超声波和微波作用对酶的影响研究进展

第一篇：超声波和微波作用对酶的影响研究进展

超声波和微波作用对酶的影响研究进展

摘要 :超声波对酶的影响与超声波时间、声强、温度、功率、频率和介质的性质有关。适宜的超声可提高酶促反应速度，较低强度的超声可提高酶的活性，而较高强度的超声会降低酶促反应速度甚至使酶失活。

酶的化学本质是蛋白质。酶和蛋白质一样会受到某些物理、化学因素作用而发生变性，失去活力。酶的相对分子质量很大，具有胶体性质，不能透析。酶也能被蛋白酶水解。

酶催化反应具有高效性，它可以在常温常压和温和的酸碱度下高效地进行。1个酶的分子在1min内能引起数百万个底物分子转化为产物，酶的催化能力比一般的催化剂的催化能力大1000万倍到10万亿倍。酶催化反应的另一个特点，就是酶对底物的高度的专一性。一种酶只能催化一种或一类物质反应，即酶是一种仅能促进特定的化合物、特定的化学键、特定的化学变化的催化剂。酶还具有：其作用受到调节控制、有的酶的作用还需要辅因子的参与等特点。

酶的作用机制

酶促反应之所以具有高效性和专一性，是因酶与底物专一的形成了中间产物，使反应的活化能降低，从而，活化分子数增加，底物结合在酶的活性中心上。诱导楔合说认为:当酶蛋白与底物结合时，酶蛋白活性部位即发生一定的构象变化，使酶蛋白中进行反映所需要的催化基团和结合基团得以正确地排列和定向，以与底物楔合；同时，由于酶蛋白分子中原有电子分布发生了改变，因而诱导底物原子间某些化学键发生极化现象而趋向不稳定状态，故可以加速反应进行。

酶活力：酶催化某一化学反应的能力。用酶催化反应的速度来表示。

酶学对食品科学的重要性

酶的应用已有几千的历史，尽管那时人们并没有任何关于催化剂和化学反应方面的知识，但在是食品的加工过程中，人们已经开始利用微生物细胞产生的各种酶的催化作用。酶学和食品科学的关系十分密切。早在科学家最初开始研究消化、发酵和水解反应中的酶时就涉及了食品。食品科学家对酶在食品中的应用，尤其是导致食品变质败坏的酶作用进行了细致研究。近几十年来，随着酶学研究的不断深入和酶生产的快速发展，酶在食品科学中的重要性日益凸现。

1<1997>1引言 ○ 超声波是物质介质中的一种弹性机械波近年来，超声波在高分子的降解和聚合、有机合成提取和分离、雾化结晶、干燥等许多方面得到广泛研究和应用。本文将介绍超声波对酶反应影响的研究进恳 2超声波对酶反应的影响 1超声波声功率大小不同，作用效果也不no用超声波提取细胞内酶的研究由来已久。1957年MarrA.G等和1969年Zetela-ki K等先后对超声波破壁提取葡萄糖氧化酶(EC1.1.3.4)进行了研究，其中后者用声功率100W的超声破碎机，结果导致了酶失活1982年Yoshio等用温和的超声处理条件，频率20kHz声功率15w，连续处理15小时，提高了酶产率，而并未发现葡萄糖氧化酶的失活，他们把原因归于较低的超声波声活力足够高的条件下，以温和的超声波条件应用于胞内酶的连续生产[1]。与此类似，用20开kHz 10W的超声波作用于脆壁克鲁弗氏酵母生产菊糖酶，当声功率小于10W时，产酶活力随声功率而增大，当功率大于10W时，产酶活力下降，这是由于较弱的超声波对细胞产生的破坏很少，主要起促进可逆渗透、加强细胞的物质传输的作用，而强的超声波的空化作用使细胞破碎，酶活降低[2] 22用超声波处理时，固定化酶的适应性强，酶失活少。用频率0 88kHZ声强0.05-1w/αn2的超声波，对肌酸激酶、乳酸盐脱氢酶己糖激酶丙酮酸盐激酶所催化的反应进行多次不同条件的试验，对反应速率均没有明显的直接影响。但将酶固定化以后，超声波处理使固定化酶反应速率明显增加，该研究者认为，这种增加是由于超声波的高频振荡作用，使底物和固定化酶的接触次数大大增加，同时产物的释放也加快，从而使反应速率增加[4]。以20-40kHz，10-100W的超声波作用于固定化糖化酶水解淀粉的反应，反应效率提高2倍以上[5].以酪阮作底物，用20kH z的超声波处理固定于琼脂胶上的a-胰凝乳阮酶，可使其活性提高2倍。用7MH z超声波作用于固定在多孔聚苯乙烯上的a-淀粉酶，固定化酶活力也有提高【3】 3许多研究表明，在有机溶剂中，一些酶的抗失活能力增强【6,4】。例如，枯草杆菌蛋白酶在50mM, PH 7.8的磷酸缓冲液中，以波长2~ 10μm,声功率150W的超声波处理2小时，酶活约下降50%，而在含该缓冲液1%的t-戎醇中，超声处理6小时，酶活几乎没有损失在几种不同的醇溶液中，超声波对枯草杆菌蛋白酶催化的内醋化反应的反应速率均有不同程度的提高。醇的碳链越长，反应速率提高越多。超声波的影响取决于超声波长(频率沐反应介质中水的含量及介质的疏水性超声波连续处理比只用超声波预处理酶效果更好【6】。再如，在蛋白酶催化合成多肤的反应中，以100W, 38kH z的超声波作用于反应，介质是缓冲水溶液时，超声波对反应没有促进;当用有机溶剂时，介质的亲水性越强，则对反应的促进较小，介质的疏水性越强，则超声波对反应的促进越大同时，有许多研究表明，少量的水存在于有机溶剂介质中，对酶有保护作用【7】 2 4底物浓度对超声波作用也有影响。于淑娟等[8]研究了在无底物和有底物时，超声波对纤维素酶的作用。分别以20kH z，40W,45W,60W,90W的超声波作用于无底物的商品纤维素酶(用柠檬酸钠缓冲液配制成1%溶液)，在规定温度下作用5分钟后，酶活力分别降低7.5%、15.1%、26.5%、50.6%。如果酶与底物混合后再加超声波作用，在一定条件下，酶活力有一定程度的提高。当超声功率小于45W时，酶活力随着声功率的增加而增加，大于45W时，酶活力开始下降该论文作者认为，超声波对有底物和无底时纯酶活性改变的区别在于无底物时超声波直接对酶作用而使其空间构象改变而失活;加入底物时，酶首先与底物形成络合物，超声波产生的振荡施加在络合物上，在某种程度上，底物对酶起到支撑和保护的作用。超声振荡可以加快溶剂和产物的运动速度，改变浓度差，增强传质动力。小结

