Giáo án điện tử chuyên đề Sinh học 10 chân trời Bài 7: Quy trình công nghệ sản xuất enzyme

THÂN MẾN CHÀO CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

• Protease là một loại enzyme được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, thuộc da, chất tẩy rửa,...).
• Enzyme này được thu nhận chủ yếu từ động vật.

KHỞI ĐỘNG

• Để thu nhận một lượng lớn enzyme cần phải sử dụng rất nhiều cá thể động vật, điều này gây mất nhiều thời gian cũng như tốn nhiều kinh phí cho việc chăn nuôi.

Có phương pháp nào có thể tạo được số lượng lớn enzyme protease trong thời gian ngắn nhưng vẫn giảm được chi phí sản xuất?

BÀI 7: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME

NỘI DUNG BÀI HỌC

Cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ enzyme

I

Quy trình công nghệ sản xuất enzyme tự nhiên

II

Quy trình công nghệ sản xuất enzyme tái tổ hợp

III

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ENZYME

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm thảo luận: Ngồi ở trung tâm lớp học và tiến hành thảo luận các vấn đề mà GV đưa ra về cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ enzyme.

Nhóm quan sát: Ngồi xung quanh, tập trung quan sát nhóm thảo luận.

NHIỆM VỤ NHÓM THẢO LUẬN

• Enzyme đóng vai trò quan trọng như thế nào đối với cơ thể sống.
• Trình bày các đặc điểm của enzyme. Cho ví dụ.
• Điều gì sẽ xảy ra với cơ thể nếu quá trình sản xuất các enzyme bị rối loạn?

1. Khái niệm và vai trò của enzyme

• Enzyme là chất xúc tác sinh học thường có bản chất là protein do tế bào sinh ra.
• Nó có tác động xúc tác các phản ứng xảy ra nhanh trong các điều kiện sinh lí bình thường của cơ thể sống.
• Bản thân enzyme không bị thay đổi khi phản ứng hoàn thành.

1. Khái niệm và vai trò của enzyme

HĐ1

• Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng của cơ thể lên hàng triệu lần, nhờ đó, sự đồng hoá và dị hoá xảy ra một cách nhanh chóng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường của cơ thể.
• Nếu không có enzyme thì các phản ứng sẽ không xảy ra hoặc xảy ra vô cùng chậm dẫn đến các hoạt động sống không thể duy trì.

2. Đặc điểm của enzyme

HĐ2

Đặc điểm của enzyme:

• Có hoạt tính mạnh

 Một phân tử chymotrypsin có thể phân giải 10 phân tử protein trong một giây.

2. Đặc điểm của enzyme

HĐ2

Đặc điểm của enzyme:

• Có tính đặc hiệu cao

 Urease chỉ phân giải ure thành amoniac.

2. Đặc điểm của enzyme

HĐ2

Đặc điểm của enzyme:

• Có sự phối hợp hoạt động giữa các enzyme

 Trong hạt lúa mạch đang nảy mầm, amylase phân giải tinh bột thành maltose, sau đó maltose sẽ phân giải maltose thành glucose.

2. Đặc điểm của enzyme

HĐ2

Đặc điểm của enzyme:

• Enzyme có sự định khu trong tế bào, ví dụ: enzyme xúc tác cho phản ứng trong hô hấp tế bào định khu trong ti thể.
• Hầu hết các enzyme có nguồn gốc tự nhiên đều không độc.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME TỰ NHIÊN

II

Đọc thông tin, quan sát Hình 7.3 và trả lời câu hỏi

Đọc thông tin, quan sát Hình 7.3 và trả lời câu hỏi

• Quy trình sản xuất công nghệ enzyme bao gồm những giai đoạn nào?
• Khi lựa chọn nguồn nguyên liệu để thu nhận enzyme, cần lưu ý điều gì? Tại sao?
• Việc tách chiết enzyme từ cơ thể sinh vật gặp phải khó khăn gì? Để giải quyết khó khăn đó, người ta đã dùng phương án gì?

