第一篇：食品業固定化酶作用論文

1.固定化酶的定義與特點

固定化酶技術是將酶用人工方法固定在特定載體上,進行催化、生產,因而固定化酶一般可以被認為是不溶性酶。與水溶性酶相比,其優點如下:易于將固定化酶與底物、產物分高,便于后續的分離和純化;可以在較長時間內連續生產;酶的穩定性和最適溫度提高;酶反應條件容易控制;可以增加產物的收率,提高產物質量;酶的使用效率高,使用成本低;適于產業化、連續化、自動化生產。與此同時,由于酶的分離、固定化處理等原因,固定化酶也具有一些難以避免的缺點:在固定化過程中,酶活力會損失;生產成本提高,工廠初期投資大;只能用于水溶性底物,適合于小分子;不適宜于多酶反應,還需要需要輔助因子的協助才可以有效反應。

2.固定化酶在食品工業上的應用

2.1固定化酶在柑橘汁加工中的應用

柑桔加工產品出現過度苦味是柑桔加工業中較重要的問題,苦味物質主要由2類物質組成:一類為檸檬苦素的二萜烯二內酯化合物(A和D環);另一類為果實中多種黃酮苷,其中柚皮苷為葡萄柚和苦橙等柑桔類果汁中的主要黃酮苷,柚皮苷的苦味與鼠李糖和葡萄糖連接鍵的分子構象有關。主要是利用不同的酶分別作用于檸檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物質。Manjon等使用空心玻璃床作為載體,分別使DEAE-Sephadex和單寧-氨基乙基纖維(tanninaminoethy1cellulose)作為載體;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纖維和三醋酸纖維制成膜固定酶,其試驗結果都表明用固定化酶處理后的果汁苦味明顯降低。

2.2固定化酶在啤酒澄清中的應用

啤酒以其清晰度高、泡沫適中、營養豐富和口感好成為人們的最佳選擇。但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白質,它與游離于啤酒中的多酚、單寧等結合產生不溶性膠體或沉淀,造成啤酒混濁,從而嚴重影響了啤酒的質量。

2.3固定化酶在乳制品中的應用

乳糖酶亦稱為β-半乳糖苷酶,是工業中應用相當廣泛的一種酶,較多地應用于乳制品加工中。很多人小腸黏膜內的乳糖酶活性嚴重降低,導致乳糖不耐受癥。用乳糖酶處理部分乳糖,分解為葡萄糖和半乳糖,可以減少這種癥狀。

2.4固定化酶在制糖中的應用

在制備低聚果糖中,Hayashi等用多孔硅石吸附Aureo-basidiumsp.的果糖基轉移酶,并用戊二醛交聯后裝柱可保留較高的酶活力。Hayashi等用DEAE-纖維素固定果糖基轉移酶,酶活力可保留95%。Yun等將果糖基轉移酶固定在苯乙烯衍生的多孔離子交換劑上填入玻璃柱內,初始固定化酶的活性僅喪失8%。Chiang等將Aspergillusniger和Aspergillusjapoicus的果糖基轉移酶純化后共價結合在甲基丙烯酰胺高分子顆粒上,可保留酶活力達100%。固定化葡萄糖異構酶可以用來催化玉米糖漿和淀粉生產高甜度的高果糖糖漿。用淀粉生產高果糖漿包含3步:一是用淀粉酶液化淀粉;二是用糖化酶將其轉化為葡萄糖,即糖化;三是用葡萄糖異構酶將葡萄糖異構為果糖。由此可得到含高果糖漿與蔗糖同等甜度時,其價格低10%~20%,具有經濟推動力。該固定化酶常用的制備技術是熱處理法,將含葡萄糖異構酶的放線菌、芽孢桿菌或鏈霉菌等細胞用60~65℃熱處理15min,該酶就固定在菌體上制成固定化酶。

2.5固定化酶在茶葉加工中的應用

在茶葉中含有種類繁多的酶,如多酚氧化酶、過氧化酶、單寧酶、果膠酶等,其對茶葉的加工或深加工有重要的意義。對重要酶類的固定化研究,可有效地改善茶葉的品質、拓展茶葉深加工的領域和應用范圍。

2.6固定化酶在煙葉中的應用

在烤煙初烤和復烤后尚殘留淀粉,淀粉在燃吸時影響燃燒速度和燃燒完全性,并產生糊焦氣味,影響吸食品質。在一定條件下淀粉能水解為水溶性糖,使煙質改善。但這些反應并不充分,處理后的煙葉中淀粉含量仍很高,特別是低次煙葉中較高的淀粉含量影響了該類煙葉的可用性。加酶處理能加速淀粉水解,能將直鏈淀粉迅速降解為糊精和麥芽糖等,糖化酶能將直鏈淀粉和支鏈淀粉降解為葡萄糖。

2.7固定化酶在食品檢測以及傳感器中的應用

生物傳感器被認為是一種由受體、抗體或酶構成的生物感應層于換能器緊密連接而能提供環境組成信息的感應器。如:測量電流以及電位的酶電極,酶熱敏電阻裝置,以場效應管為基礎的生物傳感器,以及生物發光及化學發光為基礎的纖維—光學傳感器等,不同的傳感器都應用不同類型的固定化酶。食品中的農藥殘留分析越來越受到人們的關注,蔬菜中有機磷農藥殘留的快速檢測已成為目前人們研究的熱點。應用有機磷農藥對膽堿酯酶特異性抑制的酶化學比色分析法已被廣泛應用于有機磷農藥的定性、定量檢測。

3.固定化技術在食品工業中應用的前景和發展

固定化技術在食品工業中的應用還很多,如固定化氨基酰化酶生產L-谷氨酸;固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉為原料生產葡萄糖;固定化酶法釀造調味品等,但用于食品工業的酶遠遠大于固定化酶。還有很多固定化酶和固定化細胞處于中試階段,固定化原生質克服了固定化細胞的一些缺陷,但固定原生質體還處于研究之中,未用于生產。人們清楚地看到了固定化技術的一些優點,雖然很多還處于研究和開發中,但已經給人們指明發展方向。隨著固定化技術的發展,將會有更多的固定化酶、細胞、原生質體應用于生產中,充分顯示出固定化技術的優越性,開啟固定化技術的新局面。

