色氨酸酶基因工程菌的活力及其与分析

第一篇：色氨酸酶基因工程菌的活力及其与分析

基因工程论文

色氨酸酶基因工程菌的活力与分析

学院：医学院

专业：医学检验

班级:122 姓名：高倩

学号12352050 色氨酸酶基因工程菌的活力与分析

姓名：高倩 班级：检验122 学号：12352050 大连大学医学院 辽宁 大连 116622 摘要：选择并改进了以L-色氨酸为底物测定吲哚的生成量作为色氨酸酶活力测定方法，应用改进的方法测定了7株工程菌色氨酸酶的活力，也对不同诱导时间色氨酸酶的表达与活力关系进行了比较。结果表明工程菌色氨酸酶的活力比宿主菌均有不同程度的提高，其中11号工程菌比宿主菌高16倍。诱导表达1h时酶活最高，但酶活高低并不与其表达量呈平行关系。

关键词：色氨酸酶基因工程菌，L-色氨酸，吲哚，活力，表达

Study on the activity of tryptophanase inGenet icengineering strains and relationshipbetween It and expression

Abstract：The enzyme asssay method based on production of indole from L-try ptophan was selected and improved to measure activities of tryptophanase from s even genetic engineering strains.The relationship between expression and activ ity of tryptophanase after different induction time is also compared.The resul ts showed that the activities of tryptophanase from genetic engineering strains are greater than that of host strain, and the enzyme activity of No.11 was of 1 6 times as high as that of the host.The enzyme activity reached maximum after one hour induction, but it was not parallel to enzyme expression.Key Words:Tryptophanase genetic engineering strain, L-Tryptophan, Indole, Ac tivity, Expression

引言：L-色氨酸是人体内的重要必需氨基酸,主要用于制造复方氨基酸营养输液,并可单独作为抗抑郁剂和催眠剂。色氨酸酶（EC4.1.99.1）在正常情况下催化L-色氨酸降解生成丙酮酸、吲哚和氨，但在高浓度的丙酮酸和氨条件下，它也能有效地催化丙酮酸、吲哚和氨合成L-色氨酸［1］。色氨酸酶的活力测定方法主要有三种：一是Wood等［2］提出的以色氨酸为底物测定吲哚的生成量,该法缺点是吲哚对色氨酸酶有一定的抑制及操作较繁;二是Nakazawa［3］等采用的以丙酮酸、吲哚和氨为底物测定色氨酸的合成量,该法生成的色氨酸可用纸层析或HPLC测定,但前者费时、后者费用较高；三是Suelter［4］发明的以S-O-硝基苯-L-半

胱氨酸（SOPC）为底物生成O-硝基苯硫酚的直接分光光度法，该法虽然简便、灵敏，但底物SOPC需自行合成，且前体邻硝基苯胺不易购得，合成收率偏低。基因工程的发展为人类快速获取一些高效菌种提供了新方法。微生物学家发现微生物对污染物的降解性与其所带的质粒有关。利用降解性质粒的相容性，把能够降解不同有害物的质粒组合到一个菌种中，组建一个多质粒的新菌种，这样能使一种微生物降解多种污染物或完成降解过程的多个环节，或使不带降解性的菌带上质粒从而获得降解性。另外，可采用质粒分子育种，即在选择压力的条件下培养，使微生物发生质粒相互作用和传递，缩短了自然进化所需的时间，以达到加速培养新菌种的目的。降解性质粒DNA体外重组，是在体外对生物大分子DNA进行剪切加工，将不同亲本的DNA重新连接，转移到受体细胞中，通过复制表达使细胞获得新的遗传性状。本文对上述第一种酶活测定方法进行了改进，并用改进的方法测定了色氨酸酶基因工程菌的活力，同时也探讨了工程菌在不同诱导时间下其表达与酶活的关系，旨在筛选出高活力的色氨酸酶工程菌，为工业化酶法生产L-色氨酸提供材料上的保证。

1材料

1.1菌株和培养基

E.coliBL21（DE3）由南京军区医学研究所李光富惠赠,色氨酸酶基因工程菌由本室构建,LB培养基。1.2试剂

异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）购自Promega公司,磷酸吡哆醛（PLP）购自Sigma公司,L-色氨酸、吲哚、还原型谷胱甘肽（GSH）和对二甲氨基苯甲醛（PDAB）分别购自上海伯奥生物技术公司、上海双喜香料助剂厂、中国新兴医药保健品科技开发公司和上海试剂三厂,其它试剂均为国产分析纯。1.3仪器

Beckman高速冷冻离心机,CS-900薄层扫描仪（日本岛津公司）,JY88-II型超声波细胞粉碎机（浙江宁波新芝科器研究所）,721型分光光度计（上海第三分析仪器厂）,DYY-III4型稳压稳流高压电泳仪（北京六一仪器厂）。

2方法

2.1色氨酸酶的诱导表达

取工程菌株一个单菌落接种于LB培养基，37℃培养过夜以获得饱和培养物，将饱和培养物以1%接种于含Amp（100μg/ml）的LB培养基中，37℃继续培养2h后，添加IPTG至终浓度1mmol／L，诱导表达色氨酸酶。2.2粗提酶液的获得

将诱导一定时间后的培养液于5000r/min离心10min，收集的沉淀用0.1mol/L磷酸钾缓冲液（pH8.0）悬浮,并以15KHz或最大功率

超声波处理3min，经超声破碎后的细胞悬液离心15min，上清用作粗提色氨酸酶液。2.3酶活测定方法的建立 2.3.1标准曲线的制作

精密称取吲哚5mg，用甲苯定容至50ml，配制100μg／ml的吲哚标准溶液,分别取吲哚标准溶液10，20，30，40和50μl加入带塞试管,用甲苯补足至1.0ml,再加0.4ml蒸馏水和3ml5%PDAB和5%硫酸正丁醇混合显色液,摇匀,静置30min后于570nm处测定吸光度。以吸光度为纵坐标，吲哚浓度为横坐标得标准曲线回归方程A570＝0.03900＋0.08278C，相关系数r＝0.9997，在0～6μg／ml范围内呈良好线性关系（n＝5）。2.3.2测活反应体系的确立

在10ml三角瓶中按顺序分别添加20μl0.20mg／mlPLP溶液，10μl0.005mol/LGSH溶液，270μl粗提色氨酸酶液（pH8.0，约100mg湿菌体所含酶量），上述0.3ml溶液用1.0ml甲苯覆盖,37℃保温5min后加入100μl5.0mg/mlL-色氨酸溶液，置37℃摇床轻缓振荡使反应进行10min，然后添加3ml5%PDAB和5%硫酸正丁醇混合显色液中止反应,且形成不同深浅的玫瑰红色，30min后于570nm处进行吸光度定量测定。色氨酸酶活力定义:在上述反应条件下，37℃、10min催化形成0.01μmol吲哚所需要的酶量为一个活力单位。

3结果

3.1色氨酸酶工程菌的活力测定

色氨酸酶工程菌4，9，11，20，26，36和53号以及宿主菌BL21（DE3），经IPTG诱导1h后酶活测定结果见表1。由表1可知:工程菌色氨酸酶的活力比宿主菌均有不同程度的提高，其中11号比宿主菌高16倍。

3.2不同诱导时间色氨酸酶表达与活力的关系

将分别诱导0.5，1，2，3h的培养物,经适当处理后取上清20μl进行SDS-PAGE检测,电泳结果见图1。薄层扫描显示：诱导0.5，1、2，3h的色氨酸酶表达量分别占菌体总蛋白的45.0%，69.4%，76.9%和77.4%。同样，将分别诱导0.5，1，2，3，4h的培养物,经超声波破碎细胞处理后进行酶活测定，结果见表2。从图1和薄层扫描结果可知:在0～3h诱导时间内色氨酸酶的表达量随诱导时间的延长而增加，并逐步趋于稳定。由表2可知：色氨酸酶的活力并不随诱导时间的延长而增加，而是在诱导1h左右呈现最高活力。不同诱导时间下，色氨酸酶表达与活力的关系见图2。