超声波对酶反应的影响，在不同的条件下结果有很大的不同，甚至完全相反对这些现象的解释也有不少。但目前比较统一的认识有如下几点:(1)酶反应时所采用的超声波声功率不宜过大否则，将使酶失活;(2)有机溶中一些酶的抗失活能力强，超声波催化这些酶反应的效果比在水溶液中好;(3)固定化酶的抗失活能力强，能适应较高的频率和较大的声功率而获得较好的超声催化效果;(4)没有底物的酶液受超声作用易失活，较高的底物浓度对酶有保护作用，超声催化效果好;(5)超声波对某些反应可使产物专化;(6)超声波对酶反应的催化作用主要缘于超声振荡加速了底物与酶的接触和产物的释放空化效应，特别是瞬态空化应尽量避兔一般对酶反应来说热效应影响不大。参考文献

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○ 超声波是指频率大于19.2 kHz的声波，具有波动与能量双重属性，是一种均匀的球面机械波，以其独特的空化作用，在液体内部产生强烈的冲击波和微射流，出现局部高温、高压，导致诸多次级效应，如击碎、乳化、扩散、强烈的机械振荡等，从而加速体系的传质、传热等过程。当超声波振动时会产生并传递强大的能量，使起媒质质点以极高的速度和加速度进入振动状态，媒质结构也会发生变化，促使有效成分进入溶剂中。当振动处于稀疏状态时，液体会被撕裂成很多的小空穴，这些小空穴瞬问闭合会产生高达几千大气压的瞬时压力，即空化现象。这种空化现象在液体内形成的空化泡，在瞬问迅速涨大并破裂，吸收的声场能量在极短的时问和极小的空问内释放出来，形成高温和高压的环境，同时伴随有强大的冲击波和微声流，细胞结构的瞬问破裂会使细胞内的有效成分得以释放，进入溶剂后充分混合，有利于提高提取率[1] 不同的酶分子有不同的立体构象，相同的酶分子在不同环境卜也会有不同的构象。不同的酶分子或处于不同环境条件卜的酶分子对超声波能量有不同的敏感性[2]。另外，超声具有效率高、价格低、无污染、易获得等优点，特别适用于生物研究领域。因此，研究超声对酶解反应的影响具有良好的应用前景。1超声场对酶解反应的影响

超声场对酶的作用是多方面的。酶在有超声作用和没超声作用的情况曰舌力不同。在大豆蛋白酶解技术比较的实验中，对有、无超声波作用卜大豆蛋白水解度进行比较，考察超声波作用的效果时，分别以水解度和水解度提高率为左、右纵坐标，以正交优化实验序号为横坐标，以有、无超声波作用卜的正交实验的结果作图。实验表明，与无超声波作用时的大豆蛋白酶解相比，超声波作用使水解度明显提高，平均提高21.18%0可见，超声波作用有效地促进了大豆蛋白的酶解[[3] 1.1超声温度对酶解反应的影响

各种酶在最适温度范围内酶活性最强，酶促反应速度最大。超声波作为一种能量形式具有加热作用和空化作用，对酶反应可产生促进和抑制双重作用。当温度较低时，与空化作用相比，加热作用占主导，超声场卜的反应体系吸收超声波能量，从而加速了酶促水解反应，表现为促进作用。随着温度的升高，空化作用逐步显现，在液体介质中微泡的形成和破裂及伴随能量的释放，产生瞬时局部高温、高压，可产生自由基，如水分子电离产生H·和OH·自由基，这些自由基可进入酶活性中心，破坏酶分子的构象。

在玉米秸秆超声辅助酶水解实验中，水浴温度分别为45℃、50℃、55℃，其余条件相同。通过实验可知，超声波场下的纤维素酶水解最适作用温度与非超声波场卜纤维素酶水解最适作用温度相一致，均为50℃。超声场条件卜不同水浴温度的纤维素酶解得率均高于其相应的未加超声波的酶解得率。超声场条件下温度为45℃、50℃、55℃的酶解得率分别比未加超声波的酶解得率提高了58.17%, 77.19%和53.18%，因此酶解的最适温度 为50℃【4】。1.2超声时问对酶解反应的影响