第二篇：固定化酶在現代工業中的應用

固定化酶在現代工業中的應用

姓名：胡艷芬 學號：2008132106 指導教師：張孟

摘要

酶是一類有催化功能的蛋白質,具有反應條件溫和, 底物專一性強, 可在水溶液和中性pH 下操作等優點。與游離酶相比，固定化酶在保持其高效專一及溫和的酶催化反應特性的同時，又克服了游離酶的不足之處。本文簡要介紹了固定化酶的概念、制備方法及其在生物、醫藥、環境保護等方面的廣泛應用。重點介紹一些固定化酶在現代工業中的應用，并對其應用前景進行了展望。

關鍵詞

固定化酶 制備 工業 應用 前景

酶是一類由活細胞產生的具有生物催化功能的分子量適中的蛋白質,具有極高的催化效率、高度的特異性及控制的靈敏性。大多數酶是水溶性的。由于酶催化反應具有底物專一性、催化高效性、反應條件溫和等優點,符合綠色化學的要求,從而被大家高度重視,已在許多領域得到廣泛的應用。酶的最大缺點是其不穩定性,在酸、堿、熱及有機溶劑中易發生變性,活性降低或喪失;而且酶反應后,會在溶液中殘留,造成酶反應難以連續化、自動化,同時也不利于終產品的分離提純,這些都大大阻礙了酶工業的發展,所以有必要采取酶工程技術改善這些缺點。酶工程技術措施較多,其中酶的固定化技術是重要舉措之一。酶的固定化是用人工方法把從生物體內提取出來的酶固定在特定的載體上或使酶與酶相交聯,酶被限定在一定區域內,但仍保持原有高效、專

一、條件溫和的催化功能。

已固定化的酶像化學反應所用的固體催化劑那樣, 既能發揮它們的催化特性, 又能回收, 并能多次反復使用, 使整個生產工藝可以連續化、自動化。近年來, 國內外科技工作者在固定化酶在工業生產中的應用做了大量研究，并得到了廣泛的發展，本文將對這些成就做具體介紹。固定化酶的概念

1916 年Nelson 和Griffin 最先發現了酶的固定化現象后, 科學家就開始了固定化酶的研究工作。1969 年日本一家制藥公司第1 次將固定化的酰化氨基酸水解酶用來從混合氨基酸中生產L-氨基酸, 開辟了固定化酶工業化應用的新紀元。酶的固定化是用人工方法把從生物體內提取出來的酶固定在特定的載體上或使酶與酶相交聯,酶被限定在一定區域內,但仍保持原有高效、專

一、條件溫和的催化功能。通常酶是游離的,而經過固定化以后,酶被束縛在一定區域內,因而這樣的酶被稱為固定化酶

[ 3, 4 ]

[2][1]

。與游離酶相比, 固定化酶在保持其高效專一及溫和的酶催化反應特性的同時, 又克服了游離酶的不足, 呈現貯存穩定性高、分離回收容易、可多次重復使用、操作連續可控、工藝簡便等一系列優點。固定化酶的制備

酶的固定化(enzyme immob ilization)是指采用有機或無機固體材料作為載體(carrier or support),將酶包埋起來或束縛、限制于載體的表面和微孔中, 使其仍具有催化活性, 并可回收及重復使用的酶化學方法與技術。固定化酶的制備方法有物理法和化學法兩大類。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的優點在于酶不參加化學反應,整體結構保持不變,酶的催化活性得到很好保留。化學法是將酶通過化學鍵連接到天然的或合成的高分子載體上,使用偶聯劑通過酶表面的基團將酶交聯起來,而形成相對分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。

2.1 傳統的酶固定化方法

傳統的酶固定化方法大致可分為4 類: 吸附法、交聯法、包埋法、共價結合法。吸附法是最早出現的酶固定化方法, 包括物理吸附和離子交換吸附。該法條件溫和, 酶的構象變化較小或基本不變, 因此對酶的催化活性影響小, 但酶和載體之間結合力弱, 在不適pH、高鹽濃度、高溫等條件下, 酶易從載體脫落并污染催化反應產物等。交聯法是利用雙功能或多功能交聯試劑, 在酶分子和交聯試劑之間形成共價鍵, 采用不同的交聯條件和在交聯體系中添加不同的材料, 可以產生物理性質各異的固定化酶。交聯法一般作為其它固定化方法的輔助手段。包埋法的基本原理是載體與酶溶液混合后, 借助引發劑進行聚合反應, 通過物理作用將酶限定在載體的網格中, 從而實現酶固定化的方法。該法不涉及酶的構象及酶分子的化學變化, 反應條件溫和, 因而酶活力回收率較高。包埋法固定化酶易漏失, 常存在擴散限制等問題, 催化反應受傳質阻力的影響, 不宜催化大分子底物的反應。載體偶聯法是指酶分子的非必須基團與載體表面的活性功能基團通過形成化學共價健實現不可逆結合的酶固定方法, 又稱共價結合法。載體偶聯法所得的固定化酶與載體連接牢固, 有良好的穩定性及重復使用性,成為目前研究最為活躍的一類酶固定化方法。但該法較其它固定方法反應劇烈, 固定化酶活性損失更加嚴重。2.2 傳統固定化技術的改進

保持各種傳統固定化方法的優點并改進其不足一直是固定化酶方面研究的重要內容。改善酶固定化效果的途徑有: 改善表面積以及孔徑等物理結構,如采用分子篩或納米纖維微孔膜;改善化學交聯的反應及方式, 如輻照, 引發劑引發等;改善結合的方向選擇性, 如采用定向固定化的方法;其他手段, 如利用長臂使酶遠離載體表面, 使載體-酶體系的溶解度隨溫度、pH 值等條件的改變而改變, 以便于產物的分離及酶的回收。針對不同的酶有不[5]同的策略, 對于某些酶可能取向很重要, 而對于其他酶可能載體造成的環境重要一些, 因此, 每種酶固定的最佳條件目前還是特異的, 沒有統一的理論, 其原因可能是相互間的影響因素太多, 而酶又多由具有復雜組成和空間構型的蛋白質構成, 不存在明顯的因果聯系。今后可望建立起適用的模型, 使用計算機得到最優的固定策略。2.3 新型酶固定化方法

