1、节节 蛋白质和核酸蛋白质和核酸 一、教学内容 1、课标中的内容 有机化学基础主题 3 糖类、氨基酸和蛋白质,第 2 点:能 说出氨基酸的组成、 结构特点和主要化学性质, 查阅资料了解氨基酸、 蛋白质与人体健康的关系。 第 3 点:了解蛋白质的组成、结构和性质,认识人工合成多肽、 蛋白质、核酸等的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要 作用。 活动与探究建议实验:酶的催化作用。 阅读与讨论:蛋白质结构的复杂性。 实验:蛋白质的性质。 2、教材中的内容 蛋白质是生命的基础, 是一类非常重要的含氮生物高分子化 合物,它水解的最终产物是氨基酸。这节内容从蛋白质在生物界的广 泛存在引入,教材先介绍
2、氨基酸的结构与性质,在此基础上结合插图 常识性地介绍了蛋白质的四级结构,然后重点讨论了蛋白质的水解、 盐析、变性、颜色反应等性质。教材最后对酶和核酸作了介绍。 本节教学应注重学生动手实验及与对生活现象的解释, 通过这节 知识的学习使学生真正体会到“没有蛋白质就没有生命” 。氨基酸的 教学,应抓住氨基酸是多官能团化合物,在教学中应用迁移、替代、 延伸的方法来突破难点。蛋白质的性质是本节的重点,可考虑用边讲 边学生实验的方法进行, 并注意结合生活中的一些事例来加深学生对 蛋白质性质的理解。酶和核酸是现代生物工程研究的一个重要内容, 它的作用和意义越来越为人们所认识,越来越被人们所重视,可以结 合我
3、国在这一领域所取得的成就对学生进行生动的爱国主义教育。 二、教学对象分析 1、知识技能方面:在必修 2 教材中,有“基本营养物质”一节, 已经简单介绍了蛋白质的性质,学生已经学习羧基的有关性质,在生 物课中已学习酶和核酸的知识, 本节教学可在这些学生已有知识的基 础上展开。 2、学习方法方面:学生已具备一定的实验探究能力及应用所学 知识对身边生活问题进行解释的能力。 三、设计思想 本节的教学设计总的思想是从身边事从学生已有知识引入, 然后 引导学生在探询相关问题的答案中学习新知识。 具体来讲就是将酶与 核酸的知识先通过回忆、阅读的方式讲授,然后提出课本 P90 相类似 的问题引入对氨基酸和蛋白
4、质的学习, 蛋白质的性质的学习通过学生 动手实验来进行,以学生为主体,培养学生的实验探究能力和动手操 作能力。 本节内容拟用两课时完成教学: 第一课时:酶、核酸、氨基酸的结构和性质 第二课时:蛋白质的结构及性质的学生分组实验 四、教学目标 1、知识与技能: (1)了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质; (2)了解蛋白质的组成、结构和性质(盐析、变性、水解、颜 色反应等) 。 (3)认识蛋白质、酶、核酸等物质与人体健康的关系,体会化 学学科在生命科学发展中所起的重要作用。 2、过程与方法: 通过学生实验完成蛋白质性质知识的形成,强化“蛋白质是生命 的基础,没有蛋白质就没有生命”的认识。学会运
5、用比较、分类、归 纳、概括等方法对所得信息进行加工。 3、情感态度与价值观: 通过本节内容的学习,使学生了解蛋白质、酶等重要物质的重要 性,并在此基础上,加强唯物主义教育。 通过介绍我国科学家首先合成有生命活力的蛋白质结晶牛 胰岛素等事例,唤起学生的民族自豪感,激发学生对生命科学的研究 和探索的强烈兴趣。 五、教学的重点和难点 1、教学重点:氨基酸、蛋白质的性质。 2、教学难点:蛋白质的组成和结构、肽键的形成。 六、教学过程 【第一课时】 课的引入蛋白质是生物体内一类极为重要的功能高分子化合 物,是生命活动的主要物质基础。在生物学上讲过,构成细胞的化合 物有水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质和核酸
6、,其中蛋白质占细胞干 重的 50以上,是细胞中各结构的重要成分,那么人和动物体的哪 些物质是由蛋白质构成的呢? 学生回答 头发、指甲、肌肉 提问同学们知道世界上第一个人工合成的蛋白质是什么吗? 引导学生阅读请阅读课本 P90“科学视野人工合成结晶牛胰 岛素” 。 讲述向学生介绍我国科学家在世界上第一次用人工方法合成 了具有生命活力的蛋白质结晶牛胰岛素。 向学生进行爱国主义教 育。 设问化学反应往往需一定条件才能很好地完成, 人体内的反应 如何很快完成? 学生回答酶的作用。 板书 一、酶 讲述 酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催 化作用的蛋白质。 阅读课本、结合生物课中学过的相关知
