室内合成阶阶段。关于酶制剂剂的生产产和酶的生产产叙述正确的是( )。A.溶酶体酶的合成是酶制剂剂的生产过产过 程B.消化酶的合成是胞外酶制剂剂的生产过产过 程 C.嫩肉粉是酶生产产的产产物D.合成加酶洗衣粉是酶制剂剂的生产产解析 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。答案 D【训练训练 3】(浙江)某同学进进行苹果汁制作实验实验 ，工艺艺如下图图所示。【典例】请请回答：(1)图图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是_。黑曲霉提取液中含有的_可水解果胶，从而使果汁澄清
9、。固定化柱中填充的石英砂通过过_方式将酶固定化，酶被固定后用蒸馏馏水洗涤涤固定化柱是为为了除去_。(2)实验实验 中，操作流程A和B的先后次序为为_。在苹果汁澄清过过程中，应应关闭闭的流速调节阀调节阀 是_。要测测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还还有果胶，可取一定量的果汁与等量的_混合，如果出现现_现现象，说说明果胶还还没有被完全水解。为为使果胶完全水解，应应将流速调调_。(3)实验实验 后，将洗涤过涤过 的固定化柱在低温环环境中保存若干天，该该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验实验 ，说说明固定化酶可被_使用。解析 (1)KMnO4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。在苹果汁澄清过程中，应关闭阀1，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，可用于鉴定果胶。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。(3)固定化酶可重复使用，降低了生产成本。答案 (1)消毒 果胶酶 吸附 未被固定的酶等 (2)AB阀1 乙醇 浑浊(沉淀) 慢 (3)重复考情分析 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，题目难度一般不大，但要求回答准确到位。
