化学电子教案.doc

化学电子教案长春市第二中等专业学校 乔宏【教 材】刘斌.化学（医药卫生版）.高等教育出版社.2001.7.第1版【课 题】 第十五章 氨基酸、蛋白质和核酸 第一节 氨基酸 第二节 蛋白质【教学目标】 知识与技能：掌握氨基酸的结构特点及性质，了解肽键及多肽；了解蛋白质的组成；初步掌握蛋白质的重要性质和检验方法；了解蛋白质的用途。 过程与方法：通过实验培养学生观察能力，使学生能正确进行实验分析，并加深对概念的理解，进而抽象形成规律性认识。辅以习题训练培养学生的创新思维能力。 情感态度与价值观：通过实验，使学生的科学态度、思想情趣得到陶冶；通过中国合成胰岛素这一伟大成就，激发学生爱国主义思想感情，民族自豪感。由1931年我国学者吴宪提出蛋白质变性学说，激发学生积极进取，追求真理的热情和献身护理事业的责任感。 激发兴趣和科学情感；培养探索的科学精神。 【教学重点、难点】重点：氨基酸和蛋白质的化学性质；观察和抽象思维能力的培养。难点：肽键的形成和科学抽象的方法。【课时安排】2学时【主要教学方法】讲授、演示实验、讨论【教学用具】试管、试管夹、酒精灯、胶头滴管。 （NH4）2SO4饱和溶液、鸡蛋白溶液、蒸馏水、乙酸铅溶液、CuSO4溶液、浓硝酸。【教学过程设计】第1学时教师活动学生活动板书内容设计意图【导入】同学们，你们知道世界上第一头克隆羊叫什么名字吗？对，叫多利。（用课件打出多利的照片）你们看多利长得多漂亮、健壮。它是应用克隆技术的成果。思考蛋白质的重要性，学好它的意义。创设情景激发兴趣教师活动学生活动板书内容设计意图由中国“两院”院士在1998年评出的十大科技进展中，排在第三位的是我国转基因羊研究获重大突破；第七位是我国的人类基因组研究获得重大进展；第九位是我国研制成功基因重组人胰岛素。在十大科技进展中与蛋白质、生物工程有关的占有三项，由此可见该领域的研究是何等的活跃。从今天起我们就来一同学习有关氨基酸、蛋白质和核酸的知识。第十五章 氨基酸、蛋白质和核酸【讲述】1965年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性的蛋白质结晶牛胰岛素，对蛋白质的研究作出了重要贡献。那么构成蛋白质的基本结构单位是什么呢？是氨基酸。 我们首先来学习氨基酸。倾听第一节 氨基酸激发爱国热情和民族自豪感【提问】同学们听说过氨基酸吗？有哪些？【讲述】-NH2叫氨基，可以看作NH3失去一个H后得到的，是个碱性基。有赖氨酸饼干、“红牛”饮料中也含有赖氨酸。【副板书】赖氨酸的结构简式： H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH NH2【设问】那么从结构上看，什么是氨基酸呢？氨基酸又有哪些类型呢？在结构上有什么特点？（大屏幕打出表15-1常见重要的-氨基酸）【讲解】氨基酸是蛋白质水解的终产物。离羧基最近的碳原子上的氢原子叫氢原子，次近的碳原子上的氢原子叫氢原子。（1）根据AA分子中氨基和羧基的相对位置不同，可分为-氨基酸、-氨基酸、学生看表15-1归纳一、氨基酸的结构和分类1氨基酸（AA或aa）：羧酸分子烃基中的氢原子被氨基取代的化合物称为氨基酸。2分类*-氨基酸的结构通式： COOH R-C-H R：侧链NH2 培养归纳总结的能力教师活动学生活动板书内容设计意图-氨基酸，羧酸分子里的氢原子被氨基取代的生成物叫-氨基酸。-氨基酸最重要，因为组成蛋白质的氨基酸几乎都是-氨基酸。从表中我们可以归纳出-氨基酸的结构通式。（2）根据AA分子中烃基的种类不同，可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。（3）根据氨基酸分子中氨基和羧基的相对数目不同，可分为中氨基和羧基的相对位置不同可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。中性氨基酸：氨基数目=羧基数目酸性氨基酸：氨基数目羧基数目 碱性氨基酸：氨基数目羧基数目（请同学们举例）丙氨酸谷氨酸赖氨酸特点：除脯氨酸外都是-氨基酸；不同的氨基酸其R侧链不同。