酶本质的探索
第7讲 酶的本质、特性及相关实验探究
结论 淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解。
能用碘液检测实验结果吗？
不能，碘液不能检测蔗糖，蔗糖有没有被分解 不能检测出来。
（三）酶的作用条件比较温和
探究：许多无机催化剂能在高温、高压、强酸 或强碱条件下催化化学反应。酶起催化作用需 要怎样的条件呢？
探究温度对淀粉酶活性的影响
探究pH对过氧化氢酶活性的影响
酶的催化机理 S（底物）+E（酶） SE（中间化合物） E+P（生成物）
1、酶的特性
高效性
高效性的原理： 酶降低活化能的作用更显著
(1)含义：与无机催化剂相比，酶 降低化学反应活化能 的作用更显著，催化效率更高，是无机催化剂的107～ 1013倍。
(2)曲线模型
高效性 催化
专一性
(1)含义：每一种酶只能催化 一种或一类
【借题发挥】 “四看法”分析酶促反应曲线 (1)看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解 两个变量的关系。 (2)看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线 的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。 如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成 物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因 素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因 素之外的其他因素。 (3)看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、 交叉点等五点，理解特殊点的意义。 (4)看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系， 找出不同曲线的异同及变化的原因。
4．影响酶促反应的因素
甲
乙
丙
从甲图、乙图中你能得出什么结论？
①在一定温度(或pH)范围内，随温度(或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。
②过酸、过碱、高温都会使酶变性失活，而低温只是抑制酶的活 性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
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
酶本质的探索课件-高一上学期生物人教版2019必修1.pptx
毕希纳的实验
酵母菌细胞放在石英砂中用力研磨。
加水搅拌，再进行加压过滤,得到不 含酵母菌细胞的提取液。 在这些汁液中加入葡萄糖。
按照巴斯德和利比希的观点，分别可能会发生什么现象
？
糖液中冒出气泡，糖液居然变成了酒。
毕希纳的实验
糖液中冒出气泡，糖液居然变成了酒。
结论：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， 就像在活酵母细胞一样。
将酵母菌细胞中引起发酵的物质称为酿酶。
萨姆纳的实验
脲酶
蛋白质尿素 → 氨Fra bibliotek 二氧化碳刀豆种子
（J.B. Sumner）
胃蛋白酶
过氧化氢酶
胰蛋白酶
溶菌酶
……
是不是所有的酶都是蛋白质呢？
（Justus von Liebig）
两种不同的观点
人物
巴斯德
李比希
身份
微生物学家
化学家
酿酒中的发酵是由酵母 引起发酵的是酵母菌细
菌细胞存在导致的
胞中的某些物质
争论的焦点
只有活细胞的参与，糖 这些物质只有在酵母菌
类才能变成酒精
细胞死亡并裂解后才能
发挥作用
怎样设计实验能找出确实的证据证明引
起发酵的到底是什么呢？
纯化学过程， 与生命活动无关
糖类 酒精+二氧化碳 糖类变成酒精和生命活动有关系吗?
