《糖类、蛋白质和氨基酸》教案.doc

教 育 实 习 教 案(2014届)学 院： 化学与生命科学学院 专 业： 化 学 班 级： 102 实 习 生： 吴倩芸 学号： 10630118 实习学校： 萧山五中 实习课程： 化学 实习学校教师： 陈炳木 （签名）高师指导教师： 谢 俊 （签名）授课时间： 2013 年 9 月 日浙 江 师 范 大 学 制教学内容（章节）必修2专题3第二单元：糖类、蛋白质和氨基酸课程类型新授课课时安排1课时班级高二（）班教学目标：1、知识与技能（1）知道糖类、蛋白质的组成和主要性质，认识其在日常生活中的应用；（2）了解葡萄糖的检验方法，了解几种常见糖类物质的组成及相互关系；（3）了解蛋白质盐析与变性的区别；（4）了解氨基酸的结构特点和性质。2、过程与方法通过对葡萄糖的检验，对淀粉水解及其水解产物的实验设计、蛋白质的盐析与变性的对比等实验进行深入探究，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。3、情感态度与价值观通过了解糖类、蛋白质、氨基酸对人体的重要意义，体会化学与生活、人类的密切联系，认识化学在生活中的重要价值。教学重点、难点：教学重点：葡萄糖的检验、蛋白质盐析与变性的区别教学难点：淀粉水解产物检验及水解程度的探究教 具：1、多媒体课件2、实验仪器及药品：2%AgNO3溶液、2%稀氨水、10%葡萄糖溶液、蛋白质溶液（鸡蛋清）、饱和(NH4)2SO4溶液、稀H2SO4、CuSO4溶液、甲醛溶液试管、烧杯、酒精灯、三角架、石棉网、试管夹、玻璃棒、胶头滴管、火柴教学方法：讲授法、实验探究法教学进程（不够请附页）：【课堂导入】PPT展示水果、红烧肉、番茄炒蛋、糖葫芦、蛋糕、虾图片师：我们每天都要摄入各种各样的食物，如：蔬菜水果肉制品等，来维持人体正常的生命活动，糖类、蛋白质和脂类是人体必需的三大营养物质。上节课中我们学习的油脂就属于脂类，今天这节课我们一起来认识一下剩下的两大营养物质：糖类、蛋白质以及它的基本组成单位氨基酸。【新课展开】一、糖类1.糖类的组成和分类师：说到糖，大家的第一印象是什么？生：甜。师：一些有甜味的食品，糖果、蜂蜜。这些都是能带给我们感官系统以甜味的物质，而我们今天要讨论的糖是从物质的组成与性质出发所定义的糖。可见相同的物质，我们从不同的角度去审视它们，得到的是不同的答案。下面我们就来认识一下在我们生活中广泛存在的一些重要糖类化合物，葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素。请大家仔细观察课本74页表3-5糖类化合物的组成与存在，思考PPT上的两个问题。（交流与讨论：糖类具有什么样的特征？为什么曾经被称为“碳水化合物”？）师生归纳 糖类是由C、H、O三种元素组成的，其组成大多可以用通式Cn(H2O)m表示，因此过去曾把它们成为碳水化合物。师：那么满足Cn(H2O)m通式的就一定是碳水化合物吗？生：不是，如：甲醛CH2O、乙酸C2H4O2师：所有的糖类都是碳水化合物吗？生：师：在有些糖类分子中，H和O原子个数比并不等于2：1，例如鼠李糖C6H12O5。所以说，碳水化合物只能反映普遍糖类的特征，并不能反映所有糖类的结构特点。过渡大多糖都可发生水解反应，我们可以根据糖类是否水解以及水解产物的情况可以把糖分成单糖、二糖和多糖。糖类 单糖二糖多糖（葡萄糖、果糖）（淀粉、纤维素）（麦芽糖、蔗糖）师：不能再水解的糖叫单糖，它是最简单的糖，比如：葡萄糖和果糖，葡萄糖是自然界分布最广最重要的单糖，是生物体的主要供能物质。