高中化学《有机化学基础》4_3蛋白质和核酸教案 新人教版选修5

高中化学《有机化学基础》4_3蛋白质和核酸教案 新人教版选修5

节 蛋白质和核酸 ‎ 一、教学内容 ‎1、课标中的内容 ‎《有机化学基础》主题3 糖类、氨基酸和蛋白质，第 2点：能说出氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质，查阅资料了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。 第3点：了解蛋白质的组成、结构和性质，认识人工合成多肽、蛋白质、核酸等的意义，体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。‎ 活动与探究建议②实验：酶的催化作用。     ③阅读与讨论：蛋白质结构的复杂性。     ④实验：蛋白质的性质。‎ ‎2、教材中的内容 ‎ 蛋白质是生命的基础，是一类非常重要的含氮生物高分子化合物，它水解的最终产物是氨基酸。这节内容从蛋白质在生物界的广泛存在引入，教材先介绍氨基酸的结构与性质，在此基础上结合插图常识性地介绍了蛋白质的四级结构，然后重点讨论了蛋白质的水解、盐析、变性、颜色反应等性质。教材最后对酶和核酸作了介绍。‎ 本节教学应注重学生动手实验及与对生活现象的解释，通过这节知识的学习使学生真正体会到“没有蛋白质就没有生命”。氨基酸的教学，应抓住氨基酸是多官能团化合物，在教学中应用迁移、替代、延伸的方法来突破难点。蛋白质的性质是本节的重点，可考虑用边讲边学生实验的方法进行，并注意结合生活中的一些事例来加深学生对蛋白质性质的理解。酶和核酸是现代生物工程研究的一个重要内容，它的作用和意义越来越为人们所认识，越来越被人们所重视，可以结合我国在这一领域所取得的成就对学生进行生动的爱国主义教育。‎ 二、教学对象分析 ‎ ‎1、知识技能方面：在必修2教材中，有“基本营养物质”一节，已经简单介绍了蛋白质的性质，学生已经学习羧基的有关性质，在生物课中已学习酶和核酸的知识，本节教学可在这些学生已有知识的基础上展开。‎ ‎2、学习方法方面：学生已具备一定的实验探究能力及应用所学知识对身边生活问题进行解释的能力。‎ 三、设计思想 本节的教学设计总的思想是从身边事从学生已有知识引入，然后引导学生在探询相关问题的答案中学习新知识。具体来讲就是将酶与核酸的知识先通过回忆、阅读的方式讲授，然后提出课本P90相类似的问题引入对氨基酸和蛋白质的学习，蛋白质的性质的学习通过学生动手实验来进行，以学生为主体，培养学生的实验探究能力和动手操作能力。‎ 本节内容拟用两课时完成教学：‎ 第一课时：酶、核酸、氨基酸的结构和性质 第二课时：蛋白质的结构及性质的学生分组实验 四、教学目标 ‎1、知识与技能：‎ ‎（1）了解氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质；‎ ‎（2）了解蛋白质的组成、结构和性质（盐析、变性、水解、颜色反应等）。‎ ‎（3）认识蛋白质、酶、核酸等物质与人体健康的关系，体会化学学科在生命科学发展中所起的重要作用。‎ ‎2、过程与方法：‎ 通过学生实验完成蛋白质性质知识的形成，强化“蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命”的认识。学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对所得信息进行加工。‎ ‎3、情感态度与价值观：‎ 通过本节内容的学习，使学生了解蛋白质、酶等重要物质的重要性，并在此基础上，加强唯物主义教育。‎ 通过介绍我国科学家首先合成有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素等事例，唤起学生的民族自豪感，激发学生对生命科学的研究和探索的强烈兴趣。‎ 五、教学的重点和难点 ‎1、教学重点：氨基酸、蛋白质的性质。‎ ‎2、教学难点：蛋白质的组成和结构、肽键的形成。‎ 六、教学过程 ‎【第一课时】‎ ‎[课的引入]蛋白质是生物体内一类极为重要的功能高分子化合物，是生命活动的主要物质基础。在生物学上讲过，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，那么人和动物体的哪些物质是由蛋白质构成的呢？