Lane 1:without induction by IPTG;Lane 2,3,4,5: 0.5, 1,2, 3h after induction respectively Fig 1The SDS-PAGE results of crude extracts after different induction time

Tab 2Effect of different induction time on the activity of tryptophanase

◆ enzyme expression;■ enzyme activity

Fig 2The relationship between the expression and activity of

tryptophanase after different induction time.4讨论

4.1 比较 本文在比较、分析了三种色氨酸酶活力测定方法的基础上，选择以色氨酸为底物测定吲哚的生成量作为活力测定方法，并加以改进,基本克服了这一经典方法的主要缺点即吲哚对色氨酸酶的抑制作用和操作繁琐［4］。在改进的测活方法中，测活体系采用两相（水相和甲苯相）反应系统，PLP，GSH，L-色氨酸和色氨酸酶处于水相，而反应中产生的吲哚难溶于水，易溶于甲苯，这样就及时地转移了对色氨酸酶有一定抑制作用的吲哚，从而能较真实的反映工程菌色氨酸酶的活力高低。

4.2建立测活方法

除了确定了该方法的线性范围和回归方程外,还考察了测定波长、显色时间、显色剂用量和稳定性等因素。将显色后的反应液在500～600nm范围内扫描,最大吸收波长为570nm。在显色剂用量为3ml的情况下，按10、20、30、40、50和60min分次测定吸光度，30min后显色稳定。在显色时间为30min的情况下，按2、2.5、3、3.5和4ml显色剂用量分次测定吸光度，显色剂用量为3～3.5ml显色稳定。因此，选择570nm为测定波长、30min为显色时间、3ml为显色剂用 量。这与Wood等报道的560nm、20min和3.5ml稍有不同。本实验未作具吲哚核的色氨酸干扰实验，有待补充和完善。超声波破碎细胞的强度、时间以及超声时所产生的热量，是影响本测活方法精确性、可重复性的重要因素，也需经一步优化和完善。4.3SDS-PAGE和薄层扫描

工程菌色氨酸酶表达量占菌体总蛋白的60%以上,与Studier和Moffatt［5］报道的利用T7RNA聚合酶可指导靶蛋白高水平表达（诱导3h左右表达量在50%以上）相一致，从而进一步证明了 T7噬菌体RNA聚合酶-启

动了表达系统在克隆化基因高效表达方面的可行性和有效性。酶活测定结果同样表明，7株色氨酸酶工程菌的活力比宿主菌都有不同程度的提高，有的可高达16倍。就表达量和活力大小而言，本文的研究结果比Shibatani［6］、Tani等［7］和张玉彬等［8］报道的均有明显提高。另外，在一定诱导时间范围内，工程菌酶活大小与表达量并不呈平行关系。当表达量为69.4%时酶活最高,76.9%时有所下降,77.4%时则显著降低。究其原因，可能是当色氨酸酶大量表达时，酶分子之间的离子键、疏水键或二硫键等因素发生作用，导致其空间结构发生变化，从而影响酶活；再是当色氨酸酶过量表达时，细菌σ因子的蛋白水解能力达到饱和，表达产物积累形成多聚体，进而形成包涵体，使得酶活显著降低。

参考文献

1.Watanabe T,Snell E.Reversibility of the trptophanase reaction: synthesis of tryptophan from indole ,pyruvate and ammonia.Proc Natl Acad Sci,1972,69(5)∶1086 2.Wood W,Gunsalus I,Umbreit W.Function of pyridoxal phosphate:resolutio n and purification of the tryptophanase enzyme of E coli.J Biol Chem,1 947,170∶313 3.Nakazawa H,Enei H,Okumura S,et al.Synthesis of L-tryptophan from pyruvate,ammonia and indole.Agr Biol Chem,1972,36(13)∶2523 4.Suelter C,Wang J,Snell E.Direct spectrophotometric assay of tryptophanase.FEBS Letters,1976,66(2)∶230 5.Studier F,Moffatt A.Use of Bacteiophage T7 RNA polymerase to direct selective high-level express ion of cloned genes.J Mol Biol,1986,189∶113

6.Shibatani T,Omori k,Tosa T.Cloning of tryptophanase gene of Alcaligen es fecalis for effective production of L-tryptophan.American Society Micr obiology Annual Meeting,1987,March 1～8, Poster presentation

7.Tani S,Ts ujimoto N,kawata Y, et al.Overproduction and crystallization of tryptophanase from recombinant cellls of E coli.Biotechnology and Applied Biochemistry,1990,12∶28

8.张玉彬吴梧桐，等.L-色氨酸酶 基因工程菌的构建.中国药科大学学报,1996,27（10）∶624

9.平和.吴梧桐.王旻.Wei Pinghe.Wu Wutong.Wang Min 色氨酸酶基因工程菌酶法合成L-色氨酸[期刊论文]-中国现代应用药学1999,16(6)

10.韦平和.吴梧桐.余方兵.Wei Pinghe.Wu Wutong.Yu Fangbing 色氨酸酶基因工程菌的活力及其与表达关系研究[期刊论文]-药物生物技术1999,6(2)11.宫长斌;罗颖;李霜;徐虹;何冰芳;;基因工程菌双酶耦合法生产L-Phe的初步研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年

12.郑杨春;邓旭;李清彪;卢英华;何宁;孙道华;彭雅娟;;高选择性基因工程菌E.coli在含汞环境中的生长富集耦合[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年

第二篇：激活红色基因焕发生机活力

激活红色基因焕发生机活力

来源：今视网 作者： 2014-05-14 11:43:00 编辑：何露

原标题：激活红色基因 焕发生机活力

——强卫作风建设党课报告精彩摘登

今视网5月13日南昌讯（记者良保）5月13日，省委召开开展“三大工程”、深入推进第二批教育实践活动视频会议，省委书记强卫作了题为《激活红色基因焕发生机活力》的作风建设党课报告。本网现将强卫书记报告中的精彩内容摘要刊登，以飨网友。

讲话脉络

总书记指出，要让红色基因代代相传

前不久，总书记在新疆军区某红军师考察工作时指出，要把红色基因融入官兵血脉，让红色基因代代相传。总书记关于红色基因的重要论述，给我们以深刻的启迪和教诲。

江西红色基因是中国共产党革命精神的源头

江西作为著名的革命老区，为中国革命胜利作出了重大贡献，在中国共产党历史上具有重要地位。在艰苦卓绝的革命斗争中，这片红土地上产生了伟大的井冈山精神、苏区精神和苏区干部好作风等一系列宝贵的精神财富，为我们党孕育和发展红色基因作出了突出贡献。党和国家的一系列伟大精神都传承了江西红土地上的红色基因并赋予了新的时代内涵，成为我们党的宝贵精神财富。江西红色基因，是中国共产党革命精神的源头。

江西红色基因基本内涵

信念坚定，纪律严明。信念坚定是共产党人的政治灵魂，纪律严明是共产党人的高度自觉。

对党忠诚，一心为民。永远忠诚党、忠诚人民，忠诚共产主义事业，是共产党人的政治本色。群众路线是党的生命线和根本工作路线。

艰苦奋斗，勇于牺牲。一不怕苦、二不怕死的革命精神，是共产党人独有的标识，铸就了我们的党魂和军魂。

实事求是，勇闯新路。一切从实际出发，是马克思主义的精髓，也是共产党人不断取得胜利的法宝。

清正廉洁，无私奉献。清廉与奉献，是共产党人应有的政治品格，是党的先进性和纯洁性的重要体现。

新时代需要激活红色基因

激活红色基因，就是要把党的光荣传统、优良作风，与我们正在进行的奋斗相结合，让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值。当前，我们党所处的历史方位发生了重大变化，担负的历史任务无比繁重，面临的历史考验更加严峻。党提高战斗力、增强免疫力、强化创新力，顺利完成好时代赋予的使命，不负人民的重托，就必须激活红色基因，努力把自身锻造成为团结和谐、富有活力、勇于进取、敢于担当的坚强集体。