果糖主要存在于水果、蜂蜜中。它们的分子式都是C6H12O6，从这个信息我们看出它们两者是什么关系？生：同分异构体师：葡萄糖的结构简式：CH2OH(CHOH)4CHO、果糖的结构简式：CH2OH(CHOH)3COCH2OH，我们可以看到葡萄糖和果糖分别含有哪些官能团？生：葡萄糖：羟基、醛基，果糖：羟基、羰基（羰基简单介绍）师：结构决定性质，对于葡萄糖来说，羟基和醛基所具有的的性质，葡萄糖也是具有的。我们可以看到单糖分子中含有多个羟基，所以葡萄糖是一种多羟基醛，而果糖则是多羟基酮。水解产生两分子单糖的糖类叫二糖，如麦芽糖、蔗糖。事实上，麦芽糖和蔗糖也是同分异构体，它们的分子式都是C12H22O11，1分子麦芽糖水解生成2分子葡萄糖，而1分子蔗糖水解生成1分子葡萄糖和1分子果糖。 二糖多糖单糖水解水解缩聚水解产生多个单糖的糖类叫多糖，如淀粉和纤维素。当然，这里说的水解指的是完全水解，淀粉不完全水解先生成麦芽糖，再水解产生葡萄糖。可见多糖可以水解产生二糖，二糖水解产生单糖，当然单糖也可以发生缩聚生成多糖。淀粉和纤维素的分子式都是(C6H10O5)n，它们是同分异构体吗？生：不是。他们都是高分子化合物，n取值很大且不一定，不是同分异构体。2.糖类的物理性质师：对于几种常见的糖类，我们简单了解一下它们的物理性质。PPT展示表格葡萄糖蔗糖淀粉纤维素颜色、状态白色晶体白色晶体白色粉末白色纤维水溶性易溶易容不溶于冷水不溶补充淀粉不溶于冷水，可溶解于热水中形成胶体，具有胶体的性质。过渡 按照研究物质的一般方法，在了解了糖类的组成和物理性质，接下来我们要来研究糖类的化学性质。3.糖类的化学性质师：众所周知，人们从食物中摄入淀粉，淀粉在体内淀粉酶的作用下发生复杂的变化，水解成葡萄糖。葡萄糖是提供能量的主要物质，我们一起来了解一下葡萄糖的生理氧化反应。1）葡萄糖的生理氧化反应C6H12O6(s)6O2(g)=6CO2(g)6H2O(l) H=-2804kJ/mol这是一个缓慢氧化的过程，反应放热。过渡葡萄糖除了可以为我们提供能量，还有哪些特殊性质呢？我们一起通过实验来探究葡萄糖的性质。2）葡萄糖的检验师：要研究一种有机物的性质，首先要从它的结构入手，刚才我们已经分析了葡萄糖中含有哪些官能团？生：羟基、醛基师：由于葡萄糖含有醛基以及多个羟基，使它表现出一定的特性，利用这些特性我们可以对葡萄糖进行检验。之前我们已经学过，醛基有哪些特殊性的性质？生：银镜反应，和新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀过渡接下来我们通过实验对葡萄糖进行检验。a）葡萄糖的银镜反应演示实验在洁净的试管里加入2mL 2%的硝酸银溶液，振荡试管，同时滴加2%稀氨水，直到析出的沉淀恰好溶解为止（制得澄清的银氨溶液），再加入1mL 10%的葡萄糖溶液，在温水浴里静置加热35分钟。AgNO3NH3H2O=AgOHNH4NO3AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2HCOONH4COHR + 2Ag(NH3)2OH 水浴加热 2AgR +3NH3H2O师：由于有银析出，附着在洁净的试管内壁，所以我们形象的称之为“银镜反应”。由于银氨溶液不易保存，在实验中必须现配。向硝酸银溶液中滴加稀氨水，振荡试管，有白色AgOH沉淀生成，继续滴加，沉淀又溶解生成氢氧化二氨合银，也就是银氨溶液。