酶本质的探索
&5.1酶的作用和本质
脲酶是蛋白质 脲酶是蛋白质
切赫、 切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能 少数RNA也具有生物催化功能 RNA
二、酶的本质
自主总结
酶的来源
酶的作用
活细胞 酶是_______产生的具有 催化作用 的有机物， 酶是_______产生的具有_______________的有机物， _______ 蛋白质 RNA 大多数是______________ ，少数是____________ 。
一、酶本质的探索： 酶本质的探索： （1）1857年，法国 巴斯德 通 ） 年 过显微镜观察， 过显微镜观察，提出酿酒中发酵 是由于酵母细胞的存在 结论：没有活细胞的参与， 结论：没有活细胞的参与，糖类是 不可能变成酒精的
一、酶本质的探索： 酶本质的探索： （2）德国 李比希 结论：发酵是酵母细胞中的某 结论： 些物质，但这些物质只有在酵 些物质， 母细胞死亡并裂解后才能发挥 作用
巴斯德之前 发酵是纯化学反应， 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 发酵与活细胞有关， 发酵与活细胞有关，发 酵是整个细胞而不是细 胞中某些物质起作用 李比希 引起发酵的是细胞中的某些 物质， 物质，但这些物质只有在酵 母细胞死亡并裂解后才能发 挥作用
毕希纳 酵母细胞中的某些物质 细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后 酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后 起催化作用， 继续起催化作用 继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳
L/O/G/O
&5.1 降低化学反应活化能的酶
—— 酶的本质
一、酶本质的探索： 酶本质的探索：
19世纪， 19世纪，酿酒业在欧洲经济中 世纪 占重要地位， 占重要地位，当时人们已经知道酿 酒就是让糖类通过发酵变成酒精和 二氧化碳， 二氧化碳，糖类是怎么变成酒精的 呢？许多化学家都相信这是一个纯 化学过程，与生命活动无关。 化学过程，与生命活动无关。
从酶本质的探索历程中发展科学思维
从酶本质的探索历程中发展科学思维发布时间：2022-05-24T07:18:29.781Z 来源：《中小学教育》2022年第458期作者：刘小韵[导读] 生命科学史记录了科学发展过程中科学家不懈的探索与实践，是发展学生素养的良好载体，本文以酶本质的探索历程为例，试图通过整理探索脉络、分析实验过程、挖掘隐藏内容、论证生物议题等方式发展学生科学思维。
四川省成都市高新区中和中学610212摘要：生命科学史记录了科学发展过程中科学家不懈的探索与实践，是发展学生素养的良好载体，本文以酶本质的探索历程为例，试图通过整理探索脉络、分析实验过程、挖掘隐藏内容、论证生物议题等方式发展学生科学思维。
关键词：高中生物学科学思维酶的本质在课程改革背景下，新的课程标准指出生物学是自然科学中的一门基础学科，高中生物学科应该以核心素养为宗旨，其中“科学思维”是重要的核心素养之一。
而在生物教学过程中，教师可以利用科学史培养学生的科学思维，故本文选择酶本质的探索历程为例进行分析。
关于酶本质的探索过程是出现在高一学生学习酶一节中的“资料分析”部分。
教材中给出了19世纪至20世纪各国科学家对于酶本质进行的一系列探索。
若只是引导学生通过阅读材料，自行填写各科学家的观点，学生将缺乏深层思考，无法深入理解实验探索过程，也难以对实验结果灵活应用，科学思维并没有得到很好的发展，所以本人试图通过以下等途径引导学生对于阅读材料挖掘再利用，提升学生的科学素养。
一、整理探索脉络，发展分析与综合思维在酶本质的探索这一节内容中，主要有各国科学界历时两个世纪共同参与完成，单纯记忆某个科学家和对应的实验结论不仅无趣且易错。
可以设置表格，通过引导学生分析实验流程，在整理过程中整理出各个科学家的观点，完成探索脉络，便于学生理解。
学生通过完成表格可以整理出实验的前后逻辑关系。
首先是酿酒业发现问题：酒为什么会变酸？发酵过程究竟是怎样的？发酵过程是细胞完成的吗？这里面起作用的酶是什么物质？其他的酶都是蛋白质吗？这些问题就是在科学家一个个实验后在不同的时期提出的。
【高中生物】2024届高三生物一轮复习 降低化学反应活化能的酶
考点一 酶的本质、作用及特性
(3)温度和pH对酶促反应速率的影响
重点难点·透析
目录
考点一 酶的本质、作用及特性
(2)酶促反应产物浓度与反应时间的关系曲线
重点难点·透析
目录
考点一 酶的本质、作用及特性
重点难点·透析
2．教材中具有“专一性”或“特异性”的物质归纳
目录
考考点点一一细胞酶的的本多质样、性作和用统及一特性性
提示:温度增酶和加促pH而反影应响速加酶率快促反，不应但再速当增率底加的物原达因到。是一影定响浓了度酶后的，活受性酶;数底量物的浓限度制和，酶 浓度影响酶促反应速率的原因是影响了酶分子和底物分子的结合,酶的活 ②性乙并图没：有在改底变物。充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度