【设问】刚才我们说过，因为组成蛋白质的氨基酸几乎都是-氨基酸，所以-氨基酸最重要。那么，我们如何为-氨基酸命名呢？请大家看大屏幕表15-1。 （讲解系统命名法和按照来源或某些性质而采用俗名的方法）试根据下面的结构简式给氨基酸命名：（1） CH2-CH-COOH NH2（2） CH2-CH-COOHNH2回忆、复习有机物系统命名方法（1）丙氨酸（-氨基丙酸）（2）苯丙氨酸（-氨基-苯基丙酸） 二、-氨基酸的命名【副板书】甘氨酸（-氨基乙酸）的结构简式为：CH2-COOHNH2化学用语训练教师活动学生活动板书内容设计意图【讲述】表15-1中标有*号的为必需氨基酸，所谓必需氨基酸，是指在人体内不能合成或合成不足，必须依靠食物来供给。所以我们作为护士，要指导患者合理饮食，科学营养，保证必需氨基酸的摄取。另外，还有一些天然氨基酸不是组成蛋白质的氨基酸，而是以游离状态存在于组织中。 倾听，并记忆必需氨基酸【设问】看以上氨基酸的结构式中都有哪些官能团？官能团决定有机物的性质。氨基酸结构中均含有-COOH和-NH2，应具有什么性质？天然的氨基酸均为无色结晶，熔点较高，在200300之间，熔化时分解。它们能溶于强酸或强碱溶液中，除少数外一般都能溶于水，而难溶于酒精、乙醚。氨基酸的化学性质正如同学们所分析的那样，既有酸性又有碱性。即两性。【问】能发生什么样的反应？【课件】酸式电离R-CH-COOH R-CH-COO-+H+ NH2 NH2碱式电离R-CH-COOH+H2O R-CH-COOH+OH-NH2 NH3+与酸、碱作用生成盐CH2-COOH+HCl CH2-COOHNH2 NH3+Cl-观察答出：-COOH和-NH2既有酸性又有碱性既能与酸反应又能与碱反应。观察、思考三、氨基酸的性质（一）物理性质（二）化学性质1氨基酸的两性电离和等电点通过结构式推导性质。结构决定性质，进行辩证唯物主义教育。教师活动学生活动板书内容设计意图CH2-COOH+NaOH CH2-COONa+H2ONH2 NH2形成内盐R-CH-COOH R-CH-COO-NH2 NH3+ 两性离子（内盐）氨基酸在不同PH的溶液中的变化及存在形式 R-CH-COOH NH2【讲解】若将某种氨基酸溶液的PH调至一特定值，使酸式电离的程度恰好等于碱式电离程度，氨基酸则全部以两性离子存在，净电荷为零，氨基酸分子呈电中性，在电场作用下，既不向正极移动，也不向负极移动。此时溶液的PH称为该氨基酸的等电点。有“PI”表示。【问题】请同学们思考，如果溶液的PH小于PI，氨基酸以什么样的形式存在？是阳离子？两性离子？还是阴离子？【追问】溶液PH等于PI呢？溶液PH大于PI呢？【指导学生归纳】请看表15-1，请归纳酸性、中性、碱性氨基酸的等电点数值范围。【讲述】氨基酸以两性离子形式存在时,溶解度最小,最易从溶液中析出，利用这一性质，可以分离、提纯氨基酸。回答：阳离子回答：两性离子阴离子回答：酸性AA的PI在2.7-3.2中性AA的PI略小于7,一般在氨基酸的等电点：PI教师活动学生活动板书内容设计意图5-6.5之间碱性AA的PI在9.5-10.7之间【过渡】氨基酸是如何生成蛋白质的呢？是通过成肽反应。倾听2成肽反应【讲解】两个氨基酸彼此之间脱一分子水得到的产物叫二肽。许多氨基酸分子彼此脱水生成的化合物叫多肽。【课件】H2N-CH-CO-OH+H-NH-CH-COOH R RH2N-CH-CO-NH-CH-COOH+H2O R 肽键 R二肽 【讲解】由多种-氨基酸分子按不同的排列顺序以肽键相互结合，可以形成千百万种具有不同的理化性质和生理活性的多肽链，相对分子质量在6000以上的多肽可称为蛋白质。1书写乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式。2书写出氨基乙酸与-氨基丙酸脱水而成二肽的方程式肽：肽是由两个或两个以上-氨基酸脱水后以肽键连接的化合物。 由旧知识向新知识向新知识迁移，培养创新思维能力。【过渡】误食变质的肉能引起食物中毒，为什么呢？这是因为蛋白质在腐败时，精氨酸脱羧生成腐氨，赖氨酸脱羧生成了尸胺，腐氨和尸胺都是有毒的。也就是说氨基酸能够发生脱羧反应。