‎ ‎[学生回答] 头发、指甲、肌肉…‎ ‎[提问]同学们知道世界上第一个人工合成的蛋白质是什么吗？‎ ‎[引导学生阅读]请阅读课本P90“科学视野—人工合成结晶牛胰岛素”。‎ ‎[讲述]向学生介绍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力的蛋白质——结晶牛胰岛素。向学生进行爱国主义教育。‎ ‎ ‎ ‎[设问]化学反应往往需一定条件才能很好地完成，人体内的反应如何很快完成？‎ ‎[学生回答]酶的作用。‎ ‎[板书] 一、酶 ‎[讲述] 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蛋白质。‎ ‎[阅读课本、结合生物课中学过的相关知识总结]酶的特点。‎ ‎[板书]1．酶的性质.‎ ‎[讲述]（1）具有蛋白质的性质。‎ ‎（2）具有催化作用。‎ ‎（3）具有高效的催化作用。‎ ‎[板书]3．酶作催化剂的特点：‎ ‎[讲述]（1）催化效率高（比一般催化剂高107~1013倍）；‎ ‎（2）具有高度的专一性；‎ ‎（3）反应条件温和、不需要加热。‎ ‎[引入]1981年，我国科学工作者用人工方法合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸……‎ ‎[板书]二、核酸 ‎[阅读]请阅读课本P92“核酸”‎ ‎[讲述]核酸是一类含磷的生物高分子化合物 DNA（脱氧核糖核酸）——遗传基因，转录副本，将遗传信息传到子代。是蛋白质合成的模板。‎ RNA（脱氧核糖核酸）——决定蛋白质的生物合成（合成蛋白质的工厂）‎ ‎[引入]通过对酶、核酸的了解我们对蛋白质有了一些认识，但要认识蛋白质，必须首先认识组成蛋白质的基本结构单位——氨基酸。‎ ‎[板书]三、氨基酸 ‎[板书] 1、氨基酸概念：羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物；‎ ‎[讲述] 注意：‎ ‎(1) 氨基：氨气分子(NH3)去掉一个氢原子后的部分。氨基的电子式：‎ ‎(2) α—氨基酸（向学生介绍α、β位）：羧酸分子里的α氢原子被氨基取代的生成物。‎ ‎(3) α—氨基酸是构成蛋白质的基石。‎ ‎[板书] 2、氨基酸的结构：α—氨基酸通式 既含有氨基(—NH2)又含有羧基(—COOH)。‎ ‎[板书] 3、几种常见的氨基酸：‎ ‎[展示] 名称 俗称 结构简式 氨基乙酸 甘氨酸 ‎ α—氨基丙酸 丙氨酸 ‎ α—氨基苯丙酸 苯丙氨酸 ‎ α—氨基戊二酸 谷氨酸 ‎ ‎ ‎ ‎[板书] 4、氨基酸的性质：‎ ‎(1)与酸反应： ‎ ‎(2)与碱反应：‎ ‎[指出]结论：氨基酸具有两性。‎ ‎[思考]在所学过的物质中有哪些物质既能跟酸反应又能跟碱反应？‎ ‎[学生回答]Al、Al2O3、Al(OH)3、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NaHCO3等。‎ ‎[板书] (3)成肽反应：‎ ‎[微观模拟]播放肽键形成的flash动画。‎ 二肽 ‎ 氨基酸 氨基酸 二肽 ‎[类比]酯化反应，加深对这两类物质相关性质的认识。‎ ‎[板书] 肽键 ‎ ‎[思考]将甘氨酸和丙氨酸放在同一容器内发生成肽反应，有几种二肽生成？写出有关反应方程式。‎ ‎[答案]四种 ‎[板书] 多肽 ‎[微观模拟]播放多肽形成的flash动画。‎ ‎[展示]‎ ‎[讲述] 氨基酸 → 多肽 → 蛋白质，蛋白质的结构和性质下节课再学习。‎ ‎[布置作业]（略）‎ ‎[课堂练习]‎ ‎1.下列物质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的是（ ）‎ ‎①NaHCO3 ②(NH4)2S ③Al(OH)3　④NH4Cl　⑤甘氨酸 ⑥CH3—COOH ‎ A.①②③ B．①②④⑤ C．⑤⑥ D．①②③⑤‎ ‎2.下列物质中与甘氨酸互为同系物的是( )；互为同分异构体的是( )。‎ A.C2H5ONO2 B.C2H5NO2 ‎ ‎3.分子式为C8H14N2O5的二肽,经水解后得到丙氨酸和另一种氨基酸A,则A的分子式为( )‎ A.C5H7NO3 B.C5H9N2O‎5 ‎ C.C5H9NO2 D.C5H9NO4‎ ‎4.