食品业固定化酶作用论文[五篇模版]

第一篇：食品业固定化酶作用论文

1.固定化酶的定义与特点

固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载体上,进行催化、生产,因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。与水溶性酶相比,其优点如下:易于将固定化酶与底物、产物分高,便于后续的分离和纯化;可以在较长时间内连续生产;酶的稳定性和最适温度提高;酶反应条件容易控制;可以增加产物的收率,提高产物质量;酶的使用效率高,使用成本低;适于产业化、连续化、自动化生产。与此同时,由于酶的分离、固定化处理等原因,固定化酶也具有一些难以避免的缺点:在固定化过程中,酶活力会损失;生产成本提高,工厂初期投资大;只能用于水溶性底物,适合于小分子;不适宜于多酶反应,还需要需要辅助因子的协助才可以有效反应。

2.固定化酶在食品工业上的应用

2.1固定化酶在柑橘汁加工中的应用

柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中较重要的问题,苦味物质主要由2类物质组成:一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物(A和D环);另一类为果实中多种黄酮苷,其中柚皮苷为葡萄柚和苦橙等柑桔类果汁中的主要黄酮苷,柚皮苷的苦味与鼠李糖和葡萄糖连接键的分子构象有关。主要是利用不同的酶分别作用于柠檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物质。Manjon等使用空心玻璃床作为载体,分别使DEAE-Sephadex和单宁-氨基乙基纤维(tanninaminoethy1cellulose)作为载体;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纤维和三醋酸纤维制成膜固定酶,其试验结果都表明用固定化酶处理后的果汁苦味明显降低。

2.2固定化酶在啤酒澄清中的应用

啤酒以其清晰度高、泡沫适中、营养丰富和口感好成为人们的最佳选择。但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白质,它与游离于啤酒中的多酚、单宁等结合产生不溶性胶体或沉淀,造成啤酒混浊,从而严重影响了啤酒的质量。

2.3固定化酶在乳制品中的应用

乳糖酶亦称为β-半乳糖苷酶,是工业中应用相当广泛的一种酶,较多地应用于乳制品加工中。很多人小肠黏膜内的乳糖酶活性严重降低,导致乳糖不耐受症。用乳糖酶处理部分乳糖,分解为葡萄糖和半乳糖,可以减少这种症状。

2.4固定化酶在制糖中的应用

在制备低聚果糖中,Hayashi等用多孔硅石吸附Aureo-basidiumsp.的果糖基转移酶,并用戊二醛交联后装柱可保留较高的酶活力。Hayashi等用DEAE-纤维素固定果糖基转移酶,酶活力可保留95%。Yun等将果糖基转移酶固定在苯乙烯衍生的多孔离子交换剂上填入玻璃柱内,初始固定化酶的活性仅丧失8%。Chiang等将Aspergillusniger和Aspergillusjapoicus的果糖基转移酶纯化后共价结合在甲基丙烯酰胺高分子颗粒上,可保留酶活力达100%。固定化葡萄糖异构酶可以用来催化玉米糖浆和淀粉生产高甜度的高果糖糖浆。用淀粉生产高果糖浆包含3步:一是用淀粉酶液化淀粉;二是用糖化酶将其转化为葡萄糖,即糖化;三是用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构为果糖。由此可得到含高果糖浆与蔗糖同等甜度时,其价格低10%~20%,具有经济推动力。该固定化酶常用的制备技术是热处理法,将含葡萄糖异构酶的放线菌、芽孢杆菌或链霉菌等细胞用60~65℃热处理15min,该酶就固定在菌体上制成固定化酶。

2.5固定化酶在茶叶加工中的应用

在茶叶中含有种类繁多的酶,如多酚氧化酶、过氧化酶、单宁酶、果胶酶等,其对茶叶的加工或深加工有重要的意义。对重要酶类的固定化研究,可有效地改善茶叶的品质、拓展茶叶深加工的领域和应用范围。

2.6固定化酶在烟叶中的应用

在烤烟初烤和复烤后尚残留淀粉,淀粉在燃吸时影响燃烧速度和燃烧完全性,并产生糊焦气味,影响吸食品质。在一定条件下淀粉能水解为水溶性糖,使烟质改善。但这些反应并不充分,处理后的烟叶中淀粉含量仍很高,特别是低次烟叶中较高的淀粉含量影响了该类烟叶的可用性。加酶处理能加速淀粉水解,能将直链淀粉迅速降解为糊精和麦芽糖等,糖化酶能将直链淀粉和支链淀粉降解为葡萄糖。

2.7固定化酶在食品检测以及传感器中的应用

生物传感器被认为是一种由受体、抗体或酶构成的生物感应层于换能器紧密连接而能提供环境组成信息的感应器。如:测量电流以及电位的酶电极,酶热敏电阻装置,以场效应管为基础的生物传感器,以及生物发光及化学发光为基础的纤维—光学传感器等,不同的传感器都应用不同类型的固定化酶。食品中的农药残留分析越来越受到人们的关注,蔬菜中有机磷农药残留的快速检测已成为目前人们研究的热点。应用有机磷农药对胆碱酯酶特异性抑制的酶化学比色分析法已被广泛应用于有机磷农药的定性、定量检测。

