构建模型在“生命活动的主要承担者―蛋白质”教学中的应用

1、构建模型在“生命活动的主要承担者蛋白质”教 学中的应用在人教版实验教材生物 ?（ 必修 1）分子与细胞的第二 章中安排了“生命活动的主要承担者蛋白质”的教学内容， 是第二章组成细胞的分子中极为重要的教学内容之一，通过 教学实践和课题研究工作， 本文点击其教学思路， 提供给广大读 者。一、教材编排分析 本节内容安排于第一节细胞中的元素和化合物之后，又 在第一节内容中通过表格分析， 蛋白质是在细胞中含量最多的有 机化合物，再通过实验“蛋白质 +双缩脲试剂f紫色反应”，证 明了在细胞中的确有这一类化合物的存在。 本章对细胞中全部化 合物的教学安排， 先从蛋白质开始， 可见这一内容的地位和作用 是不言

2、而喻的，将为今后学习基因控制蛋白质的合成奠定基础。 教材这种的编排，是值得研究和关注的。二、教学目标及重点难点在知识目标方面， 课程标准规定： 说明氨基酸的结构特点以 及氨基酸形成蛋白质的过程， 概述（理解水平 ）蛋白质的结构和功 能以及蛋白质多样性的原因，都是教学的重点内容。其中，氨基 酸形成蛋白质的过程及蛋白质的多样性， 都是教学的难点。 在情 感目标方面： 认同生命是物质的， 本节内容又恰好说明生物的生命活动离不开蛋白质， 从蛋白质的 5 种功能上得以验证， 从而达 到“认同蛋白质是生命活动的主要承担者”这一目标。三、教学内容及教法分析1. 教学内容本节内容由氨基酸及其种类 （ 基础知识

3、 ） 、蛋白质的结构及其 多样性 （是教学的核心和关键点 ） 、蛋白质的功能三个知识块组 成，不同大小的生物图片共计 13 幅。2. 教法流程 在教学中，从蛋白质的分子结构层次中的四个层次来组织教 学：元素组成f基本单位f化学结构f空间结构。即C, H, 0,N等元素氨基酸（约20种）多肽链蛋白质分子。归纳总结出：蛋 白质是生物大分子, 具有相对分子质量大、 结构复杂、 种类多样、 功能重要等典型特征。教学中要注意理顺关系， 从问题探讨f思 考与讨论f总结规律（氨基酸的结构特点），层层递进，呈现这些 知识时由浅入深, 前 2 个知识块是整个教学的核心。 指导学生识 图第21页图2?4f归纳：氨

4、基酸f二肽f三肽ff多肽蛋 白质（并强调指出：有的蛋白质分子含有 1 条或多条多肽链,如 胰岛素2条，人的血红蛋白有4条）f第22页的思考与讨论f蛋 白质脱水缩合的过程f蛋白质多样性的4个原因（组成蛋白质的氨基酸数目不同、氨基酸种类不同、盘曲和折叠方式不同、空间 结构千差万别 ） 。3. 学生学法指导由20页“思考与讨论”观察 4种氨基酸-得出元素组成- 分析共性和个性区别-合作、 探究、尝试拟定氨基酸的通式-观 察自己制作氨基酸通式的模型-师生互动-归纳氨基酸的结构 特点，指导学生用同排同桌的氨基酸模型进行氨基酸间脱水缩 合，找出规律：水分子数目 =肽键数目 =氨基酸总数肽链数目， 再指导学

5、生识图，分析并归纳蛋白质的形成过程及蛋白质的功 能。四、突破重点、难点的对策 由于教材内容涉及与高中化学的学习不同步的有机化学的 知识，高一学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识， 特别是对 连接各原子之间的化学键 （共价键 ）感到困惑，而细胞中的分子又 是微观内容，十分抽象，看不到，又摸不着。要注意加强直观教 学（模型直观 ） ，适当补充一些相对应的化学知识， 使学生对化学 键等微观知识有一个感性认识。同时，应向学生说明，本节内容 在教学中有一定的难度， 是化学原因造成的， 缓解课堂教学的紧 张气氛，营造一个较为宽松的学习环境，稳定学生的学习情绪， 鼓励学生提出个人想法，发表个人意见和提出需要