成 正比 。 目录
目录
考点二 探究酶的专一性、高效性及影响酶活性的因素
1．比较过氧化氢在不同条件下的分解
(1)实验原理 2H2O2 （过氧化氢酶）→ 2H2O＋O2↑ (2)实验材料：
①新鲜的质量分数为20%肝脏研磨液； ②新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液； ③质量分数为3.5%的FeCl3溶液； ④各种用具如：量筒、试管、滴管、酒精灯、卫生香等等。
目录
考考点点一一细胞酶的的本多质样、性作和用统及一特性性
典例·精心深研
2.(2023·广东深圳调研)嚼馒头时会感觉有甜味，那是因为唾液淀粉酶将淀粉分
解成了麦芽糖。下列有关酶的说法，错误的是( A )
A.升高温度和加酶都能加快H2O2分解的速率，二者作用机理相同 B.高温、强酸、强碱都会导致唾液淀粉酶的空间结构改变而使其失活 C.唾液淀粉酶既可作为淀粉水解的催化剂，又可作为蛋白酶催化的反应底物 D.唾液淀粉酶能够与双缩脲试剂细胞死亡并 裂解后从才能发挥作用
关于酶本质的探索教案
充分发挥学生自主学习的能力，训练学生从材料中提炼有效信息的能力，培养学生主动思考的习惯。
引导学生逐步分析科学家探究历程，从个别特征到一般规律，旨在培养学生归纳总结的能力。
五、归纳总结
教师提问：
1.通过本节课的学习，酶是由什么产生的呢？
2.通过上节课的学习，酶的作用是什么？
3.根据以往的知识，我们将RNA和DNA称为核酸，那么蛋白质、核酸这一类物质又可以称为什么呢？
此外，1994年Breaker等利用体外选择技术首次发现了切割RNA的DNA分子，称之为脱氧核酶。
教师提问：根据后来的研究，酶都是蛋白质吗？
回归课本，学生归纳：脲酶是蛋白质，胃蛋白酶是蛋白质，胰蛋白酶是蛋白质。学生总结：人们发现的酶都是蛋白质，所以酶是蛋白质。
学生回答：不都是。酶绝大多是蛋白质，少数是RNA、DNA。
法国著名微生物学家巴斯德提出质疑，并于1854年开始研究酒精工业。他将发酵中的液体带回实验室，进行实验、观察，并大胆将显微技术观察运用到发酵的研究中，进而发现了酒中含有酵母菌。
因此，他提出了一个大胆的假设：发酵过程与酵母菌的生长和增殖有关。
经过了三年实验，巴斯德提出了他的观点：酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。即发酵与细胞生命活动有关。
此外，毕希纳进行了对比实验，在糖液中加入活酵母细胞，酿成了酒。
现象：冒出气泡
结果：酵母细胞提取液和活酵母细胞的作用一样。
接着提出以下问题：
（1）毕希纳把酵母细胞放在石英砂中用力研磨，是为了什么？
（2）为什么要加压过滤，为什么他要得到不含酵母细胞的提取液？
教师评价总结，对学生的回答进行补充说明。接着引导学生得出结论：引起发酵的是酵母细胞在生命活动过程中产生的某些物质。
高中生物学必修1P79【科学史】“关于酶本质的探索”教学设计
必修1P79【科学史】“关于酶本质的探索”教学设计
一、教学目标
1.认同科学家关于酶本质的探索历程，强化认识世界的物质观；
2.引导学生认识相关的研究方法与技术，提升科学思维与探究能力；
3.让学生体会科学研究的艰辛与科学家的探索精神，强化社会责任。
二、教学内容
三、“讨论问题”的参考答案
1.（题略）巴斯德认为发酵与活细胞有关，是合理的；认为发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用，是不正确的。
李比希认为引起发酵的是细胞中的某些物质，是合理的；认为这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用，是不正确的。
2.（题略）巴斯德是微生物学家，特别强调生物体或细胞的作用。
李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。
他们的争论促使后人把对酶的研究目标集中在他们争论的焦点上，使科学研究更加有的放矢。
3.（题略）毕希纳的实验说明，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样。
4.（题略）萨姆纳历时九年，用正确的科学方法坚持不懈、百折不挠的科学精神，将酶提纯出来，成功属于不畏艰苦的人。
5.（题略）酶是活细胞产生的，具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。
关于酶本质的探索课件
关于酶本质的探索
14
德国化学家李比希：
引起发酵的是细胞中的某些化学物质，但这些 物质只有在酵母细胞裂解死亡后才能发挥作用
德国化学家毕希纳：
发酵需要酵母活细胞产生的物质即酿酶的参与， 这些物质在有无酵母细胞的情况下都能发挥作用
关于酶本质的探索
15
分析：对发酵的过程，巴斯德和李比希观点的
人物 积 极 性 局 限 性
关于酶本质的探索
4
新课导入
“酶的本质究竟是什么？”
关于酶本质的探索
5
讲授新课
发酵究竟是怎样的过程？ 酶的本质是什么？
