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《§5-1 降低化学反应活化能的酶》教案
上传: 汪熙翔 &&&&更新时间： 8:38:10
& 《&5-1 降低化学反应活化能的酶》教案 生物& 汪熙翔（南昌二中） & 教学内容：酶的作用 课程名称：生物（必修①） 年&&& 级：高一 章&&& 节：必修①第五章第一节 教师姓名：汪熙翔 授课时间： 设计理念： 人教版高中生物教材必修1中&降低化学反应活化能的酶&的基本知识相对比较简单，包括酶的作用和本质两部分；但是其潜在的知识和能力要求比较高。对照实验规范、变量分析能力和生物学研究思想的领悟是本节关键。这些都是新课程中探究性学习必须具备的素质。本节课将主要是让学生动手设计探究实验和进行实验，教师只是起一个引导作用，让学生学会探究实验的一般方法和实验设计的原则，来提高学生的设计实验的思维能力，提高学生动手进行实验的操作能力和提高学生分析实验现象的分析能力。最后通过学生的分析讨论得出酶降低化学反应活化能的原理。 教学目标： 根据新课标的要求、教科书的内容和学生的实际，将本节课的三维教学目标确定为： 1．知识与技能: （1）说出细胞代谢的概念。 （2）说明酶在细胞代谢中的作用。 2．过程与方法: （1）通过有关的实验和探索，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，及设置对照组和重复实验。 （2）提高学生观察、分析、判断的思维能力，提高学生的实验操作能力。 3．情感态度与价值观: （1）通过有关的实验和探索使学生体验实验成功的喜悦，并通过教师的引导，使学生领悟科学实验的基本方法。 （2）培养学生的探索精神和合作意识。 教学重点： 1.酶的作用。 2.控制变量的科学方法。 教学难点： 1．酶降低化学反应活化能的原理。 2．控制变量的科学方法。 教学时间：1课时 教学准备：ppt课件，相关实验器具 教学过程： &
老 师 组 织 和 引 导
学 生 活 动
从斯帕兰札尼研究鹰的消化作用进入学习情境。
1.为何要将肉块放在笼子中？
2.对肉起消化作用的是什么物质？
3.进行肉类消化的过程的条件是怎样的？
4．在实验室中能否也让肉分解？能的话需要怎样的条件？
回忆相关知识尝试回答问题：
1.排除了胃对肉块的物理性消化。
2.一定是某种物质进入到笼子中，使肉分解，正在已知是消化酶。
3.体内，常温常压下。
4.能。需要高温、高压、强酸或强碱等剧烈条件
激发求知欲望，进入新课的学习。
一、细胞代谢概念学习
[讲述]：对于一个生物体来说要进行的生理活动非常之多，细胞是生物体的基本组成单位，细胞不断地进行自我更新，完全依赖细胞内发生的生物化学反应。细胞内全部的化学反应的总称就是细胞代谢 。
&&体会细胞代谢这一概念的含义并识记。
二、酶的作用
[过渡]细胞生存的条件是极其温和的，那么细胞内数量如此巨大的生物化学反应如何在常温、常压、水溶液环境、ph接近于中性的条件下，迅速而高效地进行？下面同学们通过&实验& 比较过氧化氢在不同条件下的分解&来寻求问题的答案。老师出示投影片，提示学生的实验的目的、原理及操作步骤。
[投影] 表1
通过比较h2o2在不同条件下分解的快慢，了解过氧化氢酶的作用和意义
h2o2在高温或fe3+或过氧化氢酶的作用下可分解成水和氧
加2滴肝脏研磨液
将点燃但无火焰的卫生香放在各支试管液面上
教师巡视并指导。
请学生代表汇报观察到的现象，教师给予评价。
提出问题引导学生深入思考，探求问题的答案。
1．与1号管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？
2．3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？
3．3号和4号管相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？
&[提供资料]
表2& 酶的催化作用与无机催化作用的比较
质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液1滴
质量分数为3.5%的氯化铁溶液1滴
生物催化剂：过氧化氢酶所含酶的相对数量：1
无机催化剂：fe3+
fe3+的相对数量：25万
[讲解]：事实上，酶的催化效率是无机催化剂的107&1013倍
