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结合选考实验试题，酶研究中的三次诺贝尔奖；无细

胞酵解实验的发现和作用

在生化研究中，大概有70项获得诺贝尔奖，其中，酶学的研究具

有重要的地位，也算是一大热点。酶动力学是《生物化学》中的重

要内容，就从诺贝尔奖中，就可以发现有三次是研究酶而得奖的。

教材中有酶的发现史内容，但考查中很少出现，这次的选考试题中

出现的实验题就是有关酶的研究过程。毕希纳无细胞酵解的发现宣

告现代生物化学的诞生。如果明确实验思路，对解题肯定有较大的

帮助。

在19世纪末，酿酒业在欧洲经济中占有重要地位。但是，酿出的葡萄

酒经常莫名其妙地变酸。1848年，当时年仅26岁无名青年巴斯德在

酒石酸研究上获得了成功，赢得了化学界人士的钦佩。

由于研究酒石酸，巴斯德结识了法国大庄园主，他用科学的分析头脑和

娴熟的显微镜观察，从中发现变酸是乳酸菌发酵造成的，并提出了改进

措施，有效抑制了乳酸菌在发酵过程中的肆虐，挽救了发酵业。

在研究酒质变酸时，巴斯德明确提出发酵是由于酵母菌的存在，没有活

细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。但是德国化学家李比希却坚

持认为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

细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

结束这一争论的是德国化学家毕希纳，1897年，他用砂粒研磨酵母细

胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取了一种液体。他发现，这种

液体能够像活酵母细胞一样完成发酵任务，毕希纳将酵母细胞中引起发

酵的物质称为酿酶，由于无细胞发酵理论，他获得了1907年的诺贝尔

化学奖。

毕希纳实验示意图

但是酶究竟是什么物质，仍是不解之谜。有些科学家试图将酶从提取液

中分离出来，得到纯酶，但由于技术上的困难都没有成功。

1925年，美国奈尔大学独臂青年化学家萨姆纳不顾体残病弱，在简陋

的地下室中历经9年，终于从刀豆种子中提取出了脲酶，这种结晶溶

于水后能够催化尿素分解成氨和二氧化碳。

接着，美国化学家诺思罗普又把一系列酶提纯出来，证明它们都是蛋

白质。1946年萨姆纳与诺斯罗普因为研究酶本质的贡献获得了诺贝尔

化学奖。

此后人们一直认为酶的本质就是蛋白质，直到1978年和1981年美国

的两位化学家奥特曼和切赫分别发现了核糖核酸(RNA)不仅像过去所设

想的那样仅被动地传递遗传信息，还能起酶的作用，能催化细胞内生命

所必需的化学反应，这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供了线

索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化能力和遗传功能的

RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论。这两位科学家也因此获得了

1989年的诺贝尔化学奖。

关于酶的本质的研究总共颁发了3次诺贝尔科学奖，可见这项研究在

科学界举足轻重的地位。

生物化学发展时期可以分为三阶段，一是描述生物化学时期（20世纪

以前）；二是经典生物化学时期（20世纪上半叶）；三是分子生物学

时期（1953年开始）。其中，第二阶段的开始象征就是无细胞酵解，

它直接带动物质代谢研究新高潮。

1.无细胞酵解实验过程

毕希纳采用沙子和硅藻泥研磨酵母破坏外壁使内部液体释放，然后过滤

除去未粉碎酵母和部分碎片而获得酵母汁。这种的方法的优点是避免以

前使用特殊的溶剂或高压所产生的破坏性（如图）。

实验组

对照组

由于酵母汁已经经过研磨和过滤，因此不存在活酵母，这说明活力物质