关于酶本质的探索
6பைடு நூலகம்
讲授新课
发 酵
酒莫名其妙的变酸
究
竟
是 怎
法国微生物学家巴斯德
积极性
样
德国化学家李比希
局限性
的
过
程
？
德国化学家毕希纳
在科学事实面前，不要盲目相信权威，要敢于质疑，敢于探索
关于酶本质的探索
21
关于酶本质的探索
22
关于酶本质的探索
1
人教版 生物必修1 分子与细胞
第5章 细胞的能量
供应
第1节 降低化学反 应活化能的 酶
关于酶本质的探索
2
体验科学探究中的分析、解决问题的思维方法
认同“科学是在不断的探究和争论中前进”的观 点
受到科学家崇高的精神境界的熏陶
关于酶本质的探索
3
新课导入
具
讲授新课
体
设
计
课堂小结
课后作业
关于酶本质的探索
8
酒
巴斯德、李比希
莫
毕希纳的研究
新人教生物必修一(学案+练习)酶的本质
新人教生物必修一（学案+练习）酶的本质、作用和特性1．酶本质的探索历程(连线)2．酶的本质及作用化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体主要是细胞核(真核细胞)来源一般来说，活细胞(哺乳动物成熟的红细胞除外)都能产生酶作用场所细胞内、外或生物体外生理功能催化作用①为有酶催化的反应曲线；②为没有催化剂的反应曲线；③为有无机催化剂催化的反应曲线。
4．酶的催化特性(连线)5．比较过氧化氢在不同条件下的分解(1)实验过程。
向4支试管中分别加入2mL过氧化氢溶液(3)实验结论：酶具有催化作用，同无机催化剂相比，催化效率更高。
6．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用(1)实验原理。
①淀粉和蔗糖都是非还原糖，葡萄糖、果糖、麦芽糖都是还原糖。
②斐林试剂能鉴定溶液中有无还原糖。
③淀粉酶能催化淀粉水解为还原糖，不能催化蔗糖水解。
(2)实验步骤。
有专一性。
1．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性。
( × ) 2．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物。
( √ ) 3．酶提供了反应过程中所必需的活化能。
( × ) 4．酶活性的发挥离不开其特定的结构。
( √ )5．同一个体各种体细胞中酶的种类相同、数量不同，代谢不同。
( × ) 6．酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸。
( × )7．唾液淀粉酶催化反应的最适温度和保存温度都是37 ℃。
( × )1．酶相关模型的构建与解读 (1)酶的高效性。
①与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶和无机催化剂一样，只能缩短达到化学平衡所需要的时间，不能改变化学反应的平衡点。
(2)酶的专一性。
①加入酶B的反应速率和无酶条件下的反应速率相同，说明酶B对此反应无催化作用。
②加入酶A的反应速率随反应物浓度的增大明显加快，说明酶A对此反应有催化作用。
(3)影响酶活性的因素。
图甲曲线分析：①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
关于酶本质的探索教案
不同意。正是由于巴斯德、李比希的研究确定了争论的焦点，使得毕希纳的研究更加具有针对性。
虽然已经确定了酶在物质变化中的作用，但酶到底是什么物质仍然是困扰大家的问题。有科学家推测酶是蛋白质，但是毕希纳虽然从细胞中获得了含有酶的提取物，但是提取液中含有许多其他物质。如果我们要证明酶是什么物质，我们首先要做什么？肯定是先将酶提取出来，得到纯酶，才能进行下一步的研究。“巧妇难无米之炊”，提纯技术上的难题，使得酶究竟是什么物质，仍然是个不解之谜。
学生上台展示
学生讨论
学生发言
做题、演示、讨论等
（9）讨论和介绍完资料分析中的内容，对之前科学家的探索历程做一个系统的回顾。
（10）最后总结，“科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”鼓励学生也要具有这种不畏艰难险阻的危险，不断探索，不断求知。
教学方法
提问、做题等
多媒体音像（如视频国科学家萨姆纳认为酶是蛋白质，萨姆纳查阅资料得知：脲酶能使尿素分解成氨和二氧化碳；这便提出了一种检测脲酶的方法，于是他又进行大量的实验证明了脲酶是蛋白质。萨姆纳历时九年才证明脲酶是蛋白质，并因此荣获诺贝尔化学奖。我们在他的经历中学到了什么呢？你认为他成功的原因是什么呢？（请台下的同学回答）
课题：高中生物必修一（分子与细胞），第5章，第1节“关于酶的本质的探索”
讲课人：陈艺璇付悦闫博黄晶晶丁容吴婕瑜
教学目标
知识目标：
1、了解科学家关于酶本质探索的历程
2、通过自主阅读“关于酶本质的探索”的资料，认识到科学是在不断探索和争论中前进的。
能力目标：
在有关资料分析的问题讨论中，运用语言表达的能力以及分析信息的能力。