[设问]：为什么酶的催化效率比无机催化剂更高？
[讲解]：因为酶更能降低活化能。活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
加热使h2o2分子得到能量，从常态转变为容易分解的活跃状态。fe3+或过氧化氢酶促使过氧化氢分解，但并没有供给过氧化氢能量，而是降低了过氧化氢分解反应的活化能！
[提供资料]：
表3& 在20 ℃测得的过氧化氢分解的活化能
活化能/kj&mol-1
没有催化剂催化
用胶态铂催化
用过氧化氢酶催化
[问题]：1.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
2. 通过实验，你能得出什么结论？
[精讲]：1.细胞内每时每刻都在进行着成千上万种化学反应，这些反应如果在体外进行，则大都需要强烈的物理或化学条件和长时间的作用才能发生，但是这些化学反应是在机体内极温和的条件下，如常温常压接近中性的水溶液下高效率地进行，只有酶能满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
& 2．酶在细胞代谢中的作用：酶比无机催化剂更能显著地降低化学反应的活化能，是生物催化剂。
学生分组进行实验，观察并在学生实验册上做记录。
学生代表汇报观察到的现象：
1号管无明显现象，卫生香很快熄灭
2号管有少量气泡产生，卫生香熄灭
2号管有较多气泡产生，卫生香火焰变亮（有的小组说能复燃）
2号管快速产生大量气泡，卫生香很快复燃。
& 学生讨论回答：
1．2号管产生的气泡多；加热能促进h2o2的分解。
2．fe3+或过氧化氢酶都能加快h2o2的分解速率。
3．过氧化氢酶比fe3+的催化效率高得多。
学生通过资料，体会过氧化氢酶比fe3+的催化效率高多少。
学生分析资料，得出结论：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。
学生思考回答:
1.在细胞内进行着许多种化学反应，这些化学反应是在机体内常温常压条件下高效率地进行，只有酶能满足这样的要求，所以说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要。
2. 酶在细胞代谢中的作用：能更显著地降低化学反应的活化能，是生物催化剂。
分组实验提高实验操作能力和观察能力，培养合作意识。
本实验相对较易，不少小组都能顺利完成，能让学生体验成功的喜悦。
通过启发引导，层层剖析，最后由学生自己得出结论。有利于提高学生的分析能力和探究能力。
三、控制变量的科学方法
[过渡]：这个实验是课本的第七个实验，涉及到实验设计中的变量、对照等问题。根据本实验，同学们思考以下问题。
1.上述实验分成1、2、3、4号四支试管，哪些是四支试管的共同条件？
2.两两比较，不同的条件有是什么？
3.实验过程中，能否用同一试管给3号和4号试管加fecl3溶液和肝脏研磨液
4．1号管起什么作用？
5．哪些因素是属于自变量、因变量？哪些是无关变量？
[教师精讲]：实验设计的基本原则中有单因子变量原则和对照性原则。实验过程中可以变化的因素称为变量。其中实验假设中涉及的给定的研究因素称为自变量；随着自变量的变化而变化的变量（即产生的结果或结论）称为因变量；其他对实验结果造成影响的变量称为无关变量。实验中的无关变量很多，会对实验结果造成影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法（对照性原则）。除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量都应当始终保持相同（单因子变量原则）。
学生思考回答：
1．都在试管中加入了2mlh2o2溶液，都在相同的压力下。
2．1号和2号：温度不同
1号和3号：3号管比1号管多了滴fecl3溶液
1号和4号：3号管比4号管多了2滴肝脏研磨液
3号和4号：加入的催化剂不同
3．不能。共用会使肝脏研磨液（或fecl3溶液）残留在试管内，难以判断出过氧化氢的分解是哪种滴液的作用，影响实验结果的准确性
4．起对照作用
5.自变量：fecl3溶液、肝脏研磨液。因变量：h2o2分解速率。
无关变量：如反应物质性质和浓度。
通过比较分析，理解实验设计中的单一变量原则、对照性原则等科学方的基本法。
引导学生对本节课内容进行总结。
总结本节课所学知识。(略)
进行知识梳理培养归纳能力