将甘氨酸和丙氨酸混合起反应生成各种三肽,可能的连接方式有多少种? ( )‎ A.2种 B.4种 C.6种 D.8种 ‎5.0.2‎摩尔的某氨基酸，质量为‎33克，已测得分子中有一个氨基、一个羧基、一个苯基，其余部分为饱和烃基。它的一种结构简式是 ，名称是 。‎ ‎6.已知-NH2连在苯环上显碱性,O=C-NH2连在苯环上显中性;分子式为C7H7NO2的有机物中,其分子结构中有一个苯环,两个侧链,试写出四种同分异构体A、B、C、D。具体要求:A既有酸性又有碱性,B只有酸性,C只有碱性,D显中性(均写任意一种)‎ ‎7.已知有机物A分子中有3个碳原子,有关它的某些信息注明在下面的示意图中: (1)A、F、G的结构简式为：___________,____________,______________. (2)生成H的化学方程式为：__________________________________. [答案] 1．D 2．C 、B 3．D 4．D （提示）设这两种氨基酸分别为A、B,形成三肽的连接方式有:AAA、AAB、ABA、BAA、BBB、BBA、BAB、ABB,共有八种。‎ ‎5．、苯丙氨酸 6．‎ ‎7.（1）A：H2N-CH2-COOCH3 ，F：ClH3N-CH2-COOH ，G：H2N-CH2-COONa ‎（2）‎ ‎【第二课时】‎ ‎[复习引入]复习氨基酸的有关性质，氨基酸 → 多肽 → 蛋白质，这节课我们学习蛋白质的结构和性质。‎ ‎[板书]四、蛋白质的组成和结构：‎ ‎[板书]1．蛋白质是由多种氨基酸结合而成的含氮生物高分子化合物。‎ ‎[提问]蛋白质的基本组成单位是什么?‎ ‎[学生回答]（据上节课知识）氨基酸。‎ ‎[讲述] 氨基酸 → 多肽 → 蛋白质 ‎[提问]组成蛋白质的元素有哪些?‎ ‎[阅读]指导学生阅读课本P88“资料卡片”。‎ ‎[板书]2．组成：由C、H、O、N、S等元素组成。‎ ‎[板书]3．蛋白质的结构 ‎[展示]一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 ‎ ‎ ‎[板书]4．蛋白质的性质 ‎ （1）蛋白质的两性 ‎[指出]形成蛋白质的多肽是由多个氨基酸脱水形成的，在多肽链的两端必然存在着自由的氨基与羧基。而且，侧链中也有酸性或碱性基团。因此，蛋白质与氨基酸一样也是两性分子，既能与酸又能与碱反应。‎ ‎（2）蛋白质的水解 ‎[指出] ‎ ‎[类比]酯的水解，加深对这两类物质性质的认识。‎ ‎[实验探究]蛋白质的其他性质通过分组实验探究。‎ 实验内容 实验现象 结论、解释 蛋白质的灼烧：‎ 分别点燃一小段棉线和纯毛线，观察现象并闻气味。‎ 蛋白质的盐析：‎ 在试管里加入1~2ml鸡蛋清的水溶液，然后分别加入少量饱和（NH4）2SO4、Na2SO4溶液，观察现象。‎ ‎ 把少量有沉淀的液体倒入另一个盛蒸馏水的试管里，观察现象。‎ 蛋白质的变性：‎ ‎（1）在试管里加入2ml鸡蛋清的水溶液，加热，观察现象。‎ 将试管里的下层絮状蛋白质取出一些放在水中，观察现象。‎ ‎（2）在试管里加入3ml鸡蛋清溶液，分别加入1ml10%CuSO4溶液、1%的醋酸铅溶液2滴，观察现象。‎ 将少量沉淀放入水中，观察现象。‎ ‎（3）在试管里加入2ml鸡蛋清溶液和2ml甲醛溶液，观察现象。‎ 将少量沉淀放入水中，观察现象。‎ 蛋白质的颜色反应：‎ 在试管里加入少量鸡蛋清溶液，然后滴入几滴浓硝酸，微热，观察现象。‎ 食物中蛋白质的检验：‎ 取‎5g豆腐，放入烧杯中，加入10ml水，用玻璃棒搅拌，使豆腐捣碎呈糊状，用纱布过滤得豆腐滤渣。在试管中加入豆腐滤渣，滴入少量浓硝酸，加热，观察现象。‎ ‎[指出]蛋白质具有盐析、变性、颜色变化等性质，你能运用这些知识解决生活中相关的问题吗？‎ ‎[思考] 1、为什么医院里用高温蒸煮、照射紫外线、喷洒苯酚溶液、在伤口处涂抹酒精溶液等方法来消毒杀菌？‎ ‎2、为什么生物实验室用甲醛溶液（福尔马林）保存动物标本？‎ ‎3、为什么在农业上用波尔多液（由硫酸铜、生石灰和水制成）来消灭病虫害？‎ ‎4、盐析与变性有什么区别？‎ ‎[讲述]（学生回答后）与学生一道得出问题的答案。‎ ‎[板书]5、蛋白质的用途 ‎[讲述]…动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质，是重要的纺织原料。动物的皮经药剂鞣制后得到柔软坚韧的皮革。