超声时问的长短会影响超声的空化效应。时问太短，超声作用不完全，不能有效地利用超声技术;反之，超声时问太长，会产生其他影响，抑制 酶l舌。

在用超声辅助酶法提取燕麦蛋白的研究实验中，超声时问对燕麦蛋白提取率的影响测试是取40目的燕麦粉各20 g，按料水比1:8加水160mL，在超声温度 50℃、超声功率60 W,酶解温度50℃、酶解时问2 h,加酶量1%, pH值为7的条件h，每隔0 min , 5 min , 10 min , 15 min ,20 min , 25 min , 3 0 min进行试验，结果表明超声提取与未超声提取燕麦蛋白提取率有显著差异，说明短时问超声处理可以明显地提高燕麦蛋白的提取率。当超声时问超过25 min后燕麦蛋白提取率略有卜降，故确定超声时问为25 min【5】。在10℃条件下，用超声波处理菜豆种子超氧化物岐化酶不同的时问，未经超声波处理的酶活力以100%计，测定酶活力提高的百分率。用20 W, 15 kHz的超声波处理不同的时问，其中处理12 min.酶活力提高了15.4%【6】 1.3超声强度对酶解反应的影响

在超声辅助酶法制备大蒜素的工艺研究的实验中，超声强度分别取0.1W/cm2 , 0.2 W/cm2 , 0.3W/cm2, 0.4 W/cm2，酶解温度为35℃，酶解时问为30 min，料水比为2 : 3，超声频率为50 kHz.然后用 95%乙醇以料液比1:4的比例在30℃温度条件卜萃取1.5 h，分析不同超声强度对大蒜素得率的影响。

实验得出，大蒜素得率随超声强度的升高而增大，当强度为0.4 W/cm2时，大蒜素的得率最高。说明超声酶解强度大时，改变酶的分子构象有利于大蒜素的形成【7】。

1.4超声频率对酶解反应的影响

在超声辅助酶法制备大蒜素的工艺研究的实验中，超声频率分别取28 kHz, 40 kHz, 50 kHz,135 kHz，酶解时问为30 min.酶解温度35为℃，料水比为2 : 3，超声强度为0.4 W/cm2，然后用95%乙醇以料液比1:4的比例在30℃下萃取1.5h，分析不同超声频率对大蒜素得率的影响。

随超声酶解频率的增加大蒜素得率呈现出先增后降的趋势，当超声频率为50 kHz时，大蒜素的得率最高。其原因可能是因为随着超声频率的增加，酶和底物分子的碰撞频率也增大，使得反应速度加快，大蒜素得率高，而当超声频率过大时，酶分子构象进一步改变，酶活性反而降低，影响了大蒜素的生成阴。1.5超声功率和次数对酶解反应的影响

超声波的功率大小反映了超声波破碎细胞空化作用的强弱。为考察超声功率和超声次数对菌体破碎的影响，在酶解超声法破碎大肠杆菌提纯包含体实验中，用超声波处理经酶解的菌液，进一步把细胞碎片破碎，并把大的蛋白质、核酸分子打断成较小的分子，使菌液的孰度降低，提高包含体的纯度。从实验进行的400 W, 500 W, 600 W的超声破碎研究可知，酶解后的菌液具有较高的A 650nm,值，说明其中仍含有较多的细胞碎片，经超声波处理后A 650nm值明显降低;但3种破碎功率对菌体碎片的进一步破碎没有显著的差别，分别超声50次时，细胞碎片破碎均较完全，A 650nm趋于稳定。在3种不同超声功率作用卜，使蛋白质和核酸释放达到最大所需超声次数(40次一50次)均较接近，但随着功率的增大，释放出的大分子蛋白和核酸被打碎成较小的分子，使AA 280nm和AA 260nm增加[8] 在菠萝果蛋白酶与底物酪蛋白反应的过程中，一定参数的超声作用会在一定程度上改变菠萝蛋白酶的分子构象，并影响其活力。当把酶反应系统置于H66025型超声发生器（50 W-250 W, 16.5kHz, 10）mim时，测得的酶活力都有一定程度的提高。在150 W范围内，随着功率的增加，作用效果越明显。当然这种增长不会是无限制的，当作用功率超过150 W后，酶活力不冉增加，并稍有卜降。方差分析结果表明，经超声处理的酶活性显著高于不经处理的对照酶活性【9】。2超声场提高酶解反应速度的机理

超声提高酶解反应速度的机理目前己有不少研究，主要有以卜4个方面:改变酶分子的三级结构，提高酶活，从而加速酶解反应;超声波对反应底物有均质作用，增加了酶与底物的接触面积，从而有利于酶解反应的进行;超声波的热效应，在酶解体系中施加超声，可以提高酶解体系的温度，从而促进酶解反应的进行;当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以极高的速度和加速度进入振动状态，增加了酶与底物的接触机会，因此提高了酶解反应的速度。3小结

在一定的超声时问、温度、功率、频率等条件下，超声场对酶解反应有促进作用。超声参数选择不合适，反而抑制酶解反应的进行，因此要达到促进酶解的目的，必须根据具体情况选择不同的超声条件。

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酶作为一类特殊的具有生物催化活性的蛋白质，在食品保藏、加工和食品分析中具有重要的作用。超声波对酶的作用很复杂，由于超声处理的条件和强度不同会产生激活或者钝化作用，酶性质不同也会产生不同的作用。1对酶的激活作用

大量的研究表明:适宜的超声处理条件可提高酶促反应速度。Ateqad[3]'等利用2 MHz 5.2W /an，的超声处理木瓜蛋白酶，使酶活性有较大幅度的提高。Sakakibara等[4]也发现:超声处理可使蔗糖酶水解蔗糖的反应速度提高30%。Vaigas L H M等[5]超声处理黑曲霉中转移酶，在两振幅(20%,40%)下都能显著地提高整个转移酶活性，当振幅为20%，作用8 m in时酶活力提高最大。2对酶的钝化作用

如上所述，许多研究表明适宜的超声波处理会提高酶的活性，但改变处理条件，如频率、功率、处理时间等，酶活性有可能被钝化。Raviyan [13]发现超声波对番茄果胶甲基酷酶具有钝化作用，而且发现气穴作用强度增大和温度升高能增强对酶的钝化作用。Zhong M T [14]报导胰蛋白酶活性随着超声波功率从100-500 W变化以及处理时间((1-20min)的延长而降低。有报道在温和的超声条件下作用某些酶，会导致酶活力的降低，如过氧化物酶，用20 kH z的超声波处理此酶，3h后酶活力下降了90%[15]。3超声参数的影响 3.1超声功率

