資源簡介

課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 春季
課題 蛋白質
教科書 書 名：化學必修第二冊 出版社：人民教育出版社
教材分析
本節內容是化學必修二第七章第二節內容，前面已經學習過部分有機物的性質，蛋白質存在于各類生命體中，沒有蛋白質就沒有生命。本節內容是初步了解蛋白質的性質，在選修三有機化學教材中還會進行深入學習，本節課主要是初步掌握氨基酸的結構特點和性質，通過探究實驗，體會蛋白質的性質，蛋白質與糖類、油脂共同構成人體所需要的基本營養物質，為人類的生產生活提供能量，對人類的發展有重要的意義。聯系生產生活實際，滲透相關的學科知識，讓學生真正體會蛋白質重要而廣泛的用途，以體現化學學科的育人價值，培養學生的化學學科核心素養。
教學目標
1、了解氨基酸的結構特點及性質，了解肽鍵及多肽，了解蛋白質的組成，初步掌握蛋白質的重要性質和檢驗方法，了解蛋白質的用途。 2、通過學生動手實驗培養操作技能與探究能力，通過實驗培養學生分析問題和解決問題的能力，學會探究實驗的設計。 3、通過學生實驗，增強學生的化學學習興趣和探究欲望；通過中國合成胰島素這一偉大成就，激發學生民族自豪感。
教學重難點
教學重點：氨基酸和蛋白質性質 教學難點：蛋白質性質
學情分析
學生已經學習了有機物的相關性質，對部分官能團的的性質有了初步認識，也學習了酯化反應，對有機物的性質有了基本的認識，能夠從不同的角度認識官能團，會寫出有機化合物的基本反應，這為學生學習氨基酸和蛋白質提供鋪墊，學生在學習過程中能夠利用所學知識分析蛋白質和氨基酸的相關性質，本節內容比較基礎，在選修三有機化學基礎中會對學習的內容進行加深。所以本節課內容在教學難度上設計比較基礎，學生只需要掌握氨基酸的基本結構特點和能發生的基本反應即可，蛋白質主要掌握鹽析、變性，注意鹽析屬于物理變化，變性屬于化學變化。蛋白質的檢驗和用途，在后續的學習過程中，學生對蛋白質的性質會有更深一步的認識和理解，在教學過程中注重聯系生活實際，幫助學生更好的理解蛋白質的相關性質，在教學重難點上設計了學生實驗，激發學生的學習興趣和探究欲望，在實驗過程中注重對學生實驗設計的引導，幫助學生更好的完成實驗。
教學過程
教學環節教學過程設計 意圖情景導入 認識氨基酸結構 推測氨基酸的性質 學習任務二：氨基酸的性質 探究實驗一：溫度對蛋白質性質的影響 探究實驗二：鹽溶液對蛋白質性質的影響 鹽析實驗 鹽析和變性的區別 蛋白質檢驗 顯色實驗 生物檢驗方法 與前面相呼應 引入：大家注意看他全身黝黑，表面還有像松枝雪花一樣的花紋，猜一猜它是什么呢？對，它就是松花蛋，松花蛋是中國的傳統美食之一，那些這些漂亮的松花是怎么產生的呢？這與我們今天要學習的內容蛋白質有關。 蛋白質是構成細胞的基本物質，存在于各類生物休內。像我們肉眼看不到的細菌、病毒，微生物，我們日常吃的雞蛋、魚蝦、豆制品等均含有蛋白質。蛋白質是一類非常復雜的天然有機高分子，由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。蛋白質在酸、堿或酶的作用下能發生水解，生成多肽，多肽進一步水解，最終生成氮基酸。氨基酸是蛋白質的基本結構單元，要認識蛋白質，必須首先認識氨基酸。 學習任務一： 氨基酸的結構 觀察一下三種氨基酸的結構，說明氨基酸在結構上的共同點： 甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 學生思考后回答：每種氨基酸分子中都含有一個氨基和一個羧基。 