在这个实验的成败有四个关键点：“试管洁净”所用试管要光滑洁净，便于生成的银依附在试管壁上紧密地排列，否则，只得到黑色疏松的银沉淀，没有银镜产生或产生的银镜不光亮。“氨水适量”氨水的浓度不能太大，滴加氨水的速度一定要缓慢，否则氨水容易过量。氨水过量会降低试剂的灵敏度，且容易生成爆炸性物质AgN3（叠氮化银）。“水浴加热”反应液要受热均匀，以温水浴为宜；“不能振荡”反应过程中，不能振荡试管，否则会影响银镜的产生。银镜反应，在实验室中可以用来鉴定含有醛基的化合物，工业上则用这个反应来对玻璃涂银制镜和制保温瓶胆。过渡检验葡萄糖除了银镜反应之外，还可以通过与新制氢氧化铜反应来进行判断，由于时间关系，这个实验我们就不做了，一起来看一段视频。b）葡萄糖与新制Cu(OH)2的反应视频播放在洁净的试管里加入2毫升10%的氢氧化钠溶液，滴加45滴5%的硫酸铜溶液，得到含氢氧化钠的氢氧化铜悬浊液。加入2毫升10%的葡萄糖溶液，振荡后观察现象，加热，观察实验现象。师：从这个实验中，我们可以观察到哪些实验现象？生：硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，先出现蓝色絮状沉淀，加入葡萄糖溶液振荡后沉淀消失，变成绛蓝色溶液，加热后出现砖红色沉淀。师：蓝色絮状沉淀是因为反应产生了Cu(OH)2，葡萄糖中含有多个羟基，这种多羟基物质遇到新制Cu(OH)2显绛蓝色，而葡萄糖中的醛基具有还原型，在加热条件下与新制Cu(OH)2发生氧化还原反应，制Cu(OH)2被还原成Cu2O，葡萄糖中的醛基被氧化成羧基。师：这个实验要加入稍过量的NaOH，反应在碱性条件下氧化还原更容易进行，并且反应要加热，但是温度又不能太高，否则部分Cu(OH)2分解产生黑色的CuO，会掩盖Cu2O的颜色，实验效果不好。COONaCOHR + 2Cu(OH)2 + NaOH Cu2O+ R + 3H2O 小结葡萄糖与银氨溶液或者含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液的反应可用来检验葡萄糖的存在。医学上曾用过类似的反应来检验病人尿液中葡萄糖含量是否偏高。当然医学中会采用更为简便的方法，就是用糖尿病检验试纸，原理也是类似的。4.淀粉的水解过渡葡萄糖的特殊结构决定了它的化学性质，因而有了广泛的用途。工业上常用淀粉和纤维素为原料生产葡萄糖。淀粉在酸性条件下水解可以产生葡萄糖：(C6H10O5)nnH2O nC6H12O6淀粉 葡萄糖师：如果有一瓶未知的淀粉水解液，已经水解一段时间，要同学们检验一下它的成分，我们要检验哪些物质？（以水解方程式为参照，从反应开始到反应结束分别出现了几种物质，如何检验？）生：淀粉碘水溶液变蓝、葡萄糖新制Cu(OH)2出现砖红色沉淀师：如果同时检验出葡萄糖和淀粉说明什么？生：淀粉水解不完全师：如果只是检验出其中的一种说明什么？生：淀粉不水解或者已经水解完全师：我们如何设计实验证明淀粉的水解已经开始？如何证明淀粉的水解已经完全？请同学们思考实验方案，再和书本75页【实验4】进行对比，看看自己想的和书上的有没有出入。师：试管中加入碘水会出现什么现象？生：溶液变蓝师：对，淀粉遇碘变蓝。在试管中加入少量H2SO4的目的是什么？生：催化剂，使淀粉水解。师：加热反应一段时间后冷却，分装在两支试管中。第一只试管加碘水，另一只用NaOH中和后，加入含NaOH的Cu(OH)2悬浊液，那么第一支试管的操作目的是什么？生：检验淀粉师：检验淀粉是否水解完全，如果完全水解，则溶液不变蓝；如果不完全水解或者根本不水解，则溶液变蓝。