大多数研究表明:超声功率不同，对酶的处理效果也不同。普遍认为，较低强度的超声作用下，超声强度同酶活力呈正相关;随着强度的增大，酶逐渐被激活，强度越高，酶的催化活力越高。若进一步加大强度，酶催化活力反而降低。钱春梅[18]等研究超声波对菜豆种子超氧化物歧化酶活性的影响，16.5kHz的超声波处理10 min在20-40 W间，酶活力随功率的增加而增加，在40 W时达到最大，提高了26.3%，随后随着功率增加活性降低。酶的最适超声功率会因酶的种类不同而有很大差别。朱国辉[19]研究了超声波对菠萝蛋白酶活性的影响，确定了菠萝蛋白酶适宜的超声作用参数组合(150 W, 16.5 kHz,10 m in),它的最适功率为150 W，大大高于PPO和CAT的最适功率。而当将菠萝蛋白酶置于较小功率时，作用效果并不明显。3.2超声频率

不同频率超声波对酶处理效果不同。朱少娟[22]研究超声对胰蛋白酶的影响时发现，20 kH z超声处理对反应有促进作用，与对照相比，水解率提高了38.20%;而40kHz处理时水解率低于对照。3.3超声处理时间

刘耘等在研究超声时间对酶活的影响时发现，超声处理时间对酶活的影响甚小。脂肪酶在正辛烷中经96 W的超声处理后，40 min勺不仅不会导致酶的失活，反而有一定的激活作用，即使超声的总时间长达100 min酶活也仅损失5%。

第二篇：温度对酶活性的影响(强化练习)

课题：【实验一】温度对酶活性的影响（强化练习）

1、血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外凝固最快的温度条件是（）

A、0 oCB、15 oCC、35 oCD、25 oC2、下列关于酶的叙述中，不恰当的一项是（）

A、不应将加酶洗衣粉溶于沸水中使用B、所有的消化酶只有分泌到消化道中才起作用

C、麦芽糖酶水解后可产生许多氨基酸分子D、淀粉酶可高效地促进淀粉水解为麦芽糖

3、人在发高烧时，常常不思饮食，其更本原因是（）

A、消化道的食物没有消化B、发烧使肠胃蠕动减慢

C、代谢废物排出受阻D、酶的活性减弱

4、为使加酶洗衣粉的去污渍效果好，处理方法应该是（）

A、先用冷水侵泡，再在温水中搓洗B、先用开水侵泡，再在温水中搓洗

C、先用温水侵泡，再在温水中搓洗D、先用温水侵泡，再在冷水中搓洗

5、随食团进入胃内的唾液淀粉酶不再消化淀粉的主要原因是（）

A、酸碱度改变使酶失活B、唾液淀粉酶只能催化一次

C、温度改变使酶失活D、胃中已没有淀粉

6、下图表示某有机物中加入某种酶后在0oC～80℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。依图判断，在0℃～80℃环境中，酶的活性变化曲线(pH适宜)是（）

7、酶在经0℃和100℃温度处理后，都没有活性，因为（）

A．经过0℃处理的酶的活性不能恢复B．经过100℃处理的酶的活性不能恢复

C．经过0℃处理的酶其空间的结构被破坏D．经过100℃处理的酶被氧化分解

8、下图是某一有机物加催化物质后置于0℃～80℃环境中，有机物分解之总量与温度的关系图。据该图判断，如果把这些物质置于80℃～0℃环境中处理（如图），其关系图应为（）

9、鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活。这是由于高温破坏了蛋白质中的（）

A．肽键B．肽链C．空间结构D．氨基酸

10、某同学在做“温度对酶活性的影响”实验时，实验设计的步骤如下：

（1）取3支洁净的试管，编号为1、2、3，分别注入2 mL质量分数为3％的可溶性淀粉液

（2）将3支试管分别放在60 ℃左右的热水、沸水、冰块中各维持5 min。

（3）取出3支试管，分别滴入1 mL质量分数为2％的α—淀粉酶溶液，摇匀后，再在各自

温度中维持5 min。（4）在3支试管中分别滴入1滴碘液，摇匀观察现象。

请回答：

（1）、该同学做该实验所依据的实验原理是什么？

（2）、该同学做该实验预期得到的结果是什么？他能达到目的吗？为什么？

（3）、假如该同学不能达到实验目的，你认为应对他的实验过程作怎样的调整？

（4）、该实验的颜色反应指示剂碘液能否用菲林试剂代替？为什么？

（5）、能否用稀释的唾液代替α—淀粉酶溶液？如果可以，应该注意什么问题？

11、已知唾液中含有淀粉酶，淀粉酶可以催化淀粉的水解；又知鸡蛋被加热到65℃后会变

熟，但不知唾液淀粉酶被加热到65℃后是否影响其生物活性（即加热到65℃后其生物活性

是不变、失活还是活性降低？）。为探究此问题，请您依据所给材料和用品完成相应的实验

方案，并预测可能的实验结果及可获得的相应结论。

材料用品：经过稀释的唾液、经过稀释并煮熟的淀粉糊两份(一份保持在37℃环境中，另一

份保持在65℃环境中)、碘酒、酒精灯或其他的加热设备、试管若干、量筒、滴管、大烧杯、温度计。

完成相应的实验方案：

(1)