教師總結：氨基酸：羧酸分子中的烴基上的氫原子被 -NH2 （氨基）取代的化合物。 組成蛋白質分子的基本單位氨基酸的結構通式： 學習任務二：氨基酸的性質 根據氨基酸的結構，預測可能有哪些化學性質？ 學生回答：氨基酸結構中有氨基和羧基，通過之前的學習我們知道，羧基能都體現酸的通性，另外羧酸可以和醇發生酯化反應，也屬于取代反應，所以我們推測氨基酸也可以發生取代反應，另外，氨基酸中還含有官能團氨基，顯堿性，可以和酸發生反應，請同學們寫出氨基酸和氫氧化鈉、鹽酸反應的化學方程式。 氨基酸與NaOH溶液反應的化學方程式： +NaOH→ 氨基酸與鹽酸反應的化學方程式： +HCl→ 【思考】聯系我們之前已經學過的酯化反應，氨基酸分子之間能否發生反應？如果能發生反應，反應是如何斷鍵的？ 學生回答：聯系我們已經學習的酯化反應，氨基酸分子之間反應也應該是類似的原理。非常好，羧基斷裂碳氧單鍵和氨基斷裂氮氫鍵，請同學們試著寫出反應過程的化學方程式。 +→+H2O 反應過程羧基斷裂碳氧單鍵，氨基斷裂氮氫鍵，羥基和氫接生成小分子水，羧基剩余部分和氨基剩余部分相連形成肽鍵，像這樣兩分子氨基酸脫水縮合形成的化合物叫二肽。反應過程中酸脫羥基氨脫氫。 多分子氨基酸之間能否發生反應呢？ 多分子氨基酸之間反應生成肽鏈，條肽鏈通過某些化學鍵相連，從而形成具有一定空間結構的蛋白質分子。 學習任務三：蛋白質的性質 我國科學家于1965年在世界上首次完成了具有生命活力的蛋白質——結晶牛胰島素的全合成，對蛋白質的研究作出了重要貢獻。蛋白質的性質是怎樣的呢？我們已經學過，病毒主要由蛋白質外殼和其所包裹的核酸組成。使用消毒劑（如乙醇）、高溫等手段可以消滅病毒，這是為什么呢？請同學們利用老師準備的實驗用品自主設計實驗，探究溫度對蛋白質性質的影響。 探究任務一：溫度對蛋白質性質的影響 同學甲設計了這樣的實驗方案。 實驗處理ABCD蛋白液2mL2mL2mL2mL恒溫水浴10min40℃60℃75℃100℃實驗現象未出現明顯變化局部出現凝固液體消失，只呈現凝固狀凝固成固體
像四支試管中分別加入2mL雞蛋液，然后分別置于40℃、60℃、75℃、100℃的水浴鍋中，10分鐘后觀察實驗現象，我們一起來看一下這位同學的實驗結果，40℃的水浴中未出現明顯變化，60℃水浴中局部出現凝固、75℃水浴中液體消失，只呈現凝固狀、100℃水浴中凝固成固體。由此可以表明加熱破外了蛋白質的空間結構，主要是蛋白質之間的氫鍵，查閱資料表明新冠病毒通常在56℃的環境中30分鐘就會死亡，加熱到100℃，很快就會滅活。由此我們可以知道高溫會使蛋白質變性。若像雞蛋白中加入75％的酒精溶液或者是84消毒液，蛋白質也會生成沉淀，加熱，消毒劑等都會使蛋白質的性質發生改變，在化學我們稱之變性，我們常用這些方法來消滅病毒。 過渡：在農業上，可以用硫酸銅、生石灰和水制成波爾多液來防治農作物病害，想一想為什么？ 鹽溶液對蛋白質性質有怎樣的影響，請同學們利用老師提供的藥品自主設計實驗，探究鹽溶液對蛋白質性質的影響。 探究任務二：鹽溶液對蛋白質性質的影響 實驗用品：雞蛋清溶液，試管， 0.1mol/L Cu(NO3)2溶液、0.1mol/L BaCl2溶液、0.1mol/L Pb(NO3)2溶液、 0.1mol/L CuCl2溶液、0.2mol/L AgNO3溶液、0.2mol/LNH4Cl溶液、 0.2mol/L NaCl溶液、飽和(NH4)2SO4 溶液、飽和NaCl溶液 實驗方案一 同學乙設計了如下實驗方案，取雞蛋清溶液與三支試管中，向其中分別滴加Cu(NO3)2、Pb(NO3)2、AgNO3溶液，觀察實驗現象。 鹽的種類Cu(NO3)2Pb(NO3)2AgNO3鹽溶液濃度mol/L0.10.10.2加入體積mL5滴5滴5滴實驗現象產生沉淀產生沉淀產生沉淀