【讲述】脱羧反应也可以在某些细菌的脱羧酶的作用下发生，肉变质就属这种情形。 生物体内在氧化酶的作用下，氨基酸还发生脱氨反应生成-酮酸。这是-氨基酸代谢的重要途径之一。我们在以后的学习中还将介绍。倾听3脱羧反应 Ba（OH）2R-CH-COOH R-CH2-NH2+CO2 NH2【讲解】-氨基酸与茚三酮的水溶液共热生成一种蓝色的化合物，溶液颜色的深浅是定性、定量测定-氨基酸的依据。倾听4与茚三酮反应 共热 蓝紫色【小结】学生总结后用课件显示【课件】 合成 合成 -氨基酸 多肽 蛋白质培养学生归纳、总结能力教师活动学生活动板书内容设计意图氨基酸的结构和分类-氨基酸的命名氨基酸的主要化学性质氨基酸氨基酸的两性电离和等电点（PI）成肽反应脱羧反应与茚三酮反应【课件显示练习】1填空题：氨基酸是 分子中烃基上的氢原子被 取代后的产物。氨基酸分子里既有酸性基团 ，又有碱性基团 ，所以氨基酸具有 和 。2选择题：构成蛋白质的氨基酸中，人体营养必需的氨基酸有（ ） A10种 B9种 C8种 D6种【练习题答案】 1羧酸，氨基，羧基，氨基，酸性，碱性。 2C反馈大多数学生对本节知识的掌握情况。第2学时教师活动学生活动板书内容设计意图【引入新课】在生物课上讲过，构成细胞的化合物有水、无机盐、糖类、脂类、蛋白质和核酸，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，人和动植物体的哪些物质是由蛋白质构成的呢？【讲述】蛋白质的希腊文Proteios意思是“第一”，从刚才同学们列举的实例中可见细菌和病毒都是蛋白质，即蛋白质是生命的基石。没有蛋白质就没有生命。我们这节课就来学习蛋白质及其性质。【回答】头发、指甲、肌肉、胰岛素、酶、血红蛋白、病毒、细菌、植物的种子第二节 蛋白质体会生物与化学的联系，激发兴趣教师活动学生活动板书内容设计意图【问】请同学们回忆生物课学过的内容，想一想蛋白质是哪些元素组成的？【讲述】“等”字指的是蛋白质中还含有铁、镁、碘、锌、锰及其他微量元素。氮元素是蛋白质的特征元素，其质量分数为0.130.19，平均为0.16。通常每克氮大约相当于6.25克蛋白质，因此6.25称为蛋白质系数。用于生物样品中的蛋白质含量测定。【问】回忆上节所学内容，蛋白质的基本结构单位是什么？【问】那么氨基酸分子如何结合成蛋白质？【问】形成的酰胺键结构叫做【问】蛋白质相对分子量质量约为多少？【讲述】所以蛋白质和淀粉、纤维素一样属于天然高分子化合物。【答】C、H、O、N、S、P等【答】氨基酸【答】成肽反应【答】肽键【答】6000以上一、蛋白质的组成和结构（一）组成1组成元素：C、H、O、*N、S、P等2基本结构单位：氨基酸3蛋白质是由氨基酸通过肽键构成的高分子化合物。【过渡】那么蛋白质的结构如何呢？【讲述】蛋白质分子中-氨基酸的连接方式和排列顺序称为蛋白质的一级结构。倾听、看课件（二）蛋白质的结构1一级结构主键：肽键【课件】A链 S SH2N-甘-异-缬-谷-谷胺-半-半-苏-丝-异-半-丝-亮-酪-谷胺-亮-谷-天胺-酪-半-天胺-OH S S S SB链H2N-苯-缬-天胺-谷胺-丝-亮-半-甘-丝-组-亮-缬-谷-丙-亮-酪-亮-缬-半-甘-谷-精-甘-苯-苯-酪-苏-脯-赖-苏-OH图151 蛋白质的一级结构（人胰岛素的一级结构）教师活动学生活动板书内容设计意图【讲述】多肽链可以依靠氢键形成卷曲盘旋和折叠的空间结构，称为蛋白质的二级结构，此结构包括-螺旋和-折叠两种。2空间结构二级结构副键：氢键【课件】-螺旋 -折叠图15-2 蛋白质的二级结构【讲述】二级结构还可以依靠其他化学键如盐键、二硫键（-S-S-）、酯键等，以一定的方式进一步折叠盘曲，形成复杂的三级、四级空间结构。倾听三级、四级结构副键：氢键、盐键、二硫键（-S-S-）、酯键【课件】图15-3 胰岛素的三级结构【过渡】由上节内容可知蛋白质分子中存在着自由的氨基与羧基，所以它与氨基酸有着相似的性质，即两性电离和等电点。观看课件，倾听二、蛋白质的性质（一）两性电离和等电点（PI）【课件】 NH2 P COOH NH2 H+ NH3+ H+ NH3+P P P COO- OH- COO- OH- COOH 阴离子 两性离子 阳离子溶液PHPI 溶液PH=PI 溶液PHPI教师活动学生活动板书内容设计意图【问】请同学们观察表15-2，从这些数据中你可以得出哪些结论？