(2)将甲、丙试管放入37℃左右的温水中，将乙试管放人65℃温水中。3支试管均保温5min

后取出。

(3)。

可能的实验结果及可获得的相应结论：

12、酶是生物催化剂，其催化效率受温度、酸碱度和激活剂的影响，已知NaCl是唾液淀粉

酶的一种激活剂。请设计一个NaCl能提高唾液淀粉酶催化效率的实验。

（1）实验材料用具：淀粉糊、蒸馏水、碘液、稀释的唾液、适当浓度的NaCl溶液、试管、量筒、滴管等。

（2）实验步骤：

第一步：取甲、乙两支试管，分别加入等量的淀粉糊。

第二步；

¨¨¨

（3）结果分析：。

13、在一块淀粉——琼脂块上的5个圆点位置，分别用不同方法处理，如图所示：

一组酶作用特性和酶活性的探索性实验。将上述实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24h后，用碘液冲洗淀粉——琼脂块，其实验结果记录如下表，（1）你对圆点A与B的颜色变化的解释是。

（2）圆点D的颜色变化与圆点C具有一致性，你对这种实验结果的解释是。

（3）你认为圆点E应呈现色，你做出这种判断的理由是。

（4）上述实验装置要放入37℃恒温箱中进行保温处理，请你提出两个理由加以解释： ①。②。

【实验一】温度对酶活性的影响（强化练习）答案：

1—9：C B D C A B B B C10、实验步骤改动：（1）取3只洁净的试管，编上号，分别注入2 mL质量分数为3％的可溶性淀粉液；同时，再取3支洁净试管，分别注入2 mL质量分数为2％的新鲜淀粉酶溶液。

（2）将3支盛有淀粉液的试管分别放入60 ℃左右的热水、沸水、冰块中，同时，在3种温度中各放入1个盛有淀粉酶溶液的试管，维持各自的温度5 min。（3）将3种温度下的淀粉酶溶液分别倒入各自温度下的3支淀粉液试管中，摇匀后，维持各自的温度5 min。（4）

在3支试管中各滴入1滴碘液，摇匀，观察其颜色变化。注意：置于沸水中的试管取出后要在温度降低到70 ℃左右后再滴碘液。

11、实验方案：(1)取3支试管编号为甲、乙、丙，向甲试管注入37℃的淀粉糊3 mL，向乙试管注入65℃的淀粉糊3 mL，再向两支试管中各注入等量的37℃和65℃的唾液2 mL。向丙试管注入37℃的淀粉糊3 mL并注入37℃的蒸馏水2 mL，振荡。(3)保持各自温度5 min后冷却，分别向3支试管中滴入等量的碘酒.观察并比较3支试管中液体的颜色。

实验结果及结论：本实验可能的结果及结论有3种：(1)若甲、乙两支试管液体的颜色相同(均为无色)，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后不影响其生物活性。(2)若经过65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，与丙试管液体颜色相同.则证明唾液淀粉酶被加热到65℃后失去了生物活性。(3)若经65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，但是比丙试管液体颜色浅，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后生物活性降低了。

12、（2）第二步：向甲试管加入适量的NaCl溶液，向乙试管加入等量的蒸馏水；第三步：同时向两支试管加入等量且适量的稀释唾液；第四步：向两支试管各加入1滴碘液；第五步：观察哪支试管里蓝色较快褪去。（3）甲试管中蓝色褪掉较快，证明NaCl能提高唾液淀粉酶催化效率。

13、（1）强酸和高温使唾液淀粉酶失活（2）面包霉菌分泌的淀粉酶催化淀粉水解

（3）蓝色；不能催化淀粉水解（4）①利于面包霉的生长；②提高酶的催化效率。

第三篇：对安全保卫工作的地位、作用和影响

对安全保卫工作的地位、作用和影响要有充分认识，各级领导要加大做好安全保卫工作的力度，保障创新工作和科研工作的顺利实施。

要注重加强软环境的建设。在改革与创新工作中各单位要充分考虑到安全保卫的特点，按照精干、高效、有力的工作原则，考虑其自身的特殊性和工作要求，使这项管理工作不 断向规范化、科学化和制度化发展。

要加强硬件基础建设。在创新基地和园区改造建设中，要从基础开展，把治安防范硬件建设作为后备项目纳入基建和物业管理当中。

安保工作要同社会发展融为一体。要充分依靠社会力量，充分发挥群策群力、群防群治的作用。

特别强调，保卫工作要提高防范意识，做到防患于未然。

要加强队伍建设。他认为，目前我校保卫干部队伍总的来说是好的，但由于人员来源不同，人员素质也参差不齐。他说，外树形象、内强素质将是今后加强队伍建设的主要目标。首先就是要把好用人关，尽快组建一支业务过硬、作风优良、爱岗敬业、廉洁自律，并能熟悉国家有关法律法规的保卫干部队伍；其次要采取请进来、送出去的办法，加强对保卫干部队伍的培训，不断更新他们的业务知识。第三，将尽快制定、建立和完善各项安全保卫规章制度，使保卫工作有章可循。

从交谈中记者感到，律德华对未来的安全保卫工作早已胸有成竹。他说，今后重点要抓好各校区的安全防火工作，加大隐患的检查、整改工作力度，杜绝火灾发生；严厉打击校区违法犯罪活动，加大对校园及周边治安秩序的整治工作，同时建立各校区高效、统一、快捷的安全防范网络系统；经常性地在全校师生员工中进行法制安全教育及国家安全教育，强化师生员工的综治意识。

律德华最后满怀信心地表示，在上级有关部门和学校党委的领导下，他将与全处同志紧密团结、精诚合作，共同做好吉林大学的安全保卫及武装工作，为学校的改革、建设和发展保驾护航，为广大师生员工创造一个安定祥和的工作、学习和生活环境。