通過剛才的實驗我們發現三支試管中均產生了沉淀，加水振蕩不溶解，有沒有其他同學設計的實驗方案與乙同學不同呢？ 實驗方案二 鹽的種類NH4 ClNaClCuCl2BaCl2鹽溶液濃度mol/L0.20.20.10.1加入體積mL5滴5滴5滴5滴實驗現象未出現沉淀未出現沉淀產生沉淀產生沉淀
我們一起來看一下丙同學的實驗方案，取雞蛋清溶液于四支試管中，分別加入NH4 Cl、NaCl、BaCl2、CuCl2溶液，觀察實驗現象。我們一起來看一下實驗過程，通過剛才的實驗我們發現BaCl2、CuCl2溶液中加入雞蛋清中產生沉淀，而NH4 Cl、NaCl溶液中不產生沉淀。 將兩組表格中內容進行匯總 鹽的種類Cu(NO3)2Pb(NO3)2AgNO3NH4 ClNaClCuCl2BaCl2鹽溶液濃度mol/L0.10.10.20.20.20.10.1加入體積mL5滴5滴5滴5滴5滴5滴5滴實驗現象產生 沉淀產生 沉淀產生 沉淀未出現沉淀未出現沉淀產生沉淀產生沉淀
當銅 鉛 銀 鋇等重金屬鹽加入蛋白質時，可以與蛋白質中游離的羧基發生反應而生成難溶于水的物質使蛋白質變性。而銨鹽鈉鹽屬于可溶性鹽，但是剛才有同學反應說他們小組用的是飽和鈉鹽和銨鹽，實驗現象和丙組同學不一樣，飽和的鈉鹽和銨鹽加入到蛋白質溶液又會有什么的變化呢？我們一起來看一下實驗過程。 我們發現像雞蛋清溶液中加入飽和(NH4)2SO4 溶液或者飽和NaCl溶液，溶液也會出現沉淀，但是當我們加水振蕩，沉淀又會溶解。像這樣少量的某些可溶性鹽（如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等），會增加蛋白質分子表面的電荷，增強蛋白質分子和水分子之間的作用，從而使蛋白質在水中溶解度增大，能促進蛋白質的溶解。但當這些鹽在蛋白質溶液中達到一定濃度時，破壞了蛋白質的膠體性質，使蛋白質的溶解度降低而使其從溶液中析出，這種作用稱為鹽析。蛋白質的結構并沒有改變，加水稀釋還會再溶解，屬于物理變化。 通過剛才的探究實驗，我們一起來總結一下鹽析和變性的區別 鹽析變性變化條件濃的鈉、鉀、銨鹽等輕金屬鹽銅、鉛、銀、鋇等重金屬鹽、 受熱、紫外線、強酸、強堿、某些有機物變化實質物理變化(溶解度降低)化學變化(蛋白質性質改變)變化過程可逆不可逆用途分離、提純蛋白質殺菌、消毒
鹽析是濃的鉀、鈉、銨鹽等輕金屬鹽加入蛋白質中會因溶解度下降而析出，屬于物理變化，這個過程是可逆的，我們可以利用鹽析分離和提純蛋白質，而變性是銅、鉛、銀、鋇等重金屬鹽、受熱、紫外線、強酸、強堿、某些有機物如75％的酒精等會使蛋白質的空間結構發生改變而使蛋白質的性質發生變化，變性是不可逆的過程。醫院常用紫外線殺菌消毒，農業上利用波爾多液防治農作物病害，生物常用福爾馬林 (甲醛的水溶液) 保存動物標本等。 過渡：生活中很多物質都含有蛋白質，那我們可以如何檢驗蛋白質呢？下面這些物質是否都含有豐富的蛋白質呢？ 方法一、灼燒法；在酒精燈的火焰上分別灼燒一小段頭發和絲織品，小心聞氣味。灼燒后會產生燒焦羽毛的氣味，我們可以用這種方法區分我們在商場中買的衣服是蠶絲還是棉麻材質，我們可以通過灼燒的方法進行鑒別。 方法二、顯色反應；取蛋白質溶液２ｍＬ于試管中，加入１mL濃硝酸，微熱。