3.固定化技术在食品工业中应用的前景和发展

固定化技术在食品工业中的应用还很多,如固定化氨基酰化酶生产L-谷氨酸;固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉为原料生产葡萄糖;固定化酶法酿造调味品等,但用于食品工业的酶远远大于固定化酶。还有很多固定化酶和固定化细胞处于中试阶段,固定化原生质克服了固定化细胞的一些缺陷,但固定原生质体还处于研究之中,未用于生产。人们清楚地看到了固定化技术的一些优点,虽然很多还处于研究和开发中,但已经给人们指明发展方向。随着固定化技术的发展,将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产中,充分显示出固定化技术的优越性,开启固定化技术的新局面。

第二篇：固定化酶在现代工业中的应用

固定化酶在现代工业中的应用

姓名：胡艳芬 学号：2008132106 指导教师：张孟

摘要

酶是一类有催化功能的蛋白质,具有反应条件温和, 底物专一性强, 可在水溶液和中性pH 下操作等优点。与游离酶相比，固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时，又克服了游离酶的不足之处。本文简要介绍了固定化酶的概念、制备方法及其在生物、医药、环境保护等方面的广泛应用。重点介绍一些固定化酶在现代工业中的应用，并对其应用前景进行了展望。

关键词

固定化酶 制备 工业 应用 前景

酶是一类由活细胞产生的具有生物催化功能的分子量适中的蛋白质,具有极高的催化效率、高度的特异性及控制的灵敏性。大多数酶是水溶性的。由于酶催化反应具有底物专一性、催化高效性、反应条件温和等优点,符合绿色化学的要求,从而被大家高度重视,已在许多领域得到广泛的应用。酶的最大缺点是其不稳定性,在酸、碱、热及有机溶剂中易发生变性,活性降低或丧失;而且酶反应后,会在溶液中残留,造成酶反应难以连续化、自动化,同时也不利于终产品的分离提纯,这些都大大阻碍了酶工业的发展,所以有必要采取酶工程技术改善这些缺点。酶工程技术措施较多,其中酶的固定化技术是重要举措之一。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专

一、条件温和的催化功能。

已固定化的酶像化学反应所用的固体催化剂那样, 既能发挥它们的催化特性, 又能回收, 并能多次反复使用, 使整个生产工艺可以连续化、自动化。近年来, 国内外科技工作者在固定化酶在工业生产中的应用做了大量研究，并得到了广泛的发展，本文将对这些成就做具体介绍。固定化酶的概念

1916 年Nelson 和Griffin 最先发现了酶的固定化现象后, 科学家就开始了固定化酶的研究工作。1969 年日本一家制药公司第1 次将固定化的酰化氨基酸水解酶用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸, 开辟了固定化酶工业化应用的新纪元。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专

一、条件温和的催化功能。通常酶是游离的,而经过固定化以后,酶被束缚在一定区域内,因而这样的酶被称为固定化酶

[ 3, 4 ]

[2][1]

。与游离酶相比, 固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时, 又克服了游离酶的不足, 呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。固定化酶的制备

酶的固定化(enzyme immob ilization)是指采用有机或无机固体材料作为载体(carrier or support),将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中, 使其仍具有催化活性, 并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。

2.1 传统的酶固定化方法

传统的酶固定化方法大致可分为4 类: 吸附法、交联法、包埋法、共价结合法。吸附法是最早出现的酶固定化方法, 包括物理吸附和离子交换吸附。该法条件温和, 酶的构象变化较小或基本不变, 因此对酶的催化活性影响小, 但酶和载体之间结合力弱, 在不适pH、高盐浓度、高温等条件下, 酶易从载体脱落并污染催化反应产物等。交联法是利用双功能或多功能交联试剂, 在酶分子和交联试剂之间形成共价键, 采用不同的交联条件和在交联体系中添加不同的材料, 可以产生物理性质各异的固定化酶。交联法一般作为其它固定化方法的辅助手段。包埋法的基本原理是载体与酶溶液混合后, 借助引发剂进行聚合反应, 通过物理作用将酶限定在载体的网格中, 从而实现酶固定化的方法。该法不涉及酶的构象及酶分子的化学变化, 反应条件温和, 因而酶活力回收率较高。包埋法固定化酶易漏失, 常存在扩散限制等问题, 催化反应受传质阻力的影响, 不宜催化大分子底物的反应。载体偶联法是指酶分子的非必须基团与载体表面的活性功能基团通过形成化学共价健实现不可逆结合的酶固定方法, 又称共价结合法。载体偶联法所得的固定化酶与载体连接牢固, 有良好的稳定性及重复使用性,成为目前研究最为活跃的一类酶固定化方法。但该法较其它固定方法反应剧烈, 固定化酶活性损失更加严重。2.2 传统固定化技术的改进

保持各种传统固定化方法的优点并改进其不足一直是固定化酶方面研究的重要内容。改善酶固定化效果的途径有: 改善表面积以及孔径等物理结构,如采用分子筛或纳米纤维微孔膜;改善化学交联的反应及方式, 如辐照, 引发剂引发等;改善结合的方向选择性, 如采用定向固定化的方法;其他手段, 如利用长臂使酶远离载体表面, 使载体-酶体系的溶解度随温度、pH 值等条件的改变而改变, 以便于产物的分离及酶的回收。针对不同的酶有不[5]同的策略, 对于某些酶可能取向很重要, 而对于其他酶可能载体造成的环境重要一些, 因此, 每种酶固定的最佳条件目前还是特异的, 没有统一的理论, 其原因可能是相互间的影响因素太多, 而酶又多由具有复杂组成和空间构型的蛋白质构成, 不存在明显的因果联系。今后可望建立起适用的模型, 使用计算机得到最优的固定策略。2.3 新型酶固定化方法

