高二生物教案：降低化学反应活化能的酶

答：它起的是对照的作用。

结论：进行该实验的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，观察其对实验结果的影响。如果结果不同，那么影响该结果的就是这一不同的因素。在上述实验3试管和4试管只有加入的催化剂不同，那么该实验的结果3放的氧气少，4放出氧气多就是因为加入到4号催化剂的催化效率比加入到3号的高。即酶具有高效性。

问：2和4试管现象基本相同，能否在生物体中也利用2的方法来解毒?

答：不能。加热到这样的温度会造成生物的细胞死亡。

问：能否用同一滴管给3和4试管加FeCl3溶液和肝脏研磨液?

答：不能。共用滴管会让肝脏研磨液(或FeCl3溶液)残留在滴管内，难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴加液的作用，影响实验结果的准确。

问：为何酶的催化效率会比无机催化剂更高呢?

答：酶降低了活化能。活化能就是分子从常态转化变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能越大，反应就越不容易进行，反之就容易进行。

[教师精讲]

在生物体中，生物体内的化学反应每时每刻进行着。以人为例：据估计人体细胞内每分钟大约要发生几百万次的化学反应，这么多的化学反应能在人体中顺利而迅速地完成，完全是靠酶的催化作用。它和无机催化剂相比，具有更高的催化效率。

酶在细胞内的物质变化过程中起着重要作用，这个作用是其他物质无法代替的。它降低了化学反应中的活化能，而自身却没有发生变化，所以是一种催化剂。它是细胞内产生的，所以它也是细胞中具有高效催化效率的生物催化剂。它的作用就是降低活化能。

[评价反馈]

1.选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中

A.含Fe离子多

B.含酶的种类多

C.温度高

D.过氧化氢酶多且活性高

2.在医院常用双氧水作为身体出现小伤口的消毒用药，能观察到什么现象吗?试解释该现象。

参考答案：

1.D 2.能看到伤口有气泡产生。原因是人体细胞中产生的酶将双氧水分解成了水和 氧气。

[课堂小结]

[布置作业]

1.查资料：催化剂之所以能加快化学反应，它的作用原理是什么?

2.预习P81的资料分析，说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示?

[课后拓展]

1.酶—底物复合物的形成及诱导契合假说

酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程为酶-底物结合的诱导契合假说。

2.酶促反应的机制

(1)邻近效应与定向排列：两种或数种底物分子在酶活性中心聚集、特异结合，使活性中心的底物浓度增加;底物受催化攻击部位对准活性中心的催化基团，可增加催化效率。

(2)多元催化：一种酶常兼有酸、碱双重催化作用，发生多个功能基团的协同作用，提高酶的催化效率。

(3)表面效应：酶的活性中心提供的疏水环境可排除水分子对各功能基团的干扰性吸引或排斥，防止底物与酶之间形成水化膜，利于酶与底物结合。

●板书设计

第5章 细胞的能量供应和利用

第1节 降低化学反应活化能的酶

第一课时 酶的作用

细胞代谢：细胞内全部的化学反应。

酶的作用：降低活化能更显著，催化效率更高。

●习题详解

一、问题探讨(课本P78)

1.这个实验要解决的问题是：鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化。

2.是胃内的化学物质——酶将肉块分解了。

3.收集胃内的化学物质，将肉块放入这些物质中，看看这些物质在体外是否也能将肉块分解。

二、本节聚焦(课本P78)

1.因为细胞内每时每刻都进行着大量的生化反应，而这些反应都需要在相对温和的条件下进行，只有酶才能满足这样的要求。

2.绝大多数酶都是蛋白质，它是活细胞产生的具有催化作用的有机物。

3.通过实验来进行研究。其中有重要贡献的科学家有巴斯德、李比希、毕希那、切赫等。

三、实验(课本P79)

1.2号试管放出的气泡多。这一现象说明加热能促进过氧化氢的分解，提高反应速率。

2.不能。

3.说明FeCl3中的Fe3+和新鲜肝脏中的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率。

4.4号试管的反应速率比3号试管快得多。说明过氧化氢酶比Fe3+的催化效率高得多。细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些化学反应需要在常温、常压下高效率地进行，只有酶能够满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。

●备课资料

1.活化能

非活化分子转变为活化分子所需吸收的能量。温度对反应速率有显著影响。在多数情况下，其定量规律可由阿伦尼乌斯公式来描述：

κ=Ae-E/RT(1)

式中κ为反应的速率系(常)数;E和A分别称为活化能和指前因子，是化学动力学中极重要的两个参数;R为摩尔气体常数;T为热力学温度。对于更为复杂的描述κ与T的关系式中，活化能E定义为：

E=RT2(dlnκ/dT)(2)

在元反应中，并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。S.A.阿伦尼乌斯认为，只有“活化分子”之间的碰撞才能发生反应，而活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值即为活化能。近代反应速率理论进一步指出，两个分子发生反应时必须经过一个过渡态——活化络合物，过渡态具有比反应物分子和产物分子都要高的势能，互撞的反应物分子必须具有较高的能量足以克服反应势能垒，才能形成过渡态而发生反应，此即活化能的本质。

2.降低反应的活化能(activation energy)原理的假说

(1)中间产物学说

在酶催化的反应中，第一步是酶与底物形成酶-底物中间复合物。当底物分子在酶作用下发生化学变化后，中间复合物再分解成产物和酶。

E+S E-S P+E

许多实验事实证明了E-S复合物的存在。E-S复合物形成的速率与酶和底物的性质有关。电子显微镜的观察结果、X射线晶体结构分析、酶与底物反应前后光谱特性分析、酶的溶解度变化、酶与底物的共沉降，获得E-S复合物结晶都可证明中间产物的存在。

(2)邻近效应(proximity effect)和定向效应(orientation effect)

邻近效应在酶促反应中，由于酶和底物分子之间的亲和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趋势，最终结合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的有效浓度大大增加的效应。

定向效应：当专一性底物向酶活性中心靠近时，会诱导酶分子构象发生改变，使酶活性中心的相关基团和底物的反应基团正确定向排列，同时使反应基团之间的分子轨道以正确方向严格定位，使酶促反应易于进行。以上两种效应使酶具有高效率和专一性特点。

(3)酶使底物分子中的敏感键发生变形(distortion)

酶-底物复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过度态的中间产物形成,从而降低了反应的活化能。

(4)多功能催化作用

酶的活性中心部位，一般都含有多个起催化作用的基团，这些基团在空间有特殊的排列和取向，可以对底物价键的形变和极化及调整底物基团的位置等起到协同作用，从而使底物达到最佳反应状态。

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