1、第四節 酶工程簡介 教學設計天津市第四中學 楊貴祝    教學目標    1知識方面    （1）酶工程的概念以及酶制劑的生產和應用的基礎知識（知道）。    （2）使學生了解酶工程發展的概況。    （3）一些酶工程與基因工程，細胞工程和發酵工程之間具有相互交叉滲透的關系（知道）。    2態度觀念方面    （1）通過酶制劑在人們社會

2、生活中的應用的學習，激發學生學習興趣，培養學生理論聯系實際的科學態度。    （2）通過了解生物工程在世界經濟中的重要地位及未來發展前景，增強學生科技是第一生產力的認識。    3能力方面    通過收集有關酶制劑在社會生活中的應用情況的資料、信息，培養學生獲取信息的能力。    重點、難點分析    1重點：    （1）通過學習使學生了解酶制劑生產中，酶的產生、提取和分離純

3、化，加工等生產過程及其簡單原理是本節教學的重點之一。    （2）通過討論引導學生了解酶工程與基因工程、細胞工程、發酵工程之間，具有相互交叉滲透的關系也是本節的教學重點內容。    2難點：    （1）酶制劑生產中諸如酶的提取、固定化等原理，由于涉及到很多其他學科的知識，學生較難理解。因此，生產酶制劑的原理是本節的教學難點。    （2）酶制劑的應用中諸如尿糖試紙、酶傳感器等的原理比較抽象，學生也很難理解，因此，酶制劑的應用及其原理也

4、是教學難點。    教學模式     啟發講解與學生討論相結合。    教學手段    酶制劑的標本，投影片等。    課時安排  一課時。    設計思路    1前期知識準備：    （1）酶的概念及特性。    （2）酶的種類：胞內酶、胞外酶、組成酶、誘

5、導酶。    2通過對酶在生活中應用實例的討論使學生了解酶工程的概念。    3通過教師啟發講解使學生了解酶制劑的生產、提取和分離純化以及固定化酶的相關知識。    4通過事例分析總結出社會生活中酶制劑的用途。    5通過討論使學生了解生物工程各分支領域之間的關系。    6. 通過對生物工程未來的暢想使學生加深科學技術是第一生產力的認識。    重點提示 

6、;   1有關酶工程的資料學生接觸的不是很多，可以讓學生通過網絡下載一些有關酶生產、運用方面的資料，經篩選后印發給大家。以便學生閱讀和討論；也可指導學生查閱諸如現代生物技術及其產業化等書籍，以了解生物工程的最新發展。    2有關酶的生產、提取和分離、純化及固定化酶，涉及的專業知識比較多。教師課上沒有必要講得大多、太深，但可以把一些資料提前印發給學生，以供有興趣的學生參考。    3對于生物工程各分支領域之間的關系，教師可通過對具體事例的討論、分析讓學生從中體會。第四節 酶工程簡介 教學過程天津市第四中學

7、 楊貴祝    一、設疑，引入課題    在我國，每年死于冠心病者約60萬人，死于腦梗塞、腦溢血者約120萬人，約有80的病例是由于阻止血液流向大腦的凝血塊引起而導致突發性死亡的。最近，天津市輕工學院研究人員從一種根霉中分離出了一種溶血栓的物質“血栓溶解酶”，對血栓溶解活力很高，而對血細胞無分解作用，即有很強的專一性，用于治療因血栓而引起的疾病起到了很好的實驗效果。    那人們怎樣把生物體內的酶提取出來，并應用到社會生活中去呢？這就是我們今天要討論的“酶工程”所要達到的目的。什么是酶

8、工程呢？    教師活動：展示酶工程產品的標本，并做適當介紹（加酶洗衣粉、溶菌酶針劑等）。    加酶洗衣粉，由于把從生物體內提取的蛋白酶、脂肪酶等多種酶加工成了固體酶制劑加入到了洗衣粉中，從而使洗衣粉能更有效地清除衣物上的污漬；溶菌酶制劑，由于加入了從生物體內提取、加工而成的液體溶菌酶制劑，所以對多種細菌有很強的抑制作用，因此，溶菌酶制劑常用于抗菌、消炎。這些都是酶工程的產品。    由此我們不難看出所謂酶工程就是將酶所具有的生物催化功能，借助工程手段應用于社會生活的一門科

9、學技術。    二、進行新課    我們剛才看到了酶工程的產品酶制劑有固態的也有液態的，那這些酶制劑是怎樣產生的呢？    （一）酶制劑的生產。    我們知道，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，它廣泛存在于動植物和微生物的體內。如豬的胰臟中有蛋白酶，大麥麥芽中有淀粉酶，人們是怎樣獲取這些酶的呢？    通過啟發引導和討論得出如下結論：    1可以采用一定的技術直接從動植物或微生物的組織、細胞中將酶提