那么第二支试管的操作目的又是什么呢？生：检验葡萄糖师：如果有砖红色沉淀出现就说明存在葡萄糖，也就说明淀粉水解，但是是部分水解还是全部水解我们并不知道，还要结合第一支试管的检验结果进行判断。那为什么第一支试管中不加NaOH，而第二支试管中要加入NaOH呢？生：第一支试管中碘水会和NaOH反应，不需要加NaOH，而第二支试管中加入NaOH是为了中和淀粉水解时加入的酸，否则会后新制Cu(OH)2反应，难以出现砖红色沉淀。师：事实上试管在这里的作用是什么？生：对照实验归纳小结过渡淀粉用途广泛，除了可以制备葡萄糖，还可以用来酿酒。5.淀粉酿酒师：阅读书本76页最后一段，了解一下酿酒的方程式。C6H12O6 酒化酶2C2H5OH2CO2二、蛋白质和氨基酸过渡学习完糖类之后，我们再来认识一下蛋白质和它的基本组成单位氨基酸。师：想一想我们生活中哪些物质含有蛋白质？生：鱼、牛奶、大豆、病毒师：蛋白质主要存在于生物体内，如：动物的肌肉、毛发、皮肤、血液等，植物中也很丰富，比如大豆、花生、谷物等，当然还有微生物，像细菌、病毒等，一切重要的生命现象和生理机能都与蛋白质密切相关，不同结构的蛋白质其生理功能也不同。可以说，没有蛋白质就没有生命。那么蛋白质到底是一种怎样的物质呢？我们一起来了解一下。1.蛋白质的组成PPT展示蛋白质组成元素、化学组成师：蛋白质主要由C、H、O、N、S、P等元素组成，它的结构非常复杂，相对分子质量从几万到几千万不等，是一种有机高分子化合物。2.蛋白质的性质1）胶体的性质师：它的直径在1nm到100nm之间，从它的分子大小可以说明蛋白质溶液是什么？生：胶体师：因此，它具有胶体的性质，可以发生丁达尔效应。2）蛋白质的盐析与变性师：那么除此之外，蛋白质还有具有什么性质呢？同学们在家里有没有打过鸡蛋？打鸡蛋的时候加一些盐可以发现鸡蛋越打越稠，这是什么原因呢？另外，我们发现游泳池里的水往往是蓝色的，主要是因为加了CuSO4，它的作用是什么？生：消毒师：为什么CuSO4可以起到消毒的作用呢？接下来我们通过一组实验来解决这两个问题。PPT展示表格蛋白质的性质实验编号加入试剂或操作现象加水振荡后现象1加饱和(NH4)2SO4溶液白色沉淀沉淀溶解2加稀H2SO4白色沉淀沉淀不溶解3加CuSO4溶液白色沉淀沉淀不溶解4加甲醛溶液白色沉淀沉淀不溶解5加热白色沉淀沉淀不溶解师：接下来我请5位同学来帮我完成这个实验。（学生在教师指导下完成实验，并完成表格内容）师：蛋白质溶液分别加入饱和(NH4)2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、甲醛溶液和加热，同样是产生沉淀，为什么只有加入(NH4)2SO4溶液的试管中的沉淀加水能溶解，而其他试管却不行呢？它们有什么区别？阅读书本77页的两段话。师：蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液，如(NH4)2SO4、Na2SO4溶液等，可使蛋白质的溶解度降低而析出，我们把这个过程叫做盐析，这是物理还是化学变化？生：物理变化。师：对，盐析是一个物理变化，它不会改变蛋白质的结构，只是降低了蛋白质的溶解度而析出，因此它是一个可逆变化，利用这个性质我们可以分离、提纯蛋白质。而与之相对的，加水后沉淀不溶解，说明这是一个不可逆过程，我们把它叫做蛋白质的变性，因为蛋白质的化学组成或空间结构发生改变而失去生理活性，主要运用于杀菌、消毒等。使蛋白质变性的因素有哪些呢？化学因素有？