开发新型酶固定化方法的原则是: 实现在较为温和的条件下进行酶的固定化, 尽量减少或避免酶活力的损失。通过辐射、光、等离子体、电子等新方法均可制备高活性固定化酶。Mohy 等[ 6] 以137 Cs 为辐射源,通过C2射线引发将甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龙膜表面, 经进一步活化, 用于青霉素酰化酶的固定。光偶联法是以光敏性单体聚合物包埋固定化酶或带光敏性基团的载体共价固定化酶, 由于条件温和, 可获得酶活力较高的固定化酶。Li等 利用含芳香叠氮基的光活性酯, 在远紫外光辐照下, 叠氮基光解生成氮烯与PES 膜表面的C-H 键间发生插入反应形成仲胺, 将脲酶共价键合到PES 膜的表面。等离子体是高度激发的原子、分子、离子以及自由基的聚集体, 大量的等离子体常在室温下存在。载体材料表面可以由等离子体进行有用修饰

[ 8, 9]

[ 7]

, 从而引入活性基团。Puleo 等将钛合金T i26Al24V 表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基, 然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面, 或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理, 再用含碳硝化甘油接枝, 进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定, 实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。固定化酶在现代工业中的应用

3.1 酶蛋白工程在工业酶中的应用

目前酶蛋白质工程主要集中在工业用酶的改造, 因为工业用酶有较好的酶学和晶体学研究基础, 酶的发酵技术(包括诱变技术和筛选方法)也比较成熟, 而且其微生物的遗传工程发展较好, 其次工业酶无须进行医学鉴定, 能很快地投入使用.如用作洗衣粉添加酶的枯草杆菌蛋白酶, 是一种天然的丝氨酸蛋白酶, 它能够分解蛋白质, 使衣服上的血迹和汗渍等很容易洗掉.但这种酶一般比较脆弱, 在漂白剂的作用下容易被破坏而失去活性, 原因是222位的甲硫氨酸容易被氧化成砜或亚砜.现在利用蛋白质工程技术, 用丝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 的过氧化氢溶液中停留1小时而活性丝毫未损, 这样便可与漂白剂混合使用.可以预见生物工程技术的发展和酶固定化技术可以相互补充, 共同发展对酶在工业领域的应用必将起到更大的推动作用。3.2 固定化酶在食品工业中的应用

酶固定化在食品工业中的应用是早期发展起来的一个传统领域.其中最有名的, 也是规模最大的过程, 就是采用固定化葡萄糖异构酶, 从葡萄糖生产高果糖浆.其它还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过转酶反应生产可可油替代品、采用固定化耐热蛋白酶制造甜味剂2天冬甜精, 以及应用固定化L2天冬酶从富马酸铵生产天冬氨酸等[ 7]。1973 年,日本用聚丙烯酸酰胺为载体,用包埋法制成固定化天冬氨酸酶,用于工业化生产。固定化乳糖酶和固定化天门冬氨酸-β-脱羧酶分别于1977 年和1982 年用于工业化生产。

3.2.1 固定化酶在乳制品生产中的应用

牛奶中含有一定量的乳糖,有些人体内缺乏乳糖酶,在饮用牛奶后常出现腹泻、腹胀等症状;另外,由于乳糖难溶于水,常在炼乳、冰淇淋中呈沙样结晶析出,影响风味。乳糖酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖,如将牛奶用乳糖酶处理则可解决上述问题。Fernandes等[ 6 ]研究用琼脂糖作载体,固定来源于南极的冷适应菌Pseudoalterom onas sp的β-半乳糖苷酶,并应用于牛奶中乳糖的降解,生产低乳糖牛奶;Caterina等[ 7 ]运用固定化技术,研究牛奶中碱性磷酸酶的耐热性;Mona等[ 8 ]研究用离子吸附法固定来源于B acillus licheniform is 5A1的牛奶凝结酶,并用于干酪生产。

3.2.2 固定化酶在啤酒生产中应用

在啤酒生产中,需添加外源性的淀粉酶来补充天然酶的不足。此外,长期放置的啤酒会由于多肽和多酚物质发生聚合反应而变得混浊,为防止出现混浊,目前主要采用添加蛋白酶来水解啤酒中的蛋白质和多肽。温燕梅等以化学共沉淀法制得的磁性聚乙二醇胶体粒子为载体,固定胰蛋白酶,该磁性酶对啤酒澄清、防止冷浑浊有明显效果;Stepanova等研究用DEAE-纤维素固定β-葡萄糖苷酶和多聚半乳糖醛酸酶,用于樱桃、李子的果酒生产。3.2.3 固定化酶在茶饮料生产中的应用

将固定化酶法应用于茶饮料生产中,可去除异味,提高适口性,提高营养价值。李平等

[ 9 ]

研究从黑曲霉(Aspergillus niger)发酵液中提取β-葡萄糖苷酶酶液,用丝素蛋白将其固定,此固定化酶可应用于茶汁的风味改良;苏二正

[10 ]