第四篇：“探究pH对酶活性的影响”的教学设计

“探究pH对酶活性的影响”的教学设计

摘 要： 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，酶是由生物活细胞产生的一种具有催化活性的有机物，酶对化学反应的催化效率被称为酶活性。细胞都生活在一定的环境中，环境条件会影响细胞内酶的活性。从而使酶的活性发生改变。本实验旨在探究不同pH对酶活性的影响，通过学生自己设计实验，最后得出强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

关键词：pH 酶结构 酶活性

一、教育目标

1.知识目标：探究pH对酶活性的影响；学会设计pH对酶活性的影响实验的方法；通过亲身实验与观察，了解酶活性受环境pH值影响这一事实，为今后学习新陈代谢的有关知识打下基础。

2.能力目标：培养观察、比较、归纳分析解决问题的能力；通过设计实验，着重训练创新思维和实践能力，从而提高解决实际问题的能力。

3.技能目标：培养动手操作能力和实践能力。

4.情感目标：通过本次研究性学习培养细致认真、实事求是的科学精神及团结协作的意识。

二、教学重点和难点

探索pH对酶活性影响的实验设计及操作。

三、教学方法

发现法；引导――探究式教学法。

四、教学手段

实验教学。

五、课时安排

1课时。

六、教学过程

引言：上节课，我们已经为大家探索了酶的前两个特性，即高效性、专一性。我们知道酶要想更好地发挥作用还需要适宜的条件。今天我们在上节实验课的基础上再探究一下pH对酶活性的影响。

（观看黑板板书）探究pH对酶活性的影响

教师：实验中的变量是什么？

学生回答：pH。

教师：对，所以我们要在实验中严格控制好pH。为此我给大家设置了三组pH即质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液。

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

根据以上原理，利用桌子上给出的一组材料用具，请你们设计一个对比实验，比较一下pH对酶活性的影响。

（三）材料用具

质量分数为20%的新鲜的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液、试管、滴管、试管夹。

请根据以上提供的材料用具，设计一个实验“探究pH对酶活性的影响”，写出具体步骤，绘制一个表格填写实验结果并对结果进行分析。

因为大家是第一次练习自己设计生物实验，可能有的同学有些紧张，不知从何着手。没关系，关于设计实验的一些注意事项老师先提示一下。

设计实验的注意事项：

（1）明确实验要求、实验目的和实验原理。

（2）认清材料用具，并确定各材料用具在实验中的作用。

（3）设计对比实验时，除需要测定的条件外，其他条件应保持等同，而且应该调整到实验要求的最适宜状态。

根据以上三个注意事项，大家两人一组先进行讨论，选择使用给出的材料用具，共同设计出一个你们认为合理的实验方案，并写在桌子上的纸上。写好交给老师后，就可以根据自己设计的实验方案试着做一下，验证方案是否合理。

学生活动：5分钟左右的时间用于讨论，并把讨论的方案，以提纲形式写在纸上；10分钟左右的时间将方案付诸实践――两人一组尝试实验。

（四）设计实验方案

方案一：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升过氧化氢溶液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的肝脏研磨液。

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

方案二：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升肝脏研磨液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的过氧化氢溶液；

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

为什么我们大家设计出的实验方案，会有不同现象，哪个正确呢？到底问题出在哪里？以后我们再做此类实验的时候应该注意什么？

学生讨论后得出正确的实验方案。

方案二正确，原因是本实验设计的是pH对酶活性的影响，因此必须保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶进行处理，保证实验目标的实现。质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，再加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

方案一由于先加的是过氧化氢，第二步进行不同pH处理，最后加入酶，也就没有保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶处理，即在酶刚加入还未失活的情况下会分解一部分过氧化氢，因此也有气泡生成。

结果及分析：质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

结论：强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

七、板书设计

探究pH对酶活性的影响

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

（三）设计实验方案

方案一：（略）

方案二：（略）

总结：（略）

（四）实验结论

强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

第五篇：长期使用地膜对土壤环境质量影响的研究进展

长期使用地膜对土壤环境质量影响的研究进展

作者:谭娅 指导老师:徐文修

摘要：地膜技术的应用极大地促进了我国农业的发展，随着地膜应用面积和使用年限的不断增加，负面报导不断增加。本文通过收集不同使用年限、不同地膜残留量对土壤环境质量的影响，以及对作物生长发育的影响等方面的研究资料，进行了综合分析：大量残留地膜造成的“白色污染”不但影响农业环境、破坏土壤结构、危害作物正常生长发育，并造成农作物减产。应合理使用地膜，增加地膜厚度，及时揭膜和加大地膜回收管理力度，有效保护土壤永续利用。关键词：地膜；土壤环境；防治途径

Abstract: The technical application of plastic film that has promoted the development of the agriculture of our country maximumly ,But along with the plastic film applications and tenure use of the increased, negative reports increase.This article by collecting different tenure use of plastic film and different quantities residual plastic film of influence agricultural environment and damage soil structural,and for crop development impact of information and research conducted comprehensive analysis：large quantities residual plastic film which causes “white pollution” Not only affect agriculture, soil, the destruction of crops normal growth and caused crop yield reduction.We should be rationally using plastic film thickness, and increase the membrane in time to get the recovery management and plastic film and effective protection of soil lasting use.Key words: Plastic film;Soil environmental;Prevention means 地膜是农业生产的重要物质资料之一，我国每年地膜应用量近百万吨，地膜覆盖作物达40多种。地膜覆盖技术已成为确保农业生产高产稳产的重要手段，它以增温、抗旱、保墒、抑制杂草生长、促苗早发、增加作物产量等显著特点为优势，在农业生产中的效益显著，所以发展快速.但由于长期使用地膜，农膜在土壤中年残留量不断增加，重污染区已达近130 kg·hm-2—270 kg·hm-2.多数农膜是由一种由高分子碳氢化合物(聚氯乙烯)组成,性能稳定,在自然环境中光解性较差, 也不易通过细菌和酶等生物方式降解，即使降解也将产生有害物质。因而在土壤中长期积累,造成“白色污染”,如此下去就会对土壤环境及作物的生长产生较大影响，譬如土壤透气性变差,水分、养分的流动受阻,土壤板结, 根系得不到正常发育,导致农作物减产等。本文阐述了地膜残留量对于土壤环境质量和作物生长的之间关系以及相应的防治技术途径等方面的近期研究进展。1 我国地膜的应用现状