開發新型酶固定化方法的原則是: 實現在較為溫和的條件下進行酶的固定化, 盡量減少或避免酶活力的損失。通過輻射、光、等離子體、電子等新方法均可制備高活性固定化酶。Mohy 等[ 6] 以137 Cs 為輻射源,通過C2射線引發將甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龍膜表面, 經進一步活化, 用于青霉素酰化酶的固定。光偶聯法是以光敏性單體聚合物包埋固定化酶或帶光敏性基團的載體共價固定化酶, 由于條件溫和, 可獲得酶活力較高的固定化酶。Li等 利用含芳香疊氮基的光活性酯, 在遠紫外光輻照下, 疊氮基光解生成氮烯與PES 膜表面的C-H 鍵間發生插入反應形成仲胺, 將脲酶共價鍵合到PES 膜的表面。等離子體是高度激發的原子、分子、離子以及自由基的聚集體, 大量的等離子體常在室溫下存在。載體材料表面可以由等離子體進行有用修飾

[ 8, 9]

[ 7]

, 從而引入活性基團。Puleo 等將鈦合金T i26Al24V 表面用丙烯酸胺等離子體處理引入氨基, 然后將含碳硝化甘油接枝于鈦合金表面, 或者將等離子體處理的鈦合金先由琥珀酸酐處理, 再用含碳硝化甘油接枝, 進而將溶菌酶和骨形態蛋白進行固定, 實現了生物分子在生物惰性金屬上的固定化。固定化酶在現代工業中的應用

3.1 酶蛋白工程在工業酶中的應用

目前酶蛋白質工程主要集中在工業用酶的改造, 因為工業用酶有較好的酶學和晶體學研究基礎, 酶的發酵技術(包括誘變技術和篩選方法)也比較成熟, 而且其微生物的遺傳工程發展較好, 其次工業酶無須進行醫學鑒定, 能很快地投入使用.如用作洗衣粉添加酶的枯草桿菌蛋白酶, 是一種天然的絲氨酸蛋白酶, 它能夠分解蛋白質, 使衣服上的血跡和汗漬等很容易洗掉.但這種酶一般比較脆弱, 在漂白劑的作用下容易被破壞而失去活性, 原因是222位的甲硫氨酸容易被氧化成砜或亞砜.現在利用蛋白質工程技術, 用絲氨酸或丙氨酸替代后, 酶的抗氧化能力大大提高, 可在0.5mol/L 的過氧化氫溶液中停留1小時而活性絲毫未損, 這樣便可與漂白劑混合使用.可以預見生物工程技術的發展和酶固定化技術可以相互補充, 共同發展對酶在工業領域的應用必將起到更大的推動作用。3.2 固定化酶在食品工業中的應用

酶固定化在食品工業中的應用是早期發展起來的一個傳統領域.其中最有名的, 也是規模最大的過程, 就是采用固定化葡萄糖異構酶, 從葡萄糖生產高果糖漿.其它還包括采用固定化乳糖酶去除牛乳中的乳糖、采用固定化脂肪酶通過轉酶反應生產可可油替代品、采用固定化耐熱蛋白酶制造甜味劑2天冬甜精, 以及應用固定化L2天冬酶從富馬酸銨生產天冬氨酸等[ 7]。1973 年,日本用聚丙烯酸酰胺為載體,用包埋法制成固定化天冬氨酸酶,用于工業化生產。固定化乳糖酶和固定化天門冬氨酸-β-脫羧酶分別于1977 年和1982 年用于工業化生產。

3.2.1 固定化酶在乳制品生產中的應用

牛奶中含有一定量的乳糖,有些人體內缺乏乳糖酶,在飲用牛奶后常出現腹瀉、腹脹等癥狀;另外,由于乳糖難溶于水,常在煉乳、冰淇淋中呈沙樣結晶析出,影響風味。乳糖酶可將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖,如將牛奶用乳糖酶處理則可解決上述問題。Fernandes等[ 6 ]研究用瓊脂糖作載體,固定來源于南極的冷適應菌Pseudoalterom onas sp的β-半乳糖苷酶,并應用于牛奶中乳糖的降解,生產低乳糖牛奶;Caterina等[ 7 ]運用固定化技術,研究牛奶中堿性磷酸酶的耐熱性;Mona等[ 8 ]研究用離子吸附法固定來源于B acillus licheniform is 5A1的牛奶凝結酶,并用于干酪生產。

3.2.2 固定化酶在啤酒生產中應用

在啤酒生產中,需添加外源性的淀粉酶來補充天然酶的不足。此外,長期放置的啤酒會由于多肽和多酚物質發生聚合反應而變得混濁,為防止出現混濁,目前主要采用添加蛋白酶來水解啤酒中的蛋白質和多肽。溫燕梅等以化學共沉淀法制得的磁性聚乙二醇膠體粒子為載體,固定胰蛋白酶,該磁性酶對啤酒澄清、防止冷渾濁有明顯效果;Stepanova等研究用DEAE-纖維素固定β-葡萄糖苷酶和多聚半乳糖醛酸酶,用于櫻桃、李子的果酒生產。3.2.3 固定化酶在茶飲料生產中的應用

將固定化酶法應用于茶飲料生產中,可去除異味,提高適口性,提高營養價值。李平等

[ 9 ]

研究從黑曲霉(Aspergillus niger)發酵液中提取β-葡萄糖苷酶酶液,用絲素蛋白將其固定,此固定化酶可應用于茶汁的風味改良;蘇二正

[10 ]

