备课素材：酶的简明史 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

酶的简明史 提到酶，很多人会想到生物课本里的“催化剂”。 人类利用酶的历史，比 “酶” 这个名字出现早了几千年。 古代：无意识的“酶利用时代”早在公元前6000 年左右，古巴比伦人就开始用大麦酿造啤酒；公元前 4000 年，古埃及人用谷物制作面包，这些过程里都藏着酶的身影。当时的人们并不知道 “酶” 是什么，却在反复实践中发现：把谷物浸泡、发芽后，更容易酿出酒；把面团发酵后，烤出来的面包更松软。其实，谷物发芽时会产生淀粉酶，这种酶能把淀粉分解成小分子的糖；面团发酵时，酵母里的蔗糖酶、麦芽糖酶会进一步分解糖分，产生二氧化碳让面团膨胀。这是人类最早与酶打交道的记录—— 没有理论支撑，全靠经验积累，却无意中开启了酶应用的序幕。 19 世纪：“酶” 的名字诞生，科学研究起步直到19 世纪，科学家才开始真正 “看见” 酶。1833 年，法国化学家安塞尔姆・佩恩和让 - 弗朗索瓦・帕扬在研究麦芽时，从麦芽提取物里分离出一种物质，这种物质能快速分解淀粉。他们把这种物质命名为 “diastase”（淀粉酶的旧称），这是人类首次得到酶的粗制品。1878 年，德国生理学家威廉・库恩给这类物质起了个统一的名字 ——“enzyme”（酶），这个词来自希腊语 “en zyme”，意思是 “在酵母中”，因为当时很多酶的研究都和酵母发酵有关。不过，那时候科学家对酶的本质还不清楚，甚至有人认为酶只有在活细胞里才能发挥作用，这就是早期的 “生命力论”。打破这个观点的是德国化学家爱德华・布希纳。1897 年，他把酵母细胞磨碎，得到了无细胞的提取物，没想到这种提取物依然能让蔗糖发酵产生酒精。 这个实验证明：酶的作用不需要活细胞，只要有酶本身存在就行。这一发现为后来的酶研究奠定了重要基础，布希纳也因此获得了 1907 年的诺贝尔化学奖。 20 世纪：揭开酶的本质，进入 “工业化时代”20 世纪是酶研究的 “黄金时期”，科学家们不仅搞清楚了酶的化学本质，还开始大规模生产和应用酶。1926 年，美国生物化学家詹姆斯・萨姆纳取得了突破性进展。他从刀豆中提取出了脲酶的结晶，并通过实验证明：这种酶的化学本质是蛋白质。这是人类首次证明酶是蛋白质，萨姆纳也因此成为 1946 年诺贝尔化学奖的获得者之一。后来，其他科学家陆续从动物、植物、微生物中提纯出多种酶，比如胃蛋白酶、胰蛋白酶等，都证明了酶的蛋白质属性。不过，到了1982 年，又有新发现打破了 “酶都是蛋白质” 的认知。美国科学家托马斯・切赫和西德尼・奥尔特曼发现，某些 RNA 分子也能像酶一样催化化学反应，他们把这种 RNA 称为 “核酶”。这个发现补充了酶的本质定义，两人也共同获得了 1989 年的诺贝尔化学奖。 随着对酶的认识加深，工业化生产酶的技术也逐渐成熟。20 世纪初，人们主要从动物内脏（比如胃、胰腺）和植物中提取酶，但这种方式成本高、产量低。后来科学家发现，微生物（比如细菌、真菌）是生产酶的 “好帮手”—— 微生物繁殖快、容易培养，还能产生多种类型的酶。1960 年左右，利用微生物发酵生产酶的技术实现了产业化。比如用枯草杆菌生产淀粉酶，用于食品加工；用黑曲霉生产蛋白酶，用于洗涤剂（能分解衣服上的蛋白质污渍，比如血渍、汗渍）。 到了 20 世纪 80 年代，基因工程技术开始应用于酶的生产：科学家把能产生特定酶的基因转入微生物（比如大肠杆菌、酵母菌）中，让微生物高效合成目标酶。这种方法不仅产量高，还能改造酶的特性，比如让酶更耐高温、更耐酸碱，适应不同的应用场景。 如今：酶的“超能力” 被不断挖掘现在，酶已经渗透到我们生活的方方面面：食品工业中，酶能让奶酪更易成型、让果汁更澄清；医药领域，酶可以作为药物（比如溶菌酶能杀菌，尿激酶能溶解血栓），也能用于疾病诊断（比如通过检测血液中特定酶的含量判断肝脏是否健康）；环保领域，酶能分解污水中的有机污染物，还能用于降解塑料，减少白色污染。科学家们还在不断探索酶的新可能：通过“酶的定向进化” 技术，人工改造酶的结构，让它拥有原本没有的功能；研究 “固定化酶”，让酶可以重复使用，降低成本…… 从古代作坊里的 “隐形帮手”，到现代科技中的 “精准工具”，酶的发展历程，其实也是人类不断探索生命奥秘、利用自然力量的历程。未来，随着生物技术的进步，酶还会带来更多惊喜—— 或许有一天，我们能依靠酶解决更多环境问题、研发出更有效的药物，让这种小小的生物分子，发挥更大的作用。 学科网（北京）股份有限公司 $