Soạn giáo án chuyên đề Sinh học 10 CTST Bài 7: Quy trình công nghệ sản xuất enzyme

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 2 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.

·        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?

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

Trong nhóm thảo luận, GV để chừa một chỗ trống cho thành viên trong nhóm quan sát có thể tham gia vào nhóm thảo luận để cùng đóng góp ý kiến hoặc đặt câu hỏi.

­Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin mục I. Cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ enzyme (SCĐ – tr45) thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, yêu cầu HS ghi chép các nội dung trọng tâm vào trong vở, GV chuyển sang nội dung mới.

I. Cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ enzyme

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, có tác động xúc tác các phản ứng xảy ra nhanh trong các điều kiện sinh lí bình thường của cơ thể sống và bản thân enzyme không bị thay đổi khi phản ứng hoàn thành.

à enzyme có thể được sử dụng nhiều lần.

HĐ1.

Enzyme làm tăng tốc độ phản ứng của cơ thể lên hàng triệu lần, nhờ có tác động của enzyme nên 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

Ví dụ: một phân tử chymotrypsin có thể phân giải 10 phân tử protein trong một giây.

- Có tính đặc hiệu cao.

Ví dụ: urease chỉ phân giải ure thành amoniac.

- Có sự phối hợp hoạt động giữa các enzyme

Ví dụ: trong hạt lúa mạch đang nảy mầm, amylase phân giải tinh bột thành maltose, sau đó maltose sẽ phân giải maltose thành glucose.

- 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.

* Luyện tập

Nếu quá trình sản xuất các enzyme bị rối loạn, các enzyme có thể không được tổng hợp hoặc được tổng hợp nhưng mất hoạt tính, điều này sẽ làm cho các phản ứng sinh hoá trong tế bào diễn ra chậm hoặc không diễn ra dẫn đến sự tích luỹ các chất gây ra các bệnh lí hoặc tử vong.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN - HỌC SINH

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV sử dụng phương pháp dạy học trực quan, hỏi - đáp nêu vấn đề kết hợp với kĩ thuật khăn trải bàn (mỗi HS viết ra giấy A4 hoặc giấy nháp; ý kiến thống nhất của nhóm viết vào một tờ giấy A4 khác) để hướng dẫn và gợi ý cho HS thảo luận nội dung trong SGK

+ 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?

+ 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?

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, suy nghĩ trả lời câu hỏi phần luyện tập: Việc giữ cấu trúc không gian của enzyme có ý nghĩa như thế nào trong sản xuất enzyme?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin, quan sát Hình 7.3; 7.4 thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét dựa trên kết quả làm phiếu học tập của HS

II. Quy trình công nghệ sản xuất enzyme tự nhiên

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 à tách chiết enzyme à tinh sạch enzyme à tạo chế phẩm 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.

- Khó khăn: 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.

- Phương án khắc phục: Để thu nhận enzyme nội bào thì bước đầu tiên cần phải phá vỡ cấu trúc tế bào có chứa các 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.

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

HĐ8.

- 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, người ta thường 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 (sắc kí hấp phụ, sắc kí trao đổi ion, sắc kí loại trừ phân tử, sắc kí đi lực,...); điện di; phương pháp lọc gel.

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.

* Luyện tập

Giữ được cấu trúc không gian của enzyme 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