高中生物【酶的作用和本质】学案

高一生物《分子与细胞》模块

班级：姓名：使用时间：2021年10月25日

编制人

课题酶的“前世今生”一酶的作用和本质

审核人

1.通过实验学会控制自变量，观察和检测因变量，以及尝试设置对照实验和重复实

验。（科学探究）

2.通过模型构建等科学方法，逐步推出酶的作用机理，明确酶在细胞代谢中起的作

学习

用。（科学方法、生命观念）

3.通过角色模拟体验“酶本质的探索”科学史，阐明酶的化学本质，认同科学是在

目标

不断探索和争论中前进的，培养学生严谨的科学态度、吃苦耐劳的品德以及为

科学献身的社会责任意识。（生命观念、社会责任）

课堂导学

下面就由我和在座的各位“酶”男“酶”女，一起进入今天的“酶”

好时刻一超级史诗大片《酶的“前世今生”》。

早在4000年前的夏禹时代中华民族就开始了对酶的探索和应用，并

掌握了酿酒技术。

一、酶的“前世”（化学本质）

1.六大代表队阐述操作及观点

“机遇垂青队”：

（巴斯德）

“错误之柜队”：

（李比希）

“天才化学队”：

（比希纳）

”独臂萨姆纳队”：

（萨姆纳）

“切赫奥特曼队”：

（切赫、奥特曼）

“现代梦之队”：

2.“剑指诺奖”

如果你是毕希纳时代的科学家，你能根据所学内容，对提取液的成

分（有大分子和小分子）进行分离、鉴定吗？

提示：利用膜的功能特性

二、酶的“今生”(酶的作用)

1.明确变量(比较室温与90℃水浴加热下WO?的分解速率)

步骤试管编号变量

12

•—浓度3%3%

剂量2ml2ml

二条件常温90℃

现气泡产生不明显少量

象

结论

请回答该实验中的变量:

自变量：

因变量：

无关变量:

2.设计实验(探究FeCL和肝脏研磨液对MO?的分解作用)

请根据给出的材料、用具，确定“实验目的”，进行实验操作，并完

成“实验报告

实验报告

【实验目的】探究对H202的分解作用强弱

【变量控制】

(1)自变量：_________________

(2)因变量：,通过来检测。

【实验步骤】

(1)

(2)

(3)

【实验结果及结论】

活化能：

加热能加快化学反应的机理:

Fe＞能加快化学反应的机理：

酶的作用机理:

细胞代谢为什么离不开酶呢？

学以致用

小明刚放学回家，就看见奶奶拿着一袋洗衣粉往洗衣盆中倒了许多，

然后拿着一暖瓶开水倒入盆中，盆中立刻起了许多泡沫。“您这是干吗？”

“我给你洗洗你的羊毛衫。”小明一看水盆旁边放着“雕牌加酶洗衣粉

你觉得小明奶奶的做法对吗？你想对她说些什么？

延伸阅读一酶本质探索历程中的诺贝尔奖

酶在生命体的新陈代谢过程中占有重要地位，几乎所有细胞的生命活动都需要酶

的参与。19世纪30年代德国化学家Liebig和他的同事Wohler从苦杏仁汁中发

现了一种催化物质，后被命名为苦杏仁酶（emulsion）,这是最早发现的酶之一。

随后又有许多酶被相继发现，酶学研究也进入飞速发展时期。从1907年比希纳

获得酶学研究史上的首个诺贝尔奖开始，在酶学领域中先后有13次诺贝尔奖获

奖记录。最近一次是2009年3位美国科学家发现端粒和端粒酶保护染色体的机

制而荣获诺贝尔医学或生理学奖。这些诺贝尔奖获得者为酶学研究做出了巨大的

贡献。下页表列举了酶学研究领域的历届诺贝尔奖获得者。

1德国科学家爱德华•比希纳发现无细胞发酵现象（1907年）

20世纪初期，微生物学与其交叉学科相互推动发展，其中涌现出许多杰出的科

学家。其中，德国科学家爱德华•比希纳（E.Buchner）利用细沙和酵母菌作为

实验材料，混合并加以研磨，随后加上矽藻土，用水力压榨机制备酵母榨出液，

利用这种液体为浓蔗糖溶液防腐，经过反复实验发现酵母榨出液引起了蔗糖的发

酵。但此榨出液中没有活的酵母细胞。随后，为确保实验结果的准确性，他又利

用乙醇和丙酮杀死活的酵母细胞，仍然引起了蔗糖的发酵。

2亚瑟•哈登和奥伊勒一凯尔平在研究发酵机理上的成就（1929年）

亚瑟•哈登（HardenSirArthur）是英国生物化学家。1904年他将酵母提取物放

入半渗透薄膜袋内进行渗析时发现，酵母酶的活性消失，它不再使糖发酵。然而，

如果将渗析至袋外的水加入袋内的物料中，则酵母酶活性又会恢复。同时观察到

渗析开始时，酵母提取物迅速将葡萄糖分解并产生C02,但是随着时间的推移，

其活性逐渐降低。他推测酵母酶是由2部分组成的，一部分是小分子，另一部分

则是大分子。两者单独作用都不会使糖发酵。只有共同作用才有发酵的效果。如

果将袋内的物料煮沸，则活性消失，即使袋内加入了袋外的水也是如此。实验证

明大分子是蛋白质，小分子经受住了煮沸，因而多半不是蛋白质。这种小分子是

“辅酶”发现的首个实例，它是一种非蛋白质结构的小分子，这种小分子对于酶

的作用是不可或缺的

3德国科学家奥托•海因里希♦瓦尔堡发现了呼吸酶的性质和作用方式（1931

年）

奥托•海因里希•瓦尔堡（OttoHeinrichWarb-urg）是德国生理学家和医生。

他长期从事癌细胞的研究，发现癌细胞在生长过程中偏好利用糖代谢作用代替正

常细胞的有氧循环，因此癌细胞使用线粒体的方式与正常细胞不同，得出癌细胞

的生长速度远大于正常细胞的原因是能量来源的差别，这就是“瓦氏效应”，这

一结论为治疗癌症提供了一种新的理论依据。在研究细胞呼吸作用时他发现了呼

吸酶，证明呼吸酶是一种含铁的蛋白质，称之为铁氧酶，奥托得出结论，是呼吸

酶中的含铁蛋白起到了催化的作用[3]0

4酶的化学本质是蛋白质的研究（1946年）

5亚历山大・R•托德（A.R.Todd）在核昔酸和核普酸辅酶方面的研究（1957年）

他指出在核酸里2个核糖核苔酸之间由1个磷酸连接起来,核酸就是用这种方式

把许多核普酸连成长链结构。托德后来又合成了各种核普酸单体、三磷酸腺昔

（ATP）和几种含有核苔酸结构的辅酶。这些成果不仅为核酸化学的研究奠定了

坚实的基础，也为后来DNA分子结构的提出指明了方向。托德因此贡献被授予

1957年诺贝尔化学奖，被誉为近代核酸化学的先驱。

6RNA聚合酶与DNA聚合酶的发现（1959年）

科恩伯格于1955年以大肠杆菌提取液为材料，用放射性同位素标记核昔酸的方

法证明存在催化核昔酸多聚化的酶。1957年，科恩伯格研究团队将该酶进行提

纯，首次在试管中合成了DNA分子。该实验证明DNA可以在DNA聚合酶的催化下

合成新的DNA链，正是这种生理机制使得DNA分子能够进行复制，将遗传信息世

代延续。科恩伯格因为这个重大发现被誉为“D