等以海藻酸钠为载体,采用交联-包埋-交联的方法共固定化了单宁酶和β-葡萄糖苷酶,可应用于茶饮料的除浑和增香处理。3.3 固定化酶在化工领域中的应用。

水解蛋白酶固定化后可用于肽及有机化合物的酶促合成,如硅藻土固定化木瓜蛋白酶可在乙酸乙酯介质中催化合成LeuPhe-LeuLL231 [ 3 ] 彭志英1 食品酶学导论[M ] 1 北京: 中国轻工业出版社, 20021 [ 4 ] 罗贵民,曹淑桂,张今1酶工程[M ] 1北京:化学工业出版社, 2002 [ 5 ] 杨昌英, 潘家荣, 钟珩等.醋酸纤维素固定化脂肪酶催化猪油合成单甘酯[ 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 ]吴国琪,凌达仁,王忱,等.固定化谷氨酸脱羧酶性能的研究[J ].离子交换与吸 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测定血糖[J ].生物工程学报, 1998 , 14(3): 336.[ 10 ] 徐晖,王燕,魏密苏.环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用[J ].沧州师范专科学校学报,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.壳聚糖固定化葡萄糖苷酶的研究[ J ].食品与发酵工业, 2001, 27(4): 20 24.[ 13 ] 陈雄.固定化糖化酶的研究[ J ].中国酿造, 2001,(2):19 20.[ 14 ] 唐芳琼, 孟宪伟, 陈东, 冉均国, 苟立, 郑昌琼.纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器[ J ] , 中国科学B 辑, 2000,30(2): 119 124.[ 15 ] 马秀玲,陈盛,黄丽梅,等.磁性固定化酶处理含酚废水的研究[J ].广州化学，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：二十七协同配合充分发挥酶的作用

二十七协同配合充分发挥酶的作用

本节就以前讲过的有关消化吸收的问题，作如下归纳整理。

我们吃食物，是要摄取营养，但是将吃的食物原样就能被吸收的是极少的。几乎是不经过消化分解就不能被吸收的。

吸收营养主要是在肠部进行的。从肠管所能吸收的营养的分子数十万单位，所以不将这些象锁链一样连接起来的高分子量的食物链切断成为分散的状态是绝不能吸收的（将分子量变低）。而将其链切断使之分散开的，便是消化酶的任务了。

例如，是蛋白质时，则须将它分解到分子量低的氨基酸才能被吸收。执行这个任务的是称为蛋白分解酶的加水分解酶。胃液中有种胃蛋白酶（胃朊酶）此外有称为凝乳酶的，它对奶中水溶性蛋白的酪蛋白进行反应分解成氨基酸。肠液中的胰蛋白酶也是这样的作用。由这些蛋白分解酶，将蛋白营养全部分解成氨基酸，这样才能被吸收，经淋巴管送到肝脏。米饭和面包等的淀粉质（碳水化合物）是被分解到葡萄糖。这个作用是由淀粉酶和麦芽糖分解酶进行的。将米饭细嚼时感到有点甜意就是这个缘故。但是，对于砂糖，在唾液和胃液中都没有分解它的酶。只有移动到肠中时，肠液中的蔗糖酶或者称为转化酶的由它们将砂糖分解成葡萄糖和果糖，才开始被吸收。馒头吃多了不好消化就是因为相应的酶不足了。

关于脂肪，否认植物性的，还是动物性的，是由称为脂肪分解酶的，将其分解到脂肪酸和甘油而被吸收。

对这些食物起消化作用的酶，总称之为加水分解酶。但消化器官的消化作用，除酶以外，还有起消化作用的其它物质。例如，胃中的盐酸（胃酸）便是。这盐酸的强力分解能力主要发挥于淀粉的糖化作用上。这是将强酸的稀释淡化溶液加到淀粉上，使之加水分解，这和制作葡萄糖的方法是非常相似的。还有肠液中的苏打和由胃液而酸化了的食物中和了，具有提高肠道消化酶的能力的作用。

此外，如前所述，大肠中还生息着肠内细菌，其中也有帮助消化的。这些微生物分泌出来的酶，能对尚未消化而已经被送到大肠中的食物，分解成葡萄糖和氨基酸，用以帮助吸收。象这样，综合起来最终是将食物的大部分都能做为营养，没什么浪费的被吸收了，并利用它做为新细胞的营养。

第四篇：酶在代谢中的作用教学设计

《酶在代谢中的作用》教学设计

2014.11.23

一、教学目标

¤知识与技能：说出酶的概念，明确酶的化学本质；理解酶的特性和影响

酶活性的因素；阐明实验设计的原则。

¤过程与方法：探究影响酶活性因素的过程中，初步训练学生的逻辑思维

能力，分析实验现象能力及设计实验的能力。

¤情感态度与价值观：在设计实验过程中，培养质疑、求实、创新、合作的精神，感受生物体的和谐之美。

二、教学重点

1、酶的特性——高效性、专一性

2、影响酶活性的因素——温度、PH值等因素

三、教学难点

1、设计实验探究酶的高效性和单一性。

2、理解酶在新陈代谢中的作用

四．教学方法

多媒体演示法、小组合作讨论法

五．教学过程

课前组织学生预习课本，完成预习学案。

（一）创设情境，导入新课

多媒体出示生物酶牙膏、多酶片、雕牌加酶洗衣粉、溶菌酶含片4幅图片，教师简单介绍四种物品的用途，提出问题：这四种物品都有什么共同特点？ 学生：都含有酶

师：观察得很仔细，酶在我们生活中应用很广泛，酶为我们生活增添了不少色彩。

（二）小组合作，探究新知

1、介绍新陈代谢和酶的概念

过渡：不仅在生活中，酶在代谢中也起着非常重要的作用。我们第一节课讲过，生物有两大基本特征——新陈代谢和生长繁殖，那你可以解释一下什么是新陈代谢吗？ 生：新陈代谢是活细胞全部有序的化学反应的总称。其中大部分反应是在酶的催化反应下进行的。