等以海藻酸鈉為載體,采用交聯-包埋-交聯的方法共固定化了單寧酶和β-葡萄糖苷酶,可應用于茶飲料的除渾和增香處理。3.3 固定化酶在化工領域中的應用。

水解蛋白酶固定化后可用于肽及有機化合物的酶促合成,如硅藻土固定化木瓜蛋白酶可在乙酸乙酯介質中催化合成LeuPhe-LeuLL231 [ 3 ] 彭志英1 食品酶學導論[M ] 1 北京: 中國輕工業出版社, 20021 [ 4 ] 羅貴民,曹淑桂,張今1酶工程[M ] 1北京:化學工業出版社, 2002 [ 5 ] 楊昌英, 潘家榮, 鐘珩等.醋酸纖維素固定化脂肪酶催化豬油合成單甘酯[ J ].湖北化工, 2002,(6): 20 21.[ 6 ] Mohy M Y, Ben civenga U, Rossi S, et al.Charact erizat ion theact ivity of pen icillin G acyl as e immobilized on to nylon membranesgraft ed with different acrylic monomers by means of C2radiation[ J].J ou rnal of Molecular Cat alysis B: E nzymat ic, 2000: 2332 244.[ 7 ]吳國琪,凌達仁,王忱,等.固定化谷氨酸脫羧酶性能的研究[J ].離子交換與吸 附,1999 ,15(1):71.[ 8 ] Mona A E, Yannick C B1 Immobilization of Bacilluslicheniformis 5A1 milk-clotting enzyme and characterization of itsenzyme p roperties [ J ] 1 World Journal of Microbiology andBiotechnology, 2006, 22(3): 197～2001 [ 9 ] Kalia V , Goyal L , Pundir C S.烷基胺玻璃固定化葡萄糖氧化酶測定血糖[J ].生物工程學報, 1998 , 14(3): 336.[ 10 ] 徐暉,王燕,魏密蘇.環境工程中固定化酶與固定化微生物的應用[J ].滄州師范專科學校學報,2002 ,18(3):42.[ 11 ] Dinelli D.Process Biochem [ J ].Process Bio chem, 1972, 7(8): 9 14.[ 12 ] 岳振峰, 彭志英, 徐建祥等.殼聚糖固定化葡萄糖苷酶的研究[ J ].食品與發酵工業, 2001, 27(4): 20 24.[ 13 ] 陳雄.固定化糖化酶的研究[ J ].中國釀造, 2001,(2):19 20.[ 14 ] 唐芳瓊, 孟憲偉, 陳東, 冉均國, 茍立, 鄭昌瓊.納米顆粒增強的葡萄糖生物傳感器[ J ] , 中國科學B 輯, 2000,30(2): 119 124.[ 15 ] 馬秀玲,陳盛,黃麗梅,等.磁性固定化酶處理含酚廢水的研究[J ].廣州化學，2003,28(1):17

Immobilized in the modern industrial application

Name: Hu Yanfen

Instructor: ZhangMeng

Abstract Enzymes are a class of proteins with catalytic function, with mild reaction conditions, substrate specificity, and can be in aqueous solution and neutral pH operation, etc..Compared with free enzyme, immobilized enzyme while maintaining its high specificity and moderate catalytic properties of enzymes, they also overcome the inadequacies of the free enzyme.This paper introduces the concept of the immobilized enzyme, preparation methods and in biology, medicine, environmental protection and other aspects of the wide range of applications.Highlights some of the immobilized enzyme applications in modern industry, and its application prospect.Key words

Immobilized Preparation Industry Application foreground

第三篇：二十七協同配合充分發揮酶的作用

二十七協同配合充分發揮酶的作用

本節就以前講過的有關消化吸收的問題，作如下歸納整理。

我們吃食物，是要攝取營養，但是將吃的食物原樣就能被吸收的是極少的。幾乎是不經過消化分解就不能被吸收的。

吸收營養主要是在腸部進行的。從腸管所能吸收的營養的分子數十萬單位，所以不將這些象鎖鏈一樣連接起來的高分子量的食物鏈切斷成為分散的狀態是絕不能吸收的（將分子量變低）。而將其鏈切斷使之分散開的，便是消化酶的任務了。

例如，是蛋白質時，則須將它分解到分子量低的氨基酸才能被吸收。執行這個任務的是稱為蛋白分解酶的加水分解酶。胃液中有種胃蛋白酶（胃朊酶）此外有稱為凝乳酶的，它對奶中水溶性蛋白的酪蛋白進行反應分解成氨基酸。腸液中的胰蛋白酶也是這樣的作用。由這些蛋白分解酶，將蛋白營養全部分解成氨基酸，這樣才能被吸收，經淋巴管送到肝臟。米飯和面包等的淀粉質（碳水化合物）是被分解到葡萄糖。這個作用是由淀粉酶和麥芽糖分解酶進行的。將米飯細嚼時感到有點甜意就是這個緣故。但是，對于砂糖，在唾液和胃液中都沒有分解它的酶。只有移動到腸中時，腸液中的蔗糖酶或者稱為轉化酶的由它們將砂糖分解成葡萄糖和果糖，才開始被吸收。饅頭吃多了不好消化就是因為相應的酶不足了。

關于脂肪，否認植物性的，還是動物性的，是由稱為脂肪分解酶的，將其分解到脂肪酸和甘油而被吸收。

對這些食物起消化作用的酶，總稱之為加水分解酶。但消化器官的消化作用，除酶以外，還有起消化作用的其它物質。例如，胃中的鹽酸（胃酸）便是。這鹽酸的強力分解能力主要發揮于淀粉的糖化作用上。這是將強酸的稀釋淡化溶液加到淀粉上，使之加水分解，這和制作葡萄糖的方法是非常相似的。還有腸液中的蘇打和由胃液而酸化了的食物中和了，具有提高腸道消化酶的能力的作用。

此外，如前所述，大腸中還生息著腸內細菌，其中也有幫助消化的。這些微生物分泌出來的酶，能對尚未消化而已經被送到大腸中的食物，分解成葡萄糖和氨基酸，用以幫助吸收。象這樣，綜合起來最終是將食物的大部分都能做為營養，沒什么浪費的被吸收了，并利用它做為新細胞的營養。

