蛋白质-高二-化学-教学设计

第四章生物大分子第二节蛋白质肖敏西安国际港务区铁一中陆港高级中学课题：4.2蛋白质课时1授课年级高二课标要求《普通高中化学课程标准（2017年版）》对本节课作出了明确的【内容要求】：“生命的化学基础”这一主题中。具体课程标准可能会涉及以下几个方面：1.结构与功能：概述蛋白质的结构与功能，理解蛋白质的基本组成单位和多样性。2.氨基酸的结构与种类：介绍氨基酸的结构特点和分类，了解不同的氨基酸如何通过脱水缩合形成蛋白质。3.蛋白质的多样性：探究蛋白质多样性的原因，包括氨基酸序列的不同和三级结构的差异。4.蛋白质在生命活动中的作用：阐述蛋白质在细胞内的功能，如酶的催化作用、结构蛋白的支持作用、抗体的免疫作用等。5.蛋白质的提取与分析：介绍实验室中蛋白质的提取和分析方法，如盐析、电泳、光谱分析等。6.实践与应用：通过实验等方式，让学生亲身体验蛋白质的性质和功能，以及其在医学、食品科学等领域的应用。在教学过程中，教师应当围绕这些核心内容，采用探究式教学、实验教学等方法，培养学生的科学思维、实践能力和科学态度。同时，教学活动应注重理论与实践相结合，强化跨学科的学习，使学生能够将蛋白质的知识应用于实际问题的解决中。需要注意的是，上述内容仅为根据参考信息推测的可能课程标准，具体的课程标准内容应以教育部发布的《2022年版义务教育化学课程标准》正式文件为准。教材分析展示新闻报道,聚焦细节,用真实情境下的认知激发学生的学习兴趣,引入课堂学习主题一一蛋白质。氯基酸的学习。在必修课程已经学习氨基酸的基础上,基于分子结构与官能团的特征进一步认识基酸，就氨基和羧基各自的特征反应预测其性质,如两性、脱水缩合。了解α-氨基酸的结构通式,分子中的手性碳原子与对映异构现象。该教学过程充分利用分子模型和化学实验手段认识氨基酸,培育学生建立“结构决定性质”的学科观念。蛋白质的学习借助多媒体辅助功能,利用图片、视频等素材,在氨基酸成肽反应的基础上,进一步了解蛋白质的组成和多级结构，并由此推测蛋白质的两性、水解等部分性质。分组实验,完成蛋白质的盐析、变性、显色实验,引导学生按教材实验方案操作、观察现象、汇报成果、运用化学语言描述现象获得结论在此基础上设置新的问题情境,通过小组交流讨论,理解蛋白质的提纯、检验、含量测定等应用。认识酶的催化性能体现在条件温和、高效和高度专一。整合生物学习的内容,涉及学生自主学习、小组合作、课内分享等方式,实现学科间融合教学。主要讨论酶的类别、用途、催化反应的特点等方面课堂小结并阐述氨基酸、多肽、蛋白质对生物体生命特征的表征、对生命活动的重要意义和价值。介绍科学前沿中手性氨基酸、多肽类药物的合成、HIV等病毒的蛋白酶抑制剂研制,呼应本节课引入时提到的胸腺肽提高免疫力的新闻报道。教学目标1.通过认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,了解氨基酸、多肽、蛋白质之间的关系,能判断氨基酸的缩合产物和多肽、蛋白质的水解产物,从分子水平认识氨基酸的组成、结构和性质,进一步发“结构决定性质”的学科观念。2.通过认识蛋白质的组成、典型性质特征,能辨识蛋白质分子中的肽键，能理解蛋白质与人体健康以及生命活动的关系,能从宏观和微观相结合的视角认识蛋白质的结构与性质。3.通过学习蛋白质空间结构的复杂性和种类的多样性,以及酶催化反应的特点,认识人工合成多肽和蛋白质的意义,体会化学在生命科学发展和创造美好生活中所起的作用,感受科学家们的科学精神和社会责任感。4.通过实验探究学习蛋白质的盐析、变性和显色反应，发展实验探究水平和用化学语言表达的能力。教学重、难点重点：氨基酸、蛋白质的结构特点与主要性质。难点：从官能团的角度掌握氨基酸、多肽、蛋白质的相互转化。核心素养证据推理与模型认知：了解氨基酸与蛋白质的结构与性质,培养学生辨识记忆、概括关联、分析解释和复杂推理的学科能力,提升宏观辨识与微观探析的学科核心素养。宏观辨识与微观探析：在具备分析解释、推论预测的关键学科能力基础上,结合典型例题的真实问题情境,渗透蛋白质水解和活性的必备知识,提升宏观辨识与微观探析的学科核心素养。概括关联与推论预测：在考查“多肽水解”“氨基酸结构性质推断"的试题情境中,运用复杂推理、推论预测等综合能力解决问题,培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科核心素养。学情分析学生在必修阶段，已经初步了解了氨基酸的结构特点,通过实验探究认识了蛋白质的主要性质,学习了蛋白质的重要生理功能和在生产生活中的主要应用。通过本册教材第三章对羧酸衍生物的学习,学生知道氨基酸作为羧酸衍生物,同时具有氨基和羧基,是一种多官能团的有机化合物,具有氨基和羧基的化学性质;也知道氨基与羧基可以发生反应生成酰胺,二酰胺在一定条件下可以发生水解反应。