高一生物《分子與細胞》模塊

班級：姓名：使用時間：2021年10月25日

編制人

課題酶的“前世今生”一酶的作用和本質(zhì)

審核人

1.通過實驗學會控制自變量，觀察和檢測因變量，以及嘗試設(shè)置對照實驗和重復實

驗。（科學探究）

2.通過模型構(gòu)建等科學方法，逐步推出酶的作用機理，明確酶在細胞代謝中起的作

學習

用。（科學方法、生命觀念）

3.通過角色模擬體驗“酶本質(zhì)的探索”科學史，闡明酶的化學本質(zhì)，認同科學是在

目標

不斷探索和爭論中前進的，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、吃苦耐勞的品德以及為

科學獻身的社會責任意識。（生命觀念、社會責任）

課堂導學

下面就由我和在座的各位“酶”男“酶”女，一起進入今天的“酶”

好時刻一超級史詩大片《酶的“前世今生”》。

早在4000年前的夏禹時代中華民族就開始了對酶的探索和應(yīng)用，并

掌握了釀酒技術(shù)。

一、酶的“前世”（化學本質(zhì)）

1.六大代表隊闡述操作及觀點

“機遇垂青隊”：

（巴斯德）

“錯誤之柜隊”：

（李比希）

“天才化學隊”：

（比希納）

”獨臂薩姆納隊”：

（薩姆納）

“切赫奧特曼隊”：

（切赫、奧特曼）

“現(xiàn)代夢之隊”：

2.“劍指諾獎”

如果你是畢希納時代的科學家，你能根據(jù)所學內(nèi)容，對提取液的成

分（有大分子和小分子）進行分離、鑒定嗎？

提示：利用膜的功能特性

二、酶的“今生”(酶的作用)

1.明確變量(比較室溫與90℃水浴加熱下WO?的分解速率)

步驟試管編號變量

12

?—濃度3%3%

劑量2ml2ml

二條件常溫90℃

現(xiàn)氣泡產(chǎn)生不明顯少量

象

結(jié)論

請回答該實驗中的變量:

自變量：

因變量：

無關(guān)變量:

2.設(shè)計實驗(探究FeCL和肝臟研磨液對MO?的分解作用)

請根據(jù)給出的材料、用具，確定“實驗目的”，進行實驗操作，并完

成“實驗報告

實驗報告

【實驗目的】探究對H202的分解作用強弱

【變量控制】

(1)自變量：_________________

(2)因變量：,通過來檢測。

【實驗步驟】

(1)

(2)

(3)

【實驗結(jié)果及結(jié)論】

活化能：

加熱能加快化學反應(yīng)的機理:

Fe＞能加快化學反應(yīng)的機理：

酶的作用機理:

細胞代謝為什么離不開酶呢？

學以致用

小明剛放學回家，就看見奶奶拿著一袋洗衣粉往洗衣盆中倒了許多，

然后拿著一暖瓶開水倒入盆中，盆中立刻起了許多泡沫?！澳@是干嗎？”

“我給你洗洗你的羊毛衫?！毙∶饕豢此枧赃叿胖暗衽萍用赶匆路?/p>

你覺得小明奶奶的做法對嗎？你想對她說些什么？

延伸閱讀一酶本質(zhì)探索歷程中的諾貝爾獎

酶在生命體的新陳代謝過程中占有重要地位，幾乎所有細胞的生命活動都需要酶

的參與。19世紀30年代德國化學家Liebig和他的同事Wohler從苦杏仁汁中發(fā)

現(xiàn)了一種催化物質(zhì)，后被命名為苦杏仁酶（emulsion）,這是最早發(fā)現(xiàn)的酶之一。

隨后又有許多酶被相繼發(fā)現(xiàn)，酶學研究也進入飛速發(fā)展時期。從1907年比希納

獲得酶學研究史上的首個諾貝爾獎開始，在酶學領(lǐng)域中先后有13次諾貝爾獎獲

獎記錄。最近一次是2009年3位美國科學家發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶保護染色體的機