（4）第二部分是法国微生物学家巴斯德的发现，他发现了酵母细胞的存在，并认为是这些酵母细胞的作用，但是德国化学家李比希却认为是酵母细胞中的物质发挥作用，并且只有酵母细胞死亡裂解后才有用。请同学思考一下，为什么巴斯德和李比希会存在这样的争论？如果大家有仔细阅读资料，就会发现，两位科学家所持的观点与他们的身份是密切相关的，巴斯德是一位微生物学家，所以他特别强调生物或细胞的作用，而李比希是位化学家，他更倾向于从化学的角度考虑问题。但由于当时各种客观环境的限制，这两位科学家的观点在一段时间争执不下。这两种争论坚持不下，表明任何一种现象，在没有确实证据之前，仍需不断研究，不断讨论，只有坚持不懈才能成功。
酶本质探索详细过程
9.20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。Fra bibliotek一、二、
1.1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani,1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。
2.1810年，Jaseph Gaylussac发现酵母可将糖转化为酒精；
6.后来科学家就把它命名为“酶”，英文名称是Enzyme，意思是“在酵母中”，但是酶到底是什么？还是个谜。
7.1926年，美国科学家萨姆钠（J.B.Sumner,1887—1955）从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
8.20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
3.1836年，德国科学家施旺（T.Schwann,1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。
4.1857年，法国微生物学家Pasteur通过显微镜观察，提出酒精发酵是由于酵母细胞活动的结果，即离不开酵母活细胞；Liebig反对这种观点，认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质；
酶作用和本质 及 光合作用探索历程
（3）酶界第二个诺贝尔奖 ——酶是蛋白质
• 1926年，美国生化学家萨姆纳提取出尿毒 酶结晶，证明尿毒酶是蛋白质，随后又证 明过氧化氢酶是蛋白质。 • 随后证明多种酶都是蛋白质。因此获得 1946年诺贝尔化学奖。
• （4）酶界第三个诺贝尔奖 ——辅酶 • 英国化学家托德研究核苷酸及核苷酸辅酶 获得1957年诺贝尔化学奖。 • （5）酶界第四个诺贝尔奖 • 1959年，因发现DNA聚合酶和RNA聚 合酶或诺贝尔生理医学奖
专题一、新陈代谢
新陈代谢：细胞内进行的各种生 物化学反应。
细胞内各种化学反应几乎都是在酶的催 化作用下进行的。 各种生物化学反应的进行伴随能量的变 化。
• • 新陈代谢 • 酶 能量
酶
• 一、酶的本质及作用
• 1、酶的探索及诺贝尔奖
（1）早期酶的发现
①人类很早就认识到酵母能使粮食发酵 成酒 Ⅰ、1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼 用鹰作实验对象，吞下含肉的金属笼， 一段时间后取出肉消失。推测胃液中含 有消化食物的物质
结论：无论是“酵素”还是“酶”都具有催化作用。但此时“酵素”是活
体产生的物质，“酶”是非活体物质。
• （2）酶界第一个诺贝尔奖： • ——确定酶的概念 • 1897年，德国科学家毕希纳研磨酵母细胞 得到一种液体也能完成发酵。证明活体的 酵素和非活体的酶功能一样，“酶”适用 于酵素。并且酶发挥作用并不需要完整的 细胞结构。 • 获得1907年诺贝尔化学奖。 • 酶是由活细胞产生，但发挥作用在细胞内 外均可。
酶的高效性
组别 底物 条件 结果1 结果2
1 2 3H 2O2 NhomakorabeaH 2O2
常温 加热 加 Fe
3
很长时间才 卫生香不复 有气泡 燃 有较少气泡 略有明亮 有很多气泡 复燃
知识点-关于酶本质的探索-1
练习
1.下面关于酶的表述，全面而准确的是（D） A.酶不能脱离生物体起作用； B.酶是蛋白质； C.酶与无机催化剂没有本质区别； D.酶是活细胞产生的有催化作用的有机物；
2.下列关于酶的叙述，正确的是（B） A 酶只有在生物体内才能起催化作用，其催
化本质是提高反应的活化能
B 所有的酶都含有C、H、O、N四种元素 C 人体内的酶在进行催化的过程中，酶本身
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与 活细胞 有关
巴斯德
脲酶是 蛋白质
VS
毕希纳 萨姆纳
李比希
发酵与死细胞 中的物质有关
死细胞中的物 质和活细胞都
能引起发酵
少数酶是 RNA
其他科学家
胃蛋白酶等许多 酶也是蛋白质
切赫和奥特曼
酶的定义
来源
功能
酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用 的有机物。
化学本质 绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA.