三大工程是我省激活红色基因的具体抓手

省委作出决定，在全省开展“连心、强基、模范”三大工程，这是我省深入推进第二批活动、激活红色基因的具体抓手。主要目的就是激活红色基因，让党的光荣传统接力传递下去，使广大党员干部始终满怀激情、满怀信心、满怀斗志，始终昂扬向上、奋发有为、一往无前，永葆为民务实清廉的价值追求。

争做红色基因的传承者争做“四有”好党员好干部

红土地孕育了红色基因，江西人的血液里流淌着红色基因。我们不仅要为拥有光荣革命传统而骄傲自豪，更要为传承、弘扬红色基因而不懈努力。全省各级党员干部以焦裕禄、龚全珍等先进模范人物为标杆，自觉参与到“连心、强基、模范”三大工程中来，争做红色基因的传承者，争做有信仰、有担当、有情怀、有气节的好党员、好干部。

精彩观点

党的肌体中流淌着“先进血液”

正是因为自身的先进性，红色基因从我们党诞生起就植根于党的肌体中。这就从本质上规定了我们党是中国共产党，而不是其他什么政党；党领导的军队是人民军队，而不是其他什么性质的军队。就像一个人体内流淌的有A型血、B型血、O型血一样，我们党的肌体中流淌的就是科学、为民、无私、高尚的“先进血液”。

让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值

大家知道，生物学意义上的激活基因，是指通过改变基因排序等技术手段，优化生物原有的遗传特性，使之焕发出新的活力。同样，激活红色基因，就是要把党的光荣传统、优良作风，与我们正在进行的奋斗相结合，让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值。

新时期更要建设“铁军”

“加强纪律性，革命无不胜。”过去，我们靠铁的纪律打败了敌人。新的历史条件下，更要上下同心、步调一致、统一行动，使我们党成为一支“铁军”，使组织的力量倍增。唯有如此，才能更好地带领人民群众前进，完成“两个一百年”目标、实现民族复兴中国梦。

思想政治教育活动纯洁了党

激活红色基因，我们党有许多行之有效的成功经验，其中重要的一条就是高度重视思想政治教育。从井冈山斗争时期到延安时期，从建国之初的社会主义建设时期到十一届三中全会以来的改革开放时期，我们党总是结合实际需要开展思想政治教育，纯洁党的肌体，净化党的队伍，努力保持党的先进性和纯洁性。

做群众工作不能三天打鱼两天晒网

以前有句顺口溜，“雷锋叔叔没户口，三月来了四月走。”这是群众对运动式工作方法的讽刺。我们决不能刮一阵风、搞运动，三天打鱼两天晒网，集中抓的时候雷霆万钧，平时放任自流，而是要经常抓、抓经常，把已经采取的措施、形成的机制扎根落地，做到有章必循、违规必究，把服务群众工作坚持不懈抓下去。

把群众的难事当作家事来办

要更加耐心和细心，把群众的委屈当作家人的委屈来倾听，把群众的难事当作家事来办，对群众的普遍愿望和合理诉求，明确工作责任、整改时限，不推诿、不拖延、不畏难，抓铁留痕，务求必成，让群众真正感到苏区干部好作风又回来了。

组织力是社会主义最大优越性的根本保障

社会主义的最大优越性是集中力量办大事，也是因为我们形成了从上到下的组织体系，只要党有号召，各级层层动员，基层立即行动，凝聚了攻坚克难的磅礴力量。所以说，高度重视基层，着力打牢根基，始终是我们党的一条宝贵经验。

像央视评选“十大感动人物”那样评选“龚全珍式好干部”

要面向全省集中推选一批“龚全珍式好干部”，注意广泛发动群众参与，让群众来推举、鉴别、评判，就像中央电视台评选“十大感动人物”、“最美人物”那样，使推出的典型为群众所公认，具有广泛而深厚的群众基础。

立志做大事，而不是立志做大官

要志存高远，胸怀大局，以“天下兴亡、匹夫有责”的无私情怀，立志做大事，而不是立志做大官，把全部心思用在党的事业上，用在为民造福上。特别是在党和人民需要的关键时刻，要豁得出来、顶得上去，真正成为带领人民群众战风险、渡难关的主心骨，用实际行动展现对党的信仰、对人民的忠诚。

把自己摆进去学习先进

我过去多次观看电影《焦裕禄》，最近省四套班子成员又集中看了一遍，每一次看感受都不一样。过去看的时候，更多的是为他的高尚品格所感动，感到他是个好人、好官。现在作为领导干部看的时候，我把自己摆进去，一一对照焦裕禄的言行、举止，对照焦裕禄的事迹和精神体会更深了，尤其是焦裕禄把改变兰考的责任担在肩上，对我们从政为官者有很深的教育和启发。

群众满意是衡量一切工作的最高标准

常有干部说，我们一天忙到晚，花了很多精力、干了很多事，可是群众还是不满意。为什么？我想，这里有一个标准问题。我们讲自己多累多辛苦、干了多少工作，这是自我标准，不是群众标准，群众满意才是衡量一切工作的最高标准。

当人民的“勤务员”做百姓的“遮阳伞”

我们要时刻牢记，人民群众对美好生活的向往就是我们的奋斗目标，我们要俯下身子去当人民的“勤务员”，张开双臂去做百姓的“遮阳伞”，用实效赢得群众信任，用实干为群众谋利益。

共产党员理应成为顶天立地的大丈夫

现在，党员干部面临的诱惑确实多了，能不能做到“敌军围困千万重，我自岿然不动”，是对我们思想品格、人生境界的考验。孟子说，“富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈，此之谓大丈夫。”我们共产党员理应成为这种顶天立地的大丈夫。

在廉洁从政中收获健康、感受快乐、体验幸福

每个党员干部都要扪心自问，我们的所作所为是否对得起廉洁政府的称号？是否对得起人民的信任和重托？全省上下一定要牢记，为政清廉才能取信于民，秉公用权才能赢得民心。在任何时候、任何情况下，都要以党的事业为重、人民利益为先，做到秉公用权、公私分明、公而忘私、大公无私，在廉洁从政中收获健康、感受快乐、体验幸福。

第三篇：激活红色基因 焕发生机活力

激活红色基因 焕发生机活力

5月13日，省委召开开展“三大工程”、深入推进第二批教育实践活动视频会议，省委书记强卫作了题为《激活红色基因焕发生机活力》的作风建设党课报告。他指出，前不久，总书记在新疆军区某红军师考察工作时指出，要把红色基因融入官兵血脉，让红色基因代代相传。总书记关于红色基因的重要论述，给我们以深刻的启迪和教诲。

省委副书记、省长鹿心社主持会议，省委副书记尚勇代表省委作工作部署。省领导赵爱明、张忠厚在南昌主会场出席会议。

会上，省直机关工委、吉安市委、新建县委等单位作了第二批教育实践活动经验交流发言。

●红土地孕育了红色基因

江西作为著名的革命老区，为中国革命胜利作出了重大贡献，在中国共产党历史上具有重要地位。在艰苦卓绝的革命斗争中，这片红土地上产生了伟大的井冈山精神、苏区精神和苏区干部好作风等一系列宝贵的精神财富，为我们党孕育和发展红色基因作出了突出贡献。

