1、高中生物新教材高中生物新教材“蛋白质是生命活动的主要承担者蛋白质是生命活动的主要承担者”解读解读1 问题探讨这一节用不拆线缝合为问题情境，该实例与生活联系紧密，能激发学生的学习兴趣。为什么动物胶原蛋白制作的手术缝合线可被人体吸收呢？从教师用书提供的参考答案看，这个问题设置对学生而言难度偏大，学生要清楚缝合用胶原蛋白线在人体内先分解成小分子然后被吸收 （我个人认为学生能回答到这个程度就可以了）。人体胞外基质的主要成分是胶原蛋白，胞外基质中含有催化胶原蛋白分解的酶（在人体内，一方面细胞合成并分泌胶原蛋白进入胞外基质，另一方面胞外基质中的酶也催化胶原蛋白的水解， 从而保证胞外基质中胶原蛋白含量的相对
2、稳定），该酶也能够催化和人胶原蛋白类似的动物胶原蛋白水解。这样学生才能理解为什么教师用书的参考答案是：组成动物和人体的胶原蛋白是相似的物质。2 蛋白质的功能与现行教材相比，新教材选择先讲蛋白质的功能，然后再讲蛋白质的结构。相对于抽象的蛋白质结构来说， 蛋白质功能可以通过具体的实例展示给学生去看去体会， 这样的实例更加形象、 具体。 因此， 新教材此处的处理逻辑是先易后难，符合学生认知规律。通过图示展示蛋白质多种多样的功能，让学生在归纳的基础上真正理解“蛋白质是生命活动的主要承担者”。学生的兴趣也会随之转移到为什么蛋白质具有这么多样的功能，很自然地就过渡到蛋白质的结构。由于现行教材中示意蛋白质功
3、能的图曾在网上被热议， 新教材换用了一幅新图， 用运动中的健康少年代替了现行教材的健美女郎，这种修改更符合国人的传统审美。另外所举例子都仅仅围绕着少年男孩，也能让例子看起来不那么散乱。3 蛋白质的基本组成单位 3.1 归纳概括出氨基酸的结构新教材保留了现行教材的思考与讨论， 让学生通过对四种组成蛋白质的氨基酸的结构进行比较，然后求同归纳，抽象得出组成蛋白质的氨基酸的结构通式。这样的思维活动让学生自行完成， 能让学生对组成蛋白质的氨基酸的理解更为深刻。3.2-氨基酸高中生物教学中强调的是组成蛋白质的氨基酸，从化学上讲属于-氨基酸（氨基和羧基连接在同一个碳原子上），当然化学上也有-氨基酸（氨基和羧
4、基连接到相邻的两个碳原子上）、-氨基酸（氨基和羧基比-氨基酸再多隔一个碳原子）等等。讲课时我每次都讲“组成蛋白质的氨基酸”，而不是随随便便地说 “氨基酸” 这一方面是为了更严谨， 另一个方面也是照顾学科间的联系，生物和物理、化学并不存在冲突或者互斥的东西，它们都属于科学。3.3 构成人体蛋白质的氨基酸有 21 种新教材提出组成人体蛋白质的氨基酸有 21 种。 学生接触的一些科普读物中，可能会看到组成蛋白质的氨基酸有 20 种、21 种或 22 种等不同表述。最早人们确实只在蛋白质中发现 20 种氨基酸，后来又陆续发现第 21 种（硒代半胱氨酸）和第 22 种氨基酸（吡咯赖氨酸）。这里需要明确的
5、是，新教材只是强调了人体中组成蛋白质的氨基酸，这个数目目前就是 21 种，第 21 种氨基酸（硒代半胱氨酸）存在人体某些含硒的蛋白质中。第 22 种氨基酸主要存在于一些产甲烷的细菌中，人体中目前还没有发现。4 蛋白质的结构及其多样性 4.1 关于肽键的变化新教材将肽键定义成“连接两个氨基酸分子的化学键”，也就是只指那一条蓝色的杠杠 （见下图所示） 。 这样的调整使得肽键成为名副其实的 “化学键” （化学中化学键是指将原子连接起来的一种相互作用，并不包括原子本身）。现行教材的肽键（-NH-CO-）是酰基部分和氨基部分连接起来的，显然作为一个整体它并不符合化学中化学键的规范。其实现行教材把（-NH
6、-CO-）作为一个整体进行强调也并不是没有道理。在化学中，（-NH-CO-）整体具有部分双键的性质，结果会限制与之相连的原子的旋转。出于稳定性的原因，（-NH-CO-）通常是反式结构（参见图示，即 O、H分别位于肽键的两侧， O 和 H 在图中均已圈出） ； 现行教材给出的是顺式结构 （即O 和 H 位于肽键的同一侧）。自然构象倾向于形成更加稳定的反式结构，新教材这一点的改动更为合理。这里还有一点需要注意：上课时慎用“多肽”。教辅通常把三个或三个以上氨基酸构成的肽称为多肽，这是从汉语语言习惯上讲的。但在专业上多肽和多糖类似，对于其中氨基酸数目是有一定的数量要求的，一般 20 个以上的氨基酸残基