知识点——关于酶本 质的探索
斯帕兰札尼的实验
讨论：1、这个实验要解决什么问题？ 是什么物质使肉块消失了？ 是胃内的化学物质将肉块分解了
3、怎样才能证明你的推测？ 收集胃内的化学物质，看看这些物质在 体外是否也能将肉块分解了
（一）酶的本质
不变，所以酶不会发生自我更新
D 酶都是在核糖体上合成的
【高中生物】高中生物知识点：酶的本质与特性
【高中生物】高中生物知识点：酶的本质与特性酶的作用和本质：1．酶的作用：降低活化能。
(1)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(2)作用机理：酶能降低化学反应所需的活化能，使一个原本在较温和条件下不能进行的反应可以高效快速地进行。
2．酶的本质及实验验证(1)酶本质的探索时间发现者实验过程及现象实验结论1773年意大利科学家斯帕兰札尼将装有肉块的小金属笼子让鹰吞下，一段时间后取出，发现笼内的肉块不见了说明胃具有化学性消化的作用1836年德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质这就是胃蛋白酶1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并进行了证明脲酶是蛋白质的化学实验证明脲酶是一种蛋白质20世纪30年代许多科学家提取多种酶的蛋白质结晶酶是一类具有生物催化作用的蛋白质20世纪 80年代美国科学家切赫和奥特曼少数RNA也具有生物催化功能少数的酶是RNA(2)酶的本质化学本质绝大多数是蛋白质少数是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成场所核糖体细胞核（真核生物）（主要）来源一般来说，活细胞都能产生酶(3)酶化学本质的实验验证①证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂一?是否出现紫色反应。
对照组：标准蛋白质溶液+双缩脲试剂??出现紫色反应。
②证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+吡罗红染液??是否呈现红色。
对照组：标准RNA溶液+吡罗红染液??出现红色。
酶的特性及应用：1、酶的特性(1)高效性：酶的催化效率是无机催化剂的107~ 103倍，这说明酶具有高效性的特点。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应，这说明酶的催化作用具有专一性的特点，酶的专一性的解释常用“锁和钥匙学说”。
(3)温和性：绝高温都能使蛋白质其他化学键的断裂永久失活。
但低温酶活性可以恢复。
2、酶的特性在生产生活中的应用（1）人在发烧时，不想吃东西，其原因是温度过高导致消化酶的活性降低。
【课件】5.1 酶本质的探索
· V / mmol s-1
· V / mmol s-1
0
最适温度
t / OC
酶的活性受温度影响示意图
0 6 最适 pH 10 pH
酶的活性受pH影响示意图
结论：
在最适宜的温度和最适宜的pH下，酶的活 性最高。温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会 明显降低。过酸、过碱和高温，都能使酶的分 子结构遭到破坏而失去活性，且不可逆。
酶的作用条件温和
温度过高、过低；pH过酸、过碱 都会影响酶的活性
原因：绝大多数酶是蛋白质，蛋白质受温度、PH 值的影响
温度对酶活性的影响
1 在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐
渐增强；
2 达到最适温度时，酶
酶 υ/mmol. s-1 活 性
的活性最高；
一般地，动物体内的
3 超过最酶最适适温温度度在时3，5－随40℃着
1 酶具有高效性 2 酶具有专一性 3 酶的作用条件较温和
指单位时间内反应物的消耗量或生成
物的生成量
(mmol/s)
除温度，PH值影响酶的活性，影响酶促反 应速率外，底物浓度，酶浓度也可以影响
酶数量的限制（酶 达到饱和）
前提：底物充足 的情况下
课堂小结
细胞代 细胞内每时每刻进行着许多化学
谢的概 反应，统称为细胞代谢。
少量肝脏 研磨液
3
4
3
4
酶的催化效率是无机催化剂的107－1013 倍
酶只缩短到达化学 平衡的时间，但不 改变化学反应的平 衡点
生成物产量只与反应物的量有关
下图是人体某个化学反应的示意图。
（1）图中的哪个英文字母代表酶？
A
酶既能催化蛋白质的水解，也能催化 脂肪、淀粉水解。
酶本质探究历程
酶本质探究历程人类对酶的化学本质的认识历经了三次飞跃。
第一次飞跃：1926年美国科学家从刀豆种子中提取了的结晶，并且通过化学实验证实了脲酶是一种蛋白质。
因此荣获了1964年的诺贝尔化学奖。
在此后的几十年中，人们所发现的几千种酶都是蛋白质，所以20世纪30年代，科学家对酶定义为：酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
