高中生物【酶的作用和本質(zhì)】學(xué)案

高一生物《分子與細(xì)胞》模塊

班級：姓名：使用時(shí)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(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測因變量，以及嘗試設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)和重復(fù)實(shí)

驗(yàn)。（科學(xué)探究）

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

學(xué)習(xí)

用。（科學(xué)方法、生命觀念）

3.通過角色模擬體驗(yàn)“酶本質(zhì)的探索”科學(xué)史，闡明酶的化學(xué)本質(zhì)，認(rèn)同科學(xué)是在

目標(biāo)

不斷探索和爭論中前進(jìn)的，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、吃苦耐勞的品德以及為

科學(xué)獻(xiàn)身的社會(huì)責(zé)任意識。（生命觀念、社會(huì)責(zé)任）

課堂導(dǎo)學(xué)

下面就由我和在座的各位“酶”男“酶”女，一起進(jìn)入今天的“酶”

好時(shí)刻一超級史詩大片《酶的“前世今生”》。

早在4000年前的夏禹時(shí)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(xué)本質(zhì)）

1.六大代表隊(duì)闡述操作及觀點(diǎn)

“機(jī)遇垂青隊(duì)”：

（巴斯德）

“錯(cuò)誤之柜隊(duì)”：

（李比希）

“天才化學(xué)隊(duì)”：

（比希納）

”獨(dú)臂薩姆納隊(duì)”：

（薩姆納）

“切赫奧特曼隊(duì)”：

（切赫、奧特曼）

“現(xiàn)代夢之隊(duì)”：

2.“劍指諾獎(jiǎng)”

如果你是畢希納時(shí)代的科學(xué)家，你能根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，對提取液的成

分（有大分子和小分子）進(jìn)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(shí)驗(yàn)中的變量:

自變量：

因變量：

無關(guān)變量:

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(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(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并完

成“實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄繉202的分解作用強(qiáng)弱

【變量控制】

(1)自變量：_________________

(2)因變量：,通過來檢測。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

(1)

(2)

(3)

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論】

活化能：

加熱能加快化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理:

Fe＞能加快化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理：

酶的作用機(jī)理:

細(xì)胞代謝為什么離不開酶呢？

學(xué)以致用

小明剛放學(xué)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(jiǎng)

酶在生命體的新陳代謝過程中占有重要地位，幾乎所有細(xì)胞的生命活動(dòng)都需要酶

的參與。19世紀(jì)30年代德國化學(xué)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(xué)研究也進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)期。從1907年比希納

獲得酶學(xué)研究史上的首個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)開始，在酶學(xué)領(lǐng)域中先后有13次諾貝爾獎(jiǎng)獲

獎(jiǎng)記錄。最近一次是2009年3位美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶保護(hù)染色體的機(jī)

制而榮獲諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。這些諾貝爾獎(jiǎng)獲得者為酶學(xué)研究做出了巨大的

貢獻(xiàn)。下頁表列舉了酶學(xué)研究領(lǐng)域的歷屆諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。

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

20世紀(jì)初期，微生物學(xué)與其交叉學(xué)科相互推動(dòng)發(fā)展，其中涌現(xiàn)出許多杰出的科

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

實(shí)驗(yàn)材料，混合并加以研磨，隨后加上矽藻土，用水力壓榨機(jī)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(fù)實(shí)驗(yàn)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(xì)胞。隨后，為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，他又利

用乙醇和丙酮?dú)⑺阑畹慕湍讣?xì)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(jī)理上的成就（1929年）

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

入半滲透薄膜袋內(nèi)進(jìn)行滲析時(shí)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(huì)恢復(fù)。同時(shí)觀察到

滲析開始時(shí)，酵母提取物迅速將葡萄糖分解并產(chǎn)生C02,但是隨著時(shí)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(dú)作用都不會(huì)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(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)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(xué)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(xué)家和醫(yī)生。

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

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

的生長速度遠(yuǎn)大于正常細(xì)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(xì)胞呼吸作用時(shí)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(xué)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(gè)核糖核苔酸之間由1個(gè)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(xué)的研究奠定了

堅(jiān)實(shí)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(xiàn)被授予

1957年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，被譽(yù)為近代核酸化學(xué)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(biāo)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(tuán)隊(duì)將該酶進(jìn)行提

純，首次在試管中合成了DNA分子。該實(shí)驗(yàn)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(jī)制使得DNA分子能夠進(jìn)行復(fù)制，將遺傳信息世

代延續(xù)?？贫鞑褚?yàn)檫@個(gè)重大發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為“D