6、解决的问题。1. 对策一：指导学生构建氨基酸模型 由于球棍模型中原子有杂化轨道， 不在同一平面上， 不利于 观察，利用课外科技活动时间， 在废品收购站购买泡沫塑料作为 材料，准备刀片、剪刀、牙签 （ 代替化学键，用于各种原子间连 接）、 5 种颜色的染料、铅笔等。先制作同样大小的C，H，O，N，R的模型，用铅笔勾画在白色泡沫塑料上，再用刀片整齐划下白 色泡沫塑料“ C“H“O“N “R原子，并将五种“原子”分别染上不同颜色，基团一 COOH NH2及原子间用牙签连 接，按课本上制作 20页“思考与讨论”中的 4 种氨基酸的平面 模型，也可以根据需要变成空间结构。2. 对策二：原子间的化学键介绍

7、碳原子的核外电子总数为 6，有 2 个电子层，最外层为 4 个 电子，恰好能与H原子、O原子，以及自身的C原子之间形成共 用电子对，从而到达 8 个电子对的稳定结构。这样，在有机化合 物中，C原子就成了中心原子。在一COOH羧基中，C与O之间共 用了 3个电子，还与H原子共用一个电子，C的外层本身有4个 电子，故C的周围为8个电子的稳定结构。一COOH在有机化合 物中被称作羧基，都能电离出 H+,如初中已经学过食用醋酸 CH3COC羧基电离出H+而使其显酸性，以这个例子来理解羧基显 酸性最为贴切，故羧基只能写作“一COOH ,不能写作“ COOH。 而在一NH2中，N原子除了与2个H原子形成共

8、用电子对外，还 与其他原子共用一个电子，N的外层有5个电子，在N的周围就 形成了 8个电子的稳定结构。“一”在有机化合物中表示共价 键，故氨基只能写作“一NH2，不能写作 NH2在初中化学课 上学到的尿素中也含有一NH2这样就加深了学生对一NH2 和一COOH勺理解，再通过一NH2和一COO模型，使学生的理解 更加透彻， 有利于学生加深对氨基酸结构特点和名称的理解， 并 可以此为基础，提炼出氨基酸的元素组成。3. 对策三：课本后习题改为课堂练习题对 24 页第二小题选择题，找出氨基酸，对氨基酸的认识起 到巩固作用 （新课之后， 要求学生只改动一处， 本题将答案 B，C， D都变成氨基酸）。4.

9、 对策四：加强通式的理解和记忆 教师站立模仿氨基酸的通式， 问学生： “我像一个氨基酸的 通式吗？ ”头部代表？R基，左手代表？NH2右手代表？COOH躯 干为中心C原子，两腿张开为H原子。通过这种方式，既使教学 形象生动，又缓解了课堂紧张的气氛，活跃课堂。5. 对策五：用模型解决蛋白质结构中脱水缩合的问题 指导学生观察 22 页中的图 2？5：氨基酸脱水缩合的示意图， 构造二肽的模型， 教师交代清楚， 脱水缩合原则必须是一个氨基 酸的中心原子上与另一个氨基酸的中心C原子上的羧基，不是 R基，并与同排的二肽再构成四肽模型，合作探究，体验形成过程 中失去水分子的数目和形成的肽键数目 （教师是指导者角色 ） 。找 出规律， 再尝试 4 种氨基酸不同排列形成的四肽有多少种， 每种 氨基酸只用一次，4X 3X 2X 1= 24种，教师板书：氨基酸总数 -肽链数=失去水分子数=肽键数， 具体巩固“氨基酸的排列不 同，形成的多肽不同， 说明蛋白质分子结构多样性的原因之一” 的知识点。再用模型制作的四肽 （ 连接的原子间用牙签按一定角 度打开 ） 来理解蛋白质的空间结构 （整个教学过程由浅入深 ） 。6. 对策六：图文转换处理蛋白质的功能共有 8 幅图，指导识图，用谐音法速记五大功能 （构成细胞 或生物体结构物质、催化作用、运输作用、免疫作用、调节作 用） “狗催运面条”。7. 对策七：突