布置反馈性练习(略)
学生思考，应用知识解决问题。
培养解决实际问题的能力
& 作业布置： &&& 预习p81页的资料分析，说出酶的研究过程。从这些过程中你得到了什么启示？ 教学反思 本节课能体现新课标的探究性学习的教育理念，重过程、重体验、重实践，在教学过程中教师起主导作用，让学生通过实验，通过对问题的思索最后自己得出结论，充分体现了学生的主体地位，学生的学生热情高涨，教学效果显著，全面完成教学的三维目标，使学生的观察、分析、判断的思维能力，实验操作能力和探索精神得到培养，也使学生领悟了科学实验的基本方法。在随后的测试反馈情况来看中，该部分的知识学生掌握牢固，知识迁移较好。 本节课的课堂密度较大，要求学生讨论思考的问题较多，所以教师要控制好节奏、把握好时间，才能在有限的单位时间内完成教学任务，实现教学目标。在学生实验时中，因第二号试管需要在90℃水中水浴，教师应提前准备好开水，以免因为加热而浪费时间。 如果时间、实验条件允许，在实验时可再增设2组装置，即5号试管滴加2滴煮熟肝脏研磨液，6号试管滴加2滴冰冻肝脏研磨液，使学生对酶的催化作用需要适宜温度这一知识能有直观、深刻的印象，也可为后面知识的学习做好铺垫。
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文明上网,理智发言5.1 降低化学反应活化能的酶_百度文库
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请大牛解答一个概念性问题，表观活化能与绝对能垒，有实例分析
本人最近计算了一个体系，如图所示
4条路径是整个催化反应的速控步，实验现象是左图的催化剂产率95%，右图的催化产率53%，物质A可以转化成物质B，物质C也可转化成物质B，是一个配体的取代反应，如果直接用另一个无配体的催化剂可以生成物质B，催化效率为83%
我的理解是如果从绝对能垒的角度energy barrier 应该走path a和path d
如果从热力学表观活化能的角度activation energy理解，应该走path b和path d
绝对能垒的意思是从基元反应考虑，过渡态与其相应的络合物的差，而表观活化能，是以分离的反应物与必要路径的最低能量点（TS）的差，即左图的path b
另外希望能给出其他人分析的相应的参考文献
势能面中是采用总包反应能垒还是内禀，也就是你说的表观和绝对能垒，应该是根据你所研究的体系的状态，是气相反应，还是固相。根据你的体系，你有催化剂，可能是气固相反应的话，应该采用表观活化能来判断。 : Originally posted by 飘雪h at
势能面中是采用总包反应能垒还是内禀，也就是你说的表观和绝对能垒，应该是根据你所研究的体系的状态，是气相反应，还是固相。根据你的体系，你有催化剂，可能是气固相反应的话，应该采用表观活化能来判断。 我这都是溶剂化的自由能，
不知道我这个理解对不对
“我的理解是如果从绝对能垒的角度energy barrier 应该走path a和path d
如果从热力学表观活化能的角度activation energy理解，应该走path b和path d”
总包反应能垒和内禀能垒有什么区别和联系，要与实验速率或产率匹配的话，用哪个更合适，希望在进一步的详细解答
就是说内禀反应能垒，前一步的反应的放热对其过渡态能垒有没有影响，不知道我理解的对不对，还是概念错误，我的理解是前一步反应的放热，由于溶剂作用，被很快的散去了，所以对下一步反应的过渡态能垒无影响 “我的理解是如果从绝对能垒的角度energy barrier 应该走path a和path d
如果从热力学表观活化能的角度activation energy理解，应该走path b和path d” 你的理解是对的
气相体系中，由于分子是处于热激发的状态，而且体系密度低，分子间碰撞失活的可能性小，所以对于气相体系，通常用总包能垒，也就是表观活化能来考虑。
液相体系，分子间容易碰撞失活，所以通常应该用内禀，也就是绝对能垒来衡量，因此就如你说的前面的放热反应，对后面的过渡态没有影响。
而对于气固体系，情况就比较复杂，文献中也是这样，有的人用总包能垒来考察，有的人用内禀，这个就要根据具体的体系来定了。 : Originally posted by 飘雪h at
“我的理解是如果从绝对能垒的角度energy barrier 应该走path a和path d