师：定位很准确！我们的新陈代谢也离不开酶，那什么是酶呢？

生：酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子。其中绝大多数的酶是蛋白质。

师：你预习的很充分！绝大多数是蛋白质，有少数的酶是RNA。例如一些核酶，本质是RNA，这是酶的化学本质，从这句话你还获得了哪些信息？ 生：酶是由活细胞产生的，具有催化作用。多媒体出示酶的来源、作用、化学本质

指名学生回答，加深学生的印象，落实酶的概念，教师给予学生积极地评价。

2、联系旧知识，探究酶的特性——高效性和专一性

师：酶的功能是起催化作用，那以前化学上有学过具有催化功能的物质吗？ 生：用双氧水制取氧气的时候，MnO2是催化剂 教师板书 2 H2O2→2 H2O + O2 ↑

师：初中化学知识学的很扎实。那酶和无机催化剂有什么相同点？ 生：都能提高反应速度，缩短反应的时间

生：本身不发生化学性质的改变，不改变反应的平衡。

师：那你想过没有，为什么能缩短反应时间，本身的化学性质却不发生改变？ 师：它能起催化作用，主要是降低反应的活化能。那什么是活化能呢？ 多媒体出示图片，教师讲述。

师：活化能是物质发生反应前要达到一种活泼的状态吸收的能量。师：那这是相同点，酶和无机催化剂相比有什么不同点呢？ 我们通过一个实验来探究这个问题。

多媒体展示比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率。

师：参照课本P59探究活动，小组讨论这个实验用什么材料、以及怎样完成这个实验，限时5分钟。

小组讨论，教师巡视并进行指导。讨论结束，小组汇报讨论的结果。

生：实验用的材料是新鲜的肝脏研磨液，体积分数为3.5%的过氧化氢溶液，质量分数为3.5%的Fecl3溶液。

师：底物是过氧化氢溶液，那为什么是新鲜的肝脏研磨液呢？ 生：可能新鲜的肝脏里面含有较多的过氧化氢酶。

师：你想的很合理。过氧化氢酶在体外时间长了就很容易失活，多以要用新鲜的肝脏研磨液。材料我们都清楚了，你打算怎样做这个实验呢？ 生：取两支试管，标上A、B，分成两组

师：分成两组体现了生物实验设计的那个原则？ 生：对照原则

师：想法很严谨，继续说下去。

生：向A、B试管中分别加入2ml的过氧化氢溶液，向A试管中滴加2滴新鲜的肝脏研磨液，向B试管中滴加2滴Fecl3溶液，振荡摇匀。师：这里面变化的量是什么？

生：所添加的具有催化性质的物质。

师：那其他的量都不变，这体现了生物实验设计的哪个原则？ 生：单一变量原则。

师：那处理结束了，你可以预测一下A、B试管中可能出现的现象吗？

生：A、B都会有气泡冒出，不过我觉得A应该冒的比较快，B冒的比较慢。师：冒出的气体是氧气，该如何检验？

生：用点燃但无火焰的卫生香来检验这种气体。可以看到A的火焰大，B的火焰小。

师：很好，那可以得出什么结论？ 生：酶具有高效性

师：你们小组思路很清晰，分析合理到位，实验设计很严谨。下面我们把这个实验直观呈现一下。

教师播放过实验的动画，实验最后教师点拨实验注意的事项：要用干净的试管、肝脏要新鲜、不要用同一个胶头滴管、卫生香不可插入气泡中。

师：从这个实验，我们可以看出酶具有高效性。我们口腔里有唾液淀粉酶，也具有高效性，那为什么塞进牙缝的肉丝两天还没有被消化？ 生：肉丝的成分是蛋白质，唾液淀粉酶主要是对淀粉其作用。

师：你分析得很到位，按你所说，我们推测酶还具有专一性。那我们设计实验来验证一下，变化的量是什么？

生：底物相同的话，酶的种类不同；酶的种类相同的话，那底物不同，有两种设计。

教师展示实验原理、实验材料及工具。

师：大家看一下实验原理，思考该如何设计，先把思路想清楚。指名学生说出实验设计的思路。生：取两只试管，标号为A、B 师：这体现了什么原则？

生：对照原则。然后向A、B试管中加入2ml的可溶性淀粉溶液和蔗糖溶液，然后加入1ml新鲜的唾液，震荡摇匀。在同一温度下放置一段时间。师：能解释一下这一步的操作意图吗？ 生：淀粉酶发挥作用需要有一段时间。

师：如果淀粉酶发挥了作用，会出现什么结果？ 生：那物质就会被分解为还原性的糖。

师：那这个实验就变成了还原性糖的检验实验。

生：处理完之后，向两只试管中低价3-4滴班氏试剂。振荡摇匀，然后放在大烧杯中水浴加热。

师：操作很规范。那你可以预测一下实验现象吗？

生：如果A试管出现砖红色的沉淀，B没有，那说明没具有专一性。如果A、B都没有，或者A、B都有，那说明酶不具有专一性。

师：分析的很全面。我们看一下酶促反应的示意图，一个是催化合成反应，另一个是对话的分解反应。从图中我们可以形象的看出酶上面的接触位点恰好能跟底物无权重合，就像是一把钥匙开一把锁一样。这样的结构决定了酶的专一性这一功能特性。