强卫在报告中以一个个红色历史故事，总结提炼了江西红色基因的根本内涵：信念坚定、纪律严明，对党忠诚、一心为民，艰苦奋斗、勇于牺牲，实事求是、勇闯新路，清正廉洁、无私奉献。他深刻指出，这些内涵，集中体现了井冈山精神、苏区精神、苏区干部好作风的共性特征。

●新时代需要激活红色基因

强卫指出，激活红色基因，就是要把党的光荣传统、优良作风，与我们正在进行的奋斗相结合，让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值。

强卫具体阐释指出，首先，提高党的战斗力需要激活红色基因。其次，增强党的免疫力需要激活红色基因。其三，强化党的创新力需要激活红色基因。强卫强调，只有进一步激活红色基因，让那种敢闯新路、敢于担当的血性重新昂扬起来，坚决克服惰性、去除暮气，才能使党员干部永葆青春活力，使我们党永葆向上的活力。

●决不能刮一阵风、搞运动

目前，第二批活动正在有序开展，总体进展顺利、态势良好，取得了初步成效。为了让第二批活动更加扎实有效，省委作出决定，在全省开展“连心、强基、模范”三大工程，这是我省深入推进第二批活动、激活红色基因的具体抓手。强卫强调，“连心”工程，就是要在总结各地的群众工作好做法好经验基础上，进一步提质、扩面，打造群众工作新平台，使党员干部的心与人民群众的心紧紧联系在一起，做到心心相印、血脉相连。“强基”工程，就是要以整顿软弱涣散基层党组织为切入点，着力解决部分村级组织不够健全、领导班子软弱无力、党员队伍不起作用、社会治理水平较低等突出问题，进一步强壮党的执政根基，夯实党的执政基础，使每一个党支部都成为强有力的战斗堡垒。“模范”工程，就是促使党员干部以党的各项事业中涌现出来的先进典型为镜，努力改正不足，积极争创一流。

就做群众工作，强卫深刻指出，我们决不能刮一阵风、搞运动，而是要经常抓、抓经常，把已经采取的措施、形成的机制扎根落地，做到有章必循、违规必究，把服务群众工作坚持不懈抓下去。

●送给党员干部四句诗

强卫以四句诗要求全省各级党员干部争做红色基因的传承者，争做有信仰、有担当、有情怀、有气节的好党员、好干部。

——有信仰，咬定青山不放松。强卫指出，激活红色基因，首要的就是激活我们党这种与生俱来的理想主义情怀，也就是为共产主义而奋斗终生。我们开展教育实践活动、实施“三大工程”，最需要解决的就是理想信念问题。

——有担当，敢教日月换新天。强卫指出，中国共产党是敢于担当的马克思主义政党，坚持原则、敢于担当是共产党员的鲜明品格。传承红色基因，就应该向先辈先烈那样，把党和人民的事业，当作一份沉甸甸的责任，不怕困难、不惧风险，知难而进、迎难而上。

——有情怀，俯首甘为孺子牛。强卫指出，全心全意为人民服务是党的根本宗旨。我们党来自人民、植根人民、以服务人民为最大追求。我们要时刻牢记，人民群众对美好生活的向往就是我们的奋斗目标，用实效赢得群众信任，用实干为群众谋利益。

——有气节，只留清白在人间。强卫指出，清正廉洁是共产党人的政治本色，也是党员干部应该坚守的人生底线。我们党之所以能够由弱到强，我们的事业之所以能够发展壮大，很重要的就是廉洁奉公的红色基因起作用。

强卫书记讲话精彩摘录

●就像一个人体内流淌的有A型血、B型血、O型血一样，我们党的肌体中流淌的就是科学、为民、无私、高尚的“先进血液”。

●小平同志曾说过：“过去我们党无论怎样弱小，无论遇到什么困难，一直有强大的战斗力，因为我们有马克思列宁主义和共产主义的信念。有了共同的理想，也就有了铁的纪律。无论过去、现在和将来，这都是我们的真正优势。”这段话，确确实实道出了我们党走向胜利的“达芬奇密码”。

●过去，我们靠铁的纪律打败了敌人。新的历史条件下，更要上下同心、步调一致、统一行动，使我们党成为一支“铁军”，使组织的力量倍增。唯有如此，才能更好地带领人民群众前进，完成“两个一百年”目标、实现民族复兴中国梦。●只有激活红色基因，才能增强体内抗体，防止基因变异，减少被感染几率，从根本上保证党的思想纯洁、组织纯洁、作风纯洁。

●我们决不能刮一阵风、搞运动，三天打鱼两天晒网，集中抓的时候雷霆万钧，平时放任自流，而是要经常抓、抓经常，把已经采取的措施、形成的机制扎根落地，做到有章必循、违规必究，把服务群众工作坚持不懈抓下去。

●要更加耐心和细心，把群众的委屈当作家人的委屈来倾听，把群众的难事当作家事来办，对群众的普遍愿望和合理诉求，明确工作责任、整改时限，不推诿、不拖延、不畏难，抓铁留痕，务求必成，让群众真正感到苏区干部好作风又回来了。

●在我们党的90多年历史中，一代代共产党人前赴后继、勇往直前，为的就是心中那永不磨灭的信仰。越是困难时期、越是面临考验，他们的革命信念越执着，革命意志越坚定，即使牺牲生命也在所不惜，这种精神就是我们党最宝贵的红色基因。

●我们共产党员的干部，是官又不是官。说是官，因为我们担负一定职责权力；说不是官，是因为我们除了好好地为人民服务之外，没有任何特权。

讲话脉络

总书记指出，要让红色基因代代相传

前不久，总书记在新疆军区某红军师考察工作时指出，要把红色基因融入官兵血脉，让红色基因代代相传。总书记关于红色基因的重要论述，给我们以深刻的启迪和教诲。

江西红色基因是中国共产党革命精神的源头

江西作为著名的革命老区，为中国革命胜利作出了重大贡献，在中国共产党历史上具有重要地位。在艰苦卓绝的革命斗争中，这片红土地上产生了伟大的井冈山精神、苏区精神和苏区干部好作风等一系列宝贵的精神财富，为我们党孕育和发展红色基因作出了突出贡献。党和国家的一系列伟大精神都传承了江西红土地上的红色基因并赋予了新的时代内涵，成为我们党的宝贵精神财富。江西红色基因，是中国共产党革命精神的源头。

江西红色基因基本内涵

信念坚定，纪律严明。信念坚定是共产党人的政治灵魂，纪律严明是共产党人的高度自觉。

对党忠诚，一心为民。永远忠诚党、忠诚人民，忠诚共产主义事业，是共产党人的政治本色。群众路线是党的生命线和根本工作路线。

艰苦奋斗，勇于牺牲。一不怕苦、二不怕死的革命精神，是共产党人独有的标识，铸就了我们的党魂和军魂。

实事求是，勇闯新路。一切从实际出发，是马克思主义的精髓，也是共产党人不断取得胜利的法宝。

清正廉洁，无私奉献。清廉与奉献，是共产党人应有的政治品格，是党的先进性和纯洁性的重要体现。

新时代需要激活红色基因

激活红色基因，就是要把党的光荣传统、优良作风，与我们正在进行的奋斗相结合，让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值。当前，我们党所处的历史方位发生了重大变化，担负的历史任务无比繁重，面临的历史考验更加严峻。党提高战斗力、增强免疫力、强化创新力，顺利完成好时代赋予的使命，不负人民的重托，就必须激活红色基因，努力把自身锻造成为团结和谐、富有活力、勇于进取、敢于担当的坚强集体。