骨、皮等熬煮得到无色透明的动物胶，叫做白明胶，是制造照相感光片和感光纸的原料。牛奶中的蛋白质—酪素还能跟甲醛合成酪素塑料。…‎ ‎[板书] 主要用途：组成细胞的基础物质、人类营养物质、工业上有广泛应用、酶是特殊蛋白质。‎ ‎[布置作业]（略）‎ 七、纸笔评价（课内完成，时间：10分钟）‎ ‎1.下列不属于天然高分子化合物的是（ ）‎ A.淀粉 B.氨基酸 C.油脂 D.蛋白质 ‎2.下列变化肯定属于不可逆的是（ ）‎ A.电离 B.水解 C.盐析 D.蛋白质变性 ‎3.可以用来分离蛋白质与食盐溶液的方法是（ ）‎ A.渗析 B.过滤 C.电泳 D.分液 ‎4．使蛋白质因氧化而变性起到杀菌消毒作用的药物是（ ）‎ A．苯酚 B．福尔马林 C．食盐 D．漂白粉翰林汇 ‎5.下列说法中,正确的是（ ） A.CH3COOC3H7水解后产物中,一定含有丙醇 B.淀粉水解的最后产物是乙醇 C.天然蛋白质水解的最后产物是多种a-氨基酸 D.蛋白质溶液中加入硫酸钾溶液后,蛋白质从溶液析出,这种变化叫做变性 ‎6.下列各组物质制成的无色透明液体，能通过丁达尔现象鉴别的是（ ）‎ A.葡萄糖和蔗糖 B.蛋白质和甘氨酸 C.麦芽糖和甘油 D.淀粉和蛋白质 ‎7. 糖类、脂肪和蛋白质是维持人体生命活动所必需的三大营养物质。以下叙述正确的是（ ）‎ A. 植物油不能使溴的四氯化碳溶液褪色 ‎ B. 葡萄糖能发生氧化反应和水解反应 C. 淀粉水解的最终产物是葡萄糖 ‎ D. 蛋白质溶液遇硫酸铜后产生的沉淀能重新溶于水 ‎8．下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是（ ）‎ A．蛋白质溶液中加入饱和（NH4）2SO4溶液，蛋白质析出，虽再加水，也不溶解；‎ B．人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的；‎ C．重金属盐能使蛋白质凝结；‎ D．浓HNO3使皮肤呈黄色是由于浓HNO3与蛋白质发生了颜色反应。翰林汇 ‎9. 当含有上述结构片段的蛋白质在胃中水解时,不可能产生的氨基酸是（ ） A.a-氨基丙酸 B.a-氨基丁酸 C.甘氨酸 D.b-氨基丁酸 ‎10.下列有机物水解时,键断裂(用虚线表示)错误的是（ ） ‎ ‎ A.只有①③ B.只有①④ C.只有③ D.只有①②③‎ ‎11.把①蔗糖 ②淀粉 ③蛋白质 ④油脂在稀酸存在下分别进行水解，最后生成物只有一种的是（ ）‎ A.①和② B.只有② C.②③和④ D.只有④‎ ‎12.下列物质水解时,最难断裂的化学键是 ( )‎ ‎ ‎ ‎[答案]1．BC 2．D 3．A 4．D 5．C 6．B 7．C 8．A 9．D 10．A 11．B 12．B 八、本教学设计的特点 ‎1．本教学设计没有完全按课本顺序授课，将酶、核酸的知识放在前面讲授，由学生已知知识引入新知识的学习。‎ ‎2．对本节课的难点知识肽键的形成，利用学生掌握的酯化反应进行对比处理，利于学生对该知识的理解与掌握。‎ ‎3．本节重点知识蛋白质的性质，采用学生分组实验，由学生动手实验利于对该知识的建构。‎ 九、教学反思 ‎ 建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。可见在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大变化。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式(彻底摒弃以教师为中心、单纯强调知识传授、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式)、全新的教学方法和全新的教学设计思想。以"学"为中心的教学设计正是顺应建构主义学习环境的上述要求而提出来的，因而很自然地，建构主义的学习理论和教学理论就成为以"学"为中心的教学设计的理论基础，也就是建构主义学习环境下的教学设计的理论基础。本节课的授课体现了这种思想，运用学生已知的酶、核酸的知识引入新课，利用学生已掌握的羧酸的性质、酯化反应、酯的水解知识类比理解氨基酸的性质、肽键的形成、蛋白质的水解，将蛋白质的性质实验以学生分组实验的形式进行使学生在自主探究中建构知识，这些以学生的“学”为中心的教学方式对有利于学生掌握和理解本节知识。 ‎