10、取出來。    例如：在屠宰廠，可以從家畜胰臟中提取出胰酶；在水果加工廠，可以從菠蘿皮中提取出菠蘿蛋白酶。    2可以通過微生物發酵獲得所需要的酶。如果是胞外酶，可以從發酵液中直接提取；如果是細胞內酶，則可將細胞弄碎再經過提取純化而得到。    3對已知分子結構的酶，可以用人工合成法獲得。    提出問題并啟發學生思考：從生物體的細胞或組織中提取出來的酶，能不能直接用于催化化學反應呢？    通過啟發講解使學生了解：提取出來的酶還要經過分離、純

11、化，再加入適量的穩定劑和填充劑，制成相應的酶制劑后才能用于催化化學反應。    提出問題引導學生思考：酶制劑的生產成本是較高的，很多酶制劑卻只能用一次，而且，如果將酶制劑直接用于催化化學反應，反應結束后酶制劑會和反應的產物混合在一起。酶制劑既不能重復使用，也影響了產物純度。怎樣才能解決這個難題呢？下面我們就來看看科學家們是如何解決的。    教師活動：出示酶的固定方式示意圖，指導學生觀察，井作適當的的講解。    通過啟發講解使學生了解：科學家是通過固定酶來解決酶不能重復使用和影響產物純度這個難題的。即將

12、分離純化后的酶固定到一定的載體上，形成固定化酶。使用時，將固定的酶投放到反應溶液中，催化反應結束后又能將固定的酶回收。這樣，既可反復使用又不影響反應物純度。    固定酶的方法：    1將酶吸附在固體表面上。    2將酶相互連接起來。    3將酶包埋在細微網格里。    教師活動：通過小結，概括出酶制劑生產的大致過程。   （二）酶制劑的應用    教師活動：組織學生以“酶制劑在社會生活中的

13、應用”為主題展開討論，交流收集到的資料、信息、并引導學生通過討論概括出酶制劑的主要用途。    1酶制劑可用于治療疾病。    從曲霉中提取的淀粉酶可用于治療消化不良、。溶菌酶可用于抗菌、消炎。尿激酶可用于治療血栓病。    2酶制劑可用于加工生產一些產品。    （1）用于食品加工：果膠酶可用于澄清果酒和果汁。用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉絲肉片等烹調后吃起來嫩滑可口。    （2）用于生產一些藥品：青霉素酞化酶可用于生產氨卞青霉

14、素。    3酶制劑可用于化驗診斷和水質監測。    有關這部分內容的討論，教師可以先做如下的演示實驗：    在幾條尿糖試紙上分別滴上兩滴不同濃度的葡萄糖溶液。并讓學生對比幾條試紙上所出現的不同顏色。    再通過啟發講解使學生了解尿糖試紙中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶用于檢測尿糖的原理。    由此可以看茁，葡萄糖的量不同產生的氧氣量則不同。進而，氧化而成的顏色也就不同。   

15、 以上述的原理為依托啟發學生理解尿糖快速測試儀酶傳感器的原理：不同濃度的葡萄糖，在固定化酶膜上的葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的作用下產生不同濃度的氧氣。再通過變換器，將氧氣的變化量轉換成電信號在顯示器上反映出來。這樣，就可以快速檢測出尿液中尿糖的含量。    再通過啟發、講解使學生理解：用不同的固定化酶可以制成不同類型的傳感器，用于化驗和檢測。例如：科學家利用固定化多酚氧化酶研制成多酚氧化酶傳感器。這種傳感器可以快速檢測出水中質量分數僅有百萬分之二的酚。    4酶制劑可用于生物工程其他分支領域。 

16、   通過回憶基因工程和細胞工程的相關知識使學生了解：基因工程離不開內切酶和連接酶；植物細胞工程中體細胞雜交離不開纖維素酶和果膠酶；動物細胞的培養過程中，防止細胞黏連離不開胰蛋白酶。這些酶都是用酶工程的方法來生產的。    （三）各分支領域之間的關系    提出問題：到現在為止，我們先后討論了基因工程、發酵工程、細胞工程、酶工程，那么生物工程中的這些分支之間存在著怎樣的聯系呢？    教師活動：組織學生以用大腸桿菌通過發酵工程生產人的胰島素的過程

17、為例，就前面所提問題展開討論。    通過討論使學生理解：人們要想獲得某些生物工程產品，往往要用基因工程和細胞工程的方法首先對物種進行定向的改造，再通過發酵工程的方式來實現人們的愿望。而基因工程和細胞工程中所需的酶往往要靠酶工程來獲得。當然，酶工程中酶的生產一般也需要通過微生物發酵的方法來進行。    在此基礎上概括出生物工程各分支領域的相互關系：既相互獨立，又有錯綜復雜的聯系。在生物工程的研究，開發和產業化過程中要靠彼此合作來實現。隨著生物工程的發展，各分支領域的界限會趨于模糊，相互交叉滲透，高度結合的趨勢會越來越明顯。     最后教師以“生物工程的現在和未來”為題讓學生展開討論，通過討論使學生了解生物工程在當今世界的發展現狀和未來的發展趨勢，以及在世界經濟中的重要地位，加深科技是第一生產力的認識。從而激發學生的創造欲望和學習興趣。板書設計第四節  酶工程簡介    一、酶制劑的生產    二、酶制劑的應用