3、探究影响酶活性的因素

师：到这里我们了解了酶和无机催化剂的不同点，酶具有专一性和高效性，那么这两个特性的发挥是不是在任何条件下都可以呢？当你感冒发烧的时候不想吃东西，看来体内酶的活性受到了影响，那么是哪个因素影响的？ 生：温度。

师：那要探究温度对酶活性的影响，变量是什么？ 生：温度

师：也就是说在实验条件控制的时候，只有温度这个因素是变化的，其他因素都得相同。遵照对照的原则，你可以做两组，也可以做很多组的对照。这个实验中添加物质的顺序是加酶，加底物，然后再放到设置的温度下，可以吗？ 生：不可以，这样在没有到设置控制条件反应就已经发生了，实验结果就会受到影响。

师：那正确的顺序应该是？

生：加酶放到设置温度的，然后加底物 师：很好，设计很合理。多媒体展示数据

师：这是一些列温度处理淀粉酶分解淀粉的数据，还原性糖的含量代表了酶的活性。在学案上画一下这个曲线，先描出关键点，然后再用平滑的曲线连起来。指名学生到黑板上作图。作图完成后，请学生评价一下，教师根据情况作出积极的评价。

师：从这个图像我们可以看出，温度对酶的活性有没有影响？ 生：有影响

师：图中有个最高点，我们把此时的温度称为最适温度，在这个温度下酶的活性最高。在此温度之前，随温度上升，酶的活性升高，这说明了低温抑制了酶的活性，在最高点之后为什么不升高了呢？ 生：温度过高使酶失活、师：很好。如果我们把温度降到最适的温度，活性能不能恢复？ 生：不能，高温破坏了酶的空间结构。

师：看来这个过程是不可逆的。下面看一则资料，是加酶洗衣粉的用法说明，你从中悟到了什么？ 学生阅读材料。

生：酶起催化作用需要适宜的温度。

师：以后要把这一点应用到生活中。那温度是不是影响酶的唯一因素呢？口腔中的唾液淀粉酶进入胃后不再发生作用，温度差不多的，那是什么因为影响了其作用的发挥呢？

多媒体展示 唾液的最适PH为6.2-7.4 胃液的最适PH为0.9-1.5 生：PH值会影响酶的活性

师：实验设计的思路跟哪一个一样？

生：很好，我们通过视频来看这个过程。变量是PH值 动画演示PH值影响的实验过程。学生得出结论PH值影响的活性 PPT展示PH值与反应速率的图像

师：酶的活性最高的PH值称为最适PH值，过高过低都会使酶失活，而且是不可逆转的。

教师总结酶和无机催化剂相比有高效性和专一性，但必须要有适宜的温度和PH值。

（三）课堂小结

1、酶的定义

2、酶的特性

3、影响酶活性的因素

4、实验设计的原则

（四）拓展提升，德育渗透

1、加酶洗衣粉

教师强调加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉在环保上的重要意义。2.凝乳酶

3、在酿酒工业中的应用

从中学生可以得出结论：酶具有专一性

4、酶在环保中的应用

图片展示海上原油泄漏、垃圾成堆、校园中满满的垃圾桶

师：有一种从动植物体内中提取的脂肪酶通过发酵可以解决这些问题，在绿色环保方面上，酶发挥着重要的作用。我们可以通过科技使如今的环境变得越来好。与其污染后治理不如我们从根源上杜绝污染问题，从我们的身边小事做起。

（五）习题精练

1．在“比较过氧化氢酶和Fｅ3＋的催化效率”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似，都不剧烈，可能的原因是：（）A．过氧化氢溶液配置时间过长 B．肝脏不新鲜 C．试管不洁净 D．A、B都有可能

2．市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的碱性蛋白酶，它的催化活性很强，衣物的汗渍、血渍及人体排放的蛋白质、油渍遇到它，皆能水解而除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是：（）

①棉织品 ②毛织品 ③腈纶织品 ④蚕丝织品⑤涤纶织品 A．①②③ B．②④ C．③④⑤ D．③⑤

3．下列有关酶的叙述中，正确的是：

（）①具有分泌功能的细胞产生的

②有的从食物中获得，有的由体内物质转化而来 ③几乎所有活细胞都能产生酶 ④绝大多数酶是蛋白质

⑤有的酶是蛋白质，有的酶是固醇 ⑥酶在代谢中有多种功能

⑦在新陈代谢和生殖发育中起调节作用 ⑧酶只起催化作用

A．①②⑤ B。②③⑦ C。③④⑧ D。④⑤⑥

4．将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量的水混合装入一容器中，调整pH至2.0，保持在37℃的水浴锅内，过一段时间后，容器内剩余的物质是（）

A淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B.唾液淀粉酶、麦芽糖、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：高三生物教学设计之酶的作用

高三生物教学设计之酶的作用

以下是查字典大学网小编精心为大家分享的?高三生物教学设计之酶的作用，让我们一起学习，一起进步吧!。降低化学反应活化能的酶——酶的作用

一、版本：人教版 高中生物必修1

二、设计内容：第5章 细胞的能量供应和利用 第1节降低化学反应活化能的酶(第1课时——酶的作用)

三、设计理念

在实施新课程中，需要构建与新课程理念相适应的教学策略。根据新课程理念，高中生物重在培养学生的科学思维、科学方法、科学精神等生物科学素养。使学生由以前的“学会”到“想学”再到“会学”，“引导──探究” 发现式教学法就是在这种理念下应运而生的，该教学法以问题解决为中心的学习方式。本节课以“引导──探究”科学发现的过程来学习科学研究的方法为设计理念。符合《基础教育课程改革纲要(试行)》的要求：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、合作学习、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。该理念的运用有利于学生科学素养、协作精神的培养，有利于培养学生的创新精神和实践能力，有利于学生主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观。它不仅重视知识的获取，而且更加重视学生获取知识的过程及方法，更加突出地培养学生的学习能力。在问题的推动下、在教师的引导下，学生学得主动，学得积极，真正体现了“教为主导，学为主体”的思想。