学生已经具备了学习氨基酸、多肽和蛋白质的知识基础。通过高中生物课的学习,对氨基酸的组成和结构特点,蛋白质的功能、结构及多样性已有比较详细的了解,但对氨基酸、多肽和蛋白质的化学性质仍缺乏系统的认识。教学过程教学环节教学活动设计意图任务一、氨基酸的结构和性质【导入】蛋白质，相信大家都不陌生，它广泛存在于我们生活当中的各个角落，以蛋白质的科普小视频引入新课，引法学生的学习兴趣。（PPT视频展示）【教师】播放PPT，引起学生对蛋白质的学习兴趣【任务一】氨基酸的结构和性质【学生活动1】阅读教材P112，总结氨基酸的基本概念？【学生】阅读教材，自己总结归纳【教师】评价、补充。总结：1.定义：从结构上看，氨基酸可看作羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。2.官能团：—COOH(羧基)、—NH2(氨基)3.结构：氨基连接在与羧基相邻的α位的碳原子上---α-氨基酸（1）天然氨基酸主要是α-氨基酸；组成蛋白质的氨基酸主要是α-氨基酸（2）当R不是H时（即除甘氨酸外），ɑ-碳为手性碳原子；一般均含有连接4个不同原子或原子团的手性碳原子，具有对映异构体。4.种类：自然界中存在的氨基酸有上百种，组成人体内蛋白质的氨基酸有21种。其中有8种氨基酸在人体内不能合成，必须通过食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。5.物理性质；天然氨基酸均为无色晶体，熔点较高，多在200~300℃熔化时分解。氨基酸一般能溶于水，而难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂（氨基，羧基能够与水分子形成氢键，从而增加氨基酸的水溶性）。【学生活动2】根据氨基酸的结构，推测氨基酸的化学性质？【学生】分组讨论，小组代表回答【教师】评价、鼓励总结：1.氨基酸的两性2.成肽反应---两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同）在一定条件下，通过氨基和羧基间缩合脱去水形成含有肽键的化合物。①由于肽中仍含有-NH2和-COOH，肽也有两性。②肽键可简写为-CONH-，不能写成-CNHO-。3.氨基酸缩合的反应规律：【学生活动3】思考与讨论，氨基酸形成蛋白质的过程？【学生】分组讨论，小组代表回答【教师】评价、鼓励总结：【学生活动4】根据上述反应，如何判断多肽分子中肽键的个数呢？【学生】分组讨论，小组代表回答【教师】评价、讲解、补充总结：1.缩聚反应：由n个氨基酸分子发生成肽反应，生成一个肽链时，会生成(n-1)个水分子和(n-1)个肽键。2.由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为n-1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为2n-1。以蛋白质小科普视频引入新课，吸引学生的好奇心。学生自己总结归纳氨基酸的基本概念教师知识讲解，学生认真听讲并记忆，培养学生根据“结构决定性质”的理念出发，推测氨基酸的化学性质。教师知识讲解，学生认真听讲并记忆，任务二、蛋白质【任务二】蛋白质【学生活动1】阅读教材P114，总结蛋白质的基本概念？【学生】阅读教材，自己总结归纳【教师】评价、补充、讲解总结：1.定义：蛋白质是由多种氨基酸通过肽键等相互连接形成的一类生物大分子，是一般细胞中含量最多的有机分子，占细胞干重的一半。2.官能团：肽键-CONH-、—COOH(羧基)、—NH2(氨基)3.组成：组成主要元素：C、H、O、N、S等；有些蛋白质还含有：P、Fe、Zn、Cu等蛋白质属于：天然高分子化合物4.种类：人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。【学生活动2】阅读教材P114，总结蛋白质的结构？【学生】阅读教材，自己总结归纳【教师】评价、补充、讲解总结：【医学扩展】血红蛋白分子中的谷氨酸会因遗传因素变成缬氨酸，这一微小差别会导致红细胞的形态由正常的圆饼状变为异常的镰刀状，使人患镰状细胞贫血。【学生活动3】阅读教材P115，总结蛋白质的性质？【学生】分组讨论，小组代表回答【教师】评价、强调、讲解总结：1.两性分子------蛋白质是两性分子，既能与酸反应，又能与碱反应。2.水解反应：【学生活动4】阅读教材P115【实验4-3】并观看实验视频，总结蛋白质盐析反应的原理、特点、用途？【学生】观看实验视频，自己总结归纳【教师】评价、补充、强调总结：1.原理：少量的某些可溶性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）能促进蛋白质的溶解。