有的酶为，其分子组成全为蛋白质，不含非蛋白质物质，如大多数水解酶类；有的酶为缀合蛋白质（结合蛋白质），其分子中除蛋白质外，还有非蛋白质物质，如。
结合蛋白酶的蛋白质部分成为酶蛋白，非蛋白质部分成为辅酶或辅基，酶蛋白和辅基组成的完整分子成全酶。
只有全酶方起催化作用，分开后的酶蛋白或辅酶皆无催化作用。
有些辅酶和酶蛋白结合紧密，不易分开；有的辅酶和酶蛋白结合疏松，前者一般称为辅基，后者一般称为辅酶。
辅酶是指直接参与催化反应中的有机物。
按照近代意义，游离金属离子，如Mg2+﹑Mn2+等，不能称为辅酶，只能称为辅助因子，因为金属离子只是间接参与催化，有的仅仅是维持酶分子的——SH基的还原状态；有的只是帮助形成活性必需的立体构想。
辅酶相同而酶蛋白不同的几种酶能催化同一种化学反应，但各作用于不同的底物。
例如乳酸脱氢酶与有同样的辅酶（NAD），但酶蛋白不同，它们虽然同样作用，但前者只能催化乳酸脱氢，而后者只能催化苹果酸脱氢。
第二次飞跃：20世纪80年代以来的科学研究表明，一些RNA也具有酶的催化作用。
例如一种叫做RNasep的酶，这种酶是由20%的蛋白质和80%的RNA组成的，科学家将这种酶的蛋白质完全出去以后，并且提高了Mg2+的浓度，他们发现留下来的RNA仍然具有与该种酶的催化活性。
又如1982年，美国科罗拉大学等人发现了的26SrRNA前体在鸟苷存在，但完全无蛋白质的情况下能进行自我拼接，因此首次提出了RNA具有酶活性的概念。
1983年和Pace的实验分别证实了的发现，1986年又发现了L19RNA也有经典的酶促作用的特征，并且L19RNA在催化过程中既有活性，又有活性，于是他得出L19RNA也是一种酶的结论。
教材中“关于酶本质的探索”的几点探讨
教材中“关于酶本质的探索”的几点探讨作者：何晓莹李楚华来源：《中学生物学》2020年第06期摘要人教版高中生物必修1的教材在“关于酶本质的探索”这部分科学史中的相关描述较为简略，易使师生产生疑问和误解。
通过查阅相关文献，尝试对巴斯德、毕希纳实验的背景和具体过程等问题进行探讨和分析，为该部分科学史的教学设计提供一些参考和依据。
关键词巴斯德毕希纳无细胞酵解实验中图分类号Q-49文献标志码 E在人教版高中生物《必修1.分子与细胞》的第五章第一节“降低化学反应活化能的酶”中插入了“关于酶本质的探索”的科学史内容，但是关于巴斯德、李比希、毕希纳的相关描述比较简略，容易引发师生的疑问和误解。
例如，巴斯德实验的反应物是葡萄糖，这是真的吗？当巴斯德和李比希的观点相悖时，伟大的科学家巴斯德竟想不出做活酵母和死亡酵母提取物的对比实验吗？如果巴斯德尝试了，为什么不成功？毕希纳所做的实验看起来比较简单，在30年间，竟没有一个人尝试这种方法吗？毕希纳的实验过程真的是这样的吗？通过查阅国内外的相关文献，发现，有关毕希纳的无细胞酵解实验在国内的文章中极少，国外则比较多。
在此基础上，尝试对上述的问题做出较科学的回答，呈现较清晰的有关酶的发现的科学史，以便为该部分的教学设计提供一定的参考。
1 背景酶在古代就已经比较广泛地应用于生产和生活实践，比如我国人民夏禹时代就会酿酒，周朝就会制饴、制酱，春秋战国时期就会用曲来治疗消化不良的疾病等。
但在很长一段时间内，人们并不清楚发酵的具体过程是怎样的。
直至18世纪末，人们才认识到，在发酵过程中糖类分解成了酒精和二氧化碳。
1810年，盖·吕萨克（CayLussac）表明发酵后酒精和二氧化碳的重量之和几乎等于糖的重量。
当时人们认为，发酵中产生的酵母不过是其中的一种副产品。
在1837年，拉图尔（Cagniard Latour）、库茨因格（Friedrich Kutzing）和施旺（Theodor Schwann）先后用显微镜（放大倍数约为500倍）观察酵母，他们得出了一致的结论：酵母是活的有机体。
关于酶本质的探索课件PPT
反应变量如何设置？
不含酵母细胞的提取液和 活酵母细胞的提取液
毕希纳
酵母活细胞研磨 加水搅拌
加压过滤
不含酵母细胞的提取液 加入葡萄糖 酒
+葡萄糖
毕希纳实验示意图
毕希纳
+
糖液 + 活酵母细胞
酒
对比实验示意图
毕希纳
结论： 酵母细胞提取液和活酵母
细胞的作用一样。
毕希纳
酵母活细胞研磨 加水搅拌 加压过滤
巴斯德 （L.Pasteur) 法国微生物学家
巴斯德
1854年开始研究酒精工业
巴斯德
将发酵中的液体带回实验室， 进行实验、观察
巴斯德
通过显微镜观察到酵母细胞
巴斯德
发酵过程
和 酵母菌的生长 和增殖有关。
巴斯德
提出酿酒中 的发酵是由于 酵母菌细胞的 存在，与酵母 菌的生命活动
密切相关。
李比希
为什么把酵母细 胞放在石英砂中 用力研磨？
为什么要加 压过滤？
不含酵母细胞的提取液
加入葡萄糖
酒
为什么要得到不含 酵母细胞的提取液？
小组讨论
1.毕希纳把酵母细胞放在石英砂中用力研磨， 是为了什么？
答：将活酵母细胞的细胞结构破坏，将里面 的 物质释放出来。
2.为什么要加压过滤？为什么要得到不含酵母 细胞的提取液？
李比希 （J.V.Liebig) 有机化学之父
李比希