第四篇：酶在代謝中的作用教學設計

《酶在代謝中的作用》教學設計

2014.11.23

一、教學目標

¤知識與技能：說出酶的概念，明確酶的化學本質；理解酶的特性和影響

酶活性的因素；闡明實驗設計的原則。

¤過程與方法：探究影響酶活性因素的過程中，初步訓練學生的邏輯思維

能力，分析實驗現象能力及設計實驗的能力。

¤情感態度與價值觀：在設計實驗過程中，培養質疑、求實、創新、合作的精神，感受生物體的和諧之美。

二、教學重點

1、酶的特性——高效性、專一性

2、影響酶活性的因素——溫度、PH值等因素

三、教學難點

1、設計實驗探究酶的高效性和單一性。

2、理解酶在新陳代謝中的作用

四．教學方法

多媒體演示法、小組合作討論法

五．教學過程

課前組織學生預習課本，完成預習學案。

（一）創設情境，導入新課

多媒體出示生物酶牙膏、多酶片、雕牌加酶洗衣粉、溶菌酶含片4幅圖片，教師簡單介紹四種物品的用途，提出問題：這四種物品都有什么共同特點？ 學生：都含有酶

師：觀察得很仔細，酶在我們生活中應用很廣泛，酶為我們生活增添了不少色彩。

（二）小組合作，探究新知

1、介紹新陳代謝和酶的概念

過渡：不僅在生活中，酶在代謝中也起著非常重要的作用。我們第一節課講過，生物有兩大基本特征——新陳代謝和生長繁殖，那你可以解釋一下什么是新陳代謝嗎？ 生：新陳代謝是活細胞全部有序的化學反應的總稱。其中大部分反應是在酶的催化反應下進行的。

師：定位很準確！我們的新陳代謝也離不開酶，那什么是酶呢？

生：酶是活細胞產生的一類具有催化功能的生物大分子。其中絕大多數的酶是蛋白質。

師：你預習的很充分！絕大多數是蛋白質，有少數的酶是RNA。例如一些核酶，本質是RNA，這是酶的化學本質，從這句話你還獲得了哪些信息？ 生：酶是由活細胞產生的，具有催化作用。多媒體出示酶的來源、作用、化學本質

指名學生回答，加深學生的印象，落實酶的概念，教師給予學生積極地評價。

2、聯系舊知識，探究酶的特性——高效性和專一性

師：酶的功能是起催化作用，那以前化學上有學過具有催化功能的物質嗎？ 生：用雙氧水制取氧氣的時候，MnO2是催化劑 教師板書 2 H2O2→2 H2O + O2 ↑

師：初中化學知識學的很扎實。那酶和無機催化劑有什么相同點？ 生：都能提高反應速度，縮短反應的時間

生：本身不發生化學性質的改變，不改變反應的平衡。

師：那你想過沒有，為什么能縮短反應時間，本身的化學性質卻不發生改變？ 師：它能起催化作用，主要是降低反應的活化能。那什么是活化能呢？ 多媒體出示圖片，教師講述。

師：活化能是物質發生反應前要達到一種活潑的狀態吸收的能量。師：那這是相同點，酶和無機催化劑相比有什么不同點呢？ 我們通過一個實驗來探究這個問題。

多媒體展示比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率。

師：參照課本P59探究活動，小組討論這個實驗用什么材料、以及怎樣完成這個實驗，限時5分鐘。

小組討論，教師巡視并進行指導。討論結束，小組匯報討論的結果。

生：實驗用的材料是新鮮的肝臟研磨液，體積分數為3.5%的過氧化氫溶液，質量分數為3.5%的Fecl3溶液。

師：底物是過氧化氫溶液，那為什么是新鮮的肝臟研磨液呢？ 生：可能新鮮的肝臟里面含有較多的過氧化氫酶。

師：你想的很合理。過氧化氫酶在體外時間長了就很容易失活，多以要用新鮮的肝臟研磨液。材料我們都清楚了，你打算怎樣做這個實驗呢？ 生：取兩支試管，標上A、B，分成兩組

師：分成兩組體現了生物實驗設計的那個原則？ 生：對照原則

師：想法很嚴謹，繼續說下去。

生：向A、B試管中分別加入2ml的過氧化氫溶液，向A試管中滴加2滴新鮮的肝臟研磨液，向B試管中滴加2滴Fecl3溶液，振蕩搖勻。師：這里面變化的量是什么？

生：所添加的具有催化性質的物質。

師：那其他的量都不變，這體現了生物實驗設計的哪個原則？ 生：單一變量原則。

師：那處理結束了，你可以預測一下A、B試管中可能出現的現象嗎？

生：A、B都會有氣泡冒出，不過我覺得A應該冒的比較快，B冒的比較慢。師：冒出的氣體是氧氣，該如何檢驗？

生：用點燃但無火焰的衛生香來檢驗這種氣體。可以看到A的火焰大，B的火焰小。

師：很好，那可以得出什么結論？ 生：酶具有高效性

師：你們小組思路很清晰，分析合理到位，實驗設計很嚴謹。下面我們把這個實驗直觀呈現一下。

教師播放過實驗的動畫，實驗最后教師點撥實驗注意的事項：要用干凈的試管、肝臟要新鮮、不要用同一個膠頭滴管、衛生香不可插入氣泡中。

師：從這個實驗，我們可以看出酶具有高效性。我們口腔里有唾液淀粉酶，也具有高效性，那為什么塞進牙縫的肉絲兩天還沒有被消化？ 生：肉絲的成分是蛋白質，唾液淀粉酶主要是對淀粉其作用。

師：你分析得很到位，按你所說，我們推測酶還具有專一性。那我們設計實驗來驗證一下，變化的量是什么？

生：底物相同的話，酶的種類不同；酶的種類相同的話，那底物不同，有兩種設計。

教師展示實驗原理、實驗材料及工具。

師：大家看一下實驗原理，思考該如何設計，先把思路想清楚。指名學生說出實驗設計的思路。生：取兩只試管，標號為A、B 師：這體現了什么原則？

生：對照原則。然后向A、B試管中加入2ml的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液，然后加入1ml新鮮的唾液，震蕩搖勻。在同一溫度下放置一段時間。師：能解釋一下這一步的操作意圖嗎？ 生：淀粉酶發揮作用需要有一段時間。