我們一起來看一下實驗操作，蛋白質中加入濃硝酸產生黃色沉淀、適用于含苯環的物質，蛋白質分子中的苯環在加熱時被 HNO3 硝化而顯色。 方法三、雙縮脲試劑；取蛋白質溶液１ｍＬ于試管中，加入5滴10％的氫氧化鈉溶液，再加入３～４滴１％的硫酸銅溶液，不斷振蕩。我們一起來看一下實驗操作，溶液呈現紫色。蛋白質的檢驗方法有很多，這節課我們先介紹幾種常見的方法，感興趣的同學課后查閱資料，總結更多的蛋白質檢驗的方法。蛋白質與我們的生活息息相關，蛋白質在生活中有哪些應用呢？人類的主要食品、動物毛、蠶絲作紡織原料、動物皮、骨 → 提取明膠、作增稠劑、膠囊、感光材料，驢皮熬膠是一種藥材—— 阿膠、牛奶、大豆中提取酪素、制作食品、涂料，絕大多數酶是蛋白質，對很多反應有重要催化劑，需要比較溫和的條件。具有高度的專一性，催化效率非常高。 提問：松花蛋的制作原理是怎樣的，請同學們利用這節課的學習內容進行分析。 松花蛋在制作過程中加入生石灰、純堿、食鹽、茶葉、草木灰、稻殼和泥等。各物質經過—系列化學反應生成堿，經蛋殼滲入蛋清，促進其中的蛋白質變性凝固 ，呈膠凍狀。此外，它們會穿過蛋殼上的細孔，與蛋白質水解生成的氨基酸反應，生成氨基酸鹽。這些氨基酸鹽不溶于蛋白，于是就以一定幾何形狀結晶出來，就形成了漂亮的“松花”。 【小結】我們一起來總結一下本節課的內容，我們學習氨基酸的結構并通過氨基酸的結構預測了氨基酸的性質，我們通過實驗探究學習了蛋白質的變性、鹽析，通過本節課的實驗設計希望同同學們能學會探究實驗的一般過程，設計實驗時注意變量的控制，我們學習了蛋白質的檢驗和用途。蛋白質在我們的生活中有非常重要的作用，蛋白質研究發展到今天我們已經可以通過冷凍電鏡分析出蛋白質的結構，感興趣的同學課后查閱資料了解更過蛋白質的前沿知識。最后請同學們利用本節課學習的內容設計實驗，檢驗這些物質中是否都含有豐富的蛋白質，今天的課上到這里，感謝各位同學的積極配合，再見。創設問 題情境， 激發學 生學習 興趣。 幫助學生 認識氨基 酸的結構 宏微結合，更好的理解 氨基酸的兩性。 介紹我國 科學家成 就，培養 學生的愛 國主義精 神。 培養學生 探究實驗 的思路和 方法。 通過實驗 得出結論，增注重學生 的動手操 作能力。 將表格中 數據進行 對比，方 便學生得 出結論。 通過具體 的實驗感 受鹽析和 變性之間 的區別 總結鹽析 和變性， 幫助學生 區分兩者 之間的區 別 掌握蛋白 質檢驗常 見的方法 蛋白質與 生活之間 的聯系， 幫助學生 理解化學 是一門十 分有用的 學科。 聯系生活 實際，提 升學生的 化學學習 興趣。 板書設計
蛋白質 一、氨基酸的結構 二、氨基酸性質 三、蛋白質的性質 1、變性與鹽析 2、蛋白質的檢驗 3、蛋白質的用途
教學反思
本節課采用的實驗探究和講解相結合，整節課的內容比較多，其中溫度對蛋白質性質的影響是安排學生進行實驗后接著向后講解，不然一節課的教學任務完成不了這么多的實驗，整節課的設計時間比較緊湊，學生進行自主實驗的時間相對較短，通過本節課的學習，學生能夠掌握課本中所講解的內容，教學效果顯著，在實際教學中也有很多遺憾的地方，學生在進行鹽析實驗的時候，實驗的現象沒有預期的實驗效果好，看似一個簡單的實驗，教師在準備的過程中也需要考慮很多因素，如何幫助學生快速完成實驗方案的設計和實驗操作的規范和準確，是本節課需要解決的問題，在之后的教學中，我將總結之前的經驗，繼續在教學之路進行探索。

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