7、识总结酶的特点。 板书1酶的性质. 讲述(1)具有蛋白质的性质。 (2)具有催化作用。 (3)具有高效的催化作用。 板书3酶作催化剂的特点: 讲述(1)催化效率高(比一般催化剂高 10 71013倍) ; (2)具有高度的专一性; (3)反应条件温和、不需要加热。 引入1981 年,我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸 转移核糖核酸 板书二、核酸 阅读请阅读课本 P92“核酸” 讲述核酸是一类含磷的生物高分子化合物 DNA(脱氧核糖核酸)遗传基因,转录副本,将遗传信息传 到子代。是蛋白质合成的模板。 RNA(脱氧核糖核酸)决定蛋白质的生物合成(合成蛋白质 的工厂) 引入通过对酶、核酸的了解
8、我们对蛋白质有了一些认识,但要 认识蛋白质,必须首先认识组成蛋白质的基本结构单位氨基酸。 板书三、氨基酸 板书 1、氨基酸概念:羧酸分子里烃基上的氢原子 被氨基取代后的生成物; 讲述 注意: (1) 氨基:氨气分子(NH3)去掉一个氢原子后的部分。氨基的电 子式: (2) 氨基酸(向学生介绍 、 位) :羧酸分子里的氢原 子被氨基取代的生成物。 (3) 氨基酸是构成蛋白质的基石。 板书 2、氨基酸的结构:氨基酸通式 既含有氨基(NH2)又含有羧基(COOH)。 板书 3、几种常见的氨基酸: 展示 名称 俗称 结构简式 氨基乙酸 甘氨酸 氨基丙酸 丙氨酸 氨基苯丙酸 苯丙氨酸 氨 基 戊 二 酸
9、 谷 氨 酸 板书 4、氨基酸的性质: (1)与酸反应: (2)与碱反应: 指出结论:氨基酸具有两性。 思考在所学过的物质中有哪些物质既能跟酸反应又能跟碱反 应? 学生回答Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。 板书 (3)成肽反应: 微观模拟播放肽键形成的 flash 动画。 二肽 氨基酸 氨基酸 二肽 类比酯化反应,加深对这两类物质相关性质的认识。 板书 肽键 思考将甘氨酸和丙氨酸放在同一容器内发生成肽反应, 有几种 二肽生成?写出有关反应方程式。 答案四种 板书 多肽 微观模拟播放多肽形成的 flash 动画。 展示 讲述 氨基酸 多肽 蛋
10、白质,蛋白质的结构和性质下节 课再学习。 布置作业(略) 课堂练习 1.下列物质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的是( ) NaHCO3 (NH4)2S Al(OH)3 NH4Cl 甘氨酸 CH3 COOH A. B C D 2.下列物质中与甘氨酸互为同系物的是( );互为同分异构体 的是( )。 A.C2H5ONO2 B.C2H5NO2 3.分子式为 C8H14N2O5的二肽,经水解后得到丙氨酸和另一种氨基 酸 A,则 A 的分子式为( ) A.C5H7NO3 B.C5H9N2O5 C.C5H9NO2 D.C5H9NO4 4.将甘氨酸和丙氨酸混合起反应生成各种三肽,可能的连接方式 有多少
11、种? ( ) A.2 种 B.4 种 C.6 种 D.8 种 5.0.2 摩尔的某氨基酸,质量为 33 克,已测得分子中有一个氨 基、一个羧基、一个苯基,其余部分为饱和烃基。它的一种结构简式 是 ,名称是 。 6.已知NH2连在苯环上显碱性,O=CNH2连在苯环上显中性;分子 式为 C7H7NO2的有机物中,其分子结构中有一个苯环,两个侧链,试写出 四种同分异构体 A、B、C、D。具体要求:A 既有酸性又有碱性,B 只有 酸性,C 只有碱性,D 显中性(均写任意一种) 7.已知有机物 A 分子中有 3 个碳原子,有关它的某些信息注明在 下面的示意图中: (1)A、F、G的结构简式为: _,_,
12、_. (2)生成H的化学方程式为: _. 答案 1D 2C 、B 3D 4D (提示)设这两种氨基酸分别 为 A、B,形成三肽的连接方式有:AAA、AAB、ABA、BAA、BBB、BBA、 BAB、ABB,共有八种。 5、苯丙氨酸 6 7. (1) A: H2N-CH2-COOCH3 , F: ClH3N-CH2-COOH , G: H2N-CH2-COONa (2) 【第二课时】 复习引入复习氨基酸的有关性质,氨基酸 多肽 蛋白 质,这节课我们学习蛋白质的结构和性质。 板书四、蛋白质的组成和结构: 板书1蛋白质是由多种氨基酸结合而成的含氮生物高分子化 合物。 提问蛋白质的基本组成单位是什么?