引起发酵的是酵母细胞中的某些物质， 但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解
后才能发挥作用
比较
巴斯德 主要观点 与酵母菌活细胞生
命活动有关
各有所长
发酵与细胞生命 活动有关
未具体说明是酵母 各有所短 菌的哪种物质导致
人教版高中生物必修一《关于酶本质的探究》课件..更新
葡萄酒 酿酒： 糖类 发酵 酒精 + 二氧化碳
发酵：纯化学反应，与生命活动无关
关于酶本质的探索
资料3：1857年，法国 微生物学家巴斯德通过 显微镜观察，提出酿酒 中的发酵是由于酵母细 胞的存在，没有活细胞 的参与，糖类是不可能 变成酒精的。
著名的鹅颈瓶
李比希
巴斯德
关于酶本质的探索
巴斯德
利科学家斯帕兰札尼
做了一个巧妙的实验
：将肉块放入小巧的
金属笼内，然后让鹰
把小笼子吞下去。过
一段时间后，他把小
笼子取出来，发现笼
以前，人们认为鸟类的胃只 内的肉块消失了。
能磨碎食物，不能分解食物
中的有机物。也就是说鸟类
的胃只有物理性消化，没有
化学性消化。
关于酶本质的探索
资料2：在19世纪， 酿酒业在欧洲经济中 占有重要的地位。但 是，酿出的葡萄酒经 常莫名其妙地变酸。 受这一问题困扰，科 学界非常重视对发酵 过程的研究。
细胞裂解死亡后才能发
挥作用
酶（Enzyme）的名称的提出
1877年
德国人库恩提出酶（Enzyme） 这个名词，取自希腊语“来源 于酵母”之意。
库恩（1837–1900）
4.无细胞发酵的发现
1897年
德国的毕希纳发现无细胞的 酵母汁就可以完成发酵。
毕希纳 （1860-1917）
发酵确实可以在无细胞的条件下进行 发酵所需要的物质是活细胞产生的
李比希
为什么他们会有不同 的结论呢？
资料4：德国化学家 李比希却坚持认为引 起发酵的是酵母细胞 中的某些物质，但这 些物质只有在酵母细 胞死亡并裂解才能发 挥作用。
矛盾和争执的出现对 科学发展的影响？
关于酶本质的探索历程
• 1、酶的发现 • 自然界中的酶化学本质都是蛋白质，你赞同此观点吗？
• 你认为人类对酶的探索历程到此结束了吗？
• 请结合资料给酶下一个定义。
二、酶的本质
• 2、酶的定义：
• 来学本质： 有机物 ——绝大多数是 蛋白质 ，少数种类是 RNA 。
• 作用： 催化作用 。
1783年，斯帕兰札尼发现食物消化包括化学变化； 1824年普劳特发现胃里有盐酸，科学家认为胃内起消化作用的是盐酸； 1835年施旺发现胃腺分泌的某种物质与盐酸混合后，对肉类的分解能 力远大于盐酸单独作用； 1838年施旺提取到胃蛋白酶。
• 思考：胃蛋白酶有什么作用？它的化学本质是什么？
二、酶的本质
• 2．下列关于酶本质的探索历程，说法正确的是（不定项） （）
• A． 巴斯德认为糖类变成酒精是一个纯化学过程，与生命活动无 关
• B． 毕希纳将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶，他认为酿酶 可以在酵母细胞破裂后继续起催化作用
• C． 萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶结晶后，认为绝大多数酶的 本质是蛋白质
• 科学家发现了一种RNaseP酶，它是由20%蛋白质和80% RNA 组成，如果将这种酶中的蛋白质除去，他们发现留下来的RNA 仍然具有与这种酶相同的催化活性，这一结果表明（ ）
• A． 酶是由RNA和蛋白质组成的 • B． 某些RNA具有生物催化作用 • C． 酶的化学本质不是蛋白质 • D． 绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
5.1降低化学反应 活化能的酶
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本节聚焦
二、酶的本质
• 1、酶的发现
二、酶的本质
• 1、酶的发现 • 人类第一次提取到纯酶是哪种酶？它有什么作用？
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脲酶是蛋白质
切赫、奥特曼
少数RNA也具有生物催化功能
？
诺贝尔奖在你手中
刻苦学习
勇于质疑
大胆实验
坚持不懈
动动脑
下列说法正确吗？
）
A.酶只能在细胞内起作用（ × B.酶都是在核糖体上合成的（ C.凡是活细胞都能产生酶（
× ） √
）
D.分解胃蛋白酶的酶是蛋白酶（
E.酶是细胞代谢所必需的（
√
）
）
√
创立了有机化学。因此被称为“化学之父”。
人物 争 论 的 焦 点
巴斯德
李比希
发酵与活细胞有关 引起发酵的是细胞 中的某些物质 发酵是整个细胞而 这些物质只有在酵 不是细胞中的某些 母细胞死亡并裂解 后才能发挥作用 物质在起作用
讨论：你将如何来证明是活酵母细胞还是酵母细胞里 的某些化学物质在起作用？
