人教版《生物科学与工业》课件

生物技术与疫苗的制备
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20年来发展迅猛，并日益影响和 改变着人类的生产和生活，其中疫苗的制备和生产就是非常有代表性的一个方面。例
生物技术药物 生物技术药物与疫苗
细胞工程药物
生物技术疫苗
发酵工程的流程（见下图）
其中的产品可以是药物、食品等。
酶与无机催化剂的比较
名称 项目 催化条件 污染状况 生产效益
常温、常压和 中性条件下进 酶和酶制剂 行，节省能 源、设备 大多需要高 温、高压，有 无机催化剂 时需酸或碱的 条件
生产过程简单， 不会造成严重 效率高，产品质 的污染，符合 量好，生产成本 环保要求 低 生产过程复杂、 某些生产过程 催化效率低，易 污染严重，如 污染产品，成本 金属污染等 高
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。
【训练3】 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 B.消化酶的合成是胞外酶制剂的生产过程 )。
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
酶制剂的生产和酶的生产的区别 和联系
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。
类型 优点 不 足 对环境非常敏感，易失 活；难回收，不能再次利 用，与产物混在一起，而 且还影响产物质量 一种酶只能催化一种或一 类化学反应，在生产实践 中，很多产物是通过一系 列的酶促反应得到的 固定后酶不易与反应物接 近，如大分子物质难以自 由通过细胞膜，可能导致 反应效果下降等
催化效率高，低能 直接使用酶 耗，低污染
如，许多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。
基因工程、细胞工程、发酵工程 和酶工程的技术原理及应用
项目 基因工程 主要技术 基因重组技术 基本原理 分子水平定向改变 遗传特性 应用 转基因生物
细胞培养、细胞融 细胞工程 合、细胞重组、单 克隆制备 菌种选育、大规模 发酵工程 培养、生物活性保 持、产物收获 酶固定化技术、细 酶工程 胞固定化技术、酶 制剂的应用
( ①基因工程 A.①②③ ②细胞工程 ③发酵工程 )。 ④酶工程
B．①②④
C.①③④
D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
直接使用酶、固定化酶和固定化 细胞优缺点
完全水解，应将流速调________。
(3)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________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
能与产物分开，可 反复利用
固定化酶
成本低，操作更容 固定化细胞 易，能产生一系列 酶
【训练2】
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 合法和物理吸附法 B.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
附法固定 D.反应物是大分子物质时应采用固定化酶
C.嫩肉粉是酶生产的产物
D.合成加酶洗衣粉是酶制剂的生产
解析 答案
溶酶体酶、消化酶的生产属于酶的生产；嫩肉粉和 D
加酶洗衣粉的生产属于酶制剂的生产。
【典例】
(浙江)某同学进行苹果汁制作实验，工艺如下图所示。
请回答： (1)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。固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化，酶被 固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去________。 (2)实验中，操作流程A和B的先后次序为________。在苹果汁澄清过程中，应关闭的流速 调节阀是________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还有果胶，可取一定量的果汁 与等量的________混合，如果出现________现象，说明果胶还没有被完全水解。为使果胶
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获得所需要的酶的一种方法，是目前酶生产的主要方法。
人工种子、单抗 细胞或细胞器水平 体、克隆动物、试 改变遗传结构 管动物 生产药品、生产传 定向利用工程菌大 统发酵产品、单细 规模发酵生产 胞蛋白 酶在生物体外适宜 在医药、食品、化 环境条件下完成催 工、能源、环保等 化功能 方面都能应用
【训练1】 用大肠杆菌生产人的胰岛素需应用的生物工程的组合是
章末整合
科技发展之窗——生物技术产业的兴起 生物科学与工业 微生物发酵及其应用
酶在工业生产中的应用
生物技术药物与疫苗
发酵工程史话
微生物发酵及其应用
发酵生产过程探秘 发酵与食品生产 酶的家族与酶制剂的生产
酶在工业生
产中的应用
酶在工业生
产中的应用
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 酶在医药工业上的应用 基因工程药物