三大工程是我省激活红色基因的具体抓手

省委作出决定，在全省开展“连心、强基、模范”三大工程，这是我省深入推进第二批活动、激活红色基因的具体抓手。主要目的就是激活红色基因，让党的光荣传统接力传递下去，使广大党员干部始终满怀激情、满怀信心、满怀斗志，始终昂扬向上、奋发有为、一往无前，永葆为民务实清廉的价值追求。争做红色基因的传承者 争做“四有”好党员好干部

红土地孕育了红色基因，江西人的血液里流淌着红色基因。我们不仅要为拥有光荣革命传统而骄傲自豪，更要为传承、弘扬红色基因而不懈努力。全省各级党员干部以焦裕禄、龚全珍等先进模范人物为标杆，自觉参与到“连心、强基、模范”三大工程中来，争做红色基因的传承者，争做有信仰、有担当、有情怀、有气节的好党员、好干部。

精彩观点

党的肌体中流淌着“先进血液”

正是因为自身的先进性，红色基因从我们党诞生起就植根于党的肌体中。这就从本质上规定了我们党是中国共产党，而不是其他什么政党；党领导的军队是人民军队，而不是其他什么性质的军队。就像一个人体内流淌的有A型血、B型血、O型血一样，我们党的肌体中流淌的就是科学、为民、无私、高尚的“先进血液”。

让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值

大家知道，生物学意义上的激活基因，是指通过改变基因排序等技术手段，优化生物原有的遗传特性，使之焕发出新的活力。同样，激活红色基因，就是要把党的光荣传统、优良作风，与我们正在进行的奋斗相结合，让党的宝贵精神财富彰显出新的时代价值。

新时期更要建设“铁军”

“加强纪律性，革命无不胜。”过去，我们靠铁的纪律打败了敌人。新的历史条件下，更要上下同心、步调一致、统一行动，使我们党成为一支“铁军”，使组织的力量倍增。唯有如此，才能更好地带领人民群众前进，完成“两个一百年”目标、实现民族复兴中国梦。

思想政治教育活动纯洁了党

激活红色基因，我们党有许多行之有效的成功经验，其中重要的一条就是高度重视思想政治教育。从井冈山斗争时期到延安时期，从建国之初的社会主义建设时期到十一届三中全会以来的改革开放时期，我们党总是结合实际需要开展思想政治教育，纯洁党的肌体，净化党的队伍，努力保持党的先进性和纯洁性。做群众工作不能三天打鱼两天晒网

以前有句顺口溜，“雷锋叔叔没户口，三月来了四月走。”这是群众对运动式工作方法的讽刺。我们决不能刮一阵风、搞运动，三天打鱼两天晒网，集中抓的时候雷霆万钧，平时放任自流，而是要经常抓、抓经常，把已经采取的措施、形成的机制扎根落地，做到有章必循、违规必究，把服务群众工作坚持不懈抓下去。

把群众的难事当作家事来办

要更加耐心和细心，把群众的委屈当作家人的委屈来倾听，把群众的难事当作家事来办，对群众的普遍愿望和合理诉求，明确工作责任、整改时限，不推诿、不拖延、不畏难，抓铁留痕，务求必成，让群众真正感到苏区干部好作风又回来了。

组织力是社会主义最大优越性的根本保障

社会主义的最大优越性是集中力量办大事，也是因为我们形成了从上到下的组织体系，只要党有号召，各级层层动员，基层立即行动，凝聚了攻坚克难的磅礴力量。所以说，高度重视基层，着力打牢根基，始终是我们党的一条宝贵经验。像央视评选“十大感动人物”那样评选“龚全珍式好干部”

要面向全省集中推选一批“龚全珍式好干部”，注意广泛发动群众参与，让群众来推举、鉴别、评判，就像中央电视台评选“十大感动人物”、“最美人物”那样，使推出的典型为群众所公认，具有广泛而深厚的群众基础。

立志做大事，而不是立志做大官

要志存高远，胸怀大局，以“天下兴亡、匹夫有责”的无私情怀，立志做大事，而不是立志做大官，把全部心思用在党的事业上，用在为民造福上。特别是在党和人民需要的关键时刻，要豁得出来、顶得上去，真正成为带领人民群众战风险、渡难关的主心骨，用实际行动展现对党的信仰、对人民的忠诚。

把自己摆进去学习先进

我过去多次观看电影《焦裕禄》，最近省四套班子成员又集中看了一遍，每一次看感受都不一样。过去看的时候，更多的是为他的高尚品格所感动，感到他是个好人、好官。现在作为领导干部看的时候，我把自己摆进去，一一对照焦裕禄的言行、举止，对照焦裕禄的事迹和精神体会更深了，尤其是焦裕禄把改变兰考的责任担在肩上，对我们从政为官者有很深的教育和启发。

群众满意是衡量一切工作的最高标准

常有干部说，我们一天忙到晚，花了很多精力、干了很多事，可是群众还是不满意。为什么？我想，这里有一个标准问题。我们讲自己多累多辛苦、干了多少工作，这是自我标准，不是群众标准，群众满意才是衡量一切工作的最高标准。当人民的“勤务员” 做百姓的“遮阳伞”

我们要时刻牢记，人民群众对美好生活的向往就是我们的奋斗目标，我们要俯下身子去当人民的“勤务员”，张开双臂去做百姓的“遮阳伞”，用实效赢得群众信任，用实干为群众谋利益。

共产党员理应成为顶天立地的大丈夫

现在，党员干部面临的诱惑确实多了，能不能做到“敌军围困千万重，我自岿然不动”，是对我们思想品格、人生境界的考验。孟子说，“富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈，此之谓大丈夫。”我们共产党员理应成为这种顶天立地的大丈夫。

在廉洁从政中收获健康、感受快乐、体验幸福

每个党员干部都要扪心自问，我们的所作所为是否对得起廉洁政府的称号？是否对得起人民的信任和重托？全省上下一定要牢记，为政清廉才能取信于民，秉公用权才能赢得民心。在任何时候、任何情况下，都要以党的事业为重、人民利益为先，做到秉公用权、公私分明、公而忘私、大公无私，在廉洁从政中收获健康、感受快乐、体验幸福。（本报记者 刘 勇整理）

第四篇：《新陈代谢与酶》教案（精选）

《新陈代谢与酶》教案

一、教学目标(一)知识教学目标

1．理解新陈代谢、同化作用、异化作用的概念及其相互关系。2．理解酶在新陈代谢中的作用，掌握酶的作用特性。

3．理解ATP在新陈代谢中的作用以及ATP的分子结构简式，初步掌握ATP与ADP之间的相互转变关系。(二)能力培养目标

1．通过同化作用与异化作用及物质代谢与能量代谢相互关系的学习，学生能进行辩证思维。

2．通过教材中的实验演示，学生的观察分析能力能得以提高

3．通过课后练习温度等对酶催化作用的影响的实验设计，学生的创新思维能力得到培养。

4．通过对酶的催化演示实验的学习，学生掌握对比实验法；通过酶与化学催化剂，ATP、ADP转变与化学上的可逆反应的比较分析，学生会使用比较分析的学习方法。(三)德育渗透目标

结合对新陈代谢概念的学习，加深对生命本质的科学认识，学生得到辩证唯物主义思想的教育。

二、教材分析与学情分析

1．重点

(1)理解新陈代谢是生命物体特有的运动形式，是生物的基本特征。

(2)理解并初步掌握酶、ATP与新陈代谢的重要关系。

2．难点

(1)同化作用与异化作用之间的相互转变。

(2)ATP与ADP之间的相互转变。

3．学生可能的疑点

(1)新陈代谢有别于其它的物理、化学等运动形式。

(2)ATP与ADP相互转变的“可逆性”

4．解决办法

(1)由于学生在初中阶段已经学习过新陈代谢的概念，但是就理解而言，并不深入，因此，在组织本节内容的学习时，应把生物体所特有的运动形式与非生物体的运动形式进行对比思考，重点理解“新”与“陈”的代谢是生物体的自我更新；对代谢的概念还应由宏观性代谢过程的描述转向微观化学反应的认识上。