師：如果淀粉酶發揮了作用，會出現什么結果？ 生：那物質就會被分解為還原性的糖。

師：那這個實驗就變成了還原性糖的檢驗實驗。

生：處理完之后，向兩只試管中低價3-4滴班氏試劑。振蕩搖勻，然后放在大燒杯中水浴加熱。

師：操作很規范。那你可以預測一下實驗現象嗎？

生：如果A試管出現磚紅色的沉淀，B沒有，那說明沒具有專一性。如果A、B都沒有，或者A、B都有，那說明酶不具有專一性。

師：分析的很全面。我們看一下酶促反應的示意圖，一個是催化合成反應，另一個是對話的分解反應。從圖中我們可以形象的看出酶上面的接觸位點恰好能跟底物無權重合，就像是一把鑰匙開一把鎖一樣。這樣的結構決定了酶的專一性這一功能特性。

3、探究影響酶活性的因素

師：到這里我們了解了酶和無機催化劑的不同點，酶具有專一性和高效性，那么這兩個特性的發揮是不是在任何條件下都可以呢？當你感冒發燒的時候不想吃東西，看來體內酶的活性受到了影響，那么是哪個因素影響的？ 生：溫度。

師：那要探究溫度對酶活性的影響，變量是什么？ 生：溫度

師：也就是說在實驗條件控制的時候，只有溫度這個因素是變化的，其他因素都得相同。遵照對照的原則，你可以做兩組，也可以做很多組的對照。這個實驗中添加物質的順序是加酶，加底物，然后再放到設置的溫度下，可以嗎？ 生：不可以，這樣在沒有到設置控制條件反應就已經發生了，實驗結果就會受到影響。

師：那正確的順序應該是？

生：加酶放到設置溫度的，然后加底物 師：很好，設計很合理。多媒體展示數據

師：這是一些列溫度處理淀粉酶分解淀粉的數據，還原性糖的含量代表了酶的活性。在學案上畫一下這個曲線，先描出關鍵點，然后再用平滑的曲線連起來。指名學生到黑板上作圖。作圖完成后，請學生評價一下，教師根據情況作出積極的評價。

師：從這個圖像我們可以看出，溫度對酶的活性有沒有影響？ 生：有影響

師：圖中有個最高點，我們把此時的溫度稱為最適溫度，在這個溫度下酶的活性最高。在此溫度之前，隨溫度上升，酶的活性升高，這說明了低溫抑制了酶的活性，在最高點之后為什么不升高了呢？ 生：溫度過高使酶失活、師：很好。如果我們把溫度降到最適的溫度，活性能不能恢復？ 生：不能，高溫破壞了酶的空間結構。

師：看來這個過程是不可逆的。下面看一則資料，是加酶洗衣粉的用法說明，你從中悟到了什么？ 學生閱讀材料。

生：酶起催化作用需要適宜的溫度。

師：以后要把這一點應用到生活中。那溫度是不是影響酶的唯一因素呢？口腔中的唾液淀粉酶進入胃后不再發生作用，溫度差不多的，那是什么因為影響了其作用的發揮呢？

多媒體展示 唾液的最適PH為6.2-7.4 胃液的最適PH為0.9-1.5 生：PH值會影響酶的活性

師：實驗設計的思路跟哪一個一樣？

生：很好，我們通過視頻來看這個過程。變量是PH值 動畫演示PH值影響的實驗過程。學生得出結論PH值影響的活性 PPT展示PH值與反應速率的圖像

師：酶的活性最高的PH值稱為最適PH值，過高過低都會使酶失活，而且是不可逆轉的。

教師總結酶和無機催化劑相比有高效性和專一性，但必須要有適宜的溫度和PH值。

（三）課堂小結

1、酶的定義

2、酶的特性

3、影響酶活性的因素

4、實驗設計的原則

（四）拓展提升，德育滲透

1、加酶洗衣粉

教師強調加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉在環保上的重要意義。2.凝乳酶

3、在釀酒工業中的應用

從中學生可以得出結論：酶具有專一性

4、酶在環保中的應用

圖片展示海上原油泄漏、垃圾成堆、校園中滿滿的垃圾桶

師：有一種從動植物體內中提取的脂肪酶通過發酵可以解決這些問題，在綠色環保方面上，酶發揮著重要的作用。我們可以通過科技使如今的環境變得越來好。與其污染后治理不如我們從根源上杜絕污染問題，從我們的身邊小事做起。

（五）習題精練

1．在“比較過氧化氫酶和Fｅ3＋的催化效率”實驗中加入肝臟研磨液與加入氯化鐵的試管反應程度類似，都不劇烈，可能的原因是：（）A．過氧化氫溶液配置時間過長 B．肝臟不新鮮 C．試管不潔凈 D．A、B都有可能

2．市場上有一種加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的堿性蛋白酶，它的催化活性很強，衣物的汗漬、血漬及人體排放的蛋白質、油漬遇到它，皆能水解而除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗滌的是：（）

①棉織品 ②毛織品 ③腈綸織品 ④蠶絲織品⑤滌綸織品 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤

3．下列有關酶的敘述中，正確的是：

（）①具有分泌功能的細胞產生的

②有的從食物中獲得，有的由體內物質轉化而來 ③幾乎所有活細胞都能產生酶 ④絕大多數酶是蛋白質

⑤有的酶是蛋白質，有的酶是固醇 ⑥酶在代謝中有多種功能

⑦在新陳代謝和生殖發育中起調節作用 ⑧酶只起催化作用

A．①②⑤ B。②③⑦ C。③④⑧ D。④⑤⑥

4．將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一容器中，調整pH至2.0，保持在37℃的水浴鍋內，過一段時間后，容器內剩余的物質是（）

A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B.唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水

C.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

第五篇：高三生物教學設計之酶的作用

高三生物教學設計之酶的作用

以下是查字典大學網小編精心為大家分享的?高三生物教學設計之酶的作用，讓我們一起學習，一起進步吧!。降低化學反應活化能的酶——酶的作用

一、版本：人教版 高中生物必修1

二、設計內容：第5章 細胞的能量供應和利用 第1節降低化學反應活化能的酶(第1課時——酶的作用)