但当这些盐在蛋白质溶液中达到一定浓度时，反而使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出，这种作用称为盐析。2.特点：蛋白质的盐析是一个可逆过程，盐析出的蛋白质在水中仍能溶解，并不影响其活性。属于物理变化过程。3.用途：采用多次盐析和溶解，可以分离提纯蛋白质。【学生活动5】阅读教材P116【实验4-4】并观看实验视频，总结蛋白质变性反应的原理、引起蛋白质变性的因素、用途？【学生】观看实验视频，总结归纳【教师】评价、补充、强调总结：1.原理：在某些物理或化学因素的影响下，蛋白质的性质和生理功能发生改变的现象称为蛋白质的变性。燃料乙醇、白酒、食醋、味精，以及氨基酸、抗生素等药物2.引起蛋白质变性的因素：物理因素：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线和放射线、超声波等化学因素：强酸、强碱、重金属盐、强氧化剂、乙醇、甲醛、丙酮等3.特点：蛋白质在变性的过程中结构发生了改变，属于化学变化。4.用途：食物加热、消毒杀菌、紫外线杀菌、疫苗低温保存、护目镜【学生活动6】思考与讨论，下面两个问题：（1）因误服铅、汞等重金属盐中毒的患者在急救时，为什么可口服牛奶、蛋清或豆浆？（2）为什么紫外线可用于环境和物品消毒，放射线可用于医疗器械灭菌？【学生】分组讨论，小组代表回答【教师】评价、讲解总结：1.牛奶、蛋清或豆浆中含蛋白质，与铅、汞发生变性反应，这样就减小了铅、汞的浓度；2.利用蛋白质变性原理；【学生活动7】阅读教材P117【实验4-5】并观看实验视频，总结蛋白质显色反应的原理、本质？【学生】观看实验视频，总结归纳【教师】鼓励、讲解、补充总结：1.原理：含有苯环的蛋白质与浓硝酸发生显色反应，使蛋白质变黄2.本质：也属于蛋白质的变性【学生活动8】除了上述化学性质以外，蛋白质还具有什么化学性质？【学生】根据所学知识，分组讨论【教师】鼓励、评价、补充总结：燃烧反应：蛋白质可以燃烧，一般生成CO2、H2O、N2、SO2、P2O5等物质，灼烧蛋白质有烧焦羽毛的气味，可用于鉴别羊毛衫、蚕丝被的真假。常见纤维灼烧的气味：烧焦羽毛的气味------动物纤维烧纸的气味------植物纤维烧塑料的气味------化学纤维【知识扩展】阅读教材科学史话《人工合成结晶牛胰岛素》与资料卡片《烫发的原理》。培养学生总结归纳的能力。老师讲解，学生认真听讲。通过小组讨论得出结论，学生代表回答，加深学生对知识的理解。观看实验，然后总结归纳。老师讲解，学生认真听讲。循序渐进的推进课程，根据学生的掌握情况，可作相应调整。通过观看实验，加深学生对知识的理解。任务三、酶任务三、酶【学生活动1】阅读教材P119，总结酶的相关知识点？【学生】根据所学知识，分组讨论【教师】鼓励、评价、补充总结：1.定义：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有机化合物，其中绝大多数是蛋白质。2.作用：在酶的作用下，生物才能进行新陈代谢，完成消化、呼吸、运动、生长、发育、繁殖等生命活动。3.特点：①高效催化作用②条件温和---接近体温和中性③高度的专一性4.应用：目前，酶已经得到了广泛的应用，如蛋白酶用于医药、制革等工业，淀粉酶用于食品、发酵、纺织等工业，酒化酶用于酿酒等。【典型例题】例1.关于有机物的酸碱性,下列说法正确的是()。A.既有酸性,也有碱性B.只有酸性C.只有碱性 D.既无酸性也无碱性【答案要点】A例2.下列关于蛋白质的说法不正确的是()。A.蛋白质是由多种α-氨基酸加聚而成的天然高分子化合物B.通常用酒精消毒,其原理是酒精使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性C.浓的Na2SO4溶液能使溶液中的蛋白质析出,加水后析出的蛋白质又溶解D.鉴别织物成分是蚕丝还是“人造丝”可采用灼烧闻气味的方法【答案要点】A例3.(1)从鸡蛋白的溶液中提取蛋白质的方法有_______和_______。(2)鸡蛋腐败时,常闻到刺激性气味,该有刺激性气味的气体主要是_______,说明鸡蛋中的蛋白质含有_______元素。(3)浓硝酸溅到皮肤上,使皮肤呈_______色,这是由于浓硝酸和蛋白质发生了_______反应。(4)现有淀粉和蛋白质胶体的混合液,要把蛋白质和淀粉分离开,可进行的操作是_______;要检验其中蛋白质的存在,可取混合液少许,向其中加入1mL_______,加热至沸腾,溶液中生成_______,说明有蛋白质存在。【答案要点】(1)盐析渗析(2)H2S硫(3)黄显色(4)向溶液中加入适量饱和(NH4)2SO4或Na2SO4溶液,使蛋白质盐析变成沉淀,过滤,分离出蛋白