(2)通过ATP与ADP的“可逆性”转变与化学上可逆性反应的比较分析，促进学生发现这两个“可逆性”的差异。

三、课时安排：1课时。

四、教学方法：自学辅导法。

五、教具准备：小麦淀粉催化作用的演示实验。

六、学生活动设计 1．由于高中学生已有一定的学习能力，又由于新陈代谢概念、酶这两个知识点在初中学习过，所以引入后首先让学生结合提问进行自学。

2．由于知识的学习是一个新旧知识的双向建构过程，故在各知识点教学中要求学生列举以前学习过的知识来学习和建构新内容。

3．由于在初中生理卫生学习中学生已做过唾液淀粉酶的实验，要求学生运用已有知识设计温度对酶催化活性影响的实验。

4．结合本节内容的课堂练习再进行反馈性校正。

七、教学过程

(一)导入新课

[导言] 通过高中生物绪论的学习，我们已经知道生物区别于非生物最本质的特征是新陈代谢，它是生物体进行一切生命活动的基础。从本节内容开始，我们将学习关于新陈代谢的有关知识。由于新陈代谢过程比较复杂，在学习具体的代谢过程之前，我们首先要学习与新陈代谢过程紧密相关的几个问题，这就是我们本节课要学习的内容。

[副板书]通过本节内容的学习，我们要达到的学习目标是：(板书在黑板右侧：)

1．理解新陈代谢的概念及其基本类型；

2．理解酶的概念并掌握酶的作用特性；

3．识记ATP的分子简式，理解ATP与新陈代谢间的重要关系。

[ 导学与提问] 本节内容主要讲述了三个问题：一是新陈代谢的概念，二是新陈代谢与酶，三是新陈代谢与ATP，一共三个大问题。下面请同学们首先看书，找找关键语句，看看它们之间有何内在联系？

(二)中心授课

[学生自学与讨论] 10分钟。

[师生合作] 针对上述提问进行抽查，了解学生自学与讨论的结果。对学生回答的结论经简短评价后将本节的知识框架边讲述边板书：新陈代谢包括生物体内的全部化学反应，而众多化学反应能顺利而迅速地进行，一是因为有酶的催化，二是因为有源源不断的能量供应。

[板书] 1．新陈代谢的概念及分类

[复 述]什么是新陈代谢？新陈代谢是指生物体在生命活动过程中不断地与外界环境进行物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转化过程。

[设问]名之曰新陈代谢，何谓“新”何谓“陈”？

[讲 述]生物体在新陈代谢的过程中，从外界环境摄取营养物质，合成自身的组成物质、贮存能量；同时，生物体分解自身组成物质、释放能量，将代谢终产物排出体外、散失能量。其中，合成自身的“组成物质、贮存能量”，谓之“新”；分解自身“组成物质、释放能量”，谓之“陈”。生命运动的本质就是生物体的自我更新。据估计，人体内的组成物质平均每80天就有一半被分解，其中组成肺、骨骼和大部分肌肉的蛋白质的寿命约为185天，而组成肝脏、血浆的蛋白质的寿命更短，只有10天左右。生物体只有不断地与周围环境进行物质和能量交换，不断地进行新物质的合成和能量的贮存，不断地进行旧物质的分解和能量的释放，才能延续生命。科学家们应用示踪元素测知，人体内约有98％的物质每年被新的物质所代替，一年之内，几乎全部更新。由此可见，生命运动区别于非生命运动最本质的特征就是生物体的自我更新。也正是自我更新，生物获得了维持生命活动所需要的物质和能量。提问？新陈代谢都有哪些分类？它们是怎样划分的？ [学生回答]略。[难点突破](1)同化作用与异化作用

从上述图中可以发现，同化作用与异化作用看似矛盾的两个过程，实际上它们之间并不是物质与能量的简单进与出，而是在相互联系又同时进行的过程中，不断地进行着的生物“新”与“旧”的循环更新，是生命特有的运动形式。(2)物质代谢与能量代谢

物质代谢和能量代谢是新陈代谢过程中的不可分割的两个内容，物质代谢总是伴随有能量代谢，这是因为物质分子中贮存有化学能，物质在发生化学变化时，总有能量的变化。所以没有孤立的物质代谢，更没有孤立的能量代谢。知识点间衔接：我们已学习了新陈代谢的宏观过程，然而，如果着眼于新陈代谢的微观环节，代谢过程实际上是由许许多多的化学反应组成的，新陈代谢则是生物体内所有化学反应的总称。这么多的化学反应之所以能在常温常压下顺利而迅速地进行，是因为生物体内有酶的催化。[板书] 2．新陈代谢与酶(1)酶是生物催化剂

[提 问]什么是酶？

[复 述]酶是活细胞产生的具催化能力的一类特殊蛋白质。将酶的概念进行分析可得：

酶的来源(活细胞产生)、酶的功能(催化作用)、酶的化学本质(一种特殊蛋白质)。演示实验：演示完后再将结果填写

[提问与分析] a．实验中甲试管实验结果证明：酶有催化作用。b．实验中设计乙试管的作用是：对照作用。c．实验中恒温的原因是：酶催化需要适宜的温度。

酶的催化活性除了受温度的影响外，还受到酸碱度等条件的影响。

(2)酶的特性

[提 问]在化学上同学们也学习过催化剂，那么一般的催化剂都有哪些性质呢？ [学生回答]用量少而催化效率高，反应前后不发生变化，促进化学反应迅速进行等。[讲 述] 酶作为生物催化剂，除了具有上述一般催化剂的性质外，还具有以下重要特性：

a．具有高效性：催化反应的速度比一般的无机催化剂高106-107倍，有的酶催化反应速度极快，如碳酸酐酶催化二氧化碳与水合成碳酸的反应是已知最快的酶催化反应之一。每一个酶分子在1秒钟内可以使105个二氧化碳分子发生水合反应。b．具有专一性：一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质使其发生反应。如麦芽糖酶只能催化麦芽糖分解成葡萄糖，胃蛋白酶只能催化食物中蛋白质的分解。c．酶的种类具有多样性：酶的种类繁多，目前已知的约有2千多种。正是由于酶对反应的专一性，成千上万的化学反应就需要许多的酶分别在各自代谢途径的特定位置上发挥作用，保证新陈代谢有条不紊地进行。

归纳总结：每一种酶都具有高效性和专一性，从酶的家族整体上看呈现出多样性。3．新陈代谢与ATP。

[导入新概念]新陈代谢顺利进行除了需要酶的催化外，还需要能量源源不断的供应。如肌肉收缩、腺体分泌等都需要消耗能量。那么消耗的能量从哪里来？

[提 问]现在我们回忆一下，到目前为止，我们都学习过与能源相关的哪些内容？ [学生列举]糖类是生命活动的主要能源物质，脂肪是生物体内储存能量的物质等。将列举的内容写在黑板的适当位置上。

[提 问]我们现在要学习的ATP也是能源物质，与上述能源有何关系呢 [过渡语]下面我们先学习关于ATP的有关知识，然后再来回答这个问题。(1)ATP的分子简式

全称叫三磷酸腺苷，由于其分子较大，为便于书写，人们根据其结构进行简写，用A代表腺苷，T代表三个，P代表磷酸基，简称ATP。

ATP中大量的化学能就贮存在两个高能磷酸键中。(2)ATP与ADP的相互转变：

[讲 述]复述ATP分解为ADP的过程，先用分子结构简式形象表示为：

其中释放出的能量直接经各种生命活动供能。反过来，在酶的作用下，ADP也可以吸收能量后与一个磷酸结合，合成ATP。其中吸收的能量来自呼吸作用即糖类、脂肪等有机物的氧化分解，对绿色植物来说，还来自光合作用即光能的吸收和转换。二者间的相互转变可表示为：

