第二课时   酶的本质

●教学过程

［课前准备］

教师收集有关酶研究的资料，比如酶工程、酶的分类等。学生整理酶本质探索的基本过程，了解这些科学家所作的重要贡献和基本观点。

［情境创设］

现在已经知道细胞内的生理活动之所以如此有序地快速进行，酶的作用无可替代，但是19世纪以前，人们对这些所知甚少，人们对酶的认识是科学家不懈努力的结果。

［师生互动］

巴斯德和李比希观点的比较

         巴斯德                                        李比希

1822～1895（法国）                          1803～1873（德国）

微生物学家、通过显微镜观察                  化学家，通过对化学变化的研究

发现发酵的过程中有酵母菌存在                认为糖类变成酒精就是一个化学反应

结论：没有活细胞                            结论：在这个变化过程中，只有细胞

糖类不可能变成酒精                          死亡之后放出了某些物质起了作用

问：从巴斯德研究的领域来看，他得出结论的出发点主要是 什么？

答：巴斯德是微生物学家，他主要强调生物体或细胞的整体作用。

问：从李比希研究的领域来看，它得出结论的出发点主要是什么？

答：李比希是化学家，倾向于从化学的角度考虑问题。

问：他们的争论被哪位科学家的研究成果平息了？

答：毕希纳。

请分析毕希纳研究的过程（学生活动）。

实验：酵母细胞研磨 加水搅拌 加压过滤 含酵母细胞的提取液 加入葡萄糖。

现象：冒出气泡。

结论：酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用一样。

酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。

问：你认为毕希纳只凭上面的实验能不能说明酵母细胞的提取液和活酵母细胞的作用  一样？

答：不能。

问：那还应做怎样的实验？

答：对照实验。将酵母菌分成两等份，一半直接加入葡萄糖，另一半通过研磨、过滤等过程来进行，观察结果是否一样。

问：有人说毕希那的研究成果与前人无关，你同意这样的观点吗？

答：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。要研究酶是什么物质，首先要得到纯度较高的酶，然后才能作出鉴定。美国科学家萨姆纳在研究酶究竟是什么过程中作出了杰出贡献。

萨姆纳的研究过程

问：萨姆纳研究哪种酶？是如何确定的？

答：脲酶。借助其他科学家的研究，知道刀豆种子中脲酶的含量比较高。

问：脲酶提取出了，根据你学过的知识如何证明它就是脲酶，不是细胞中其他的有机 物呢？

答：在这个实验中首先可以证明是不是蛋白质。用双缩脲试剂这个特有反应来鉴定。然后根据脲酶的特性：尿素 氨＋二氧化碳，来判定它不是脲酶。

1926年萨姆纳的重要科学研究成果让人们知道脲酶就是蛋白质，后来其他科学家也提取了其他种类的酶，也证明是蛋白质，所以在以后一段较长的时间，人们都认为酶就是蛋白质。

问：科学家得出的结论应用的什么方法？

答：概括法。

问：你能说出当时概括得出这个结论的基本思路吗？

答：脲酶是蛋白质，胰蛋白酶也是蛋白质，胃蛋白酶也是蛋白质。人们发现的酶都是蛋白质，所以酶就是蛋白质。

问：这样的结论到了20世纪80年代美国科学家的重要发现出现了什么变化？

答：美国科学家切赫和奥特曼发现了一种酶，它也有催化功能，但是它是RNA。这样酶的定义就有了发展。即：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，少量的是RNA。

［教师精讲］

酶作为生物催化剂，人们对它的认识经历了较长的时间，从酶究竟是在活细胞中能起作用还是释放 出来起作用一直争论到到底是什么物质，每次争论的结果都让人们对酶的认识更深入一步，更加准确，所以可以说酶的本质的发现过程也正是人们认识自然的一个真实写照。

［评价反馈］

1.细胞内合成酶的主要的场所是

A.细胞质            B.线粒体            C.核糖体            D.内质网

2.分析上题中能不能说合成酶的场所是核糖体？

参考答案：

1.C   2.不能。因为还有少量的酶是RNA，它的合成场所就不在核糖体。

［课堂小结］

通过对酶本质的发现过程的学习，我们知道酶的本质就是具有催化作用的有机物。酶的本质的发现过程也说明了一个问题，这个科学结论的得出是科学家不断探索、不断进行实验，最终揭示出来的。它是许多科学家共同努力的结果。

［布置作业］

1.P82一基础题1、2、3。

2.预习酶的特性的内容。分小组来设计实验验证酶的专一性和酶要起作用需要温和条件。

［课后拓展］

通过对酶的研究，证实绝大多数的酶都是蛋白质。酶按照化学组成可分成两类：单纯酶和结合酶，单纯酶就是只有氨基酸组成，不含其他成分。例如：脲酶、胃蛋白酶等。结合酶就是除了蛋白质之外，还含有对热稳定的非蛋白质的小分子物质（如金属离子，也可以是小分子有机物），前者称为酶蛋白，后者称为辅酶。只有两者结合才具有活力。如转氨酶、乳酸脱氢酶都属于此类酶。

●板书设计                      

第二课时   酶的 本质

酶本质的发现过程：

结论：酶是活细胞产生的具 有催化作用的有机物，其中绝大多数为蛋白质。

●习题详解

一、练习（课本P82）

（一）基础题

1.巴斯德：发酵是在整个活细胞参与下进行的。李比希：发酵是细胞中的某些物质参与下进行的，这些 物质只有在细胞死亡之后才能释放出来，才能发挥作用。毕希纳：发酵在完整细胞内或不完整细胞下都可进行，说明某些物质可促使物质进行发酵，它在细胞内 外的作用相同。萨姆纳：酶是蛋白质。

2.（1）细胞代谢就是细胞内全部的化 学反应，细胞内每时每刻都在进行大量的化学反应，而这些反应要进行，没有具有极 高催化效率的 酶是不可能完成的。（2）细胞内的化学反应之所以能在常温常压下迅速进行，也完全依赖酶的催化作用。

3.D（绝大多数酶是蛋白质，还有一些酶是RNA等有机物）

（二）拓展题

1.（1）取将待检测样品少许溶于2 mL水中；将该溶液注入试管，并向试管注入双缩脲试剂A液1 mL;向试管内注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀；观察试管溶液的颜色呈紫色，说明该样品为蛋白质；如不为紫色则不是蛋白质。

（2）在萨姆纳之前，人们还没有一个好办法来提取和纯化细胞中的酶，当然 更谈不上鉴定它了。

二、资料分析（课本P81）

1.巴斯德认为发酵与活细胞有关是合理的，但是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，但是认为这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用是不正确的。

2.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的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.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.萨姆纳历时9年用正确的科学方法，将酶提纯出来。他有一种坚持不懈、百折不挠的科学精神。成功属于不畏艰苦的人。

5.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，少量的酶是RNA。

●备课资料

美国生物化学家萨姆纳（1887～1955）

20世纪20年代，萨姆纳相信酶是蛋白质。他从1917年开始用刀豆粉为原料，分离提纯其中的脲酶（刀豆中脲酶多，易于测定）。1926年他成功地分离出一种脲酶活性很强的蛋白质。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，推动了酶学的发展。1937年他又得到了过氧化氢酶的结晶，还提纯了几种其他的酶。由于脲酶和其他酶的工作，他于1946年获得诺贝尔化学奖。他的著作有《生物化学教本》《酶的化学和方法》（与G.F.萨默斯合著）、《酶－化学及其作用机制》（与K.迈尔巴克共同主编）等，后两种已被译成俄文等其他文字