四、教材分析 1.地位和作用

“降低化学反应活化能的酶” 第1课时——酶的作用，主要探讨酶在细胞代谢中的作用。该内容以第4章第3节物质的跨膜运输方式中的主动运输需要消耗能量以及初中生物学“消化”为基础。学习本节利于“细胞代谢的学习”，利于选修模块中有关酶的应用、微生物发酵、蛋白质提取和分离等知识的学习。2.教学目标

(1)知识目标：说明酶在代谢中的作用(ⅰ)。

(2)技能目标：进行有关的实验和探索，按所设计的实验方案和步骤，正确完成相关的实验操作。学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验(ⅱ)。(3)情感目标：①评价自己的实验结果，②参与交流，听取别人的正确意见，维护或修改自己的方案和意见。3.过程与方法

通过“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验，感悟酶作为催化剂特点，及控制变量的方法。利用教材上形象、直观的图解和文字说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。

4.确定教学重、难点及解决方法 教学重点：酶的作用。

[解决方法]利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引入酶的学习。通过实验、资料分析得出酶的作用。自然界中的生命现象都与酶的活动有关，活细胞内全部的生物化学反应都是在酶的催化下完成的。在人体内，大约每分钟要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应之所以能在常温、常压下进行，完全是因为酶的作用，酶是一种什么样的物质?在化学反应中是怎样起作用的?显然应是本节课内容的重点。教学难点：①酶降低化学反应活化能的原理。②控制变量的科学方法。

[解决方法] ①利用教材上形象，直观的图解和文字说明，让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能。②通过比较过氧化氢在不同条件下的分解实验，感悟酶作为催化剂特点，及控制变量的方法。活化能这个名词在高中生物教材体系中是第一次出现，无论是学生还是教师对这个名词都很陌生。化学反应之所以能进行，就是达到反应所需的活化能。在酶的作用下，原来不能进行反应的物质发生了反应，是增加了反应物的自由能，还是降低了反应所需的活化能?通过实验和类比，必需要让学生理解。在过去几年的高考中，虽然出现了实验设计，但在教材中没有关于控制变量的内容，在本节教材介绍了控制变量的系列名词，但对刚刚接触高中生物实验的学生而言，不能说不是一个难点。

五、设计思路

从物质跨膜运输方式──主动运输需要能量入手，引出第5章细胞的能量供应和利用。再从教材提供的问题探讨──斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境，是有趣的，并能和学生已有经验──对消化酶的了解结合起来。利用学生对无机催化剂的知识基础切入，引导学生进入新课学习。既然学生们知道无机催化剂的作用，就让学生通过比较实验来认识酶的催化作用以及与无机催化剂的差别。教师在安排学生做实验时要注意学生对实验的理解，落实好本节课的目标。本节课的实验需要设置实验组和对照组，建议教师利用直观的手段(绘图或电子幻灯等)将实验的装置特别是实验组和对照组的装置分别向学生展示，以增加学生实验操作和讨论的效率，或者采取分组实验进行实验讨论(此法效果很好)。在学生获得感性知识的基础上要求学生体会什么是自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验，再通过对实验中自变量改变训练学生在实验设计中如何控制变量。显然，这种编排有助于引导学生学会确认和控制变量，有助于培养学生的科学探究能力。

学生通过亲身感知酶的作用，顺理成章引入酶在化学反应中能够降低化学反应的活化能知识点。教材利用卡通式插图、图解和文字叙述，指出酶能够显著降低化学反应所需的活化能。通过形象、直观的图解和文字说明以及绘制“没有催化剂、无机催化剂、酶的催化效率曲线”的比较，进一步让学生明确催化剂可降低化学反应的活化能(酶催化作用更加显著)，利于学生理性认识。

六、教学用具：ppt幻灯片、实验材料、器材

七、课前准备：分组实验(“比较过氧化氢在不同条件下的分解”)材料用具的准备;ppt课件制作。

八、教学过程： 教学步骤 教师活动 学生活动 设计意图(一)引入

复习：物质跨膜运输中的主动运输需要的条件?(细胞的主动运输需要能量。细胞内有机物的合成需要能量。肌细胞的收缩需要能量……细胞作为一个基本的生命系统，只有不断输入能量，才能维持生命活动的有序性)。(太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量输入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应)。“几乎”一词留有余地，不绝对，应引起学生的注意。问题1：鸟类的消化系统的组成?消化分为几类及其主要场所在哪里? 问题探讨—ppt展示意大利科学家斯帕兰札尼的实验。提出问题：