Đọc thông tin, quan sát Hình 7.3 và trả lời câu hỏi

• Tại sao khi tách enzyme từ tế bào thực vật, nấm men và vi sinh vật, người ta cần dùng các chất trợ nghiền còn đối với tế bào động vật thì không?
• Tại sao lysozyme được dùng trong việc tách enzyme từ vi khuẩn?
• Để loại bỏ các chất khác ra khỏi enzyme, người ta dùng các biện pháp gì?
• Sau khi thu nhận được chế phẩm enzyme, cần làm gì để giữ được hoạt tính của enzyme trong suốt quá trình bảo quản và sử dụng?

1. Quy trình chung

HĐ3

Quy trình chung của công nghệ sản xuất enzyme từ sinh vật gồm bốn giai đoạn:

Chọn nguồn nguyên liệu

Tách chiết enzyme

Tạo chế phẩm enzyme

Tinh sạch enzyme

a, Chọn nguồn nguyên liệu

HĐ4

• Khi lựa chọn nguồn nguyên liệu cần lưu ý nguồn nguyên liệu được lựa chọn phải có chứa một lượng lớn enzyme cũng như cho phép thu được enzyme với hiệu suất cao và dễ dàng tinh chế chúng.
• Nhờ đó, quá trình sản xuất sẽ diễn ra dễ dàng và giảm chi phí.

b, Tách chiết enzyme

HĐ5

• Enzyme là các phân tử có kích thước lớn nên không thể di chuyển qua màng của các bào quan, màng sinh chất và thành tế bào.

Khó khăn:

b, Tách chiết enzyme

HĐ5

• Để thu nhận enzyme nội bào thì bước đầu tiên cần phải phá vỡ cấu trúc tế bào có chứa các enzyme.

Khắc phục:

b, Tách chiết enzyme

HĐ6

• Vì tế bào thực vật, nấm men và vi sinh vật có thành tế bào bao bọc bên ngoài, còn tế bào động vật không có thành tế bào.

b, Tách chiết enzyme

HĐ7

• Lysozyme có tác dụng phá vỡ liên kết glycosidic giữa các phân tử đường trong thành peptidoglycan của vi khuẩn, nhờ đó phá vỡ thành tế bào vi khuẩn.

c, Tinh sạch enzyme

• Để loại bỏ muối và các tạp chất có khối lượng phân tử thấp, người ta thường dùng các biện pháp thẩm tích.
• Để loại bỏ các protein tạp và các tạp chất có khối lượng phân tử cho khác, dùng kết hợp nhiều biện pháp khác nhau: phương pháp biến tính chọn lọc, phương pháp kết tủa phân đoạn; các phương pháp sắc kí; điện di; phương pháp lọc gel.

HĐ8

d, Tạo chế phẩm enzyme

HĐ9

• Để bảo quản và sử dụng enzyme lâu dài, cần phải duy trì hình dạng của enzyme.
• Để làm được điều này, người ta có thể sử dụng các chất phụ gia, chỉnh sửa các liên kết cộng hoá trị hoặc cố định enzyme.

Việc giữ cấu trúc không gian của enzyme có ý nghĩa như thế nào trong sản xuất enzyme?

LUYỆN TẬP

• Có ý nghĩa quan trọng đối với sản xuất enzyme vì nhờ đó mà enzyme giữ được hoạt tính xúc tác và được sử dụng trong thời gian dài.

Vòng 1. Nhóm chuyên gia

Nhóm 1: Tìm hiểu quy trình sản xuất enzyme protease từ nấm mốc.

Vòng 1. Nhóm chuyên gia

Nhóm 2: Tìm hiểu quy trình sản xuất enzyme bromelain từ dứa.

Nhóm 3: Tìm hiểu quy trình sản xuất enzyme pectinase từ nấm mốc.

NHIỆM VỤ

Dựa trên quy trình sản xuất enzyme bromelain ở dứa, em hãy tìm hiểu và đề xuất quy trình sản xuất enzyme papain từ nhựa đu đủ.

Vòng 2. Nhóm mảnh ghép

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

HĐ10

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

HĐ10

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

HĐ10

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

HĐ10

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

HĐ10

2. Quy trình sản xuất một số enzyme tự nhiên

--------------- Còn tiếp ---------------