7、构成的肽才能称为多肽，220 个氨基酸构成的肽应该称为寡肽。教师在这里没有必要跟学生讲的太清楚，但也尽量不要犯错误。4.2 从一级结构到四级结构新教材用图 2-12“由氨基酸形成血红蛋白的示意图”取代了现行教材“由氨基酸形成蛋白质的示意图”。新教材的图示意了蛋白质的一级、二级、三级和四级结构，在兼顾学生认知水平的基础上反映了蛋白质的结构层次。教学中不必让学生知道蛋白质的四级结构，只需要让学生明确肽链折叠盘曲形成一定的空间结构，并且多肽链之间能聚集形成更复杂的空间结构。新教材用二硫键连接胰岛素的 A 链和 B 链的例子并配图， 用以举例说明多肽链之间的结合方式。以上处理都有助于学生理解蛋白质的结
8、构层次。此外，图 2-12 把血红蛋白的四条肽链涂成了两种颜色，而不是现行教材的四色， 这是因为血红蛋白含有两条链和两条链，新教材用两种颜色示意更为合理。如果图中示意二级结构时采用右手螺旋就更好了。4.3 蛋白质结构的多样性与现行教材一致，新教材此处设计了一个思考与讨论，其目的是通过思维活动让学生认识到蛋白质结构多样性的原因。相较于现行教材，新教材的呈现次序做了些许调整，将讨论放在了学生学习了蛋白质结构层次之后，这样学生的讨论就有了更多的知识准备，有利于讨论充分展开。第二个讨论题表达的意思是： 食物中的蛋白质进入人体后先消化分解为氨基酸， 然后才能做为原料合成组成人体的蛋白质。这个问题设置有驳
9、斥吃啥补啥的意味。4.4 蛋白质的结构和功能相适应新教材最后再次回到蛋白质的功能。 明确每一种蛋白质分子都有与它功能相适应的结构。如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。然后用正常血红蛋白和（镰状细胞贫血）异常血红蛋白的实例说明蛋白质的结构改变，其功能也发生改变。正常血红蛋白质形成的四聚体接近于球形。 镰状细胞贫血患者的血红蛋白结构异常，这样的异常血红蛋白质会相互连接成纤维状，纤维状连接的血红蛋白最终会影响到红细胞的形态，导致镰状细胞贫血患者的血细胞呈镰刀型。4.5 与生活的联系变性与现行教材相比，新教材此处删去了盐析，保留了变性。如此处理的原因大致是这样的：这一节重点是
10、蛋白质的结构和功能，强调蛋白质的结构和功能相适应。在盐析的例子中，蛋白质结构和功能之间的联系体现不够充分；而蛋白质变性后，其功能也随之丧失，更能反应蛋白质结构与功能的关系。删去盐析还能简化教学内容，体现课标对教学内容少而精的要求。这部分还增加了利用蛋白质变性消毒灭菌的介绍， 让学生理解食物经加热变性后再食用，更容易消化也更安全，这有助于学生树立良好的饮食习惯。5 科学史话1965 年，中科院上海生化所、北京大学和中科院上海有机所的科学家们通力合作， 在世界上第一次用人工方法合成了具有生物活性的蛋白质结晶牛胰岛素。 他们将结晶牛胰岛素注入小鼠体内， 结果表明结晶胰岛素有效降低了血糖。这是诺奖级别
11、的科研成果，但由于种种原因，最终与诺奖插肩而过。无论如何，老一辈科学家们在艰苦的条件下不畏艰难、勇攀科技高峰的精神都值得我们学习。6 建构概念，发展素养本节要建构的概念是“阐明蛋白质通常由 20 种氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空间结构，细胞的功能主要由蛋白质完成”。新教材围绕这一概念，与现行教材相比做了取舍和增添，力图更加突出概念，有利于学生概念的建构。本节内容通过蛋白质分子结构和功能的多样性，使学生认识到生命的复杂性；整节都围绕蛋白质的结构和功能展开，强调蛋白质结构和功能之间的联系，有助于学生建立结构和功能相适应的观念。 归纳概括蛋白质的功能和氨基酸的结构通式，分析氨基酸如何组成蛋白质，这些都具有重要的科学思维训练价值。摄入足量的必需氨基酸， 食用变性的蛋白质、 利用蛋白质变性达到消毒灭菌的目的，引导学生关注自身健康，建立良好的饮食习惯。科学史话中我国科学家合成胰岛素的例子能激发学生的民族自豪感， 还能激励学生认真学习、勇攀高峰。