问题2：这个实验要解决什么问题? 问题3：是什么物质使肉块消失了? 问题4：与外界的化学反应相比，生物体内的化学反应有什么特点?(条件温和、效率高);问题5:在学习化学知识中，我们为了让一些化学反应更容易地进行，会使用催化剂，那无机物催化剂和生物体内的催化剂在反应条件上，效率上有什么区别呢? 在化学课上，我们知道，有些化学反应容易进行，有些化学反应需要添加某种物质之后并且可能需要在特定的环境中才能进行。这种能够促进化学反应进行的物质，叫催化剂。细胞中的化学反应比起同学们在化学课上所学的反应要复杂得多，而且有些反应在细胞外，单纯用无机化学的手段是无法进行的，而在细胞内却可以快速地顺利地进行。这是为什么呢?(教师注意引导分析，答对的要肯定、鼓励、赞扬;答错的也要保护学生的积极性。)对于生物体来说要进行的生理活动非常之多，构成生物体的每一个细胞物质需要不断的合成和分解，不断地处于自我更新的状态，这种自我更新完全依赖于细胞内的发生的生物化学反应，每一个化学反应都伴随能量变化。阅读、识图

思考讨论。理解细胞是一个生命系统，内部有分工合作的各种结构，这些结构是有序的，而这些结构的成分需要不断地更新，这就需要不断地从外界输入能量，否则，细胞内部分工合作的有序结构将被破坏，最终导致细胞死亡。回忆初中知识，阅读问题，探讨内容，进行相关的讨论 思考教师提出的问题。学生回答，学生评价。讨论、归纳、总结

引导学生阅读、识图。注意把握对加点词的理解和解释。“生命活动的有序性”是一个深奥的道理，在这里不必做详尽的解释，否则将限入泥潭。只需简要说明即可。目的是利用学生已有的知识去解答“问题探讨”。以此激发学生强烈的求知欲。

思维热身。引导学生分析说明。

通过学生已有的经验(化学知识)引导学生构建新的知识。让学生通过实例进行“细胞代谢”概念建构(二)细胞代谢

细胞内的环境是一个常温常压下的状态，在这种环境下化学反应却能高效有序地发生，即细胞代谢。而细胞代谢应该有适合的生物催化剂——酶。引导学生产生疑问：酶在细胞代谢中起了什么作用?究竟是怎样起作用的呢?(三)酶在细胞代谢中的作用─“比较过氧化氢在不同条件下的分解”

通过细胞代谢中产生的有害物质过氧化氢在不同条件下的分解实验来解决这些问题。

方案：指导学生阅读，设计实验观察表格，分组完成实验。讨论问题：

问题1：2号管发生了什么现象，说明了什么? 问题2： 3、4号管中，fecl3和过氧化氢酶起了什么作用。(说明催化剂并没有并没有提高分子的能量，而是把发生反应所需要的活化能降低了)问题3： 3、4号管中，哪个反应速度快?说明什么问题?(说明酶具有高效性)问题4：这个实验的结论? 通过实验你还能提出什么问题? 学生可能提出以下的问题： ①该实验的原理是什么? ②这个实验为什么要选用新鲜的肝脏? ③为什么要将肝脏制成研磨液? ④滴入肝脏研磨液和氯化铁溶液时，可否共用一个吸管?为什么? ⑤实验的关键是什么?判断依据是什么? 阅读相关的课文内容，设计表格;学生进行分组实验。

师生共同分析总结：表格的设计;记录实验结果。

展开讨论，并回答问题。完成探究活动，并进行交流和表达.讨论

采取同伴互助：一学生提出问题，由其他学生解答。培养学生阅读、理解能力及对知识转化能力。培养小组协作精神、交流与合作能力。培养学生发现问题、解决问题的能力。控制变量 自变量 因变量 无关 变量 对照组 实验组

2号：90℃水浴加热 3号：加入3.5% fecl32滴 4号：加入20%肝脏研磨液2滴

h2o2分解速度用产生气泡的数目多少表示

加入试剂的量;实验室的温度;fecl3和肝脏研磨液的新鲜程度。1号试管 2、3、4号试管

控制变量：讲解教材p79相关内容，让学生了解实验设计的原则。

讨论：指出“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中自变量、因变量、无关变量、对照组、实验组。

问题1: 自变量中fecl3如果改成滴加8滴则实验结果如何?是否违背对照实验设计原则? 问题2: 自变量,无关变量能否发生转变? 小组合作讨论 小组合作讨论

知识难点采取小组合作学习方式,利于难点突破.对学生进行求异思维训练.活化能 归纳小结

引导：试管2产生气泡较多是因为加热所致，加热使h2o2分子得到了能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。我们把这种转变所需要的能量称为活化能。ppt展示:h2o2分子由常态形成活跃状态.思考分析：

问题1.汽油在常温下会不会自发地起火?为什么?(在高温下,少数汽油分子获得了一定的能量而被活化,才能发生氧化反应.)问题2.为什么铁和过氧化氢酶能提高过氧化氢的分解反应的速率呢? ppt展示教科书图5-1.问题1:在20℃测得的过氧化氢分解的活化能,从图中你能得出什么结论? 条? 件

没在催化剂催化 用胶状铂催化 用过氧化氢酶催化 活化能/kj·mol-1 75 54 29 问题2:请将教科书图5-2在坐标中绘制出来.问题3:请在同一个坐标中绘制”无催化剂、无机催化剂、有酶催化三种条件下分解等质量h2o2曲线图”。阅读教材，结合实验，加深对活化能这一概念的理解。讨论 学生归纳

难点通过动画形象的多媒体演示让学生在愉快中理解概念.注重与现实生活的联系。培养学生图形转换能力.培养学生比较、归纳能力.构建系统知识 练习反馈

(教师按照ppt上试题难度排成第一关、第二关、第三关、第四关、第五关，让学生自由闯关)。培养学生应用知识解决问题能力。

通过小编为大家分享的高三生物教学设计之酶的作用?，希望对大家有所帮助。