如果从热力学表观活化能的角度activation energy理解，应该走path b和path d” 你的理解是对的
气相体系中，由于分子是处于热激发的状态， ... 谢谢解答，好像有点理通了，那能不能帮忙找找你那相关的参考文献，我好引用，我这就是气固反应，二氧化碳插入C-M键 : Originally posted by boylc789 at
谢谢解答，好像有点理通了，那能不能帮忙找找你那相关的参考文献，我好引用，我这就是气固反应，二氧化碳插入C-M键... 那你觉得我用什么函数来计算这个能量更准确些 时间有限，简单的说几句：
1、催化剂是否会影响反应产率，这是个基本的问题。理论上讲，催化剂仅影响反应速率，不影响反应平衡，这是高中知识，不给出参考文献了。事实上，由于催化剂的存在，涉及到副反应的发生，在一定程度上，会影响反应平衡。然而从楼主给出的贴图上，没有进行其它副反应的探讨，因此，仅凭楼上的贴图，是不能指望根据这几个能垒就解释催化产率的差异的。
2、楼主的反应并不是简单的催化反应，而是涉及了催化循环，这种情况下，建议先阅读S. Kozuch, S. Shaik, How to Conceptualize Catalytic Cycles? The Energetic Span Model, Acc. Chem. Res., 44 (0. 把反应整体流程做出来，然后区分能量片，再进行热动力学的对比，对于解释反应机理更加有帮助。
3、假定楼主的反应不涉及催化循环，仅仅是单步的催化，同时假定A-B及C-B的转化如同楼主贴图中所示，没有过渡态，则假定为为一个快速的平衡，同时鉴于abcd的能垒都并不高，假定在室温或者稍微加热的情况下即可顺利反应，那么，显然这适用于Curtin–Hammett定律，即只看全局的最高能垒。也就是说，显然是b/d路径。同时，那个“绝对能垒”的概念不详，建议使用“单步能垒”这种说法。
4、楼主对能垒图的解释是纵坐标为溶剂化的自由能，我猜测这是液相反应，那么以上的分析应该能有所帮助。但后来楼主又提及这是个气固反应，我就迷惑了。。气固反应，怎么做的溶剂化？ABC是固相？那这个能量是怎么来的？做了晶格能的矫正？不行，晕了，不知道怎么解释了。
5、对于非催化循环体系，个人不同意“对于液相应该使用内禀能垒”——也就是单步能垒的标准来判定的说法，这违背Curtin–Hammett定律。但是在催化循环的过程中，也并非是像Curtin–Hammett定律那样简单的看最高的能垒，而是需要按照Shaik的说法去寻找和定义决速的步骤。
个人观点，欢迎争议，欢迎批评。 : Originally posted by zhangmt at
时间有限，简单的说几句：
1、催化剂是否会影响反应产率，这是个基本的问题。理论上讲，催化剂仅影响反应速率，不影响反应平衡，这是高中知识，不给出参考文献了。事实上，由于催化剂的存在，涉及到副反应的发生， ... 说错了，是气液反应，在高压反应釜中，二氧化碳插入C-M键，谢谢解答，那篇文章在看 : Originally posted by zhangmt at
时间有限，简单的说几句：
1、催化剂是否会影响反应产率，这是个基本的问题。理论上讲，催化剂仅影响反应速率，不影响反应平衡，这是高中知识，不给出参考文献了。事实上，由于催化剂的存在，涉及到副反应的发生， ... 大家积极回答啊，对有见解的金币随后补充上 请问一下楼主有关于绝对能垒 energy barrier的相关定义的参考文献吗？如果有的话能否分享一下，谢谢！
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E-mail： & QQ：8835100高中化学概念理解题。只有活化分子碰撞才有可能发生化学反应，普通分子碰撞不可能发生化学反应。这句话对_百度知道
提问者采纳
对 普通分子在得到活化能后变为活化分子碰撞后才反应
化学反应是需要活化能的 这与生物上酶降低反应所需的活化能也是相通的,
提问者评价
太给力了，你的回答完美地解决了我的问题，非常感谢！
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其他2条回答
看解析下面那个框图 多看几次就明白 这句话是对的。这个知识在化学平衡力有用。,
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