三、設計理念

在實施新課程中，需要構建與新課程理念相適應的教學策略。根據新課程理念，高中生物重在培養學生的科學思維、科學方法、科學精神等生物科學素養。使學生由以前的“學會”到“想學”再到“會學”，“引導──探究” 發現式教學法就是在這種理念下應運而生的，該教學法以問題解決為中心的學習方式。本節課以“引導──探究”科學發現的過程來學習科學研究的方法為設計理念。符合《基礎教育課程改革綱要(試行)》的要求：“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、合作學習、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力”。該理念的運用有利于學生科學素養、協作精神的培養，有利于培養學生的創新精神和實踐能力，有利于學生主動建構知識、發展能力、形成正確的情感態度與價值觀。它不僅重視知識的獲取，而且更加重視學生獲取知識的過程及方法，更加突出地培養學生的學習能力。在問題的推動下、在教師的引導下，學生學得主動，學得積極，真正體現了“教為主導，學為主體”的思想。

四、教材分析 1.地位和作用

“降低化學反應活化能的酶” 第1課時——酶的作用，主要探討酶在細胞代謝中的作用。該內容以第4章第3節物質的跨膜運輸方式中的主動運輸需要消耗能量以及初中生物學“消化”為基礎。學習本節利于“細胞代謝的學習”，利于選修模塊中有關酶的應用、微生物發酵、蛋白質提取和分離等知識的學習。2.教學目標

(1)知識目標：說明酶在代謝中的作用(ⅰ)。

(2)技能目標：進行有關的實驗和探索，按所設計的實驗方案和步驟，正確完成相關的實驗操作。學會控制自變量，觀察和檢測因變量的變化，以及設置對照組和重復實驗(ⅱ)。(3)情感目標：①評價自己的實驗結果，②參與交流，聽取別人的正確意見，維護或修改自己的方案和意見。3.過程與方法

通過“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗，感悟酶作為催化劑特點，及控制變量的方法。利用教材上形象、直觀的圖解和文字說明，讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。

4.確定教學重、難點及解決方法 教學重點：酶的作用。

[解決方法]利用學生對無機催化劑的知識基礎切入，引入酶的學習。通過實驗、資料分析得出酶的作用。自然界中的生命現象都與酶的活動有關，活細胞內全部的生物化學反應都是在酶的催化下完成的。在人體內，大約每分鐘要發生幾百萬次的化學反應，這么多的化學反應之所以能在常溫、常壓下進行，完全是因為酶的作用，酶是一種什么樣的物質?在化學反應中是怎樣起作用的?顯然應是本節課內容的重點。教學難點：①酶降低化學反應活化能的原理。②控制變量的科學方法。

[解決方法] ①利用教材上形象，直觀的圖解和文字說明，讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能。②通過比較過氧化氫在不同條件下的分解實驗，感悟酶作為催化劑特點，及控制變量的方法。活化能這個名詞在高中生物教材體系中是第一次出現，無論是學生還是教師對這個名詞都很陌生。化學反應之所以能進行，就是達到反應所需的活化能。在酶的作用下，原來不能進行反應的物質發生了反應，是增加了反應物的自由能，還是降低了反應所需的活化能?通過實驗和類比，必需要讓學生理解。在過去幾年的高考中，雖然出現了實驗設計，但在教材中沒有關于控制變量的內容，在本節教材介紹了控制變量的系列名詞，但對剛剛接觸高中生物實驗的學生而言，不能說不是一個難點。

五、設計思路

從物質跨膜運輸方式──主動運輸需要能量入手，引出第5章細胞的能量供應和利用。再從教材提供的問題探討──斯帕蘭札尼研究鷹的消化作用進入學習情境，是有趣的，并能和學生已有經驗──對消化酶的了解結合起來。利用學生對無機催化劑的知識基礎切入，引導學生進入新課學習。既然學生們知道無機催化劑的作用，就讓學生通過比較實驗來認識酶的催化作用以及與無機催化劑的差別。教師在安排學生做實驗時要注意學生對實驗的理解，落實好本節課的目標。本節課的實驗需要設置實驗組和對照組，建議教師利用直觀的手段(繪圖或電子幻燈等)將實驗的裝置特別是實驗組和對照組的裝置分別向學生展示，以增加學生實驗操作和討論的效率，或者采取分組實驗進行實驗討論(此法效果很好)。在學生獲得感性知識的基礎上要求學生體會什么是自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗，再通過對實驗中自變量改變訓練學生在實驗設計中如何控制變量。顯然，這種編排有助于引導學生學會確認和控制變量，有助于培養學生的科學探究能力。

學生通過親身感知酶的作用，順理成章引入酶在化學反應中能夠降低化學反應的活化能知識點。教材利用卡通式插圖、圖解和文字敘述，指出酶能夠顯著降低化學反應所需的活化能。通過形象、直觀的圖解和文字說明以及繪制“沒有催化劑、無機催化劑、酶的催化效率曲線”的比較，進一步讓學生明確催化劑可降低化學反應的活化能(酶催化作用更加顯著)，利于學生理性認識。

六、教學用具：ppt幻燈片、實驗材料、器材

七、課前準備：分組實驗(“比較過氧化氫在不同條件下的分解”)材料用具的準備;ppt課件制作。

八、教學過程： 教學步驟 教師活動 學生活動 設計意圖(一)引入

復習：物質跨膜運輸中的主動運輸需要的條件?(細胞的主動運輸需要能量。細胞內有機物的合成需要能量。肌細胞的收縮需要能量……細胞作為一個基本的生命系統，只有不斷輸入能量，才能維持生命活動的有序性)。(太陽能是幾乎所有生命系統中能量的最終源頭。外界能量輸入細胞，并為細胞所利用，都要經過復雜的化學反應)。“幾乎”一詞留有余地，不絕對，應引起學生的注意。問題1：鳥類的消化系統的組成?消化分為幾類及其主要場所在哪里? 問題探討—ppt展示意大利科學家斯帕蘭札尼的實驗。提出問題：