[回答前面的提问] ATP与其它能源物质间的能量传递关系可用下图表示：

[难点突破] ATP与ADP之间的相互转变是有别于化学的可逆反应。这是因为，在化学上讲到的可逆反应的特点是：正逆反应都能在同一条件同一场所下同时进行，如NO2与N2O4在烧瓶内的可逆反应。而ATP与ADP的相互转变，有以下几点不同：

(1)正逆反应需要的酶不同：合成反应需要的是ATP合成酶，而分解反应需要的是ATP水解酶。

(2)正逆反应的场所不同：ATP的合成场所比较固定，如细胞质基质、线粒体、叶绿体等，而分解场所却是不稳定的，因为ATP在细胞内就象货币一样是流动的，分解的场所较多。

(3)从能量代谢的角度上，ATP分解释放出的能量绝不是合成ATP时的能量，这两种能量无论从用途还是从来源上看都有很大的差别。所以，ATP与ADP的相互转变看起来像可逆反应，而实际上却不是，二者的转变只能表明在细胞中ATP与ADP是不断循环的，保证了生命活动的正常进行。(三)结课

[总结]新陈代谢包括同化作用和异化作用两个方面，两个看似矛盾的过程中实际完成的是生物体的自我更新。新陈代谢从微观上讲是所有化学反应的总和，它的顺利进行需要酶的催化和ATP等能源物质的参与。[反馈练习] 1．下列有关酶的叙述错误的是 [ ] A．酶在活细胞的核糖体上合成

B．每种酶都具有高效性、专一性，不具多样性 C．酶的基本组成单位是氨基酸 D．酶都具有消化功能

2．下列关于新陈代谢的叙述，不正确的是 [ ] A．能量代谢是伴随物质代谢而进行的 B．有机物合成时贮存能量，分解时释放能量 C．同化作用贮存ATP，异化作用释放ATP D．同化作用、异化作用是不分先后，同时进行的 3．肌肉收缩时需要的能量直接来自 [ ] A．ATP B．糖类 C．光能 D．ADP 4．比照教材中小麦淀粉酶的催化实验，设计一个说明温度对酶的催化速度影响的实验。

5．对照板书，梳理本节内容的知识结构。答案：1．(D)；2．(C)；3．(A)。

4．在教材实验设计的基础上增加与甲试管内容相同的丙、丁两支试管，将丙、丁分别放进冰水浴和沸水浴，然后再用碘液进行检验，观察呈现的颜色和深度即可。

(四)板书设计

第二章 生物的新陈代谢

第一节 新陈代谢概述

一、新陈代谢的概念 1．概念

2．同化作用与异化作用的相互关系：相互依存，同时进行，组成了生物的自我循环更新

3．物质代谢与能量代谢的相互关系：物质的变化总是伴随能量的变化

二、新陈代谢与酶 1．酶的概念

三、新陈代谢与ATP

八：参考资料

高能磷酸键：高能键是与低能键相对而言。在生物化学上一般把水解时自由能降超过20kj.mol-的键称为高能键，如ATP的两个高能磷酸键水解时，每个键可放出30kj.mol-，而ATP中的第一个普通磷酸键水解时释放出的能量很少，可类比的数据(萄萄糖-6-磷酸)是13.8kj.mol-。高能磷酸键有很多类型，不同的高能键间水解时释放的能量也有很大的差异，最高的如烯醇式磷氧键可达61.9mol-。(据《生物化学》沈同等编)

九：教学后记 本节课教学过程的设计思路： 本节内容多，时间比较紧。对代谢概念的讨论中要注意及时概括。在酶的教学中，课前要准备好演示实验，尽可能节约时间，保证内容的完整性。

第五篇：酶技术原理与应用

酶法提取原理

摘要：简要介绍了酶法提取的基本原理、特点及提取速率的影响因素，结合酶法在提取有效成分中的应用实例和与其他技术的联用，对酶法在中药提取领域的前景进行展望。

关键词：酶法；中药提取；综述

中药是中华民族灿烂文明中一朵盛开的奇葩，有着几千年的悠久历史。中药成分复杂且很多贵重有效成分含量很低，因此中药开发中的关键工序即为如何有效地提取中药中的有效成分。传统提取方法如煎煮、回流、浸渍、渗漉法，存在着周期长、工序多、提取率不高等缺点。酶作为一种生物催化剂，在中药提取中，对中草药细胞壁的有效成分进行分解破坏，从而降低传质阻力，提高提取率；可改变中药目标产物的生理生化性能，优化产物效用，并且酶法提取操作简单，条件温和，环保无毒，现已将其用于中药提取过程。本文就酶法的提取技术及其应用进展方面进行综述。

1酶法提取的基本原理

大多数中药为植物性草药，中药材中的有效成分多存在于植物细胞的细胞质中。在中药提取过程中，溶剂需要克服来自细胞壁及细胞间质的传质阻力。细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构，选用合适的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶)对中药材进行预处理，能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶，从而破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间[1]。

而且，在中药提取中酶法可作用于目标产物，改善目标产物的理化性质，提高其在提取溶剂中的溶解度，减少溶剂的用量，降低成本；也可改善目标产物的生理生化功能，从而提高其效用。

2酶法提取的特点

2.1反应条件温和，产物不易变性

酶法提取主要采用酶破坏细胞壁结构，具有反应条件温和、选择性高的特点，而酶的专一性可避免对底物外物质的破坏。在提取热稳定性差或含量较少的化学成分时，优势更为明显。杨云龙等[2]用酶法提取洋葱中黄酮类化合物，采用酶解法来处理洋葱皮，避免了因高温对黄酮类化合物结构的破坏，提高了黄酮类化合物的提取率。

2.2提高提取率，缩短提取时间

酶法预处理减少了中药材中有效成分的溶出及溶剂提取时的传质阻力，缩短了提取时间，提高了提取率，具有很大的应用价值。张文森[3]使用复合酶法提取茉莉花中有效成分，相比较传统的水提取，提取温度由85～90℃降至50℃，提取时间由3h降至1h，提取率由55%～60%升至65%～70%。

2.3降低成本，环保节能

酶法是绿色高效的植物提取技术，可利用相关的酶制剂来提高提取物的极性，从而减少有机溶剂的使用，降低成本。

2.4优化有效组分

酶法不仅可以应用在中药材的提取过程，也可对中药提取物进行酶法处理，优化有效组分，提高目标产物的药用价值。肖连冬使用碱性蛋白酶对啤酒糟麦芽蛋白进行水解，在最佳酶解条件下，麦芽蛋白的起泡性、溶解性和乳化性分别达到167%、22.68%和13.8%，比未改性前的麦芽蛋白分别提高了735%、247%和27.8%。

[4]

2.5工艺简单可行

酶法提取在原工艺条件上仅增加了1个操作单元，反应条件温和易获得，不需要对原有工艺设备进行过多的改变，对反应设备的要求较低，操作简单。姚晓琳等

[5]在研究酶法提取柑橘黄酮时，与原有醇提工艺相比，仅在乙醇浸取提取步骤前增加了一个步骤——适量酶液酶解提取。总黄酮提取率可达2.67±0.06%，提取率大幅提高。

3酶法提取的影响因素

3.1药材颗粒度

为利于酶解，需对药材进行预处理。如用粉碎机作预处理，粉碎颗粒越细，越易悬浮在酶解液中，增加有效面积而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎过细，吸附作用过强，反而会影响扩散作用。因此通常在提取前适当粉碎，可提高酶解效率。