路易斯· 巴斯德（公元1822-1895年） 法国微生物学家、化学家。他研究 了微生物的类型、习性、营养、 繁殖、作用等，奠定了工业微生物 学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。 循此前进，在战胜狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病等方面 都取得了成果。英国医生李斯特并据此解决了创口感染问 题。从此，整个医学迈进了细菌学时代，得到了空前的发 展，人们的寿命因此而在一个世纪里延长了三十年之久。 巴斯德曾任里尔大学、巴黎师范大学教授和巴斯德研究所 所长。在他的一生中，曾对同分异构现象、发酵、细菌培 养和疫苗等研究取得重大成就，从而奠定了工业微生物学 和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学，被后人 誉为“微生物学之父”。
思考：萨姆纳在酶研究上的主要成就？ 首次分离出酶结晶，首次直接证明酶是蛋白质
直到1930年至1936年间，诺塞洛泼和库尼兹相 继得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶结 晶，并用相应方法证实酶是一种蛋白质，酶是蛋 白质的属性才普遍被人们所接受。 为此，萨姆 纳和诺塞洛泼于1946年共同获得诺贝尔化学奖。
1、酶的基本组成单位是 （ C ） A．氨基酸 B.核苷酸 C. 氨基酸或核苷酸 D.甘油和脂肪酸
2、多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶, 这种药片的主要功能是 ( D ) A.增强免疫力 B.提供能量 C.减肥 D.助消化
3、绝大多数酶彻底水解后的产物为 ( B ) A. 多肽 B. 氨基酸 C. 核苷酸 D. 核糖核苷酸
试一试：请你给酶下一个定义
活细胞产生的 具有催化作用的 蛋白质
很多年来，人们一直认为所有的酶都是蛋白质。20
世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也
具有生物催化功能。“酶不都是蛋白质”，这一科学 事实再一次有力地证明了实验在科学发展中所起到的 举足轻重的作用，同时也让我们看到，科学是发展的， 探索是无止境的，而真理是相对的，现在的科学事实
国
酒
茅
台
葡萄酒为什么变酸？
参阅学习资料（一）和教材81页相关内容
葡萄酒为什么变酸？
1. 酿酒的基本原理：
糖类 发酵 酵母 酒精 + 二氧化碳
2. 那时人们认为酿酒过程是一个什 么过程？ 纯化学过程 3．如果你是巴斯德，你会从哪里入 手来研究葡萄酒变酸的原因？
参阅学习资料（二）和教材81页相关内容
爱德华· 毕希纳 ，德国化学家。 1897年毕希纳
用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成
功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够 像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活
体酵素的功能是一样的。由于这项发现，毕希纳获得了1907年诺自哪里？
1、巴斯德认为糖类转变为酒精
必须有什么参与？
酵母菌活细胞
2、巴斯德在研究葡萄酒变酸原因 的过程中获得了哪些主要成果？
揭示了发酵的原理 创造了著名的巴氏灭菌法
尤斯图斯· 冯·李比希 ，男爵（Justus von Liebig，1803年5月12日出生于德国达姆施塔特， 1873年4月18日逝世于德国慕尼黑）是一位德国化 学家，他最重要的贡献在于农业和生物化学，他
4、下列关于酶本质的研究,按研究时间的先 后顺序,排列正确的是 ( ) D ①证明了脲酶是一种蛋白质 ② 酒精发酵需要活细胞的参与 ③ 发现少数RNA也具具有生物催化功能 ④ 人们认识到酿酒就是让糖类通过发酵变成 酒精和二氧化碳 ⑤ 用不含酵母菌的提取液进行发酵获得成功, 证明生物体内的催化反应也可能在体外进行 A. ①⑤④②③ B. ③④⑤②① C. ⑤③④①② D. ④②⑤①③
可能在今后会被修正，甚至推翻。
思考：现在你对酶的本质是怎么理解的？ 酶不都是蛋白质
酶(Enzyme)的概念:
酶是 活细胞 产生的一类具有 催化 作用 的 有机物 。 绝大多数是蛋白质, 少数的是RNA。
巴斯德之前
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
巴斯德 李比希
活细胞
细胞中的某些物质
毕希纳
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破 碎后继续起催化作用，称该物质为酿酶
活细胞
2、毕希纳把酵母细胞内引起发酵的物质称为什么？ 酿 酶
美国生物化学家萨姆纳从1917年开始用刀豆粉为原料， 分离提纯其中的脲酶（这种酶能使尿素分解成氨和二氧 化碳，刀豆中脲酶多，易于测定）。他尝试了各种方法， 经历一次又一次的失败，终于在1926年成功地分离出了 脲酶结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。这是生物 化学史上首次得到的结晶酶，也是首次直接证明酶是蛋 白质。