课堂探究 核心解读 1.直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化优缺点的比较 类型 优点 不足 直接使用酶 催化效率高，低耗能，低污染等 对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中酶很难回收，不能被再次利用，反应后酶会混合在产物中，可能影响产品质量 固定化酶 酶既能与反应物接触，又能与产物分离，同时，固定在载体上的酶还可以被反复利用 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能得到的 固定化细胞 成本低，操作更容易 固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降等 2.酶催化反应的优缺点 酶催化反应的优点主要表现在以下几个方面。 （1）酶催化的反应类型十分广泛。六大酶类催化的反应基本上涵盖了各种化学反应类型，因此，酶具有极其广泛的应用范围。 （2）酶催化的反应具有极高的选择性，包括对底物的种类，底物中的区域、位点和立体的选择性，因此，一种酶只能够催化一种底物或一类底物的一种反应，酶反应可以在一个十分复杂的系统内进行特定的反应，而且几乎没有副反应，反应的转化率和产率高。这在临床检验、化学分析和特定产品的生产上要比化学方法具有更大的优势。 （3）酶催化的反应速度高。酶催化的反应速度大约比化学催化剂催化的反应速度高1010倍，因此，酶催化的反应时间短，设备利用率高，生产效率高。 （4）酶催化的反应条件温和，一般是在常温 出卷网、常压、近乎中性pH条件下反应，因此，能耗低，设备要求低，使用时间长，反应成本和操作成本低。即使近期开发出来的极端酶类，如高温酶和嗜酸碱酶等，催化反应的条件也远比化学催化剂催化的反应条件低得多：最高温度在100 ℃左右，最适pH为2～11，不必在强酸、强碱条件下进行。 酶催化反应的缺点主要有以下几个方面。 （1）大多数酶是蛋白质，在不适宜的条件下容易发生变性、失活，因此，在使用和保存酶时要十分小心，要尽可能保持适宜的条件。为了维持酶的稳定和催化效率，在酶催化反应和保存时要使用缓冲液系统；一般的酶不能够耐受高温，可以在低温下保存，但是也有的酶在低温下也会失活，甚至于更不稳定。有些酶对金属离子十分敏感，为保持这些酶的稳定性和催化反应的活性，还需要一些特定的金属离子；大多数酶对有机溶剂比较敏感，在这些有机溶剂中易失活。因此，必须根据具体的酶的性质采取相应的措施。 由于酶对温度、pH和有机溶剂敏感，稳定性差，使之在某些应用上受到限制。 （2）绝大多数酶溶于水，催化反应结束后，多 出卷网数酶还有活性，因而直接从反应液中将酶与产物分离回收十分困难。为了不让酶污染产物，往往通过加热或其他方法使酶变性失活，从反应系统中除去。这样，花了很大力气生产的酶只使用了一次，就不得不使其变性失活，这是很大的浪费。当然，现在发展的酶的固定化技术，可以提高酶的稳定性，还可以解决酶催化反应后，从反应体系中分离重复使用的问题。 （3）有些酶，如氧化还原酶、转移酶、某些裂 出卷网解酶，在催化相应反应时，需要特殊的辅助因子，如NAD+、NADH、NADP+、NADPH、FAD、FMA、ATP，以及金属离子等。因此，在酶催化反应时，需在反应系统中添加相关的辅助因子。而这些辅酶参加反应后，如果没有辅酶再生系统使之再生，一旦辅酶完全被消耗，酶反应就会停止；辅酶一般十分昂贵，在酶催化的反应中不可能大量使用。为解决这个问题，人们可以采用两种办法：一是使用含有酶的微生物细胞，通过提供适当的辅酶再生的底物，如葡萄糖，利用细胞的辅酶再生系统，使辅酶再生循环使用；另一种办法是建立辅酶再生的酶反应系统与主要的酶反应耦联，使辅酶可以再生循环使用。 3.酶制剂的主要品种有哪些？ 酶制剂有多种。从形态上分，有固体酶制剂和液体酶制剂，例如， ... ...
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