13、 学生回答(据上节课知识)氨基酸。 讲述 氨基酸 多肽 蛋白质 提问组成蛋白质的元素有哪些? 阅读指导学生阅读课本 P88“资料卡片” 。 板书2组成:由 C、H、O、N、S 等元素组成。 板书3蛋白质的结构 展示一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 板书4蛋白质的性质 (1)蛋白质的两性 指出形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水形成的, 在多肽链 的两端必然存在着自由的氨基与羧基。而且,侧链中也有酸性或碱性 基团。因此,蛋白质与氨基酸一样也是两性分子,既能与酸又能与碱 反应。 (2)蛋白质的水解 指出 类比酯的水解,加深对这两类物质性质的认识。 实验探究蛋白质的其他性质通过分组实验探究。 实
14、验内容 实验现象 结论、解释 蛋白质的灼烧: 分别点燃一小段 棉线和纯毛线,观察 现象并闻气味。 蛋白质的盐析: 在 试 管 里 加 入 12ml 鸡蛋清的水溶 液,然后分别加入少 量饱和(NH4)2SO4、 Na2SO4溶液,观察现 象。 把少量有沉 淀的液体倒入另一个 盛蒸馏水的试管里, 观察现象。 蛋白质的变性: (1)在试管里加 入 2ml 鸡蛋清的水溶 液,加热,观察现象。 将试管里的下层 絮状蛋白质取出一些 放在水中,观察现象。 (2)在试管里加 入 3ml 鸡蛋清溶液, 分别加入 1ml10%CuSO4溶液、1% 的醋酸铅溶液 2 滴, 观察现象。 将少量沉淀放入 水中,观察现象
15、。 (3)在试管里加 入 2ml 鸡蛋清溶液和 2ml 甲醛溶液, 观察现 象。 将少量沉淀放入 水中,观察现象。 蛋白质的颜色反 应: 在试管里加入少 量鸡蛋清溶液,然后 滴入几滴浓硝酸,微 热,观察现象。 食物中蛋白质的 检验: 取 5g 豆腐,放入 烧杯中, 加入10ml水, 用玻璃棒搅拌,使豆 腐捣碎呈糊状,用纱 布过滤得豆腐滤渣。 在试管中加入豆腐滤 渣,滴入少量浓硝酸, 加热,观察现象。 指出蛋白质具有盐析、变性、颜色变化等性质,你能运用这些 知识解决生活中相关的问题吗? 思考 1、为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯酚溶 液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌? 2、为什
16、么生物实验室用甲醛溶液(福尔马林)保存动物标本? 3、为什么在农业上用波尔多液(由硫酸铜、生石灰和水制成) 来消灭病虫害? 4、盐析与变性有什么区别? 讲述(学生回答后)与学生一道得出问题的答案。 板书5、蛋白质的用途 讲述动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质,是重要的纺织原 料。动物的皮经药剂鞣制后得到柔软坚韧的皮革。骨、皮等熬煮得到 无色透明的动物胶, 叫做白明胶, 是制造照相感光片和感光纸的原料。 牛奶中的蛋白质酪素还能跟甲醛合成酪素塑料。 板书 主要用途:组成细胞的基础物质、人类营养物质、工业 上有广泛应用、酶是特殊蛋白质。 布置作业(略) 七、纸笔评价(课内完成,时间:10 分钟) 1.下
17、列不属于天然高分子化合物的是( ) A.淀粉 B.氨基酸 C.油脂 D.蛋白质 2.下列变化肯定属于不可逆的是( ) A.电离 B.水解 C.盐析 D.蛋白质变 性 3.可以用来分离蛋白质与食盐溶液的方法是( ) A.渗析 B.过滤 C.电泳 D.分液 4使蛋白质因氧化而变性起到杀菌消毒作用的药物是( ) A苯酚 B福尔马林 C食盐 D漂白 粉 5.下列说法中,正确的是( ) A.CH3COOC3H7水解后产物中,一定含有丙醇 B.淀粉水解的最后产物是乙醇 C.天然蛋白质水解的最后产物是多种-氨基酸 D.蛋白质溶液中加入硫酸钾溶液后,蛋白质从溶液析出,这种变化叫 做变性 6.下列各组物质制成的