何文清研究表明，地膜在我国应用已将近30年。地膜技术极大地促进了我国农作物产量和经济效益的提高，成为农业生产中不可或缺的生产资料之一。目前我国地膜覆盖面积已经达到0.13亿hm2，每年用量近百万吨。棉区是我国地膜应用的主要区域，我国长江流域和黄河流域棉田每年地膜用量为37.5～45 kg·hm-2，西北内陆棉区每年地膜用量为79～90 kg·hm-2。随着地膜应用量和应用面积的不断增加，越来越多的残膜留在了土壤中。

据农业部20世纪90年代初对全国17个省市调查结果表明，所有地膜覆盖过的农田土壤均有不同程度的残留，残留量平均为60 kg·hm-2，最高达135 kg·hm-2。近些年来，国内一些研究人员以及农业环境监测部门也对地膜的残留情况进行了初步的调查，在地膜广泛应用的区域，都有不同程度的残留污染，如河南省中牟、郑州、开封等地花生地耕层土壤地膜残留量年均为66 kg·hm-2，最高可达135kg·hm-2。河北省邯郸地区棉田土壤地膜残留量达59.1～103.4 kg·hm-2。在这些地区中，尤以新疆地区棉田土壤污染最严重，根据最新调研结果，新疆石河子地区棉田耕层中平均残膜量为300.7 kg·hm-2，最高达381.1 kg·hm-2，而且随着覆膜年限越长，污染越严重。

严昌荣根据过去十几年农用地膜覆盖面积及使用量统计数据显示，我国农作物地膜覆盖面积一直保持持续的增长态势。1981年农作物覆盖面积仅为1.5万hm2，1991年达到490.9万hm2，2001年上升到1 096万hm2，2005年更进一步达到1 350万hm2，是1981年覆盖面积的797.8倍。农膜使用量也大幅度上升，统计表明，使用量从1991年31.9万t增加到2005年的95.9万t，增加了近3倍，增长速度非常快。2 残膜造成污染因素 2．1残膜的难降解性

据刘金军、李团结、曾祥斌等等的研究报告知道:目前使用的地膜多为聚乙烯农膜,它是由聚乙烯加抗氧化剂、紫外线吸收剂而制成的有机化合材料,具有分子量大、性能稳定、耐化学侵蚀,能缓冲冷热等特性。在自然环境中,它的光分解性和生物分解性均较差,难以使其降解,即使长达上百年的时间,残膜仍多以独立的形式存留在土壤中。2．2 土壤中地膜残留量大

刘志锋表明，据技术人员调查测算, 由于长期使用地膜,地膜在土壤中年残留量高达35万t，污染严重的地方多达90～135 kg·hm-2,甚至高达270 kg·hm-2 据专家测定,种植棉花3～5年的土地，平均废膜残留量13.5g/m2, 每667m2平均残膜残留量8.99kg，8～10 年的土地，亩平均存废膜量12.5kg，土地减产7%，种植13年以上的土地，平均每22.87kg/667m2，相当于一年的覆膜全部留在地里，减产达17%。如果这样继续下去,若干年后土质严重恶化,农产品质量、产量下降,土地将无法耕种。2．3 回收难度大

郭希敏调查发现，大部分地区残膜回收基本上以人工捡拾的方式进行，新疆地区多年来残膜回收也一直以人工捡拾为主，但由于人均耕地面积多，劳动力少，人工捡拾的残膜回收率非常低。再加上农民普遍选用超薄膜,以降低生产成本,而超薄膜老化速度快、易破碎、更不易捡拾,不利于机械回收。因此使得残膜回收十分困难。李燕红还认为农民对残膜的危害认识普遍不够,对于残膜的清理回收不重视。只注重当年土地上的产出,不注重残膜的回收。又由于新疆等地春季风多风大、雨少、表土易干,压膜土较多,加上灌水泥砂大,秋后膜面便被泥砂覆盖,加之秋季忙于秋收,无人顾忌捡拾残膜,因此人工清理回收十分困难。孙孝贵认为除上述原因外还有宣传力度不够。农民没有认识到不揭膜对产量的影响。因此,没有把人工揭膜列为必不可少的一道生产工序,这是生产管理、劳动安排和宣传提高认识上存在的问题。3 残膜对土壤物理性状的影响

土壤的物理性状包括土壤容重、比重、孔隙度以及土壤水分的含量，土壤的保水保肥特性等。大量研究表明，残留地膜会影响土壤正常结构的形成。3．1残膜在土壤中分布的层次性

残留在土壤中地膜主要分布在耕作层，但由于各地农作措施的不同，残膜在各层次中分布的数量也不一致。齐小娟等研究表明，土壤中残膜集中分布在0～10 cm，一般要占残留地膜的2/3左右，其余则分布在20～30 cm，再往下基本没有分布。马辉等研究结果为，0～10 cm土层中残膜的片数约占总量的58.5%～76.4％，10～20 cm土层中约占总数的22.3%～35.1％，20～30 cm土层中占总数的1.3%～6.4％左右，大部分残膜集中在0～20 cm层土壤中。而新疆地区由于机械化程度高，土壤耕翻尺度深，所以在30 cm以下的土壤仍有分布。何文清等的研究显示无论在哪个地区，0～20 cm内的土壤耕层是残膜污染的主要区域，占土壤中残膜总量的90％以上。3．2 残膜破坏土壤结构，降低耕地质量