【答】1不同的蛋白质具有不同的等电点。2大多数蛋白质的等电点接近5.0。【课件】 表15-2 部分蛋白质的等电点蛋白质等电点（PI）来源蛋白质等电点（PI）来源胃蛋白酶2.88猪胃肌蛋白酶5.3猪胰液乳清蛋白4.12牛乳血红蛋白6.7血液卵清蛋白4.86鸡蛋肌球蛋白7.0肌肉血清蛋白4.88马血细胞色素C10.7组织细胞尿酶5.0人尿鱼精蛋白12.3鲑鱼精【问】人体中的体液（如血液、组织液和细胞内液等）的PH约为7.4，所以体内蛋白质分子大多以什么离子存在？【讲述】对了。这些蛋白质阴离子与体液中的K+、Ca2+、Na+、Mg2+等阳离子结合成盐，称蛋白盐。它可与蛋白质组成缓冲对，在体液中起重要的缓冲作用。【答】以阴离子的形式存在【问】在等电点时，氨基酸有何特点？【讲述】蛋白质在等电点时，也很容易聚集成较大的聚集体而析出。在一定PH的溶液中，不同蛋白质分子为带不同电荷的胶体颗粒，在电场中发生电泳现象。利用此性质来分离混合的蛋白质，目前在临床上已广泛使用。【答】溶解度最小。【讲解】蛋白质在酸、碱或酶的作用下，逐步水解成相对分子质量较小的肽类化合物，最终得到各种-氨基酸。食物中的蛋白质在体里各种蛋白酶的作用下水解成各倾听（二）水解教师活动学生活动板书内容设计意图种-氨基酸，然后被肠壁吸收进入血液，再在体现重新合成人体所需要的蛋白质。【指导实验】【设问】设计了哪些实验？观察到哪些现象，可得出什么结论？【讲述】好，同学们总结出的这些蛋白质的性质分别是盐析、变性和颜色反应。【分组实验】【分组叙述实验过程、现象和结论】（三）盐析特征：可逆、物理变化原因：破坏了水化膜用途：分离、提纯蛋白质练习操作技能，提高观察能力。学习探究方法【讲述】（盐析、变性和颜色反应的概念）世界上化学科学有成就的不只是洋人，国际公认的最早提出蛋白质变性学说的是我国学者吴宪。他是1931年提出这个学说的。（四）变性爱国主义教育【问】如果蛋白质中混有NaCl，如何分离？盐析【问】1重金属盐（如铜盐、铅盐、汞盐）为什么有毒？2误服重金属盐，如何解毒？（请学生分组讨论）【答】1因为重金属盐能收起蛋白质变性，因此有毒。2可服用大量牛奶、蛋清、豆浆等高蛋白的物质，以减少重金属盐对人体蛋白的作用。培养运用化学知识分析问题的能力。【讲述】能使蛋白质变性的方法很多。大家知道细菌是蛋白质，医院常用哪些方法来杀菌、消毒？变性的方法很多，我们共同总结一下。【答】酒精、高温蒸煮、苯酚、紫外线 重金属盐、加热、有机试剂、紫外线、酸、碱蛋白质溶液 变性凝结学会归纳总结【讲述】变性这一性质，除了可用于杀菌消毒以外，在生活中还有广泛的用途，如理论联系实际、职业教师活动学生活动板书内容设计意图鸡蛋由生变熟的过程，女士烫发，用福尔马林浸泡标本。防治衰老保持青春活力，也就是防止蛋白质变性的过程。在制备和存放血清、疫苗、酶、激素等蛋白质制剂时，应保持低温避免其变性失去生物学活性。同学们今后在医院要灵活运用所学知识为患者服务。道德教育【讲述】医学上，常用缩二脲反应来测定血清蛋白的总量及其中白蛋白和球蛋白的含量。【提问】日常生活中鉴别毛织物和棉织物的方法是什么？【观察后得出结论】呈现紫色【答】灼烧。有烧焦羽毛气味的是毛织物。（五）颜色反应1黄蛋白反应2缩二脲反应（六）灼烧时有烧焦羽毛味培养学生观察实验现象、叙述实验现象的能力【小结】学生总结后用课件显示【课件】 合成 合成 -氨基酸 多肽 蛋白质 水解 水解培养学生归纳总结能力蛋白质的主要化学性质 两性电离和等电点 盐析 变性 颜色反应【课件显示练习题】一、选择题1下列过程中，不可逆的是（ ）A蛋白质的盐析 B酯的水解 C蛋白质的变性 D氯化铁的水解2为了鉴别某白色纺织物成分是蚕丝还是人造丝，可以选用的方法是（ ）A滴加浓硝酸 B滴加浓硫酸 C滴加酒精 D灼烧3欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质应加入（ ）A甲醛溶液 BCuSO4溶液 C饱和Na2SO4溶液 D浓硫酸二、讨