制而榮獲諾貝爾醫(yī)學或生理學獎。這些諾貝爾獎獲得者為酶學研究做出了巨大的

貢獻。下頁表列舉了酶學研究領(lǐng)域的歷屆諾貝爾獎獲得者。

1德國科學家愛德華?比希納發(fā)現(xiàn)無細胞發(fā)酵現(xiàn)象（1907年）

20世紀初期，微生物學與其交叉學科相互推動發(fā)展，其中涌現(xiàn)出許多杰出的科

學家。其中，德國科學家愛德華?比希納（E.Buchner）利用細沙和酵母菌作為

實驗材料，混合并加以研磨，隨后加上矽藻土，用水力壓榨機制備酵母榨出液，

利用這種液體為濃蔗糖溶液防腐，經(jīng)過反復實驗發(fā)現(xiàn)酵母榨出液引起了蔗糖的發(fā)

酵。但此榨出液中沒有活的酵母細胞。隨后，為確保實驗結(jié)果的準確性，他又利

用乙醇和丙酮殺死活的酵母細胞，仍然引起了蔗糖的發(fā)酵。

2亞瑟?哈登和奧伊勒一凱爾平在研究發(fā)酵機理上的成就（1929年）

亞瑟?哈登（HardenSirArthur）是英國生物化學家。1904年他將酵母提取物放

入半滲透薄膜袋內(nèi)進行滲析時發(fā)現(xiàn)，酵母酶的活性消失，它不再使糖發(fā)酵。然而，

如果將滲析至袋外的水加入袋內(nèi)的物料中，則酵母酶活性又會恢復。同時觀察到

滲析開始時，酵母提取物迅速將葡萄糖分解并產(chǎn)生C02,但是隨著時間的推移，

其活性逐漸降低。他推測酵母酶是由2部分組成的，一部分是小分子，另一部分

則是大分子。兩者單獨作用都不會使糖發(fā)酵。只有共同作用才有發(fā)酵的效果。如

果將袋內(nèi)的物料煮沸，則活性消失，即使袋內(nèi)加入了袋外的水也是如此。實驗證

明大分子是蛋白質(zhì)，小分子經(jīng)受住了煮沸，因而多半不是蛋白質(zhì)。這種小分子是

“輔酶”發(fā)現(xiàn)的首個實例，它是一種非蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的小分子，這種小分子對于酶

的作用是不可或缺的

3德國科學家奧托?海因里希?瓦爾堡發(fā)現(xiàn)了呼吸酶的性質(zhì)和作用方式（1931

年）

奧托?海因里希?瓦爾堡（OttoHeinrichWarb-urg）是德國生理學家和醫(yī)生。

他長期從事癌細胞的研究，發(fā)現(xiàn)癌細胞在生長過程中偏好利用糖代謝作用代替正

常細胞的有氧循環(huán)，因此癌細胞使用線粒體的方式與正常細胞不同，得出癌細胞

的生長速度遠大于正常細胞的原因是能量來源的差別，這就是“瓦氏效應(yīng)”，這

一結(jié)論為治療癌癥提供了一種新的理論依據(jù)。在研究細胞呼吸作用時他發(fā)現(xiàn)了呼

吸酶，證明呼吸酶是一種含鐵的蛋白質(zhì)，稱之為鐵氧酶，奧托得出結(jié)論，是呼吸

酶中的含鐵蛋白起到了催化的作用[3]0

4酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)的研究（1946年）

5亞歷山大?R?托德（A.R.Todd）在核昔酸和核普酸輔酶方面的研究（1957年）

他指出在核酸里2個核糖核苔酸之間由1個磷酸連接起來,核酸就是用這種方式

把許多核普酸連成長鏈結(jié)構(gòu)。托德后來又合成了各種核普酸單體、三磷酸腺昔

（ATP）和幾種含有核苔酸結(jié)構(gòu)的輔酶。這些成果不僅為核酸化學的研究奠定了

堅實的基礎(chǔ)，也為后來DNA分子結(jié)構(gòu)的提出指明了方向。托德因此貢獻被授予

1957年諾貝爾化學獎，被譽為近代核酸化學的先驅(qū)。

6RNA聚合酶與DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)（1959年）

科恩伯格于1955年以大腸桿菌提取液為材料，用放射性同位素標記核昔酸的方

法證明存在催化核昔酸多聚化的酶。1957年，科恩伯格研究團隊將該酶進行提

純，首次在試管中合成了DNA分子。該實驗證明DNA可以在DNA聚合酶的催化下

合成新的DNA鏈，正是這種生理機制使得DNA分子能夠進行復制，將遺傳信息世

代延續(xù)?？贫鞑褚驗檫@個重大發(fā)現(xiàn)被譽為“D