1857年 巴斯德的研究
（Louis Pasteur）
发酵过程中酒精的产量与活 酵母菌的繁殖量成正比。
结论：酿酒中的发酵是由酵母菌细 胞存在导致的
没有活细胞的参与，糖类是不可能 变成酒精的。
李比希的观点
引起发酵的是酵母菌细胞中的某些 物质，但这些物质只有在酵母菌细 胞死亡并裂解后才能发挥作用。
关于酶本质的探索教案
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。
教学目标：
力目标：
1.通过分析酶本质的探究历程，进行实验设计的技能训练；
2.通过分析酶本质的探究历程，进行归纳总结的思维训练。
三、情感态度价值观目标：
1.认同科学发展是在不断地探索和争论中进行的，养成自觉发现问题，讨论问题的习惯；
2.认同科学的发现需要质疑、创新、勇于实践、合作的科学态度。
学生四人为一组，思考并交流讨论。
甲小组代表表达讨论结果：实验材料采用活酵母细胞。将酵母细胞中的物质分离出来制成不含酵母细胞的提取液，加入葡萄糖溶液。还需要补充对比实验：将活酵母细胞直接加入葡萄糖溶液，观察两组实验结果是否一样。
学生思考并分析毕希纳的实验过程。
学生思考并回答问题：
（1）将活酵母细胞的细胞结构破坏，将里面的物质释放出来。
提问：酶到底是什么物质呢？科学家是怎么知道的呢？
学生回忆、倾听、思考。
以学生熟悉的知识点导入，引起注意，关注课堂。
二、
1.提出问题
2.作出假设
3.设计实验
4.实施实验
5.得出结论
回到课本，引出酶的探索和酿葡萄酒有关：在19世纪，由于酿出的葡萄酒经常变酸，受这一问题困扰，科学界非常重视对发酵过程的研究。当时已经知道酿酒就是让糖类变成酒精和二氧化碳，这个过程被称为发酵。
关于酶本质的探索 课例分析修改后PPT
本模块的第五章，主要介绍了细胞能量供应和利 用的一系列化学反应。本节课内容位于第五章第一节 第二课时，主要介绍了科学家关于酶本质的探究历程， 旨在让学生通过分析归纳材料，理解酶的本质，一方 面为理解细胞中生命活动的快速、高效进行奠定基础， 另一方面为其后与酶有关的内容——“光合作用”、 “呼吸作用”学习做好铺垫。
以谈话法，一问一答的形式，复习已有知识，进一步巩 固新知识，对学生进行归纳总结的思维训练，使学生真正 理解酶的本质，从而达到概述酶的本质的能力目标。
THANKS
同学小组合作，思考三个问题：（1）实验该如何取材？（2） 采用什么实验方法？（3）反应变量如何设置？
并对毕希纳提出的假说设计实验来验证假说的合理性。教师 进行评价总结，引导学生分析毕希纳的研究过程，同时分析每 一个步骤的意义。 过程：活酵母细胞→加水搅拌→加压过滤→不含酵母细胞的提 取液→加入葡萄糖 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 结论：酵母细胞提取液和活酵母细胞的作用一样。
3.思想性分析
本节课中酶本质的探索材料，讲述巴斯德、李 比希等科学家对酶本质的探索随着科学技术的进步， 不断改进，不断完善的过程，引导学生对资料进行 分析，从而培养学生创新、实事求是、敢于质疑、 大胆实践的科学态度，及自觉发现问题、讨论问题 的习惯。
02 教学目标
知识目标：
1.概述酶的本质。
能力目标：
教学过程
得出结论
教师总结：1926年萨姆纳用丙酮作溶剂的提取液中出 现了结晶，这种结晶溶于水后能够催化尿素分解成氨 和二氧化碳，因而说明该结晶为脲酶。然后他又用多 种方法证明了脲酶是蛋白质。
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
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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
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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
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关于酶本质的探索
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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
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注重生物科学史学习的意义
“学习科学史能使学生沿着科学家探索 生物世界的道路，理解科学的本质和科学研 究的方法，学习科学家献身科学的精神，这 对提高学生的科学素养是很有意义的。 对于《标准》中没有列出的其他生物 科学史也应注意引用。”
关于酶本质的探索
对比
巴斯德 和
李比希 观点的比较
1822——1895（法国）
微生物学家 通过显微镜观察发现发 酵的过程中有酵母菌 结论：没有活细胞糖类 不可能变成酒精
1803——1873（德国）
化学家 通过对化学变化的研究认 为糖类变成酒精就是一个 化学反应 结论: 在这个变化过程中， 只有细胞死之后放出了某 些物质起了作用
毕希纳的研究过程——实证 过程： 酵母细胞研磨 加水搅拌 加压过滤
不含活细胞的提取液 现象：冒出气泡
加入葡萄糖
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。
为什么毕希纳没能 确定酶的化学本质？
萨姆纳找到了酶——实验材料
所有的酶都是蛋白质吗？ 1982年至1983年美国科学家切赫和奥特 曼发现少数RNA 也具有催化作用，这一研究 成果的出现荣获了1984年诺贝尔生理奖。
结论：绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是 RNA。
科学是知识、方法和不断发展的过程
酶(Enzyme)的概念:
酶是活细胞产生的一类具有
来源
生物催化作用的有机物。
功能
本质
绝大多数酶是蛋白质, 少数的酶是RNA.
“在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。” —— 马克思