3.2提取溶剂

酶法提取的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来，并且可溶解较多的有效成分。选择溶剂主要注意以下3点：(1)溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；(2)溶剂不能与中药的成分起化学变化；(3)溶剂要经济、易得、使用安全等。现在工业生产及实验室主要采用水、乙醇等作为提取的溶剂。

3.3温度及pH

温度增高，分子运动加快，溶解、扩散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以热提常比冷提效率高。但温度过高，有些有效成分被破坏，酶的活性降低，甚至失活，同时杂质的溶出也增多。故一般加热不超过60℃，最高不超过100℃。过高或过低的pH都会导致酶失活，pH不仅影响酶立体构象，也影响底物解离状态。在最适宜的pH下进行提取，效率最高。

3.4酶解时间

有效成分的提取率通常随提取时间的延长而增加，直到药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡为止。所以不必无限制地延长提取时间，一般用水加热提取以每次0.5～1h为宜，用乙醇加热提取每次以1h为宜。

3.5酶的用量

随着酶的浓度的升高，与底物的接触面积增大，酶解反应速率增大。但当酶的浓度达到过饱和时，底物浓度相对较低，酶与底物竞争，会对酶产生抑制作用，酶得不到充分利用，造成浪费。

4酶法提取在中药领域的应用实例

4.1酶法作用于植物细胞壁

植物细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等具有大分子结构的物质是中药提取中传质的主要阻力来源。所以采用酶法提取，分解破坏植物细胞的细胞壁，多采用纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶。

(1)纤维素酶。纤维素是由β-D-葡萄糖以1,4-β葡萄糖苷键连接，用纤维素酶酶解可以破坏β-D-葡萄糖苷键，使细胞壁破坏，有利于对有效成分的提取。项雷文等[6]通过正交实验法研究了纤维素酶法提取杭白菊中总黄酮的主要工艺参数(酶添加量、酶解时间、酶解温度和pH)对总黄酮提取率的影响。得到纤维素酶法提取的最佳条件为：酶添加量0.5%、酶解时间2.5h、酶解温度55℃、pH5.0，此条件下总黄酮提取率比对照组提高了19.2%。

(2)果胶酶。果胶酶是作用于果胶复合物的酶的总称。果胶酶有两种：果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶。周向荣等[7]利用盐渍藠头提取其风味物质，考查了pH值、温度、加热时间、商品果胶酶添加量对盐渍藠头中蒜素提取效果的影响。在果胶酶同原料比为0.6%～1.2%，pH3.4、温度50℃、提取时间2～4h的条件下，蒜素的提取率可达到较高水平(0.21～0.27g/100ML)，且出汁效果较好(90%～92%)，固形物含量较高(19.2～19.8Brix)，能较好地保持藠头特有的香气。

(3)半纤维素酶。戴瑜等[8]研究了半纤维素酶法提取杜仲叶中主要有效成分，即苯丙素类的绿原酸(CHA)，通过单因素试验、正交试验和方差分析确定了半纤维素酶法提取杜仲叶中绿原酸的最佳操作条件。结果表明：加入996U／g半纤维素酶0.45%、pH4.0、温度40℃，得率最高可达38.01mg／g。

(4)复合酶。采用两种或两种以上的酶按一定比例进行组合，进行中药提取，可以较大地加快提取速率，提高提取率。吴国卿等[9]研究了复合酶法提取野木瓜汁的工艺。以野木瓜为原料，采用复合酶法提取野木瓜汁。确定了果胶酶与纤维素酶的最佳添加比例为1︰6。复合酶提取野木瓜汁的最佳酶解工艺条件为：复合酶添加量1.0%，酶解温度45℃，pH4.0，酶解时间2.5h，在此最佳条件下，野木瓜出汁率可达56.7%，比空白样的出汁率13.7%高出43.0%。

4.2酶法作用于目标产物

对于有效成分中立体结构大的物质，可使用葡萄糖苷酶、转苷酶、淀粉酶等进行分解糖苷键等，改变理化性质，增大极性，减少有机溶剂的用量，降低成本，且改变生理生化性质，提高效用。

(1)转苷酶。许明淑等[10]在提取银杏叶黄酮时，使用Suhong475转苷酶和糖基配体对银杏叶进行处理，提高黄酮苷元、黄酮苷的极性，进而在30%乙醇溶剂中提取。此时的提取率相当于60%乙醇提取条件下的提取率。郁军等[11]使用淀粉酶和环糊精转糖苷酶(cGTase)处理甜菊糖作用于甜菊糖苷，破坏了甜菊苷的结构，与未用酶法处理过的甜菊糖相比较，有效地改善了甜菊糖的后苦味。

(2)葡萄糖苷酶。殷涌光等[12]从松针中提取松针黄酮，即8-葡萄糖苷酶松针总黄酮(PNF)，使用葡萄糖苷酶酶解PNF，酶解温度40℃，酶添加量1／1000，底物质量浓度0.6g／L，酶解时间5h，经过修饰后的PNF对自由基清除率、羟基自由基清除率、超氧阴离子清除率及对铁离子的还原能力都有明显地提高。

(3)复合酶。两种以上的酶的应用，既可以对植物细胞壁进行作用，也可以对有效成分进行优化。董捷等[13]在研究油菜花粉萌发孔通透性时采用了复合酶法中温淀粉酶和复合纤维素酶的组合。结果表明：用中温淀粉酶和复合纤维素酶处理花粉后，每克花粉上清液中可溶性糖含量最高可达到(0.365±0.017g)，与空白相比提高了53%。

5酶法提取技术与其他技术的联用

某些中药采用酶法提取时收率明显提高，具有较大的应用潜力，但该技术同时也存在着一定的局限性。酶法的最佳反应条件需要严格控制，条件微小的波动，也有可能引起酶活性的大大下降。实验中的酶有可能会与实验中其他的化学物质发生反应，会影响反应速率和产物的纯度。故实验室或工业生产中，多采用酶法与其他技术的联合进行中药提取，可扬长补短，发挥协同作用，提高有效成分的提取效率。

5.1酶法协同超声波

赵玉等[14]采用复合酶法协同超声波提取南瓜水溶性多糖，试验将两种独立的提取方法进行协同作用，考察协同作用对提取效果的影响，并与单一超声波法、复合酶解法相比较。原料经复合酶酶解处理，超声10min后，多糖提取率为25.94%，提取率明显高于单一使用超声波、复合酶法的提取。

5.2酶法协同超高压提取

超声波在使用时，在破碎细胞的同时，会引起温度急剧上升，费用较高。而超高压提取可在低温条件下应用，不会引起温度的剧烈变化，不会引起酶的活性降低，在热敏物质的提取中应用将会更为广泛。奚海燕等[15]在超高压辅助酶法提取大米蛋白的研究中，首先在400MPa下对大米进行预处理，后加碱性蛋白酶量1.4%，温度58℃，pH8.3，时间4h及液固比9︰1进行处理，大米蛋白质的提取率为78.72%，而只用碱性蛋白酶进行处理的提取率为70%，提取率提高显著。

5.3酶法协同微波提取

与传统的溶剂提取法相比，微波法批处理量较大，萃取效率高、省时，而且选择性较好，可提高萃取效率和产品纯度。王文平等[16]首次采用微波辅助酶法提取薏苡仁粗多糖，并对提取工艺进行了探讨。在单因素试验的基础上，采用正交试验优化其工艺，得到的最佳提取工艺为：微波功率560W，料液比1︰30，提取时间4min，提取得率达22.61%。

6酶法提取技术的应用前景

酶法强化中药提取由于反应特异性强、条件温和易获得、提取时间短、提取率高、绿色节能等已引起广泛的关注，必将成为中药开发的重要手段，具有较大的应用潜力，且随着对酶法技术的不断研究，酶法与其他技术如超声波、超高压、微波等技术的联用也将成为中药提取的另一个热点研究方向