18、无色透明液体, 能通过丁达尔现象鉴别的 是( ) A.葡萄糖和蔗糖 B.蛋白质和甘氨酸 C.麦芽糖和甘油 D.淀粉和蛋白质 7. 糖类、脂肪和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养 物质。以下叙述正确的是( ) A. 植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色 B. 葡萄糖能发生氧化反应和水解反应 C. 淀粉水解的最终产物是葡萄糖 D. 蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶于水 8下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是( ) A蛋白质溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,蛋白质析出,虽再 加水,也不溶解; B人工合成的具有生命活力的蛋白质结晶牛胰岛素是我国 科学家在 1965 年首次合成的; C重金属盐
19、能使蛋白质凝结; D 浓HNO3使皮肤呈黄色是由于浓HNO3与蛋白质发生了颜色反应。 9. 当含有上述结构片段的蛋白质在胃中水解时,不可能产生的氨基 酸是( ) A.-氨基丙酸 B.-氨基丁酸 C.甘氨酸 D.-氨基丁酸 10.下列有机物水解时,键断裂(用虚线表示)错误的是( ) A.只有 B.只有 C.只有 D. 只有 11.把蔗糖 淀粉 蛋白质 油脂在稀酸存在下分别进行 水解,最后生成物只有一种的是( ) A.和 B.只有 C.和 D.只有 12.下列物质水解时,最难断裂的化学键是 ( ) 答案1BC 2D 3A 4D 5C 6B 7C 8A 9D 10A 11B 12B 八、本教学设计的
20、特点 1本教学设计没有完全按课本顺序授课,将酶、核酸的知识放 在前面讲授,由学生已知知识引入新知识的学习。 2对本节课的难点知识肽键的形成,利用学生掌握的酯化反应 进行对比处理,利于学生对该知识的理解与掌握。 3本节重点知识蛋白质的性质,采用学生分组实验,由学生动 手实验利于对该知识的建构。 九、教学反思 建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心, 不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信 息加工的主体、知识意义的主动建构者;而且要求教师要由知识的传 授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。可见在建 构主义学习环境下,教师和学生的地位、作用和传统教学相比
21、已发生 很大变化。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式 (彻底摒弃以教师为中心、单纯强调知识传授、把学生当作知识灌输 对象的传统教学模式)、全新的教学方法和全新的教学设计思想。以 学为中心的教学设计正是顺应建构主义学习环境的上述要求而提出 来的,因而很自然地,建构主义的学习理论和教学理论就成为以学 为中心的教学设计的理论基础, 也就是建构主义学习环境下的教学设 计的理论基础。本节课的授课体现了这种思想,运用学生已知的酶、 核酸的知识引入新课,利用学生已掌握的羧酸的性质、酯化反应、酯 的水解知识类比理解氨基酸的性质、肽键的形成、蛋白质的水解,将 蛋白质的性质实验以学生分组实验的形式进行使学生在自主探究中 建构知识,这些以学生的“学”为中心的教学方式对有利于学生掌握 和理解本节知识。