生：强酸、强碱、重金属盐、甲醛等师：重金属指的是原子量大于55的金属，如Fe、Cu、Ag等，重金属盐就是它们对应的盐。那么有哪些物理因素呢？生：加热、紫外线归纳小结总结盐析与变性的异同，完成表格。盐析与变性的对比盐析变性相同点加入某种物质后有沉淀生成不同点变化条件浓轻金属盐（包括铵盐）强酸、强碱、重金属盐、甲醛、加热、紫外线等变化特征可逆（蛋白质仍保留原有的生理活性）不可逆（化学组成或空间结构发生改变）用途分离或提纯蛋白质消毒、杀菌、制作标本师：现在我们可以解决刚才两个问题了吧？打鸡蛋过程中加入盐越打越稠是因为？生：蛋白质盐析师：那在用泳池中加CuSO4消毒的原理是？生：蛋白质变性思考与讨论1.误服重金属盐怎么解毒？喝豆浆、牛奶或鸡蛋清，使重金属离子沉淀2.为什么医院用高温、照射紫外线、喷洒苯酚和酒精溶液消毒？使蛋白质变性凝固，使细菌死亡3.为什么用甲醛可以保存动物标本？甲醛使标本的蛋白质发生不可逆的变性，使标本更容易保存。3）蛋白质的鉴别过渡讲到蛋白质，我们知道毛织品，比如羊毛衫中就含有蛋白质，那我们如何鉴别毛织品和棉织品呢？生：烧一下师：对，我们可以通过灼烧来鉴别蛋白质，如果有一股烧焦羽毛的气味，那就是毛织品。4）蛋白质的水解过渡蛋白质和我们的糖类一样，在一定条件下也能发生水解反应，最终转化为氨基酸。蛋白质 一定条件下氨基酸在这里要注意的是“最终”两个字，蛋白质不完全水解生成的是多肽，它是蛋白质水解的中间产物，完全水解产生氨基酸。3.氨基酸1）氨基酸的构成过渡那么氨基酸到底是什么呢？PPT展示甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸的结构式师：观察PPT列举的这几种氨基酸，它们在结构上有什么共同点？生：都含有COOH、NH22）氨基酸的性质师：氨基酸都含有官能团羧基和氨基，要注意“羧基”的“羧”字和“氨基”的“氨”字的正确书写。我们已经知道COOH是显酸性，那么NH2是显什么性呢？我们可以对比已经学过的NH3，溶于水显碱性，所以这里的NH2显？生：碱性师：氨基酸既有酸性又有碱性，所以它显？生：两性师：我们一起回忆一下到目前为止我们已经学过的两性物质有哪些？生：Al、Al2O3、Al(OH)3师：下面我请两位同学来帮我完成这两个化学反应方程式，其他同学在草稿纸上写一写。CH2COOH + NaOH NH2CH2COOH + HCl （可能会遇到困难）NH2师：我们一起来看一下第二个方程式，回顾一下之前NH3和HCl的反应方程式是怎么样的？生：NH3HCl=NH4Cl 师：甘氨酸和盐酸反应相当于把NH3中的H替换成了CH2COOH部分，因此产物应该怎么写？生：CH2COOHNH3Cl4）肽键过渡氨基酸的种类有很多，在命名的时候，我们习惯上把离羧基最近的C标为，其次是、，如果氨基连在离羧基最近的C上，也就是碳原子上，我们称这种氨基酸为氨基酸，谷氨酸是最简单的氨基酸，也是最简单的氨基酸。天然蛋白质水解得到的就是氨基酸。HCON氨基酸之间通过缩合反应形成多肽，再构成蛋白质。缩合所形成的化学键我们称之为肽键。这个反应和酯化反应的酸脱羟基、醛脱氢类似，只是把脱氢的官能团换成氨基。师：如果甘氨酸发生生成缩合反应，可以有几种产物？生：2种师：2种吗？我们可以看到甘氨酸分子中既有羧基又有氨基，所以可以发生分子内的缩合反应，当然也可以发生分子间缩合，所以有2中类型，但是产物只有两种吗？分子间缩合既可以是两个分子也可以是三个甚至多个分子，所以产物可以有无数种。如果n个甘氨酸缩合，我们就称为缩聚反