問題2：這個實驗要解決什么問題? 問題3：是什么物質使肉塊消失了? 問題4：與外界的化學反應相比，生物體內的化學反應有什么特點?(條件溫和、效率高);問題5:在學習化學知識中，我們為了讓一些化學反應更容易地進行，會使用催化劑，那無機物催化劑和生物體內的催化劑在反應條件上，效率上有什么區別呢? 在化學課上，我們知道，有些化學反應容易進行，有些化學反應需要添加某種物質之后并且可能需要在特定的環境中才能進行。這種能夠促進化學反應進行的物質，叫催化劑。細胞中的化學反應比起同學們在化學課上所學的反應要復雜得多，而且有些反應在細胞外，單純用無機化學的手段是無法進行的，而在細胞內卻可以快速地順利地進行。這是為什么呢?(教師注意引導分析，答對的要肯定、鼓勵、贊揚;答錯的也要保護學生的積極性。)對于生物體來說要進行的生理活動非常之多，構成生物體的每一個細胞物質需要不斷的合成和分解，不斷地處于自我更新的狀態，這種自我更新完全依賴于細胞內的發生的生物化學反應，每一個化學反應都伴隨能量變化。閱讀、識圖

思考討論。理解細胞是一個生命系統，內部有分工合作的各種結構，這些結構是有序的，而這些結構的成分需要不斷地更新，這就需要不斷地從外界輸入能量，否則，細胞內部分工合作的有序結構將被破壞，最終導致細胞死亡。回憶初中知識，閱讀問題，探討內容，進行相關的討論 思考教師提出的問題。學生回答，學生評價。討論、歸納、總結

引導學生閱讀、識圖。注意把握對加點詞的理解和解釋。“生命活動的有序性”是一個深奧的道理，在這里不必做詳盡的解釋，否則將限入泥潭。只需簡要說明即可。目的是利用學生已有的知識去解答“問題探討”。以此激發學生強烈的求知欲。

思維熱身。引導學生分析說明。

通過學生已有的經驗(化學知識)引導學生構建新的知識。讓學生通過實例進行“細胞代謝”概念建構(二)細胞代謝

細胞內的環境是一個常溫常壓下的狀態，在這種環境下化學反應卻能高效有序地發生，即細胞代謝。而細胞代謝應該有適合的生物催化劑——酶。引導學生產生疑問：酶在細胞代謝中起了什么作用?究竟是怎樣起作用的呢?(三)酶在細胞代謝中的作用─“比較過氧化氫在不同條件下的分解”

通過細胞代謝中產生的有害物質過氧化氫在不同條件下的分解實驗來解決這些問題。

方案：指導學生閱讀，設計實驗觀察表格，分組完成實驗。討論問題：

問題1：2號管發生了什么現象，說明了什么? 問題2： 3、4號管中，fecl3和過氧化氫酶起了什么作用。(說明催化劑并沒有并沒有提高分子的能量，而是把發生反應所需要的活化能降低了)問題3： 3、4號管中，哪個反應速度快?說明什么問題?(說明酶具有高效性)問題4：這個實驗的結論? 通過實驗你還能提出什么問題? 學生可能提出以下的問題： ①該實驗的原理是什么? ②這個實驗為什么要選用新鮮的肝臟? ③為什么要將肝臟制成研磨液? ④滴入肝臟研磨液和氯化鐵溶液時，可否共用一個吸管?為什么? ⑤實驗的關鍵是什么?判斷依據是什么? 閱讀相關的課文內容，設計表格;學生進行分組實驗。

師生共同分析總結：表格的設計;記錄實驗結果。

展開討論，并回答問題。完成探究活動，并進行交流和表達.討論

采取同伴互助：一學生提出問題，由其他學生解答。培養學生閱讀、理解能力及對知識轉化能力。培養小組協作精神、交流與合作能力。培養學生發現問題、解決問題的能力。控制變量 自變量 因變量 無關 變量 對照組 實驗組

2號：90℃水浴加熱 3號：加入3.5% fecl32滴 4號：加入20%肝臟研磨液2滴

h2o2分解速度用產生氣泡的數目多少表示

加入試劑的量;實驗室的溫度;fecl3和肝臟研磨液的新鮮程度。1號試管 2、3、4號試管

控制變量：講解教材p79相關內容，讓學生了解實驗設計的原則。

討論：指出“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中自變量、因變量、無關變量、對照組、實驗組。

問題1: 自變量中fecl3如果改成滴加8滴則實驗結果如何?是否違背對照實驗設計原則? 問題2: 自變量,無關變量能否發生轉變? 小組合作討論 小組合作討論

知識難點采取小組合作學習方式,利于難點突破.對學生進行求異思維訓練.活化能 歸納小結

引導：試管2產生氣泡較多是因為加熱所致，加熱使h2o2分子得到了能量，從常態轉變為容易分解的活躍狀態。我們把這種轉變所需要的能量稱為活化能。ppt展示:h2o2分子由常態形成活躍狀態.思考分析：

問題1.汽油在常溫下會不會自發地起火?為什么?(在高溫下,少數汽油分子獲得了一定的能量而被活化,才能發生氧化反應.)問題2.為什么鐵和過氧化氫酶能提高過氧化氫的分解反應的速率呢? ppt展示教科書圖5-1.問題1:在20℃測得的過氧化氫分解的活化能,從圖中你能得出什么結論? 條? 件

沒在催化劑催化 用膠狀鉑催化 用過氧化氫酶催化 活化能/kj·mol-1 75 54 29 問題2:請將教科書圖5-2在坐標中繪制出來.問題3:請在同一個坐標中繪制”無催化劑、無機催化劑、有酶催化三種條件下分解等質量h2o2曲線圖”。閱讀教材，結合實驗，加深對活化能這一概念的理解。討論 學生歸納

難點通過動畫形象的多媒體演示讓學生在愉快中理解概念.注重與現實生活的聯系。培養學生圖形轉換能力.培養學生比較、歸納能力.構建系統知識 練習反饋

(教師按照ppt上試題難度排成第一關、第二關、第三關、第四關、第五關，讓學生自由闖關)。培養學生應用知識解決問題能力。

通過小編為大家分享的高三生物教學設計之酶的作用?，希望對大家有所幫助。