由于土壤中大量残膜的存在，导致了土壤物理结构层次的改变，使得土壤水分、养分向下运移受到阻碍，土壤空隙度、通透性降低，不利于土壤空气的循环和交换，影响土壤正常结构的形成,最终造成耕地质量下降。又由于残膜阻碍土壤毛管水和自然水的渗透而使水分渗透量因地膜残留量增加而减少,致使土壤含水量下降。

赵素荣研究发现,当农膜残留量由0提高到225 kg·hm-2时，土壤容重增加18.2%，土壤孔隙度降低13.8%、土壤含水量降低11.7%，而且这些土壤参数随残留农膜碎片增大而劣变。南殿杰的试验结果，水分下渗速度与土壤中地膜残留量呈对数相关关系，当残留量达到360 kg·hm-2时，水分下渗速度明显减慢，只相当于对照的2/3。李青军的研究发现，残留量为0 kg·hm-2时的含水量分别比处理为225、450和900 kg/hm2减少1.29%、4.39%和11.22%。还有研究表明，在新疆等干旱地区由于残膜的存在导致地下水难以下渗，造成土壤次生盐碱化等。4 残留地膜对作物造成的影响

刘志锋根据近年国内的许多报道。普遍认为:土壤内非降解膜残留膜数量如超过土壤允许容量时，会影响农田机械耕作，破坏土壤结构，影响下茬作物根系的伸展和微生物的活力，阻碍作物根系的深扎和对土壤水分、养分的吸收，造成弱苗、死苗、倒伏。据农业部门测定种子播在残膜上,烂种率达6.92%,烂芽率达5.17%。棉苗侧根比正常减少4.8～7.6条,2～3片真叶期死亡率1.19%,子叶期棉苗死亡率3.08%,现蕾期推迟3～5天,株高降低6.7～12.9cm。如果不采用高密度种植技术,减产量达12%左右。每667m2有12.5kg残膜量的地块与无残膜的地块对照田相比减产达8.8%。

解红娥试验结果表明,棉花的株高、根数、主根长度、茎粗、果枝及皮棉产量随着残留地膜量的增加呈降低趋势,其中残留地膜量为720和1 440 kg·hm-2的棉花生长发育受到严重影响,导致皮棉产量显著降低。还认为残膜对玉米和小麦的产量影响较大,这是因为玉米和小麦的根系为须根系型,而且根系主要集中在0～20 cm的耕作层,受残膜的影响较突出。还有研究表明在土壤中地膜残留量达到37.5 kg·hm-2时，小麦基本苗较对照降低了25%，冬前分蘖数较对照降低了17%，表现出苗慢，出苗率低，根系扎得浅，有些根系由于无法穿透残膜碎片而呈现弯曲横向发展，残留地膜对玉米、茄子、白菜和花生根系的生长具有明显的抑制作用。

李青军试验结果表明，残膜对作物生长发育的危害主要表现在两个方面，一是由于残膜改变了土壤正常的结构层次，造成水分、养分的运移被阻断，从而导致作物营养不良，大幅度减产。第二就是由于土壤中残膜存在，导致作物在生长的时候经常会使幼小的根系被残膜缠绕，从而导致水分、养分的吸收被阻断，造成作物死苗。5 结论

针对以上的问题，对残膜回收工作的有以下几点建议(l)要防治地膜污染 “以宣传教育为先导，以强化管理为核心，以回收利用为主要手段，以替代产品为补充措施”的原则，积极防治残膜污染，主要通过清理和回收利用来减少污染，依靠有利于回收利用的经济政策提高回收利用率。(2)研究开发新材料，寻找农膜替代品。实践证明，研制出易降解，无污染的新材料才能根除地膜污染。故应鼓励开发无污地膜，加大对可降解膜的研究与开发，努力降低农膜成本，积极寻找功效相同、成本相对低廉的替代品。(3)加大残膜回收机械的研制。如果在残膜回收机械上取得突破性的进展，能进一步地提高其回收率，可大大减少残膜污染。(4)利用各种媒体进行广泛宣传，使大家认识”白色污染”的危害性。不可降解的塑料制品进人土壤里，会影响土壤内的物、热的传递和微生物生长，改变土壤的物质结构。(5)优化耕作制度，进一步加强倒茬轮作制度，通过粮棉、菜棉轮作倒茬减少地膜单位面积平均覆盖率，进而减轻残膜的污染。

根据已报道的结果分析, 农田残留地膜对土壤的理化性状以及对作物的生长发育和产量有一定的影响。常年地膜覆盖的地块,若土壤中的残膜得不到及时拣拾,就会使土壤的容重增加,残膜使土壤水分的上下移动速度减慢。并且地膜残留刺激根系生长,消耗了大量的养分,使棉花地上、地下部生长不平衡，作物的产量降低。若残膜长期存留于土壤中,影响土壤的通气性、透水性和导热性,将进一步影响土壤微生物的数量、种类及分布以及土壤养分有效性,进而降低作物的抗逆性等,这有待于进一步的研究。

清理回收农用残膜是保护有限耕地资源、促进农业与生态和谐发展的一件大事，利在当代，功在千秋。这项工作需要全社会的参与，因此，有必要加强相关部门的沟通协调，加大宣传力度和检查力度，尤其是让广大农民认识到农用残膜对自身和社会的危害，推动农用残膜污染治理工作有效开展。

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专业文献综述

题

目: 姓

名: 学

院: 专

业: 班

级: 学

号: 指导教师:

长期使用地膜对土壤环境质量

影响的研究进展

谭娅

农学院

种子科学与工程

农学074

073131402

徐文修

职称:

教授

2010 年 12 月 23 日

新疆农业大学教务处制